Thiết kế máy thủy lực tự động kiểm định sức căng trụ điện trong công nghệ sản xuất trụ điện bêtông tiền áp

LOI NOI DAU ore Te quá trình thiết kế và sản xuất bất kì một sản phẩm nào ,khâu kiểm tra độ bển và an toàn của sản phẩm trong quá trình sử dụng luôn được đặt lên hang đầu .Độ bến và an

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HO CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ TỰ ĐỘNG - ROBOT

NGÀNH CƠ TIN KỸ THUẬT

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP

Dé tai:

THIET KE MAY THUY LUC TU ĐỘNG KIỂM ĐỊNH SỨC CĂNG TRỤ ĐIỆN

TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT TRỤ

ĐIỆN BÊTÔNG TIỀN ÁP

CBHD : Th,s LÊ VĂN TIẾN DŨNG

SVTH : LÊ QUANG HUY

NGUYÊN PHÚ CƯỜNG

MSSV : 10101080

10102029 LỚP : 01DCT3

TP.HCM, tháng 1/2006

BO GIAO DUC VA DAO TAO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Trường ĐHDL Kỹ Thuật Công Nghệ Độc Lập -Tự Do - Hạnh Phúc

Khoa Cơ Khí Tự Động-Robot ‘

soko kok dick tok

NHIEM VU ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Chú ý : Sinh viên phải dan to ndy vao trang thứ nhất của bản thuyết mình)

HỌ VÀ TÊN LE QUANG HUY .ò MSSV :#Œ1C40.&U,

1- Đầu đề Đồ án :

ached Z ticle ax £3 wy dhe: ned Mala bic Aber

i foe den mame an

2- Nhiém vu (yé ” cầu về nội dung và số liệu ban đầu):

«+ (aie san ths bib 5 Pylon Sf SD tia, “ xa ha fat hese onion

3- Ngày giao nhiệm vụ Đồ án : —_/m Thy na HH Sen

4- Ngày hoàn thành nhiệm vụ : # 27 281

5- Họ tên người hướng dẫn : Phần hướng dẫn

^^

CHU NHIEM KHOA NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH

(Kỷ và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)

Khoa Cơ Khí Tự Động — Robot

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

HỌ VÀ TÊN : Nguyễn Phú Cường MSSV : 10102029

I- Đầu đề Đồ án :

Thiết kế máy thúy lực tự động kiểm định sức căng trụ điện trong công nghệ sản xuất

trụ điện bê tông Liên áp

2- Nhiệm vụ ( yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu) :

-Lực căng lớn nhất F,„„„=150 tấn lực,lực nâng hạ hệ thống lớn nhất F;=60 tấn

-Tính toán thiết kế hệ thống cơ khí và thủy lực

-ViêtI chương trình điều khiển và xử lý

3-_ Ngày giao nhiệm vụ Đồ án:

4-_ Ngày hoàn thành nhiệm vụ :

5-_ Họ tên người hường dẫn :

Th.s Lê Văn Tiến Dũng

BO GIAO DUC VA DAO TAO CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Đại Học DL Kỹ Thuật Công Nghệ Tp.HCM Độc Lập — Tự Do - Hạnh Phúc

Khoa Cơ Khí Tự Động - Robot a * % s s

ooOoo Tp.HCM Ngày Øế”,tháng („năm 6Ô

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1- Họ va tén SV: NGUYEN PHU CƯỜNG MSSV: 10102029

Ngành: CƠ TIN KỸ THUẬT Lớp: 01ÐCT3

Số tài liệu tham khảo Phần mễm tính toán —

Hiện vật (sản phẩm) .1 Thuyết minh bằng máy tính: 4- Tổng quát về các bản vẽ:

- Tổng số bản vẽ: Bản A0: Bản AI: Bản A2: Khổkhác

- Số bản vẽ VẾ LâV: cv Hee Số bản vẽ trên máy tính:

5- Nội dung và những ưu điểm chính của Đồ An Tốt Nghiệp: 2 4 aT

RE SER 6 Hei sip an AMT an SIR FRE HITE AER Se RENE Fie

we EE APP IE t ag Baay Adee PLC HELD ehg bee chat

„4a hồng khung tên £hnh nh 5 oat “ »ã .S1Á.Pag Yến _ 0Á “5 đjng, C ng hie ^

NEO eld AMEE LCE ag x‡ bạt pe4coẽ Fieve A€Ec je na rE Waal

in ` Fn pt et SRE ny negli CEng he hing "

7 Đề Nghị : Được bảo vệ A Bổ sung thêm để bảo vệ: - Không dược báo vệ

Thầy hướng Dẫn

(Ký và ghi rõ hạ tên)

Khoa Cơ Khí Tự Động - Robot xi kk# k# io

ooOoo Tp.HCM,Ngày đŠ,tháng / ,năm *rx

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1- Họ và tên SV: LÊ QUANG HUY MSSV: 10101080

2- Đề tài:

THIẾT KẾ MÁY THỦY LỰC TỰ ĐỘNG KIỂM ĐỊNH SỨC CĂNG TRỤ ĐIỆN

TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT TRỤ ĐIỆN BÊ TÔNG TIEN AP

3- Tổng quát về bản thuyết minh:

Số trang -_ LẢ SOchuong tee Khi

Số bảng số liệu Số hình VẾ Go

Số tài liệu tham khảo 4 Phần mềm tínhtoán —

Hiện vật (sản phẩm) .: Thuyết minh bằng máy tính:

4- Tổng quát về các bản vẽ:

- Tổng số bản vẽ: Bản A0: Bản A1: Bản A2: Khổkhác

- Số bản vẽ VẼ tAY: ccciecciececc Số bản vẽ trên máy tính: .-

3- Nội dung và những ưu điểm chính của Đề Ấn Tốt Nghiệp:

TPE đe gia .C pagel ada Mu nhulng \sia Gn até octhate chiin ma .É cán,

ued, Mab ee een ee neces cence sense Pn EO EEE OR ODE SEDER OE DEUEEDOSEDPEN SEDO ESE EERE DS ESI PERE EDS EEPEGEEESE EO ESE DEERE REESE DEEEEEER ED HEE EE EEE EEE en

=

we led ep ( Haag, - xẾ ud, waste PL S ch “LG nce oti "

_._ Ác hat nhớt “HE ita stay 4 - "nh điển tang ;pghiep_-

ÁN, LL gs UW NOC.CAL iit ates Wem „4H42 (06 ete aw

“ae ‘sinh thet Feb ge ng ved bế „hứng ¬—

6- Những thiếu sót chính của Độ Ấn Tốt Nghiệp:

~ lea bee ap Aus AGU IMG Pde) 2Ô Redes valve

ae thal " Lee A4 chờ bc, RE Thư hen: độc LG lO web

ieee co vTh đc 8c _ thi nu đá oi Ebsco a "on

7- Đề Nghị: — Được bảo vệ if Bổ sung thêm để bảo vệt Không được bảo vệ L¡

Thầy hướng Đẫn

(Ký và ghi rõ —_

_—

4z œ (2 :

LOI CAM ON

wes

Crane em xin chân thành cẩm ơn các thay cô trong khoa Co khí tự động và Robot đã tận tình dạy dỗ chúng em trong thời gian qua, nhằm giúp chúng cm

có được kiến thức để có thể hoàn thành luận văn Đồng thời chúng em cũng gửi

lời cảm ơn đến thầy Lê Văn Tiến Dũng đã tận tình giúp đỡ chúng em để hoàn

thành luận văn này Nhưng do kiến thức còn hạn chế nên trong luận văn này có

nhiều thiếu xót, rất mong sự thông cảm của các thầy cô Chúng em xin chân thành

cảm ơn

Tp Hồ Chí Minh ,ngày 31 tháng 12 năm 2005

Sinh viên thực hiện

Lê Quang Huy

Nguyễn Phú Cường

Trang

Phan 1: TONG QUAN

Chuong 1 : Công nghệ sản xuất trụ ,ống ,cọc bê tông ly tâm

1.1 Giới thiệu trụ điện bêtông .- ST nh nh ng khe 2

1.2 Quy trình sản xuất trụ điện bêtông theo công nghệ li tâm 3

1.3 Một số hình ảnh sản xuất trụ điện bêtông theo công nghệ l¡ tâm 5

Chương 2 : Giới thiệu công đoạn kiểm tra sức căng trụ điện

2.1 Vai trò của việc kiỂm tra . -s so scxcsscsserrrtesrea HH HH he 10

2.2 Công đoạn kiểm tra sức căng trụ điên và ý nghĩa máy căng 10 Chương 3 : Lựa chọn các phương án

3.1 Các phương án tính toán và thiết kế kết cấu -.cccscscs- 13

3.2 Phân tích ưu ,nhược điểm các phương án - : 52c Sex 13

Phần 2 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

Chương 4 : Tính toán thiết kế hệ thống

4.1 Sơ đồ kết cấu hệ thống thủy lực -¿- ¿c5 vs ssrirrrersrerrrrree 17

4.2 Tính toán lựa chọn xylanh - DI{[OIE nhi 20

L N©.0.0//)145adad 23

Chương 5: Tính toán kiểm tra bên kết cấu

5.1 Tính toán kiểm tra bển ben căng -. cccnnnnnnrrrreiekrerrrrer 28

5.2 Tính toán kiểm tra bền ben nâng hạ .- 5 Sen 3] 5.3 Tính toán khung gá khuÔn - LH nh nhe BO

5.4 Một số hình ảnh minh họa -.- c2 122232 ghe 36

Chương 6 : Thiết kế hệ thống điều khiển

6.2 Chọn giải pháp điều khiỂn L2: 2232 v2 ertrrrirrer 39

6.3 Chọn thiết bộ điều khiển chua 40

6.4 Sơ đồ giao tiếp PIC với thiết bị ngoại vi các series 42

LOI NOI DAU

ore

Te quá trình thiết kế và sản xuất bất kì một sản phẩm nào ,khâu kiểm tra

độ bển và an toàn của sản phẩm trong quá trình sử dụng luôn được đặt lên

hang đầu Độ bến và an toàn của sản phẩm nếu không bảo đảm có thể gây ra hậu

quả rất nghiêm trọng Trong thời đại công nghiêp phát triển như hiện nay ,điện năng đóng một vai trò rất quan trọng trong sản xuất ,kinh doanh cũng như trong

cuộc sống hằng ngày Hầu hết các nhà máy ,cơ quan ,xí nghiệp đều sử dụng điện

là nguồn năng lượng chính để hoạt động và sản xuất Để truyền tải điện năng từ

nhà máy đến nơi sử dụng người ta dùng hệ thống các dây cáp điện truyền dẫn Ở các nước tiên tiến trên thế giới ,các dây cáp điện thường được đi âm dưới lòng đất

Nhưng ở nước ta do còn nhiều hạn chế nên dây điện thường được treo trên cao nhờ các trụ điện Trụ điện tròn được cấu tạo bởi lõi thép bên trong và lớp vỏ

ngoài bằng bê tông Lõi thép là phần chịu lực chính của trụ điện bê tông Mộit trụ điện trước khi đưa vào sử dụng phải được kiểm tra về độ bền khi có lực tác dụng vào Nếu độ bên của các trụ điện này không bảo đảm khi xảy ra sự cố như tai

nạn giao thông, thiên tai , mưa bão vv sẽ làm mất điện cung cấp cho một thành

phố ,tỉnh , huyện vv Sự cố mất điện trong thời gian dài có thể gây tốn hại cho

nền kinh tế của một quốc gia hoặc một công ty xí nghiệp Sự cố mất điện như trên không thể khắc phục trong thời gian ngắn vì vậy gây hậu quả rất nghiêm trọng

.Để kiểm tra độ bển của trụ điện người ta sử dụng “máy thủy lực tự động

kiểm định sức căng trụ điện” Đó cũng chính là tên để tài tốt nghiệp mà

chúng em đang thực hiện , nhiệm vụ chính của đề tài:

> Tính toán lựa chọn ,thiết kế kết cấu

> Tính toán và thiết kế các thông số kỹ thuật hệ thống thủy lực

> Thiết kế hệ thống mạch điện điều khiển

> Lập trình PLC điều khiển và xử lý hệ thống

Luận án tốt nghiệp

CHƯƠNG 1: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ỐNG ,CỌC ,TRỤ

BÊTÔNG CỐT THÉP

1.1 GIỚI THIỆU TRỤ ĐIỆN BÊTÔNG

1.1.1 Vai trò của trụ điện

" Hiện nay công nghệ sản xuất trụ điện giữ một vai trò quan trọng trong việc

truyền tải điện năng của nước ta Hệ thống truyền dẫn điện đi khắp nơi không

thể thiếu trụ điện Đồổng thời nó phải bảo đảm an toàn của hệ thống truyền dẫn

Phân lớn mạng điện sử dụng trụ điện bêtông cốt thép để phân phối đến từng địa phương

1.1.2 Kết cấu bê tông cốt thép

» Bê tông cốt thép là loại vật liệu xây dựng hỗn hợp làm việc với nhau như thể

thống nhất

“ Bê tông có khả năng chịu nén tốt nhưng chịu kéo rất kém Trong khi đó thép chịu kéo và nén đều tốt Để khắc phục nhược điểm chịu kéo nén của bề tông

„người ta bố trí cốt thép để chịu được ứng suất kéo trong cấu kiện dưới tác

dụng của tải trọng hoặc do các nguyên nhân khác Đó là nguyên tắc cơ bản để tạo nên bê tông cốt thép Ngoài ra cốt thép được bố trí ở vùng chịu nén của cấu

kiện thép trợ lực cho bê tông hoặc vì lý do cấu tạo

= Bê tông cốt thép là hai loại vật liệu khác nhau ,nhưng có thể cùng kết hợp làm

việc với nhau

“ Bê tông cốt thép có lực dính bám ,tạo điều kiện truyền lực từ bê tông sang cốt

thép và ngược lại

" Bê tông bọc lấy cốt thép và bảo vệ cho cốt thép không bị ăn mòn

s Bê tông và cốt thép có hệ số dãn nở nhiệt bằng nhau: bêtông có hệ số dãn nở ơ

=(1+ 1.5)107 thép có œ= 1.2 10” đó là sự thay đổi nhiệt độ không đáng kể

" Bê tông cốt thép là một trong những loại vật liệu chủ yếu trong xây dựng công trình dân dụng ,công nghiệp ,giao thông vận tải Với những ưu điểm nổi trội

như khả năng chịu lực lớn ,đễ tạo dáng theo yêu cầu kiến trúc ,chịu lửa tốt ,dỄ

sử dụng vật liệu địa phương(cát ,đá ,ximăng) nên phạm vi sử dụng của chúng ngày càng cao Những công trình nghiên cứu cơ bản về tính chất cơ lý học của

vật liệu ,vể lí thuyết tính toán và công nghệ chế tạo bê tông cốt thép đã thu

được những tiến bộ đáng kể

= Bê tông cốt thép cũng có những nhược điểm như trọng lượng bản thân lớn ,khả

năng cách nhiệt kém ,khả năng chống nứt kém ảnh hưởng đến sự làm việc bình

thường của công trình xây dựng Việc tính toán và cấu tạo hợp lý ,cùng với tiến

SVTH : Lê Quang Huy - Nguyễn Phú Cường Trang 2

bộ kỹ thuật trong công nghệ chế tạo có thể khắc phục được một phần các nhược

1.2 QUY TRINH SAN XUAT TRU DIEN BETONG THEO CONG

NGHE QUAY LY TAM

1.2.1.1 Khâu chuẩn bị

" Làm vỆ sinh ,lầm sạch nhân khuôn,

" Bôi trơn chống bám dính bêtông giúp thuận lợi trong quá trình tháo dỡ

= Kiểm tra nếu đạt yêu cầu cho qua khâu kế tiếp

" Cuối khâu là kiểm tra ,đạt yêu cầu cho qua khâu kế

1.2.1.4 Kiểm tra nhận bêtông tươi ,đo độ sụt lấy mẩu

1.2.1.5 Đặt khuôn lên giàn quay

" Tốc độ quay ban đầu chậm ,kiểm tra xem có sự cố hay không

" Đổ bê tông vào khuôn cho đến khi đủ

1.2.1.6 Tiến hành mở máy quay ly tâm theo quy trình Sau khi quay lỉ tâm tiến

hành kiểm tra nếu không đạt sữa chữa hoặc loại

SVTH : Lê Quang Huy - Nguyễn Phú Cường Trang 4

1.2.2 Giai đoạn 2

1.2.2.1 Ủ nhiệt gia cố độ rắn chắc bê tông

" Sau khi quay li tâm khuôn được cẩu đến khu vực ủ nhiệt

= Day kín bố hai đầu để giữ nhiệt

1.2.2.2 Tháo dỡ khuôn lấy sản phẩm ra ngoài ,kiểm tra nếu không đạt tiến hành sửa chữa hoặc loại

1.2.2.3 Hoàn thiện sản phẩm ,sửa chữa những khuyết tật

1.2.2.4 Lap hồ sơ ,nhận dang sản phẩm : ghi lý lịch sản phẩm (số hiệu ,ngày

sản xuất ,loại sản phẩm.)

1.2.2.5 Tiến hành ủ bố tưới nước trong 14 ngày

1.2.2.6 Tôn trữ ,bảo quản và bảo dưỡng sản phẩm

" Cấu đặt vào nơi qui định

" Tiếp tục theo dõi sản phẩm

13 MỘT SỐ HÌNH ẢNH MINH HỌA QUY TRÌNH SẲN XUẤT TRỤ ĐIỆN THEO CÔNG NGHỆ QUAY LI TÂM

Hình 1.1 : Dập tron đầu thép ,tạo mau giữ để căng

phân khung thép bên trong thử sức căng của trụ điện

.Đầu thép trước khi đập sẽ được gia nhiệt tạo độ

mềm dẻo thuận tiện cho quá trình dập ,sau khi thử sức căng xong các mấu này sẽ được cắt bỏ

SVTH : Lê Quang Huy —- Nguyễn Phú Cường Trang 5

Luận án tốt nghiệp

Hình 1.2 : Quấn các sợi thép theo hình nón để lổng

vào phần khung thép

Hình 1.4 : Lồng các sợi thép đã được quấn theo hình

nón vào khung thép để giữ cố định phần khung này

SVTH : Lê Quang Huy - Nguyễn Phú Cường Trang 6

Luan 4n tét nghiép

Hinh 1.8 : Datron khuôn vào ,g1ữ kín không cho bê

tông bắn ra ngoài khi quay ly tâm

Hình 1.10 : Đặt lên máy quay li tâm ,với tốc độ quay

thích hợp bê tông sẽ bám đều lên bể mặt khuôn tạo

sự liên kết giữ bê tông và khung thép

SVTH : Lê Quang Huy - Nguyễn Phú Cường Trang 8

Luận án tốt nghiệp

Hình 1.11 : Ủ nhiệt tăng cường độ cứng cho bêtông

Hình 1.12 :Đặt lên máy thủy lực tự động kiểm định

sức căng trụ điện để kiểm tra

Luận án tốt nghiệp

CHƯƠNG 2:CÔNG ĐOẠN KIỂM TRA SỨC CĂNG TRỤ ĐIỆN

2.1 VAI TRÒ CỦA VIỆC KIỂM TRA TRỤ ĐIÊN

"_ Để tạo ra một sản phẩm phục vụ đời sống ,trong quá trình sắn xuất phải trải

| qua nhiễu công đoạn Mỗi công đoạn đều có vai trò chức năng khác nhau

| Cuối cùng tạo ra được một sản phẩm Nhưng sản phẩm có đạt yêu cầu hay

không ,khi sử dụng có đảm bảo tính an toàn hay không Một yêu cầu đổi hỏi

đặt ra là nhà sản xuất phải tiến hành kiểm tra xem sản phẩm của mình có đạt

được những tiêu chí trên

“_ Đặc biệt trong ngành truyền tải điện ,trụ điên là một thiết bị không thể thiếu

dé truyén tải điện di xa Viéc san xuất trụ điện phải đạt được những yêu cầu

về dé bén cao Giả sử khi một trụ điện không được kiểm tra trước khi xuất xưởng ,chúng ta không biết được nó có đạt được yêu cầu hay không ,khi lắp đặt sẽ gây ra hậu quả rất nghiêm trọng

2.2 CONG DOAN KIEM TRA SUC CANG TRỤ ĐIÊN

2.2.1 Tính chất cơ lý của bê tông cốt thép

2.2.1.1 Cường độ bêtông

« Béténg có nhiều loại cường độ : cường độ chịu nén ,cường độ chịu kéo , cường

độ cắt ,cường độ nén cục bộ ,cường độ khi mỏi trong đó cơ bản nhất là

cường độ chịu nén và cường độ chịu kéo

"_ Cường độ chịu nén được xác định bằng mẫu chịu kéo đúng tâm Diện tích cốt

thép dọc của hệ thống được thiết kế bỏ qua hoàn toàn khả năng chịu kéo của

béténg

2.2.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ bêtông

" Thành phần và cách chế tạo bêtông ảnh hưởng quyết định đến cường độ

bêtông

w_ Cấp phối bêtông ,chất lượng ximăng và cốt liệu ,tỈ lệ nước ,xi măng ,độ chặt

của bêtông ,điều kiện bão dưỡng

"Tuổi bêtông : cường độ bêtông phát triển liên tục trong quá trình bêtông rắn

chắc Trong vài tuần đầu cường độ tăng rất nhanh ,sau khoảng 28 ngày thì

tăng chậm và sau 1 năm thì tăng không đáng kể

“_ Sự dưỡng hộ và điều kiện cứng hoá : môi trường có độ ẩm càng cao thì sự tăng

cường độ cứng càng kéo đài ,bêtông được bảo dưỡng bằng hơi nước thì cường

độ tăng rất nhanh trong vài ngày đầu nhưng cường độ cuối cùng sẽ thấp hơn so

với bêtông được bão dưỡng trong điều kiện tiêu chuẩn

SVTH : Lê Quang Huy - Nguyễn Phú Cường Trang 10

Luận án tốt nghiệp

"_ Điều kiện thí nghiệm : kích thước mẫu càng nhỏ thì cường độ bêtông đo được

càng lớn Với mẫu chịu nén ,lực ma sát giữ mặt mẫu và bàn nén tăng thì

cường độ tăng Ngoài ra tốc độ gia tải càng cao thì cường độ đo được cũng càng lớn

"Lực dính giữa bê tông và cốt thép:

> Lực dính là yếu tố quyết định bảo đảm sự làm việc chung giữa bể mặt bê

tông và cốt thép ,vì lý do nào đó không còn lực dính thì kết cấu bê tông sẽ bị phá hủy

> ĐỂ xác định lực dính ,người ta tiến hành kéo hoặc đẩy một thanh cốt thép ra |

khỏi khối bê tông

> Biểu đồ lực dính phân bố không đều Trị số lực dính trung bình được xác định:

N

dl

N: luc kéo tuột (kg)

L : chiều dài cốt thép trong bêtông

D: đường kính cốt thép

Trị số lực dính trung bình trong khoảng (20-40kg/cm')

Các yếu tố ảnh hưởng đến lực dính

Độ dính chặt của bê tông càng lớn thì lực dính với bê tông càng lớn

Tuổi bê tông càng cao và tỉ lệ nước ,xi măng càng nhỏ thì lực dính càng lớn

Cốt thép có gờ thì lực dính lớn hơn so với cốt thép trơn

Để cốt thép không bi tuột khỏi bêtông thì chiều đài đoạn cốt thép nằm trong bêtông phải du dai

" Với đường kính sợi thép d=17mm ,dài I=10000mm

2.2.2 Ý nghĩa công đoạn kiểm tra sức căng trụ điên

" Từ những tính chất cơ lý của kết cấu bê tông cốt thép để tạo ra một trụ điện

bêtông đạt yêu cầu ta phải tiến hành việc kiểm tra sức căng của nó

= Tru điện sau khi ủ nhiệt đạt độ cứng vững ,ta tiến hành kiểm tra sức căng qua các bước:

Đưa trụ điện đến khu vực kiểm tra

Đặt lên giàn căng

Tiến hành kiểm tra bằng hệ thống căng

Đạt yêu cầu mới xuất xưởng

Luận án tốt nghiệp

2.2.3 Ý nghĩa máy căng thép

"Từ yêu cầu trên máy kiểm tra sức căng đóng vai trò quan trọng trong quá trình

sản xuất trụ điện

Hình 2.1 : Công đoạn thử sức căng

2.2.4 Mục đích và nhiệm vụ thiết kế máy căng

> Lực căng lớn nhất F.ma„=150 tấn lực, lực nâng hạ hệ thống lớn nhất F„=60 tấn

> Tính toán và thiết kế hệ thống cơ khí và thủy lực

"_ Nhiệm vụ riêng

> Lựa chọn thiết kế hệ thống điện điều khiển máy

sinh viên thực hiện : Lê Quang Huy

> Viết chương trình điều khiển và xử lý

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Phú Cường

CHƯƠNG 3:LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN

3.1 CÁC PHƯƠNG ÁN TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ KẾT CẤU

"_ Nguyên tắc hoạt động của máy như sau : trụ điện được đặt trên bệ bê tông ,bể mặt đầu của khuôn sé tì lên khung gá khuôn của máy ,lắp đầu kéo vào ,vặn ốc giữ cố định ,cài đặt lực căng cần thiết ,bấn nút cho máy kéo ,phần đầu kéo sẽ

đi lùi về kéo căng phần khung thép bên trong ,nếu trong suốt quá trình kéo trụ

điện không bị phá vỡ thì xem như đủ bền

" Dựa trên yêu cầu hoạt động của máy có các phương án lựa chọn thiết kế:

> Phương án 1 : Thủy lực

> Phương án 2: Cơ khí

3.2 PHAN TICH UU NHUGC ĐIỂM CÁC PHƯƠNG ÁN

3.2.1 So sánh lựa chọn loại truyền động

Thủy lực Khí nén Điện tử Cơ hoc

Năng lượng Dầu Khí nén Electron Trục,bánh

Tăng, xích

Truyền năng Ốngdẫn,đầu Ốngdẫn đầu | Dây điện - Trục bánh ., lượng nối nối răng |

Tao ra nang Bom,xylanh Máy nén khí | May phát Trục,bánh |

lượng hoặc truyền ,xylanh điện,động răng, đai |

chuyển đổi động,độngcơ |truyển cơ điện, pin | xich | thanh dang thủy lực lực,động cơ , acquy

nang lugng khi nén

Các đại lượng | Ấp suất Ap suat p Hiệu điện | Lực

cơ bản p(400bar), lưu | (6bar), lưu thế u, cường | momen

lượng q lượng q độ dòng xoắn, vận (m”/phút) (m”/phút) điện tỐc , số |

vong quay |

Công suất Rất tốt, áp Tot, bigidi |Tốt,trọng | Tốt, bởi vì |

suất đến 400 hạn bởi áp lượng động |khôngcó | bar , kết cấu suất làm việc | cơ điện có | chuyển đối ị

gọn nhỏ khoảng 6 bar | cùng công năng lượng

suất lớn hơn | Bị giới

10 lần so hạn trong

với van đảo

chiều

Độ chính xác Rấttốtbởivì |Kémhơnbởi | Téc dé tré | Rất tốt

của vị trí dầu không có | vìkhínéncó | nhỏ kha ning

(hành trình) độ đàn hồi độ đàn hồi ăn khớp

chuyển động xylanh truyền động cơ thông qua

thang lực CỐ | truc

Kha nang ting =| Chuyéndéng |Lắprápdây | Truyển Truyén

dung thang 6 cdc chuyển tự động quay !động

máy sản xuất | động tịnh tiến khoảng |

3.2.2 Những ưu nhược điểm “phương án 1”

"_ Truyền động công suất cao và lực lớn nhờ các kết cấu tương đối đơn giản, hoạt

động với độ tin cậy cao nhưng đồi hỏi ít về chăm sóc ,bảo dưỡng

"_ Điều chỉnh được vận tốc làm việc tinh và không cấp, dễ thực hiện tự động hóa

theo điều kiện làm việc hay theo chương trình cho sẵn

"Kết cấu gọn nhẹ, vị trí của các phần tử dẫn và bị dẫn không lệ thuộc nhau, các

bộ phận nối thường là những đường ống dễ đổi chỗ

= C6 kha năng giảm khối lượng và kích thước nhờ chọn áp suất thủy lực cao

" Nhờ quán tính nhỏ của bơm và động cơ thủy lực, nhờ tính chịu nén của đầu nên |

có thể có thể sử dụng ở vận tốc cao mà không sợ bị va đập mạnh như trong trường hợp cơ khí hay điện

= Dé dé phong quá tải nhờ van an toàn, |

" Dễ theo dõi và quan sát bằng áp kế ,kể cả các hệ phức tạp nhiều mạch

"Tự động hóa đơn giản ,kể cả các thiết bị phức tạp ,bằng cách dùng các phân tử

tiêu chuẩn hóa

3.2.2.2 Nhược điểm

" Mất mát trong đường ống dẫn và rò rỉ bên trong các phần tử làm giảm hiệu suất và hạn chế phạm vi sử dụng

= Doi hdi dé an toàn kết cấu, các khớp nối rất cao

s_ Khó giữ được vận tốc không đổi khi phụ tải thay đổi do tính nén của chất lỏng

và tính đàn hồi của đường ống dẫn

"_ Khi mới khởi động, nhiệt độ của hệ thống chưa ổn định, vận tốc làm việc thay

đổi do độ nhớt của chất lỏng thay đổi

3.2.3 Ưu nhược điểm “phương án 2”

3.2.3.1 Ưu điểm

" Dễ chế tạo hơn so với thủy lực

" An toàn cao hơn so với kết cấu thủy lực

3.2.3.2 Nhược điểm

»" Mômen quán tính lớn ,khó điều chỉnh chính xác

“ Để truyền được lực lớn cần kết cấu phức tạp và cổng kểnh

Giá thành để chế tạo một hệ thống kéo cơ cao hơn so với thủy lực

Kết luận: Dựa trên yêu cầu làm việc, phân tích các ưu nhược điểm ,kết cấu,

điều kiện làm việc của các phương an Ta chọn phương án 2

SVTH : Lê Quang Huy —- Nguyễn Phú Cường Trang 15

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC

Luận án tốt nghiệp

Hình 4.3 : Mặt đầu khuôn ,phần tỳ vào khung gá khuôn đúc

"_ Kích thước mặt đầu khuôn 400 mm - Ø500 mm |

"_ Từ các kết cấu của khuôn yêu cầu đặt ra là ta phải thiết kế kết cấu có hình

dáng kích thước phù hợp và thuận tiện trong việc vận hành và điều chỉnh máy

4.1.2 Kết cấu cơ ban máy

" Từ việc phân tích kết cấu khuôn ,để thực hiện được công đoạn kéo căng kiểm bền trụ điện thì kết cấu máy cần có những bộ phận cơ bản sau :

" Khung gá khuôn đúc : Phải có kết cấu bảo đảm chịu lực tối đa là 150 tấn

" Xylanh căng

" Bệ đỡ xy lanh căng

" Trụ điện có nhiều kích thước khác nhau tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng , do đó

khuôn cũng có những kích thước tương ứng Khuôn được gá đặt lên bệ bê tông

cố định nên yêu cầu đặt ra là phải thay đổi được vị trí của xylanh căng cho phù hợp với kích thước khuôn => thiết kế bệ đỡ đi chuyển được

"Để giải quyết vấn để trên ta thiết kế một xy lanh thủy lực nâng hạ máy

" Kết cấu máy được thể hiện như hình vẽ :

Luận án tốt nghiệp

4.2 TÍNH TOÁN LỰA CHỌN XYLANH-PITTÔNG

" Trong hệ thống thủy lực xylanh là cơ cấu chấp hành quan trọng ,vừa chịu được

áp suất ,tải trọng vừa đảm bảo độ cứng vững và an toàn hệ thống

" Cần phải chịu lực tối thiểu F=150tấn

" Chọn vật liệu chế tạo cần thép CT5 : [ơ,„]=240N /mưm° ch

Chọn đường kính chuẩn của cần pittông : d=140

Từ đường kính chuẩn của cần pittông ta chọn đường kính trong của xylanh D

Lưu lượng cung cấp cho xylanh khi làm việc với vận tốc V„„„=0 Im/phút

Quaxi = Vmạ¿„X A¡ =6.5líU/phút,

Lưu lượng ra khỏi hệ thống khi làm việc với vận tốc V„„„ =0, Im/phút

Quax= Vu¿„x Áz=6.2 líUphút,

Lưu lượng cung cấp cho xylanh khi trở về với vận tốc V„„„=0.15m/phút

Q„a= V„¿„x A¿=9.3 líUphút

Tính toán đường ống dẫn

Chọn vận tốc dầu chảy trong ống nén: V=0.3m/s

>P, ~1,5 » 240bar

Q=AxV 4=, „ VỚI:

A=0.027 dm” ; d=18.5mm Chọn ống dẫn nén d=21mm

Tổn thất áp của van : A P| =2bar

Tổn thất áp của ống : A P,=0.2 bar

Tổn thất áp của khớpnối : A P;=0.3bar

Tổn thất áp của van giảm áp : A P„=0.3 bar

Tổn thất áp của bộ lọc : A Ps; =0.2 bar

Áp suất cần thiết để cung cấp:

Po= Pị+ AP, +A P3+ AP; +A Py+AP;

N=Ah

P+0.05P ST

" Chọn đường kính cần Pittông:

"Cần phải chịu lực tối thiểu P= 15tan

= Chon vat liéu ché tao can thép CT3 : [o,,]=210N/mm’

15000.9,81+-0.05.15000

~ 0.187

4

" Luu ludng cung cấp cho xylanh khi làm việc với vận tốc V„„„=1.5m/phút

Qmaxt = Vmax X A, =30 (lit/phut)

Tổn thất áp của khớpnối =: A P3;=0.3bar

Tổn thất áp của van giảmáp: — A P;¿=lbar

Áp suất cần thiết để cung cấp :

Pạ= Pi+ AP, + AP2+ AP +A Py

4.3 CHON THIET BI THUY LUC

4.3.1 Bom

« Nhiém vu cua bơm : cung cấp dầu cho hệ thống Dầu này tạo ra áp suất làm

việc cho hệ thống và chuyển thành cơ năng để chuyển tải

“Trong phần tính toán lưu lượng dầu cần cung cấp cho xylanh khi làm việc với

Getnetie Minimum Opezatirg Pres ShaftS peed Range Approx Mass

Displacemnt ‘Adj Flow MPa (PSI) rhein kg Ubs.}

Hình 4.4 : Thông số kỹ thuật một số loại bơm

" Dựa vào bản chọn bơm loại A22 với các thông số đáp ứng :

> Tính phổ biến trên thi trường

> Phi hop mạng lưới điện sử dụng

hoạt động một cách chính xác an toàn theo ý muốn điều khiển

" Hệ thống thủy lực của máy căng thép vậ hành thông qua các van điều khiển:

> Van giảm áp tuyến tính

> Van đảo chiều

4.3.3.1 Van tràn

" Van tràn dùng để phòng sự quá tải của hệ thống, hoặc được sử dụng khi điều

khiển hệ thống thủy lực với nhiễu áp suất làm việc khác nhau Một trong

những đặc tính quan trọng của van tràn là sự thay đổi áp suất điều chỉnh khi

thay đổi lưu lượng Q Sự thay đổi này càng ít ,van làm việc càng tốt Đường

biểu diễn sự thay đổi áp suất theo lưu lượng gọi là đường: đặc tính của van

"_ Lưu lượng 30-40líU/phút, áp suất 250bar

4.3.3.2 Van giảm áp tuyến tính

= Van gidm 4p sử dụng trong các hê thống thủy lực chủ yếu điều chỉnh tay

Nhung trong những hệ thống máy đòi hỏi độ chính xác cao và tinh chỉnh như may ép nhựa , máy công cụ tự động thì ta sử dụng van giảm áp chỉnh điện (

Max -| Pressure Max Approx Mass kg (Ibs.)

Operating | Adj Flow With

Model Numbers Pressure | - Range Lun Dub le Single Vent

MPa (PSI)|IMPa (PSI) /(0.S GPM) Sal Sal Restrctar

BS TG ke eT x Now) | 10063 | 7463| 68(150| 7812 BST-06- +-+- #-47|25(2630)| x⁄25 |210(528 | 74(1633| 68(15014 78(112)

Luận án tốt nghiệp

4.3.3.3 Van đảo chiều

= Ding để thay đổi hướng dòng chảy lưu chất ,từ đó làm thay đổi hướng dịch

chuyển cơ cấu chấp hành

" Có rất nhiều loại van đảo chiều, dựa vào tính chất làm việc của van: số cửa, số

vị trí (van 4/2,4/3)

W L/min

TÔI 200 Sy WOO a0 GD

25 Solenoid Operated Directional Valves 315 DSO!

Hinh 4.6 : Thong số kỹ thuật của một số loại van dao chiéu

"_ Dựa vào bảng ta chọn van DSG - 03

4.3.4 Chọn ống dẫn dầu

= Ong dn Ja thanh phần quan trọng dẫn dầu từ bơm đến cơ cấu chấp hành

" Ong dẫn phải đảm bảo các yêu cầu sau:

> Đảm bảo độ bền và tổn thất áp suất sao cho nhỏ nhất

> Các đường ống bố trí sao cho ngắn nhất

" Khi lắp ống bán kính uốn cong tối thiểu bằng 3 lần đường kính bên ngoài ống

" Nhiệt độ dầu

“Chiểu dài toàn bộ đường ống

4.3.5 Tinh toán chọn bể dầu :

" Bể dầu không những lưu trữ dầu mà còn nhiệm vụ lọc dầu sạch ,không nhiễm

không khí và làm mát

Bình chứa cần đủ lớn để:

Chứa dầu của hệ thống

Duy trì mức dầu trên lỗ hút

Phân tán nhiệt thừa khi hoạt động bình thường

Tách không khí và chất bẩn ra khỏi dầu

Ống hút dầu của bơm và ống dẫn dầu đặt ở ví trí đối diện nhau và nhúng sâu

vào thùng dầu cách đáy thùng 2-3.d (d đường kính ngoài ống hút)

= Day thing dầu nghiêng một góc 5-10 độ để tháo dầu khi thay

" Trong quá trình vận hành máy ,dầu không tránh khỏi bị nhiễm bẩn do các bên

ngoài vào hoặc do các chất bẩn tự bản thân dầu biến chất tạo nên Những chất bẩn rất có hại cho quá trình làm việc của xylanh van, dầu biến chất có thể gây

ăn mòn oxy hóa các chi tiết cơ khí

" Máy công cụ thường dùng bộ lọc trung bình:lọc chất bẩn có kích thước 0.01mm

"Bộ lọc đặt ở ống hút của bơm

= _Tổn thất áp suất qua bộ lọc 0.3bar

4.3.7 Chọn dầu

" Các yêu cầu khi chọn dầu:

Phải truyền năng lượng tốt

Bôi trơn và bảo vệ chỉ tiết

Độ nhớt thay đổi ít so với nhiệt độ

Nhiệt độ làm việc của dầu

Dễ dàng cho bộ lọc

Dầu không sủi bọt

Độ nhớt do ma sát sinh ra, độ nhớt càng lớn thì việc chảy càng khó

Dầu phải có tính ổn định hóa học

Dầu có khả năng chống ăn mòn hóa học

Dầu có khả năng tách khí chống bọt

Ít bốc hơi khi làm việc

Dựa vào tiêu chuẩn SAE lựa chọn dầu cho hệ thống

Luận án tốt nghiệp

CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CƠ KHÍ

5.1 TÍNH TOÁN VÀ KIỂM BỀN KẾT CẤU BEN CĂNG

5.1.1 Tính bể dày thành xylanh kéo

* Xylanh c6 bán kính trong a=0,16 m

" Chọn vật liệu là thép CT3 có [z]= 210MN m2

= Sit dung diéu kién bén theo ly thuyét bén Mo

lo L Fig =O, “Tol, < lơ]

« Xylanh cing chịu áp suất phân bế đều bên trong p„=243 bar, áp suất bên ngoài pụ=l bar

> Ứng suất tiếp tuyến

Đạa`— pyЈ (Py = Pr) 6)

Oo _ =(C0 ¬== > 3 5 5 ( min ( min ?? ~g (0? _ a’ )r 2

= Chon vat li¢u làm pittông là thép nòng súng có |z]=300 MN/m”

" Luc tac dụng lên pittông :

N = p.A = 24,3.0,065 = 1,5795(MN )

"Trong đó p : 4p suat chat lang (MN/m’)

A : diện tích làm việc của pitong (m”)

5.2 TINH TOAN VA KIEM BEN KET CAU BEN NANG HA

5.2.1 Tinh bé day thanh xylanh

"_ Chọn vật liệu là thép CT3 có [z]= 210A⁄4N/m?

Sử dụng điều kiện bêển theo lý thuyết bền Mo:

o tMo -o leh, Slo I io], 7 sl!

=" Ung suat nhé nhat (r=b=0,1 m) :

> Ứng suất hướng tâm :