Thiết kế module đẩy ống cho máy uốn ống

Ống uốn là một trong những sản phẩm của ngành gia công uốn ống hay máy uốn ốngđược sử dụng phổi biến trong các ngành hay lĩnh vực khác như: hệ thống điệnnước; sản xuất ô tô, xe máy; xây

GIỚI THIỆU

Tầm quan trọng và tính thực tiễn của đề tài nghiên cứu

Trong bối cảnh hội nhập kinh tế toàn cầu và quá trình đổi mới đất nước, ngành công nghiệp được xem là động lực quan trọng của nền kinh tế và đã trở thành ngành xuất khẩu chủ lực với tốc độ tăng trưởng cao Cơ cấu các ngành công nghiệp đang có sự chuyển biến tích cực rõ rệt và phát triển mạnh mẽ, góp phần giải quyết việc làm, chuyển dịch cơ cấu lao động, tăng năng suất lao động và mở ra cơ hội việc làm cho hàng triệu người, từ đó nâng cao đời sống của người dân.

Ngành cơ khí hay chế tạo máy là những ngành công nghiệp đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất thiết bị, máy móc hay các công cụ cho mọi ngành trong nền kinh tế thị trường Ống uốn là một trong những sản phẩm của ngành gia công uốn ống hay máy uốn ốngđược sử dụng phổi biến trong các ngành hay lĩnh vực khác như: hệ thống điệnnước; sản xuất ô tô, xe máy; xây dựng; dầu khí, hóa chất hay trong trang trí nội thất với rất nhiều chủng loại ống khác nhau có đường kính cũng như vật liệu làm ống rất đa dạng

Hiện nay trên thế giới có rất nhiều nước, công ty đi đầu trong việc chế tạo các máy móc uốn ống,với các loại máy khác nhau, từ thủ công, bán tự động cho đến các loại tự động NC và CNC rất hiện đại phù hợp với các kích thước ống, kiểu sản xuất mang đến sự chính xác và năng suất cao

Việt Nam hiện có nhiều loại máy uốn ống, phần lớn được nhập khẩu từ nước ngoài với giá thành cao, trong khi các sản phẩm tự chế trong nước chủ yếu là máy thủ công hoặc bán tự động, năng suất thấp và chưa đáp ứng đủ nhu cầu trong nước Vì vậy việc nghiên cứu và chế tạo máy uốn ống tự động là thiết yếu cho sự phát triển của ngành công nghiệp Việt Nam, đồng thời tăng vị thế cạnh tranh của thị trường nội địa và thúc đẩy sự phát triển của các ngành công nghiệp khác.

Xuất phát từ nhu cầu thực tế và dưới sự định hướng cùng hướng dẫn của thầy Phạm Sơn Minh, nhóm sinh viên chúng em đã chọn đề tài nghiên cứu khoa học phù hợp với mục đích học tập và sự cần thiết của cộng đồng, tạo tiền đề cho quá trình nghiên cứu và vận dụng kiến thức vào thực tiễn.

“THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MODULE ĐẨY ỐNG CHO MÁY UỐN ỐNG”.

Mục tiêu của đề tài

- Tìm hiểu những kiến thức công nghệ chế tạo máy uốn ống hiện đại từ các nước phát triển mạnh ngành uốn, từ đó tham khảo, vận dụng những kiến thức đã học để hoàn thành đề tài

- Thiết kế, chế tạo module đẩy ống cho máy uốn ống

- Hệ thống điều khiển tự động, giảm bớt sự can thiệp của con người trong quá trình sản xuất

- Sản phẩm uốn không xảy ra hiện tượng gãy phôi hay lệch khỏi vùng tạo hình.

Nhiệm vụ đề tài

- Thiết kế, chế tạo bộ đẩy ống

- Bộ đẩy ống có thể đẩy hết được ống khi tới cuối hành trình

- Thiết kế, chế tạo cơ cấu giữ cho ống không bị gãy, trầy xước, biến dạng trong quá trình tạo hình

TỔNG QUAN

Cơ sở lý thuyết

2.1.1 Tổng quan về máy uốn ống

2.1.1.1 Khái niệm về uốn ống

Uốn ống là phương pháp gia công kim loại bằng áp lực được sử dụng để tạo thành những biên dạng hay những đường cong với bán kính bất kì cho ống

Hiện nay có rất nhiều sản phẩm uốn làm từ những vật liệu khác nhau chứ không đặc thù là ống bằng sắt thép hay inox Ví dụ uốn những ống dẫn dầu bằng thép hợp kim niken hoặc trong những ngành công nghiệp hàng không vũ trụ người ta dùng hợp kim Titan để làm phôi uốn Phôi uốn sắt thép inox được sử dụng phổ biến trong công nghiệp ô tô, vận tải hoặc trong xây dựng

2.1.1.2 Lịch sử về ngành uốn

Máy uốn là một sản phẩm của ngành cơ khí chế tạo dùng để uốn những phôi liệu thành những sản phẩm có ích cho đời sống của con người Nó góp phần đáng kể vào việc giảm sức lao động của con người trong quá trình làm ra sản phẩm

Máy uốn ống có nhiều loại như máy uốn ống bằng tay, máy uốn ống bằng thủy lực, máy uốn ống bằng điện, máy uốn ống bằng điện thủy lực,…

Sự phát triển của máy uốn ngày càng mạnh, trước đây mấy chục năm những sản phẩm uốn chỉ tạo nên bằng tay rồi sau đó phát triển dần lên uốn bằng máy để giảm sức người và uốn bán tự động rồi đến tự động cho tới tận khâu cấp phôi

2.1.2 Những vấn đề liên quan đến uốn

2.1.2.1 Vật liệu làm phôi uốn

Máy uốn ngày nay được chế tạo đa dạng phù hợp cho nhiều loại phôi uốn như thanh rỗng, thanh đặc, thép hộp, thép cán, ống đặc và ống cán

Nói chung, hầu hết các kim loại phổ biến đều có thể uốn nguội miễn là chúng có độ giãn đủ để đạt được góc và bán kính mong muốn trước khi đạt ngưỡng chịu đựng Vật liệu thường được tạo hình dễ dàng bao gồm thép cacbon thấp và thép không gỉ, nhôm, đồng thau và đồng Các thao tác tạo hình đơn giản có thể được dùng đối với Magie, Titan, hợp kim đồng và niken Các dụng cụ và kỹ thuật uốn đặc biệt cho phép uốn một số kim loại được gọi là exotic và vật liệu chịu lửa

2.1.2.2 Các phương pháp uốn phổ biến

Phần lớn các máy uốn ống sử dụng phương pháp uốn quay là phương pháp gia công chính, cái mà được cấp năng lượng bằng thủy lực, khí nén, điện/cơ khí, điều khiển bằng tay hoặc điều khiển bằng chương trình số để gia công uốn ống

Nguyên lý uốn quay, phôi được gắn chặt với khối tạo hình uốn bằng hai khuôn kẹp ( kẹp cố định và kẹp di động) và đĩa quay Khi đĩa quay quay một góc độ, kéo theo khuôn kẹp di động đồng thời tạo hình cho phôi với bán kính bằng bán kính đĩa quay cộng với một nửa đường kính ngoài của ông ống

Hình 2.1: Nguyên lý uốn quay

Uốn cuộn là phương pháp uốn ống đơn giản để tạo hình tròn đều Nguyên lý của ống uốn cuộn dựa trên việc sử dụng ba con lăn có cùng đường kính được sắp xếp theo hình chóp, gồm hai con lăn cố định và một con lăn di động, cho phép ống uốn thành vòng tròn đều và chuẩn xác.

Các máy uốn cuộn đều sử dụng cùng một nguyên lý cơ bản giống nhau là áp dụng lực giữa ba con quay Để đạt được bán kính khác nhau bằng cách thay đổi vị trí của con lăn di động ra xa hoặc gần với trung điểm từ tâm của hai con lăn còn lại Phôi đi vào con quay và áp lực quay làm cho nó sinh ra biến dạng mặt dưới của con lăn di động

Uốn ép hay uốn nén là một phương pháp uốn ống lâu đời, sử dụng khuôn ép và tiến hành ép ống sát vào khuôn để cho ra hình dạng chuẩn theo khuôn ép Đây là kỹ thuật tạo hình được áp dụng phổ biến, giúp sản phẩm ống có đường cong và bề mặt đồng nhất, đảm bảo tính chính xác và chất lượng cho các ứng dụng trong cơ khí, xây dựng và công nghiệp chế tạo.

Khuôn ram di chuyển tịnh tiến hướng xuống dưới tác dụng lên khuôn wing dies Khi khuôn ram tạo áp lực xuống dưới, wing dies quay trên trục quay, tạo áp lực hướng lên so với xi lanh đệm được gắn ở mỗi bên của máy ép Máy có một điểm dừng sâu cung cấp một số vị trí để thay đổi hành trình của ram và góc uốn

Hình 2.3: Máy uốn ép dọc

Các dạng module đẩy ống cho máy uốn ống

2.2.2.1 Module sử dụng truyền động bánh răng - thanh răng

Bộ truyền bánh răng – thanh răng thực hiện truyền chuyển động giữa hai trục với tỷ số truyền xác định nhờ sự ăn khớp của các răng trên 2 bánh răng - thanh răng

Nguyên lý truyền động: Khi bánh răng quay tạo ra chuyển động quay, sự ăn khớp răng giữa bánh răng và thanh răng tạo biến đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến Nếu bánh răng cố định thì thanh răng tịnh tiến hoặc ngược lại

Phương chiều tịnh tiến dọc với chiều dài của thanh răng và phụ thuộc vào chiều quay của bánh răng Chiều quay của bánh răng phụ thuộc vào phương, chiều tịnh tiến của thanh răng

Trong hệ truyền động, có thể truyền chuyển động giữa các trục song song, cắt nhau và chéo nhau; đồng thời có thể biến đổi chuyển động quay thành tịnh tiến và ngược lại Hành trình tịnh tiến được xác định bằng chiều dài L của thanh răng.

Trên máy uốn sử dụng truyền động bánh răng – thanh răng để phục vụ việc đẩy ống phôi vào vùng tạo hình sử dụng phổ biến là phương pháp thanh răng cố định, bánh răng quay và tính tiến

Hình 2.4 Thông số kích thước thanh răng

Hinh2.5 Truyền động bánh răng – thanh răng Ưu điểm:

- Hành trình di chuyển lớn, tùy chỉnh chiều dài hành trình dễ dàng

- Khả năng tải lớn, kích thước nhỏ gọn

- Tỉ số truyền ổn định, không có hiện tượng trượt trơn

- Hiệu suất của truyền động tầm 0.97-0.99

- Làm việc với vận tốc lớn, công suất cao

- Sử dụng lâu bền, dễ bào trì, bảo dưỡng

- Đòi hỏi độ chính xác cao

- Ồn khi hoạt động vận tốc lớn do sự ăn khớp

Máy uốn sử dụng cơ cấu truyền động bánh răng – thanh răng

2.2.2.2 Module sử dụng truyền động xích

Truyền động xích là phương thức truyền công suất cơ học từ trục này sang trục khác hoặc từ vị trí này tới vị trí khác trong hệ thống máy móc Truyền động bằng xích được sử dụng rộng rãi trong các phương tiện giao thông và máy móc hiện đại như xe đạp, xe máy, ô tô và nhiều loại thiết bị công nghiệp.

Bộ truyền xích truyền công xuất nhờ sự ăn khớp giữa xích và đĩa nhông, do đó góc ôm không có vị trí quan trọng như trong bộ truyền đai nên có thể truyền công suất và chuyển động cho nhiều đĩa xích đồng dẫn Hệ thống xích gồm nhiều cơ cấu liên kết với nhau tạo thành một cơ cấu truyền động gọi là : dây xích và nhông xích Hệ thống xích thường truyền chuyển động từ các động cơ mô tơ, băng truyền, băng tải, hộp giảm tốc

Dây xích và nhông xích có cấu tạo đơn giản và phù hợp cho hệ truyền động Dây xích gồm má xích, con lăn và chốt xích; các chi tiết được lắp ráp thành một cơ cấu có hai điểm mắt xích, các điểm mắt xích này kết nối nối tiếp với nhau theo một vòng kép kín Còn nhông xích có cấu tạo giống như bánh răng, khác biệt duy nhất giữa chúng là số răng trên một đường kính bánh.

Hinh2.6 Cấu tạo đơn giản của truyền động xích Đặc điểm của bộ truyền xích

- Căn chỉnh các trục chỉnh xác

- Khoảng cách tâm không quá quan trọng so với các cặp bánh răng

- Có tính linh hoạt, độ tin cậy chỉnh xác cao

- Góc ôm không có vị trí quan trọng như trong bộ truyền đai Ưu nhược điểm của bộ truyền xích: Ưu điểm:

- Có thể làm việc đột ngột, hiệu suất cao, không có hiện tượng trơn trượt

- Không đòi hỏi phải căng dây như dây đai, các lực tác dụng lên trục, ổ thấp Nhược điểm:

- Khi vào khớp và ra khỏi, các mặt xích xoay tương đối với nhau và bản lề xích bị hao mòn theo thời gian, gây nên tải trọng phụ thụ động

- Để duy trì tuổi thọ làm việc của bộ truyền nên cần phải chú ý đến việc bảo dưỡng, bôi trơn thích hợp ( chọn các loại bôi trơn thích hợp với môi trường làm việc, công suất làm việc…)

Trong máy uốn ống, bộ truyền xích được thiết kế để đảm nhận vai trò dịch chuyển cụm kẹp và xoay ống Khi bộ truyền hoạt động, nó kéo theo cụm đùm để thực hiện hành trình tịnh tiến, với hành trình tịnh tiến được xác định bởi khoảng cách giữa các trục, từ đó đảm bảo sự đồng bộ giữa chuyển động của cụm kẹp và quay ống cho các ứng dụng uốn ống chính xác.

2.2.2.3 Module sử dụng truyền động trục vít me – đai ốc

Trục vít me – đai ốc là thiết bị truyền động tuyến tính, biến đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến với độ chính xác cao, lực ma sát ít Thường có hai loại: vít me – đai ốc trượt và vít me – đai ốc bi Cấu tạo của trục vít me bao gồm rãnh xoắn ốc cho các viên bi trong đai ốc chạy bên trong rãnh, hay rãnh xoắn ốc tương ứng trong đai ốc trượt trong rãnh (hay nói các khác là ăn khớp với nhau)

Nguyên lý làm việc của trục vít me – đai ốc: dựa trên nguyên lý biến đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến.Khi trục vít me quay, các bi trong đai ốc bị đổi hướng trong ống lệch hướng và đi vào ống hồi bi, tại đây các viên bi di chuyển liên tục sang phía cuối của đai ốc và ra khỏi ống hồi bi rồi đi vào rãnh xoắn (khoảng hở ) giữa đai ốc và vít me Quá trình này lặp lại liên tục

Hành trình di chuyển tương ứng với chiều dài rãnh xoắn

Hình 2.7 Cấu tạo đơn giản của vít me – đai ốc Ưu nhược điểm của vít me – đai ốc Ưu điểm:

- Có độ chỉnh xác cao, hiệu suất truyền động tối ưu, linh hoạt và ổn định

- Chịu tải tốt, không gây xô lệch ổ bi

- Giảm tốc độ, kìm hãm tốt

- Hoạt động dễ dãng, ít gây ồn ở tốt độ cao

- Kích thước tổng thể tốt, nhỏ gọn

Rãnh xoắn Trục vít me Đai ốc

- Hiệu suất thấp hơn so với các loại truyền động khác

- Việc bảo dưỡng, bôi trơn phải được duy trì để đảm bảo tuổi thọ của trục

- Nhiệt lượng được sinh ra trong quá trình hoạt động khá đăng kể

Phạm vi ứng dụng của vitme bi

- Máy điều khiển tự động

- Ngành công nghiệp bán dẫn

- Máy móc công nghiệp chung

- Thiết bị y tế, thiết bị năng lượng xanh

Trên máy uốn ống, vít me – đai ốc bi được dung phổ biến làm chuyển động chính cho cụm đẩy ống vào vùng tạo hình Thường được thiết kế đơn giản với các chi tiết kèm theo như gối đỡ, con trượt và thanh trượt vuông

Hình 2.8 Gối đỡ, con trượt và thanh trượt vuông

Thiết kế đơn giản của truyền động vít me – đai ốc

11 Dạng máy sử dụng truyền động vít -me đai ốc [14]

Hình 2.9 NISSIN CNC 3D FREEFORM TUBE BENDER

THIẾT KẾ MODULE ĐẨY ỐNG CHUYỂN ĐỘNG DỌC TÂM

Yêu cầu kỹ thuật cho thiết kế module đẩy ống

• Cụm đẩy ống: lực đẩy vít me 1500kg;

• Kích thước phôi ∅19 với bề dày 0,8mm và chiều dài ≥ 3000mm

• Chiều dài làm việc 4000mm;

• Vận lớn nhất của cụm tạo hình 700mm/phút;

• Tốc độ động cơ ≥ 2000vòng/phút

• Hộp giảm tốc tỷ số truyền 1:25

Quy trình tính toán thiết kế được chia ra thành 4 bước lớn:

(1) Tính toán, lựa chọn các chi tiết tiêu chuẩn

(2) Thiết kế module đẩy ống

(4) Lựa chọn vật liệu chế tạo

(5) Kiểm nghiệm ứng suất cho module và khung.

Chọn các chi tiết tiêu chuẩn

3.2.1 Tính toán, thiết kế bộ truyền vít me - đai ốc bi và động cơ

• Đặc điểm của bộ truyền

Truyền động vít me - đai ốc bi có các viên bi nằm trong các rãnh xoắn của vít và đai ốc Vận tốc di chuyển của các viên bi này khác với vận tốc của vít và đai ốc vì vậy để đảm bảo sự tuần hoàn liên tục của các viên bi, hai đầu của đoạn ren làm việc được với rãnh hồi bi (Hình 12a) hoặc các ống dẫn bi (Hình 12b) a) b)

Hình 3.2: Trục vít me - đai ốc bi [13]

+ Sử dụng vít me đai ốc bi có ma sát không đáng kể

+ Đem lại hiệu suất truyền động lớn

+ Đảm bảo những chuyển động chính xác, ổn định

+ Có độ cứng vững dọc trục cao

+ Do đặc điểm cấu tạo mà trục vít me đai ốc bi có khả năng chịu tải kém hơn so với cái vít me bình thường

+ Giá thành trục vít me đai ốc bi khá đắt, gây tốn kém chi phí

70 + Chọn l = 10 mm b Tính toán lực dọc trục

+ Lực dọc trục lớn nhất tác dụng lên bộ truyền khi tạo hình ống (bàn máy đẩy ống lên) là:

+ Lực dọc trục lớn nhất tác dụng lên bộ truyền khi không tạo hình ống (bàn máy chạy về) là:

• Lực dọc trục trung bình:

F1max, F2max: Lực dọc trục lớn nhất khi tạo hình và không tạo hình

N1max, N2max: Tốc độ quay lớn nhất của trục tạo hình và không tạo hình

T1, T2: Thời gian máy hoạt động ở chế độ không tải và có tải

Bảng 3.1: Lực dọc trục và phần trăm tương ứng

Lực dọc trục (N) Tốc độ quay (vòng/phút) Phần trăm thời gian (%)

T 1 + T 2 = 56 vòng/phút c Tính toán tải trọng (C o , C a )

• Tải trọng tĩnh tính toán:

Co: tải trọng tĩnh cơ bản fs: hệ số an toàn, với máy công nghiệp nói chung, điều kiện làm việc va đập nhẹ: fs = 1 – 1,5 (chọn fs = 1,4)

Famax: lực dọc trục lớn nhất tác dụng lên vít me

• Tải trọng động tính toán:

Ca = Fm.fs = 1320.1,4 = 1848 kgf Trong đó:

Ca: tải trọng động cơ bản

Fm: lực dọc trục trung bình d Chọn vít me – đai ốc bi:

Từ các tính toán trên ta chọn vít me – đai ốc bi 50 bước 10 TBI mã đai ốc: SFU05010

- 4(DIN 69051 FROM B); mã vít me SCR05010

Hình 3.3: Kích thước vít me – đai ốc bi Bảng 3.2: Thông số kỹ thuật của vít me – đai ốc bi d l Da

• Vật liệu: Ngoài yêu cầu về độ bền, vật liệu làm vít cần có độ bền mòn cao và dễ gia công

Vật liệu trục vít: SCM450, độ cứng 58 o ~ 62 o HRC

Vật liệu đai ốc: SCM420, độ cứng 58 o ~ 62 o HRC

Bi thép: SUJ2 trên 60 o HCR

• Cấp chính xác: C7 e = ±0,05/300 (mm) e Kiểm tra sơ bộ

• Chiều dài trục vít me:

Chiều dài trục vít me sau khi chọn trục:

L = tổng chiều dài dịch chuyển + chiều dài đai ốc + chiều dài vùng thoát

.10 6 1 60.56 = 28006 (giờ) ≥ 15000 (giờ) Trong đó: fw: hệ số tải trọng, tải va đập nhẹ, v ≤ 0,25 m/s, chọn fw = 1

• Tốc độ quay cho phép: n = f.dr

4064 2 10 7 = 595 vòng/phút dr: đường kính chân trục vít f Tính chọn động cơ

(tham khảo PMI ballscrews catalog, Precision motion industries, INC)

Động cơ servo có đặc điểm nổi bật là khả năng điều khiển chính xác tốc độ, vị trí và mô-men xoắn, đáp ứng nhanh với biến động tải Khi hệ thống đòi hỏi mô-men cao ở tốc độ thấp, ta sử dụng động cơ AC Servo để đảm bảo hiệu quả điều khiển.

Hình 3.4: Động cơ AC Servo Ưu điểm:

+ Khả năng điều khiển tốc độ, vị trí và mô-men cực kì chính xác

+ Mô-men không đổi trong khoảng tốc độ từ 0 đến tốc độ định mức, do đó servo thường được sử dụng trong một số ứng dụng cần mô-men cao ở tốc độ thấp

+ Hiệu suất hoạt động cao tới hơn 90%, ít sinh nhiệt và hầu như không dao động + Tốc độ cao và tần suất làm việc thay đổi nhanh, liên tục

+ Tốc độ đáp ứng và phản hồi nhanh, quán tính thấp (gần như không có quán tính)

+ Hoạt động êm ái, nhẹ, tiết kiệm điện năng (động cơ servo có thể tiết kiệm 5-20% điện năng so với động cơ thường)

+ Kích thước và trọng lượng nhỏ, ít bị hư hỏng

+ Hệ thống điều khiển phức tạp

+ Tốc độ vòng động cơ: 2000 vòng/phút

Do yêu cầu vận tốc lớn nhất của module đẩy là 700mm/phút nên chọn hộp giảm tốc bánh răng hành tinh của kích thước khung 115, tỉ số truyền 1:25

+ Ưu điểm lớn nhất của hộp số hành tinh đó là giá thành rẻ và độ bền cao, được ứng dụng nhiều trong loại máy cấp phôi tự động

+ Thiết kế đảm bảo nhỏ gọn

+ Hoạt động êm ái, ít tiếng ồn

+ Truyền mô men xoắn cao, đem lại độ tin cậy tối đa

+ Hiệu quả cao, lên tới 99%

+ Nhược điểm của loại hộp giảm tốc này là khả năng giải nhiệt kém do cấu tạo vốn dĩ của nó là nhỏ hẹp

Bảng 3.3: Thông số kỹ thuật của hộp giảm tốc

Tốc độ đầu vào định mức 2500 vòng/phút

Tốc độ đầu vào tối đa 5000 vòng/phút

Momen quán tính 1,61 kg.cm 2

3.2.3 Tính chọn ray trượt - con trượt

Do yêu cầu lực đẩy ống là 1500kg nên hệ thống chuyển động cần độ cứng vững, chính xác và khả năng chịu tải trọng nặng Vì vậy sử dụng con trượt và ray trượt vuông có tai để dẫn hướng truyền động

Hình 3.3: Ray trượt vuông và con trượt có tai

- Thanh trượt vuông, con trượt vuông có những ưu điểm và tính năng vượt trội sau: + Thanh trượt vuông, con trượt vuông là thiết bị dẫn hướng có độ chính xác cao + Khả năng chịu lực lớn

+ Khả năng chống ồn cao, đem lại những chuyễn động mượt mà, êm ái, trơn tru, hiệu quả

+ Con trượt vuông dễ dàng lắp đặt, thay thế

+ Có khả năng làm việc trong thời gian dài, tuổi thọ thanh trượt vuông cao

+ Sử dụng con trượt vuông, ray trượt vuông giúp doanh nghiệp tiết kiệm chi phí bảo dưỡng, bảo trì, sửa chữa thiết bị

+ Giá con trượt vuông, thanh trượt vuông nằm ở tầm trung

+ Nhờ con trượt vuông mà thanh trượt vuông hoạt động với lực ma sát nhỏ

• Thiết kế sống lăn có tuổi thọ 400km chịu lực F như hình bên dưới

(theo sách Thiết kế máy công dụng chung – tập 1 – Trần Thiên Phúc)

Hình 3.6: Lực tác lên cụm đẩy ống

+ Khối lượng cụm đẩy ống: m = 40 kg

• Điều kiện làm việc của ray trượt:

Do lực lớn ta lắp theo hai dãy dẫn hướng, mỗi dãy dẫn hướng có hai khối tịnh tiến

Từ lực này ta suy ra lực tác dụng lên từng con lăn

Hình 3.7: Lực tác dụng lên từng con lăn

Do khối tịnh tiến thứ 1 và 3 chịu tải trọng lớn nhất nên ta tính cho khối 1 và 3 Tải trọng qui ước:

Qe = P1 = P3 = 12600 N Vận tốc cực đại: 0,8m/phút

Ta chỉ xét đến ảnh hưởng của tải trọng và độ cứng đến tuổi thọ mà không xét đến ảnh hưởng của nhiệt độ

=> Ctt = 25200 N ≈ 2520 kgf trong đó: L là tuổi thọ danh nghĩa, L = 400km fh - hệ số ảnh hưởng do độ cứng, vật liệu có độ cứng 60HRC, chọn fh = 1

Qe - tải trọng động tính toán fw - hệ số ảnh hưởng do tải, v = 0,8m/phút, chọn fw = 1

Ctt - tải trọng động cơ sở m = mH/3, mH = 9 đối với con lăn bi

Chọn bộ ray trượt con trượt có ký hiệu TRH25FN

Hình 3.4: Thông số kỹ thuật ray trượt vuông và con trượt có tai

Hệ số an toàn: f SH =C 0

1260 = 3,5 > 3 nên ray trượt thỏa điều kiện an toàn

Do khớp tịnh tiến với vận tốc thấp nên sử dụng phương pháp bôi trơn bằng mỡ

Hình 3.5: Kích thước của gối đỡ

Bảng 3.4: Bảng tra kích thước gối đỡ d d1 A A1 B H H1 H2 J Jmax Jmin L S1

Bảng 3.5: Bảng số thông số kỹ thuật của gối đỡ

C: tải trọng động cơ bản (kN) 32

C0: tải trọng tĩnh cơ bản (kN) 20

Pu: giới hạn tải trọng mỏi 0,85

Vmax: tốc độ quay giới hạn (vòng/phút) 3750

Chọn khớp nối hoành đơn WQ

+ Độ chính xác gia công: H7 Ưu điểm:

+ Hiệu quả truyền dẫn cao, lên tới 99,86% Đặc biệt thích hợp cho truyền tải công suất cao tốc độ trung bình và cao

+ Cấu trúc đơn giản, trọng lượng nhẹ, kích thước nhỏ, lắp ráp thuận tiện và tháo gỡ Nó có thể được lắp ráp và tháo rời mà không cần di chuyển máy (đề cập đến loại trục trung gian) mà không cần bôi trơn

+ Thích ứng với nhiệt độ cao (-80 ÷ 300 o C) và làm việc trong môi trường khắc nghiệt, có thể di chuyển một cách an toàn trong điều kiện sốc và rung

Hình 3.6: Khớp nối đĩa đàn hồi

Hìnhn3.10: Thông số kỹ thuật của khớp nối Bảng 3.6: Bảng tra thông số kỹ thuật của khớp nối hoành đơn WQ-C68L54

Mô-men xoắn định mức

Mô-men xoắn tối đa (N.m)

Tốc độ tối đa (vg/ph)

Mô-men quán tính (kg.m 2 ) Độ lệch trục (mm)

Thiết kế module đẩy ống

Hình 3.11: Bản vẽ bàn đỡ dạng 3D

+ Bàn đỡ được thiết kế ghép từ 3 phần lại với nhau để thuận tiện cho việc gá đặt và gia công

+ Sau khi gia công cắt gọt 3 chi tiết được hàn lại với nhau

+ 2 chi tiết 1 và 2 có dạng gối chêm được hàn cách nhau 180mm, tạo không gian để lắp đặt đai ốc và áo đai ốc

+ 16 lỗ suốt ∅9 bậc ∅15 sâu 9 dùng để lắp với 4 con trượt vuông phía dưới

+ 4 lỗ suốt ∅9 bậc ∅15 sâu 9 ở giữa bàn đỡ dùng để lắp ráp với áo đai ốc bằng bulong

+ Tiết kiệm phôi, chi phí sản xuất

+ Đơn giản hóa phương pháp gia công

+ Tiết kiệm thời gian nguyên công

+ Thích hợp với loại hình sản xuất đơn chiếc

+ Yêu cầu độ chính xác bề mặt lắp cao

+ Gá đặt chính xác các chi tiết trước khi hàn

Hình 3.12: Chi tiết đẩy ống

• Yêu cầu thiết kế: có thể đẩy được ống ∅19 với tất cả các độ dày khác nhau

- Chi tiết đẩy ống được thiết kế từ 3 phần riêng lẻ để thuận tiện cho việc gia công chế tạo:

+ Phần 1 dạng hình trụ có bậc để có thể đặt ống lên và đẩy Phần đường kính ∅19 bằng với đường kính ống thử nghiệm, để khi đẩy ống bộ đẩy ống đi qua được luy-net Phần còn được thiết kế có đường kính ∅16 để lọt vừa vào đường kính trong của ống

+ Phần 2 giúp liên kết phần 1 với phần 3 và được thiết kế dạng gân giúp tăng cứng khi đẩy ống

+ Phần 3 là đế có 6 lỗ ∅14 để lắp ráp với bàn đỡ bằng 6 bulông lục giác M14

+ Cụm đẩy ống được làm dài để có thể đẩy được hết ống khi đai ốc đi đến cuối hành trình như hình dưới

+ Thiết kế đơn giản giúp giảm chi phí chế tạo

+ Vật liệu gia công dễ mua (thép C45)

+ Đẩy được hết ống khi cụm đẩy đi tới cuối hành trình

Hình 3.13: Cụm đẩy ống ở cuối hành trình

+ Đòi hỏi hàn chính xác và tay nghề hàn cao

3.3.3 Thiết kế phần cố định hộp giảm tốc và động cơ

Khung đỡ hộp số và động cơ

Hình 3.14: Phần cố định hộp giảm tốc và động cơ

• Công dụng: dùng để đỡ hộp giảm tốc và động cơ

• Phần cố định hộp giảm tốc và động cơ được chia thành 3 phần nhỏ:

Khung đỡ được lắp ráp trực tiếp với mặt bích của hộp giảm tốc thông qua bulông lục giác chìm, tạo liên kết chắc chắn và tối ưu hóa không gian thiết kế Thiết kế của khung cho phép có không gian để lắp nối trục và có thể sử dụng bulông lục giác để vặn khi tháo dỡ, thuận tiện cho quá trình bảo trì Khung được liên kết bằng 4 thanh thép tròn, giúp đơn giản hóa gia công và tăng độ cứng vững cho hệ thống.

Tấm đỡ là phần liên kết giữa khung đỡ và khung máy uốn, được lắp trục trực tiếp vào khung máy và bổ sung hai kê cố định để tăng độ cứng vững và ngăn ngả ra phía sau do tác động của trọng lực.

Thiết kế khung máy phần đỡ module đẩy ống

Khung máy đỡ phần cụm đẩy ống gồm tất cả các thanh thép hộp 80x80x5 và 180x80x5 được hàn lại với nhau

Tính toán các kích thước sơ bộ của khung module đẩy:

Yêu cầu kỹ thuật liên quan đến khung máy:

 Chiều cho từ tâm ống tới mặt đất >1500mm

 Chiều dài ống có thể uốn >3500mm

Khung module đẩy ống Khung Module tạo hình

Hình 3.15: Các kích thước bao của khung module đẩy và module tạo hình

+ Chiều dài từ đầu đẩy ống tới mặt ngoài khung là 3790mm >3500mm

+ Chiều dài từ đầu đẩy ống tới mặt trong khung là 590mm

+ Chiều dài phần khung cụm tạo hình là 380mm

 Chiều dài khung cụm đẩy ống là: x = 3790 + 590 - 380 = 4000mm

+ Chiều cao tâm ống cách mặt đất 1530mm >1500mm

+ Chiều cao từ tâm ống tới mặt trên khung cụm đẩy 250mm

 Chiều cao khung máy cụm đẩy ống là y = 1530 - 250 = 1280mm

Phương án đưa ra là sử dụng loại thép hộp 80x160x5mm trong đó bề mặt rộng

160mm sẽ làm nhiệm vụ tạo khoảng trống để lắp các chi tiết phía trên như đế luynet ray trượt

Hình 3.16: Tiết diện cắt ngang 2 loại thép hộp sử dụng

Phần khung cụm đẩy được chia làm 3 phần chính: giàn đế, giàn trên và phần cây chống:

Hình 3.17: Các bộ phần chính khung cụm đẩy

Tính khoảng cách các cây giằng ngang và cây chống phụ Sử dụng 3 cây giằng phụ giữa 2 đầu khung cụm đẩy vậy suy ra có tất cả 4 khoảng trống bao gồm cả 5 cây thép hộp

+ Khoảng cách giữa các khoảng (không bao gồm thép hộp): 4000 - 5.80 = 3600mm + Khoảng cách giữa các cây chống là: 3600/4 0mm

Hình 3.18: Khoảng chia giữa khung cụm đẩy

• Tính toán tổng chiều dài thép của giàn trên:

+ Tổng chiều dài thép hộp đen loại 80x80x5mm:

𝐿 1 = 1000 + 520 + 200.3 = 2120𝑚𝑚 = 2.12𝑚 + Khối lượng của loại thép 80x80x5mm

M 1 = L 1 d 1 = 2,12.11,78 = 3.7736kg + Tổng chiều dài thép hộp đen loại 160x80x5mm:

L 2 = 3840.2 = 7680mm = 7.68m + Khối lượng của loại thép 160x80x5mm của giàn trên

M 2 = L 2 d 2 = 7,68.18,055 = 138.6624kg + Tổng khối lượng giàn trên là

• Tính toán tổng chiều dài thép của giàn đế:

Tổng chiều dài thép hộp đen loại 80x80x5mm:

Khối lượng của loại thép 80x80x5mm của giàn đế

• Tính toán tổng chiều dài thép của cây chống:

+ Gồm tất cả 10 cây chống có kích thước 𝑦 − 160 = 1280 − 160 = 1120𝑚𝑚

+ Tổng chiều dài thép hộp đen loại 80x80x5mm:

L 4 = 1120.10 = 11200mm = 11,2m + Khối lượng của loại thép 80x80x5mm của cây chống

M 4 = L 4 d 1 = 11,2.11,78 = 131,936kg + Tổng chiều dài thép hộp 80x80x5mm của khung cụm đẩy

L cđ = L 1 + L 3 + L 4 = 2,12 + 10,28 + 11,2 = 23,6m + Tổng chiều dài thép hộp 80x160x5mm của khung cụm đẩy

Phân tích độ bền của cụm đẩy ống và khung máy

3.5.1 Chia lưới mô hình hệ thống máy đối với ống ∅19

• Trình tự thực hiện bài toán gồm các bước sau:

+ Đưa mô hình bài toán có sẵn vào môi trường Ansys bằng cách xuất mô hình ra những đuôi mà phần mềm Ansys chấp nhận

+ Chỉnh Engineering Data – nhập các thông số kỹ thuật cần thiết về vật liệu của ống + Vào môi trường làm việc của Ansys

+ Mesh – chia lưới mô hình thành các phần tử rời rạc

+ Thiết lập các điều kiện đầu và điều kiện biên của bài toán

Trong hệ thống máy tính hiện đại, các phép tính được thực hiện qua nhiều vòng lặp liên tiếp Sau mỗi vòng lặp, hệ thống đánh giá tính hội tụ của kết quả để đo độ chính xác và điều chỉnh quy trình tính toán Nhờ việc theo dõi hội tụ ở từng vòng lặp, hệ thống có thể đưa ra kết quả gần đúng nhất và đáng tin cậy cho người dùng.

+ Với kết quả thu được, ta sẽ tiến hành phân tích dữ liệu và đánh giá kết quả

• Chọn vật liệu cho mô hình bài toán:

Bảng 3.7: Các thông số kỹ thuật của thép Đại lượng Thông số

• Mô hình hóa bài toán trước khi đưa vào môi trường Ansys: Đối với bài toán tĩnh tuyến tính, chúng ta thường chia lưới toàn cục và thu được các kết quả chấp nhận được cả về thời gian tính toán và độ chính xác Đối với việc xử lý các bài toán dao động hoặc phi tuyến, nghiệm cho các vấn đề này rất nhạy cảm đến chất lượng chia lưới Với các lưới kém chất lượng, mô phỏng có thể cho kết quả kém chính xác Bên cạnh đó, việc xử lý các bài toán động, phi tuyến yêu cầu rất nhiều tài nguyên máy tính Chất lượng lưới kém có thể làm cho việc mô phỏng khó khăn hơn và kết thúc với một thời gian tính toán dài Đối với bài toán phi tuyến, thời gian mô phỏng có thể cải thiện được bằng chất lượng lưới dẫn đến dễ hội tụ Ngược lại, nó có thể khó hội tụ vì chất lượng lưới không tốt

Sau khi tiến hành chọn vật liệu được sử dụng của ống thì việc tiếp theo là mô hình hóa bài toán, ta phải làm sao để bài toán khi đưa vào Ansys không quá phức tạp Để cải thiện thì chúng ta nên mô phỏng những chi tiết chính mà vẫn giữ nguyên nguyên lý làm việc của máy

Trong bao gồm các chi tiết ống, cụm đẩy ống, ray trượt, con trượt, động cơ, hộp giảm tốc và khung máy

Với yêu cầu của bài toán là chia lưới hệ thống máy khi đẩy ống tịnh tiến áp dụng vô máy uốn ống CNC thì ta chọn ba chi tiết: Chi tiết đẩy ống, Bàn đỡ, Gối đỡ để mô phỏng giúp tiết kiệm thời gian, đơn giản bài toán mà vẫn giữ được độ chính xác yêu cầu của bài toán

Hình 3.21: Chi tiết đẩy ống trong môi trường Ansys

Chi tiết đẩy ống có chức năng chính là trực tiếp gắn với ống với thông qua đường kính trong của ống và giúp ống tịnh tiến Đường tâm của Chi tiết đẩy ống bắt buộc phải trùng với tâm ông nếu không sẽ làm ống bị lệch và gây ra phá hủy ống trong quá trình máy hoạt động

Hình 3.22: Bàn đỡ trong môi trường Ansys

Chức năng chính của bản đẩy là cố định gối đỡ và Chi tiết đẩy ống làm cho chi tiết đẩy đẩy không bị xê dịch trong quá trình máy hoạt động

Hình 3.23: Gối đỡ trong môi trường Ansys

Chức năng chính của gối đỡ là giúp bàn và chi tiết đẩy ống di chuyển tịnh tiến một cách ổn định Không những hỗ trợ di chuyển tịnh tiến mà còn giúp căn chỉnh tâm của chi tiết đẩy ống trùng với tâm ống thông, thông qua điều chỉnh chiều cao của gối đỡ.

Hình 3.24: Mô hình hoàn chỉnh cụm đẩy

• Chia lưới mô hình bài toán:

Trong quá trình làm việc với một mô hình 3D, việc phân chia mô hình ban đầu thành ba phần tử khác nhau và cách lưới hóa sẽ phụ thuộc vào loại phần tử bạn cần phân tích chi tiết Quá trình lưới hóa cho từng phần tử có thể khác nhau nhằm tối ưu hóa độ chi tiết và hiệu suất mô phỏng Để đạt được kết quả chính xác nhất và tiết kiệm thời gian mô phỏng, ta phải cân nhắc kỹ trước khi lựa chọn phương pháp chia lưới phù hợp với mục tiêu phân tích.

 Áp dụng vào bài toán thì ta chọn phương pháp “Face Sizing với Element Size là

5 mm” đối với đầu đẩy ống Do ống tiếp xúc trực tiếp vào những bề mặt đó cần chia lưới phù hợp để có được kết quả mô phỏng tối ưu nhất

 Những bề mặt còn lại của Chi tiết đẩy ống và chi tiết tấm đỡ, gối đỡ ta chia lưới bằng phương pháp “Automatic Method”

Hình 3.25: Phương pháp chia lưới cho đầu đẩy ống

Chia lưới cho đầu đẩy ống với phương pháp Face sizing với element size là 5mm, bởi vì tại vị trí đó ống tiếp xúc trực tiếp nên phải chia lưới một cách phù hợp để giải quyết bài toán một cách chính xác nhất

Hình 3.26: Phương pháp chia lưới cho thân Chi tiết đẩy ống

Vì các bề mặt còn lại của chi tiết đẩy ống không ảnh hưởng đáng kể đến độ chính xác khi chia lưới, nên chọn phương pháp tự động (Automatic method) để tối ưu hóa thời gian chia lưới cũng như tài nguyên máy tính Phương pháp này giúp rút ngắn thời gian mô phỏng và tiết kiệm tài nguyên trong tính toán, đồng thời đảm bảo chất lượng lưới một cách hiệu quả.

Hình 3.27: Phương pháp chia lưới cho gối đỡ và Bàn đỡ

Hình 3.28: Chi tiết đẩy ống sau khi chia lưới

Hình 3.29: Bàn đỡ và gối đỡ sau khi chia lưới

Hình 3.30: Cả mô hình sau khi chia lưới

Sau khi mô hình bài toán được chia lưới với phương pháp như trên, ta thấy lưới ở trên bề mặt gối đỡ và chi tiết đẩy ống đồng đều và mịn Đối với Bàn đỡ ống nhiều kiểu hình học khác nhau xuất hiện ở gần những chỗ lắp ráp

Như vậy với cách chia lưới như trên ta hoàn toàn có thể mô phỏng được các biến dạng và các ứng suất tùy thuộc vào yêu cầu

3.5.2 Phân tích ứng suất và biến dạng của cụm đẩy với ống ∅19 Để bắt đầu có thể mô phỏng một bài toán động trong môi trường ansys, ta cần phải khai báo liên kết giữa các phần tử Như bài toán của chúng ta gồm có ba chi tiết chi tiết đẩy, bàn đỡ và gối đỡ liên kết cứng nhau thông qua các bulong Và ta có các thông số lắp ghép giữa ba chi tiết ngoài thực tế như sau:

+ Chi tiết đẩy được lắp với bàn đỡ thông qua 6 bulong M12 giúp chi tiết đẩy luôn cố định một chỗ trong quá trình đẩy ống

+ Tấm đỡ được lắp với 2 gối đỡ và 4 con trượt bi thông qua 16 bulong M5 và đai ốc vít me phía dưới

Khi vít me nhận tín hiệu làm đai ốc di chuyển, do đai ốc được gắn với bàn đỡ nên bàn đỡ di chuyển theo và những con trượt được lắp với gối đỡ cũng di chuyển theo, khiến chi tiết đẩy sẽ di chuyển theo Đầu tiên ta phải thiết lập những điều kiện tiếp xúc của chi tiết đẩy, bàn đỡ và cuối cùng là gối đỡ Trong trường hợp này phần “Contact Bodies” là phần đáy của chi tiết đẩy Còn phần “Target Bodies” là bề mặt chi tiết của bàn đỡ tiếp xúc với chi tiết đẩy.

Hình 3.31: Thiết lập bề mặt tiếp xúc của chi tiết đẩy và bàn đỡ

Tiếp theo là thiết lập điều kiện tiếp xúc giữa bàn đỡ và gối đỡ Trong trường hợp này, phần Contact Bodies đóng vai trò là đáy của bàn đỡ, còn phần Target Bodies là bề mặt chi tiết của gối đỡ, giúp mô phỏng và thiết kế hệ thống một cách chính xác và tối ưu hóa hiệu suất làm việc.

Hình 3.32: Thiết lập bề mặt tiếp xúc của bàn đỡ và gối đỡ

Hình 3.33: Mô hình sau khi liên kết

CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM

Quá trình gia công, chế tạo

4.1.1 Quá trình chế tạo khung máy

Trước khi đem hàn, phôi thép hộp được cưa thành từng cây nhỏ bằng máy cưa đai với kích thước chính xác

Hình 4.1: Cưa phôi bằng máy cưa đai

Hình 4.2: Sản phẩm sau khi cưa

Trong công đoạn tiếp theo là gá và hàn đế khung máy, phần tiếp xúc với mặt sàn xưởng Khi hàn, cần đảm bảo các thanh thép được gá chắc chắn và tiến hành hàn chấm trước để định hình chi tiết; sau đó đo đạc lại để xác nhận đúng kích thước theo bản vẽ Nếu kích thước khớp với bản vẽ, tiếp tục dựng các thanh thép khác và tiến hành hàn nối Hàn kéo là công đoạn cuối cùng khi khung máy đã hình thành và đúng với các kích thước trên bản vẽ.

Sau khi hàn phần đế ta dùng palang để nâng dàn khung 80x160 lên cao và đưa những cây chống vào tiến hành hàn chấm để giữ vững dàn khung 80x160

Hình 4.3: Gá trước khi hàn chấm

Sau khi hàn hoàn chỉnh dùng máy mài cầm tay để mài sạch những bavia của đường hàn để lại

Khung máy cụm đẩy ống

Khung máy cụm tạo hình

Hình 4.4: Khung máy sau khi hoàn thiện

4.1.2 Quá trình gia công các chi tiết

Bảng 4.1: Quá trình gia công bàn đỡ

+ Ảnh thiết kế 3D của bàn đỡ

+ Gia công chi tiết 3 của bàn đỡ bằng phương pháp phay, sử dụng máy phay đứng và dao phay ngón

+ Định vị bằng 2 chốt trụ và 2 miếng chêm

+ Sử dụng kẹp chặt bằng 4 đòn kẹp

+ Phay về đúng kích thước chiều ngang

+ Khi phay chiều dài, vì kích thước của phôi lớn hơn bề rộng bàn máy nên không sử dụng 2 chốt để định vị mà sử dụng đồng hồ so để ra cho mặt cần gia công song song với mặt bàn máy

+ Phay về đúng kích thước 360mm

+ Vì bề dày phôi đã đúng kích thước nên chỉ phay chiều dài và rộng về đúng kích thước

+ Lấy tọa độ và khoan mồi để tránh mũi khoan bị lệch với lỗ tâm

+ Sau khi lấy dấu tiến hành khoan lỗ

+ Tiếp tục khoan 16 lỗ ∅9 và phay 16 lỗ bậc ∅14 sâu 9mm

+ Lã các lỗ ∅12 để thuận tiện cho việc taro ren

+ Tiếp theo là gia công chi tiết 1 và 2 của bàn đỡ, đầu tiên là sử dụng máy bào bào để bào 1 lượng lớn kim loại dư để đưa về dày gối chêm về kích thước

+ Sử dụng máy phay để phay, dao phay mặt đầu để phay chiều cao gối về đúng kích thước 67mm

+ Sử dụng máy phay ngang để phay chiều dài của gối về kích thước 260mm

+ Kẹp chặt bằng 4 đòn kẹp

+ Dùng dao phay để vác các cạnh của gối, để mối hàn ăn vô bề mặt chi tiết sâu hơn và tránh vết hàn lồi ra nhiều

+ Gá đặt các phần của bàn đỡ đúng vị trí trước khi hàn

+ Tiến hành hàn chấm trước khi hàn kéo để tránh gây công vênh, sai lệch kích thước

+ Dùng máy mài tay mài phẳng các đường hàn để chi tiết được thẩm mỹ hơn

+ Taro các lỗ ren M14 để lắp với chi tiết đẩy ống

+ Khoan các lỗ ∅9 suốt để lắp bàn đỡ với các lỗ của con trượt

Hình 4.5: Bàn đỡ trên thiết kế và chế tạo Bảng 4.2: Quá trình gia công chi tiết đẩy

+ Ảnh thiết kế 3D của chi tiết đẩy ống

+ Gia công chi tiết 3 bằng các phương pháp: phay về kích thước vuông 100mm, khoan và phay 6 lỗ

+ Vì bề dày phôi đã đủ kích thước nên không cần gia công

+ Phay chiều cao của chi tiết số 2 về đúng kích thước 98mm, yêu cầu 2 mặt phẳng phải song song

+ Gia công chi tiết số 1 bằng phương pháp tiện, kẹp chặt bằng mâm cặp 3 chấu tự định tâm và một đầu sử dụng mũi chống tâm

+ Tiện trục về kích thước ∅19 bậc

+ Sau khi gia công xong 3 chi tiết, gá đặt chi tiết 2 và 3 lên ê-tô, căn chỉnh đúng kích thước và hàn

+ Cuối cùng hàn chi tiết số 1 Vì chi tiết dài và mỏng nên chỉ cần hàn vài đường ngắn là đủ độ cứng vững, nếu hàn kéo một đường dài sẽ gây ra cong vênh

Hình 4.6: Chi tiết đẩy trên thiết kế và chế tạo Bảng 4.3: Quá trình gia công các chi tiết cố định giảm giảm tốc

+ Thiết kế 3D của các chi tiết cố định hộp giảm tốc Tấm đỡ

Hộp đỡ hộp số và động cơ

+ Gia công các kích thước ngang dọc của tấm đỡ bằng máy phay đứng

+ Sau khi phay về đúng kích thước, tiến hành lấy dấu và khoan lỗ

+ Phay tấm sau và tầm trước về đúng kích thước 144x150, sử dụng ê-tô để kẹp chặt

+ Khoan các 4 lỗ ∅9 và 4 lỗ ∅11 trên tấm sau

+ Khoan 12 lỗ ∅9 trên tấm trước

+ Cắt phôi thép tròn ∅20 để chuẩn bị gia công 4 cây ngang Phôi được cắt dư 3mm so với kích thước ban đầu

+ Sử dụng máy tiện tiện 4 cây ngang về đúng với kích thước

110mm như trên bản vẽ

+ Kẹp chặt bằng mâm cặp 3 chấu tự định tâm

+ Khoan lỗ ∅6.8 để taro ren

Khoan 2 đầu của cây ngang

Hình 4.7: Lắp ráp các chi tiết đỡ hộp giảm tốc Bảng 4.4: Các bước gia công luynet

+ Sử dụng máy cửa đai để cắt phôi chuẩn bị gia công chốt giữa

+ Đương kính phôi bằng với kích thước trên bản vẽ, chiều dài lớn hơn 3mm để chừa lượng dư cho nguyên công tiện

+ Vạt mặt và tiện chốt giữa về đúng kích thước trên bản vẽ

+ Trục ren được gia công từ thanh ren M14x2 dài 205mm

+ Sau khi tiện chiều dài về đúng kích thước, sử dụng dao tiện ren để tiện ren M10x1.5 sâu 30mm

+ Gia công trục luynet bằng phương pháp phay, dùng dao phay mặt phay về đúng kích thước vuông 34

+ Khoan lỗ ∅14 để lắp chốt ổ lăn

+ Gia công các tấm của phần thân luynet

+ Đế luynet sau khi được phay biên dạng và khoan các lỗ

66 + Hàn các chi tiết đã gia công theo bản vẽ thiết kế

Bảng 4.5: Các bước gia công vít me

+ Vì vít me có kích thước quá lớn so với kích thước máy tiện ∅50 dài 4100mm nên cần sử dụng palang và ổ lăn để định một đầu, kẹp chặt bằng mâm cặp 3 chấu tự định tâm

+ Vì vít me cứng nên phải dùng dao tiện gắn mảnh hợp kim để gia công

+ Tiện 2 đầu vít me xuống kích thước ∅40 để lắp với gối đỡ và 1 đầu hạ bậc ∅35 để lắp với nối trục

+ Đây là bước cực kỳ quan trọng vì khi tiện phải đảm bảo dung sai hợp lí để lắp với khớp nối và gối đỡ.

Qui trình lắp ráp

Do là bước quan trọng nhất nên ta cần đảm bảo sự chuẩn xác khi lắp ráp máy, đặc biệt là những chi tiết tiêu chuẩn yêu cầu động song song cao như 2 ray trượt và vít me Độ đồng tâm của hộp giảm tốc và vít me

Quan trọng nhất trong quá trình lắp máy vẫn là độ cứng vững của máy

Yêu cầu có kinh nghiệm và kiến thức về lắp ghép máy

Quy trình thiết kế chia làm 6 bước chính:

+ Bước 1: Lắp ghép ray trượt vít me

+ Bước 2: Lắp ráp bàn đỡ và chi tiết đẩy

+ Bước 3: Lắp ráp các chi tiết đỡ hộp giảm tốc, hộp giảm tốc và động cơ

+ Bước 4: Lắp đặt tinh chỉnh luynet

+ Bước 5: Lắp đặt những thiết bị điện tử

• Bước 1: Lắp ghép ray trượt vít me cụm đẩy

Đầu tiên đo khoảng cách trên bản vẽ lắp và sau đó đo lại các khoảng cách trên khung máy, đặt ray trượt lên vị trí mong muốn và kẹp chặt để đánh dấu các vị trí khoan Chuẩn bị tarô để taro lỗ trước khi khoan, đảm bảo các lỗ được đánh dấu chính xác để lắp ray Dùng máy khoan từ khoan lỗ trên khung máy, thực hiện đúng tâm và chiều sâu yêu cầu để cố định ray một cách chắc chắn.

Đầu tiên taro lỗ ren M8 và lắp bulông M8 vào khung để cố định ray trượt Tiếp theo đặt các lá thép phẳng làm lát giữa ray trượt và khung nhằm tạo độ đồng phẳng và căn chỉnh chính xác giữa hai mặt trên của ray Cuối cùng vặn chặt bulông M8 để hoàn tất việc lắp đặt và đảm bảo độ bền của kết cấu.

Hình 4.8: Taro lắp ray trượt

Để đảm bảo khoảng cách giữa hai ray trượt đúng với kích thước trên bản vẽ, có thể dùng 4 thanh ngang làm định vị cho hai cặp con trượt Thực hiện bằng cách khoan các lỗ trên các thanh ngang tại vị trí như trong bản vẽ thiết kế của bàn đẩy, sau đó lắp các con trượt vào các ray trượt và cố định chúng khi ghép với khung bàn.

Thanh định vị khoảng cách 2 ray trượt

Hình 4.9: Thanh định vị vị trí ray trượt

Lắp ráp vít me và đai ốc bi:

+ Vít me phải nằm giữa 2 ray trượt và cả 3 song song với nhau Nếu lắp không chuẩn có thể dẫn đến vít me di chuyển bị méo dễ gây hỏng hệ thống dẫn hướng

Hình 4.10: Lắp ráp vít me và đai ốc

+ Khi lắp lắp đai ốc bị cần cần chú ý để bi không bị rớt ra ngoài

+ Tiếp theo lắp áo đai ốc với đai ốc

Hình 4.11: Lắp gối đỡ vít me

+ Cuối cùng là lắp ráp gối đỡ cho vít me, dùng máy khoan từ để khoan lỗ vị trí lắp của gối Sau đó dùng thước đo khoảng cách 2 đầu vít me tới 2 ray trượt cho đều và siết chặt ốc gối đỡ

• Bước 2: Lắp ráp bàn đỡ và chi tiết đẩy

Dùng palăng để di chuyển bàn đẩy lên các con trượt và đặt bàn đẩy ở vị trí chính xác Sau đó căn chỉnh cho các lỗ trên bàn đỡ trùng khớp với khung đỡ và áo đai ốc, rồi vặn chặt ốc để cố định kết nối và đảm bảo an toàn khi vận hành.

Hình 4.12: Lắp ráp bàn đỡ

+ Tiếp đến là lắp chi tiết đẩy, chỉ cần đặt lên bàn đẩy và siết chặt ốc

Hình 4.13: Lắp ráp chi tiết đẩy ống

• Bước 3: Lắp ráp các chi tiết đỡ hộp giảm tốc, hộp giảm tốc và động cơ

Lắp cơ cấu đỡ hộp giảm tốc và dùng khớp nổi để kiểm tra đồng tâm giữa vít me và trục đầu ra của hộp giảm tốc Nếu chưa đồng tâm, ta có thể bổ sung miếng chêm ở phía dưới gối đỡ hoặc tạo rãnh trên cơ cấu đỡ để tinh chỉnh Bước này rất quan trọng vì nó quyết định độ êm và hiệu suất của bộ truyền động.

• Bước 4: Lắp đặt tinh chỉnh luynet

+ Sau khi đã hàn luy nét thành 1 chi tiết hoàn chỉnh tiếp tục đo khoảng cách từ đầu trục đẩy tới tấm cố định và đo khoảng cách giữa các luynet như trên bản vẽ Tiến hành khoan taro lắp luynet với khung máy

Hình 4.14: Luynet sau khi lắp cứng vào khung

• Bước 5: Lắp đặt những chi tiết điện tử

Một số chi tiết điện không thể thiếu cần lắp trên máy như:

+ Cảm biến từ dùng để khống chế khoảng di chuyển của các tấm và đảm bảo sự an toàn cho hệ thống Loại cảm biến dùng ở đây là cảm biến tiệm cận, lí do chọn loại này là vì các chi tiết ở đây của mình đều là thép tấm phẳng nên chỉ cần tấm thép di chuyển cách cảm biến 2 - 4mm cảm biến sẽ nhận được tín hiệu

Tủ điện là nơi lắp đặt bảng điều khiển động cơ servo, cầu dao và các bộ phận điều khiển CPU, nhằm đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và an toàn Để ngăn nước và côn trùng xâm nhập, tủ điện được đặt cách mặt đất khoảng 80 mm, giúp bảo vệ thiết bị khỏi tác động của môi trường và thuận tiện cho việc bảo dưỡng, kiểm tra định kỳ.

+ Nẹp điển dùng để giữ dây điện một cách gọn gàn và thẩm mĩ Nẹp điện sẽ chạy dọc theo khung máy và được bắt vít với khung máy

Đèn tín hiệu cảnh báo được lắp ở bên hông máy và treo cao lên để dễ nhìn thấy, giúp mọi người biết máy đang hoạt động hay đang dừng Nhờ vị trí đặt đèn như vậy, người vận hành và người xung quanh có thể nhận diện trạng thái của máy một cách nhanh chóng, từ đó tăng cường an toàn vận hành và giảm thiểu rủi ro tai nạn.

+ Màn hình bàn phím chuột để điều khiển phần mềm uốn ống

Chúng tôi sẽ chế tạo thêm một chi tiết làm nơi đặt màn hình, có thiết kế giống với màn hình điều khiển của máy CNC, gồm hai khớp và một khớp ở giữa, được bắt bulong với khung máy.

Thử nghiệm và đánh giá sản phẩm

+ Sau khi lắp đặt các thiết bị điện ta tiến hành thiết lập nối dây động cơ, dây cảm biến và tủ điện và đấu dây điều khiển, cuối cùng là chạy thử

Hình 4.15: Máy uốn CNC sau khi hoàn thiện

4.3 Thử nghiệm và đánh giá sản phẩm

4.3.1 Kiểm nghiệm hoạt động của máy

• Kiểm nghiệm hoạt động của trục đẩy Z 2 khi chạy không tải:

+ Sử dụng phần mềm Mach3  chuyển qua tab MDI để chạy dòng lệnh đơn giản

 để kiểm tra độ chính xác vị trí của trục Z2 (trong Mach3 là A) bằng cách cho trục Z2 đi lên 1 đoạn nhỏ và lùi về, sau đó đi tiếp những tọa độ bất kỳ

Bảng 4.6: Bảng thông số kiểm tra

Chọn MDI để chạy dòng lệnh đơn giản

Hình 4.15: Kiểm tra hoạt động của trục Z 2

+ Kiểm tra hoạt động của cảm biến: Bấm nút TAB để điều chỉnh phần mềm MACH3 thủ công  điều khiển trục Z2 chạy  dùng 1 thanh kim loại đặt cách cảm biến 3mm, khi cảm biến sáng trục Z2 dừng quay

Hình 4.16: Kiểm tra hoạt động của cảm biến

+ Kiểm tra hoạt động của đèn báo hiệu, khi máy hoạt động đèn báo màu xanh, khi dừng khẩn cấp hoặc cảm biến có tín hiệu đèn chuyển sang đèn báo màu đỏ

• Thử nghiệm với ống inox 304 ∅19 dày 0,8mm

Bảng 4.7: Nội dung thí nghiệm đẩy ống trên module đẩy

Bước Nội dung thực hiện

1 Gá ống lên máy và điểu chỉnh các chấu của luynet để các con lăn tiếp xúc ống

2 Chạy tọa độ X = -3mm và Z2 = 100mm

3 Chạy tọa độ X = -3mm và Z2 = 1000mm

4 Chạy tọa độ X = 0mm và Z2 = 1100mm

5 Chạy tọa độ Y = 3mm và Z2 = 1200mm

8 Chạy tọa độ Z2 = 2900mm (hoàn thành đẩy hết ống ∅19 dài 3000mm)

Để bắt đầu quá trình uốn ống, nên đồng thời chạy tọa độ tạo hình X và Z2 (hoặc Y và Z2) trong một khoảng ngắn khoảng 100 mm Tiếp đó, dừng tọa độ tạo hình ở X hoặc Y và để Z2 tiếp tục di chuyển Nguyên nhân là khi bắt đầu uốn, mô-đun đẩy và mô-đun tạo hình ống không cùng lúc hoạt động, khiến ống dễ bị móp do độ mỏng của ống và lực tác dụng lên ống lớn.

Hình 4.17: Quá trình thử nghiệm uốn thử ống ∅19

4.3.2 Đánh giá kết quả đạt được sau khi thử nghiệm

+ Luynet hoạt động tốt, giữ cho ống thằng không bị cong vênh, biến dạng trong quá trình đẩy ống lên;

+ Về tổng thể máy hoạt động không quá ồn trong lúc vận hành;

+ Động cơ, vít me, hộp giảm tốc hoạt động tốt

+ Sản phẩm uốn không bị móp méo nhiều;

+ Ít trầy xước bề mặt do luynet tiếp xúc với ống bằng ma sát lăn; + Có thể uốn chi tiết ống dài 3000mm;

 Đáp ứng được các yêu cầu đề ra ban đầu

TỔNG KẾT

Định dạng
Số trang	86
Dung lượng	10,69 MB