Mục tiêu nghiên cứu
_Máy uốn thép 3 trục chủ động giúp các xưởng, cơ sở sản xuất tiết kiệm thời gian, nâng cao năng suất, tiết kiệm sức lao động.
_Chế tạo máy uốn thép 3 trục chủ động với công nghệ có sẵn trong xưởng ở Việt
Nam giúp tiết kiệm chi phí vận chuyển và dễ dàng bảo hành, sửa chữa.
4 Khách thể và đối tượng nghiên cứu
Khách thể nghiên cứu: các xưởng cơ khí có các loại phôi thép hình ống, thép hình và các cơ sở sản xuất thép trong nước
_Thép dạng ống, thép hình chữ I, U, H
_Máy uốn thép 3 trục chủ động
_Thay thế phần lớn con người trong việc uốn các loại thép phục vụ trong nhiều lĩnh vực như nội thất, xây dựng,…
_Máy có thể hoạt động trong nhiều môi trường nóng , tiếng ồn
_Máy được điều khiển bằng hệ thống điều khiển hiện đại một cách dễ dàng
_Nghiên cứu tổng quan: máy uốn thép 3 trục chủ động
_Nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn về máy uốn thép 3 trục chủ động.
Nhu cầu của các công ty, xí nghiệp, trong việc giảm chi phí sản xuất và tăng lợi nhuận cho công ty, xí nghiệp,
Nghiên cứu thông qua các mô hình và bài báo trên thực tế hiện nay.
Các sản phẩm máy uốn thép của các nước bạn đã cho ra sản phẩm và đưa vào sử dụng trên internet
_Đề xuất & vận dụng của máy uốn thép trong thực tế
_Kiểm nghiệm/Thực nghiệm kết quả nghiên cứu:
Hoàn thành sản phẩm máy uốn thép 3 trục chủ động.
Hiệu quả làm việc của máy phải đạt 85% trở lên.
Phương pháp nghiên cứu lý luận.
_Phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết.
_Phương pháp mô hình hóa.
Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn.
_Phương pháp nghiên cứu sản phẩm hoạt động.
_Phương pháp thực nghiệm khoa học.
4 Cấu trúc của bài báo
Chương 1: Tổng quan về máy uốn thép 3 trục chủ động (đề tài).
Chương 2: Cơ sở lý luận.
Chương 3: Phương án và lựa chọn phương án thiết kế.
Chương 6: Lắp ráp và vận hành máy
Kết luận và kiến nghị
1.1 Tình hình nghiên cứu trong nước
Trong cuộc sống hàng ngày, việc sử dụng các sản phẩm đã được định hình ngày càng trở nên phổ biến, không chỉ trong đời sống cá nhân mà còn trong các lĩnh vực như công nghiệp, xây dựng và trang trí nội thất.
Việc sử dụng thép đã được sắt ra thành hình dạng ngày càng phổ biến trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong ngành xây dựng với các ứng dụng như bẻ đai và kiềng Ngoài ra, thép cũng được sử dụng rộng rãi trong ngành mỹ nghệ để làm lồng chim, lồng chứa gia cầm, đan ghế và khung, cùng với nhiều ứng dụng khác.
Việc uốn sắt bằng phương pháp thủ công tốn nhiều thời gian và sức lao động, đòi hỏi ngành cơ khí chế tạo phải thiết kế máy móc để khắc phục những nhược điểm này Do đó, máy uốn được phát triển với nhiều ưu điểm như chi phí thấp, tiết kiệm thời gian và công sức, đáp ứng kịp thời nhu cầu của xã hội.
Hiện nay, tại Việt Nam, có nhiều công ty sản xuất máy uốn sắt, trong đó có xưởng cơ khí Lâm Quân tại TP HCM, chuyên sản xuất máy uốn sắt 6 đầu trục Máy này được sử dụng để uốn sắt thép, Inox trong các ứng dụng dân dụng như lan can, cầu thang, ban công, cũng như trong sản xuất công nghiệp Một số đặc điểm kỹ thuật của máy uốn sắt này bao gồm khả năng uốn linh hoạt và độ chính xác cao.
-Khung máy của động cơ được làm bằng U12 khá chắc chắn
-Trục máy được tiện bằng thép cây có đường kính ϴ48
-Hai bên trục của máy có thể di chuyển tùy ý.
Hình 1.1 Máy uốn sắt công ty Lâm Quân
_Máy uốn ống được sản xuất bởi công ty Đại Phước:
Máy uốn ống thủy lực phi 90 hoạt động hiệu quả nhờ sự kết hợp với máy bơm điện thủy lực, cho phép uốn các loại ống lớn hoặc cứng với hiệu suất cao.
Các loại ống sắt thép inox có độ cứng cao, đòi hỏi sử dụng máy uốn ống thủy lực để tạo ra những đường cong theo yêu cầu Nhờ vào hệ thống khuôn thông minh, máy có thể uốn nhiều loại ống với kích thước khác nhau, đảm bảo các đường cong được tạo ra đẹp mắt và không bị móp méo.
- Motor giảm tốc 3 pha,2 HP
- Hai trục cố định hai bên
- Trục giữa lên xuống độc lập bằng thủy lực
- Trục uốn ỉ50 x 250mm,Vật liệu C45 trui cao tần
Hình 1.2 Máy uốn sắt công ty Đại Phước
Nhu cầu sử dụng sắt uốn tại Việt Nam rất lớn, nhưng hiện tại chưa có công ty hay tổ chức nào chuyên sản xuất hoặc nghiên cứu về máy uốn sắt Tài liệu và chủng loại máy uốn còn hạn chế, trong khi đó, các cơ sở uốn sắt nhỏ lẻ đang sử dụng thiết bị lạc hậu, năng suất thấp và chất lượng kém Các thiết bị chủ yếu là thủ công hoặc tự thiết kế, không đáp ứng được nhu cầu trong nước và thiếu khả năng cạnh tranh với sản phẩm nước ngoài.
1.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước
Sắt được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp và xây dựng nội thất với nhiều chủng loại và kích thước đa dạng Nhận thấy tầm quan trọng của sắt thép, việc chế tạo máy uốn phù hợp với nhu cầu là rất cần thiết Hiện nay, máy uốn sắt có nhiều loại, từ máy uốn tay đến máy uốn động cơ và máy uốn NC hay CNC, cho phép uốn sắt với nhiều bán kính khác nhau, đạt độ chính xác và năng suất cao.
Máy uốn CNC bán tự động Simpletube Bender là sự kết hợp hoàn hảo giữa công nghệ Đức và Ý, tích hợp máy, thủy lực và điện Sản phẩm được trang bị bảng điều khiển màn hình cảm ứng VDU, cho phép người dùng nhập, lưu trữ và hiển thị dữ liệu cũng như thứ tự uốn khác nhau, đồng thời điều khiển chính xác các tọa độ chuyển động thông qua máy tính công nghiệp Với các chức năng tiên tiến như cảnh báo tự chẩn đoán lỗi, lưu trữ bộ nhớ sau khi tắt nguồn, bôi trơn tự động và bảo vệ an toàn, máy CNC này mang lại hiệu suất và độ tin cậy cao cho người sử dụng.
Hình 1.3 Máy uốn sắt bán tự động Simpletube Bender
Máy uốn sắt bán tự động sử dụng hệ thống thủy lực và điều khiển bằng bàn đạp hoặc nút bấm, cho phép uốn cong đến 190 độ Thiết kế puli và cử chắn dưới giúp đảm bảo sắt uốn không bị biến dạng, mang lại độ chính xác cao Bộ phận tay dẫn sắt phía sau giúp bảo vệ phần không uốn cong, trong khi tay uốn với cữ chắn linh hoạt cho phép điều chỉnh góc uốn dễ dàng Máy hoạt động ổn định và có linh kiện thay thế đơn giản.
Hình 1.4 Máy uốn sắt bán tự động
Máy uốn được thiết kế với các chốt thay đổi, giúp dễ dàng thay đổi khuôn uốn Thiết bị này rất phù hợp để uốn sắt có kích thước lớn, nhờ vào việc chế tạo khuôn uốn đơn giản hơn so với các loại khuôn uốn kiểu quay.
Hình 1.5 Máy uốn sắt điện thủy lực RAPID T10/M
Máy uốn sắt tự động CNC Gute SGW12D-2 là sản phẩm được sản xuất tại Trung Quốc, chuyên dùng để uốn và bẻ đai sắt thép trong xây dựng Với hệ thống điều khiển CNC tự động, máy dễ dàng thao tác và có khả năng uốn các loại đai sắt với hình dạng phức tạp như vuông, chữ nhật, chữ H, tam giác, hình sao và cả hình tròn Đặc biệt, máy có đường kính uốn lớn nhất lên đến phi 12 mm, đáp ứng nhu cầu đa dạng trong ngành xây dựng.
21 sử dụng rộng rãi đề uốn các loại đai thép xây dựng, các nhà máy sản xuất dây thép công nghiệp.
Hình 1.6 Máy uốn sắt tự động CNC Gute SGW12D-2
Máy uốn CNC SOCO mới được trang bị công nghệ uốn trái và phải, mang lại độ linh hoạt tối đa và giảm thiểu nhiễu Đặc biệt, máy uốn ống “loại U” rất phù hợp cho các bộ phận và hình dạng phức tạp như tựa đầu ô tô, đường dẫn nhiên liệu, và hệ thống sưởi, làm mát Với 5 ~ 10 trục CNC điện, 2 ~ 3 ống uốn và công nghệ DGT độc đáo (Truyền động bánh răng trực tiếp), máy đảm bảo hiệu suất cao và chính xác trong quá trình uốn.
Hình 1.7 Máy uốn CNC SOCO
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÍ LUẬN
Uốn được các loại thép ống, thép hình chữ I, T, U, H, V, sắt hộp.
Thiết kế sơ bộ hình dạng và kết cấu hệ thống mô hình.
Tính toán chọn điều khiển, xilanh, vít me
Thiết kế hệ thống máy ở dạng 3D
Xuất bản vẽ sang 2D rồi tiến hành gia công
Lắp ráp hoàn chỉnh phần cơ khí và đi hệ thống điện, điều khiển, ….
Tiến hành chạy thử và khắc phục lỗi (nếu có).
Các tính năng cần đạt
Cơ sở thiết kế mô hình cần đáp ứng các tiêu chí quan trọng như tính liên tục, tính liên hoàn, tự động hóa, đa dạng sản phẩm, nâng cao năng suất, tiết kiệm năng lượng và tính kinh tế cao.
Toàn bộ kết cấu máy cần phải hoạt động như một khối liên hoàn, với sự tương tác ảnh hưởng lẫn nhau Điều này đảm bảo quá trình vận hành trơn tru, giảm thiểu tiếng ồn và sản phẩm đạt yêu cầu về cả số lượng lẫn chất lượng.
Kiểm tra sản phẩm một cách đều đặn, các thiết bị hoạt động đồng bộ, và hoạt động liên tục.
TỔNG QUAN
Tình hình nghiên cứu trong nước
Trong cuộc sống hàng ngày, việc sử dụng các sản phẩm đã được định hình ngày càng trở nên phổ biến, không chỉ trong đời sống cá nhân mà còn trong các lĩnh vực như công nghiệp, xây dựng và trang trí nội thất.
Việc sử dụng thép đã được rèn thành hình dạng cụ thể ngày càng trở nên phổ biến trong nhiều lĩnh vực, bao gồm ngành xây dựng với các ứng dụng như bẻ đai và kiềng, cũng như trong ngành mỹ nghệ với sản phẩm như lồng chim, lồng chứa gia cầm, và khung ghế.
Việc uốn sắt bằng phương pháp thủ công tốn nhiều thời gian, công sức và chi phí, đòi hỏi ngành cơ khí chế tạo phải thiết kế máy móc để khắc phục những hạn chế này Do đó, máy uốn ra đời với nhiều ưu điểm như chi phí thấp, tiết kiệm thời gian và sức lao động, đáp ứng kịp thời nhu cầu của xã hội.
Hiện nay, tại Việt Nam, có một số công ty sản xuất máy uốn sắt, trong đó nổi bật là xưởng cơ khí Lâm Quân ở TP HCM, chuyên chế tạo máy uốn sắt 6 đầu trục Máy này được sử dụng để uốn sắt thép, Inox phục vụ cho các ứng dụng dân dụng như làm lan can, cầu thang, ban công và trong sản xuất công nghiệp Một số đặc điểm kỹ thuật của máy cũng rất đáng chú ý.
-Khung máy của động cơ được làm bằng U12 khá chắc chắn
-Trục máy được tiện bằng thép cây có đường kính ϴ48
-Hai bên trục của máy có thể di chuyển tùy ý.
Hình 1.1 Máy uốn sắt công ty Lâm Quân
_Máy uốn ống được sản xuất bởi công ty Đại Phước:
Máy uốn ống thủy lực phi 90 hoạt động nhờ sự kết hợp với máy bơm điện thủy lực, cho phép uốn các loại ống lớn hoặc cứng với hiệu suất rất cao.
Các loại ống sắt thép inox có độ cứng cao, do đó chỉ có máy uốn ống bằng thủy lực mới có khả năng tạo ra các đường cong theo yêu cầu Nhờ vào hệ thống khuôn thông minh, máy có thể uốn nhiều loại ống với kích thước khác nhau, đảm bảo các đường cong đẹp mà không bị móp méo.
- Motor giảm tốc 3 pha,2 HP
- Hai trục cố định hai bên
- Trục giữa lên xuống độc lập bằng thủy lực
- Trục uốn ỉ50 x 250mm,Vật liệu C45 trui cao tần
Hình 1.2 Máy uốn sắt công ty Đại Phước
Nhu cầu sử dụng sắt uốn ở Việt Nam rất lớn, nhưng hiện tại chưa có công ty hay tổ chức nào chuyên sản xuất hoặc nghiên cứu về máy uốn sắt Tài liệu và chủng loại máy uốn còn hạn chế, với chỉ một số cơ sở uốn sắt nhỏ lẻ, thiết bị lạc hậu, năng suất thấp và chất lượng kém Các cơ sở này chủ yếu sử dụng thiết bị bằng tay hoặc tự thiết kế, không đáp ứng được nhu cầu trong nước và không thể cạnh tranh với sản phẩm nước ngoài.
Tình hình nghiên cứu ngoài nước
Sắt là một nguyên liệu quan trọng, được sử dụng phổ biến trong các ngành công nghiệp và xây dựng nội thất với nhiều chủng loại và kích thước khác nhau Do đó, việc chế tạo máy uốn sắt phù hợp với nhu cầu là rất cần thiết Hiện nay, máy uốn sắt đa dạng từ loại thủ công đến máy động cơ, NC và CNC, cho phép uốn sắt với nhiều bán kính khác nhau, đảm bảo độ chính xác và năng suất cao.
Máy uốn CNC bán tự động Simpletube Bender là sản phẩm kết hợp công nghệ Đức và Ý, tích hợp máy, thủy lực và điện Với bảng điều khiển màn hình cảm ứng VDU, sản phẩm cho phép nhập, lưu trữ và hiển thị dữ liệu cũng như thứ tự uốn khác nhau Máy CNC này hoạt động với độ chính xác cao nhờ vào việc điều khiển các tọa độ chuyển động bởi máy tính công nghiệp Ngoài ra, máy còn được trang bị các chức năng tiên tiến như tự chẩn đoán lỗi, lưu trữ bộ nhớ khi tắt nguồn, bôi trơn tự động và bảo vệ an toàn.
Hình 1.3 Máy uốn sắt bán tự động Simpletube Bender
Máy uốn sắt bán tự động sử dụng hệ thống thủy lực với điều khiển bằng bàn đạp chân hoặc nút điều khiển, cho phép uốn cong đến 190 độ Thiết kế puli và cử chắn dưới giúp đảm bảo sắt uốn không bị biến dạng, mang lại độ chính xác cao Máy còn có bộ phận tay dẫn sắt phía sau, giúp phần không uốn cong giữ nguyên hình dạng Tay uốn được trang bị cữ chắn linh hoạt, dễ dàng điều chỉnh góc uốn, đồng thời máy hoạt động với độ ổn định cao và linh kiện thay thế đơn giản.
Hình 1.4 Máy uốn sắt bán tự động
Máy uốn được thiết kế với các chốt thay đổi, cho phép người dùng dễ dàng thay đổi khuôn uốn Thiết bị này rất phù hợp để uốn sắt có kích thước lớn, nhờ vào việc chế tạo khuôn uốn đơn giản hơn so với các loại khuôn uốn kiểu quay.
Hình 1.5 Máy uốn sắt điện thủy lực RAPID T10/M
Máy uốn sắt tự động CNC Gute SGW12D-2, sản xuất tại Trung Quốc, là thiết bị lý tưởng cho việc uốn sắt xây dựng và bẻ đai thép Với hệ thống điều khiển CNC, máy cho phép dễ dàng điều chỉnh và uốn các loại đai sắt có hình dạng phức tạp như vuông, chữ nhật, chữ H, tam giác, hình sao và cả hình tròn Đặc biệt, máy có khả năng uốn với đường kính lớn nhất lên đến phi 12 mm, đáp ứng nhu cầu đa dạng trong ngành xây dựng.
21 sử dụng rộng rãi đề uốn các loại đai thép xây dựng, các nhà máy sản xuất dây thép công nghiệp.
Hình 1.6 Máy uốn sắt tự động CNC Gute SGW12D-2
Máy uốn CNC SOCO mới được trang bị công nghệ uốn trái và phải, mang lại độ linh hoạt tối đa và giảm thiểu nhiễu Với khả năng uốn ống “loại U”, máy đặc biệt thích hợp cho các bộ phận và hình dạng phức tạp như tựa đầu ô tô, đường dẫn nhiên liệu, và hệ thống sưởi và làm mát Máy còn được trang bị từ 5 đến 10 trục CNC điện và 2 đến 3 ống uốn, sử dụng công nghệ DGT độc đáo của SOCO (Truyền động bánh răng trực tiếp).
Hình 1.7 Máy uốn CNC SOCO
CƠ SỞ LÍ LUẬN
Yêu cầu
Uốn được các loại thép ống, thép hình chữ I, T, U, H, V, sắt hộp.
Nhiệm vụ thiết kế
Thiết kế sơ bộ hình dạng và kết cấu hệ thống mô hình.
Tính toán chọn điều khiển, xilanh, vít me
Thiết kế hệ thống máy ở dạng 3D
Xuất bản vẽ sang 2D rồi tiến hành gia công
Lắp ráp hoàn chỉnh phần cơ khí và đi hệ thống điện, điều khiển, ….
Tiến hành chạy thử và khắc phục lỗi (nếu có).
Các tính năng cần đạt
Cơ sở thiết kế mô hình cần đáp ứng các tiêu chí quan trọng như tính liên tục và liên hoàn, khả năng tự động hóa, sự đa dạng trong sản phẩm, nâng cao năng suất, tiết kiệm năng lượng, và tính kinh tế cao.
Toàn bộ kết cấu máy cần phải hoạt động như một khối liên hoàn, với sự ảnh hưởng lẫn nhau giữa các bộ phận Điều này đảm bảo hoạt động trơn tru, ít gây tiếng ồn và sản phẩm đạt yêu cầu về cả số lượng lẫn chất lượng.
Kiểm tra sản phẩm một cách đều đặn, các thiết bị hoạt động đồng bộ, và hoạt động liên tục.
Máy hoạt động êm ái với khả năng tự động uốn nhờ vào xilanh thủy lực, đồng thời thực hiện việc cấp phôi và lấy sản phẩm bằng tay Trong trường hợp xảy ra sự cố, máy sẽ tự động dừng lại để đảm bảo an toàn.
Có thể vận hành hiệu quả với nhiều sản phẩm có hình dạng tương tự trong khoảng đường kính cho phép, đồng thời cho phép thay đổi dễ dàng và tiết kiệm chi phí.
Nguồn năng lượng được sử dụng cấp cho máy làm việc gồm năng lượng điện để chạy các động cơ điện, nguồn năng lượng thứ hai là thủy lực.
Vận hành máy và các thiết bị phải đồng bộ, đúng quy trình đặt ra hạn chế tổn thất năng lượng do vận hành, giảm kinh tế.
Tính tự động hóa cao, giảm thiểu lao động chân tay trực tiếp vào quá trình vận hành máy.
PHƯƠNG ÁN VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
Nghiên cứu và phương án để lựa chọn
Với máy uốn thép 3 trục chủ động này thì có một số công dụng sau đây:
_Dễ sử dụng và nâng cao năng suất cho việc uốn thép.
Việc vận hành máy có thể được thực hiện một cách đơn giản với chỉ 1 hoặc 2 công nhân, giúp tiết kiệm chi phí nhân công hiệu quả khi thu thập các chi tiết sau quá trình uốn.
_ Máy có khả uốn được nhiều sản phẩm hình dạng khác nhau
3.1.1 Phương án 1: Truyền động bằng bánh răng trụ răng thẳng
Hình 3.1 Truyền động bằng bánh răng trụ răng thẳng Ưu điểm:
_ Bô truyền bánh răng có kích thước nhỏ gọn hơn các bộ truyền khác, khi làm việc với cùng công suất, số vòng quay và tỷ số truyền.
_ Bộ truyền bánh răng có khả năng tải cao hơn so với các bộ truyền khác, khi có cùng kích thước
_Tỷ số truyền không thay đổi, số vòng quay n2 ổn định.
_ Hiệu suất truyền động cao hơn các bộ truyền khác
_ Làm việc chắc chắn, tin cậy có tuổi bền cao.
_Bộ truyền bánh răng yêu cầu gia công chính xác cao, cần phải có dao chuyên dù giá thành tương đối đắt.
_Bộ truyền làm việc có nhiều tiếng ồn, nhất là khi vận tốc làm việc cao.
_Khi sử dụng cần phải chắm sóc, bôi trơn đầy đủ
3.1.2 Phương án 2: Truyền động bằng xích
Hình 3.2 Truyền động bằng xích Ưu điểm:
_Bộ truyền xích có giá thành rẻ, dễ chế tạo hơn bộ truyền bánh răng.
_ Bộ truyền xích có thể truyền chuyển động giữa hai trục xa nhau, mà kích thước của bộ truyền không lớn
_ Bộ truyền xích có thể truyền chuyền động từ một trục dẫn đến nhiều trục bị dẫn ở xa nhau.
_Bộ truyền xích có vận tốc và tỷ số truyền tức thời không ổn định.
_ Bộ truyền làm việc có nhiều tiếng ồn.
_ Yêu cầu chăm sóc, bôi trơn thường xuyên trong quá trình sử dụng.
_ Bản lề xích mau bị mòn, và có quá nhiều mối ghép, nên tuổi thọ không cao.
Cách uốn thép
Nguyên lí: đặt thanh hoặc ống thép lên 2 ROLLER sau đó di chuyển 2 ROLLER đi lên để tạo ra bán kính uốn theo yêu cầu
Phần điều khiển ROLLER
Có 2 cách để điều khiển ROLLER: Dùng tay quay trục vít me hoặc dùng xinh lanh thủy lực
3.3.1 Đặc điểm cơ cấu trục vít me:
Hình 3.3 Điều khiển ROLLER bằng vít me Ưu điểm:
_Giá thành rẻ, gọn, nhẹ
3.3.2 Đặc điểm khi dùng xi lanh thủy lực
Hình 3.4 Điều khiển ROLLER bằng xi lanh thủy lực Ưu điểm:
_Độ chính xác cao, ổn định
_Phải có thêm trạm thủy lực nên kích thước máy tăng
Kết luận: Dựa trên những ưu điểm và nhược điểm cùng với kết cấu máy giữa hai phương án đã nêu, nhóm chúng em đã quyết định chọn phương án 1, đó là sử dụng bộ truyền bánh răng Phương án này sẽ điều khiển ROLLER thông qua cơ cấu xylanh thủy lực, mang lại hiệu quả tối ưu cho dự án.
THIẾT KẾ MÁY
Thiết kế phần cơ khí
Từ những điều kiện có sẵn:
_Số vòng quay của ROLLER được tham khảo ngoài thực tế nằm trong khoảng 5-10 v/ph
Hình 4.1 Sơ đồ bố trí các trục
Chọn vật liệu chế tạo các trục là thép C45 tôi, thường hóa có giới hạn bền σ b `0 Mpa ; và giới hạn chảy σ ch 40 Mpa Ứng suất xoắn cho phép [ τ ] 20 Mpa
4.1.2.2 Phân phối tỉ số truyền: u z 2 z 1 4217 n1 = nđc 1450
Từ bảng 2.3 trang 19 tài liệu [1] ta có:
Hiệu suất bộ truyền bánh răng: η br = 0,93
Hiệu suất 1 cặp ổ lăn: η ol = 0,99
4.1.2.3 Tính toán thiết kế trục 1
D t tra bảng 16.10a tài liệu [2] ta có Dt = 200 mm
Với α t ,α tw tính theo công thức ở bảng 6.11 Đối với răng nghiêng không dịch chỉnh α tw = α t = arctg ( tg α /cos β )
Phương trình tổng lực theo phương X:
Xác định mômen tổng uốn theo công thức 10.15 tài liệu [1]:
Xác định mômen tương đương theo công thức 10.16 tài liệu [1]:
Tính đường kính trục theo bảng 10.5 tài liệu [1]: với đường kính sơ bộ d1 = 60 mm ta chọn [ σ ]
Theo các tiêu chuẩn, đường kính các đoạn trục được chọn như sau: dA = 45 mm cho đoạn trục lắp ổ lăn, dB = 60 mm cho đoạn trục lắp bánh răng, và dC = 60 mm cho đoạn trục lắp khớp nối Các kích thước cụ thể là dA = 40,71 mm và dC = 57,21 mm.
Hình 4.2 Biểu đồ momen trục 1
4.1.2.4 Tính toán thiết kế trục 2
2 = 1645551 Nmm Đường kính trục sơ bộ:
Lực hướng tâm Fr2 = ………19589,89.tg20 cos0 q30,14 N
Mtđ A 2 =¿ 1425088,97 (Nmm) d j = √ 3 0,1 M tdj [ σ ] ( bảng 10,5 [1] chọn[ σ
Hình 4.3 Biểu đồ momen trục 2
Hình 4.4 Kiểm nghiệm độ an toàn của trục 2 trên Inventor
Hình 4.5 Độ chuyển vị của trục 2 mô phỏng bằng Inventor
Hình 4.6 Ứng suất trên trục 2 mô phỏng bằng Inventor
4.1.2.5 Tính toán thiết kế trục 3 và 5
Với α t ,α tw tính theo công thức ở bảng 6.11 Đối với răng nghiêng không dịch chỉnh α tw = α t = arctg ( tg α /cos β )
Xét phương trình mômen tại B:
Phương trình tổng lực theo phương Y:
Xét phương trình mômen tại B:
Phương trình tổng lực theo phương X:
Xác định mômen tổng uốn theo công thức 10.15 tài liệu [1]:
Xác định mômen tương đương theo công thức 10.16 tài liệu [1]:
Tính đường kính trục theo bảng 10.5 tài liệu [1]: với đường kính sơ bộ d1 = 65 mm ta chọn [ σ ]
Đường kính các đoạn trục được chọn theo tiêu chuẩn như sau: đoạn trục lắp ROLLER có đường kính dA = 60 mm, trong khi đó cả hai đoạn trục ổ lăn đều có đường kính dB = 70 mm và dC = 70 mm.
37 dD = 60 mm ( đoạn trục lắp bánh răng
Hình 4.7 Biểu đồ momen trục 3 và 5
Hình 4.8 Kiểm nghiệm độ an toàn của trục 3 trên Inventor
Hình 4.9 Độ chuyển vị của trục 3 và 5 mô phỏng bằng Inventor
Hình 4.10 Ứng suất trên trục 3 và 5 mô phỏng bằng Inventor 4.1.3 Chọn ổ lăn Ổ lăn của Trục II
Vì chỉ chịu lực hướng tâm do lực dọc trục = 0, nên ta sử dụng ổ bi đỡ 1 dãy cho các gối đỡ.
Với đường kính ngõng trục dC2 = 80 mm, chúng ta chọn ổ bi đỡ 1 dẫy cỡ trung, kí hiệu ổ 216 Thông số kỹ thuật của ổ này bao gồm: đường kính trong d = 80 mm, đường kính ngoài D = 140 mm, khả năng tải động C = 57 kN, khả năng tải tĩnh C0 = 45,4 kN, B&mm, r = 3 mm và đường kính bi = 19,05 mm.
- Kiểm nghiệm khả năng tải động:
Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ C2 và B2:
Lực dọc trục Fa = 0 (N), theo công thức 11.3 tài liệu [1]:
X = 1; Y = 0; vì vòng trong quay nên V = 1; Nhiệt độ < 105 0 C nên Kt = 1; công suất nhỏ nên Kd = 1,2.
Q = (X.V.Fr+ Y.Fa)Kt.Kd = X.V.Fr.Kt.Kd = 1.1.38,3147.1,2 = 45,98 (kN)
- Thời gian làm việc của ổ:
LH: tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay.
Theo11.4 bảng 6.4 tài liệu [1]: KHE = 0,125
LH =KHE.(5 năm x 300 ngày x 2 ca x 8 giờ)
Khả năng tải trọng động của ổ xác định theo cong thức 11.1 tài liệu [1]:
Trong đó: Q: Tải trọng động quy ước
L: Tuổi thọ m = 3: Sử dụng ổ bi
Thấy Cd < C W(kN) nên khả năng tải động của ổ được đảm bảo.
- Kiểm tra khả năng tải tĩnh:
Theo công thức (11.19) ta có:
Qt1 = X0.Fr (X0 = 0,6 theo bảng 11.6 tài liệu [1])
Q0 = max[Qt1; Qt2] = 38,3147 (kN) < C0 = 45,4(kN)
Vậy khả năng tải tĩnh của ổ lăn được đảm bảo
41 Ổ lăn của Trục III- Trục V
Vì chỉ chịu lực hướng tâm do lực dọc trục = 0, nên ta sử dụng ổ bi đỡ 1 dãy cho các gối đỡ.
Với đường kính ngõng trục d = 65 mm, chúng ta chọn ổ bi đỡ 1 dẫy cỡ trung, ký hiệu ổ 213, có thông số kỹ thuật như sau: đường kính trong d = 80 mm, đường kính ngoài D = 120 mm, khả năng tải động C = 44,9 kN, khả năng tải tĩnh C0 = 34,7 kN, B = ? mm, r = 2,5 mm, và đường kính bi là 16,67 mm.
- Kiểm nghiệm khả năng tải động:
Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ C2 và B2:
2 +F 2 yB =√ 6935,3 2 +17623,9 2 939( N ),939(kN) Lực dọc trục Fa = 0 (N), theo công thức 11.3 tài liệu [1]:
X = 1; Y = 0; vì vòng trong quay nên V = 1; Nhiệt độ < 105 0 C nên Kt = 1; công suất nhỏ nên Kd = 1,2.
Q = (X.V.Fr+ Y.Fa)Kt.Kd = X.V.Fr.Kt.Kd = 1.1.25,303.1,2 = 30,36 (kN)
- Thời gian làm việc của ổ:
LH: tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay.
KHE: Chế độ làm việc IV: nhẹ
Theo11.4 bảng 6.4 tài liệu [1]: KHE = 0,125
LH =KHE.(5 năm x 300 ngày x 2 ca x 8 giờ)
Khả năng tải trọng động của ổ xác định theo cong thức 11.1 tài liệu [1]:
Trong đó: Q: Tải trọng động quy ước
L: Tuổi thọ m = 3: Sử dụng ổ bi
- Kiểm tra khả năng tải tĩnh:
Theo công thức (11.19) ta có:
Qt1 = X0.Fr (X0 = 0,6 theo bảng 11.6 tài liệu [1])
Q0 = max[Qt1; Qt2] = 25,303 (kN) < C0 = 34,7(kN)
Vậy khả năng tải tĩnh của ổ lăn được đảm bảo
Máy uốn thép 3 trục chủ động có khả năng uốn nhiều loại thép như thép hộp, thép hình và thép ống Do đó, việc thiết kế các ROLLER phù hợp với từng hình dạng của các loại thép là rất quan trọng Sau quá trình nghiên cứu, ba hình dáng ROLLER đã được thiết kế để đáp ứng nhu cầu uốn thép hiệu quả.
Hình 4.14 Uốn thép dạng thanh
Hình 4.13 Uốn thép hình chữ L
Thiết kế phần điện điều khiển
CHẾ TẠO MÁY
Các thành phần chính của máy
Máy gồm các thành phần chính sau:
Hình 5 1 : Các thành phần chính của máy
Chế tạo
Để hoàn thiện một mô hình máy móc từ bản thiết kế trên phần mềm hỗ trợ, cần trải qua nhiều công đoạn khác nhau Nhóm đã áp dụng các phương pháp gia công – chế tạo đã học trong 4.5 năm đại học và từ kinh nghiệm thực tập tốt nghiệp, bao gồm: Tiện, Phay, Cắt Laser, In 3D, Gò, Khoan và Hàn, nhằm tạo ra một sản phẩm máy hoàn chỉnh.
5.1.1.1 Một số hình ảnh chi tiết gia công của máy
5.1.1.2 Chế tạo bộ phận truyền động
Hệ thống bộ phận truyền động có vai trò chính trong quá trình hoạt động của máy
- Được chế tạo theo thông số kỹ thuật đã thiết kế.
- Có độ cứng vững cao, chịu được tác động của lực quay, lực ma sát, truyền động đúng vị trí
Để đảm bảo độ chính xác trong lắp ghép các chi tiết, cần phải đạt được dung sai lắp ghép chính xác nhằm tránh độ đảo của các trục Hình ảnh gia công thực tế và hình thiết kế cần được so sánh để xác nhận tính chính xác và độ khớp của các chi tiết trong quá trình lắp ráp.
Hình 5.1: a) Hình gia công thực tế b) Hình thiết kế
Hình 5.2: a) Hình gia công thực tế b) Hình thiết kế
Hình 5.3: a) Hình gia công thực tế b) Hình thiết kế
49 a) Hình gia công thực tế b) Hình thiết kế a) Hình gia công thực tế b) Hình thiết kế