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 sinh hoạt mà còn trong các lĩnh vực như công nghiệp, xây dựng và trang trí nội thất.
Việc sử dụng thép đã được sắt thành hình dạng ngày càng trở nên phổ biến trong nhiều lĩnh vực Trong ngành xây dựng, thép được sử dụng để bẻ đai và làm kiềng, trong khi trong ngành mỹ nghệ, thép được chế tác thành lồng chim, lồng chứa gia cầm, và đan ghế Ngoài ra, thép cũng được ứng dụng trong một số lĩnh vực khác, thể hiện tính linh hoạt và đa dạng của vật liệu này.
Việc uốn sắt bằng phương pháp thủ công tốn nhiều thời gian, công sức và chi phí, do đó ngành cơ khí chế tạo cần thiết kế máy móc để khắc phục những nhược điểm này Máy uốn ra đời với những ưu điểm nổi bật 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 có xưởng cơ khí Lâm Quân ở TP.HCM, chuyên sản xuất máy uốn sắt 6 đầu trục Máy này được sử dụng để uốn sắt thép, inox cho các ứng dụng dân dụng như lan can, cầu thang, ban công, và còn được áp dụng trong sản xuất công nghiệp Một số đặc điểm kỹ thuật của máy 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 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, vì vậy chỉ có máy uốn ống thủy lực mới có thể 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 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 tại Việt Nam đang ở mức cao, tuy nhiên, hiện tại chưa có công ty hay tổ chức nào chuyên sản xuất hoặc nghiên cứu về máy uốn sắt Điều này dẫn đến việc tài liệu và chủng loại máy uốn còn nhiều hạn chế Các cơ sở uốn sắt hiện tại chủ yếu là nhỏ lẻ, sử dụng thiết bị lạc hậu với năng suất thấp, chất lượng và thẩm mỹ kém, không thể uốn được đường kính lớn Hầu hết các thiết bị hiện có đều là thủ công hoặc tự thiết kế, không đáp ứng được nhu cầu trong nước và khó 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 loại và kích thước khác nhau Việc chế tạo máy uốn sắt phù hợp với nhu cầu là rất cần thiết do tầm quan trọng của sắt thép Hiện nay, máy uốn sắt đa dạng từ máy uốn tay đến máy uốn động cơ và máy 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 sản phẩm kết hợp công nghệ tiên tiến từ Đức và Ý, tích hợp giữa máy, thủy lực và điện Sản phẩm này trang bị bảng điều khiển màn hình cảm ứng VDU cho phép người dùng nhập, lưu trữ và hiển thị dữ liệu uốn cùng các tọa độ chuyển động chính xác nhờ vào sự điều khiển của máy tính công nghiệp Với các chức năng hiện đại 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 cao và độ tin cậy 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 chân hoặc nút bấm, cho phép uốn cong sắt lên 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 Ngoài ra, máy còn có bộ phận tay dẫn sắt phía sau để bảo vệ phần không uốn cong, cùng với tay uốn có cữ chắn linh hoạt, giúp điều chỉnh góc uốn dễ dàng Máy hoạt động ổn định và có linh kiện thay thế đơn giản, phù hợp cho nhiều nhu cầu sử dụng.
Hình 1.4 Máy uốn sắt bán tự động
Máy uốn được thiết kế với các chốt thay đổi, cho phép 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 sắt xây dựng và bẻ đai sắt 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 Máy có khả năng uốn với đường kính lớn nhất lên đến phi 12 mm, mang lại hiệu quả cao trong công việc 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 phù hợp cho các bộ phận và hình dạng phức tạp như phần tựa đầu ô tô, đường dẫn nhiên liệu, cũng như hệ thống sưởi và làm mát Sản phẩm này được trang bị từ 5 đến 10 trục CNC điện và 2 đến 3 ống uốn, kết hợp với công nghệ DGT độc đáo của SOCO, giúp tối ưu hóa hiệu suất 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 và liên hoàn trong quy trình, khả năng tự động hóa, sự đa dạng trong sản phẩm, nâng cao năng suất, tiết kiệm năng lượng và tính kinh tế cao.
Kết cấu máy cần phải được thiết kế thành một khối thống nhất, với sự tương tác chặt chẽ giữa các bộ phận để đảm bảo hoạt động trơn tru, giảm thiểu tiếng ồn và sản xuất ra sản phẩm đạt tiêu chuẩn 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 phổ biến, không chỉ trong đời sống cá nhân mà còn trong các lĩnh vực như công nghiệp, xây dựng và trang trí.
Việc sử dụng thép đã được sắt 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 làm kiềng Ngoài ra, thép cũng được sử dụng trong ngành mỹ nghệ để chế tạo lồng chim, lồng chứa gia cầm, đan ghế và khung, cùng với nhiều ứng dụng khác.
Việc uốn sắt bằng phương pháp thủ công tiêu tốn nhiều thời gian, sức lao động và chi phí Để khắc phục những hạn chế này, ngành cơ khí chế tạo cần thiết kế máy móc hiện đại Máy uốn ra đời với nhiều ưu điểm như giá thành rẻ, tiết kiệm thời gian và sức lao động, đáp ứng kịp thời nhu cầu của xã hội.
Hiện nay, tại Việt Nam, một số công ty như xưởng cơ khí Lâm Quân ở TP HCM đã sản xuất máy uốn sắt 6 đầu trục, phục vụ cho việc uốn sắt thép và Inox Máy được ứng dụng rộng rãi trong dân dụng để 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 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, do đó, việc uốn ống chỉ có thể thực hiện bằng máy uốn ống thủy lực Máy này được trang bị hệ thống khuôn thông minh, phù hợp với nhiều kích thước ống khác nhau, giúp tạo ra những 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 tại Việt Nam đang rất cao, tuy nhiên, hiện nay chưa có công ty hay tổ chức nào chuyên sản xuất hoặc nghiên cứu về máy uốn sắt Điều này dẫn đến sự thiếu hụt tài liệu và chủng loại máy uốn Các cơ sở uốn sắt hiện tại chủ yếu là nhỏ lẻ, với thiết bị lạc hậu, năng suất thấp và chất lượng kém, không thể đáp ứng được nhu cầu uốn với đường kính lớn Hầu hết các thiết bị hiện tại đều là máy móc thủ công hoặc tự thiết kế, điều này gây khó khăn trong việc cạnh tranh với các sản phẩm nhập khẩu từ nước ngoài.
Tình hình nghiên cứu ngoài nước
Sắt được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và xây dựng nội thất với nhiều loại và kích thước khác nhau, cho thấy tầm quan trọng của sắt thép Do đó, việc chế tạo máy uốn sắt phù hợp với nhu cầu là rất cần thiết Hiện nay, máy uốn sắt có nhiều loại từ thủ công đến tự động, bao gồm cả máy NC và CNC, cho phép uốn sắt với bán kính đa dạng, đạt 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 Thiết bị này sử dụng bảng điều khiển màn hình cảm ứng VDU, cho phép nhập, lưu trữ và hiển thị dữ liệu cùng thứ tự uốn khác nhau với độ chính xác cao từ máy tính công nghiệp Máy CNC còn sở hữu 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 và điều khiển bằng bàn đạp chân hoặc nút điều khiển, cho phép uốn cong đến 190 độ Với thiết kế puli và cử chắn dưới, máy đảm bảo sắt uốn không bị biến dạng và đạt độ chính xác cao Bộ phận tay dẫn sắt phía sau giúp bảo vệ phần không uốn cong khỏi biến dạng Tay uốn của máy có cữ chắn linh hoạt, giúp 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 với các chốt thay đổi cho phép dễ dàng thay đổi khuôn uốn, rất thích hợp để uốn sắt có kích thước lớn nhờ vào thiết kế khuôn uốn đơn giản hơn so với các loại máy 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 sắt thép Với hệ thống điều khiển CNC, máy cho phép dễ dàng 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 sắt 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 mang đến công nghệ uốn trái và phải, tối ưu hóa độ linh hoạt và giảm thiểu nhiễu Đặc biệt, máy uốn ống “loại U” rất phù hợp cho các bộ phận và hình dạng phức tạp như phần tựa đầu ô tô, đường dẫn nhiên liệu, cũng như hệ thống sưởi và làm mát Với 5 ~ 10 trục CNC điện và 2 ~ 3 ống uốn, máy sử dụng công nghệ DGT độc đáo của SOCO, cho phép 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, tính liên hoàn và tự động hóa Ngoài ra, sự đa dạng sản phẩm, nâng cao năng suất, tiết kiệm năng lượng và tính kinh tế cao cũng là những yếu tố cần được chú trọng để đảm bảo hiệu quả hoạt động.
Toàn bộ kết cấu máy cần phải hoạt động liên hoàn và đồng bộ, đảm bảo sự tương tác hiệu quả giữa các bộ phận Điều này giúp máy hoạt động trơn tru, giảm thiểu tiếng ồn và sản xuất ra sản phẩm đạt tiêu chuẩn về cả số lượng và 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 chức năng tự động uốn bằng 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 khả năng 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 một cách 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.
Con người có thể vận hành máy móc một cách đơn giản với chỉ 1 hoặc 2 công nhân, giúp tiết kiệm chi phí nhân công bằng cách lấy chi tiết ngay sau khi quá trình uốn hoàn tất.
_ 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 n 2 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: Sau khi xem xét các ưu điểm, nhược điểm và cấu trúc máy giữa hai phương án, nhóm chúng em đã quyết định chọn phương án 1, sử dụng bộ truyền bánh răng Phương án này có những ưu và nhược điểm rõ ràng, đồng thời điều khiển ROLLER bằng cơ cấu xi lanh thủy lực sẽ 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
_Chọn module m=4 n 1 n 2 4.1.2 Thiết kế trục:
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: z 2 u = z 1
Từ bảng 2.3 trang 19 tài liệu [1] ta có:
Hiệu suất bộ truyền bánh răng: η br
T 3 =T 5 4.1.2.3 Tính toán thiết kế trục 1
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 )
29 α tw =α t =arctg( tg 20 o ) o cos 0 o Trong mặt phẳng xoz:
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 tiêu chuẩn lựa chọn đường kính các đoạn trục, ta có 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 giá trị ban đầu 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
T 2’ = 2 = 2 = 1645551 Nmm Đường kính trục sơ bộ:
Lực hướng tâm F r2 = ………*Trong mặt phẳng yOz
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 )
35 α tw =α t =arctg( tg 20 o ) o cos 0 o Trong mặt phẳng yoz
Xét phương trình mômen tại B:
Phương trình tổng lực theo phương Y:
Xét phương trình mômen tại B:
%153 , 41( N ) 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 ]
Để lựa chọn đường kính các đoạn trục theo tiêu chuẩn, ta có các thông số như sau: dA = 60 mm cho đoạn trục lắp ROLLER, dB = 70 mm cho đoạn trục ổ lăn, và dC = 70 mm cho đoạn trục ổ lăn Các giá trị ban đầu được đưa ra là dA = 58,27 mm, dB = 68,44 mm, dC = 69,61 mm và dD = 58,61 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 d C2 = 80 mm, theo bảng P2.7 trong tài liệu [1], ổ bi đỡ 1 dẫy cỡ trung được chọn là ổ 216 Ổ này có các thông số như sau: 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, chiều rộng B = mm, bán kính r = 3 mm, và đường kính bi là 19,05 mm.
- Kiểm nghiệm khả năng tải động:
Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ C 2 và B 2 :
F rB2=√ F 2 xB 2 + F 2 yB 2 = √7457,51 2 +37581,97 2 8314,7 ( N )8,3147(kN ) Lực dọc trục F a = 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 K t = 1; công suất nhỏ nên K d = 1,2.
- Thời gian làm việc của ổ:
L H : tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay.
Theo11.4 bảng 6.4 tài liệu [1]: K HE = 0,125
L H =K HE (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 C d < 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:
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, theo bảng P2.7 tài liệu [1], chúng ta chọn ổ bi đỡ 1 dẫy cỡ trung, ký hiệu ổ 213 Ổ này có các thông số như sau: đường kính trong d = 80 mm, đường kính ngoài D = 120 mm, khả năng tải động C là 44,9 kN, khả năng tải tĩnh C0 là 34,7 kN, B là 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 C 2 và B 2 :
Lực dọc trục F a = 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 K t = 1; công suất nhỏ nên K d = 1,2.
- Thời gian làm việc của ổ:
L H : tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay.
K HE : Chế độ làm việc IV: nhẹ
Theo11.4 bảng 6.4 tài liệu [1]: K HE = 0,125
L H =K HE (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:
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 Để tối ưu hóa hiệu suất, các ROLLER cần được thiết kế phù hợp với hình dạng của từng loại thép Sau quá trình nghiên cứu, đã phát triển được 3 hình dáng ROLLER khác nhau để đáp ứng nhu cầu uốn đa dạng.
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 và chế tạo tích lũy được trong suốt 4.5 năm học đại học và từ kinh nghiệm thực tập tốt nghiệp Các phương pháp bao gồm: Tiện, Phay, Cắt Laser, In 3D, Gò, Khoan và Hàn.
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 5.1.1.2.2 Yêu cầu chế tạo
- 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.
Lắp ghép các chi tiết cần phải chính xác và đạt được dung sai lắp ghép hợp lý để tránh độ đảo của các trục Việc này bao gồm cả hình ảnh gia công thực tế và hình ảnh thiết kế để đảm bảo tính chính xác 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)
Hìn h gia côn g thực tế b)