Thiết kế máy phun bi tự động làm sạch bề mặt vỏ tàu

TỔNG QUAN VỀ MÁY PHUN BI

GIỚI THIỆU CHUNG

Sản phẩm sau khi dập nóng và đúc thường bị bám các lớp vảy cacbon, oxi hoá và cát, cùng với nhiều bavia cần loại bỏ Việc loại bỏ những yếu tố này giúp sản phẩm có bề mặt sạch sẽ, đạt tiêu chuẩn ngoại quan để tiếp tục các công đoạn gia công, sơn, mạ trong quy trình sản xuất.

Để ngăn chặn tình trạng oxy hóa và han gỉ trên bề mặt sắt thép của các chi tiết máy, có nhiều phương pháp xử lý hiệu quả như xử lý bằng tay và các phương pháp cơ học.

Phương pháp "dùng hạt bi bắn vào bề mặt chi tiết với áp suất cao" là một giải pháp hiệu quả để khắc phục nhược điểm oxi hoá và han gỉ trên sắt thép Phương pháp này không chỉ giúp cải thiện chất lượng bề mặt mà còn tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình sơn và mạ diễn ra dễ dàng và đạt hiệu quả cao hơn.

Trước khi thực hiện phun bi, cần loại bỏ các lớp han gỉ, dầu mỡ và đất cát trên bề mặt sản phẩm Sau khi xử lý, bề mặt cũng cần được làm sạch để loại bỏ bụi bẩn, nhằm đảm bảo kết quả đánh giá giữa trạng thái ban đầu và sau khi xử lý đạt hiệu quả cao Để đánh giá bề mặt sản phẩm, người ta thường áp dụng các tiêu chuẩn quốc tế, trong đó tiêu chuẩn ISO 8501-1(1988) là tiêu chuẩn phổ biến nhất.

Các kí hiệu đánh giá bề mặt trước xử lý:

A: Bề mặt có nhiều bavia, các lớp vảy thép, lớp han gỉ ít

B: Bề mặt bắt đầu han gỉ và bong thành từng lớp

C: Bề mặt bị lớp gỉ bao phủ hoàn toàn và có thể dùng dụng cụ cạo ra được D: Bề mặt bị han gỉ nặng, bị thủng lỗ có thể quan sát bằng mắt thường

Các kí hiệu đánh giá bề mặt sau xử lý:

Để duy trì độ bền của bề mặt kim loại, cần thực hiện việc làm sạch thường xuyên Quá trình này giúp loại bỏ các vết dầu mỡ, lớp gỉ mới hình thành, bụi bẩn và lớp mạ bảo vệ đã được áp dụng trước đó.

Để đảm bảo sản phẩm sạch sẽ, cần thực hiện việc làm sạch kỹ lưỡng Dầu mỡ có thể không nhìn thấy bằng mắt thường, vì vậy việc loại bỏ gần như hoàn toàn lớp gỉ và lớp sơn là rất quan trọng Sau khi làm sạch, chỉ còn lại những vết đốm mờ trên bề mặt sản phẩm.

Sa2ẵ: Làm sạch rất kỹ Đó loại bỏ được hết cỏc lớp han gỉ, lớp sơn, chỉ cũn lại các vết đốm mờ

Sa3: Đã loại bỏ hết các dị vật Bằng mắt thường có thể thấy rõ bề mặt phẵng, nhẵn của kim loại

Ngoài chuẩn quốc tế ISO người ta còn sử dụng một số chuẩn của Mỹ Ví dụ chuẩn SSPR và chuẩn NACE.

TỔNG QUAN TÌNH HÌNH SỬ DỤNG MÁY PHUN BI

1.2.1 Thế giới Ở các nước phát triển như ở Châu Âu, Mỹ,… hay nước láng giềng Việt Nam là Trung Quốc việc sử dụng máy phun bi đang rất phổ biến Hiện nay, các hãng sản xuất cơ khí lớn cũng đã tập trung vào việc nghiên cứu và phát triển công nghệ phun bi với nhiều mẫu mã, chủng loại, cũng như kích cỡ, giá thành

Máy phun bi hiện nay được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như công nghệ đóng tàu vỏ thép, xử lý tại các nhà máy đúc, và làm sạch các chi tiết phục vụ cho công tác bảo trì, bảo dưỡng máy móc.

Hình ảnh một số loại máy phun bi:

4 Hình 1.1 Máy phun bi tự động dạng trộn[12]

Hình 1.2 Máy phun bi tự động[13]

5 Hình 1.3 Máy phun bi dạng băng tải[13]

Hình 1.4 Máy phun bi dạng treo[13]

1.2.2 Tình hình sử dụng máy phun bi ở nước ta Ở trong nước, hiện nay việc sử dụng máy phun bi trong các nhà máy sản xuất diễn ra rất rộng rãi Cụ thể như trong nhà máy Boramtek cơ sở ở Đồng Nai cũng trang bị trong nhà máy 3 máy phun bi treo và 2 máy phun bi trộn Chủ đề về máy phun bi cũng đang rất được quan tâm trên mạng xã hội Kéo theo sự phát triển của máy phun bi thì các trang thiết bị sử dụng cùng với máy cũng đang được các doanh nghiệp quan tâm Tuy với nhu cầu rất lớn nhưng việc chưa có cơ sở sản xuất lớn nào ở Việt Nam sản xuất ra máy phun bi đem lại sự tin cậy cho khách hàng hoặc có sản xuất cũng chỉ những cơ sở nhỏ, thiết bị nghèo nàn, chất lượng kém không thể đáp ứng cũng như cạnh tranh với các máy móc ở những thị trường tiên tiến Chủ yếu các máy phun bi được nhập khẩu với giá thành cao từ những nước với nền công nghệ vượt bậc, tiên tiến

Một số hình ảnh về sản phẩm trước và sau khi phun bi:

Hình 1.5 Chi tiết trước và sau khi phun bi

ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC

Để đảm bảo hiệu quả làm việc của máy phun bi tự động, cần duy trì áp suất phun và lực ma sát giữa bi và bề mặt chi tiết ở mức tối ưu trong suốt quá trình phun Do đó, việc thiết kế máy cần tính toán chính xác lực phun và đảm bảo kín khít buồng phun, nhằm ngăn chặn thất thoát áp suất và giảm thiểu lượng bi bị văng ra ngoài trong quá trình hoạt động.

CHỈ TIÊU KĨ THUẬT MÁY

Máy được thiết kế với công suất và năng suất cao, tiết kiệm năng lượng, kích thước nhỏ gọn và dễ dàng vận hành cho công nhân Để đạt được hiệu quả này, cần thiết kế các chi tiết với kết cấu hợp lý và mối quan hệ chặt chẽ.

Máy được thiết kế với các chi tiết tính toán kỹ lưỡng để chịu nhiệt và duy trì độ ổn định, cũng như hình dáng ban đầu trong suốt quá trình hoạt động lâu dài.

Hình 1.6 Chi tiết trước và sau khi phun bi

8 Để tăng độ bền của máy thì việc chọn vật liệu làm các chi tiết cũng như sử dụng các phương pháp làm tăng cơ tính

Trong quá trình hoạt động, máy móc duy trì năng suất và chất lượng ổn định, đồng thời giảm thiểu hỏng hóc định kỳ và tiết kiệm năng lượng Hơn nữa, máy không gây nguy hiểm cho công nhân cũng như các thiết bị và nhà xưởng xung quanh khu vực làm việc.

TÍNH CÔNG NGHỆ

Trong thiết kế máy, cần tối ưu hóa số lượng chi tiết để đạt kết cấu đơn giản, dễ gia công và lắp ráp, đồng thời đảm bảo máy hoạt động hiệu quả và dễ bảo trì Bên cạnh đó, máy cũng phải đáp ứng tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm đầu ra.

TÍNH KINH TẾ

Một yếu tố quan trọng trong việc chế tạo máy từ lý thuyết ra thực tế là đảm bảo khối lượng và kích thước nhỏ, tiết kiệm vật tư, chi phí chế tạo và bảo dưỡng, cùng với khả năng vận hành của con người Trong đó, gia thành là một yếu tố cực kỳ quan trọng cần được xem xét.

THIẾT KẾ TỔNG THỂ MÁY PHUN BI

SƠ ĐỒ LÀM SẠCH CHI TIẾT BẰNG MÁY PHUN BI

Hình 2.1 Sơ đồ quá trình làm sạch chi tiết bằng máy phun bi

MÁY PHUN BI TỰ ĐỘNG

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY PHUN BI

2.2.1 Nguyên lý hoạt động máy phun bi tay

Máy phun bi bao gồm ba bộ phận chính: tủ phun bi, thùng xử lý và tuần hoàn bi, cùng với bình lọc bụi Bi sẽ được dẫn từ thùng tuần hoàn qua ống phun đến vòi phun, nơi mà khí nén áp lực cao sẽ phun các viên bi vào bề mặt chi tiết, giúp loại bỏ bụi bẩn, gỉ sét và ba-via, đạt được độ nhám tiêu chuẩn Sau khi quá trình phun hoàn tất, bi và bụi sẽ được dẫn đến hệ thống lọc bụi để tách biệt, với bi được chứa lại trong thùng để sử dụng cho lần sau.

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý hoạt động máy phun bi cầm tay

2.2.2 Nguyên lý hoạt động máy phun bi tự động

Máy phun bi tự động khác với máy phun bi cầm tay ở chỗ chỉ cần đặt chi tiết vào buồng phun và cài đặt chế độ phun như thời gian và áp suất Hệ thống sẽ tự động xử lý, sử dụng lực ma sát và va đập lớn giữa viên bi và bề mặt chi tiết để loại bỏ lớp vật liệu bị gỉ sét và vết bẩn, từ đó làm sạch chi tiết hiệu quả.

Các yếu tố ảnh hưởng đến bề mặt chi tiết khi phun bi:

- Loại bi sử dụng (đường kính bi, vật liệu bi, )

- Mật độ bi khi phun

- Phụ thuộc vào bề mặt của chi tiết trước khi phun

- Hướng phun bi vào chi tiết

- Hình dạng của chi tiết (chi tiết phức tạp, nhiều góc khuất khó phun sạch).

LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Máy phun bi hoạt động dựa trên nguyên lý ma sát, sử dụng bi để làm sạch bề mặt sản phẩm Do đó, phương pháp hiệu quả nhất là đặt sản phẩm bên trong máy phun bi.

2.3.1 Máy phun bi dạng trộn

Hình 2.3 Máy phun bi dạng trộn[14]

Hình 2.4 Sản phẩm được trộn trong máy phun bi trộn[14]

Hình 2.5 Bản vẽ của máy phun bi dạng trộn[14]

1: Hệ thống lắng đọng bụi; 2: thanh quay; 3: tải cuốn; 4: gầu đổ sản phẩm Nguyên lý hoạt động:

Sản phẩm được công nhân cho vào gầu đựng, sau đó gầu sẽ đổ vào máy để trộn Quá trình trộn diễn ra nhờ vào tải cuốn chuyển động tịnh tiến, kết hợp với độ cuốn để đảm bảo sản phẩm được trộn đều Các thanh quay tác động làm băng tải cuốn quay theo, giúp sản phẩm vừa được trộn đều và hiệu quả.

Máy phun bi được trang bị 13 vòi phun nằm ở phía trên tải cuốn, giúp tối ưu hóa quá trình trộn và phun bi Sau khi hoàn tất, bi sẽ được lấy ra khỏi máy, mang lại hiệu quả cao trong công việc.

- Trộn được nhiều sản phẩm trong một lần chạy máy

- Máy thiết kế nhỏ gọn

- Phù hợp cho việc xử lý các sản phẩm có kích thước nhỏ

- Bi phun xong được giữ lại, ít thất thoát ra bên ngoài

- Sản phẩm bị cấn xước trong quá trình trộn

- Không phù hợp với những sản phẩm có kích thước lớn

- Đối với các sản phẩm có hình dáng phức tạp việc trộn làm xử lý không đều bề mặt

2.3.2 Máy phun bi dạng treo

Hình 2.6 Máy phun bi dạng treo[14]

Hình 2.7 Bản vẽ của máy phun bi dạng treo[14]

1: giá treo sản phẩm; 2: sản phẩm; 3: ray dẫn; 4: vị trí đặt sản phẩm

Sản phẩm được treo trên các thanh treo và di chuyển vào lòng phun qua hệ thống ray dẫn Trong quá trình phun, bi được phun từ các vòi trên và dưới, giúp sản phẩm xoay tròn để đảm bảo hiệu quả Sau khi hoàn tất, giá treo quay về vị trí ban đầu để công nhân lấy sản phẩm đã xử lý và thay thế bằng sản phẩm chưa qua xử lý Quy trình phun bi diễn ra tuần hoàn và liên tục, mang lại nhiều ưu điểm cho quy trình sản xuất.

- Sản phẩm treo được phun đều tất cả bề mặt

- Ít bị trầy xước do va đập

- Phù hợp với sản phẩm có kích thước vừa và lớn

- Máy sử dụng thời gian dài dễ thất thoát bi trong quá trình hoạt động

2.3.3 Máy phun bi dạng tự động

Hình 2.8 Máy phun bi tự động

Hình 2.9 Bản vẽ máy phun bi tự động 1: Hệ thống lọc bụi; 2: Hệ thống điều chỉnh đầu phun; 3: đầu phun bi; 4: giá đỡ sản phẩm; 5: thân máy

Sản phẩm được đặt trên giá đỡ và vòi phun sẽ di chuyển đến vị trí cần phun để phun bi vào bề mặt Sau khi hoàn tất quá trình làm sạch, sản phẩm sẽ được lấy ra ngoài Ưu điểm của phương pháp này là hiệu quả làm sạch cao và đảm bảo chất lượng sản phẩm.

- Dễ sử dụng, vận hành

- Phù hợp cho các chi tiết có độ phức tạp cao

- Không giới hạn kích thước sản phẩm

- Cần lập trình chương trình sẵn để phun mỗi sản phẩm

Qua các phương án đã phân tích trên thì phương án thiết kế máy phun bi tự động là phù hợp với đề tài Với những đặc điểm:

 Phù hợp với các đa số kích thước sản phẩm

 Phun bi cho các sản phẩm đòi hỏi độ chính xác cao, hình dáng phức tạp hoặc phun từng vùng khác nhau

 Kích thước nhỏ gọn, vận hành dễ dàng

CÁC YÊU CẦU KĨ THUẬT CHO MÁY

Chức năng của máy dùng để phun bi vào các sản phẩm để làm sạch lớp bề mặt

- Công suất làm sạch: 20 m 2 /giờ

- Độ sạch của lớp bề mặt sau được xử lý xong là SA2 [1]

- Áp suất phun: 15-20 kg/cm 2

- Thời gian làm việc: 8h/ngày

- Lượng bi cần cho một phút: 2 kg/min

Chỉ tiêu của máy phun bi:

- Làm sạch bề mặt cho nhiều loại sản phẩm khác nhau

- Hoạt động liên tục và lâu dài

- Thiết kế tối ưu, đơn giản

- Vật liệu bền, sử dụng được trong nhiều môi trường khác nhau

- Dễ vận hành, sửa chữa

THIẾT KẾ MÁY PHUN BI

LỰA CHỌN ĐỘNG CƠ MÁY PHUN BI TỰ ĐỘNG

3.1.1 Tính toán lựa chọn động cơ

Chọn động cơ phù hợp là bước đầu tiên trong thiết kế máy móc và thiết bị công nghệ Đối với máy phun bi, cần hai động cơ hoạt động trên hai trục X và Y để đảm bảo khả năng di chuyển và phun đến mọi điểm trên bàn máy Mỗi động cơ có công suất khác nhau do yêu cầu công suất không giống nhau trên hai trục.

Hình 3.1 Trục X và Y của máy phun bi

Máy có công suất làm việc 20 m²/h, tương đương 0,006 m²/s Diện tích làm sạch của vòi phun khi phun ra là 0,314 x 10^-3 m² Để đảm bảo hiệu quả làm sạch, công suất cần lớn hơn diện tích phun tại một điểm khoảng 20 lần Do đó, vận tốc của động cơ theo trục X và Y được chọn lần lượt là V1=1,5 m/s và V2=0,75 m/s.

Khi di chuyển theo trục X tổng khối lượng các bộ phận cần phải di chuyển theo là

50 (kg) = 500 (N) Theo trục Y, tổng khối lượng là 20 (kg) nên lực tải yêu cầu cho động cơ là 200 (N)

 Các bộ truyền động truyền động trực tiếp từ động cơ

 Điện áp sử dụng điều khiển động cơ : 24VDC

Tính công suất cần thiết của động cơ trục X

Công suất trên trục động cơ được tính theo công thức:[2, trang 19, công thức 2.8]

𝑃 = (3.1) Ở đây vì chuyền động bằng bánh răng trụ nên chọn 1 = 0,94 [2, trang 19, bảng 2.3]

Hiệu suất truyền động: [2, trang 19, công thức 2.9]

Thời gian phun bi trong hệ gần như hoạt động liên tục và nhanh, nên ta coi như tải trong không đổi nên Pt được tính theo công thức

Mà công suất làm việc:[2, trang 20, công thức 2.11]

Thay vào công thức 3.1 ta có:

Tính số vòng quay của động cơ Trước tiên ta tính số vòng quay của trục máy công tác: [2, trang 21, công thức 2.17]

, = 955,41 (v/ph) Vậy ta chọn động cơ dùng cho trục X :

 Điện áp sử dụng : 24 VDC

Tính công suất cần thiết của động cơ trục Y

Để tính công suất động cơ trên trục Y, cần lưu ý rằng trọng lực tác động vuông góc với phương di chuyển Lực ảnh hưởng lên trục này bao gồm lực truyền động từ động cơ và lực ma sát trượt, trong đó lực ma sát trượt ngược chiều với chuyển động và có độ lớn được xác định bằng hệ số ma sát nhân với trọng lực tác động.

 Vận tốc của vitme tối đa 0,75 m/s

Công suất trên trục động cơ được tính theo công thức:[2, trang 19, công thức 2.8]

𝑃 = (3.7) Ở đây vì chuyền động bằng đai thường nên chọn 1 = 0,87 [2, trang 19, bảng 2.3]

Thời gian phun bi trong hệ gần như hoạt động liên tục và nhanh, nên ta coi như tải trong không đổi nên Pt được tính theo công thức

Mà công suất làm việc:[2, trang 20, công thức 2.11]

Thay vào công thức 3.1 ta có:

Tính số vòng quay của động cơ Trước tiên ta tính số vòng quay của trục máy công tác: [2, trang 21, công thức 2.17]

Vậy ta chọn động cơ dùng cho trục Y:

 Điện áp sử dụng : 24 VDC

Tốc độ phun bi đạt 500 V/ph, yêu cầu chuyển động tịnh tiến để đảm bảo quá trình phun đều và hợp lý Việc lựa chọn động cơ cho các chuyển động này rất quan trọng, cần phù hợp với mục đích và chi phí thiết kế Đối với máy đang thiết kế, có thể sử dụng động cơ bước hoặc động cơ Servo Động cơ Servo là thành phần quan trọng nhất trong bộ điều khiển chuyển động, giúp điều khiển chính xác các chuyển động của máy.

Hình 3.2 Sơ đồ hệ thống động cơ servo[15]

Cấu tạo của động cơ servo gồm có:

 Bộ mã hoá xung vòng quay (encoder)

Hình 3.3 Hình ảnh của động cơ servo[15]

23 Để điều khiển được động cơ servo cần có các bộ xử lý, bộ điều khiển, bộ mã hoá

Bộ xử lý, thường là PLC hoặc bộ điều khiển chuyển động chuyên dụng, thực hiện chương trình điều khiển đã được lập trình sẵn nhằm tạo ra các lệnh điều khiển đáp ứng mục tiêu đề ra.

- Bộ điều khiển: cung cấp dòng điện phù hợp cho động cơ

- Bộ mã hoá: Phản hồi hoạt động của động cơ

Bằng cách lập trình trước các quy trình xử lý và mã hóa thông tin, động cơ có thể hoạt động đúng theo thời gian quy định, thực hiện số vòng quay cụ thể và đạt được vận tốc mong muốn.

Chức năng của bộ điều khiển động cơ servo:

Chức năng chính của bộ điều khiển động cơ servo là cung cấp dòng điện phù hợp cho phép động cơ servo hoạt động chính xác

Bộ điều khiển chuyển động điều chỉnh nguồn điện cho động cơ dựa trên các đầu vào từ chính động cơ, bộ điều khiển và phản hồi từ bộ mã hoá, nhằm đạt được các giá trị vị trí, tốc độ và mô men theo yêu cầu.

Các chức năng khác của bộ điều khiển bao gồm:

 Truyền thông tin với bộ xử lý

 Nhận và phân tích phản hồi từ encoder và tiến hành điều chỉnh thời gian thực cho mạch vòng điều khiển kín

 Tiếp nhận và xử lý các tín hiệu vào/ra

Tín hiệu điều khiển động cơ servo:

Dựa vào chương trình điều khiển chuyển động, các tín hiệu điều khiển sẽ được tạo ra và truyền đến bộ điều khiển

Tín hiệu được gửi tới bộ điều khiển của động cơ servo có nhiều dạng:

 Điện áp một chiều dạng tương tự (ví dụ như từ -12VDC đến +12VDC)

 Các gói dữ liệu truyền qua mạng

Phản hồi trong động cơ servo:

Phản hồi trong động cơ servo được điều khiển thông qua mạch vòng điều khiển, bao gồm chu trình phản hồi, xác định sai số và triệt tiêu sai số Trong quá trình hoạt động, mạch phản hồi thu thập các giá trị về vị trí, vận tốc và mô men, sau đó so sánh với lệnh chuyển động đã được thiết lập trước Qua việc so sánh, bộ điều khiển sẽ xác định sự sai lệch giữa thông tin điều khiển và thông tin thực tế, từ đó thực hiện điều chỉnh để đảm bảo độ chính xác cao trong ứng dụng Phương pháp chọn động cơ servo mang lại nhiều ưu điểm vượt trội.

- Momen phân bố trên trục đều

- Mạch điều khiển tốc độ chính xác và đều hơn

- Có nhiều kích cỡ phù hợp với từ loại chuyển động

- Làm việc theo mạch kín, có thể kết nối với các màn hình điều khiển một cách dễ hàng

- Phù hợp với các công việc chuyên môn hóa cao

Nhược điểm của phương pháp:

- Không làm việc ở chế độ mạch điều khiển hở, yêu cầu phải có hệ thống phản hồi

- Chi phí cho bảo dưỡng cao

3.1.3 Lựa chọn sử dụng động cơ bước Động cơ bước (step motor) là động cơ biến đổi các tín hiệu xung điện rời rạc kế tiếp nhau (tín hiệu điều khiển) thành các chuyển động góc quay hoặc các chuyển động có khả năng cố định rotor vào các vị trí cần thiết Khi một xung điện áp đạt vào vào cuộn dây stato (phần ứng) của động cơ bước thì roto (phần cảm) của động cơ sẽ quay đi một góc nhất định, góc ấy là một bước quay của động cơ Khi các xung điện thay đổi

Động cơ bước hoạt động dựa trên nguyên lý 25 liên tục, giúp roto quay liên tục với góc quay khác nhau tùy thuộc vào mức độ phức tạp Tổng số góc quay, chiều quay và tốc độ của roto phụ thuộc vào thứ tự và tần số chuyển đổi Về cấu tạo, động cơ bước là sự kết hợp của động cơ một chiều không tiếp xúc và động cơ đồng bộ giảm tốc công suất nhỏ Với khả năng quay theo từng bước, động cơ bước rất phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao Để đảm bảo hoạt động chính xác, bộ chuyển mạch điện tử cung cấp tín hiệu theo thứ tự và tần số phù hợp cho roto.

Cấu tạo của động cơ bước:

 Roto là nam châm vĩnh cửu

Động cơ bước được điều khiển bằng các tín hiệu xung rời rạc liên tiếp Đặc điểm của tín hiệu điều khiển này ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động của động cơ, phụ thuộc vào các tham số cụ thể của xung điều khiển.

- Độ rộng xung tác động đến khả năng dịch chuyển bước

- Tần số xung tác động đến tốc độ quay

- Cách thức cấp xung, bao gồm thứ tự và số lượng cuộn dây pha được cấp tác động đến chiều quay và momen tải

Trạng thái động cơ bước:

- Trạng thái không hoạt động

- Trạng thái dịch chuyển bước

- Trạng thái quay quá giới hạn

Mạch điều khiển động cơ bước

Mạch điều khiển động cơ bước có một số chức năng:

- Tạo xung với tần số khác nhau

- Giảm dao động cơ học

- Chuyển đổi các phần để phù hợp với thứ tự kích từ

Hình 3.5 Mạch điều khiển động cơ bước Ưu nhược điểm của động cơ bước:

- Có thế điều khiển mạch hở

- Duy trì mômen rất tốt (không cần phanh, biến tốc)

- Mô men xoắn cao ở tốc độ thấp

- Chi phí bảo dưỡng thấp (không có chổi quét)

- Khả năng định vị tốt

- Không phải điều chỉnh các thông số diều khiển

- Dễ dàng khởi động, dừng và đảo chiều quay của động cơ

- Chế tạo động cơ đơn giản, ít tốn kém, dễ điều khiển

- Tốc độ quay tỉ lệ tần số xung đầu vào

Nhược điểm của động cơ bước:

- Động cơ làm việc không đều, đặc biệt là ở tốc độ thấp (điều khiển đầy bước)

- Tiêu thụ dòng điện không phụ thuộc vào tải

- Mô men giảm theo tốc độ

- Không có phản hồi nên có thể xảy ra các sai số

Phân tích cho thấy việc sử dụng động cơ bước là phương án tối ưu để thiết kế máy phun bi, giúp đảm bảo tính kinh tế và hiệu quả trong quá trình hoạt động.

TÍNH TOÁN PHỄU CHỨA BI

Kích thước phễu chứa bi: a = 1,0 (m); b = 1,0 (m) a1 = 0,3 (m); b1 = 0,3 (m); h = 0,5 (m)

Hình 3.6 Hình dáng phễu chứa bi

TÍNH TOÁN ĐỘNG NĂNG CỦA HẠT BI CHO MÁY PHUN BI TỰ ĐỘNG

Bi thép thường được sử dụng để đánh bóng kim loại, làm sạch ba via và loại bỏ gỉ sét Quá trình phun bi tạo ra va đập vào bề mặt vật liệu, nhờ vào ma sát và áp lực phun, giúp cải thiện chất lượng bề mặt sản phẩm.

Ta có trọng lượng riêng của thép là:𝛾 = 7850 kg/m 3

Công thức khối lượng hình cầu ta có:

3𝜋𝑅Hình 3.7 Kích thước các hạt bi thép[16]

Bảng 3.2 Thông số của bi thép Đường kính bi (m) Thể tích viên bi (m 3 ) Khối lượng bi (kg)

Có màu trắng sữa, hình dạng giống như bi thép Bi dùng để xử lý các bề mặt vật liệu mềm, kim loại mềm

Hình 3.8 Các kích thước của hạt bi sứ[16]

Công thức khối lượng hình cầu ta có:

3𝜋𝑅 Trọng lượng riêng của bi sứ: 𝛾 = 2125 kg/m 3

Bảng 3.3 Thông số của bi sứ Đường kính bi (m) Thể tích viên bi (m 3 ) Khối lượng bi (kg)

Công thức tính động năng:

Trong đó: - m: Khối lượng của hạt

Bảng 3.4 Động năng của bi thép với vận tốc của hạt là 45 m/s

Bảng 3.5 Động năng của bi sứ với vận tốc của hạt là 45 m/s

Khối lượng bi sứ (Kg) 1,11.10 -6 8,9.10 -6 3,0.10 -5 7,12.10 -5 1,39.10 -4 Động năng (J) 1,123.10 -3 9.011.10 -3 0,03 0,072 0,14

Khối lượng bi sứ (Kg) 1,11.10 -6 8,9.10 -6 3,0.10 -5 7,12.10 -5 1,39.10 -4 Động năng (J) 1,387.10 -3 0.0111 0,037 0,089 0,173

Khối lượng bi sứ (Kg) 1,11.10 -6 8,9.10 -6 3,0.10 -5 7,12.10 -5 1,39.10 -4 Động năng (J) 1,678.10 -3 0,0134 0,045 0,107 0,21

TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU

Máy phun bi tự động có kích thước và công suất phù hợp cho các nhà máy vừa và nhỏ, với đường kính bi thép được chọn là 1 mm.

Với công suất của máy phun bi là 20 (m 2 /h) Diện tích tiếp xúc của 1 viên bi d=1(mm) lên bề mặt sản phẩm là S ≈ 7,85.10 -7 (m 2 )

Số lượng bi phun ra , = 25477707 (viên bi/h)

Khối lượng bi phun ra trong một giờ:

Để đạt được độ sạch bề mặt SA2 sau khi xử lý, cần loại bỏ hoàn toàn các chất bẩn, lớp han gỉ và lớp sơn trên bề mặt Tính toán cho thấy số lượng x khối lượng đạt 25.477.707,4,11,10-6, tương đương với 104,7 kg/h hay 1,745 kg/phút Do đó, áp suất phun được lựa chọn là 20 kg/cm².

Bảng 3.1 Bảng các thông số đầu vào Đường kính súng phun (mm) 9

Tổng lượng bi cần cho 1 phút (kg/min) 1,745

Công suất làm sạch (m 2 /giờ) 20 Độ sạch của lớp bề mặt sau khi xử lý SA2 1

2 [1] Đường kính hạt bi thép (mm) 1 Áp suất phun (kg/cm 2 ) 18-20

Thời gian làm việc (h/ngày) 8

 Diện tích làm sạch trên ngày:

 Tổng lượng bi cần phun vào sản phẩm trong một giờ:

 Tổng lượng bi cần phun vào sản phẩm trong một ngày:

CỤM VÒI PHUN

Vòi phun bi là một thành phần quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm, năng suất máy móc, giá thành sản phẩm và chi phí bảo trì Do đó, vòi phun thường được chế tạo từ các vật liệu cứng và chịu áp lực cao như oxit nhôm, hợp kim cứng tungsten và carbide bo.

Nhiều thành phần của vòi phun, bao gồm kích thước, vật liệu, khoảng cách từ vòi phun đến bề mặt cần làm sạch và hình dáng vòi phun, ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất và chất lượng bề mặt sản phẩm Tùy thuộc vào mục đích sử dụng khác nhau, người ta sẽ lựa chọn các loại vòi phun với các thông số kỹ thuật phù hợp.

Các yếu tố như áp suất và tốc độ dòng bi phun có ảnh hưởng lớn đến sản phẩm Năng suất bóc tách vật liệu sẽ tăng theo tốc độ dòng hạt mài, nhưng sẽ ổn định hoặc giảm khi đạt đến tốc độ tối ưu.

Vì vậy, cần điều chỉnh tốc độ phun cùng với thông số vòi phun để có được năng suất là cao nhất

Cấu tạo súng phun bi:

Súng phun bi được cấu tạo với hai đầu vào, bao gồm đầu khí nén và đầu kết nối với thùng chứa bi, cùng với một đầu ra để phun bi vào sản phẩm.

Hình 3.12 Nguyên lý hoạt động[14]

Bi được hút vào súng qua ống dẫn nhờ áp suất thấp từ khí nén Sau đó, bi được phun ra từ vòi phun với áp suất cao, tiếp xúc với bề mặt sản phẩm để làm sạch hiệu quả.

Kết luận: Để phục vụ mục đích phun làm sạch các sản phẩm kích thước nhỏ, chúng ta cần lựa chọn vòi phun trên thị trường với các thông số kỹ thuật phù hợp.

- Áp suất làm việc: 15-20 bar

- Đường kớnh đầu vũi phun: ỉ9.

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP BI

Hệ thống đảm nhận việc vận chuyển bi từ phễu chứa lên súng phun bi thông qua động cơ, đảm bảo cung cấp lượng bi đồng đều Nhờ đó, hệ thống giúp giảm thiểu thất thoát và tiết kiệm lượng bi sử dụng hiệu quả.

Hình 3.13 Hình ảnh hệ thống tuần hoàn bi[14]

Lượng bi tiêu hao của 1 đầu phun: 837,6 kg/ngày

Q1 = 837,6 x 1(đầu) x 1(set) = 837,6 kg/8h = 104,7 kg/h Công suất tuần hoàn bi:

Q1: Công suất cần vận chuyển 104(kg/h)

V: Thể tích của hệ thống 0,0006 (m 3 )

S: Tốc độ dịch chuyển 86 (m/phút) r: Lực hút của bi thép 100 (Kg/m 2 ) y: Lượng thể tích 70%

P: Tổng kích thước đường ống 0,35 (m)

, a9,34 (Kg/h) > Q1 = 104 (kg/h) Công suất động cơ:

N1: Công suất dịch chuyển theo chiều dọc (HP)

N2: Công suất bắt đầu chuyển động (HP)

Q: công suất vận chuyển (kg/h)

L: chiều dài y: hiệu suất động cơ: 75%

BỘ PHẬN TẠO ÁP LỰC

Máy nén khí là thiết bị quan trọng trong quá trình phun bi, giúp tạo áp lực cần thiết Trên thị trường hiện nay, có nhiều loại máy nén khí với các mức lưu lượng và áp suất khác nhau Các loại máy nén phổ biến rất đa dạng, đáp ứng nhu cầu sử dụng của người tiêu dùng.

Hình 3.14 Hình ảnh máy nén piston[17]

Máy nén khí Piston là thiết bị phổ biến với dung tích bình chứa lớn và thời gian nén hơi nhanh, bao gồm hai loại: có dầu và không dầu Lưu lượng khí nén dao động từ 40 l/phút đến 1,5 m³/phút, với dải áp lực thông thường từ 7 đến 20 bar Máy nén có dầu thường được sử dụng trong nhiều lĩnh vực, trong khi máy nén không dầu được ưa chuộng trong y tế, nghiên cứu và ngành thực phẩm So với các loại máy nén khí khác có cùng công suất, máy nén khí piston có giá thành rẻ hơn.

Hình 3.15 Hình ảnh máy nén trục vít[17]

Máy nén khí trục vít có cấu tạo từ hai trục vít hình xoắn, giúp nén khí hiệu quả với tuổi thọ cao nhờ ít va đập trong quá trình hoạt động Thiết bị này có khả năng cung cấp lưu lượng lớn từ 1 – 100m³/phút và dải áp lực thông thường từ 7 - 13 bar Máy nén trục vít được chia thành hai loại: có dầu và không có dầu, trong đó loại không dầu chủ yếu được sử dụng trong các lĩnh vực y tế, thí nghiệm và thực phẩm.

Hình 3.16 Hình ảnh máy nén cao áp[17]

Máy nén khí cao áp hoạt động dựa trên nguyên lý thay đổi thể tích của không khí, trong đó không khí được dẫn vào bình chứa và gia tốc bởi bộ phận quay với tốc độ cao Quá trình này tạo ra áp suất khí nén nhờ sự chênh lệch về vận tốc, với lưu lượng từ 1 m³ đến 12 m³ và áp lực từ 30-400 bar Thiết bị này thường được sử dụng trong các lĩnh vực công nghiệp yêu cầu áp suất cao như thổi chai và tàu biển.

Máy nén khí turbo là thiết bị nén khí có buồng nén kiểu hở, hoạt động với động cơ turbo công suất cao và tốc độ quay lớn, tạo ra dòng khí với áp lực cao Công suất của máy nén này thường dao động từ 150 kW đến 15.000 kW, với lưu lượng khí từ 10 m³ đến 1.000 m³ Thiết bị này thường được ứng dụng trong các lĩnh vực cần lưu lượng khí nén lớn như dầu khí và dệt may.

Chúng tôi lựa chọn máy nén piston trong số các loại máy nén do nó đáp ứng tốt nhu cầu về công suất và giá thành Dưới đây là các thông số kỹ thuật liên quan.

+ Máy nén khí piston Công suất 15kw

+ Lưu lượng khí nén khoảng 7.5 m3/phút tại áp lực 20 bar

+ Chọn Áp tô mát 3 pha 60A

+ Tiết diện cáp điện (mm 2 ): 8 – 14

+ Tiết diện đầu ra khí nén: phi 25

Hình 3.17 Hình ảnh máy nén khí turbo[17]

CỤM DẪN ĐỘNG

Chức năng: Dịch chuyển đưa vòi phun đi làm sạch các bề mặt sản phẩm Cơ cấu hoạt động theo chu trình tự động

Động cơ bước kết hợp với bộ truyền động tạo ra chuyển động quay cho vòi phun bi, cho phép vòi phun di chuyển theo chiều ngang và dọc để làm sạch các chi tiết hiệu quả.

Hình 3.18 Hình ảnh trục vít me[14] Ưu điểm:

- Cấu tạo đơn giản, có thể thực hiện được các dịch chuyển chậm với độ chính xác cao

- Kích thước nhỏ, chịu được tải lớn

- Thực hiện được các dịch chuyển với độ chính xác cao

- Hiệu suất thấp do ma sát trên ren

 Sử dụng truyền động thanh răng - bánh răng:

- Có khả năng chịu tải lớn

- Có kích thước nhỏ hơn so với các bộ truyền động khác khi hoạt động cùng công suất

- Làm việc được ở vận tốc cao

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

- Sử dụng lâu bền, tuổi thọ cao

- Việc chế tạo rất phức tạp

- Đòi hỏi độ chính xác trong chế tạo cũng như lắp ráp

- Tạo ra tiếng ồn tương đối lớn khi vận tốc cao

Hình 3.19 Hình ảnh bộ truyền thanh răng – bánh răng[14]

3.8.2 Phân tích phương án dịch chuyển

Hệ thống dịch chuyển ngang là một hành trình dài, vì vậy dựa trên phân tích, chúng ta sẽ lựa chọn phương án dịch chuyển bằng bộ truyền thanh răng – bánh răng.

Hệ thống dịch chuyển dọc cho máy phun bi tự động có hành trình ngắn và lặp lại nhiều lần, với công suất tương đối nhỏ Do đó, phương án tối ưu được lựa chọn là sử dụng bộ truyền vít me.

Hình 3.21 Cụm dẫn động dọc Thông số bánh răng – thanh răng ta chọn như sau:

Hình 3.20 Cụm dẫn động ngang

Hình 3.22 Hình ảnh thanh răng – bánh răng[14]

CỤM XOAY SẢN PHẨM

Hình 3.23 Cụm xoay sản phẩm

Chức năng: Xoay sản phẩm trong quá trình phun bi làm sạch chi tiết đồng thời cũng tự động đẩy sản phẩm ra ngoài chi tiết.

HỆ THỐNG HÚT BỤI

Hình 3.24 Hệ thống hút bụi của máy phun bi

Hệ thống hút bụi bao gồm động cơ và vỏ hộp chứa hệ thống lọc bụi, có nhiệm vụ hút bụi từ buồng phun trong quá trình phun bi Khi bi va đập vào bề mặt vật liệu, chúng tạo ra vụn bi và vụn sắt thép gỉ Động cơ thu hồi bụi và hệ thống lọc bụi giúp lắng động bụi hiệu quả, hoạt động liên tục trong suốt quá trình phun bi.

CỤM VỎ MÁY

Hình 3.25 Cụm vỏ máy Bao gồm các bộ phận:

- Hệ thống đóng mở cửa bằng xy lanh khí nén

- Vỏ máy bao gồm vỏ bào vệ, kính quan sát, hệ thống bóng đèn dùng để thắp sáng

Chương 4 LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT

XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT

Hình 4.1 Bản vẽ chi tiết cụm gắn vòi phun Sản lượng chế tạo chi tiết trong một năm của nhà máy được xác định [5, trang 24, công thức 2.1]

N0 : Số lượng sản phẩm trong 1 năm trong kế hoạch

N0 = 2000 m : Số lượng chi tiết như nhau trong một sản phẩm

48 m = 1 chiếc α : số phần trăm dự trữ chi tiết máy (10-20%) => α = 15% β : Số phần trăm chi tiết phế phẩm trong quá trình chế tạo (3-5%) => Chọn β 4%

100 = 2392 (𝑐ℎ𝑖ế𝑐) Đo khối lượng của cả chi tiết, vật liệu là gang xám 15-32

Hình 4.2 Chi tiết được tính toán bằng phần mềm solidworks

Khối lượng chi tiết m = 4,74 kg được tính bằng phần mềm solidworks

Ta xác định được dạng sản xuất là sản xuất hàng loạt vừa [5, bảng 2.1, trang 25]

PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG

4.2.1 Công dụng của chi tiết

Cụm gắn vòi phun là một chi tiết quan trọng, có chức năng chính là hỗ trợ và dẫn động vòi phun dịch chuyển theo chiều dọc của máy Bề mặt làm việc của cụm này yêu cầu độ nhám và độ chính xác cao, với hai lỗ được thiết kế đặc biệt để đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu.

Khi làm việc chi tiết ít bị tác dụng của ngoại lực Chi tiết này chuyên dùng cho máy phun bi tự động

Chi tiết làm việc trong điều kiện không bôi trơn, ít chịu mài mòn và ít va đập 4.2.3 Yêu cầu kĩ thuật

- Kết cấu chi tiết đạt yêu cầu

- Hai lỗ ỉ20 cú độ nhỏm bề mặt đạt Ra = 12,5 àm

- Lỗ ren ỉ10 cú độ nhỏm bề mặt đạt Ra = 25 àm

- 4 lỗ ren ỉ5 cú độ nhỏm bề mặt đạt Ra = 25 àm

- Lỗ bậc ỉ24, ỉ15 cú độ nhỏm bề mặt đạt Ra = 12,5 àm

- Các kích thước còn lại được chế tạo theo cấp chính xác IT14

Chi tiết với vật liệu Gang Xám 15-32 với thành phần và cơ tính như sau:

Tổng quát: Tính chất cơ lý phù hợp với yếu cầu làm việc

4.2.5 Tính công nghệ trong kế cấu

- Cú hai lỗ ỉ20 song song với nhau và vuụng gúc với bề mặt ngoài, dễ gia cụng

- Cỏc lỗ ỉ24, ỉ15 cú kết cấu đơn giản và vuụng gúc với về mặt ngoài, dễ gia cụng

- Chi tiết có thành dày, đủ độ cứng vững để gia công.

CHỌN DẠNG PHÔI, PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI

4.3.1 Chọn dạng phôi và phương pháp chế tạo phôi

- Chi tiết có hình dáng phức tạp:

Phương pháp dập yêu cầu khuôn dập phức tạp và chi phí cao, trong khi chế tạo bằng khuôn đúc lại tiết kiệm hơn và phù hợp với nhiều ứng dụng.

Vật liệu là Gang Xám 15-32:

Gang có tính giòn không phù hợp với dập Nhưng lại có tính chảy loãng cao, phù hợp với đúc

Chi tiết dạng hộp phức tạp, vật liệu sử dụng cho chi tiết là Gang xám 15-32 nên chọn phương pháp chế tạo là đúc

Chi tiết được sản xuất hàng loạt vừa nên chọn đúc bằng khuôn kim loại (cấp chính xác I)

Loại phụi này cú cấp chớnh xỏc IT14-IT15 độ nhỏm bề mặt Rz = 40àm

Tất cả các kích thước còn lại có dung sai đối xứng là ±

4.3.2 Tra lượng dư sơ bộ

Hình 4.3 Đánh số bề mặt của chi tiết

Do kích thước lớn nhất là 105 mm Chọn lượng dư sơ bộ theo phương pháp tra bảng [6, Bảng 3-94, Trang 252]

Cho các bề mặt đánh số như hình 3.2

Lượng dư cho các bề mặt > 50 ÷ 260 mm: là bề mặt số 1, 7, 12, 18 là 2,5 mm Góc thoát khuôn 0 0 30’

Bán kính góc lượng R= 3 mm

Từ kích thước bản vẽ chi tiết, ta có kích thước bản vẽ phôi là:

Kích thước phôi = Kích thước chi tiết bằng + lượng dư

- Các góc lượng lấy R = 3 mm

- Dung sai cấp chính xác phôi theo cấp chính xác đối xứng tra theo

LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

4.4.1 Chọn phương pháp gia công các bề mặt của phôi Đánh số bề mặt gia công như hình 4.2

Mục đích của việc xác định trình tự gia công là nhằm đảm bảo độ chính xác về kích thước, độ tương quan vị trí và độ nhám bề mặt theo yêu cầu.

Dựa vào các yêu cầu, đặc tính kỹ thuật ta chọn trình tự gia công cho các bề mặt như sau:

Bảng 4.1 Trình tự gia công các bề mặt

Bề mặt Cấp chính xác Ra, Rz Thứ tự gia công

1 IT14 Rz = 80 àm Phay thụ

8 IT13 Ra = 25 àm Khoan, Taro

- Chọn chuẩn thô là mặt số 7, 12 nhằm đảm bảo cho việc xê dịch giữa các bề mặt gia công

- Chọn chuẩn tinh là bề mặt 1, 5, 17 để đảm bảo độ vuông góc và song song của cỏc lỗ ỉ20 và ỉ24

Chọn trình tự gia công của các bề mặt:

Bảng 4.2 Bảng tiến trình gia công cơ

STT Tên nguyên công Bề mặt gia công

Dạng máy Công nghệ Chuẩn bị phôi:

Loại bỏ các vảy kim loại bị cháy trên bề mặt

Loại trừ rìa, mép trên bề mặt

Tổng kiểm tra Các bề mặt gia công

THIẾT KẾ NGUYÊN CÔNG CÔNG NGHỆ

Hình 4.5 Sơ đồ gá đặt nguyên công 1 Các bước nguyên công:

- Phay thụ mặt 17 đạt cấp chớnh xỏc (CCX) IT14, Rz = 80 àm Chọn máy công nghệ:

Chọn máy phay vạn năng 6П80, theo tài liệu [8, trang 72] ta có: Chọn đồ gá: Ê tô, Phiến tỳ

Hình 4.6 Dao phay mặt đầu[6]

- Góc nghiêng rãnh thoát phôi: ω = 35- 40 0

Dung dịch trơn nguội: Emunxi

Dụng cụ kiểm tra: Thước cặp 0-150x0,02mm

- Phay thụ mặt 3 đạt CCX IT14, Rz = 80 àm

Chọn máy phay vạn năng 6П80, theo tài liệu [8, trang 72] thông số công nghệ tương tự nguyên công 1

Phiến tỳ, Ê tô, Phiến tỳ

- Phay thụ mặt 7, 12 đạt CCX IT14, Rz = 80 àm

- Số răng trên một mảnh: 4 răng

- Khoan 2 lỗ ỉ20 đạt CCX IT14, Rz= 12,5 àm

Chọn máy khoan K125 theo tài liệu [4, trang 45] ta có:

Hình 4.12 Mũi khoan ruột gà có đuôi trụ[6]

- Chiều dài phần làm việc: 109 mm

Chọn đồ gá: Ê tô, Phiến tỳ

Phiễn tỳ, Ê tô, Phiến tỳ

- Khoan 4 lỗ ỉ5 đạt CCX IT13, Rz= 25 àm

Chọn máy khoan K125 theo tài liệu [4, trang 45], thông số công nghệ tương tự nguyên công 4

Hình 4.18 Mũi khoan ruột gà bằng thép gió[6]

Hình 4.19 Mũi taro ngắn có chuôi chuyển tiếp dùng cho ren hệ mét[6]

- D danh nghĩa theo dãy 1: 5 mm

- Chiều dài mũi taro l: 16 mm

69 Dung dịch trơn nguội: Emunxi

- Khoan lỗ ỉ10 đạt CCX IT13, Rz= 25 àm

Hình 4.22 Mũi taro ngắn có chuôi chuyển tiếp dùng cho ren hệ mét[6]

- D danh nghĩa theo dãy 1: 10 mm

- Chiều dài mũi taro l: 24 mm

- Khoan lỗ ỉ15 đạt CCX IT12, Rz= 12,5 àm

- Khoột thụ lỗ ỉ24 đạt CCX IT12, Rz= 12,5 àm

Hình 4.25 Dao khoét ruột gà chuôi côn[6]

- Đường kính mũi khoét: D= 24 mm

- Chiều dài toàn bộ: L= 200 mm

- Chiều dài phần làm việc: l= 90 mm

- Đường kính lỗ lắp ghép: d= 32 mm

Dụng cụ kiểm tra: Thước cặp 0-150x0,02mm.

XÁC ĐỊNH LƯỢNG DƯ VÀ KÍCH THƯỚC TRUNG GIAN

Chi tiết có kích thước lớn nhất là 105 mm, với lượng dư sơ bộ được chọn theo bảng [2, bảng 3-94, trang 252] Lượng dư của mặt phẳng số 17 được xác định là 2,5 mm, và dung sai kích thước là ± 0,37 mm.

Kích thước của phôi là: D = 70 + 2,5= 72,5 mm

Kích thước lớn nhất của phôi là: Dmax= 72,5 + 0,37= 72,87 mm

Quá trình công nghệ gồm các bước sau:

Phay thô, độ chính xác đạt được IT14, dung sai kích thước là δ1= 0,74 mm

Tra bảng [5, bảng 1.55, trang 73] có lượng dư trung gian là Z1= 0,8 mm

Bảng 4.3 Xác định lượng dư tra bảng cho kích thước số 17

Lượng dư Kích thước trung gian

Bảng 4.5 Xác định lượng dư tra bảng cho kích thước số 7 và số 12

Bảng 4.6 Xỏc định lượng dư tra bảng cho kớch thước số ỉ20

Dung sai (mm) Kích thước trung gian

XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ CẮT VÀ THỜI GIAN GIA CÔNG CƠ BẢN

Chiều dài gia công: Lgc = Lc + y + Lt

Bước tiến dao : Sz = 0,25 mm/răng

Tuổi bền dao: Tp 0 phút

Vận tốc cắt: v=Vtra.Kv 0.0,95 = 114 (m/ph)

Bước tiến dao cho bàn máy: Sm = Sz.Z.n= 0,25.12.362,87= 1088,61 mm Công suất cắt yêu cầu:

Thời gian gia công cơ bản:

Vận tốc cắt: v=Vtra.Kv 0.0,95 = 104,5 (m/ph)

Tuổi bền dao: Tp = 250 phút

Số vòng quay: n00v/πD= 1000.104,5/3,14.250= 133,05 v/ph Bước tiến dao cho bàn máy: Sm = Sz.Z.n= 0,3.12.133,05= 478,98 mm Công suất cắt yêu cầu:

Chiều dài gia công: Lgc = Lc+ y + Lt= 105 + 8 + 1= 114 mm

Lượng chạy dao vòng: Sv= 0,4 mm/vòng

Tuổi bền dụng cụ: 40 phút

Vận tốc cắt: v=Vtra.K1 K2 K3 1.1,3.1= 23,4 (m/ph)

Số vòng quay trục chính: n00V/πD= 1000.23,4/3,14.20 = 186,21 v/ph Công suất cắt: 𝑁 = 𝑁 𝐾 = 4,1.1 , = 0,76 kW

Bước tiến dao cho bàn máy: Sm = Sz.Z.n= 0,3.12.332,63= 1197,43 mm

Công suất cắt yêu cầu:

Chiều dài gia công: Lgc = Lc+ y + Lt= 28 + 3 = 31 mm

Số vòng quay trục chính: n00V/πD= 1000.24,7/3,14.4,5 = 1747,16 v/ph Công suất cắt: 𝑁 = 𝑁 𝐾 = 0,18.1 , = 0,31 kW

Vận tốc cắt: v =vb.Kb =6.0,8= 4,8 (m/ph)

Số vòng quay của dụng cụ: n00V/πD= 1000.4,8/3,14.5= 305,577 v/ph Công suất cắt:Nc = = , , = 0,022 kW

Số vòng quay trục chính: n00V/πD= 1000.22,1/3,14.9,5 = 740,48 v/ph Công suất cắt: 𝑁 = 𝑁 𝐾 = 1,9.1 , = 1,41 kW

Vận tốc cắt: v = vb.Kb = 9.0,8= 7,2 (m/ph)

Số vòng quay của dụng cụ: n00V/πD = 1000.7,2/3,14.9,5= 241,245 v/ph

Công suất cắt:Nc = = , , = 0,101 kW

KIỂM TRA BỀN MỘT SỐ KHUNG, DẦM, MỘT SỐ CHI TIẾT CHỊU TẢI BẰNG PHẦN MỀM SOLIDWORK

KIỂM TRA BỀN CHI TIẾT CHÂN MÁY

Tổng khối lượng của các chi tiết trên khung máy là 106,316 kg, tương đương với 1041 N Khi chia đều cho 4 chân, lực tác dụng mỗi chân máy là 260,47 N.

Ta vào solid work và khai báo các tính chất các vật liệu cũng như các ràng buộc theo yêu cầu:

Hình 5.1 Khai báo ràng buộc và lực tác dụng

86 Hình 5.2 Sơ đồ ứng suất tác dụng lên chân máy

Hình 5.3 Sơ đồ chuyển vị tác dụng lên chân máy

Kết luận từ kết quả phân tích cho thấy ứng suất tác động lên chi tiết chân máy đạt 6,204.10^8 (N/m²) Đồng thời, sơ đồ chuyển vị cho thấy phần trên của chân máy có chuyển vị cao nhất là 0,28 mm, điều này cho thấy chân máy vẫn duy trì độ cứng vững cần thiết trong quá trình hoạt động.

KIỂM TRA BỀN CHI TIẾT KHUNG MÁY

Lực tác dụng lên mỗi chi tiết khung máy là 260 (N) Lực hướng theo hướng trọng lực

Ta vào solid work và khai báo các tính chất các vật liệu cũng như các ràng buộc theo yêu cầu:

88 Hình 5.5 Khai báo ràng buộc và lực tác dụng

Hình 5.6 Sơ đồ ứng suất tác dụng lên khung máy

Hình 5.7 Sơ đồ chuyển vị tác dụng lên khung máy

Kết luận từ các kết quả hiển thị cho thấy ứng suất tác dụng lên chi tiết chân máy đạt 6,204.10^8 (N/m^2) Đồng thời, sơ đồ chuyển vị cho thấy phần trên của chân máy có chuyển vị cao nhất là 4,74.10^-4 (mm), điều này vẫn đảm bảo độ cứng vững của máy trong quá trình hoạt động.

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT

Kết luận Đồ án tập trung vào thiết kế máy phun bi tự động, chuyên dụng cho việc làm sạch bề mặt sản phẩm Loại máy này có kích thước nhỏ gọn và được trang bị đầu phun bi tự động, phù hợp với các mô hình sản xuất của các công ty lớn Qua quá trình nghiên cứu và thực hiện, đồ án đã hoàn thiện các yếu tố cần thiết để đảm bảo hiệu suất và tính hiệu quả trong quá trình làm sạch.

 Khái quát được tình hình sử dụng hiện tại của máy phun bi ở Việt Nam nói riêng và trên thế giới nói chung

Việc tính toán các thông số liên quan đến quá trình phun bi giúp đưa ra những lựa chọn hợp lý, từ đó tối ưu hóa hiệu quả của quá trình này.

 Ứng dụng phần mềm solidwork để thiết kế máy phun bi tự động

 Xác định được các thông số công nghệ cần thiết phục vụ cho quá trình nghiên cứu sau này

Sau quá trình nghiên cứu trong kì vừa qua, em đã đạt được nhiều kết quả đáng khích lệ, tuy nhiên, vẫn còn nhiều hạn chế về kiến thức và kinh nghiệm thực tiễn, dẫn đến một số sai sót không thể tránh khỏi.

Do thời gian hạn chế và khối lượng công việc lớn, đồ án máy phun bi tự động có thể chưa hoàn thiện ở một số khía cạnh Nếu có thêm thời gian, tôi sẽ nghiên cứu và phân tích kỹ lưỡng hơn các vấn đề liên quan đến đề tài này.

 Tìm hiểu thêm các hệ thống tuần hoàn bi tối ưu hơn

 Điều chỉnh các cơ cấu dịch chuyển nhỏ gọn, tối ưu hơn phục vụ cho việc di chuyển đầu phun

 Học hỏi kinh nghiệm thực tế về máy phun bi tự động ở các nhà máy sản xuất công nghiệp

Tiêu đề	Thiết Kế Máy Phun Bi Tự Động Làm Sạch Bề Mặt Vỏ Tàu
Tác giả	Mai Văn Thu
Người hướng dẫn	TS. Nguyễn Hữu Thật
Trường học	Trường Đại Học Nha Trang
Chuyên ngành	Cơ Khí
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2020
Thành phố	Khánh Hòa

Định dạng
Số trang	111
Dung lượng	3,99 MB