Đồ án Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy uốn thép xây dựng (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy uốn thép xây dựng (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY UỐN THÉP XÂY DỰNG GVHD: ThS. NGUYỄN PHI TRUNG SVTH: NGUYỄN XUÂN BẢO MSSV: 11143334 SVTH: NGUYỄN ĐỨC TÀI MSSV: 11143366 SVTH: VŨ LÊ TRUNG MSSV: 11143379 S K L 0 0 4 1 1 0 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7/2015
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH  BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: “NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY UỐN THÉP XÂY DỰNG” Giảng viên hƣớng dẫn: Th.S NGUYỄN PHI TRUNG Sinh viên thực hiện: NGUYỄN XUÂN BẢO 11143334 NGUYỄN ĐỨC TÀI 11143366 VŨ LÊ TRUNG 11143379 Lớp: 111432C Khoá: 2011 - 2015 Tp. Hồ Chí Minh, tháng7 /2015
3. TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP. CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT HCM NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập - Tự do – Hạnh phúc Bộ môn:CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hƣớng dẫn: Th/s NGUYỄN PHI TRUNG Sinh viên thực hiện: NGUYỄN XUÂN BẢO MSSV: 11143334 NGUYỄN ĐỨC TÀI MSSV: 11143366 VŨ LÊ TRUNG MSSV: 11143379 1. Tên đề tài: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY UỐN THÉP XÂY DỰNG 2. Các số liệu, tài liệu ban đầu: Các bài báo : - Design and Development of Semi-Automatic Stirrup Bending Mechanism - Optimal Design Of Mechanism For Stirrup Making Machine - A Computer Approach - A.V. Vanalkar and P.M. Padol Số liệu ban đầu : - Năng suất:khoảng 1200 Đai/ 1ca (8h). - Loạithépcần uốn:Thép xây dựng CT3 Ø6. 3. Nội dung chính của đồ án: Nghiên cứu, tính toán, thiết kế và chế tạo mô hình máy uốn thép xây dựng bán tự động. 4. Các sản phẩm dự kiến: - Tập thuyết minh - Tập bản vẽ - Máy uốn thép xây dựng bán tự động 5. Ngày giao đồ án: 23/3/2015 6. Ngày nộp đồ án: 23/7/2015 TRƢỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên)  Đƣợc phép bảo vệ (GVHD ký, ghi rõ họ tên) i
4. LỜI CAM KẾT - Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy uốn thép xây dựng - GVHD: Th.s Nguyễn Phi Trung - Họ tên sinh viên: Nguyễn Đức Tài 11143366 Nguyễn Xuân Bảo 11143334 Vũ Lê Trung 11143379 - Lớp: 111432 C - Địa chỉ sinh viên: Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TPHCM - Số điện thoại liên lạc:01659121871 - Email: nguyenductai0208@gmail.com - Ngày nộp khoá luận tốt nghiệp (ĐATN): 23/7/2015 - Lời cam kết: “Tôi xin cam đoan khoá luận tốt nghiệp (ĐATN) này là công trình do chính tôi nghiên cứu và thực hiện. Tôi không sao chép từ bất kỳ một bài viết nào đã được công bố mà không trích dẫn nguồn gốc. Nếu có bất kỳ một sự vi phạm nào, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm” Tp. Hồ Chí Minh, ngày . tháng . năm 2015 Ký tên ii
5. LỜI CẢM ƠN Hiện nay, các ngành kinh tế nói chung và ngành cơ khí nói riêng đòi hỏi kỹ sƣ cơ khí và cán bộ kỹ thuật cơ khí đƣợc đào tạo ra phải có kiến thức sâu rộng, đồng thời phải biết vận dụng những kiến thức đó để giải quyết những vấn đề cụ thể thƣờng gặp trong sản xuất, sửa chữa và sử dụng. Đồ ántốt nghiệp là một trong các đồ án có tầm quan trọng nhất đối với một sinh viên ngành cơ khí. Đồ án giúp cho sinh viên hiểu những kiến thức đã học và có kinh nghiệm cho công việc sau này. Mục tiêu của đồ án là tạo điều kiện cho ngƣời học nắm vững, có hiệu quả các phƣơng pháp và vận dụng vào nghiên cứu phân tích, thiết kế, xây dựng và quản lý các quá trình chế tạo sản phẩm cơ khí về kỹ thuật sản xuất. Đồ án tốt nghiệp còn truyền đạt những yêu cầu về chỉ tiêu công nghệ trong quá trình thiết kế các kết cấu cơ khí để góp phần nâng cao hiệu quả chế tạo chúng. Đƣợc tạo điều kiện của bộ môn và sự giúp đỡ tận tình của các thầy giáo, đặc biệt là thầy NguyễnPhi Trung chúng em đã hoàn thành đồ án này. Tuy nhiên, do thời gian giới hạn trong một đồ ánnên chắc chắc sẽ còn nhiều thiếu sót. Em rất mong đƣợc sự chỉ bảo của các thầy trong bộ môn công nghệ chế tạo máy. Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Phi Trung và các thầy cô trong bộ môn đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này.! SVTH: Nguyễn Đức Tài Nguyễn Xuân Bảo Vũ Lê Trung iii
6. TÓM TẮT ĐỒ ÁN NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY UỐN THÉP XÂY DỰNG Trong kết cấu xây dựngphần lớn kết cấuđƣợc thực hiện bằngthủ công.Trongcộthoặc dầm có rất nhiềuthanhngangvà dọcđể trợ lực,chúng yêu cầuphải đƣợc gắnvới nhau để tăng bền cho cấu trúc.Đai vuông hoặc hình thangđƣợcsử dụng để nốinhau bằngdây thépchắc chắn. Trongxây dựng,công nhânuốn cong thépbằng cáchtruyền thống. Công nhân sử dụng nhiều sức lực cho công việc này.Và vì lý donày,tự động hóalà yêu cầu và là mục tiêucủa đề tài. Nó có thểlàm giảmthời gianxây dựngvà tăngnăng suấtuốnbằngtự động hóa.Đâylà mộtthử nghiệm đƣợcthiết kếvà phát triển, sử dụng các nguyên tắc củacác kết cấu cơ khí vàthiết bị điện. Việc sử dụng nólàm giảmnhiều chi phílao động, công sức và thời gian xây dựng,sản xuấtđai có các kích cỡkhác nhauvàđộ chính xáctăng lên. ABSTRACT RESEARCHING, DESIGNING AND MANUFACTURINGCONSTRUCTION STEEL BENDING MACHINE In the construction of any structure major work is done by labour. In column or beam there are many horizontal and vertical rods to support the concrete, they are required to be tied together so that they give enough strength to the structure. Square or any trapezoidal shape stirrups are used to tie rod together by means of tight wires. In small construction sites workers bend stirrup using traditional way. There is no other way to make stirrup with less human effort. And for this reason automation is required which is the objective of the project presented. It is possible to decrease construction lead time with increase of the stirrup bending rate by automation only. Here an attempt is made to design and develop, using the machanism and electric. Its use reduces a lot of labour cost, effort and construction lead time and production of various sizes of stirrup and accuracy increases. iv
7. MỤC LỤC Trang NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN i LỜI CAM KẾT ii LỜI CẢM ƠN iii TÓM TẮT ĐỒ ÁN iv MỤC LỤC v DANH MỤC BẢNG BIỂU xi DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ xii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xiv CHƢƠNG 1. GIỚI THIỆU 1 1.1 Tính cấp thiết của đề tài: 1 1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài: 1 1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài: 1 1.4 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 2 1.4.1 Đối tƣợng nghiên cứu: 2 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu: 2 1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu 2 1.5.1 Cơ sở phƣơng pháp luận 2 1.5.2 Các phƣơng pháp nghiên cứu cụ thể 2 1.6 Kết cấu của ĐATN 2 CHƢƠNG 2: TỔ NG QUAN NGHIÊN CƢ́ U ĐỀ TÀ I 4 2.1 Giới thiệu về máy uốn thép: 4 2.2 Lịch sử phát triển của máy uốn thép: 4 2.3 Đặc điểm máy uốn thép: 5 2.4 Phân tích sản phẩm đai thép: 5 CHƢƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 7 3.1 Các khái niệm về lực: 7 3.1.1 Các khái niệm về ngoại lực: 7 3.2 Thuyết bền ứng suất tiếp 8 v
8. 3.3 Thanh chịu uốn ngang phẳng 8 3.3.1 Ứng suất trên tiết diện bị uốn thuần túy 8 3.3.2 Ứng suất khi thanh chịu uốn ngang phẳng 10 3.4 Ứng suất trong miền biến dạng của vật thể tiếp xúc 11 3.4.1 Tƣơng quan hình học giữa các mặt của 2 vật thể tiếp xúc 11 3.4.2 Ứng suất trong biến dạng của vật thể tiếp xúc 11 3.5 Cơ sở lý luận về biến dạng dẻo của kim loại: 13 3.5.1 Sự trƣợt đơn tinh thể 13 3.5.2 Sự trƣợt của đa tinh thể: 19 3.6 Cơ sở tính toán của quá trình uốn đai thép: 20 3.6.1 Các thống số ảnh hƣởng đến quá trình uốn đai thép : 20 3.6.2 Đƣờng trung hòa và sự dịch chuyển của đƣờng trung hòa : 21 3.6.3 Cở sở kinh tế chế tạo máy uốn: 22 3.6.4 Yêu cầu về kinh tế trong thiết kế: 22 3.6.5 Yêu cầu kinh tế trong chế tạo: 22 3.6.6 Yêu cầu kinh tế trong sử dụng: 23 CHƢƠNG 4: PHƢƠNG HƢỚ NG VÀ CÁ C GIẢ I PHÁ P 25 4.1 Giới thiệu chung : 25 4.2 Yêu cầu của đề tài : 25 4.3 Phƣơng hƣớng và giải pháp thực hiện : 25 4.3.1 Phƣơng án 1: Sử dụng cơ cấu tay quay con trƣợt 25 4.3.2 Phƣơng án 2: Sử dụng thủy lực 26 4.3.3 Phƣơng án 3: Sử dụng vít me đai ốc 27 4.3.4 Phƣơng án 4: Sử dụng bánh răng nón 28 4.3.5 Phƣơng án 5: Sử dụng khí nén 28 4.4 Kết luận: 29 CHƢƠNG 5: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ BỘ PHÂN UỐN CỦA MÁY UỐN THÉP XÂY DỰNG 30 5.1 Thiết kế bộ truyền đai: 30 5.1.1 Chọn đai: 30 vi
9. 5.1.2 Đƣờng kính đai nhỏ: 30 5.1.3 Vận tốc đai: 30 5.1.4 Đƣờng kính đai lớn: 30 5.1.5 Tỉ số truyền thực tế: 30 5.1.6 Khoảng cách trục a: 30 5.1.7 Chiều dài đai: 31 5.1.8 Số vòng chạy của đai trong 1s: 31 5.1.9 Tính lại khoảng cách trục : 31 5.1.10 Góc ôm α1 trên bánh đai nhỏ: 31 5.1.11 Số dây đai Z: 31 5.1.12 Chiều rộng bánh đai: 32 5.1.13 Đƣờng kính ngoài của bánh đai nhỏ: 32 5.1.14 Đƣờng kính ngoài của bánh đai lớn: 32 5.1.15 Lực căng đai: 32 5.1.16 Lực tác dụng lên trục: 32 5.2 Tính toán thiết kế trục vit me – đai ốc: 32 5.2.1 Chọn đƣờng kính trung bình ren 32 5.2.2 Chọn các thông số của vít và đai ốc: 35 5.2.3 Tốc độ trục công tác: 36 5.3 Tính toán trục giảm tốc: 36 5.3.1 Trục 2: 36 5.3.2 Trục 1: 37 5.3.3 Động cơ: 37 5.4 Tình toán thiết kế bộ truyền bánh răng: 37 5.4.1 Chọn vật liệu: 37 5.4.2 Xác định ứng suất cho phép : 38 5.4.3 Xác định số bộ khoảng cách trục (bánh răng trụ) 39 5.4.4 Xác định các thông số ăn khớp: 39 5.4.5 Kiểm nghiệm rằng về độ bền tiếp xúc 39 5.4.6 Xác định chính xác ứng xuất tiếp xúc cho phép. 41 vii
10. 5.4.7 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn 41 5.4.8 Kiểm nhgiệm về quá tải của răng 42 5.4.9 Các thông số và kích thƣớc bộ truyền 42 5.5 Tính toán trục: 42 5.5.1 Chọn vật liệu: 42 5.5.2 Tính thiết kế trục: 43 5.5.3 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực: 43 5.5.4 Xác định đƣờng kính và chiều dài đoạn trục: 44 5.5.5 Tính moment tổng và moment tƣơng đƣơng tại các tiết diện: 47 5.5.6 Tính đƣớng kính trục tại các tiết diện 48 CHƢƠNG 6: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ BỘ PHẬN CẤP PHÔI CỦA MÁY UỐN THÉP XÂY DỰNG 49 6.1 Tính toán chọn động cơ: 49 6.1.1 Tính toán tốc độ trục công tác: 49 6.1.2 Tính toán động học hệ dẫn động cơ khí: 49 6.1.3 Tính toán lại tốc độ trục công tác: 50 6.2 Thiết bộ truyền đai: 50 6.2.1 Chọn đai: 50 6.2.2 Đƣờng kính đai nhỏ: 50 6.2.3 Vận tốc đai: 51 6.2.4 Đƣờng kính đai lớn: 51 6.2.5 Tỉ số truyền thực tế: 51 6.2.6 Khoảng cách trục a: 51 6.2.7 Chiều dài đai: 51 6.2.8 Số vòng chạy của đai trong 1s: 51 6.2.9 Tính lại khoảng cách trục : 51 6.2.10 Góc ôm α1 trên bánh đai nhỏ: 52 6.2.11 Số dây đai Z: 52 6.2.12 Chiều rộng bánh đai: 52 6.2.13 Đƣờng kính ngoài của bánh đai nhỏ: 53 viii
11. 6.2.14 Đƣờng kính ngoài của bánh đai lớn: 53 6.2.15 Lực căng đai: 53 6.2.16 Lực tác dụng lên trục: 53 6.3 Thiết kế bộ truyền xích: 53 6.3.1 Chọn loại xích: 53 6.3.2 Xác định các thông số của xích và bộ truyền: 53 6.3.3 Tính kiểm nghiệm xích về độ bền: 55 6.3.4 Đƣờng kính đĩa xích: 55 6.3.5 Xác định lực tác dụng lên trục 1: 57 6.3.6 Xác định lực tác dụng lên trục 1: 57 6.4 Tính toán trục: 57 6.4.1 Chọn vật liệu: 57 6.4.2 Tính thiết kế trục: 58 6.4.3 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực: 58 6.4.4 Xác định đƣờng kính và chiều dài đoạn trục: 59 6.4.5 Tính moment tổng và moment tƣơng đƣơng tại các tiết diện: 61 6.4.6 Tính đƣớng kính trục tại các tiết diện 62 6.5 Tính toán thiết kế Ly Hợp 62 6.5.1 Chọn Nam châm điện: 62 6.5.2 Tính toán chọn lò xo: 63 CHƢƠNG 7: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY UỐN THÉP XÂY DỰNG VỚI PLC 65 7.1 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển máy: 65 7.2 Các thành phần trong hệ thống điều khiển: 65 7.2.1 Mạch động lực các động cơ: 68 7.2.2 Mạch điện kết nối PLC với thiết bị trong hệ thống: 69 7.3 Lập trình vận hành 69 7.3.1 Yêu cầu điều khiển: 69 7.3.2 Chƣơng trình điều khiển: 71 CHƢƠNG 8: CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM MÔ HÌNH 78 ix
12. 8.1 Mục đích: 78 8.2 Thiết kế mô hình phần cơ khí: 78 8.2.1 Bộ phận uốn thép: 78 8.2.2 Bộ phận cấp phôi: 84 8.3 Mô hình thực tế: 90 8.4 Mạch điện điều khiển mô hình thực tế: 92 KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 93 TÀI LIỆU THAM KHẢO 94 x
13. DANH MỤC BẢNG BIỂU Trang Bảng 5.1: Thông số động học và động lực học các cấp của hệ truyền dẫn. 37 Bảng 6.1: Thông số động học và động lực học các cấp của hệ truyền dẫn 50 Bảng 7.1:Bảng thống kê thiết bị 66 Bảng 7.2: Lập bảng địa chỉ I/O 70 xi
14. DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ Trang Hình 2.1: Một số máy uốn thép trên thị trƣờng hiện nay 5 Hình 2.2: Sản phẩm đai thép sau khi uốn 6 Hình 3.1: Sơ đồ phân bố 7 Hình 3.2: Sơ đồ phân bố ứng suất tiếp 8 Hình 3.3: Các lớp vật liệu sau biến dạng 8 Hình 3.4: Biểu đồ xác định trị số ứng suất 9 Hình 3.5: Ứng suất tiếp diện hình chữ nhật 10 Hình 3.6: Ứng suất tiếp tiết diện tròn 11 Hình 3.7: Ứng suất trong miền biến dạng 12 Hình 3.8: Đơn tinh thể sau khi trƣợt 14 Hình 3.9: Các mặt và phƣơng trƣợt 15 Hình 3.10: Sơ đồ ứng suất gây ra trƣợt 16 Hình 3.11: Sơ đồ lệch biên sự trƣợt 18 Hình 3.12: Sơ đồ nguyên lý quá trình uốn đai thép 20 Hình 3.13: Sơ đồ bề mặt biến dạng sau khi uốn 21 Hình 3.14: Sơ đồ dịch chuyển của đƣờng trung hòa 21 Hình 4.1: Sơ đồ nguyên lý uốn thép bằng cơ cấu tay quay con trƣợt 26 Hình 4.2: Sơ đồ nguyên lý uốn thép bằng cơ cấu thủy lực 26 Hình 4.3: Sơ đồ nguyên lý uốn thép bằng cơ cấu vítme -đai ốc 27 Hình 4.4: Sơ đồ nguyên lý uốn thép bằng cơ cấu bánh răng nón 28 Hình 4.5: Sơ đồ nguyên lý uốn thép bằng cơ cấu khí nén 29 Hình 5.1: Sơ đồ phân bố lực khi uốn thép 33 Hình 5.2: Biểu đồ nội lực khi uốn thép 33 Hình 5.3: Tiết diện mặt cắt ngang của ba thanh thép 34 Hình 5.4: Sơ đồ phân bố lực khi uốn thép 34 Hình 5.6: Thông số của bộ truyền vít me 35 Hình 5.7: Sơ đồ phân bố lực trên trục 45 Hình 5.8: Sơ đồ phân bố lực và biểu đồ moment trên trục 1 46 xii
15. Hình 5.9: Sơ đồ phân bố lực và biểu đồ moment trên trục 2 47 Hình 6.1: Sơ đồ phân bố lực trên trục 59 Hình 6.2: Sơ đồ phân bố lực và biểu đồ moment tren trục 1 60 Hình 6.3: Sơ đồ phân bố lực và biểu đồ moment trên trục 2 61 Hình 7.1: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển máy 65 Hình 7.2: Mạch động lực các động cơ 68 Hình 7.3: Sơ đồ kết nối PLC với thiết bị trong hệ thống 69 Hình 8.1: Mạch động lực và mạch điện điều khiển mô hình thực tế 92 xiii
16. DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT CNC Computerized Numerical Control NC Numerical Control ĐATN Đồ ÁnTốt Nghiệp HVKTQS Học Viện Kỹ Thuật Quân Sự LĐXH Lao Động – Xã Hội KHKT Khoa Học Kỹ Thuật KHTNVCN Khoa Học Tự NhiênVà Công Nghệ NXB Nhà Xuất Bản PLC Programmable Logic Controller xiv
17. CHƯƠNG 1 GVHD: Th.S Nguyễn Phi Trung 1 CHƢƠNG 1. GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết của đề tài: Trong xu thế Công nghiệp hóa – Hiện đại hóa của thế giới nói chung và của Việt Namnói riêng là động lực thúc đẩy sự phát triển của khoa học – công nghệ.Khoa học Kỹ thuật ngày càng nhanh chóng, đang góp phần nâng cao năng suất lao động, thay thế dần sức lao động của con ngƣời. Sự phát triển này đã dẫn đến rất nhiều chủng loại máy ra đời nhằm phục vụ cho nhu cầu thiết yếu của con ngƣời.Trong đó, máy uốn đã và đang đƣợc ứng dụng nhiều trong công nghiệp, đặc biệt là trong lĩnh vực xây dựng. 1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài: Trong ngành xây dựng trƣớc đâyviệc uốn đai thép chủ yếu làm bằng tay, vừa tốn nhiều công sức lao động của ngƣời công nhân nhƣng năng suất, hiệu quả mang lại không cao.Ngày nay với sự hỗ trợ của máy móc,công việc này trở nên nhẹ nhàng hơn và năng suất cũng tăng lên gấp bội. Do đó giảm đƣợc chi phí sản xuất trong ngành xây dựng Trên thế giới đã có nhiều loại máy uốn khác nhau,từ thủ công, bán tự động cho đến tự động.Ở Việt Nam cũng đã xuất hiện nhiều loại máy uốn khác nhau,nhƣng hầu hết là sản phẩm đƣợc nhập khẩu từ bên ngoài nên đôi lúc nhu cầu của khách hàng còn nhiều hạn chế và đặc biệt là giá thành còn rất cao.Việc chế tạo đƣợc máy uốn ở trong nƣớc sẽ làm hạ giá thành sản phẩm rất nhiều, bên cạnh đó còn tăng vị thế cạnh tranh của thị trƣờng trong nƣớc so với thị trƣờng thế giới trong lĩnh vực công nghiệp. Xuất phát từ nhu cầu thực tế đó, viêc nghiên cứu thiết kế và chế tạo máy uốn đai thép nhằm phục vụ cho nhu cầu của xã hội là rất cần thiết, học viên đã chọn đề tài“NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY UỐN THÉP XÂY DỰNG“ làm đề tài tốt nghiệp của mình. 1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài: Ngày nay, đời sống của con ngƣời ngày càng nâng lên một tầm cao mới,nhu cầu ăn ở và tiêu dùng của con ngƣời ngày càng cao.Chính điều này đã thúc đẩy ngành xây dựng và các ngành công nghiệp khác phát triển theo. Mặt khác, trƣớc xu thế hội nhập và phát triển theo hƣớng công nghiệp hóa trong các công việc thủ công, lao động bằng sức ngƣời đang dần đƣợc thay thế bởi các thiết bị hiện đại.Trƣớc kia trong lĩnh vực xây dựng việc uốn đai thép chủ yếu đƣợc làm bằng tay.Do đó, năng suất và hiệu quả không cao,việc ứng dụng công nghệ mới này sẽ tăng cƣờng tự động, đồng thời giảm thiểu tối đa sức ngƣời nhƣng hiệu quả mang lại sẽ cao hơn rất nhiều lần và đáp ứng nhu cầu xã hội.Đằng sau việc nghiên cứu đề tài sẽ phát triển, cải tiến các loại máy uốn để tối ƣu hóa năng suất. 1
18. CHƯƠNG 1 GVHD: Th.S Nguyễn Phi Trung 1.4 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 1.4.1 Đối tƣợng nghiên cứu: - Máy uốn thép xây dựng bán tự động - Loại thép uốn: Thép xây dựng CT3 Ø6 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu: - Các loại máy uốn thép tự động và bán tự động trong nƣớc và ngoài nƣớc. - Nguyên lý và chế độ uốn các loại thép xây dựng nhƣ thép rằn, thép trơn, thép thanh chữ nhật, thép tấm 1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu 1.5.1 Cơ sở phƣơng pháp luận Máy uốn thép là loại máy gia công kim loại bằng áp lực để uốn ra những sản phẩm có hình dáng, kích thƣớc nhất định. Máy gồm các bộ phận: nguồn động lực, bộ truyền động và cơ cấu uốn. Sản phẩm uốn rất đa dạng và phong phú, có thể là kim loại nhƣ thép, nhôm, đống, inox đƣợc dùng rộng rãi trong thực tế. Từ những hoa văn trên cửa sổ sắt cho đến những tấm biển quảng cáo, những tay cầm của các đồ dùng đều qua quá trình uốn mà hình thành. Sản phẩm uốn còn dùng nhiều trong lĩnh vực xây dựng, những tòa nhà cao tầng, chung cƣ, biệt thự đƣợc xây dựng nên đều có sự góp phần quan trọng của sản phẩm qua quá trình uốn. 1.5.2 Các phƣơng pháp nghiên cứu cụ thể - Đọc và nghiên cứu các nguyên lý của các máy uốn thép. - Nghiên cứu ứng dụng của các máy uốn thép cũng nhƣ từng loại thép trong từng lĩnh vực. - Nghiên cứu tài liệu về sức bền vật liệu, biến dạng dẻo của kim loại. - Phân tích chọn lựa phƣơng án thiết kế chế tạo phù hợp. 1.6 Kết cấ u củ a ĐATN Chƣơng 1: Giới thiệu Chƣơng 2: Tổng quan đề tài Chƣơng 3: Cơ sở lý thuyết Chƣơng 4: Phƣơng hƣớng và các giải pháp Chƣơng 5: Tính toán, thiết kế bộ phận uốn của máy uốn thép xây dựng Chƣơng 6: Tính toán, thiết kế bộ phận cấp phôi của máy uốn thép xây dựng Chƣơng 7: Thiết kế hệ thống điều khiển máy uốn thép xây dựng với PLC 2
19. CHƯƠNG 1 GVHD: Th.S Nguyễn Phi Trung Chƣơng 8: Chế tạo thử nghiệm mô hình Kết luận- Kiến nghị 3
20. CHƯƠNG 2GVHD: Th.S Nguyễn Phi Trung 2 CHƢƠNG 2: TỔ NG QUAN NGHIÊN CƢ́ U ĐỀ TÀ I 2.1 Giới thiệu về máy uốn thép: Máy uốn thép là loại máy dùng để nắn thẳng, gấp và cắt những cuộn dây thép xây dựng dạng cuộn tròn thành những đai thép nhỏ hình chữ nhật dùng để đai các thanh thép trong công trình tạo thành cốt thép cho các xà, dầm, cột trụ xây dựng. Trong xây dựng, các dầm cọc bê tông ngoài bốn cọc thép dài ra còn có các vòng đai bằng thép đai bốn thanh thép này lại để tạo thành cốt thép cho dầm bê tông. Trƣớc đây, công việc uốn thép vẫn phải làm thủ công bằng cách dùng đòn bẩy và uốn bằng tay, tuy nhiên các đai thép này có kích thƣớc, hình dáng không chuẩn và năng suất rất thấp, không thể đáp ứng đƣợc cho các công trình lớn tầm cỡ quốc gia. Chính vì thế, nhiều nƣớc trên thế giới áp dụng tự động hóa vào các máy uốn thủ công để tạo ra máy uốn thép bán tự động hoặc tự động, cho năng suất cao với kích thƣớc gần nhƣ giống nhau hoàn toàn. Vì thép dây trong công nghiệp thƣờng có dạng vòng, nên máy uốn đai thép bán tự động cũng sẽ đảm nhận luôn công việc cấp phôi cắt sẵn ứng với mỗi khung thép, đảm bảo chất lƣợng cho các xà, dầm bê tông sử dụng trong các công trình lớn. 2.2 Lịch sử phát triển của máy uốn thép: Máy uốn là một sản phẩm của ngành cơ khí chế tạo dùng để uốn những phôi liệu thành những sản phẩm có ích cho đời sống con ngƣời. Nó góp phần đánh kể vào việc giảm sức lao động của con ngƣời trong quá trình làm ra sản phẩm. Máy uốn có rất nhiều loại và đƣợc dùng phổ biến nhất ở rất nhiều nƣớc trên thế giới trong đó có cả Việt Nam chúng ta. Máy uốn thép có rất nhiều loại nhƣ máy uốn ống bằng thủy lực, máy uốn ống bằng điện, máy uốn ống bằng điện thủy lực, Sự phát triển của máy uốn ngày càng mạnh, trƣớc đây mấy chục năm những sản phẩm uốn chỉ tạo nên bằng tay rồi sau đó phát triển dần lên uốn bằng máy để giảm sức ngƣời và uốn bán tự động rồi đến uốn tự động cho tới tận khâu cấp phôi. 4
21. CHƯƠNG 2GVHD: Th.S Nguyễn Phi Trung Hình 2.1: Một số máy uốn thép trên thị trƣờng hiện nay 2.3 Đặc điểm máy uốn thép: Uốn thép là việc biến đổi hình dạng của phôi thép thành hình dạng nhƣ ngƣời ta mong muốn. Ngày nay có rất nhiều loại máy uốn ra đời: máy uốn kim loại tấm, máy uốn thép thanh, máy uốn thép ống, máy uốn định hình, máy uốn tự động CNC và các máy uốn tự động khác Trong ngành xây dựng, việc chuẩn bị đai thép là một khâu quan trọng trong quá trình xây dựng. Ở các công trình lớn đai thép đƣợc chuẩn bị từ các nhà máy chở tới công trƣờng, ở đây đai thép đƣợc tạo ra từ các máy uốn hiện đại, nhƣng chi phí cho việc sản xuất lớn và tốn nhiều công vận chuyển. Ở Việt Nam các công trình xây dựng thƣờng nhỏ lẻ, nhà ở của dân và các công trình công cộng khác Việc đƣa máy uốn ra công trƣờng sản xuất có rất nhiều thuận lợi. Với những máy uốn nhỏ tự động sẽ thay thế đƣợc rất nhiều sức lao động của con ngƣời, việc vận chuyển máy dễ dàng, dễ sữa chữa khi hỏng hóc, chi phí ban đầu cho việc sản xuất thấp. Với máy uốn thép tự động nhƣ đã nghiên cứu, khối lƣợng của máy nhẹ, dễ vận chuyển, tốc độ uốn khá nhanh, chi phí chế tạo thấp, thích hợp cho việc sản xuất tại công trƣờng. 2.4 Phân tích sản phẩm đai thép: Khi tiến hành uốn đai thép ta cần biết kích thƣớc khai triển của sản phẩm uốn, tuy nhiên ta cần lƣu ý khi uốn mặt trong sẽ phát sinh biến dạng nén, mặt ngoài sẽ phát sinh biến dạng kéo. Còn phần trung tâm không tồn tại cả biến dạng nén và kéo.Có nghĩa là tại tâm không thay đổi chiều dài sau khi uốn nên đƣợc sử dụng trong tính toán kích thƣớc khai triển chiều dài của sản phẩm. Tuy nhiên, đây là tính toán trên lý thuyết nên chỉ có giá trị gần đúng, để đƣợc chính xác cần tiến hành uốn thử.Vị trí của lớp trung gian còn thay đổi tùy thuộc vào bán kính trong r. 5