Máy mài đa dụng luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

Máy mài đa dụng Máy mài đa dụng Máy mài đa dụng luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

LỜI CAM ĐOAN

Luận án tốt nghiệp đề tài “Tính toán, thiết kế và chế tạo máy mài đai đa dụng” là đề tài luận văn tốt nghiệp của nhóm đồ án lớp 13DCK01, do thầy Phạm Bá Khiển hướng dẫn Nhóm có 2 thành viên - MSSV:

1 Phan Trọng Nghĩa – 1311040185

2 Nguyễn Huỳnh Ngọc Hải – 1311040098

Đề tài luận án tốt nghiệp mà nhóm thực hiện có sự tham khảo, tìm hiểu, nhưng luận án nhóm thực hiện không sao chép lại các đề tài của những bậc tiên nhân đi trước Đề tài cũng là do nhóm tự chọn và thực hiện, nhóm không hề thuê hay mướn bất kỳ một cá nhân hay tổ chức nào thực hiện rồi chi trả

Mỗi thành viên trong nhóm cùng với công việc được giao là cả một quá trình tự tìm tòi, học hỏi, làm việc gian khổ của mỗi thành viên trong nhóm, cùng với sự hướng dẫn của thầy Phạm Bá Khiển mà đồ án mới được thành công và hoàn thiện mỹ mãn

Đại diện nhóm: Phan Trọng Nghĩa xin cam kết cam đoan là thật

Tp.Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017

Nhóm kí tên

LỜI CẢM ƠN

Thấm thoát cũng đã 4 năm học ròng rã trôi qua, thế là chúng em cũng đã tiến đến nơi chân trời cuối cùng của một người sinh viên Khi luận án tốt nghiệp kết thúc cũng chính là lúc chúng em phải nói lời chia biệt với thầy cô và nhà trường Khi mai này nhìn lại khoảng thời gian này, chúng em sẽ luôn tự hào rằng mình đã từng là một sinh viên

Khi thực hiện luận án luận văn tốt nghiệp, tuy gặp nhiều khó khăn về nhiều mặt, nhưng với sự tận tình của các thầy khoa cơ - điện - điện tử mà chúng em cũng đã hoàn tất luận án một cách mỹ mãn

Sau đây, em xin dành đến lời cảm ơn sâu sắc nhất cho thầy Phạm Bá Khiển, người thầy đã một lòng chỉ bảo, hướng dẫn, dạy dỗ chúng em Thầy dẫn hướng chúng em đi, thầy chỉ em cái sai, vì thế mà sau khi thực hiện đồ án, chúng em mới trưởng thành hơn

Chúng em xin cám ơn thầy Nguyễn Thanh Phương và thầy Nguyễn Văn Nhanh đã rất vui vẻ đón nhận các thắc mắc của chúng em Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn đến tất cả các thầy cô Viện kĩ thuật Hutech đã đồng hành với chúng em trong 4 năm học vừa qua

Thân mến cám ơn quý Thầy Cô

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1:ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài đồ án 1

1.2 Lý do chọn đề tài và khả năng ứng dụng 1

1.2.1 Lý do chọn đề tài 1

1.2.2 Khả năng ứng dụng 2

CHƯƠNG 2:MỤC TIÊU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 4

2.1 Các nghiên cứu, thành phẩm điển hình trong nước và thế giới 4

2.2 Khả năng và hướng giải quyết 5

2.3 Mục tiêu và phương pháp nghiên cứu, thực hiện đề tài 6

CHƯƠNG 3:TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI MÁY MÀI ĐAI 8

3.1 Sơ lược về máy mài đai đa dụng 8

3.2 Các thành phần chính của máy 9

3.3 Khả năng công nghệ của máy mài đai đa dụng 10

3.3.1 Mài cạnh vuông góc 10

3.3.2 Mài góc nhọn và góc tù 11

3.3.3 Mài bo cung và mài tròn 12

3.3.4 Mài biên dạng tròn theo lỗ có sẵn 13

3.3.5 Mài lấy phẳng 14

3.3.6 Các dạng mài khác 15

CHƯƠNG 4:TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC MÁY 16

4.1 Sơ đồ động và các thông số cơ bản của máy 16

4.1.1 Sơ đồ động máy mài đai đa dụng 16

4.1.2 Các thông số cơ bản của máy 16

4.1.2.1 Thông số cơ bản về thiết kế hình học máy 16

4.1.2.2 Thông số cơ bản vể đặc tính làm việc 18

4.2 Chọn động cơ 18

4.2.1 Lực và moment cần thiết cho gia công 18

4.2.2 Chọn động cơ 20

4.3 Phân tích và tính toán hệ thống pulley đai mài 20

4.3.1 Phần tính 1: Tính toán hệ thống căng đai 21

4.3.2 Phần tính 2: Tính toán từng khâu công tác 22

4.3.2.1 Khâu công tác vuông góc với bàn gá (vertical belt grinder) 23

4.3.2.2 Khâu công tác không vuông góc với bàn gá (angle-vertical belt grinder) 24

4.3.2.3 Gia công trực tiếp lên 1 pulley (Cyclinder-vertical belt grinder) 25

4.3.2.4 Khi sử dụng bánh mài đơn 27

4.3.3 Chọn đường kính thiết kế trục pulley 28

4.4 Tính toán khâu xoay bệ máy 29

CHƯƠNG 5:MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN 32

5.1 Sơ đồ và nguyên lý làm việc của mạch điện 32

5.2 Các thành phần trong mạch điện 33

CHƯƠNG 6:HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG 37

6.1 Hình tổng thể máy 37

6.3.1 Lắp đai mài 39

6.3.2 Vận hành đúng cách 42

6.3.3 Thay đổi tư thế máy 44

CHƯƠNG 7:TỔNG KẾT ĐỒ ÁN 47

7.1 Thành quả đạt được của luận văn tốt nghiệp 47

7.2 Quá trình chạy thử 48

7.3 Ưu điểm, hạn chế và hướng phát triển 50

PHỤ LỤC 52

TÀI LIỆU THAM KHẢO 57

CHƯƠNG 1 ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1 Tính cấp thiết của đề tài đồ án

Ngày nay, khi Nhà nước và Quốc hội đã thông qua, cùng đã bỏ đi hàng loại các điều luật gây khống chế, khó khăn đến các doanh nghiệp vừa và nhỏ Từ đó, như một làn gió mới, góp phần tạo điều kiện cho các doanh nghiệp tư nhân vừa và nhỏ ra đời ngày một nhiều hơn

Như đã biết, để các doanh nghiệp này phát triển thì nguồn vốn phải mạnh Nhưng khi nguồn vốn lại dùng để đầu tư cho các trang thiết bị đắt tiền, thì lãi doanh nghiệp sẽ mất rất nhiều năm mới hoàn vốn Cụ thể hơn, đối với khối ngành về mộc, xưởng rèn thủ công,

cơ khí chế tạo máy, nhất là với ngành hàn, nếu để ý thấy đa phần các chi tiết sản xuất đặc thù của những ngành này chỉ cần lấy phẳng bề mặt mà không đòi hỏi quá cao về chính xác dung sai kích thước

Nắm được tình hình đó, đề tài mà nhóm chúng em thực hiện không chỉ là đồ án, mà còn là đề án, phương án và dự án nhằm thay thế các loại máy móc đắt tiền khi yêu cầu sản xuất không quá cao như: máy phay, máy tiện, máy mài phẳng,… Mà thay vào đó, sử dụng

“máy mài đai đa dụng” vẫn có đủ khả năng đảm bảo được hiệu quả kinh tế, khi vốn đầu tư cho công nghệ sản xuất không cao

1.2 Lý do chọn đề tài và khả năng ứng dụng

1.2.1 Lý do chọn đề tài

Như đã có nhắc đến ở mục trên, trong đời sống, khi công nghệ phay, tiện hay hiện đại hơn là công nghệ CNC đã làm chủ được độ chính xác, tuy nhiên các loại công nghệ ấy lại đòi hỏi chi phí cao khi thực hiện Mà khi đó trong gia công, đôi khi các chi tiết chỉ cần lấy phẳng mà không cần đòi hỏi độ chính xác quá cao, hoặc đơn giản chỉ cần biên dạng chứ không yêu cầu khắt khe về độ chính xác Vì vậy, đối với các loại công việc như vậy, khi đầu tư vào máy mài sẽ hợp lý hơn là đầu tư hẳn một máy phay

Lý do tiếp theo thiết thực hơn để cho nhóm chúng em chọn lựa đề tài chế tạo máy mài đai mà không phải là các loại máy khác là về khả năng có thể tiêu thụ dễ dàng sau khi quá trình đồ án tốt nghiệp kết thúc Cụ thể hơn, khi tham khảo qua group « Knife Viet Nam

mài đai rất nhiều Số lượng hỏi mua hằng ngày lên đến khoảng 4 lượt người, vì thế có thể thấy khả năng có thể hoàn vốn đầu tư vào đồ án là rất cao

Vì vậy, với mục tiêu đầu tiên là cơ hội hoàn vốn sau đồ án và cũng là bước nghiên cứu khởi nghiệp nho nhỏ nên nhóm chúng em quyết định chọn đề tài máy mài đai

Hình 1.1: Ngành mộc và rèn là 2 lĩnh vực có khả năng cao ứng dụng máy mài đai

Ngoài ra, đối với ngành cơ khí, cụ thể là cơ khí chuyên về cơ khí chế tạo, cơ khí gò-hàn, thì tạo phẳng hay vuông góc các bề mặt rất quan trọng, trong khi đó kích thước của mảnh ghép sẽ công quan trọng lắm vì khi hàn các khe hở sẽ được lắp kín Từ đó có thể nói, công việc gò-hàn sẽ dễ dàng hơn khi ở xưởng cơ khí có trang bị một vài máy mài đai đa dụng

Hình 1.2: Gia công thô mặt phẳng để hàn khối chi tiết

Đặc biệt hơn, với giá thành đầu tư tương đối rẻ và cũng không quá nặng hay cồng kềnh mà có thể nói: bất kì một cá nhân hay hộ gia đình nào cũng có thể sử dụng một máy mài đai đa dụng Việc này rất thích hợp với các sinh viên, các bạn hay các anh chị nào có đam mê vào chế tác, DIY tools,…

CHƯƠNG 2 MỤC TIÊU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Các nghiên cứu, thành phẩm điển hình trong nước và thế giới

Thực ra, trên thế giới đã có rất nhiều, mà có thể nói là vô vàn phiên bản khác nhau của dạng máy mài đai, mỗi máy đều có một ưu và nhược điểm khác nhau Tuy nhiên, với nguồn thông tin từ internet và khi tham khảo trên youtube, có thể điểm mặt qua 3 loại máy mài đai đáng lưu ý vì khả năng độc đáo cùng với nhiều ưu điểm vượt trội, cụ thể trong các clip:

2x72 Belt Grinder “made in USA” của channel Jeremy Schmidt : ở video clip của

Jeremy, ta có thể thấy máy mà anh làm ra, từ quy trình kế hoạch đến phương pháp gia công khá cầu kì Trong đó, ngoài các chức năng thường thấy của 1 máy mài đai thông thường, Jeremy còn làm máy có thêm khả năng xoay ngang xoay dọc, từ máy mài đứng thành máy mài ngang, rất thú vị

Hình 2.1: Jeremy Schmidt cùng máy mài đai made in USA của mình

KnifeMaker’s Belt Grinder “made in EUROPE” của channel Andrej ROBEK : tiên

tiến hơn cả Jeremy, máy mài của ông Andrej ngoài từ chức năng mài dứng hay chuyển sang tư thế máy mài ngang, máy mài của ông còn có thể lắp đá mài, đá vải đánh bóng, hay các loại vật liệu mài khác

Hình 2.2: Andrej ROBEK cùng máy mài của ông

Uber Grinder của channel USAKnifemaker : theo clip của ông Tracy Mickley, máy

của ông cũng có khả năng biến hoán ngang dọc như Jeremy và Andrej, và tuy không có khả năng thay nhiều loại đá, giấy như ông Andrej, nhưng đặc biệt, máy của ông Tracy chạy cực kì ổn định cùng với rung động là gần như không có

Hình 2.3: Tracy Mickley cùng máy mài êm ái của ông

2.2 Khả năng và hướng giải quyết

Qua hơn 1 tuần nghiên cứu trên nguồn thông tin internet khổng lồ, có thể thấy về tính năng của máy mài đai cơ bản là gồm : mài đai với 1 mặt tựa, mài đai không có mặt tựa, mài đai với mặt tựa là 1 pulley hay bánh xe cao su Rộng hơn, với tính năng nâng cao hơn

các bộ phận đá, dây mài và đánh bóng khác nhau,… Đặc biệt, máy phải ít rung động nhất

có thể

Tuy nhiên, để có đầy đủ các tính năng tối ưu như vậy, thì khả năng công nghệ gia công và chi phí đầu tư cho vật liệu và cả quá trình gia công là vô cùng đắt đỏ Vì thế với điều kiện về khả năng công nghệ của xưởng cơ khí gia đình có sẵn là : máy mài tay, máy mài bàn tròn, máy uốn thép, máy khoan đứng, máy hàn que, máy hàn TIG và máy hàn MIG Nhóm tiến hành lập ra được các khả năng có thể đáp ứng được các tính năng phù hợp cho máy mài như sau :

- Máy mài có thể lắp sử dụng đai mài bản đai 2 inch

- Đáp ứng được các tính năng cơ bản của máy mài đai

- Động cơ máy có khả năng điều chỉnh tốc độ

- Máy có thể biến hóa chuyển tư thế đứng – ngang

- Máy có bộ phận tăng đơ, tùy chỉnh chiều dài và tùy chỉnh đai

- Khối lượng tương đối, dễ vận chuyển

2.3 Mục tiêu và phương pháp nghiên cứu, thực hiện đề tài

Với các kiểu hình đa dạng của máy, chúng em tiến hành nghiên cứu, chọn phương

án, lập kế hoạch và chọn lọc 1 kiểu hình, cùng đó cải tiến thành một máy mài đai vừa “đa dụng”, vừa “rẻ tiền”, vừa “dễ dàng chế tạo – thay thế” Đó cũng chính là mục tiêu khi thực hiện đồ án này

Về phần thực hiện đồ án, với tiền đề tiên quyết của bài toán cần giải là kích thước

sơ bộ của máy, mà theo đó, các kích thước này phụ thuộc vào chiều dài đai sử dụng Vì vậy bước đầu tiên là phải lập được kế hoạch sơ bộ, trước tiên phải bố trí các kích thước sơ

bộ như là khoảng cách trục các pulley, khoảng cách tâm điều chỉnh,… cho hợp lý Để thuận tiện cho việc lập kế hoạch sơ bộ, dùng phần mềm autoCAD để căn chỉnh, tính toán các kích thước máy hợp lý!

Hình 2.4: Ví dụ về lập kế hoạch chế tạo bằng autoCAD

Sau đó, theo sơ đồ kế hoạch đã lập ra, cả nhóm cùng tiến hành thảo luận, lập phương án gia công, lắp ghép cho từng thành phần máy Cụ thể như cùng thảo luận cách gia công mỗi pulley sao cho đạt độ rung và dao động nhỏ nhất, vật liệu các thành phần là

gì, phương án lắp tại mỗi vị trí ra sao, chọn tiện trục hay sử dụng bulong loại nào,…

Từ đó, mới bắt đầu chọn và tính toán độ bền cho các chi tiết máy như kế hoạch trong buổi thảo luận

Cuối cùng trước khi gia công, phải lập ra bản vẽ lắp và bản vẽ chi tiết khi đã tính toán rõ các bước Cùng với sự đồng tình của giáo viên hướng dẫn là thầy Phạm Bá Khiển, chúng em bắt đầu gia công

Tới đây, bắt đầu đến quy trình về thực hiện gia công đề tài, chúng em cũng lần lượt tuân thủ các quy trình gia công tùy theo bản vẽ đã lập ra trước đó Từ đó, có các phương án

gá đặt, gia công hợp lý

CHƯƠNG 3 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI MÁY MÀI ĐAI

3.1 Sơ lược về máy mài đai đa dụng

Máy mài đai đa dụng là loại máy sử dụng dây đai mài có độ hạt nhám, cùng với tốc

độ vòng cao để làm hao mòn vật liệu cần gia công

Vật liệu gia công của máy là gỗ, nhôm, đồng, thép, inox,…

Bộ phận công tác của máy linh hoạt, có khả năng di chuyển hoặc thay thế để thực hiện các chức năng mài phẳng, mài góc, mài bo cung,…

Hình 3.1: Hình ảnh thực tế máy mài đai đa dụng

Phương pháp mài mòn bằng đai nhám không tạo nên độ chính xác cao khi gia công chi tiết, mà chỉ đảm bảo độ phẳng của bề mặt vật liệu được gia công, ngoài ra tùy vào độ nhám của đai nhám mà chất lượng bề mặt sau gia công sẽ có độ bóng khác nhau

Nhám vòng mà máy sử dụng là loại nhám vòng hạt PQ Premium Zirconia 151 XP của Đức, có kích thước 2 x 60 (inch) Độ nhám từ 24 grit cho đến 600 grit, tùy vào mục đích sử dụng

Hình 3.2: Nhám vòng hạt 2x72 loại hạt PQ Premium Zirconia 151 XP

Ngoài ra, để tiện cho việc thay thế, máy còn có thể sử dụng được các loại nhám vòng loại hạt khác hoặc sử dụng luôn cả nhám vòng tự nối thủ công từ nhám cuộn(*), miễn

là kích thước bản đai nhám rộng 2 inch, chiều dài nhám vòng xấp xỉ trong khoảng 48 inch cho đến 65 inch

Hình 3.3: Các loại nhám phù hợp với khả năng thay thế khả dụng cho máy

* Về hướng dẫn cách tự nối đai nhám cuộn để làm thành nhám vòng, tham khảo thêm phần phụ lục P.1

3.2 Các thành phần chính của máy

Ở đây sẽ liệt kê ra các khâu chính cấu thành toàn bộ máy mài, cùng đó cũng là quy ước cách gọi cho các khâu đó

Hình 3.4: Phân loại bộ phận của máy

Máy mài đai đa dụng có tất cả 10 khâu và bộ phận chính, tất cả được quy ước cách gọi như sau:

Hình 3.5: Chi tiết với yêu cầu cạnh vuông góc

Vậy khi chuẩn bị gia công, bàn gá và bàn tựa cần được điều chỉnh vuông góc với nhau, kiểm tra vuông góc bằng các ke vuông góc bình thường và bàn gá được điều chỉnh cách mặt đai một khoảng x = 3÷5 (mm) nhằm tránh đai mài ăn vào bàn gá khi gia công

Hình 3.6: Dùng ke vuông góc canh chỉnh bàn gá và bàn tựa trước gia công

Trong quá trình gia công, ta gá 1 bề mặt vật liệu (mặt chuần) lên bàn gá và từ từ đưa vật liệu vào đai nhám, đai nhám sẽ mài bề mặt được đưa vào phẳng và vuông góc so với mặt chuẩn

3.3.2 Mài góc nhọn và góc tù

Tương tự như phương pháp mài vuông góc, nhưng ở phương pháp mài này, khâu gia công được nghiêng đi góc ±∝, tùy theo góc nghiêng mong muốn gia công lên vật liệu Dùng các thước đo góc để đo góc nghiêng Và bàn gá cũng cách một khoảng x tương tự như phương pháp mài vuông góc

Hình 3.7: Một chi tiết với yêu cầu cạnh nhọn

Khi gia công, ta cụng tựa một mặt chuẩn vào bàn gá rồi tiến vật liệu vào bề mặt đai, đến khi đạt được góc nghiêng và bề dày mong muốn

3.3.3 Mài bo cung và mài tròn

Đây là phương pháp gia công các cung tròn hoặc các lõm trên vật liệu Để gia công theo phương pháp này, khâu gia công được nghiêng nhằm mục tiêu sẽ thao tác trực tiếp lên

2 pulley công tác Ở phương pháp này, bà gá sẽ được sử dụng hoặc có thể không, tùy vào người gia công

Hình 3.8: Chi tiết với yêu cầu bo cung tròn trong

Khi gia công, vật liệu sẽ từ từ được đẩy vào theo phương hướng trục của pulley có bán kính R, từ đó thành phẩm sau gia công sẽ hằn sâu lên một cung R Hoặc nếu thích,

người thi công sẽ vừa di chuyển vật liệu hướng trục và đi tới lui, thành phẩm sau cùng sẽ là một biên dạng tròn

Hình 3.9: Minh họa cho thao tác gia công

3.3.4 Mài biên dạng tròn theo lỗ có sẵn

Đây là phương pháp gia công các biên dạng tròn ngoài của các chi tiết có lỗ sẵn

Trước khi gia công, chi tiết cần phải được tạo lỗ chuẩn sẵn, và bàn gá sẽ bố trí các

lỗ để nhét các trục gá vào để chi tiết có thể xoay quanh trục gá

Hình 3.10: Chi tiết tiêu biểu cho phương pháp

Khi gia công, một mặt chi tiết được gá lên mặt bàn gá, còn lỗ thì được cố định bằng chốt Khi bàn gá tiến vào 1 đoạn, người gia công sẽ xoay chi tiết 1 lần, đai mài sẽ hớp một

lớp vật liệu mỗi vòng quay, và cứ thế thực hiện quy trình cho đến khi tạo thành biên dạng hoàn chỉnh

Hình 3.11: Minh họa quá trình gia công

3.3.5 Mài lấy phẳng

Phương pháp mài lấy phẳng cũng giống như phương pháp mài vuông góc, chỉ khác chỗ người gia công sẽ đưa vật liệu di chuyển đều sau mỗi lần đưa vật liệu vào, từ đó tạo mặt phẳng

Hình 3.12: Lấy phẳng 1 chi tiết gỗ

Đối với các vật liệu dài mà cần lấy phẳng, hệ thống thân máy được chuyển từ tư thế thẳng đứng sang tư thế ngang, từ đó, bàn gia công rộng ra giúp cho quá trình gia công lấy phẳng thuận lợi hơn

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC MÁY

4.1 Sơ đồ động và các thông số cơ bản của máy

4.1.1 Sơ đồ động máy mài đai đa dụng

Có 2 loại sơ đồ động chủ yếu:

Sơ đồ a) với khâu công tác là 2 bánh pulley, bố trí để thích hợp cho mài phẳng mặt phẳng

Sơ đồ b) là sơ đồ với khâu công tác là 1 bánh pulley với đường kính nhỏ nhất từ Φ10 đến Φ300, phù hợp khi gia công nhiều dạng chi tiết có cung bo khác nhau

Hình 4.1: Sơ đồ bố trí hệ thống máy

4.1.2 Các thông số cơ bản của máy

Vì máy thiết kế đựa trên loại đai tiêu chuẩn có kích thước 2 x 60 (inch) và gia công bằng phương pháp mài, nên các kích thước hình học và thông số cơ bản của máy phải phù hợp với loại đai này và tốc độ cũng phải tương ứng

4.1.2.1 Thông số cơ bản về thiết kế hình học máy

Để có thể có được phương án thiết kế tối ưu, ta tiến hành lập các kích thước hình học sơ bộ Các thông số này được biểu thị theo hình , và được định nghĩa như sau :

Hình 4.2: Các kích thước hình học cơ bản khi thiết kế

Các kích thước chủ yếu như :

A (mm) – Khoảng cách từ tâm pulley chủ động cho đến thành máy

B (mm) – Khoảng cách từ tâm pulley chủ động dến tâm xoay của nhánh khâu tự chỉnh đai Kích thước này được điều chỉnh một phần tương ứng với chiều dài lò xo

C (mm) – Kích thước từ tâm xoay khâu chỉnh đai đến pulley tự chỉnh

D (mm) – Kích thước tay đòn Thực tế, nên làm kích thước này có thể tùy chỉnh theo ý muốn, nhằm tương thích với nhiều loại lò xo khác nhau Từ đó, có thể dễ dàng thay lò xo kéo khi hư hỏng

X1 (mm), X2 (mm) – Kích thước tự chỉnh nhằm phù hợp với từng chiều dài kích thước đai khác nhau

E (mm) – Là khoảng cách giữa tậm 2 pulley công tác Da. Lấy sao cho rộng vừa đủ để có thể đủ khoảng khao tác khi làm việc

ΦD0 (mm) – Là đường kính pulley chủ động Kích thước đường kính này phải lớn, nhằm có nhiều bề mặt ma sát lên mặt đai, tạo lực kéo

ΦDx (mm) – Là đường kính pulley tự chỉnh

ΦDa (mm), ΦDb (mm) – là đường kính các pulley công tác

Vì thế, khi chiều dài đai tiêu chuẩn L = 60 (inch) thì các kích thước hính học nêu trên phải tương thích hợp lý nhất Đầu tiên ta chọn trước các kích thước pulley:

- ΦD0 = 100 (mm)

- ΦDx = 60 (mm)

- ΦDb = 10 ÷ 300 (mm)

4.1.2.2 Thông số cơ bản vể đặc tính làm việc

Để có thể làm hao mòn vật liệu gia công một cách tối ưu nhất, đòi hỏi số vòng quay của động cơ làm việc phải cao, động cơ phải chống chịu được bụi trong quá trình gia công, làm việc êm, sử dụng điện gia dụng, máy cứng vững Vì thế, động cơ truyền động chính phải là:

- Động cơ sử dụng điện 1 pha 220v/50-60Hz Tốc dộ động cơ 2p hoặc 4p

- Hoặc sử dụng động cơ DC24v với mức dòng >10 Ampere

- Cấp bảo vệ của động cơ phải cao hơn IP54

- Ngoài ra, trọng lượng cũng phải tương đối, không quá nặng

Lò xo ở nhánh pulley căng đai tốt nhất nên là lò xo kéo, qua nghiên cứu trên internet và tham khảo clip trên youtube «Measuring Extension Spring for Belt Grinder Project » của channel « bluehandsvideo » thì lo xo nên có lực kéo ≈30lbs

4.2 Chọn động cơ

Để có thể xác định các thông số thiết kế hình học như ở mục 4.1.2.1 thì trước tiên

ta phải biết được thông số đường kính bích lắp động cơ, từ đó mới có thể bố trí kích thước thân máy cho phù hợp

4.2.1 Lực và moment cần thiết cho gia công

Đối với các phương pháp gia công cắt gọt khác như bào, phay hay tiện,… thì phương pháp tính lực cắt nguyên tắc dựa vào hợp lực của các lục Fx, Fy, và Fz, từ đó nhân lên số mũi cắt sẽ tìm ra được lực cắt cần thiết cho 1 vòng cắt

Tuy nhiên, đối với khi gia công bằng phương pháp mài, không thể tính bằng phương pháp này vì số mũi cắt trên 1 vòng của đai mài là vô số Nên lực cần thiết cho quá trình mài vật liệu được xác định khi lực sinh ra do moment của động cơ, phải lớn hơn nhiều so với lực ma sát của bề mặt vật liệu lên mặt đai nhám Từ đó, ta có biểu thức:

Hình 4.3: Sơ đồ phân tích lực cần thiết cho gia công

Từ đó, tham khảo qua bảng tra hệ số ma sát giữa các bề mặt vật liệu khác nhau của

«indotech.vn» (xem thêm phần phụ lục P.2) Và nhằm mục đích đơn giản hóa cho quá trình tính toán, ta chỉ tính trong 2 trường hợp: hệ số ma sát giữa 2 bề mặt vật liệu là lớn nhất và nhỏ nhất, khi lực tác động gia công là không đổi

Khi gia công gỗ trên đai với các loại hạt bất kì:   0, 2

Khi gia công thép bằng dây đai hạt Nikel:   0, 64

- Kích thước thân (Frame size) : 63

- Cường độ dòng điện định mức (ở 415V) : 0,47 (A)

4.3 Phân tích và tính toán hệ thống pulley đai mài

Để đai mài có thể hoạt động tốt, thì mỗi pulley đai mài phải có một lực căng đai nhất định Phần này sẽ giải quyết vấn đề đó, từ đó cũng tìm ra được đường kính trục cần thiết của mỗi pulley

Sau khi chọn động cơ, ta có được các thông số thiết kế hình học cơ bản cho máy Cùng đó, cách thức tính toán lực căng đai sẽ được chia làm 2 phần tính cho mỗi kiểu hình

sơ đồ: phần tính 1 sẽ tính toán cho hệ thống căng đai, phần tính 2 sẽ tính toán cho hệ thống các đai và hệ đai của khâu công tác

Hình 4.4: Sơ đồ bố trí, tính toán lực trên mỗi pulley

Nhằm đơn giản hóa cho tính toán, giả sử phần tính 1 của cả 2 sơ đồ là như nhau, thế ta chỉ tính cụ thể ở phần tính 2 cho từng loại khâu công tác khác nhau Sau đây, ta tiến hành tính toán dựa trên nguyên tắc đã phân tích:

4.3.1 Phần tính 1: Tính toán hệ thống căng đai

Hình 4.5: Sơ đồ phân tích lực cho hệ thống căng đai

Trong đó, khi thanh căng đai AOB có lực kéo do lò xo Flx đặt tại điểm B, nút đòn bẫy tại O phát sinh 1 phản lực tương ứng Nk, và lực căng của pulley căng đai Fx tại điểm A

Thanh AOB được bố trí nghiêng so với mặt phẳng ngang 1 góc λ, lực Flx cách 1 góc β so với phương vuông góc với thanh AOB, và lực căng đai Fx cũng cách 1 góc α so với phương vuông góc với thanh AOB

Từ sơ đồ phân tích lực và gốc tọa độ đặt như hình 2.5 thì ta có hệ phương trình :

.cos( ) cos( ) 0.cos( ).150 cos( ).80 0

.cos( ) cos( ) 0.cos( ).110 cos( ).120 0



Nhằm tối ưu khi tính toán các phần sau, ta sử dụng giá trị Fx và Nk khi được điều chỉnh tay đòn

4.3.2 Phần tính 2: Tính toán từng khâu công tác

Khi đã có lực căng đai của bánh pulley căng đai tự chỉnh, từ đó ở phần tính 2 này,

ta sẽ tiếp tục tìm ra các lực căng cho từng pulley công tác ở từng tư thế gia công khác nhau

4.3.2.1 Khâu công tác vuông góc với bàn gá (vertical belt grinder)

Hình 4.6: Sơ đồ phân tích lực hệ thống

Với lực Fx đã tính được và khoảng cách x là khoảng cách tùy chỉnh dựa theo chiều dài đai Khoảng cách tâm 2 pulley công tác là 250 mm Ta có công thức :

1.cos( )

.cos( ) cos( ) 0.125 cos( ).250 0

4.3.2.2 Khâu công tác không vuông góc với bàn gá (angle-vertical belt

grinder)

Hình 4.7: Sơ đồ phân tích lực khi khâu công tác không vuông góc

Cùng với dạng sơ đồ như hình 2.6, nhưng ở đây khâu công tác chứa 2 pulley công tác đã được xoay so với phương ngang 1 góc ∆ Thì các lực căng bố trí tại 2 bánh pulley công tác cũng khác nhau

Với lực Fx đã tính được và khoảng cách tâm 2 pulley công tác là 250 mm Cùng các kích thước được điều chỉnh cho lý tưởng: ε=54,13o Ta có:

2 cos( ) 132,39.cos(54,13) 77,57

w x

Với hệ tọa độ tính đặt như hình 2.7, trường hợp góc nghiêng gia công ∆=45o, thì ta

có các giá trị góc tương ứng: δ1=59,83o và δ2=12,31o Từ đó, có hệ phương trình sau :

4.3.2.3 Gia công trực tiếp lên 1 pulley (Cyclinder-vertical belt grinder)

Hình 4.8: Sơ đồ đặt lực của hệ thống pulley

Ở sơ đồ này, khâu công tác của máy cũng được nghiêng 1 góc ∆, nhưng góc ∆ này đạt đến 1 giá trị mà khi đó, người gia công có thể thao tác trực tiếp lên 1 trong 2 pulley

1

.cos(90 ) 77, 57.cos(80)

39, 38cos( ) cos(70)

w

w a

N F

công này có thể trùng phương với lực căng, hoặc có thể không Góc tạo bởi lực gia công và lực căng ta quy ước là góc θc Được thể hiện qua hình 2.9 dưới

Hình 4.9: Sơ đồ lực khi có lực gia công phát sinh

Ở đây, trọng tâm lực gia công Fgc có thể ở vị trí Fgc1 với góc θc dương, ở vị trí Fgc2

hay ở vị trí Fgc3 với góc θc âm Nhằm tối ưu cho tính toán, ta tuần tự giả định góc θc và với lực gia công 1 người trung bình khi gia công F gc m g gc  (3 10).9,81 (29, 43 98,1)  (N) Góc θc ta giả định bằng 45o Từ đó, tổng lực tác dụng lên trục pulley sẽ là :