Thiết kế máy uốn định hình xà gồ thép

ếp xúc cho phép: Ta có [s]tx =[s]Notx.kN’ ( theo [8]) (4.17) Trong đó: [s]NOtx: Ứng suất tiếp xúc cho phép (N/mm2), khi bánh răng làm việc lâu dài, phụ thuộc vào độ rắn Brinen HB hoặc độ rắn Rocven HRC. kN’:hệ số chu kỳ ứng suất tiếp. kN’= Lây m=6 đối với thép thường hóa kN’= (4.18). Với N0: chu kỳ cơ sở của đương cong mòn tiếp xúc. Tra bảng ta có N0=107. Ntd=60.u.n.T (4.19) n: số vòng quay trong một phút của bánh răng nhỏ (vong/ph). T:tổng thời gian làm việc (h). U:số lần ăn khớp của một răng, Khi bánh răng quay một vòng. Với bánh răng may uốn xà gồ, yêu cầu làm việc 5 năm, mỗi năm làm viêc 300 ngày, mỗi ngày làm việc 8h ta có:Ntd=5.300.8.60.40,87=29,43.107. kN’=1. Ứng suất tiếp xúc của bánh lớn : [s]tx2=2,6.HB.kN’ =2,6.170.1=442(N/mm2). Ứng suất tiếp xúc của bánh nhỏ : [s]tx1=2,6.HB.kN’ =2,6.200.1=520(N/mm2). Để tính sức bền ta sử dụng trị số nhỏ: stx=442(N/mm). * Ứng suất uốn cho phép: Vì bánh răng làm việc một mặt (răng chịu ứng suất thay đổi mạch động) nên: [s]u= (4.20) Trong đó s0 và s-1:giới hạn mỏi uốn trong chu kì mạch động và chu kì đối xứng, đối với thép s-1=(0,40,45)sbk. Chọn s-1=0,4sbk=0,4.500=200(N/mm2) (bánh lớn) Đối với bánh nhỏ:s-1=0,4sbk=0,4.580=232(N/mm2) n: hệ số an toàn. chọn n=1,5(thép rèn, thường hóa). ks: hệ số tập trung ứng suất ở chân răng, chọn ks=1,8. kN”: hệ số chu kỳ ứng suất uốn, được tính theo công thức: (4.21) m: bậc đường cong lõm uốn, chọn m=6. N0:số chu kì cơ sở của đường cong mỏi uốn, có thể lấy N0=5.106. Ntd: được tính theo công thức (7.19). Đối với bánh lớn: Ntd=5.300.8.60.31,47=22,66.107. kN”==0,53 Đối với bánh nhỏ: Ntd=5.300.8.60.40,87=29,43.107 =0,51 Ứng suất cho phép của bánh lớn: [s]u==55,75 (N/mm2) Ứng suất cho phép của bánh nhỏ: [s]u==58,62 (N/mm2) 4.2.2.3 Chọn hệ số tải trọng: k=1,5 4.2.2.4 Chọn hệ số bề rông răng: yA=b/A=0,2. 4.2.2.5 Khoảng cách trục: ta tính được là :A=164,5 (mm). b=0,2A=0,2.164,5=32,9(mm). Chọn b=35 (mm). 4.2.2.6 Tính vận tốc vòng của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng: v= =3,06(m/s). Tra bảng 3-11[8] với vận tốc nay ta chọn cáp chính xac 8. 4.2.2.7 Định chính xác hệ số tải trọng: K=Ktt.Kđ ;Ktt=; Ktt: hệ số tập trung tải trọng trong thực tế Ktbang: hệ số tập trung tải trọng khi bộ truyền chạy mòn. Kđ: Hệ số tải trọng động. Vì bánh răng có độ rắn HB<350 và làm việc với vận tốc không đổi nên Ktt=1.theo bảng 3-13 tìm được hệ số tải trọng động Kđ=1,5. vậy hệ số tải trọng : K=1,5.1=1,5 không khác so vói dự đoán K=1,5 ta giữ nguyên khoảng cách trục. 4.2.2.8 Xác định môdun : m= (0,10,3)A = (0,10,3)164,5=(1,6454,935) chọn m=4mm. 4.2.2.9 Kiểm nghiệm sức bền uốn của bánh răng: Ta kiểm nghiệm theo công thức sau: (4.22) Trong đó y, z, n hệ số dạng răng, số răng, số vòng quay trong một phút của bánh răng đang tính. Ứng suất uốn bánh nhỏ : (N/mm2) <[s]=96,6(N/mm2). Ứng suất uốn bánh lớn : (N/mm2)<[s]u=83,3(N/mm). Vậy bánh răng thỏa mãn sức bền uốn. 4.2.2.10 Kiểm nghiệm sức bền tiếp xúc của bánh răng: Ta có: (4.23) Đối Với bánh nhỏ: <[s]=520(N/mm2). Đối Với bánh lớn: <[s]=442(N/mm2). 4.2.2.11 Kiểm nghiêm sức bền bánh răng chịu quá tải đột ngột: Hệ số quá tải: (4.24) Với Mqt: momen xoắn quá tải(N.mm). M : Momen xoắn danh nghĩa(N/mm). Chọn K=1,8. * Ta kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc lớn nhất sinh ra khi quá tải theo công thức: (4.25) Với [s]txqt là ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải (N/mm2). Ta có: [s]txqt=2,5 [s]Notx=2,5.442=1105(N/mm2) [s]’txqt=2,5 [s]’Notx=2,5.520=1300 (N/mm2) . Ta dễ dàng thấy rằng ở cả hai bánh. * Ứng suất uốn lớn nhất sinh ra khi quá tải được tính theo công thức: suqt=su.Kqt[s]uqt (4.26) [s]uqt: ứng suất uốn cho phép khi quá tải. Ta có: [s]uqt=0,8.260=208 (N/mm2). Trên bánh nhỏ: suqt=su.Kqt=52,4.1,8=94,32(N/mm2)<[s]uqt=208 (N/mm2). Trên bánh lớn: suqt=su.Kqt=50,9.1,8=91,62(N/mm2)<[s]uqt=208 (N/mm2). Vậy bánh răng thỏa mãn được điều kiện bền khi chịu quá tải đột ngột. 4.2.2.12 Tính lực tác dụng: Vì bánh răng thiết kế là bánh răng thẳng nên ta có hai lực thành phầnlà: lực vong và lực hướng tâm (Pr). Ta có: (4.27). Với d là đường kính vòng chia của bánh răng. d5=Z5.m=46.4=186 (mm). P5==404,2 (N). Pr=404,2.tg200=147,1 (N). 4.2.3 Thiết kế trục uốn: 4.2.3.1 Tính sơ bộ đường kính trục: Ta có: (4.28) Chọn vật liệu trục là thép 45. Ta lấy C=150. Ta chọn trục thiết kế là trục có công suất lớn nhất, đó là trục 6.còn các trục khác lấy tương tự, ta tính cho trục dưới của cụm trục 6 có: N=1,644 (Kw), n=28,85(vòng/ph). Chọn sơ bọ đường kính d=60mm. Để chuẩn bị tính gần đúng ta lấy chiều rộng ổ B=31mm. 4.2.3.2 Tính gần đúng trục: Định các kích thước chiều dài trục:từ hình 4-4 ta chọn như sau: + Phần lắp chiều dài con lăn a=480mm. + Khoảng cách từ chi tiết quay đến thành trong hộp l1=10mm. + Chiều cao nắp và đầu bulong tính từ cạnh ngoài ổ, lấy sơ bộ l2=20mm. + Khoảng cách thành trong bánh răng đến nắp ổ lấy sơ bộ l3=20 mm. + Chiều dài phần may ơ lắp với trục l4=1,5d =1,5.60 =90mm. + Chiều rộng bánh răng b=35mm. Hình 4-4: Mô hình hình học của trục. Ta có: u=+l2+l3+=+20+20+=73 (mm) v=w=+l1+=+10+=265,5(mm). x=+l2+l3+=+20+20+=100,5 (mm) Hình 4-5: Sơ đồ lực trên trục. Các lực tác dụng lên trục: Px= ==7740 (N). Lực uốn tác dụng lên trục: Pt=949,4 (N). Lực ma sát: Fms=Pt.f=949,4.0,17=161,4 (N). Các lực tác dụng lên bánh răng: Mx==544210(N.mm). Pxbr=. Pybr=Pxbr.tg200=5442,1.tg200=1980,7 (N). * Lực tác dụng lên gối: Theo phương y ta có: Ta có Pybr.u-Pt.v +RBy.(v+w)=0. RBy= (mm). Mà : RAy-Pybr-Pt+RBy=0 RAy=Pybr+Pt-RBy=949,4+1980,7-202,4=2727,7 (N). Theo phương X ta có: Pxbr.u-Fms.v-RBx(v+w)+Px(v+w+x)=0. RBx= =. Mà: Pxbr+RAx+Fms+RBx-Px=0 RAx=Px-Pxbr-Fms-RBx=7740-5442,1-161,4-9872= -7735,6 (N). Ta có biểu đồ mômen nhu hình 7-6: Hình 7-6: Biểu đồ mô men. Ta thấy tải trọng tại tiết diện (m-m) là lớn nhất nên đây là mặt cắt nguy hiểm nhất. Mtd(m-m)==909580,2 (N.mm). Đường kính tại tiết diện nguy hiểm nhất được xác định theo công thức sau: d (Theo[8]) (4.29) Với [s] là ứng suất cho phép của thép chế tạo trục. Tra bảng ta có: [s]=50(N/mm2). d Chọn d=60 mm (tại vị trí lắp ổ lăn). 4.2.3.3 Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn: Hệ số an toàn được tính theo công thức: n= (4.30) Trong đó: [n]: hệ số an toàn cho phép [n] =1,52,5. ns: hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp. ns= (4.31) nt: Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp. nt= (4.32) Với s-1, t-1 là giới hạn mỏi uốn và xoắn ứng vói chu kì đối xứng. Có thể lấy gần đúng: s-1=(0,40,5)sb=0,45.600=270 (N/mm). t-1=(0,20,3)sb=0,25.600=150 (N/mm). sa, ta: biên độ ứng suất pháp và tiếp sinh ra trong tiết diện trục. Vì trục quay nên ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng. sa=smax=-smin= (4.33). sm=0. Vì ứng suất thay đổi theo chu kỳ mạch động nên: ta=t= (4.34) sm, tm là trị số trung bình của ứng suất pháp, tiếp. W, W0 là mômen cản uốn và cản xoắn của tiết diện trục. W= (mm3). W0==42411,5(mm3). sa= (N/mm2). ta==6,4(N/mm2). Chọn ys=0,1; yt=0,05:là hệ số xét đến ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình đến sức bền mỏi. b: hệ số tăng bền. Chọn b=1. Tra bảng ta có: =2,632. =1+0,6(2,632-1)=1,98. Khi đó ta có: ns==2,79. nt==11,55. Từ (7.32) n==2,71>[n]. 4.2.4 Tính và chọn ổ lăn: Vì trục không có lực dọc trục tác dụng nên ta tính gối đỡ 1 dãy: Ta có: RA ==8201,9(N) RB==9874,5 (N). Vì RB>RA nên ta tính gối đỡ theo vị trí B. Ta có điều kiện để chọn là: C=Q.(n.h)0,3[C]. n: số vòng quay ổ n=28,85 (vòng/ph). h: thời gian phục vụ(giờ). Thời gian máy làm việc trong 5 năm, môt năm làm việc 300 ngay, một ngày làm 8 giờ. h=5*300*8=12000 (giờ) Q: tải trọng tương đương. Q=(Kv.R+A.m).Kn.KZ. Do không có tải trọng dọc trục nên A=0. Kv=1: hệ số xét đến vòng nào của ổ là vòng quay (vòng trong). Kn=1: hệ số nhiệt. Kt=1,2:hệ số tải trọng động. Q=1*9874,5*1*1,2= 11849,4 (N)=1184,9 (daN). (n.h)0,3=(28,85*12000)0,3=46. C=1184,9*46=54505,4. Tra bảng 14P của [8] ta chọn ổ bi đỡ 1 dãy cỡ nhỏ có ký hiệu 212 và có Cbảng=62000>C=54505,4. 4.2.5 Tính và chọn then: Đối với vị trí lắp bánh răng có f55 có chiều dài may ơ khoảng 68(mm) chọn chiều dài then l2 =45(mm). Vị trí lắp bánh xích (hai bánh) có f=55, có chiều dài may ơ khoảng 134 (mm). Chọn chiều dài then 60mm . Ta chọn then ở hai vị trí này có các thông số sau: b=18(mm), h=11(mm), t=5,5(mm), t1=5,6(mm) k=6,8 (mm). Ta kiểm nghiệm theo công thức: sd=(N/mm2) Và tc=(N/mm2). Với [s]d, [t]c là ứng suất dập và ứng suất cắt cho phép. Tra bảng ta có [s]d=100(N/mm2), [t]c=87(N/mm2). Tại vị trí lắp bánh răng: sd= tc=. Tại vị trí lắp lô uốn có đường kính trục là f70. Ta chọn chiều dài then là l=210 (mm) và các thông số tương tự như trên. Ta có: sd= tc=. 4.3 TÍNH TOÁN THỦY LỰC CHO DÂY CHUYỀN UỐN: Việc tính toán các thông số dựa vào sơ đồ động của máy thủy lực. Đối với may ta thiết kế có 3 phần tử làm việc chính là: + Động cơ thủy lực quay trục uốn. + Piston-xilanh đột lỗ. + Piston-xilanh dao cắt. Các phần tử này không hoạt động cùng một lúc chỉ một trong ba phần tử hoạt động. Do vậy khi tính và chọn công suất của bơm ta dựa vào áp suất, lưu lượng và công suất của các phần tử lớn nhất. 4.3.1 Sơ đồ thủy lực của máy uốn xà gồ: Sơ đồ như hình 4-7: Hình 4-7: Sơ đồ thủy lực của may uốn. 1- Cụm dao cắt đầu 2 – Hệ thống bơm nước làm mát 3-Hệ thống truyền động chính 4 -cụm dao đột lỗ 5- Cụm dao cắt đuôi. 4.3.2 Tính toán hệ thống thủy lực cho hệ thống máy uốn: 4.3.2.1 Tính toán cho động cơ thủy lực: Ở phần trước ta tính toán được công suất cần thiết cho động cơ thủy lực là N=2,986(Kw).Và ta chọn công suất động cơ là Nđc=4(KW) và số vòng quay là n=180(vòng/ph). Ta chọn động cơ có lưu lượng riêng là:qd=120(cm3/vòng). Lưu lượng cần cung cấp cho động cơ là: Q=n.qd=180.120=21600(cm3/ph) =21,6(l/ph) Áp suất làm việc của động cơ dầu là: Ta có: N=(Kw) (Theo[6]) (4.35) P=(bar) 4.3.2.2 Tính toán cho hệ thống dao cắt trước: Việc truyền động cho hệ thống dao cắt cũng lấy từ nguồn của bơm dầu chung cho toàn hệ thống. Vì các bộ phận làm việc không cùng một lúc, lực cắt của dao củng không lớn lắm. Do đó, công suất của nó củng bé. Đối với máy uốn xà gồ, hệ thống dao cắt trước sử dụng một xi-lanh. Lực cắt được tính theo công thức: Pc=(N) (theo[5]) (4.36) Với: j: là góc nghiêng của dao so với phương ngang, j=30. s: chiều day vật liệu(mm). Chọn s=2,5mm. sc: ứng suất cắt của vật liệu(N/mm2). Tra bảng ta có sc(CT38) = 360(N/mm2). Pc==21466,3(N) Ta chọn vận tốc cắt V1=0,1(m/s)=6(m/ph). Chọn P1=60(bar)=60(KG/cm3). Chọn hệ số kết cấu của xi-lanh là k==0,5 (theo[6]) d=0,5D. Vì P2 thông với bể dầu nên chọn P20. Ta có sơ đồ như hình sau: Hình 4-8: Sơ đồ phân bố lực. Để dễ dàng tính toán ta bỏ qua lực ma sát (vì nhỏ hơn nhiêu lực căt Pc) Ta có phương trình cân bằng lực: P1.F1=PcP1.Pc D=2 (4.37) D=2.=0,0675 (m) Chọn D=80(mm) d=0,5.70=40 (mm). + Lưu lượng làm việc của xi-lanh: Q1=v1F1=v1.=0,0231(m3/ph)=32,1(l/ph). Lực cắt lớn nhất có thể cung cấp: Pmax=P1.F1=60.105,=23090,7(N). Vận tốc lùi dao: v2= =66,7(m/ph) 4.3.2.3 Tính toán cho hệ thống dao đột lỗ: Với hệ thống dao đột lỗ ta sử dụng một xi-lanh. Lực cắt tính theo công thức: Pc=k.p.d.s.sc(N) (4.38) Trong đó : d: đường kính đột lỗ (mm). Chọn d=15(mm). k: hệ số tính đến sự không đều về chiều dày, tính chất của vật liệu k=1,11,3. s: chiều dày đột lỗ (mm). s=2,5 mm. sc:ứng suất cắt của vật liệu (N/mm2). sc(CT38)=360(N/mm2) Pc=1,2.3,1416.15.2,5.360=50893,8(N). Chọn vận tốc cắt v1=0,05 (m/s)=3(m/ph). Sơ đồ lực như hình (7-8). Ở đây ta có: D=2. theo [7.37]. Chọn P1=60 bar=60(KG/cm2)=60.105(N/m2). D=2.=0,104(m)=104(mm). Chọn D=120 (mm) d=0,5.120=60 (mm). Lưu lượng làm việc của xi-lanh: Q1=F1.v1==0,0285 (m3/ph)=28,5 (l/ph). 4.3.2.4 Tính toán và chọn các thông số làm việc của bơm cung cấp cho hệ thống: a) Chọn công suất bơm: Chọn bơm piston hướng trục. Do các bộ phận thủy lực của dây chuyền uốn không làm việc cùng một lúc . Do vậy, ta chọ công suất của bơm lớn hơn công suất cần thiết của bộ phận lớn nhất là động cơ (ta dễ dàng nhận ra khi kiểm tra theo công thức N=). - Ta chọn công suất của bơm dầu Nb=7,5(Kw). Ta kiểm tra điều kiện làm việc của bơm trong hệ thống. Lưu lượng bơm phải lớn hơn lưu lượng cần thiết lớn nhất khi một trong ba cụm hoạt động. Ta thấy lưu lượng cần thiết cho đột lỗ là lớn nhất trong ba bộ phận trên Qct=28,5 (l/ph). Chọn bơm có qb=30(cm3/vòng), nb=1450(vòng/ph). Lưu lượng của bơm là:Qb=nb.qb=1450.30=43500(cm3/ph)=43,5(l/ph). Ta thấy Qb>Qct nên hệ thống đảm bảo về mặt lưu lượng làm việc. Áp suất làm việc của bơm là: Pb=(bar)> Pct=99,166(bar). b) Chọn van tràn: Van tràn dùng để hạn chế việc tăng áp suất chất lỏng trong hệ thống thủy lực vượt quá trị số quy định. Ký hiệu: Có nhiều loại: + Kiểu van bi (trụ, Cầu). + Kiểu van con trượt (piston). + Van điều chỉnh hai cấp áp suất (phối hợp). * Kiểu van bi: Hình 7-9: Kết cấu kiểu van bi. Giải thích: Khi áp suất p1 do bơm dầu tạo nên vượt quá mức điều chỉnh, nó sẽ thắng lực lò xo, van mở cửa và đưa dầu về bể. Để điều chỉnh áp suất cần thiết nhờ vít điều chỉnh ở phía trên. Ta có: p1.A=C(x+x0) (bỏ qua ma sát, lực quán tính, p2=0). Trong đó: x0: Biến dạng của lò xo tạo lực căng ban đầu. C: Độ cứng lò xo. F0=C.x0: Lực căng ban đầu. x : Biến dạng lò xo khi làm việc. p1: Áp suất làm việc của hệ thống. A: Diện tích tác động của bi. Kiểu van bi có kết cấu đơn giản nhưng có nhược điểm: không dùng được ở áp suất cao,làm việc ồn ào. Khi lò xo hỏng, dầu lập tức chảy về bể làm cho áp suất dầu trong bể giảm đột ngột. * Kiểu van con trượt: Hình 4-10: Kết cấu kiểu van con trượt. Giải thích: Dầu vào cửa 1, qua lỗ giảm chấn vào buồng 3. Nếu như lực do áp suất dầu tạo nên là F>F1x( lực điều chỉnh lò xo) và trọng lượng G của pistton, thì piston sẻ chuyển lên trên, dầu sẻ qua cửa 2 về bể. Lỗ 4 dùng để tháo dầu rò ở buồng trên ra ngoài. Ta có: p1.A=Flx (bỏ qua ma sát và trọng lượng của piston). Flx=C.x0. Khi p1 tăng thì F=p1*.A>Flx suy ra piston đi lên một đoạn x suy ra dầu ra cửa 2 nhiều suy ra p1 giảm để ổn định. Vì tiết diện A không thay đổi, nên áp suất cần điều chỉnh P1 chỉ phụ thuộc vào Flx của lò xo. Loại này có độ giảm chấn cao hơn loại van bi, nên nó làm việc êm hơn. Nhược điểm của nó là trong trường hợp lưu lượng lớn với áp suất cao, lò xo phải có kích thước lớn, do đó tăng kích thước chung của van. - Van tràn phải lụa chọn van có lưu lượng sao cho: Qvan tràn 43,5(l/ph). Chọn loai kiểu van G52-14, có các thông số như sau: tổn thất áp suất 20(bar), QminQmax=370(l/ph), áp suất 2 50 (bar), kích thước 84x85x80. c) Ống dẫn áp lực: - Ống dẫn áp lực thường dùng là ống đồng hoặc thép. Ta chọn ống bằng thép. Ta chọn dường kính ồng theo công thức sau: d=4,6(mm). (4.39) Trong đó: V là vận tốc dầu trong ống. Thường dùng như sau: Ống hút: V= (1,52) (m/s) Ống đẩy: V= (35) (m/s). + Đường kính trong của ống hút: Ta có kết quả ở bảng 7-2. Bảng 4-2: Đường kính ống hút ở các bộ phận. Vị trí Q(l/ph) dtính(mm) dchọn(mm) Đường kính ống chính 43,5 21,45 22 Đường kính ống vào đông cơ 21,6 15,12 16 Đường kính ống vào xi-lanhđột lỗ 28,5 17,36 18 Đường kính ống vào xi-lanh dao cắt trước 23,1 15,63 16 Đường kính trong của ống đẩy: Ta có kết quả ở bảng 7-3. Bảng 4-3: Đường kính ống đẩy ở các bộ phận. Vị trí Q(l/ph) dtính(mm) dchọn(mm) Đường kính ống ra của động cơ 21,6 10,67 12 Đường kính ống ra của xilanh đột lỗ 28,5 12,17 14 Đường kính ống ra của xilanh dao căt trước 23,1 11,05 12 d) Van tiết lưu: Van tiết lưu dùng để diều chỉnh lưu lượng dầu, qua đó điều chỉnh vận tốc cơ cấu chấp hành trong hệ thống thủy lực. Van tiết lưu có thể đặt ở đường dầu vào hoặc đường dầu ra của cơ cấu chấp hành. Van tiết lưu có hai loại: + Tiết lưu có đinh. Ký hiệu: + Tiết lưu thay đổi được lưu lượng Ký hiệu: Dưới đây là sơ đồ van tiết lưu lắp ở đường dầu ra của hệ thống thủy lực. Cách lắp này được phổ biến nhất, vì van tiết lưu thay thế cả chức năng của van cản, tạo nên một áp suất nhất định trên đường dầu ra của xi lanh và do đó làm cho chuyển động của nó được êm. Hình 4-11: Sơ đồ thủy lực có lắp van tiết lưu ở đường dầu ra. Ta có phương trình: Q2=A2.v: Lưu lượng qua van tiết lưu. DP=p2-p3: hiệu áp qua van tiết lưu. Lưu lượng dầu Q2 qua khe hở được tính theo công thứcTôrixenli như sau: Q=C.m.Ax. (7.40) Hoặc A2.v= C.m.Ax. Trong đó: m: là hệ sô thoát dầu. C==const. r: khối lựong riêng của dầu [kg/m3]. DP: áp suất trước và sau khe hở [N/mm]. Ax: tiết diện chảy của van tiết lưu. Đấy là giá trị cần điều chỉnh để có lưu lượng Q qua van tiết lưu cần thiết: A1=. Khi Ax thay đổi thì DP thay đổi và v thay đổi. e) Van servo: * Nguyên lý hoạt động: Bộ phận điều khiển con trượt của van servo (torque morto) thể hiện trên hình 4-12 gồm các bộ phận sau: Hình 4-12: Sơ đồ nguyên lý của bộ phận điều khiển con trượt của van servo. + Nam châm vĩnh cữu. + Phần cứng và hai cuộn dây. + Cánh chặn và càng đàn hồi. + Ống đàn hồi. + Miệng phun dầu Hai nam châm vĩnh cữu đặt đối xứng tạo thành khung hình chữ nhật, phần ứng trên có hai cuộn dây và cánh chặn dầu ngạm với phần ứng tạo nên một kết cấu cứng vững. Định vị phần ứng và cánh chặn dầu là một ống đàn hồi, ốn này có tác dụng phục hồi cụm phần ứng và cánh chặn về vị trí trung gian khi dòng điện vào hai cuộn dây cân bằng. Nối với cánh chặn là càng đàn hồi, càng này nối trực tiếp với con trượt. Khi dòng điện vào hai cuộn dây lệch nhau thì phần ứng bị hút lệch , do sự đối xứng của các cực nam châm mà phần ứng sẻ quay. Khi phần ứng quay ống đàn hồi sẻ bị biến dang đàn hồi, khe hở từ cánh chặn đến miệng phun dầu củng sẻ thay đổi (phía này hở ra và phía kia khép lại).Điều này dẩn đến áp suất ở hai phía con trượt sẻ lếch nhau và con trược được di chuyển. Như vậy: + Khi dòng điện điều khiển ở hai cuộn dây bằng nhau hoặc bằng không thì phần ứng,cánh, càng và con trượt ở vị trí trung gian (áp suất ở hai buồng con trượt băng nhau). + Khi dòng i1i2 thì phần ứng sẻ quay theo một chiều nào đó tùy thuộc vào dòng điện cuộn dây nao lớn hơn. Giả sử phần ứng quay theo chiều kim đồng hồ, cánh chặn dầu củng quay theo làm tiết diện chảy của miệng phun dầu thay đổi, khe hở miệng phun phía trái rộng ra và khe hở miệng phun phía phải bị hẹp lại, áp suất dầu vào hai buồng con trượt không cân bằng, lực dọc trục đẩy con trượt di chuyển về bên trái hình thành tiết diện chảy qua van. Quá trình trên được thể hiện ở hình 4-13b. Đồng thời khi con trượt sang trái thì càng sẻ cong theo chiều di chuyển của con trượt làm cho cánh chắn dầu củng di chuyển theo. Lúc này khe hở ở miệng phun trái hẹp lại và khe hở miệng phun phải rộng lên, cho đến khi khe hở của hai miệng phun bằng nhau và áp suất hai phía bằng nhau thì con trượt ở vị trí cân băng. Quá trình đó thể hiện ở hình 4-13c. Momen quay phần ứng và momen do lực dàn hồi của càng cân bằng nhau. Lượng di chuyển của con trượt tỉ lệ với dọng điện vào cuộn dây . + Tương tự như trên nếu phần ứng quay theo chiều ngược lại thì con trượt di chuyển theo chiều ngược lai. Hình 4-13 sơ đồ nguyên lý hoạt động của van servo (a) Sơ đồ giai đoạn chưa làm việc. (b) Sơ đồ giai đoạn đầu của quá trình điều khiển. (c) Sơ đồ giai đoạn hai của quá trình điều khiển. * Kết cấu và ký hiệu của van servo: Những kết cấu thể hiện ở hai hình trên van servo còn bố trí thêm bộ phận lọc dầu để đảm bảo điều kiện làm việc bình thường của van. Hình 4-14: Kết cấu và ký hiệu của van servo. - Chọn hệ thống dầu cho hệ thống thủy lực là dầu công nghiệp 45. Các thông số của dầu tra ở bảng I-1 của [6]. 4.4. THIẾT KẾ DAO CẮT SAU: 4.4.1 Sơ đồ và nguyên lý hoạt động: Sơ đồ nguyên lý như hình 4-15: Nguyên lý hoạt động: Khi pistton (1) đi xuống tác động vào chốt (2) một lực P bằng tổng cộng lực cắt và lực lo xo, đẩy lưỡi căt (3) trượt theo rãnh trượt (4) (nghiêng một góc 450 so với phương ngang) một đoạn l để cắt hết chữ C. Luc đó lò xo (5) bị nén lại. Sau khi cắt xong, piston (1) lùi về nhờ lực căng của lò xo đả tính toán thiết kế, đẩy lưỡi cắt (3) về đúng vị trí ban đầu theo rảnh trượt (4). Hình 4-15: Sơ đồ nguyên lý dao cắt sau. 1-Xilanh-piston 2- Chốt 3- Dao cắt 4- Rãnh trượt 5- Lò xo. 4.4.2 Tính toán cho hệ thống dao cắt sau: Đối với may uốn xà gồ, hệ thống dao cắt sau tương tự như hệ thống dao cắt trước, ta sử dụng một xi lanh. Lực cắt được tính theo công thức: Pc=(N) (theo[5]) (7.41) Với j: là góc nghiêng của dao so với phương ngang, j=450. s: chiều day vật liệu(mm). Chọn s=2,5mm. sc: ứng suất cắt của vật liệu(N/mm2). Tra bảng ta có sc(CT38) = 360(N/mm2). Pc==1125(N) Ta chọn vận tốc cắt V1=0,1(m/s)=6(m/ph). Chọn P1=60(bar)=60(KG/cm3). Chọn hệ số kết cấu của xi-lanh là k==0,5 (theo[6]) d=0,5D. Vì P2 thông với bể dầu nên chọn P20. Ta có sơ đồ như hình sau: Hình 7-15: Sơ đồ phân bố lực. Để dễ dàng tính toán ta bỏ qua lực ma sát (vì nhỏ hơn nhiêu lực căt Pc) Ta có phương trình cân bằng lực: P1.F1=PcP1.Pc D=2 (7.42) D=2.=0,0154 (m) Chọn D=20(mm) d=0,5.20=10 (mm). + Lưu lượng làm việc của xi-lanh: Q1=v1F1=v1.=0,00188(m3/ph)=1,88(l/ph). Lực cắt lớn nhất có thể cung cấp: Pmax=P1.F1=60.105,=2250(N). Vận tốc lùi dao: v2= =66,7(m/ph) CHƯƠNG 5: HỆ THỐNG CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG 5.1 KHÁI NIỆM, PHÂN LOẠI VÀ Ý NGHĨA HỆ THỐNG CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG: 5.1.1 Khái niệm: Hiện nay, các quá trình sản xuất các sản phẩm trên máy cắt kim loại, các máy gia công áp lực ( như cán, uốn, dập đột...), các quá trình công nghệ lắp rápsản phẩm cơ khí hay kiểm tra các hệ thống sản xuất trong các ngành công nghiệp nói chung như sản xuất phân bón, vật liệu xây dựng, thực phẩm...đều phát triển theo xu hướng tự động hóa ngày càng cao. Để đảm bảo được quá trình sản xuất ổn định thì cần thiết phải có quá trình cấp phôi chính xác về vị trỉtong không gian theo đúng nhịp (cấp đúng lúc) và liên tục theo chu trình hoạt động của maymột cách tin cậy. 5.1.2 Phân loại: Sản phẩm gia công cơ khí rất đa dạng về kích cở , hình dạng, đặc tính vật liệu và một số tính chất khác. Các phôi liệu về cơ bản củng có hình dạng và kích thước gần giống với chi tiết vì vậy nó củng rất đa dạng. Trong lĩnh vực gia công cơ khí thi phôi thường được chế tạobằng cách đúc, ren, dập, cán, hàn....Do vậy trước hết phải căn cứ vào dạng phôi để phân loại các kiểu hệ thống cấp phôi tụ động. Do đó có thể phân thành 3 kiểu cấp phôi tự động sau đây: - Cấp phôi dạng cuộn. - Cấp phôi dạng thanh hoặc tấm. - Cấp phôi rời từng chiếc. Mổi kiểu cấp phôi mang tính đặc thu riêng và bản thân trong mổi kiểu củng đã bao hàm rất nhiều dạng khác nhau. tùy theo công nghệ sản xuất mà ta có thể bố trí các hệ thống cấp phôi liên tục, cấp theo chu kỳ hoặc cấp theo lệnh. 5.1.3 Ý nghĩa của hệ thống cấp phôi tự động. Hệ thống cấp phôi tự động trước hết phải nằm trong các hệ thống sản xuất mang tính tự động từng phần hay toàn phần và không co hệ thống sản xuất tự động mà không có quá trình cấp phôi tự động . Quá trình cấp phôi tự động có những ưu điểm sau: Nâng cao năng suất do giảm thời gian phụ(là thời gian gá đặt phôi và tháo sản phẩm sau khi gia công). Đảm bảo năng suất gia công theo tính toán vì nó đảm bảo chu kỳ cấp phôi chính xác, không bị ảnh hưởng đếncác yếu tố về khách quan như tình trạng tâm sinh lývà trạng thai sức khỏe của con người. Đảm bảo độ chính xác gá đặt cao vì trước đó phôi đến vị trí cấp cho máy công tác thì nó đả được định hướng chính xác trong không gian và đúng tọa độ theo yêu cầu đồng thời tốc độ di chuyển của phôi đả được điều chỉnh để phù hợp với cơ cấu gá đặt. Cải thiện điều kiên làm việc cho công nhân: giải phóng con người trong công việc lao động phỏ thông nham chán. Trong công việc nặng nhọc; Công việc có thể gây nguy hại cho sức khỏe của công nhân như phôi liệu có cạnh sắc, ví dụ các ba via,ria mép, của phôi dập, rèn, đúc...; Các công việc gây mệt mỏi cho công nhân như tập trung để tìm, chon,phân loạivà định hứơng. Đảm bảo an toàn cho người sử dụng và may móc thiết bị như: có thể loại khỏi dây chuyền sản xuất các phôi có sai số khuyết tật để đảm bảo sự làm việc ổn định cho thiết bị; Tránh tình trạng máy bị quá tải do lượ dư quá lớn hoặc không đều. 5.2 HỆ THỐNG CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG TRONG MÁY UỐN XÀ GỒ: Sơ đồ cấp phôi tự động: Hình 5.1:Sơ đồ cấp phôi 1- Tang 2- Hệ thống dao cắt trược 3- Hệ thống lô uốn 4- Hệ thống dao cắt sau và đột lỗ Phôi cung cấp cho hệ thông có chiều dày, chiều rộng nhất định được cấp vào tang quấn nhờ cầu trục. Chọn đường kính ngoài của tang D=1 (m), đường kính trong của tang d=0,4 (m). Với vận tốc uốn V=0,3 (m/s) ta có tốc độ quay của tang là: nmin== 15.46 (Vòng/ph) nmax == 38.2(Vòng/ph) * Nhịp cấp phôi: Với chiều dài chi tiết L=6m. Ta có nhịp cấp phôi T là: T =L/V =6/0,3 =20 (s). Phôi quay được 20s thì dừng cắt * Tính mômen kéo phôi: Chọn khối lượng phôi: M=1000 (Kg). Ta có sơ đồ tính lực: Hình 5.2:Sơ đồ tính lực kéo phôi. Phương trình cân băng momen: Mk = Mms+Mbd [5.1] Trong đó: Mk: Mômen kéo phôi quay. Mms : Mômen ma sát giửa phôi và tang. Mms=fms.G.. Với fms=0,1 Mms=0,1.m.g. =0,1.1000.9,81. = 98,1 (Nm). Mbd: Mômen nắn thẳng phôi. Với đường kính phôi lớn (D=1m) do đó mômen biến dạng nhỏ ta lấy Mbd0. Tính lực kéo phôi: Fk== =196,2 (N) Công suất cấp phôi: Nk = = = 0,06 (KW). Do công suất cấp phôi tự động nhỏ (Ncp =0,06 KW) do đó ta không cần phải dùng động cơ riêng kéo phôi mà nhờ vào lực ma sát giữa lô uốn và phôi cấp phôi cho máy uốn xà gồ. Phôi được kéo vào các lô uốn nhờ ma sát giũa phôi và lô uốn có ưu nhược điểm sau: Ưu điểm: + Cơ cấu cấp phôi đơn giản, không cần dùng thêm động cơ kéo phôi. + Điều khiển tự động dễ dàng do ít cơ cấu chấp hành (Không phai điều khiển động cơ cấp phôi). Nhược điểm: Vân tốc của phôi bị thay đổi do có sự trượt giữa phôi và các lô uốn. Do đường kính của các lô uốn khác nhau do đó vận tốc ở các lô uốn khác nhau dễ gây phôi bị chen ép. CHƯƠNG 6: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TRÊN MÁY UỐN ĐỊNH HÌNH XÀ GỒ THÉP 6.1 LÝ THUYẾT VỀ PLC: 6.1.1 Giới thiệu sơ lược về điều khiển PLC: Bộ điều khiển lập trinh (PLC-Programmable Logic Controller), được sáng tạo ra từ ý tưởng ban đầu của một nhóm kỷ sư thuộc hãng General Motors vào năm 1968. Trong những năm gần đây bộ điều khiển lập trình được sữ dụng ngày càng rộng rãi trong công nghiệp nước ta như là một giải pháp điều kiện lý tưởng cho việc tự động hóa các quá trình sản xuất. Cùng với sự phát triển của công nghệ máy tính, đến hiện nay bộ điều khiển lập trình đạt được nhửng ưu thế cơ bản trong ứung dụng điều khiển công nghiệp. Đó là: Dễ dàng lập trình và lập trình lại. + Cho phép nhanh chóng thay đổi chương trình điều khiển. + Có chức năng truyền thông cho phép nối mạng ở nhiều cấp độ nhằm đáp ứng yêu cầu điều khiển và giám sát hệ thống sản xuất. + Đơn giản trong sửa chửa và bảo dưỡng, độ tin cậy cao trong môi trường công nghiệp. + Cấu tạo nhỏ gọn so vói mạch điều khiển tương đương dung rơle và giá thành cang thấp. Nhờ nhửng ưu điểm trên, bộ điều khiển lập trình có thể được sủ dụng trong điều khiển hoạt động của tế bào sản xuất độc lập hoặc lắp gép thành các mạng mini trong điều khiển hoạt động của tế bào sản xuất tự động (work cell) hoặc cả một xưởng sản xuất nhờ hệ thống mạng cục bộ (LAN - Local Area Network). Sau đây bảng so sánh các hệ thống điều khiển khác: Bảng 6-1: So sánh đặc tính kỷ thuật giửa nhửng hệ thống điều khiển. Chỉ tiêu so sánh Rơle Mạch số Máy tính PLC Giá thành từng chức năng Khá thấp Thấp Cao Thấp Kích thước vật lý lớn Rất gọn Khá gọn Rất gon Tốc độ điều khiển chậm Rất nhanh Khá nhanh Nhanh Khả năng chống nhiểu xuất sắc Khá tốt Khá tốt Tốt Lắp đặt Mất thời gian thiết kế và lắp đặt Mất thời gian thiết ké mất nhiều thời gian lập trình Lập trình và lắp đặt đơn giản Khả năng điều khiển tác vu phức tạp Không Có Có Có Dể thay đổi điều khiển Rất khó Khó Khá đơn giản Rất đơn giản Công tác bảo trì Kém- có rất nhiều công tác Kém-nếu có IC được hàn Kém -có rất nhiều mạch điện tử chuyên dùng Tốt- các môdun được tiêu chuẩn hóa Theo bảng so sánh PLC có ưu việt về phần cứng và phần mềm làm cho nó trở thành bộ điều khiển công nghiệp được sủ dụng rộng rãi. 6.1.2 Đặc điểm của bộ điều khiển PLC: Như hình 6-1, Hoạt động của bộ PLC là kiểm tra tất cả các trạng thái tín hiệu ở ngỏ vào đưa vào quá trình điều khiển, thực hiện lôgic được lập trong chương trình và kích ra điều khiển cho thiết bị bên ngoài tương ứng. Với mạch giao tiếp chuẩn ở khối vào và khối ra của PLC cho phép nó kết nối trực tiếp đến cơ cấu tác động (actuators)có công suất nhỏ ở ngỏ vào, mà không cần có mạch giao tiếp hay rơle trung gian. Tuy nhiên, cần có mạch điện tử công suất trung gian khi PLC điều khiển nhưng thiết bị có công suất lớn. Hình 6.1 Sơ đồ khối bên trong PLC. Về phần cứng PLC tương tự như máy tính truyền thông và chúng có đặc điểmthích hợp cho mục đích điều khiển trong công nghiệp: + Khả năng kháng nhiểu tốt. + Cấu trúc các môdun cho phép dễ thay thế, tăng khả năng (nối thêm môđun mở rộng vào/ra) và thêm chức năng (nối thêm môđun chuyên dung). + Việc kết cấu dây nối và mức điện áp tín hiệu ở ngỏ vào và ngỏ ra được chuẩn hóa. + Ngôn ngữ lập trình chuyên dùng ladder, instruction và function chart dễ hiểu và dễ sữ dụng. Thay đổi chương trình điều khiển dễ dàng. Những đặc điểm trên làm cho PLC được sữ dụng nhiều trong điều khiển các máy móc công nghiệp và trong điều khiển quá trình (Process-control). 6.1.3 Cấu trúc của phần cứng PLC: PLC gồm 3 khối chức năng cơ bản: Bộ xữ lý, bộ nhớ và khối vào ra. Trạng thái ngõ vào của PLC được phát hiện và lưu vào bộ nhơ đệm, PLC thực hiện các lệnh lôgic trên các trạng thái của chúng và thông qua chương trình trạng thái ngõ ra trong bộ nhớ đệm được dụng đóng/mở các “tiếp điểm” kích hoạt các thiết bị tương ứng. Hình 6-2: Sơ đồ cấu trục bên trong PLC. Như vậy sự hoạt động của các thiết bị được điều khiển hoàn toàn tự động theo chương trình trong bọ nhớ. Chương trình nạp vào PLC thông qua thiết bị chuyên dùng. Xem hình 9-2. 6.1.4 Các thiết bị điều khiển: 6.1.4.1 Thiết bị điều khiển khả trình SIMATIC S7-200: Là thiết bị điều khiển lôgic khả trình loại nhỏ của hãng Siemens (CHLB Đức),có cấu trúc theo modun và các modul mở rộng. Các modul này được sử dụng cho nhiều ứng dụng lập trình khác nhau. Thành phần cơ bản của S7-200 là một bộ xữ lý CPU 212 hoặc CPU214 hoặc CPU215. Tính năng của S7-200: + Hệ thống điều khiển kiểu modul nhỏ gọn cho các ứng dụng trong phạm vi hẹp. + Có nhiều loại CPU. + Có nhiều modul mở rộng, cổng giao tiếp RS485 hay PR0FIBUS. + Máy tính trung tâm có thể truy cập các modul. + Không quy định rãnh cắm. + Phần mềm điều khiển riêng. + “Gói trọn toàn bộ” cả nguồn cung cấp vào CPU, I/O vào một modul. + “Micro PLC” với nhiều chức năng thích hợp. Xét toàn bộ điều khiển lập trình (khả trình) S7-200 với bộ vi xữ lý CPU214 (như hình 6-3) Hình 6-3: Bộ điều khiển lập trình (khả trình) S7-200 với khối vi xữ lý CPU214 Mô tả các đèn báo trên S7-200, CPU214: SF: (đèn đỏ): hỏng thiết bị hỏng bên trong CPU. RUN(đèn xanh): Đang hoạt động. STOP(đèn vàng): Đang dừng. Ix.x (đèn xanh): Chỉ định trạng thái tức thơi của cổng Ix.x (x.x=0.01.5) (cổng vào). Qy.y (đèn xanh): Chỉ định trạng thái tức thời của cổng ra Qy.y (y.y=0.01.1). 6.1.4.2 Thiết bị điều khiển khả lập trình SIMATIC S7-300: Hình 6.4: Bộ điều khiển khả lập trình S7-300 với khối vi xữ lý CPU314 và CPU315-2PD. Tính năng: + Hệ thống điều khiển modul nhỏ gọn cho các ứng dụng trong phạm vi trung bình. + Có nhiều loại CPU. + Có nhiều modul mở rộng, có thể mở rộng đến 32 modul. + Các Bus nối thích hợp phía sau các modul. + Có thể nối mạng: Multipoint inteface (MPI) hoặc PROFBUS hoặc Indủtial Ethrnet. + Thiết bị lập trình (PG) trung tâm có thể truy cập đến các Modul. + Không hạn chế rảnh. + Cài các cấu hình và thông số với công cụ trợ giúp :HƯ-Config”. Xét hai loại CPU của bộ điều khiển lập trình được S7-300 là S7-300 CPU -314 và CPU-315-2DP. Mô tả các đèn báo và các ký hiệu: MRES: chức năng RESET hệ thống (Modul resrt Funstion). STOT : dừng chuơng trình không được xư lý. RUN: xử lý chuơng trình có thể đọc và ghi từ PG. RUM-P: xử lý chuơng trình có thể đọc và ghi từ PG. Các đèn báo: SF: lỗi trong nhóm, lỗi trong CPU hay trong Modul có khả năng chuẩn đoán. BATS: lỗi pin, pin hết điện hay không có pin. DC5V: báo có 5 VAC. FRCE:FORCE, báo cáo ít nhất mọt ngõ ra ,vào đang bị cuỡng bức. Rum: nhất nháy khi CPU khởi động, ổn định khi CPU làm việc. STOR: đèn sáng khi dừng. Chớp chậm khi yêu cầu reset bộ nhớ cần thiết vì khi card nhớ được cắm vào. Card nhớ: có rãnh dành cho cart nhớ. Card nhớ lưu nội dung chuơng trình mà không cần pin trong trường hợp mất điện. Ngăn để pin: có chức năng để pin ở dưới nắp. Pin cung cấp năng lượng dự trữ nội dung RAM trong trường hợp mất điện. Đầu nối MPI: đầu nối dùng cho thiết bị lập trình hay các thiết bị cần giao tiếp qua cổng MPI. Cổng giao tiếp DP: cổng giao tiếp để nối trực tiếp các I/O phân bố (Distibuted Periphral) cua CPU. 6.1.4.3. Thiết bị điều khiển lập trình SIMATICS7-400: Tính năng: + Power-PLC cho phạm vi điều khiển trung bình đến cao cấp. + Có nhiều loại CPU. +Có nhiều Modul mở rộng, có thể mở rộng đến 30 modul. +Bus nối lắp đặc sau các modul. + Có thể nối mạng với: MPI, PROFIBUS, Industrial Ethernet. + Thiếtbi lập trình trung tâm có thể truy cấp đến các module. + Không hạn chế rãnh cắm. + Cài đặt cấu hình cà các thông số với trợ giúp của công cụ “HW Config”. + Nhiều khẳ năng tínhtoán ( có đến 4CPU được dùng ở phía trung tâm). 6.2 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PLC TRÊN MÁY UỐN XÀ Gồ: 6.2.1 Quy định các ngõ vào ra: Cổng vào: S0 I0.0 : Nút nhấn khởi động. a0 I0.1 : Cử hành trình đột. a1 I0.2 : Cử hành trình đột a2 I0.3 : Cử hành trình cắt. a3 I0.4 : Cử hành trình xilanh đột xong lùi về. a4 I0.5 : Cử hành trình xilanh cắt xong lùi về. a5 I0.6 : Cử hành trình. a6 I0.7 : Cử hành trình. a7 I0.8: Cử hành trình. a9 I0.9 : nút nhân cắt trước. A+ Q2.0: Quay môtơ uốn. A- Q2.1 : Dừng môtơ uốn. B+ Q2.2 : Đột lỗ. B- Q2.3 : Xilanh đột lùi về. C+ Q2.4 : Dao cắt sau cắt xà gồ. C- Q2.5: Dao cắt sau lùi về. D+ Q2.6 Dao cắt trước hoạt động. D- Q2.7: Dao cắt trước lùi về. 6.2.2 Chương trình điều khiển(SIEMENS): a) Giãn đồ thời gian biểu diễn quá trình uốn xà gồ: Điều khiển máy uốn ta điều khiển các cơ cấu cháp hành: môtơ thủy lực A, các xilanh thủy lực B, C, D, qua các van phân phối (van Servo). Các cơ cấu cháp hành hoạt động không cùng lúc, khi cắt và đột thi môtơ uốn dừng. Giản đồ thời gian của quá trình uốn xà gồ: Hình 6.5: Giản đồ thời gian quá trình uốn xà gồ. b) Sơ đồ điều khiển: Hình 6.6: Sơ đồ điều khiển. c) Chương trình PLC (SIEMENS ): Hình 6.7: Chương trình PLC d) Sơ đồ nối PLC: Hình 6.8: Sơ đồ nối PLC. Hệ thống điều khiển PLC có ưu điểm hơn so với một số dạng điều khiển khác thường dùng là:giá thành của các phần tử PLC rẻ, kích thước nhỏ, tốc độ điều khiển nhanh, lắp đặt và lập trình đơn giản, dễ thay đổi chương trình điều khiển, các modul được tiêu chuẩn hóa do đó công tác bảo trì đơn giản dễ thay thế. KẾT LUẬN Thiết kế máy là một công việc khó khăn phức tạp, đòi hỏi người thiết kế phải nắm vững những kiến thức cơ bản của các môn học một cách sâu sắc như: Nguyên ly máy, chi tiết máy, sức bền vật liệu, kim loại học, công nghệ kim loại, chế tạo phôi, nguyên lý cắt, công nghệ chế tạo máy,...... Ngoài ra còn phải biết nhất định ngành nghề liên quan, có kinh nghiệm thực tế vận hành củng như yêu cầu kỹ thuật đề ra trong quá trình thiết kế . Sau khi xác định nhiệm vụ tốt nghiệp “ Thiết kế máy uốn định hình xà gồ thép” . Trải qua thời gian đầu bở ngỡ, nhất là việc tim tài liệu và tìm hiểu thực tế. Nhưng với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo Nguyễn Thế Tranh, sau ba tháng làm việc đến nay đồ án đã được hoàn thành . Nội dung đồ án gồm: - Phần thuyết minh. - Phần các bãn vẽ cần thiết. Tất cả nội dung của đồ án đẵ trình bày được đặc tính, nguyên lý kế cấu của toàn bộ dây chuyền uốn xà gồ. Nói chung nguyên lý hoạt động đơn giản, kết cấu thuận tiện dễ sữ dụng, bảo quản và tính an toàn khi làm việc cao.Số lượng công nhân đứng máy ít, năng suất phù hợp với nhu cầu thực tế hiện nay. Qua thời gian làm đề tài, giúp hệ thống, tổng kết được tất cả những kiến thức đã học để ứng dụng vào việc thiết kế, ngoài ra còn giúp nắm vững hơn những yêu cầu cần thiết trong việc thiết kế quản lý các quá trình chế tạo sản phẩm cơ khí về kỹ thuật sản xuất và tổ chức sản xuất theo yêu cầu trong điều kiện và quy mô sản xuất cụ thể. Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thây giáo Nguyễn Thế Tranh cùng các thầy cô trong khoa và các cán bộ của Công ty Cơ điện và xây lắp công nghiệp tàu thủy Đà Nẵng (SICEM), các xưởng sản xuất trên địa bàn thành phố đã giúp em hoàn thành đồ án này. Sinh viên thực hiện Vũ Công Vinh MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................ 1 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU NHU CẦU CẤU KIÊN THÉP TẤM ……..........2 Nhu cầu thép tấm hiện nay ………………………………………….…... 2 Một số loại thép tấm và ứng dụng của nó …………………….…………. 2 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ VÀ CÔNG NGHỆ UỐN ĐỊNH HÌNH ....................... 5 2.1. Cơ sơ uốn định hình thép tấm................................................................... 5 2.1.1 Khái niệm .................................................……………...………........... 5 2.1.2 Đặc điểm quá trình uốn. ......................................................................... 5 2.1.2.1 Xác định chiều dài phôi uốn ................................................................ 5 2.1.2.2 Bán kính nhỏ nhất và lớn nhất ............................................................. 7 2.1.3 Công thức tính lực uốn .......................................................................... 8 2.1.4 Tính đàn hồi khi uốn ............................................................................... 9 2.1.5 Giới hạn cho mỗi lần uốn .................................................................... 11 2.2 Công nghệ uốn định hình thép tấm ........................................................ 12 2.2.1 Uốn xà gồ bằng máy nhấn .................................................................... 12 2.2.2. Uốn xà gồ bằng phương pháp uốn liên tục........................................... 12 CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH NGUYÊN LÝ UỐN ĐỊNH HÌNH XÀ GỒ & TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC MÁY ............................................................................ 13 3.1 Nguyên lý uốn định hình xà gồ............................................................... 13 3.1.1 Giới thiệu về xà gồ thép ........................................................................ 13 3.1.2 Quá trình uốn xà gồ thép ...................................................................... 14 3.1.3 Các thiết bị chế tạo xà gồ thép .............................................................. 17 3.1.3.1 Tạo xà gồ bằng máy nhấn .................................................................. 17 3.1.3.2 Tạo xà gồ bằng phương pháp uốn liên tục ........................................ 17 3.2 So sánh và lựa chọn phương pháp thiết kế .............................................. 18 3.2.1 Đặc thù quá trình uốn xà gồ ................................................................. 18 3.2.2 Thiết lập biên dạng và số lần uốn ......................................................... 19 3.2.2.1 Xác định kích thước sản phẩm .......................................................... 19 3.2.2.2 Bán kính uốn cho phép ...................................................................... 20 3.2.2.3 Xác định kích thước rộng của phôi .................................................... 21 3.2.2.4 Số lần uốn và thiết lập biên dạng ....................................................... 22 a) Các phương pháp bố trí con lăn ................................................................. 23 b) Thiết lập biên dạng ................................................................................... 24 3.3. Chọn phương án truyền động và bố trí trục uốn .................................... 25 3.3.1 Chọn phương án truyền động cho trục uốn .......................................... 25 3.3.1.1 Truyền động cơ chí cho trục chính ................................................... 25 3.3.1.2 Truyền động bằng dầu ép .................................................................. 26 3.3.2 Chọn hộp phân lực cho cơ cấu truyền động ......................................... 27 3.3.2.1 Truyền động bánh răng trung gian .................................................... 27 3.3.2.2 Truyền động bánh vít trục vít ............................................................ 28 3.3.2.3 Truyền động bánh xích kết hợp với bánh răng .................................. 28 3.3.3 Truyền động cho hệ thống dao cắt và đột lỗ ........................................ 29 3.3.3.1 Hệ thống dao cắt trước và đột lỗ bằng cơ khí ................................... 30 3.3.3.2 Truyền động bằng thủy lực ............................................................... 30 3.3.3.3 Hệ thống dao cắt sau .......................................................................... 31 3.4. Thiết kế động học ................................................................................... 32 3.4.1 Chọn vận tốc làm việc .......................................................................... 32 3.4.2 Giới thiệu sơ đồ động máy uốn xà gồ .................................................. 33 3.4.3 Chọn đường kính con lăn và phân phối tỉ số truyền ............................. 34 3.4.4 Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền của máy ................................ 36 3.4.5 Tính và chọn các bộ truyền của máy .................................................... 37 3.4.5.1 Tính và chọn bộ truyền xích ............................................................. 37 3.4.5.2 Tính và chọn bộ truyền bánh răng truyền động từ lô dưới lên lô trên trong các cặp lô uốn .................................................................................................. 40 CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC & KẾT CẤU TOÀN MÁY…….. 47 4.1Thiết kế động lực học ............................................................................... 47 4.1.1 Tính áp lực lên các lô uốn ..................................................................... 47 4.1.2 Tính momen quay trục uốn ................................................................... 50 4.1.3 Tính công suất động cơ ......................................................................... 52 4.2 Tính toán kết cấu may ............................................................................. 53 4.2.1 Thiết kế bộ truyền xích ......................................................................... 53 4.2.1.1 Định bước xích ................................................................................. 54 4.2.1.2 Định khoảng các trục và số mắt xích ................................................. 55 4.2.1.3 Đường kính vòng chia của đĩa xích ................................................... 55 4.2.1.4 Lực tác dụng lên trục ......................................................................... 56 4.2.2 Thiết kế một cặp bánh răng ................................................................. 56 4.2.2.1 Chọn vật liệu làm bánh răng .............................................................. 56 4.2.2.2 Định ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép ............................. 56 4.2.2.3 Chọn hệ số tải trọng ........................................................................... 58 4.2.2.4 Chọn hệ số bề rộng răng .................................................................... 58 4.2.2.5 Khoảng cách trục ............................................................................... 58 4.2.2.6 Vận tốc vòng của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo ……..... 58 4.2.2.7 Định hệ số tải trọng ........................................................................... 58 4.2.2.8 Xác định modul ................................................................................ 59 4.2.2.9 Kiểm nghiệm sức bền uốn của banh răng .......................................... 59 4.2.2.10 Kiểm nghiệm sức bền tiếp xúc của bánh răng ................................. 59 4.2.2.11 Kiểm nghiêm bánh răng chịu quá tải đột ngột ................................. 59 4.2.2.12 Lực tác dụng .................................................................................... 60 4.2.3 Thiết kế trục uốn ................................................................................... 60 4.2.3.1 Tính sơ bộ đường kính trục ............................................................... 60 4.2.3.2 Tính gần đúng .................................................................................... 61 4.2.3.3 Kiểm nghiệm trụ theo hệ số an toàn .................................................. 64 4.2.4 Tính và chọn ổ lăn ................................................................................ 65 4.2.5 Tính và chọn then ................................................................................. 66 4.3. Tính toán thủy lục cho dây chuyền uốn ................................................. 67 4.3.1 Sơ đồ thủy lực cho máy uốn ................................................................. 67 4.3.2 Tính toán hệ thống thủy lực cho máy uốn ............................................ 68 4.3.2.1 Tính toán cho động cơ thủy lực ......................................................... 68 4.3.2.2 Tính toán cho hệ thống dao cắt trước ................................................ 68 4.3.2.3 Tính toán cho hệ thống dao đột lỗ ..................................................... 69 4.3.2.4 Tính các thông số làm việc của bơm cung cấp cho hệ thống …….... 70 a) Chọn công suất bơm .................................................................................. 70 b) Chọn van tràn ............................................................................................ 71 * Kiểu van bi .................................................................................................. 71 * Kiểu van con trượt ...................................................................................... 72 c) Ống dẫn áp lực ........................................................................................... 73 d) Van tiết lưu ................................................................................................ 74 e) Van servo ................................................................................................... 76 4.4 Thiết kế dao cắt sau ................................................................................. 79 4.4.1 Sơ đồ và nguyên lý hoạt động .............................................................. 79 4.4.2 Tính toán cho hệ thống dao cắt sau ...................................................... 80 CHƯƠNG 5: HỆ THỐNG CẤP PHÔI TỰ ĐỘNG ...................................... 82 5.1. Khái niệm, phân loại và ý nghĩa ............................................................. 82 5.1.1 Khái niệm ............................................................................................. 82 5.1.2 Phân loại ............................................................................................... 82 5.1.3 Ý Nghĩa ................................................................................................ 82 5.2. Hệ thống cấp phôi tự động trong may uốn xà gồ ................................... 83 CHƯƠNG 6 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG .................................. 86 6.1. Lý thuyết về PLC .................................................................................... 86 6.1.1 Giới thiệu sơ lược về điều khiển PLC .................................................. 86 6.1.2 Đặc điểm của bộ điều Khiển PLC ........................................................ 87 6.1.3 Cấu trúc phân cứng PLC ...................................................................... 88 6.1.4 Các thiết bị điều khiển .......................................................................... 89 6.1.4.1 Thiết bị điều khiển khả lập trình SIMATIC S7-200 .......................... 89 6.1.4.2 Thiết bị điều khiển khả lập trình SIMATIC S7-300 ........................ 90 6.1.4.3 Thiết bị điều khiển khả lập trình SIMATIC S7-400 ........................ 90 6.2 Hệ thông điều khiển tự động trên may uốn xà gồ .................................. 91 6.2.1 Quy định về các ngõ ra vào ………………………………………… 92 6.1.2 Chương trình điều khiển (SIEMENS) ……………………….……… 93 a) Giản đồ thời gian biểu diễn quá trình uốn xà gồ ....................................... 93 b) Sơ đồ điều khiển ........................................................................................ 94 c) Chương trình PLC ..………………………………………………………94 d) Sơ đồ kết nối ………………………………………………….….……… 95 KẾT LUÂN ................................................................................................... 96 MỤC LỤC ..................................................................................................... 97 TÀI LIỆU THAM KHAO ........................................................................... 104 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Sức bền vật liệu - Lê Viết Giảng, Phan Kì Phùng - NXB Giáo dục - 1997. [2] Giáo trình công nghệ tạo phôi- Hoàng Minh Công - Đà Nẵng -1998. [3] Sổ tay đập nguội Tập 1- Triệu Thành- NXB Công Nghiệp - 1963. [4] Sổ tay vật liệu chế tạo máy - Thép gang- NXB KH Kỹ thuật -1976. [5] Kỹ thuật dập nguội - Lê Nhương - NXB Công Nhân Kỹ Thuật HN - 1984. [6] Truyền động dầu ép trong máy cắt kim loại Nguyễn Ngọc Cẩn - TĐHBK Hà Nội -năm 1974. [7] Chi tiết máy (t1+ t2)-NXB GD 2002- Nguyễn Trọng Hiệp. [8] Thiết kế chi tiết máy - Nguyễn Trọng Hiêp, Nguyễn Văn Lẫm- NXB Giáo dục -Năm 2002. [9] Dung sai và lắp gép - Ninh Đức Tốn - NXB Giáo Dục , Năm 2001. [10] Trang bị công nghệ và cấp phôi tự đông - Châu Mạnh Lực- ĐHBK Đà Nẵng Khoa Cơ Khí. [11] Hệ thống truyền động thủy khí -Trần Xuân Tùy - NXB Khoa học và kỹ thuật HN – 2002. [12] Điều khiển lôgic – Bộ môn tự động đo lường -Khoa Điện – ĐHBK Đà Nẵng. [13] Giáo trinh tập lệnh S7 200 – Ngành cơ điện tử - Cao Đẳng Công Nghệ - ĐH Đà Nẵng.