Đề tài Ứng dụng từ trường trong việc làm biến dạng thép tấm trong ngành đóng tàu (Phần 1)

Nội dung text: Đề tài Ứng dụng từ trường trong việc làm biến dạng thép tấm trong ngành đóng tàu (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỀ TÀI NCKH CẤP SINH VIÊN ỨNG DỤNG TỪ TRƯỜNG TRONG VIỆC LÀM BIẾN DẠNG THÉP TẤM TRONG NGÀNH ĐĨNG TÀU MÃ ĐỀ TÀI: SV2010 - 70 THUỘC NHĨM NGÀNH: KHOA HỌC KỸ THUẬT NGƯỜI CHỦ TRÌ: BÙI TUẤN ANH NGƯỜI THAM GIA: NGUYỄN VĂN BÌNH LÊ TẤN BẢO ĐƠN VỊ: KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY S K C 0 0 2 8 5 3 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH THÁNG 10, 2010
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM  ĐỀ TÀI NCKH (CẤP SINH VIÊN) ỨNG DỤNG TỪ TRƯỜNG TRONG VIỆC LÀM BIẾN DẠNG THÉP TẤM TRONG NGÀNH ĐĨNG TÀU MÃ SỐ: SV2010-70 THUỘC NHÓM NGÀNH : KHOA HỌC KỸ THUẬT NGƯỜI CHỦ TRÌ : BÙI TUẤN ANH NGƯỜI THAM GIA : NGUYỄN VĂN BÌNH : LÊ TẤN BẢO ĐƠN VỊ : KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY TP. HỒ CHÍ MINH – 10/2010
3. TĨM TẮT ĐỀ TÀI Việc gia cơng hình dáng của tấm thép trong thân tàu thủy đƣợc xem là một giai đoạn quan trọng về phƣơng diện năng suất và độ chính xác của những đƣờng cong trên tấm thép. Hai loại nguồn nhiệt thƣờng đƣợc sử dụng trong quá trình nung nĩng dạng đƣờng là: đầu hàn oxy-axetylen và cuộn dây cảm ứng. Việc tạo hình cơ nhiệt bằng đầu hàn oxy-axetylen linh hoạt và ít tốn kém hơn, nhƣng độ chính xác phụ thuộc vào kỹ năng và kinh nghiệm của ngƣời cơng nhân để điều khiển đầu hàn tạo ra những biến dạng cong nằm trong giới hạn cho phép. Tuy nhiên dịng nhiệt từ đầu oxy-axetylen trộn với khí ga là khơng dễ điều khiển bởi vì những đặc tính sản sinh ra nhiệt bắt nguồn từ phản ứng của khí ga. Trong khi đĩ kích thƣớc của thân tàu thủy cần cho việc điểu khiển với độ chính xác cao, gia cơng bằng đầu oxy-axetylen sẽ cĩ một số giới hạn trong nhiều ứng dụng. Nguồn nhiệt từ cảm ứng điện từ đƣợc đề cập để thay thế cho nguồn nhiệt từ lửa khí ga trong những ứng dụng đĩ. So sánh với nguồn nhiệt từ đầu oxy-axetylen, đầu nung cảm ứng cĩ những lợi thế nhƣ hiệu suất, sự phân phối của nĩ là dễ dàng hơn cho việc điều khiển và tái sản xuất. Bên cạnh đĩ, hệ thống cảm ứng cĩ thể đƣợc kết nối với một hệ thống robot trong tự động hĩa. Khi quá trình nung nĩng bằng cảm ứng điện từ kết hợp với thiết bị xử lý cảm ứng điện tự động và một thuật tốn sinh ra các đƣờng nhiệt thì năng suất của quá trình gia cơng nhiệt những tấm thép đạt độ cong mong muốn sẽ cĩ hiệu suất tăng đáng kể. 1
4. MỤC LỤC TĨM TẮT ĐỀ TÀI 1 Phần 1: ĐẶT VẤN ĐỀ I. ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU. 5 II. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGỒI NƢỚC. 5 III. NHỮNG VẤN ĐỀ CỊN TỒN TẠI. 6 Phần 2: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I. MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI 7 II. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 7 III. NỘI DUNG CHƢƠNG 1 GIỚI THIỆU 8 CHƢƠNG 2 THIẾT KẾ CƠ KHÍ 2.1 Cấu tạo 10 2.1.1 Thùng đỡ 10 2.1.2 Thanh trƣợt 11 2.1.3 Thanh răng và bánh răng 11 2.1.4 Con lăn chịu lực 11 2.1.5 Con lăn định vị 12 2.2 Nguyên lý sơ đồ động 12 CHƢƠNG 3 ĐỌC VÀ XỬ LÝ BẢN THIẾT KẾ 3.1 Về định dạng file DXF và cách trình bày dữ liệu đƣờng thẳng, trịn, cung trong file DXF 13 3.1.1 Định dạng DXF 13 3.1.2 Cách tổ chức dữ liệu file DXF 14 3.2 Phƣơng pháp đọc dữ liệu đƣờng thẳng, đƣờng trịn và các cung trịn trong file DXF bằng Visual Studio 2005 20 2
5. 3.3 Vẽ các đối tƣợng lên Form 22 3.3.1 Vẽ đƣờng thẳng 22 3.3.2 Vẽ các cung trịn 23 3.3.3 Vẽ đƣờng trịn 23 3.3.4 Vẽ ellipse 23 3.3.5 Vẽ polyine 24 CHƢƠNG 4 QUÁ TRÌNH NUNG CẢM ỨNG 4.1 Giới thiệu về đầu nung cảm ứng 26 4.2 Hình dáng của đầu nung trong thực tế 27 4.3 Sơ đồ mạch thí nghiệm của đầu nung cảm ứng 28 4.3.1 Mạch nguồn 28 4.3.2 Mạch nguồn cho mạch điều khiển 28 4.3.3 Mạch nguồn cho mạch cơng suất 28 4.3.4 Mạch điều khiển 29 4.3.5 Mạch cơng suất 29 IV. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC 1. Tính khoa học 2. Khả năng triển khai vào thực tế 3. Hiệu quả kinh tế - xã hội Phần 3: KẾT LUẬN I. KẾT LUẬN 32 II. ĐỀ NGHỊ 32 TÀI LIỆU THAM KHẢO 33 3
6. DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 0.1 Biến dạng thép bằng đầu hàn axetylen 5 Hình 0.2 Biến dạng thép bằng từ trƣờng 6 Hình 1.1 Đƣờng đi của đầu nhiệt để biến dạng thép 8 Hinh 1.2 Sơ đồ hoạt động của thiết bị 9 Hình 2.1 Thùng đỡ 10 Hình 2.2 Thanh trƣợt 11 Hình 2.3 Bánh răng và thanh răng 11 Hình 2.4 Con lăn chịu lực 11 Hình 2.5 Con lăn định vị 12 Hình 3.6 Sơ đồ khối 12 Hình 3.1 Lƣu đồ nhập file DXF 21 Hình 3.2 Mơ phỏng file DXF 22 Hình 4.1 Đầu nung cảm ứng trong quá trình nhiệt cảm ứng 26 Hình 4.2 Giản đồ quá trình nung nĩng bằng từ trƣờng 27 Hình 4.3 Các đầu nung trong thực tế 28 Hình 4.4 Mạch nguồn cho mạch điều khiển 28 Hình 4.5 Mạch nguồn cho mạch cơng suất 28 Hình 4.6 Mạch điều khiển đầu nung cảm ứng 29 Hình 4.7 Mạch cơng suất đầu nung cảm ứng 29 4
7. PHẦN 1 ĐẶT VẤN ĐỀ I.ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU: Ở Việt Nam hiện nay cơng nghiệp đĩng tàu đang dần phát triển và cĩ những thành tựu đáng kể, bƣớc đầu tạo đƣợc thƣơng hiệu trên thế giới. Trên đà phát triển của mình, địi hỏi ngành cơng nghiệp đĩng tàu Việt Nam phải thay đổi những cơng nghệ hiện cĩ để đẩy nhanh tốc độ cũng nhƣ thân thiện với mơi trƣờng, ít nguy hiểm cho ngƣời cơng nhân, và đạt độ chính xác cao. Trong cơng nghiệp đĩng tàu cĩ một cơng đoạn quan trọng đĩ là làm biến dạng các tấm thép làm vỏ thân tàu theo những hình dáng phức tạp. Phƣơng pháp làm biến dạng thép tấm đã đƣợc nghiên cứu từ lâu nhƣng hiện nay vẫn là một vấn đề mới mẻ với ngành cơng nghiệp đĩng tàu non trẻ của chúng ta. II.TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGỒI NƢỚC: Hiện nay ở nƣớc ta đang sử dụng đầu đốt oxy-axetylen ( hàn giĩ đá ) do ngƣời cơng nhân điều khiển theo kinh nghiệm để cho ra những hình dáng theo yêu cầu. Tuy nhiên cách này cĩ một số nhƣợc điểm nhƣ: mỏi mệt ở ngƣời cơng nhân, ảnh hƣởng của ngọn lửa đầu hàn nên độ chính xác của nĩ khơng cao. Hiện nay trên thế giới đang sử dụng đầu nung cảm ứng để làm biến dạng thép tấm và sử dụng phần mềm để điều khiển đƣờng đi cho đầu từ để cho ra những biến dạng cần thiết. Tuy nhiên các nghiên cứu hiện nay trên thế giới đều tập trung vào việc tính tốn biến dạng của tấm thép trong quá trình định dạng mà chƣa đi sâu nghiên cứu việc tiên đốn đƣờng di chuyển của đầu tạo nhiệt bằng từ trƣờng. Hình 0.1: Biến dạng thép bằng đầu hàn axetylen. 5
8. Hình 0.2: Biến dạng thép bằng từ trƣờng. III.NHỮNG VẤN ĐỀ CỊN TỒN TẠI: Nếu sử dụng phƣơng pháp đầu hàn oxy-axetylen, hình dạng của tấm thép sau khi gia cơng sẽ tuỳ thuộc vào tay nghề ngƣời cơng nhân. Đối với phƣơng pháp dùng đầu từ trƣờng cĩ một sơ vấn đề cần phải giải quyết để cĩ đƣợc sản phẩm tốt nhất. Một là: tính tốn các thơng số của đầu từ cho từng loại vật liệu: cƣờng độ dịng điện, tần số, hình dáng đâu từ, khoảng cách tới bề mặt của phơi. Từ đĩ xây dựng nên một bảng tra cho từng loại vật liệu. Hai là: xây dựng đƣờng đi cho đầu từ. Với đƣờng đi thích hợp mới tạo ra sản phẩm nhƣ mong muốn. Việc này địi hỏi phải áp dụng những kiến thức mới nhƣ mạng nơron thần kinh nhân tạo vào trong thực nghiệm. Đây là mảng kiến thức khá mới mẻ với nền khoa học của nƣớc ta. 6
9. PHẦN 2 GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I.MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI: Đề xuất một phƣơng án biến dạng nhiệt thép tấm sử dụng từ trƣờng tần số cao để đốt nĩng dựa trên nguyên lí cảm ứng điện từ. Tự động hĩa quá trình biến dạng thép tấm dày, kích thƣớc lớn cĩ thể sử dụng trong các nhà máy đĩng tàu. Việc sử dụng cơng nghệ mới này cĩ thể giúp nâng cao năng suất, hiệu quả kinh tế trong cơng nghiệp đĩng tàu hoặc cơng nghiệp chế tạo các thiết bị cơng nghiệp. II.PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: II.1. Phƣơng pháp tham khảo tài liệu: Liên hệ thƣ viện Trƣờng ĐH SPKT TPHCM mƣợn sách cĩ liên quan đến đề tài và ghi chép tài liệu để tiến hành nghiên cứu. Thu thập tài liệu trên internet, sử dụng nhiều từ khĩa và thủ thuật internet để tìm kiếm những tài liệu cĩ liên quan, hổ trợ cho cơng việc nghiên cứu. II.2.Phƣơng pháp phân tích thực nghiệm: Tiến hành thí nghiệm trực tiếp trên hệ thống cơ khí, cho hệ thống hoạt động theo chƣơng trình mơ phỏng tự xây dựng. Đo đạc, phân tích các thơng số để đƣa ra kết quả tối ƣu. 7