Đồ án khoa cơ điện, điện tử, đại học lạc hồng (5)

- Nhằm cho các bạn sinh viên làm quen với cách thiết bị máy có trong sản xuất nhóm nghiên cứu đặt vấn đề về việc “ Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy - Ứng dụng thiết bị đã chế tạo vào

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA CƠ ĐIỆN ĐIỆN TỬ

ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: “ Nghiên cứu, chế tạo Máy cắt thép la

cho phòng nguội hàn”

118001090 Nguyễn Văn Toàn

Đồng Nai,2022

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA CƠ ĐIỆN ĐIỆN TỬ

ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: “ Nghiên cứu, chế tạo Máy cắt thép la

cho phòng nguội hàn”

Chuyên ngành: Cơ điện - Điện tử

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

Nguyễn Thiện Tài

LỜI CẢM ƠN

Chúng em xin hết lòng cảm ơn quý Thầy/cô và người Giáo viên hướng dẫn tậntình của chúng em là Ths Nguyễn Thiện Tài Trong suốt quá trình thực hiện đề tài,thầy là người đã cho chúng em những kiến thức quý báu, những lời khuyên hữu íchcũng như là những động viên, khích lệ tinh thần khi chúng em gặp vấn đề khi thựchiện đề tài để chúng em có thể hoàn thiện như hôm nay Và cuối cùng, nhóm cũngxin gửi lời cảm ơn đến bạn bè của nhóm, những người luôn bên cạnh, ủng hộ vàchia sẻ cùng chúng tôi Cùng là sinh viên nên các bạn có thể hiểu được những khókhăn, vất vả mà chúng tôi gặp phải

Chúng em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô phản biện và các thầy côtrong hội đồng bảo vệ luận văn đã dành thời gian để nhận xét và giúp đỡ chúng emtrong quá trình bảo vệ luận văn

Sau cuối cùng, chúng tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến bạn bè của chúng tôi,những người luôn bên cạnh, ủng hộ và chia sẻ cùng chúng tôi Cùng là sinh viênnên các bạn có thể hiểu được những khó khăn, vất vả mà chúng tôi gặp phải

Một lần nữa, nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn.

Đồng Nai, Tháng 6 năm 2022Sinh viên thực hiện:

HUỲNH VĂN TRƯỜNG NGUYỄN VĂN TOÀN

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu là của tôi, các số liệu, kết quả nêu ratrong đồ án tốt nghiệp là trung thực và chính xác

Tôi xin cam đoan mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện đồ án tốt nghiệp này đã đượcxin phép, tất cả các thông tin trích dẫn trong luận văn đều được ghi rõ nguồn gốc

ĐỒNG NAI, Tháng 6 năm 2022

Sinh viên thực hiện:HUỲNH VĂN TRƯỜNGNGUYỄN VĂN TOÀN

Mục Lục

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu của nghiên cứu 1

1.2.1 Mục tiêu chính 1

1.2.2 Mục tiêu cụ thể 1

1.2.3 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài 1

1.2 Tổng quan 2

1.2.1 Tổng quan về sản phẩm 2

1.2.1.1 Giới thiệu về phòng I311 Hàn nguội 2

1.2.2 Tình hình sản xuất hiện nay 3

1.2.2.1 Tình hình sản xuất trong nước và thế giới 3

1.2.2.2 Tình hình tại phòng I311 Hàn nguội 6

CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 7

2.1 Nội dung nghiên cứu 7

2.2 Phương pháp nghiên cứu 7

2.2.1 Nghiên cứu tổng quan 7

2.2.2 Nghiên cứu lý thuyết 7

2.3 Cylinder thủy lực 8

2.3.1 Xilanh thủy lực là gì 8

2.3.2 Cấu tạo xilanh thủy lực 8

2.3.4 Nguyên lý hoạt động xilanh thủy lực 9

2.3.5 Phân loại xilanh thủy lực 10

2.3.6 Phân tích chọn phương án chuyển động dao 12

2.3.7 Chuyển động tịnh tiến bằng cơ cấu tay quay con trượt 12

2.3.8 Cơ cấu hình 13

2.3.9 Chuyển động tịnh tiến nhờ hệ thống thuỷ lực 13

2.3.10 Kết luận 14

2.4 Bộ thủy lực là gì 14

2.5 Cấu tạo bộ thủy lực 15

2.5.1 Động cơ điện(động cơ thủy lực) 15

2.5.2 Bơm thủy lực 15

2.5.3 Van thủy lực 16

2.5.4 Thùng dầu 16

2.5.5 Bộ lọc 16

2.5.6 Hệ thống làm mát 16

2.5.7 Các thiết bị, phụ kiện đi kèm 16

2.5.8 Nguyên lý hoạt động bộ nguồn thủy lực 17

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO 18

3.1 Xác định nguyên lý cấu tạo và nguyên lý làm việc 18

3.1.1 Yêu cầu kỹ thuật sau khi cải tiến: 18

3.1.2 Nguyên lý hoạt động của máy 18

3.3 Tính toán và thiết kế cơ khí 19

3.3.1 Tính toán trọng lực, công suất, số vòng quay, lưu lượng 19

a)Trọng lực cắt khi chưa có góc vát 19

b)Trọng lực cắt khi có góc vát 20

c) Công thức tính vòng quay: 20

d) Công thức tính lưu lượng của bơm là: Q=qv.n/1000 21

e) Tính công suất bộ nguồn của cầu nâng thủy lực: 21

3.3.2 Tính toán xilanh lực truyền 21

3.3.2.1.Diện tích A và lực 21

3.3.3.3 Cụm cơ cấu tăng áp thủy lực 26

3.4 Thiết kế phần điều khiển 27

3.4.1 Lựa chọn phương án 27

3.4.2 Công tắc hành trình 27

3.4.3 Relay trung gian 28

3.4.4 Van 5/3 29

3.4.5 Sơ đồ thiết kế phần cứng 30

CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ GIẢI PHÁP 32

4.1.Tính mới và tính sáng tạo 32

4.2 Khả năng áp dụng 32

4.3 Hiệu quả kinh tế 32

4.4 Hiệu quả kỹ thuật 33

4.5 Ưu nhược điểm của các cơ cấu 34

4.5.1 Cơ cấu gối đỡ 34

4.5.2 Cơ cấu xilanh 34

4.5.3 Cơ cấu dao chấn 34

4.5.4 Hệ thống thủy lực 34

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 36

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 37

Danh Mục Hình

Hình 1.1: Học cắt, dũa phôi thép 2

Hình 1.2: Học hàn que 2

Hình 1.3: Thanh la và phôi la sau khi cắt 3

Hình 1.4: Máy cắt cơ 3

Hình 1.5: Máy cắt thủy lực loại nhỏ 4

Hình 1.6: Máy cắt thủy lực 5

Hình 1.7: Máy đột dập liên hợp 5

Hình 1.8: Các bạn sinh viên đang cắt phôi 6

Hình 2.1: Cấu tạo xilanh 8

Hình 2.2: Hệ thống thủy lực đơn gian 9

Hình 2.3: Xilanh một chiều 10

Hình 2.4: Xilanh hai chiều 11

Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lý cơ cấu tay quay con trượt 12

Hình 2.6: Sơ đồ nguyên lý cơ cấu hình sin 13

Hình 2.7: Sơ đồ nguyên lý hệ thống thủy lực 13

Hình 3.1: Máy cắt thép la 18

Hình 3.2: Công thức tính chu vi 19

Hình 3.4: Hình xilanh (1) 21

Hình 3.5: Hình xilanh (2) 23

Hình 3.6: Cơ cấu đỡ la 24

Hình 3.7: Thép la 24

Hình 3.8: Thép D2 25

Hình 3.9: Dao cắt 26

Hình 3.10: Bộ thủy lực 26

Hình 3.15: Sơ đồ kết nối thủy lực điều khiển xilanh 30

Hình 3.16: Sơ đồ kết nối mạch động lực 31

Hình 3.18: Sơ đồ mạch điều khiển 31

Hình 4.1: Phôi sau khi cắt 32

Hình 4.2: Máy chấn được ứng dụng vào quá trình học tập 33

Hình 4.3: Cắt bẳng máy dùng lưỡi cắt Hình 4.4: Cắt bằng máy chấn 33

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề.

- Trong xã hội ngày nay, khi mà sự nghiệp hiện đại hóa là mục tiêu hàng đầucủa mỗi quốc gia, sự vượt trội về công nghệ là điều mỗi nước đều theo đuổi nhằmđạt được sự ưu việt nhất trong quá trình sản xuất, không chỉ có ý nghĩa về mặt lợinhuận mà còn có ý nghĩa khẳng định sự thành công trong thương trường khi áp

Trong khi đó, những nước phát triển đã sản xuất ra số lượng sản phẩm đúng với

số lượng ta đã làm được chỉ với những thiết bị máy móc

- Nhằm cho các bạn sinh viên làm quen với cách thiết bị máy có trong sản

xuất nhóm nghiên cứu đặt vấn đề về việc “ Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy

- Ứng dụng thiết bị đã chế tạo vào thực tiễn và đánh giá hiệu quả thiết bị

1.2.3 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài.

- Kết quả nghiên cứu sẽ được triển khai và ứng dụng trực tiếp vào học tậptại phòng hàn nguội cơ sở 6 Đại Học Lạc Hồng

1.2 Tổng quan.

1.2.1 Tổng quan về sản phẩm.

1.2.1.1 Giới thiệu về phòng I311 Hàn nguội

Phòng I311 là phòng học cơ bản về cắt gọt gia công kim loại tại cơ sở 6trường Đại Học Lạc Hồng Tại đây các bạn sinh viên được học các phương phápgia công kim loại như: Cắt, dũa, mài, hàn que, hàn tig,

 Hình ảnh các bạn sin viên tham gia học tập tại phòng

Hình 1.1: Học cắt, dũa phôi thép.

Hình 1.2: Học hàn que.

 Đối tượng nghiên cứu:

Hình 1.3: Thanh la và phôi la sau khi cắt.

1.2.2 Tình hình sản xuất hiện nay

1.2.2.1 Tình hình sản xuất trong nước và thế giới

 Hiện nay trên thị trường có nhiều hệ thống máy chấn được chế tạo và đưavào sản xuất, với nhiều cơ cấu Dựa vào lực ép và động cơ người ta phân thành:

 Máy cắt cơ: Khung trên của máy chuyển động thẳng đứng thông qua cơ cấuquay của bánh đà (tích trữ năng lượng)

 Nhược điểm:

- Chất lượng sản phẩm đầu ra không được tốt

- Thời gian làm việc chậm

- Tốn nhiều sức để vận hành

Máy cắt thủy lực loại nhỏ :

Hình 1.5: Máy cắt thủy lực loại nhỏ.

1.2.2.2 Tình hình tại phòng I311 Hàn nguội

Hiện tại khi các bạn sinh viên tham gia học tập môn Hàn tại phòng học sẽphải sử dụng máy cắt, để cắt các thanh la thành đoạn có kích thước 10cm đến 30

cm để làm phôi phục vụ cho quá trình học hàn Trong quá trình cắt tạo ra phoi,tia lửa, tiếng ồn lớn, nguy cơ vỡ lưới cắt gây nguy hiểm rất cao

Hình 1.8: Các bạn sinh viên đang cắt phôi.

CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Nội dung nghiên cứu.

- Nghiên cứu tổng quan về các máy cắt và các phương pháp cắt ở Việt Nam

2.2 Phương pháp nghiên cứu.

2.2.1 Nghiên cứu tổng quan.

- Qua sách báo, giáo trình, internet, … chọn lọc các thông tin kiến thức tổngquan về các hệ thống máy

- Kết hợp giữa nghiên cứu, thiết kế và tính toán lý thuyết và thực nghiệm đểlựa chọn kết cấu phù hợp

- Tiến hành phân tích, lựa chọn, xác định nguyên lý cấu tạo thiết bị vànghiên cứu sẵn làm cơ sở xác định hướng nghiên cứu

2.2.2 Nghiên cứu lý thuyết

- Nghiên cứu các kết quả về máy, cách lắp ráp và đo lực của các tác giảtrong và ngoài nước thông qua sách, giáo trình và các bài báo, một số thiết bị vàcác cụm máy đã được ứng dụng Kế thừa có chọn lọc với các kết quả nghiêncứu của tác giả trong và ngoài nước về tự động, các công trình khoa học và ứngdụng đã được công bố

- Sử dụng phần mềm Solidworks để mô phỏng phân tích lựa chọn ra cácthiết bị và cơ cấu phù hợp

- Trên cơ sở đó tìm hiểu về công nghệ, thiết bị và những kinh nghiệmchuyên môn, tiếp thu có chọn lọc những ưu khuyết điểm làm cơ sở cho quátrình nghiên cứu nhằm tiết kiệm thời gian, chi phí nghiên cứu và đem lại hiệuquả nhất

- Kèm theo đó là trong những điểm nổi bật của thép la chính là khả năngchịu lực tuyệt vời Với độ bền kéo đứt lên tới 310 N/mm2, giới hạn chảy lên tới

210 N/mm2 và độ dãn tương đối đạt mức 32% Cùng với khả năng uống linhhoạt thép la còn được mạ phủ kẽm bên ngoài

2.3.2 Cấu tạo xilanh thủy lực.

Hình 2.1: Cấu tạo xilanh.

- 1, 10: Thân và ắc phía đầu cần xi lanh

su vừa chịu áp suất vừa làm kín cả hai chiều với vỏ xi lanh, lót giữa hai phốt bằng vật liệu chịu mòn Thường thì chiều dài nhỏ nhất của thân piston sẽ lớn hơn 2/3 kích thước đường kính trong lòng xi lanh.

- 21: Cần Piston được làm thừ thép crom, được luyện cứng, bề mặt được mài tròn, mạ một lớp crom chống rỉ

- 18: Vỏ ngoài xi lanh thủy lực, thường được chế tạo bằng thép hợp kim dẻo và bền, chịu được mài mòn và nhiệt độ

2.3.4 Nguyên lý hoạt động xilanh thủy lực

Hình 2.2: Hệ thống thủy lực đơn gian.

- Theo hình vẽ ở trên, hai piston (màu đỏ) phù hợp với hai xi lanh và kết nối với nhau với một ống chứa đầy dầu (phần được tô màu xanh) Trong trường hợpnày, nếu tác động một lực vào piston bên trái trong bản vẽ, lực sẽ được truyền đến piston thứ hai thông qua dầu chứa trong đường ống Vì dầu là không nên được, nên gần như tất cả các lực ứng dụng sẽ xuất hiện ở piston thứ 2 Lực khi tạo ra trong trường hợp này lại rất lớn

- Điều vô cùng đặc biệt ở hệ thống thủy lực là các đường ống kết nối hai xi lanh tùy theo ứng dụng mà có thể thay đổi chiều dài và hình dạng Hơn nữa, đường ống này cũng có thể rẽ ba để một tổng thể tích xi lanh có thể là nhiều hơnmột xi lanh phụ nếu thiết kế cần đến.

- Hệ thống thủy lực rất dễ dàng để bổ sung bộ phận vào hệ thống Trong một

hệ thống thủy lực, tất cả những gì bạn phải làm là thay đổi kích thước của một động cơ piston và xi lanh sao cho phù hợp

2.3.5 Phân loại xilanh thủy lực

- Xilanh một chiều: chỉ tạo ra lực đẩy ở một phía, thường là phía thò cần xilanh, nhờ cấp dầu thủy lực có áp suất vào đuổi xilanh Có một cách đơn giản

để nhận biết với xilanh loại này là nó chỉ có duy nhất một cửa cấp dầu vào

- Xilanh hai chiều: là loại xilanh có thể tạo ra lực cả hai phía Khi cần xilanhthò ra và cả khi nó thụt vào vỏ xilanh Kết cấu bên trong của xilanh loại này phức tạp hơn xilanh một chiều và điều dễ nhận thấy là trên thân nó phải có hai đường cấp dầu Khác biệt lớn nữa là hệ thống thủy lực dùng xilanh hai chiều phải có van đổi hướng để có thể điều khiển được xilanh.

Hình 2.4: Xilanh hai chiều.

 Ứng dụng của xilanh thủy lực.

- Trong công nghiệp chế tạo ( máy chấn tôn thủy lực)

- Trong các loại xe ( làm nhanh cho bánh xe)

- Trong công nghiệp sản xuất ( làm máy nén, máy dập)

Ưu Nhược điểm của xylanh thủy lực.

 Ưu điểm :

- Có khả năng truyền lực mạnh và nhanh với công suất cao

- Dễ sử dụng và sửa chữa mang lại hiệu quả cao trong hoạt động

- Kết cấu nhỏ gọn, kết nối giữa các thiết bị với nhau dễ dàng bằng việc đổi chỗ cho các mối nối ống dẫn

- Mang tính ứng dụng cao trong nhiều loại máy móc công trình

- Có thể sử dụng với vận tốc cao, cường độ lớn mà không sợ va đập

- Có thể đề phòng quá tải nhờ van an toàn

 Nhược điểm.

- Khi khởi động nhiệt độ của hệ thống chưa ổn định, vận tốc làm việc sẽ làmthay đổi độ nhớt của chất lỏng thay đổi làm ảnh hưởng đến độ chính xác điều khiển

- Mất mát trong đường dẫn ống và rò rỉ bên trong các phần tử làm giảm hiệusuất và phạm vi ứng dụng

- Khó giữ được vận tốc không đổi khi phụ tải thay đổi đo tỉnh nên được của dầu và tính đàn hồi của các ông dẫn dầu

2.3.6 Phân tích chọn phương án chuyển động dao.

- Chuyển động tịnh tiến của dao trên có thể nhờ vào chuyển động của các cơ cấu sau:

+ Chuyển động tịnh tiến nhờ cơ cấu tay quay con trượt

+ Chuyển động tịnh tiến nhờ cơ cấu hình sin

+ Chuyển động tịnh tiến nhờ hệ thống thuỷ lực

2.3.7 Chuyển động tịnh tiến bằng cơ cấu tay quay con trượt

Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lý cơ cấu tay quay con trượt.

Cơ cấu này có tác dụng biến chuyển động quay của tay quay thành chuyển động tịnh tiến của con trượt Cơ cấu này có nguyên lý đơn giản, chuyển động

Hình 2.6: Sơ đồ nguyên lý cơ cấu hình sin.

Khi tay quay quay tròn làm cho con trượt tịnh tiến lên xuống trong ống, làm cho cần C tịnh tiến qua lại Cơ cấu này có hành trình chuyển động tịnh tiến lớn nhưng kết cấu cồng kềnh, đòi hỏi không gian làm việc của cơ cấu lớn, tạo lực không lớn, cơ cấu kém vững do đó hiệu suất của nó kém

2.3.9 Chuyển động tịnh tiến nhờ hệ thống thuỷ lực.

Hiện nay trong ngành cơ khí chế tạo máy việc truyền động bằng lực của dầu

ép được dùng phổ biến, đặc biệt đối với các máy cắt kim loại như máy tổ hợp, máy điều khiển theo chương trình, máy gia công kim loại bằng áp lực như máy dập, máy ép, máy cắt thép tấm

Hình 2.7: Sơ đồ nguyên lý hệ thống thủy lực.

* Hoạt động: Đầu ép được các nguồn cung cấp dầu từ bể đưa qua các phần tử

điều khiển lưu lượng, áp suất rồi đến van phân phối Từ van phân phối dầu sẽ được đưa vào buồng trái hoặc buồng phải của hai xi lanh tạo chuyển động tịnh tiến của cần piston, tạo lực cắt cho dao

* Ưu điểm:

+ Thực hiện được truyền động vô cấp cho chuyển động của đầu dao, đảm bảo chế độ cắt thích hợp nhất Tạo được lực cắt lớn và công suất cắt lớn.

+ Dễ dàng đảo chiều chuyển động, chống quá tải, các chi tiết, các cơ cấu đã được tiêu chuẩn hoá

+ Dễ dàng thay đổi hành trình chuyển động của đầu dao

+ Dễ điều khiển theo chương trình, tự động hoá quá trình làm việc

* Nhược điểm:

+ Tuy trong thực tế thì dầu như chất lỏng không đàn hồi, điều này giúp đơn giản việc tính toán và thiết kế nhưng thực chất dầu vẫn có tính đàn hồi do có cácchất khí hoà tan trong dầu, điều này làm cho việc đảm bảo sự làm việc ổn định,

sự chuyển động êm nhẹ cho các cơ cấu dầu ép khó khăn

+ Trong quá trình biến đổi năng lượng, năng lượng đàn hồi của dầu hoàn toàn biến thành nhiệt năng, thông qua dầu và các thiết bị truyền về bể mà khôngthực hiện một công có ích nào cả Hơn nữa sự cản nhiệt này còn làm cho độ nhớt của dầu bị thay đổi, làm tăng khả năng bị rò dầu, chắn dầu khó khăn + Giá thành lắp đặt hệ thống thuỷ lực khá đắt tiền, phức tạp đòi hỏi phải chế tạo chính xác

2.3.10 Kết luận.

Qua ba phương pháp tạo chuyển động tịnh tiến để tạo lực cắt cho dao ta thấyphương pháp nào cũng có những ưu điểm riêng Tuy nhiên xét về tính năng kỹ thuật, công nghệ, khả năng tự động và làm giảm nhẹ công việc của công nhân thì cơ cấu tịnh tiến bằng hệ thống thuỷ lực dầu ép phù hợp nhất khi cắt các loại thép cacbon, thép thường với kích thước phôi lớn

2.4 Bộ thủy lực là gì.

Bộ nguồn thủy lực là một cụm các thiết bị bao gồm nhiều các loại như động

cơ thủy lực, bơm thủy lực, van thủy lực, thùng dầu và các phụ kiện khác lắp đặt trên bộ nguồn thủy lực Bộ nguồn thủy lực được sử dụng để điều hướng và cung