- 1- Chương I: Đặt Vấn Đề Nền công nghiệp Việt Nam đang trong quá trình hình thành và phát triển, để đưa đất nước trở thành một quốc gia có nền công nghiệp hiện đại, chúng ta cần vận dụng khối óc, sự sáng tạo khoa học kỹ thuật vào trong nền công nghiệp hiện nay ở nước ta. Song song với quá trình phát triển đó, đòi hỏi phải có cơ sở hạ tầng đầy đủ để đáp ứng cho nhu cầu phát triển công nghiệp. Nhầm để đáp ứng lại nhu cầu tăng trưởng khá nóng của ngành xây dựng công nghiệp và dân dụng, đòi hỏi chúng ta phải có phương thức xây dựng, thi công nhanh gọn, chính xác và hiệu quả làm việc cao. Nhầm thay thế cho các phương thức thi công thủ công, lỗi thời trước đây. Cùng với sự phát triển của khoa học nói chung và ngành cơ khí nói riêng. Đòi hỏi người cán bộ kỹ thuật phải nắm vững kiến thứ c cơ bản tương đối rộng. Đồng thời phải biết vận dụng kiến thức đó để giải quyết những vấn đề cụ thể thường gặp trong thực tế sản xuất, trong kĩ thuật cũng như trong đời sống hằng ngày. Nghiên cứu khoa học với mục đích giúp sinh viên hệ thống lại những kiến thức cơ bản đã học trước lúc ra trường, đồng thời phát huy khả năng tư duy, sáng tạo của mỗi sinh viên khi đứng trước một vấn đề thực tế trong kĩ thuật. Cùng với sự phát triển của thời đại công nghiệp hóa, hiện đại hóa của ngành cơ khí, thì nhu cầu sản xuất phải sử dụng máy móc có độ chính xác cao, phải giảm sức lao động của con người, tăng năng suất lao độ ng. Nhằm đáp ứng nhu cầu đó, đề tài chúng em thực hiện sẽ giải quyết vấn đề đó là : "Thiết kế chế tạo máy duỗi, cắt và bẻ đai Tự Động". Máy được chế tạo với năng suất khá cao (gần 2000 đai/ ngày) nhằm phục vụ trong các công trình xây dựng. Do trong quá trình hoàn thiện nên giá thành còn tương đối cao trong thời gian sắp tới nhóm nghiên cứu sẽ cố gắng hoàn thiện và chế tạo máy duỗi, cắt và bẻ đai với giá thành rẻ nhằm giảm chi phí và thay thế nhiều nhân công để giảm chi phí cho ngành công nghiệp xây dựng vốn là thế mạnh này. - 2- - Một số sản phẩm thép được dùng trong xây dựng dân dụng và công nghiệp Hình 1a: Sản phẩm thép được uốn. Hình 1b: Sản phẩm thép cắt đoạn. Mục đích của đề tài ¾ Thiết kế, thi công máy duỗi, bẻ đai và cắt đoạn thẳng trong xây dựng với φ 6, φ 8 cho phép cắt và bẻ đai với các độ dài khác nhau. ¾ Nâng cao năng suất của máy là 2000 đai/ngày (tùy kích thước đai) ¾ Giảm giá thành, giảm chi phí, dễ vận hành và hoàn toàn tự động. Ý nghĩa khoa học của đề tài ¾ Hiện thực hóa các kiến thức lý thuyết và sản phẩm thực tế. Đề tài tổng hợp kiến thức cơ khí và điều khiển Ý nghĩa thực tiễn của đề tài ¾ Hoàn thành đề tài là rút ra được rất nhiều kinh nghiệm trong chế tạo máy, gia công cơ khí, trong phương pháp nghiên cứu khoa học. ¾ Tăng năng suất lao động, giảm chi phí sản xuất. ¾ Hiện đại hóa máy móc sản xuất. - 3- Chương II: Tổng Quan 2.1 Tình hình sử dụng sắt thép trên thế giới và trong nước 2.1.1 Tình hình sử dụng thép trên thế giới [9] Ngày nay thép là một thiết bị, dụng cụ không thể thiếu đối với con người, chúng ta có thể dễ dàng tìm thấy chúng khắp mọi nơi, trên các thiết bị của ô tô, xe máy, tàu thủy, nhà cửa hay đồ dùng gia đình… Thép còn đóng góp trong sự tiến hóa của loài người. Có thể nói tầm quan trọng của sắt thép với con người là rất lớ n. Hình 2.1: Sản phẩm thép Theo hiệp hội Thép Thế giới (WSA) vừa công bố báo cáo về triển vọng thị trường thép thế giới năm 2011 và 2012. Báo cáo này đã được soạn thảo hồi tháng 3 trong phiên họp thường niên của Uỷ ban Kinh tế thuộc WSA tại Bắc Kinh Trung Quốc. WSA dự báo, tiêu thụ thép toàn cầu sẽ tăng 5,9% trong năm 2011 lên 1,359 tỷ tấn, sau khi tăng 13,2% trong năm 2010. Năm 2012, tiêu thụ thép toàn cầu sẽ tăng trưởng 6% lên mức kỷ lục mới ở 1,441 tỷ tấn. Hình 2.2: Tăng trưởng nhu cầu thép thế giới (nguồn: WSA) - 4- WSA cho rằng, nhu cầu thép của Trung Quốc sẽ tăng 5% trong năm nay lên 605 triệu tấn, sau khi tăng 5,1% năm ngoái. Nhu cầu thép của Ấn Độ có thể đạt 68,7 triệu tấn trong năm nay, tăng 13,3% so với năm 2010 và tăng tiếp 14,3% trong năm 2012. Mỹ dự đoán sẽ tăng trưởng 13% trong năm nay lên 90,5 triệu tấn. Tại Trung và Nam Mỹ, nhu cầu thép dự báo tăng trưởng 6,6% trong năm 2011 lên 48,8 triệu tấn. Cộng đồng Các quố c gia Độc lập CIS sẽ tiêu thụ 52,1 triệu tấn thép, tăng 7,5% so với năm 2010 và tăng tiếp 8,9% lên 56,7 triệu tấn vào năm 2012. Nhu cầu thép tại EU dự đoán sẽ tăng trưởng 4,9% lên 151,8 triệu tấn. Nhu cầu thép của Nhật dự kiến sẽ giảm 1,2% trong năm nay xuống còn 63 triệu tấn. Nhu cầu thép tại các nước vùng Trung Đông và Bắc Phi ( MENA) dự kiến ổn định. 2.1.2 Tình hình sử dụng sắt thép trong nước Theo Bộ Công Nghiệp, thị trường thép Việt Nam hàng chục năm liền mất cân đối giữa phôi và thép thành phẩm, giữa thép xây dựng và thép cao cấp khác như thép tấm lá cán nóng cán nguội nói chung và thép ống nói riêng nên Chính phủ đã chỉ đạo Bộ công nghiệp cùng VSC (Tổng công ty thép Việt Nam) khẩn trương xây dựng khu liên hiệp thép Hà Tĩnh với nguồn tài nguyên quặng sắt của mỏ Thạch Khê, Hà Tĩnh với trữ lượng 500 triệu tấn để sản xu ất phục vụ cho nhu cầu kinh tế, đồng thời VSC chọn đối tác nước ngoài là Tập đoàn TATA là tập đoàn hàng đầu của Ấn Độ về sản xuất thép. Cũng theo Bộ Công Nghiệp, ngành thép Việt Nam vẫn chưa sản xuất được thép tấm cán nóng, năm 2005 VSC đã đưa nhà máy thép cán nguội Phú Mỹ với công suất 205.000 tấn/năm vào sản xuất nhưng mới chỉ đáp ứng được 25% nhu cầ u trong nước. Đến năm 2010 nhu cầu về thép tấm khoảng 5 triệu tấn/năm và đến năm 2015 thì con số này lên đến 7,5 triệu tấn/năm. - 5- Hình 2.3: Thép được dùng trong xây dựng Mặc dù thị trường thép ở nước ta là rất lớn nhưng do chưa đáp ứng đủ vì vậy có hơn 93% thép nhập từ các nước Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc. Theo số liệu của Hiệp hội thép Việt Nam, năm 2006 Việt Nam nhập 2586 triệu tấn thép trị giá 1264 tỉ USD, riêng quý I/2007 nhập 1124 triệu tấn trị giá 572 triệu USD. Nhận thấy được sự cấp thi ết này vì vậy Nhà Nước đã có những chủ trương phù hợp nhằm cân đối thị trường thép thành phẩm và hạn chế đến mức thấp nhất sự lãng phí nguồn ngoại tệ. 2.2 Thép xây dựng [1] Theo phạm vi sử dụng thép các bon có hai loại: thép các bon thường và thép các bon chất lượng tốt. Thép các bon thường ở dạng đã qua cán mỏng (tấm, cây, thanh, thép hình .) chủ yếu để dùng trong xây dựng. Theo TCVN 1765: 1975 thép các bon thường lại được chia thành 3 loại A, B, C. Thép các bon thường lo ại A là loại thép chỉ quy định về cơ tính. Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 1765: 1975) quy định mác thép loại này ký hiệu là CT, con số đi kèm chỉ độ bền giới hạn. Ví dụ: Thép CT31 là thép có giới hạn bền tối thiểu là 310N/ . - 6- Thép các bon thường loại A có các loại mác theo bảng 1-1 Bảng 1-1 Các loại mác thép theo tiêu chuẩn Nga và Việt Nam Mác thép (số hiệu) Nga Việt Nam Giới hạn bền σ, N/ Độ giãn dài tương đối δ, % CT0 CT31 ≥ 310 20 CT1 CT33 320 – 420 31 CT2 CT34 340 – 440 29 CT3 CT38 380 – 490 23 CT4 CT42 420 – 540 21 CT5 CT51 500 – 640 17 CT6 CT61 600 12 Thép các bon thường loại B là thép chỉ quy định về thành phần hóa học. Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN1765: 1975) quy định mác thép loại này ký hiệu là BCT, con số kèm theo vẫn chỉ độ bền giới hạn như thép các bon thường loại A, còn thành phần hóa học quy định như bảng 1-2. Bảng 1- 2: Bảng hàm lượng các nguyên tố của một số thép trên thị trường Mác thép ( sốhiệu) Hàm lượng các nguyên tố Nga ViệtNam C ,% Mn,% S, không lớn hơn, % P, không lớn hơn, % CT0 CT1 CT2 CT3 CT4 BCT31 BCT33 BCT34 BCT38 BCT42 0,23 0,06- 0,12 0,09- 0,15 0,14- 0,22 0,18- 0,27 - 0,25- 0,50 0,25- 0,50 0,30- 0,65 0,40- 0,70 0,06 0,05 0,05 0,05 0,05 0,07 0,04 0,04 0,04 0,04 Thép các bon thường loại C là thép quy định cả về cơ tính và thành phần hóa học. loại thép này có cơ tính như thép các bon thường loại A và có thành phần hóa học như thép các bon thường loại B. Tiêu chuẩn Việt Nam ( TCVN1765: 1975) quy định mác thép loại này ký hiệu là CTC con số đi kèm chỉ độ giới hạn quy định như bảng 1.1 và có thành phần hóa học quy định như bảng 1-2 - 7- 2.3 Thực trạng máy duỗi, cắt và bẻ đai sắt trong và ngoài nước 2.3.1 Thực trạng máy duỗi, cắt và bẻ đai sắt trên thế giới Hiện nay trên thế giới, thép được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp và trong xây dựng trang trí nội thất với rất nhiều chủng loại thép khác nhau có đường kính cũng rất đa dạng, nhận thấy được tầm quan trọng của sắt thép chính vì vậy việc chế tạo máy duỗi, cắt phù hợp, tăng nâng suất với nhu cầu rất cần thiết. Trên thế giới hiện nay máy duỗi, cắt rất đa dạng nhỏ ngọn từ bằng tay, đến các máy lớn sử dụng động cơ, thủy lực, rồi đến NC hay CNC có thể duỗi, cắt, uốn với nhiều bán kính khác nhau với độ chính xác và năng suất rất cao. Máy duỗi, cắt, uốn t ự động thủy lực điều khiển bằng động cơ servo có độ chính xác cao, kích thước sắt tương đối lớn máy được sử dụng động cơ thủy lực vì vậy tạo ra lực cắt tác dụng lên sắt đồng đều ít sinh ra khuyết tật trong khi cắt, duỗi, điều kiển máy tương đối đơn giản sử dụng bằng bàn đạp chân, máy cắt, duỗi có sử d ụng hành trình vì vậy nên sắt được duỗi cắt theo các chiều dài khác nhau. Những máy cắt, duỗi này hoàn toàn tự động, và bán tự động người công nhân chỉ việc cấp phôi. Hình 2.4: Máy duỗi, cắt sản xuất tại Trung Quốc - 8- Hình 2.5: Máy bẻ đai chuyên dụng do Hàn Quốc sản xuất 2.3.2 Thực trạng máy duỗi, cắt và bẻ đai sắt ở nước ta Trên thị trường đã có nhiều máy duỗi, cắt và bẻ đai sắt hiện đại và cho năng suất cao. Tuy nhiên tình hình sản xuất thực tại vẫn phố biến nhiều hình sản xuất thủ công máy bán tự động hay chỉ giải quyết được 1 khâu uốn, duỗi hay cắ t. Các khâu này hoạt động độc lập với nhau nên tiêu tốn nhiều thời gian và nhân công. Việc tiêu tốn nhiều thời gian sẻ ảnh hưởng tới tiến độ thi công các công trình. Thông số Hydraulic GT4-14 (Max. Model) Hydraulic GT4-14 (Regular Model) Hydraulic GT4-14C (Update Model) Đường kính Φ4—Φ14mm Φ4—Φ14mm Φ4—Φ14mm Tốc độ làm việc 30-50m/min 28-45m/min 50-65m/min Chiều dài cắt 800—9000mm 800—9000mm 1000—8600mm Sai số cắt + 10mm + 10mm + 10mm Động cơ kéo 3kw—4p 3kw—4p 4kw—4p Động cơ ép tốc 7.5kw—4p 7.5kw—4p 7.5kw—4p Động cơ cắt 3kw—4p 3kw—4p 4kw—4p Tổng trọng lượng 3800Kg 3500Kg 4200Kg - 9- Hình 2.6a: Công nhân đang kéo thép từ máy duỗi Hình 2.6b: Công nhân cắt thép bằng máy cắt cầm tay Hiện nay nước ta cũng có một số công ty cũng sản xuất máy uốn như Cơ Sở Chế Tạo Thiết Bị Máy Công Nghiệp Thùy Dương tại Thuận An Bình Dương. Đã nghiên cứu và chế tạo thành công máy bẻ đai thép tự đông TD08. Được thiết kế bằng các vi mạch kết hợp cùng hệ thố ng thủy lực nên máy bẻ đai thép TD08 hoàn toàn chạy tự động, các thao tác sử dụng đơn giản cho người vận hành. Từ quá trình thép cuộn qua dàn lô nắn thẳng tự động tới bộ phận bẻ và cắt đai đã được lập trình sẵn cho nên giúp cho các nhà thầu giảm thiểu tối đa được mức nhân công và tiến độ cũng như hiệu quả của công việc cho công trình. Đặc điểm chung củ a máy: Máy bẻ đai thép TD08 được thiết kế chuyên dụng cho bẻ đai thép thuộc nghành kết cấu thép xây dựng có đường kính từ ¢4mm tới ¢8mm bẻ được đai vuông và đai chữ nhật, kích thước đai từ 100mm x 100mm đến 800mm x 800mm dễ dàng sử dụng phù hợp với trình độ người thợ tại các công trường. - 10- Dàn lô nắn thẳng: Được coi như mang một bước cải tiến vượt trội bởi tính năng sử dụng đơn giản thay thế dễ dàng và đặc biệt có độ bền cao. Một số máy khác như máy bẻ đai thép tự động của Công ty TNHH Hồng Phúc Lâm có trụ sở tại Quận Bình thạnh, TP. HCM. Máy có khả năng bẻ nắn uốn được đai thép có kích thước cạnh dài nhất đến 800 mm đường kính φ 8mm. Một số thông số kỹ thuật của máy: ¾ Kích thước: 1200mm X 500mm X 500mm ¾ Trọng lượng: 110Kg ¾ Công suất động cơ: 1.5 KW - điện áp 220V hoặc 1 KW ¾ Điện áp 3 pha 380V ¾ Cơ cấu truyền động chính : cơ cấu thuỷ lực. ¾ Chế độ hoạt động: Tự động và bán tự động - Ở chế độ tự động: Nắn (duỗ i thẳng), Bẻ (uốn - tích hợp 5 góc uốn tự động), cắt tạo đai sắt hoàn chỉnh có thể sử dụng ngay. - Ở chế độ bán tự động: Có thể nắn (duỗi) và cắt thép đến D8 có độ dài bất kỳ. - Năng suất : Đến 250 Kg đai/giờ (Tùy kích thước đai). Hình 2.7: Máy bẻ đai thép TD08 . giải quyết vấn đề đó là : " ;Thiết kế chế tạo máy duỗi, cắt và bẻ đai Tự Động& quot;. Máy được chế tạo với năng suất khá cao (gần 2000 đai/ ngày) nhằm. 2.5: Máy bẻ đai chuyên dụng do Hàn Quốc sản xuất 2.3.2 Thực trạng máy duỗi, cắt và bẻ đai sắt ở nước ta Trên thị trường đã có nhiều máy duỗi, cắt và bẻ đai