Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng và chế tạo mô hình

Ngày nay việc tự động hoá phục vụ các hoạt động xây dựng và sản xuất ngày càng được ứng dụng rộng rãi hơn.Sau đây là một số hình ảnh cho thấy ứng dụng quan trọng của đai thép xây dựng và

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 3

CHƯƠNG I 4

GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU THÉP TRONG XÂY DỰNG 4

1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI: 4

1.2 TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT ĐAI THÉP: 7

1.2.1 Lịch sử ngành sản xuất tự động 7

1.1.1 Dây chuyền sản xuất đai thép 9

1.2 XU THẾ PHÁT TRIỂN: 9

1.4 GIỚI THIỆU VỀ THÉP CUỘN: 10

1.4.1 Thành phần thép kết cấu: 10

1.4.2 Sản phẩm thép cuộn: 11

1.4.3 Cơ sở lý thuyết uốn: 12

1.4.3.1 Quá trình uốn: 12

1.4.3.2 Lớp trung hòa: 12

1.5 TIÊU CHUẨN VỀ ĐAI THÉP TRONG XÂY DỰNG: 13

1.6 TỔNG QUAN VỀ MÁY UỐN ĐAI THÉP XÂY DỰNG: 13

CHƯƠNG II 18

PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 18

2.1 PHÂN TÍCH CÁC HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG: 18

2.1.1 Hoạt động duỗi thẳng thép : 18

2.1.2 Hoạt động uốn đai 20

2.1.3 Hoạt động cắt thép và lấy sản phẩm ra: 21

2.2 CÁC YÊU CẦU KHI THIẾT KẾ HỆ THỐNG 21

2.2.1 Các chuyển động chính: 21

2.2.2 Các yêu cầu khi thiết kế: 21

2.3 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 22

2.3.1 Cụm duỗi thẳng: 22

2.3.2 Cụm quay đầu uốn: 23

DUT.LRCC

VÀ PHÂN TÍCH LỰA CHỌN CÁC CƠ CẤU 26

3.1 MÔ PHỎNG KẾT CẤU TỔNG THỂ CỦA HỆ THỐNG: 26

3.2 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN CƠ CẤU DUỖI THÉP: 27

3.2.1 Cơ cấu nắn thẳng thép: 27

3.2.1.1 Vị trí, vai trò của cơ cấu nắn: 27

3.2.1.2 Phương pháp nắn: 27

3.2.1.3 Phân loại cơ cấu nắn: 30

3.2.2 Tính toán thiết kế bộ phận nắn thẳng thép 35

3.2.2.1 Quan hệ mômen nội lực và ứng suất: 35

3.2.2.2 Các giả thiết: 35

3.2.2.3 Mômen nội lực: 35

3.2.2.4 Lực nắn: 36

3.2.2.5 Công suất dẫn động: 37

3.3 CƠ CẤU UỐN THÉP: 39

3.3.1 Giới thiệu một số loại đai: 39

3.3.2 Thiết kế cơ cấu: 39

3.3.3 Quá trình uốn đai: 40

3.3.4 Tính toán lực uốn đai: 40

3.4 THIẾT KẾ CƠ CẤU CẮT: 41

3.5 CÁC THIẾT BỊ KHÁC DÙNG TRONG HỆ THỐNG: 42

3.5.1 Động cơ điện: 42

3.5.1.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động: 42

3.5.1.2 Phân loại: 42

3.5.1.3 Động cơ điện xoay chiều 3 pha: 42

3.5.1.4 Động cơ điện xoay chiều 1 pha: 42

3.5.1.5 Phân tích lựa chọn động cơ: 43

3.5.1.6 Tốc độ trục công tác: 43

3.5.2 Bộ truyền xích: 43

3.6 Tính toán thiết kế cơ cấu cấp dây đai: 56

DUT.LRCC

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật con người ngày càng đòi hỏi trình độ tự động hoá phải càng phát triển để đáp ứng được nhu cầu của mình Bởi vậy ngành tự động hoá đã được đào tạo kỹ lưỡng ở các trường Đại học, Cao đẳng trên cả nước, và Đại Học Bách Khoa - Đại học Đà Nẵng cũng không ngoại lệ Sinh viên được đào tạo về các dây chuyền sản xuất tự động các cơ cấu chấp hành cũng như các thiết bị điều khiển Ngành Cơ khí là một trong những ngành như thế Việc tạo

ra các sản phẩm tự động hoá không những trong công nghiệp mà ngay cả trong đời sống con người ngày càng được phổ biến

Từ những thực tế trên là sinh viên của ngành Cơ khí máy sau 5 năm học, chúng

em đã tích lũy được một số kiến thức về tự động hoá Để củng cố và bổ sung thêm những kiến thức đã học và để áp dụng những kiến thức đó vào thực tế chúng em đã

được nhận và thực hiện đồ án tốt nghiệp với đề tài “Thiết kế máy uốn đai thép xây dựng và chế tạo mô hình”

Trong thời gian thực hiện đề tài chúng đã gặp không ít những khó khăn, bằng khả năng của mình, sự chỉ dẫn tận tình của các thầy cô giáo cũng như hỗ trợ và giúp

đỡ từ phía nhà trường em đã nỗ lực hết sức để hoàn thiện sản phẩm của mình một cách tốt nhất.Tuy nhiên trong quá trình thiết kế và chế tạo mô hình không thể tránh được nhiều mặt thiếu sót và hạn chế Kính mong nhận được sự giúp đỡ và đóng góp ý kiến

từ quý thầy để chúng em có thể thực hiện tốt hơn ý tưởng của mình Chúng em xin chân thành cảm ơn !

Đà Nẵng, Ngày 15 tháng 5 năm 2018

Sinh viên thực hiện

PHẠM VĂN DŨNG DUT.LRCC

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU THÉP

TRONG XÂY DỰNG

1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI:

Trong bối cảnh hiến nay, thị trường bất động sản, đặc biệt là các công trình xây dựng đang phát triển rất mạnh mẽ Những tòa nhà cao chọc trời, những công trình phúc lợi hay những dự án lớn của quôc gia đang được triển khai thi công từng ngày trên khắp đất nước Những công trình xây dựng thể hiện sự giàu mạnh của đất nước,

sự khang trang của mỗi thành phố…Tuy nhiên, khí hậu ngày càng biến đổi khác nhiệt, các thiên tai như bão lũ, động đất, sóng thần, lốc xoáy thường xuyên xả ra và ảnh hưởng đến các công trình xây dựng Vì vậy, để đảm bảo được nhưng công trình xây dựng đạt kết cấu vững chắc và trường tồn với thời gian, chống chọi với thiên nhiên thì kết cấu thép đóng vai trò vô cùng quan trọng Các thép dầm , giàn, sàn liên kết với nhau tạo thành một kết cấu vững chắc trong ruột các công trình xây dựng

Hình 1.1 Kết cấu thép dùng trong nhà cao tầng

DUT.LRCC

Bởi lẽ đó, nhu cầu sử dụng thép và các sản phẩm làm ra từ thép là rất lớn Đai thép xây dựng cũng vậy, với một công trình xây dựng nho nhỏ cũng đã cần sử dụng đến hàng ngàn đai thép với các kích cỡ khác nhau

Sự cần thiết của đai thép xây dựng là không thể chối cãi Để có được những công trình xây dựng, những tòa nhà cao lớn như vậy cần sử dụng một lượng đai thép rất lớn Những dầm ngang, dọc hay nhưng cột đứng đều cần sử dụng đến đai thép Để một công trình xây dựng đảm bảo độ bền thì kết cấu của dầm, trụ là quan trọng nhất với mỗi dầm trụ đều được tính toàn số lượng đai cần dùng và kích cở đai phù hợp với dầm đó

Hình 1.2 Các kết cấu thép dùng trong nhà cao tầng

Như chúng ta đã biết, công việc duỗi và uốn đai thép là một công việc lặp đi lặp lại nên không thể tránh được sự nhàm chán trong công việc Ngoài ra, công việc duỗi

và uốn đai thép theo kích thước trong các công trình còn là một công việc mất khá

DUT.LRCC

và ổn định chất lượng sản phẩm, chúng ta cần tiến tới đưa vào các thiết bị trong công trình xây dựng với hệ thống điều khiển tự động từng phần hoặc toàn bộ quá trình sản xuất Ngày nay việc tự động hoá phục vụ các hoạt động xây dựng và sản xuất ngày càng được ứng dụng rộng rãi hơn.Sau đây là một số hình ảnh cho thấy ứng dụng quan trọng của đai thép xây dựng và công việc uốn đai một cách thủ công:

Hình 1.3 Ứng dụng của đai thép Hình 1.4 Đai thép

Có thể tính toán đơn giản về hiệu quả mà máy mang lại được như sau :

Làm thủ công: Để Sản xuất ra đai thép cần 2 người nắn thẳng thép cuộn, 1 người cắt và 1 người uốn Nếu thợ uốn làm việc tối đa thì 1ca làm việc 8h có thể uốn được 450 đến 500 đai

Làm bằng máy: Chỉ cần 1 người thợ đứng máy, mỗi ca làm việc 8h máy có thể uốn được 1920 đai, tức là một phút có thể uốn được 4 đai

Như vậy, với sự hỗ trợ của máy uốn đai, một người thợ có thể làm gấp 11 lần so với những người thợ uốn đai thủ công khác

Ta có bảng số liệu sau :

Bảng 1.1: So sánh năng suất giữa sản xuất thủ công và sản xuất tự động:

1.2 TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT ĐAI THÉP:

1.2.1 Lịch sử ngành sản xuất tự động

Ngày nay, việc tự động hoá trong sản xuất là một nhu cầu cấp thiết nhằm nâng cao năng xuất lao động Hệ thống sản xuất tự động ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong các phân xưởng, nhà máy Sự phát triển của kỹ thuật bán dẫn điện tử,cùng với việc ra đời của các linh kiện điện tử, chúng đã được áp dụng trong hệ thống cơ khí và

từ đó các loại máy móc tự động ra đời

Chiếc máy tự động đầu tiên được sử dụng trong công nghiệp do một thợ cơ khí người Nga, ông Pôdunôp chế tạo vào năm 1765 Nhờ nó mà mức nước trong nồi hơi được giữ cố định không phụ thuộc vào lượng tiêu hao hơi nước Để đo mức nước trong nồi, Pôdunôp dùng một cái phao Khi mức nước thay đổi phao sẽ tác động lên cửa van, thực hiện điều chỉnh nước trong nồi Nguyên tắc điều chỉnh của cơ cấu này được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khoa học kỹ thuật khác nhau, nó được gọi là nguyên tắc điều chỉnh theo sai lệch hay nguyên tắc Pôdunôp - Giôn Oat Đầu thế kỷ 19, nhiều công trình có mục đích hoàn thiện các cơ cấu điều chỉnh tự động của máy hơi nước đã được thực hiện Cuối thế kỷ 19 các cơ cấu điều chỉnh cho tuabin hơi nước bắt đầu xuất hiện Năm 1712 ông Narrtôp, một thợ cơ khí người Nga đã chế tạo được máy tiện chép hình để tiện các chi tiết định hình Việc chép hình theo mẫu đã được thực hiện Chuyển động dọc của bàn dao do bánh răng - thanh răng thực hiện Cho đến năm

1798 ông Henry Nandsley người Anh mới thay thế chuyển động này thành chuyển động của vitme - đai ốc Năm 1873 Spender đã chế tạo được máy tiện tự động có ổ cấp phôi và trục phân phối mang các cam đĩa và cam thùng Năm 1880 nhiều hãng trên thế giới như Pittler Ludnig Lowe (Đức), RSK (Anh) đã chế tạo được máy tiện rơvônve dùng phôi thép thanh Năm 1887 Đ.G Xtôlepôp đã chế tạo được phần tử cảm quang đầu tiên, một trong những phần tử hiện đại quan trọng nhất của kỹ thuật tự động hoá Cũng trong giai đoạn này, các cơ sở của lý thuyết điều khiển và điều chỉnh hệ thống tự động bắt đầu được nghiên cứu, phát triển Một trong những công trình đầu tiên về lĩnh

DUT.LRCC

của các cơ cấu điều chỉnh” và “ Các cơ cấu điều chỉnh tác động trực tiếp” Các phương pháp đánh giá ổn định và chất lượng của các quá trình quá độ do ông đề xuất vẫn dùng cho tới tận bây giờ

Không thể không kể tới đóng góp to lớn trong sự nghiệp phát triển lý thuyết điều khiển hệ thống tự động của các nhà bác học A.Xtôđô người Sec, A.Gurvis người Mỹ, A.K.Makxvell và Đ.Paux người Anh, A.M.Lapunôp người Nga và nhiều nhà bác học khác

Các thành tựu đạt được trong lĩnh vực tự động hoá đã cho phép trong những thập

kỷ đầu của thế kỷ 20 chế tạo các loại máy tự động nhiều trục chính, máy tổ hợp và các đường dây tự động liên kết cứng và mềm dùng trong sản xuất loạt lớn và hàng khối Cũng trong thời gian này, sự phát triển mạnh mẽ của điều khiển học, một môn khoa học về các quy luật chung của các quá trình điều khiển và truyền tin trong các hệ thống

có tổ chức đã góp phần đẩy mạnh sự phát triển và ứng dụng của tự động hoá các quá trình sản xuất vào công nghiệp

Trong những năm gần đây, các nước có nền công nghiệp phát triển tiến hành rộng rãi

tự động hoá trong sản xuất loạt nhỏ Điều này phản ánh xu thế chung của nền kinh tế thế giới chuyển từ sản xuất loạt lớn và hàng khối sang sản xuất loạt nhỏ và hàng khối thay đổi Nhờ các thành tựu to lớn của công nghệ thông tin và các ngành khoa học khác, ngành công nghiệp gia công cơ của thế giới trong những năm cuối của thế kỷ 20

đã có sự thay đổi sâu sắc Sự xuất hiện hàng loạt các công nghệ mũi nhọn như kỹ thuật linh hoạt (Agile engineering), hệ thống điều hành sản xuất qua màn hình (Visual Manufacturing), kỹ thuật tạo mẫu nhanh (Rapid Prototyping) và công nghệ Nanô đã cho phép thực hiện tự động hoá toàn phần không chỉ trong sản xuất hàng khối mà cả trong sản xuất loạt nhỏ và đơn chiếc Chính sự thay đổi nhanh của sản xuất đã liên kết chặt chẽ công nghệ thông tin với công nghệ chế tạo máy, làm xuất hiện hàng loạt các thiết bị và hệ thống tự động hoá hoàn toàn mới như các loại máy điều khiển số, các trung tâm gia công,các hệ thống điều khiển bằng lôgic PLC, các hệ thống sản xuất linh hoạt FMS…

DUT.LRCC

1.1.1 Dây chuyền sản xuất đai thép

Dây chuyền sản xuất đai thép được thực hiện bởi ba quá trình nắn thẳng thép cuộn, uốn đai, cắt đai và dẩy đai ra ngoài Mỗi công doạn thực hiện một nhiệm vụ khác nhau

và được lắp trên khung máy tạo thành dây chuyền sản xuất đai

Hình 1.5 Mô tả hoạt động của dây chuyền nắn thẳng và tạo ra đai thép

1.2 XU THẾ PHÁT TRIỂN:

Tự động hoá là một quá trình cho phép giảm giá thành sản phẩm, giảm sức lao động của con người, nâng cao năng xuất lao động Trong mọi thời đại, một sản phẩm làm ra vấn đề giá thành sản phẩm là một trong những vấn đề rất được quan tâm bởi lẽ nếu cùng một loại sản phẩm của hai nhà sản xuất đưa ra nếu giá thành sản phẩm nào rẻ hơn nhưng với chất lượng như nhau thì dĩ nhiên người ta sẽ lựa chọn sản phẩm rẻ hơn Chính vì lẽ đó mà con người luôn tìm tòi mọi phương pháp để giảm giá thành sản phẩm và đó là cơ sở cho ngành tự động hoá ra đời Một trong những động lực cho sự phát triển của tự động hoá đó là giảm sức lao động của con người, nâng cao chất lượng sản phẩm và năng xuất lao động Người ta từ lâu đã nhận ra rằng lao động của con người không thể sánh bằng máy móc kể cả về năng suất và chất lượng đặc biệt là các loại máy móc tự động.Vì vậy việc ra đời của ngành tự động hoá không những giảm bớt lao động của con người mà còn nâng cao được năng suất và chất lượng sản phẩm

Quá trình tự động hoá đã làm cho việc quản lí trở nên rất đơn giản, bởi vì nó không những thay đổi điều kiện làm việc của công nhân mà còn có thể giảm số lượng công nhân đến mức tối đa Ngoài ra tự động hoá còn cải thiện được điều kiện làm việc

DUT.LRCC

lượng sản phẩm rất cao Ngày nay để đánh giá mức độ của một nền sản xuất, người ta đánh giá vào mức độ tự động hoá của nền sản xuất đó

Ngày nay, với một trình độ chuyên môn hoá cao một sản phẩm được làm ra có thể được lắp từ nhiều chi tiết của các nhà sản xuất khác nhau trên thế giới Chính vì lẽ

đó mà buộc con người phải tiêu chuẩn hoá các chi tiết cũng như các sản phẩm chế tạo ra.Tự động hoá rất thích hợp với ngành sản xuất theo tiêu chuẩn như thế

Với tầm quan trọng như thế, ngành tự động hoá rất được các quốc gia trên thế giới quan tâm bởi đó không những là bộ mặt của nền sản xuất mà trong thời buổi kinh

tế thị trường việc cạnh tranh của sản phẩm trên thị trường là rất khó khăn, nó đòi hỏi không những về chất lượng sản phẩm mà còn cả về giá thành

Trong thời gian gần đây, tự động hoá được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của đời sống từ kinh tế đến chính trị - xã hội Có thể cụ thể hoá các ứng dụng của

tự động hoá như sau, nói chung là nó được dùng ở mọi nơi như: Trong công nghiệp, y

tế, ngân hàng, thư viện… Nói chung ngày nay hầu như ở tất cả các lỉnh vực đều cần thiết sự có mặt của tự động hoá

1.4 GIỚI THIỆU VỀ THÉP CUỘN:

1.4.1 Thành phần thép kết cấu:

Thép kết cấu chủ yếu được sản xuất từ thép CT3.Thành phần của loại vật liệu này có các tính chất có lợi cho xây dựng: cường độ lớn, độ dẻo và độ chống mỏi cao Nhờ đó mà kim loại được sử dụng rộng rãi trong xây dựng và các ngành kĩ thuật khác Ở dạng nguyên chất, do cường độ và độ cứng thấp, độ dẻo cao, kim loại có phạm vi sử dụng rất hạn chế Chúng được sử dụng chủ yếu ở dạng hợp kim với kim loại và á kim khác, thí dụ như cacbon Sắt và hợp kim của nó (thép và gang) gọi là kim loại đen; những kim loại còn lại (Be, Mg, Al, Ti, Cr, Mn, Ni, Cu, Zn, v.v ) và hợp kim của chúng gọi là kim loại màu Kim loại đen được sử dụng trong xây dựng nhiều hơn cả, giá kim loại đen thấp hơn kim loại màu

Tuy nhiên kim loại màu lại có nhiều tính chất có giá trị: cường độ, độ dẻo, khả năng chống ăn mòn, tính trang trí cao Những điều đó đã mở rộng phạm vi sử dụng kim loại màu trong xây dựng, phổ biến là các chi tiết kiến trúc và các kết cấu nhôm Nguyên liệu để chế tạo kim loại đen là quặng sắt, mangan, crôm, mà các khoáng đại diện cho chúng là nhóm các oxit: macnetit (Fe3O4), quặng sắt đỏ (Fe2O3),

DUT.LRCC

piroluzit (MnO2), crômit (FeCr2O4) Để sản xuất kim loại màu người ta sử dụng boxit chứa các hidroxit: hidracgilit (Al(OH)3, diasno (HAlO2); các loại quặng sunfua

và cacbonat đồng, niken, chì v.v với các khoáng đại diện là chancopirit (CuFeS2), sfalêit (ZnS), xeruxit (PbCO3), magiezit ( MgCO3) v.v

1.4.2 Sản phẩm thép cuộn:

- Cỡ loại, thông số kích thước:

Tròn, nhẵn có đường kính từ 6mm đến 8mm Được cung cấp ở dạng cuộn, trọng lượng khoảng 200kg đến 450kg/cuộn, trường hợp đặc biệt có thể cung cấp với trọng lượng 1.300 kg/cuộn, (hình 1.5) Các thông số kích thước, diện tích mặt cắt ngang, khối lượng 1m chiều dài, sai lệch cho phép và các đại lượng cần tính toán khác theo quy định cụ thể trong tiêu chuẩn

- Yêu cầu kỹ thuật:

Tính cơ lý của thép phải đảm bảo về các yêu cầu giới hạn chảy, độ bền tức thời,

độ dãn dài, xác định bằng phương pháp thử kéo, thử uốn ở trạng thái nguội Tính chất

cơ lý của từng loại thép và phương pháp thử được quy định cụ thể trong tiêu chuẩn

1.4.3 Cơ sở lý thuyết uốn:

1.4.3.1 Quá trình uốn:

Uốn là một trong những nguyên công thường gặp nhất trong dập nguội.Uốn tức

là biến phôi phẳng(tấm) dây hay ống thành những chi tiết có hình cong đều hay gấp khúc Khối lượng vật uốn trong ngành chế tạo máy và dụng cụ không ngừng tăng lên Phụ thược vào kích thước và hình dáng vật uốn, dạng phôi ban đầu, đặc tính quá trình uốn trong khuôn Uốn có thể tiến hành trến máy ép trục khuỷu lệch tâm, ma sát hay thủy lực Đôi khi có thể tiến hành trên các dụng cụ uốn bằng tay hoặc trên máy uốn chuyên dùng

Đăc điểm của quá trình uốn là dưới tác dụng ép cảu chày và cối , phôi bị biến dạng dẻo từng vùng để tạo thành hình dáng cần thiết Quá trình biến dạng cũng bao

gồm quá trình biến dạng đàn hồi và quá trình biến dạng dẻo

1.4.3.2 Lớp trung hòa:

thành của phôi trước khi uốn ta kẻ những ô vuông Sau khi uốn ta thấy những ô

ở phần thẳng không thay đổi, còn những ô ở phần cong thì bị biết thành hình thang(xem hình 1.7) Các vách ngang tính từ tâm uốn ra,các vách ở phía ngoài dài ra, còn các vạch ở phía trong ngắn lại Chỉ có đường 00 là chiều dài không thay đổi, đó là lớp trung hòa.Phần ngoài lớp trung hòa chịu kéo, còn phần trong chịu nén Lớp trung hào không chụi kéo hay nén,nên giữ được độ dài ban đầu Đó là căn cứ tốt nhất để xác đinh phôi uốn

Sơ đồ bố trí lực tại tại tiết diện bị uốn được trình bày trên (hình 1.8)

0b

a

0a

br

R

Hình 1.8: Sơ đồ phân bố lực tại tiết diện bị uốn

Hình 1.7: Biểu hiện của lớp

trung tính

DUT.LRCC

Quan sát tiết diện cắt ra trên cung uốn,ta thấy có dạng hình quạt Phần dưới lớp trung hòa thì co lại, phần trên phình ra Lớp trung hòa giữa nguyên được bề rộng ban đầu của phôi Hiện tượng này cảng rõ rệt khi bề rộng vật uốn càng hẹp bà bán kính uốn càng nhỏ

Người ta đã chứng minh rằng lớp trung hòa đi qua trọng tâm cảu mặt phẳng tiết diện Trong quá trình uốn, bán kính uốn càng nhỏ dần thì hình dáng tiết diện cũng thay đổi dần Do đó trọng tâm của tiết diện cũng di chuyển dần về trọng tâm của vật uốn

1.5 TIÊU CHUẨN VỀ ĐAI THÉP TRONG XÂY DỰNG:

Theo tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam 356 năm 2005 ta sơ lược một số tiêu chuẩn

về đai thép xây dụng như sau:

+ Ở tất cả các mặt của cấu kiện có đặt các thanh cốt thép dọc, cần phải bố trí các cốt thép đai bao quanh các thanh cốt thép dọc ngoài cùng, đồng thời khoảng cách giũa các thanh cốt thép đai ở mỗi mặt cấu kiện phải không lớn hơn 600mm và không lớn hơn 2 lần chiều rộng cấu kiện

+ Tại các vị trí cốt thép chịu lực nối chồng không hàn, khoảng cách giữa các cốt thép đai của cấu kiện chịu nén lệch tâm không lớn hơn 10d

+ Chiều dài của neo đai là chọn bằng 7,5 đường kính thép làm đai

1.6 TỔNG QUAN VỀ MÁY UỐN ĐAI THÉP XÂY DỰNG:

Máy uốn đai thép xây dựng là một phát minh rất thông minh và tiện lợi khi nó tích hợp được các công việc từ nắn thẳng thép, uốn thép thành đai và cắt thép Sản phẩm làm ra có đủ các kích thước to nhỏ với hai hình dạng chính là hình vuông và hình chữ nhật Sản phẩm có độ chính xác cao và không làm biến đổi cơ tính của đai thép Máy uốn được thép cuộn có đường kính Ø6 và Ø8, máy có sử dụng thiết bị điều khiển PLC và các mạch rơle điện, cảm ứng từ và hệ thống khí nén để cắt và uốn thép

Có một động cơ chính, một bình khí nén và hệ thống cắt thép Máy được điểu khiển bằng bảng điều khiển và có hai chế độ, chế độ tự động và chế độ điều khiển bằng tay

DUT.LRCC

Khi hoạt động, thép được cấp từ giá đỡ thép đi qua cơ cấu duỗi thẳng rồi đi qua các cảm biến từ được gắn trên một thước đó để điều chỉnh kích thước Các cảm biến từ nhận nhận biết thép mà truyền cơ PLC để điều khiển các mạch khí nén để uốn và cắt thép…

Hình 1.12 Kết cấu tổng thể của máy uốn đai thép xây dựng

TÌM HIỂU MỘT SỐ LOẠI MÁY:

- Máy uốn ống bán tự động NC sử dụng động cơ thủy lực:

Máy dùng để uốn sản phẩm có độ chính xác cao, kích thước tương đối lớn, máy được sử dụng động cơ thủy lực vì vậy tạo ra lực uốn tác dụng lên ống đồng đều ít sinh

ra khuyết tật trong khi uốn, điều khiển máy tương đối đơn giản sử dụng bằng bàn đạp chân, máy uốn có thể sử dụng đầu phân độ vì vậy ống có thể được xoay theo hình dạng khác nhau để uốn những ống có nhiều đoạn cong

DUT.LRCC

Hình 1.13 Máy uốn sử dụng động cơ thủy lực

- Máy uốn bán tự động sử dụng động cơ điện:

Máy được điều khiển bằng bàn đạp chân hay nút điều khiển cho phép bạn uốn cong đến 190o, máy sử dụng puli và cử chắn dưới giúp cho ống uốn không bị bẹp, đạt độ chính xác cao Máy có thiết kế thêm bộ phận tay dẫn ống phía sau giúp cho phần ống uốn cong không bị biến dạng Tay uốn của máy có cữ chắn linh hoạt giúp cho việc điều chỉnh góc uốn dễ dàng, máy làm việc với độ ổn định cao, linh kiện thay thế đơn giản

Hình 1.14 Máy uốn bán tự động có sử dụng động cơ điện

- Máy uốn sử dụng truyền động điện thủy lực:

DUT.LRCC

Máy hoạt động theo nguyên lý khác nhau là không quay khuôn để uốn cong chi tiết

mà dùng pittông thủy lực đẩy khuôn để uốn cong chi tiết đó là máy uốn ống thủy lực được dẫn động bằng động cơ được lắp hộp giảm tốc điện thủy lực, điều khiển từ xa bằng bộ phân phối 2 chiều, là thiết bị được thiết kế cho độ chính xác đặc biệt Hộp

giảm tốc bao gồm các pittông với van giới hạn cho phép xả dầu tự động để đạt ứng

suất làm việc lớn nhất và duy trì áp lực làm việc Một trong những model này được lắp ráp với một bàn gia công 2 tầng chắc chắn Hộp số thủy lực được ở tầng dưới, trong khi máy uốn ống được lắp ở tầng trên Loại máy RAPID T10/M là loại máy mới trên thị trường có thể vận hành bằng tay khi cần thiết

Máy uốn có các chốt thay đổi vì vậy có thể thay đổi khuôn uốn một cách dễ dàng, máy uốn được dùng để uốn ống có kích thước lớn vì chế tạo khuôn uốn tương đối đơn giản hơn các loại khuôn uốn kiểu quay

Hình 1.15 Máy uốn sử dụng điện thủy lực RAPID T10/M

DUT.LRCC

CHƯƠNG II PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.1 PHÂN TÍCH CÁC HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG:

Đó chỉ là các cách người ta thường sử dụng ngày xưa Còn bây giờ người ta thường sử dụng các máy nắn để làm cho sản phẩm thép cuộn trở thành các đoạn thép thẳng dài, thuận tiện khi sử dụng thép vào các mục đích khác nhau, đảm bảo được yêu cầu

Hình 2.1 Máy duỗi thép

Ở đây, với hệ thống chủ yếu dùng để duỗi và uốn loại thép €4 vật liệu CT38 là tương đối mềm nên ta có thể sử dụng cơ cấu bánh kéo và bánh lăn để duỗi thằng thép cuộn thành thép sợi thẳng Với ưu điểm hoạt động hầu như không gây ra rung động, cơ

DUT.LRCC

cấu bánh kéo bánh lăn rất phù hợp với các loại máy uốn thép có đường kính nhở và đòi hỏi độ ổn định, chính xác của sản phẩm

Hình 2.2 Các con lăn của cơ cấu nắn thẳng

Hình 2.3 Nắn thẳng thép thủ công

DUT.LRCC

2.1.2 Hoạt động uốn đai

Trong thực tế sản xuất ở Việt Nam hiện nay, thép sợi xây chủ yếu vẫn đang là uốn bằng tay Với cách thức này, người công nhân phải trải qua công đoạn duỗi thép

và cắt thép ra từng đoạn théo kích thước lường trước Tiếp đến, công nhân phải dùng càng và đồ gá để ngồi uốn từng đai thép một theo hình dang định sẵn

Với phương thức này, hoạt động hoàn toàn thủ công nên độ chính xác và tốc độ hoàn toàn phụ thuộc vào tay nghề của công nhân và chất lượng của công đoạn duỗi và cắt thép Độ bền của của sản phẩm không được đảm bảo vì công nhân thường uốn sai rồi duỗi ra uốn lại

Vì vậy, ở đây hệ thống sẽ thiết kế sao cho thép sau khi duỗi lập tức được đưa vào hệ thống uốn được vận hành hoàn toàn tự động Hệ thống sẽ lần lượt uốn sắt định hình theo dạng hình được nhập thông số cho trước một cách khép kín Sau khi hoàn thành công đoạn uốn, hệ thống cắt sẽ hoạt động để cắt rời đai thép ra khỏi cuộn và đưa ra ngoài Để làm được công việc này, hệ thống sẽ được lập trình cùng với các thiết bị cảm biến để nhận biết thép và uốn tự động, vì vậy độ chính xác của đai là rất cao

Hình 2.4: Cơ cấu uốn thép tự động Hình 2.5: Uốn thép thủ công

DUT.LRCC

2.1.3 Hoạt động cắt thép và lấy sản phẩm ra:

Thay vì cắt thép bằng kéo như đời thường thì công việc cắt thép hoàn toàn tự động Khi thép đã được uốn, bánh đĩa quay gạt cơ cấu đòn bẩy để đẩy dao cắt đi xuống để cắt sắt

Thép sau khi được uốn thành thành hình dạng mong muốn và cắt rời ra khỏi cuộn

dây thép thì sẽ tự động rơi xuống máng chứa sản phẩm

✓ Chuyển động quay của cụm đầu uốn để quay đầu uốn nhằm tạo được góc bẻ 3D

Cơ cấu được dẫn động bằng động cơ thông qua hệ thống giảm tốc

✓ Chuyển động quay của đầu uốn nhằm uốn.Cơ cấu được dẫn động trực tiếp từ động cơ

DUT.LRCC

✓ Công nhân làm việc được thoải mái, không phải chịu áp lực lao động

✓ Ngoài ra phải đảm bảo được tính an toàn và tính kinh tế

2.3 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.3.1 Cụm duỗi thẳng:

PHƯƠNG ÁN 1:

Ở phương án 1 ta sử dụng thiết bị duỗi thẳng thông thường với các con lăn

được dẫn động quay bằng động cơ DC thông thường

Ưu và nhược điểm của phương án 1:

Ưu điểm: Có bán sẵn với nhiều kích cỡ phù hợp với nhu cầu sử dụng

Chất lượng sản phẩm thép sau khi duỗi thẳng tốt đảm bảo độ thăng và tiết diện tròn đề

Nhược điểm: Cơ cấu tương đối phức tạp, gây rung động lớn làm ảnh hưởng ít

nhiều đến công đoạn uốn

PHƯƠNG ÁN 2:

Ở phương án này, ta sử dụng cơ cấu bánh kéo bánh lăn Thông qua hệ thống bánh lăn, thép được nắn thẳng theo 2 phương dọc và ngang

Ưu điểm: Ít gây rung động

Kết cấu gọn nhẹ đơn giản

Nhược điểm: Tốc độ chậm.Chỉ nên sử dụng với các loại thép đã qua nguyên

công kéo

Hình 2.7 Cơ cấu nắn thẳng theo phương đứng và phương ngang

DUT.LRCC

LỰA CHỌN: Với hệ thống này, ta thiết kế sử dụng chủ yếu cho các loại thép

nhỏ có đường kính từ 3-6 mm, sản phẩm có các góc uốn được chính xác Vì vậy, ta chọn PHƯƠNG ÁN 2 để làm phần nắn thẳng

2.3.2 Cụm quay đầu uốn:

Ưu và nhược điểm của phương án :

Ưu điểm: Gía thành rẻ, thông qua hệ thống giảm tốc, giảm được momen xoắn

trên trục, giúp thiết bị động cơ có thể hoạt động ở chế độ dòng điện thấp Tăng độ bền của thiết bị điện Dễ dàng sửa chửa thay thế Hoạt động chính xác, cứng vững

Nhược điểm: Muốn thay đổi kiểu đai ta phải thay đổi biên dạng cam

PHƯƠNG ÁN 2:

Ở đây ta sử dụng xylanh thủy lực để tạo lực làm quay đầu uốn thông qua bộ điều khiển được lặp trình sẵn

DUT.LRCC

Ưu và nhược điểm của phương án :

Ưu điểm: Thay đổi được kích thước đai, biên dạng dai

Nhược điểm: Gía thành cao

LỰA CHỌN: Phương án 2 là phương án tốt nhất và được áp dụng rộng rãi

nhưng do khả năng tài chính hạn chế và là đồ án tốt nghiệp nên chọn phương án 1 vẫn đảm bảo tạo ra được một loại đai

Ưu và nhược điểm của phương án :

Ưu điểm: độ chính xác của đầu uốn cao Hoạt động chắc chắn

Nhược điểm: Cần sử dụng động cơ có momen xoắn trên trục lớn

2.3.4 Cụm đầu cắt:

Sử dụng động cơ thông qua bộ truyền xích truyền chuyển động đến cơ cấu cắt để cắt

Ưu và nhược điểm của phương án :

Ưu điểm: độ chính xác của đầu cắt cao Hoạt động chắt chắn

Nhược điểm: Cần sử dụng động cơ có momen xoán trên trục lớn

DUT.LRCC

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG

VÀ PHÂN TÍCH LỰA CHỌN CÁC CƠ CẤU

3.1 MÔ PHỎNG KẾT CẤU TỔNG THỂ CỦA HỆ THỐNG:

Hình 3.1: Kết cấu tổng thể máy uốn đai thép

DUT.LRCC

3.2 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN CƠ CẤU DUỖI THÉP:

3.2.1 Cơ cấu nắn thẳng thép:

3.2.1.1 Vị trí, vai trò của cơ cấu nắn:

Thép cuộn sau khi ra khỏi khuôn lò thì không được nắn thẳng mà được cuộn tròn thành cuộn vì thế người ta gọi đó là thép cuộn Vì vậy người ta phải sử dụng các máy nắn để làm cho sản phẩm sau khi sử dụng không bị cong vênh để đảm bảo được yêu cầu chính xác, an toàn, nhanh chóng và nâng cao năng suất trong xây dựng Phôi sau khi nắn thẳng sẽ có lượng dư đều, giảm được sai số gia công, đảm bảo phôi đẩy dễ, kẹp chặt tốt

Các máy nắn thường được đặt ở cuối dãy công nghệ, sau sàn nguội, tuy nhiên cũng có lúc máy nắn được đặt ở trước sàn nguội để tận dụng nhiệt lượng sau quá trình cán ( khi đó lực nắn không cần lớn ) và sản phẩm cũng không cần quá chính xác Quá trình nắn không làm thay đổi hình dáng và tiết diện ngang của sản phẩm mà chỉ khử bỏ những chỗ cong vênh và những ứng suất dư trên bề mặt

3.2.1.2 Phương pháp nắn:

A Phương pháp biến dạng nhỏ:

Phương pháp này có đặc điểm là độ cong vênh bị uốn từ con lăn thứ 2 đến con lăn thứ (n-1) Độ cong vênh dần dần giảm đi và đi đến chỗ gần như bằng không , sao cho độ cong vênh nằm trong phạm vi dung sai cho phép

Con lăn thứ nhất chỉ có tác dụng làm điểm tựa Con lăn cuối cùng thì độ uốn cong tiến tới không

B Phương pháp biến dạng lớn:

Đặc điểm của phương pháp này là con lăn thứ 2 và thứ 3 có độ uốn rất lớn làm cho vật cán biến dạng ở trạng thái dẻo toàn bộ Vật cán vốn có độ cong dư 2 chiều biến thành độ cong 1 chiều Từ con lăn thứ 4 trở đi thì nắn theo biến dạng nhỏ Con lăn thứ nhất chỉ có tác dụng làm tựa , quá trình nắn chỉ xảy ra từ con lăn thứ 2

Với các dạng nắn thẳng đó thì ta có các phương pháp nắn là:

DUT.LRCC

hỏi thiết bị phức tạp nhưng năng suất thấp, độ chính xác không cao và phụ thuộc vào kinh nghiệm, tay nghề của người thợ

✓ Nắn ép:

Đối cới chi tiết trụ ngắn, đường kính lớn thì dùng đồ gá trên thân máy tiện cú hoặc dùng đồ gá trên máy ép Ngoài ra người ta còn dùng nắn ép trên hai khối V

Hình 3.2 Nắn thẳng trên hai mũi tâm

Trong 2 mũi tâm có 1 cố định,1 điều chỉnh được théo hướng chiều trục Khi nắn ép chi tiết và 2 mũi tâm đều bị xê dịch xuống,sau khi nắn xong lo xo lại đẩy về vị trí ban đầu Để nâng cao độ chính xác,dùng đồng hồ so để chỉ thị Nguồn sinh lực có thể dùng kết cấu vít me đai ốc, cơ cấu dầu ép hay khí nén

✓ Nắn thẳng trên máy chuyên dùng:

Đối với chi tiết trụ dài,dường kính lớn thì việc nắn sẽ được nắn trên máy nắn chuyên dùng

Hình 3.3 Máy nắn thẳng chuyên dùng

Máy nắn thẳng chuyên dùng gồm có thùng quay,trong thùng có những bộ con

DUT.LRCC

đường thẳng Những bộ con lăn này từng cặp một được đặt chéo nhau, vừa quay quanh thùng vừa quay quanh nó để làm nhiệm vụ nắn thẳng và dẫn phôi

Phôi được đặt vào giữa các bộ con lăn nhờ hai xe nhỏ hai đầu Khoảng cách giữa hai con lăn có thể điều chỉnh được để phù hợp với các loại đường kính khác nhau Năng suất của máy nắn thẳng chuyên dùng rất cao,nhưng do kích thước cồng kềnh nên chỉ dùng trong sản xuất hàng loạtj và hàng khối

✓ Nắn thẳng trên máy cán ren:

Đối với phôi có kích thước ngắn thì có thể nắn thẳng trên máy cán ren phẳng nếu thay bàn máy cán ren bằng bàn phẳng phương pháp này có thể nắn được những đoạn ngắn,

độ chính xác đạt từ 0,005÷0,15 µm với mỗi mm đường kính trên chiều dài 1m phương pháp này có năng suất rất cao

Hình 3.4 Sơ đồ nắn thẳng trên máy cán ren

DUT.LRCC

3.2.1.3 Phân loại cơ cấu nắn:

Máy nắn được phân loại trong bảng sau:

Bảng 3.1 Cơ cấu nắn kim loại:

thép hình cỡ lớn , thép ống

DUT.LRCC