Nghiên cứu, thiết kế máy kiểm tra ứng suất của kính cường lực

Nội dung text: Nghiên cứu, thiết kế máy kiểm tra ứng suất của kính cường lực

1. NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MÁY KIỂM TRA ỨNG SUẤT CỦA KÍNH CƯỜNG LỰC RESEARCH, DESIGN INSPECT STRESS TOUGHENED GLASS 1Cổ Chí Phước 1Trường Cao Đẳng Nghề Long An, Việt Nam TÓM TẮT Nội dung luận văn là nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy kiểm tra ứng suất uốn của kính cường lực theo tiêu chuẩn BS EN 1288-3 được điều khiển bằng cơ cấu chấp hành điện- thủy lực. Hệ thống này gồm ba thành phần chính. Thứ nhất là hệ thống thủy lực tạo ra lực tác động, thứ hai là hệ thống điện điều khiển bằng PLC và thu thập tín hiệu từ Loadcell, thứ ba là máy tính với giao diện Labview cho phép tương tác với người sử dụng. Việc liên kết giữa PLC với Labview được thực hiện thông qua giao thức DataSocket và OPC Server. Máy được chế tạo phục vụ cho công đoạn kiểm tra sản phẩm mẫu sau khi tôi nhiệt (cường lực) trong dây chuyền sản xuất kính cường lực. Từ khoá: Ứng suất uốn, Labview, DataSocket và OPC Server. ABSTRACT Content is thesis research, design, manufacturing machinery bending stress test of toughened glass as standard BS EN 1288-3 is controlled by hydraulics for electricity .This system consists of three main components. The first is the hydraulic system creating force, the second is the power system and PLC signals collected from the loadcell, the third is a computer with Labview interface allows interaction with the user. The link between the PLC with Labview is implemented through protocol and OPC Server DataSocket. The machine is manufactured in service inspection stage after samples tempered (toughened) production line in toughened glass. Keywords: Bending strength ,Labview, DataSocket và OPC Server. 1
2. I. GIỚI THIỆU: Cuộc cách mạng khoa học và công nghệ hiện đại vào những năm 50 của thế kỷ XX nhanh chóng làm nên sự thay đổi to lớn cho lĩnh vực công nghệ vật liệu. Sự ra đời của kính, một vật liệu trong suốt, là một sự kiện lớn lao, là cuộc cách mạng về vật liệu nhân tạo. Sự ra đời của kiến trúc hiện đại gắn với tác phẩm làm từ kính đã khơi nguồn cho nhiều ý tưởng sáng tạo từ vật liệu mang lại giá trị nghệ thuật lẫn khoa học. Đối với xây dựng, sản phẩm từ kính là sản phẩm của thời đại mới, thể hiện sự tinh tế, sang trọng và đẳng cấp. Khả năng chịu uốn, ứng suất uốn là các tiêu chuẩn đặt ra hàng đầu trong lĩnh vực đo lường, thí nghiệm. Việc xác định chính xác các thông số này góp phần nâng cao độ an toàn cho sản phẩm theo tiêu chuẩn cho phép. Hơn nữa thí nghiệm đo lường chính xác phản ánh trình trạng phát triển kinh tế xã hội của một quốc gia. Đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy kiểm tra ứng suất uốn của kính cường lực theo tiêu chuẩn BS EN 1288-3 ” là một thí dụ điển hình cho việc liên kết giữa các lĩnh vực cơ khí, điện công nghiệp, điều khiển lập trình, góp phần đưa sản phẩm đi vào phục vụ công nghiệp sản xuất Việt Nam hiện nay để chuyên môn hóa, nâng cao năng suất, chất lượng sản phẩm, hiệu quả làm việc. Thiết thực hơn nữa, đề tài đã tạo sự liên kết giữa Nhà trường và Doanh nghiệp, hỗ trợ việc kiểm tra chất lượng sản phẩm trong môi trường công nghiệp. Hình 1.1: Máy kiểm tra ứng suất uốn kính cường lực 2
3. II. PHƯƠNG HƯỚNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP: - Phương án 1: Phương án sử dụng Card NI USB 6008 có những ưu điểm như tốc độ thu thập dữ liệu cao, đơn giản trong việc liên kết và truyền nhận dữ liệu qua cáp USB, tương thích cao với Labview, được hỗ trợ driver đày đủ. Nhược điểm của Card USB 6008 là điện áp 5V nên dễ bị nhiễu trong môi trường công nghiệp, thiếu linh hoạt trong việc điều khiển các ngoại vi, giá thành tương đối cao. Hình 2.1: Phương án sử dụng phần cứng thu thập dữ liệu NI USB 6008 - Phương án 2: Phương án sử dụng PLC điều khiển và thu thập dữ liệu có những ưu điểm như linh hoạt trong việc điều khiển các thiết bị ngoại vi và bảo trì dễ dàng, hoạt động tốt trong môi trường công nghiệp. Nhược điểm của PLC là khó khăn trong việc truyền nhận dữ liệu với Labview nên đòi hỏi phải có kiến thức lập trình giao thức. Việc kết nối giữa PLC với Labview được thực hiện qua sơ đồ giải pháp dưới đây. - 3
4. Hình 2.2: Sơ đồ khối giao tiếp PLC S7-200 và Labview Với phương án này, khi Labview hoạt động, các đối tượng trên Labview sẽ liên kết với các OPC tag trong phần mềm PC Access gửi dữ liệu tới kết nối OPC Server này. PC Access khởi chạy OPC Driver để kết nối các vùng nhớ của PLC. Trên giao diện Labview sẽ luôn cập nhật dữ liệu từ PLC. Giao thức DataSocket sẽ tạo ra liên kết giữa Labview và PC Access thông qua Data Blinding. Data Blinding gồm hai cách kết nối Shared Variable Engine và DataSocket. - Hình 2.3: Phương án sử dụng PLC điều khiển và thu thập dữ liệu 4
5. III. THỰC NGHIỆM: Fmax (kN) Ứng Độ Khoảng Khoảng Thực Quatest Sai suất võng Mẫu Kích thướt tấm cách 2 cách 2 nghiệm 3 số uốn y thử kính gối trên gối dưới (%) σbB (mm) (Lb) (Ls) (MPa) 1 580×360×6mm 200mm 460mm 4,87 5,12 4,8 147,07 28,8 2 580×360×6mm 200mm 460mm 5,2 5,12 1,5 157,1 30,7 3 580×360×6mm 200mm 460mm 4,91 5,12 4,1 148,25 29 4 580×360×6mm 200mm 460mm 4,89 5,12 4,4 147,66 28,9 5 580×360×6mm 200mm 460mm 5,3 5,12 3,5 160,06 31,3 6 580×360×6mm 200mm 460mm 5,23 5,12 2,1 157,99 30,9 7 580×360×6mm 200mm 460mm 5,34 5,12 4,2 161,24 31,6 8 580×360×6mm 200mm 460mm 5,22 5,12 1,9 157,7 30,9 9 580×360×6mm 200mm 460mm 4,96 5,12 3,1 149,72 29,3 10 580×360×6mm 200mm 460mm 5,25 5,12 2,5 158,58 31 Bảng 3.1: Bảng kết quả thực nghiệm với mẫu thử dày 6mm Fmax (kN) Ứng Độ Khoảng Khoảng Thực Quatest 3 Sai suất võng Mẫu Kích thướt tấm cách 2 cách 2 nghiệm số uốn y thử kính gối trên gối dưới (%) σbB (mm) (Lb) (Ls) (MPa) 1 580×360×8mm 200mm 460mm 9,2 9,36 1,7 156,08 22,9 2 580×360×8mm 200mm 460mm 9,72 9,36 3,8 164,88 24,2 3 580×360×8mm 200mm 460mm 9,75 9,36 4,1 165,37 24,3 4 580×360×8mm 200mm 460mm 9,66 9,36 3,2 163,88 24,1 5 580×360×8mm 200mm 460mm 9,54 9,36 1,9 161,89 23,8 6 580×360×8mm 200mm 460mm 9,43 9,36 0,7 160,06 23,5 7 580×360×8mm 200mm 460mm 9,25 9,36 1,1 156,91 23 8 580×360×8mm 200mm 460mm 9,3 9,36 0,6 157,9 23,2 9 580×360×8mm 200mm 460mm 9,57 9,36 2,2 162,39 23,8 10 580×360×8mm 200mm 460mm 9,65 9,36 3,0 163,71 24 Bảng 3.2: Bảng kết quả thực nghiệm với mẫu thử dày 8mm 5
6. Fmax (kN) Ứng Độ Khoảng Khoảng Thực Quatest 3 Sai suất võng Mẫu Kích thướt tấm cách 2 cách 2 nghiệm số uốn y thử kính gối trên gối dưới (%) σbB (mm) (Lb) (Ls) (MPa) 1 580×360×10mm 200mm 460mm 15,6 15,77 1,0 169,36 19,9 2 580×360×10mm 200mm 460mm 15,55 15,77 1,3 168,83 19,8 3 580×360×10mm 200mm 460mm 16,01 15,77 1,5 173,83 20,4 4 580×360×10mm 200mm 460mm 15,85 15,77 0,5 172,02 20,2 5 580×360×10mm 200mm 460mm 15,92 15,77 0,9 172,76 20,3 6 580×360×10mm 200mm 460mm 16,15 15,77 2,4 175,31 20,6 7 580×360×10mm 200mm 460mm 15,45 15,77 2,0 167,66 19,7 8 580×360×10mm 200mm 460mm 15,32 15,77 2,8 166,28 19,5 9 580×360×10mm 200mm 460mm 16,34 15,77 3,6 177,33 20,8 10 580×360×10mm 200mm 460mm 15,98 15,77 1,3 173,4 20,4 Bảng 3.3: Bảng kết quả thực nghiệm với mẫu thử dày 10mm Fmax (kN) Ứng Độ Khoảng Khoảng Thực Quatest 3 Sai suất võng Mẫu Kích thướt tấm cách 2 cách 2 nghiệm số uốn y thử kính gối trên gối dưới (%) σbB (mm) (Lb) (Ls) (MPa) 1 580×360×12mm 200mm 460mm 23,22 23,41 0,8 174,94 17,1 2 580×360×12mm 200mm 460mm 24,3 23,41 3,8 183,13 17,9 3 580×360×12mm 200mm 460mm 23,98 23,41 2,4 180,69 17,7 4 580×360×12mm 200mm 460mm 23,15 23,41 1,1 174,42 17,1 5 580×360×12mm 200mm 460mm 24,11 23,41 2,9 181,65 17,8 6 580×360×12mm 200mm 460mm 23,67 23,41 1,1 178,33 17,5 7 580×360×12mm 200mm 460mm 23,86 23,41 1,9 179,81 17,6 8 580×360×12mm 200mm 460mm 24,25 23,41 3,5 182,68 17,9 9 580×360×12mm 200mm 460mm 24,33 23,41 3,9 183,35 18 10 580×360×12mm 200mm 460mm 23,76 23,41 1,4 179,07 17,58 Bảng 3.4: Bảng kết quả thực nghiệm với mẫu thử dày 12mm 6
7. IV. KẾT QUẢ: Hình 4.1: Đồ thị mối quan hệ giữa ứng suất uốn với độ dày của kính Hình 4.2: Đồ thị mối quan hệ giữa độ võng với độ dày của kính 7
8. V. ĐÁNH GIÁ: - Máy đang được dùng thử nghiệm trong phòng thí nghiệm của công ty kính Thiên Phú, theo đánh giá của công ty thì máy hoạt động ổn định, số liệu cho về khi thử kính có sai số chênh lệch khoảng ±5% so với số liệu mẫu của Trung tâm kỹ thuật tiêu chuẩn đo lường chất lượng 3. - Từ những kết quả thực nghiệm cho ta có thể dự đoán về giá trị ứng suất uốn cũng như độ võng của kính cường lực có độ dày từ 4 đến 25 mm. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hệ thống điều khiển bằng thủy lực, PGS.TS Nguyễn Trường Thịnh, Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM [2] Bài giảng Đo lường và điều khiển bằng máy tính, ThS Trần Đức Thiện, Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM [3] Lập trình LabVIEW, TS Nguyễn Bá Hải, Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM [4] Sức bền vật liệu, ThS Lê Thanh Phong, Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM Thông tin liên hệ tác giả chính ( người chịu trách nhiệm bài viết): Họ tên: Cổ Chí Phước Đơn vị: Trường Cao Đẳng Nghề Long An Điện thoại: 0984244486 Email: cochiphuoc@gmail.com Tp. Hồ Chí Minh, Ngày 19 tháng 05 năm 2016 Giảng viên hướng dẫn ( Ký & ghi rõ họ tên ) PGS.TS Nguyễn Trường Thịnh 8
9. BÀI BÁO KHOA HỌC THỰC HIỆN CÔNG BỐ THEO QUY CHẾ ĐÀO TẠO THẠC SỸ Bài báo khoa học của học viên có xác nhận và đề xuất cho đăng của Giảng viên hướng dẫn B n ti ng Vi t ©, T NG I H C S PH M K THU T TP. H CHÍ MINH và TÁC GI Bản quếy n táệc ph mRƯ ãỜ cĐ bẠ o hỌ b Ưi Lu tẠ xu t Ỹb n vàẬ Lu t S hỒ u trí tu Vi t Nam. NgẢhiêm c m m i hình th c xu t b n, sao ch p, phát tán n i dung khi c a có s ng ý c a tác gi và ả ng ề i h ẩ pđh đưm ợK thuả tộ TP.ở H ậChí Mấinh.ả ậ ở ữ ệ ệ ấ ọ ứ ấ ả ụ ộ hư ự đồ ủ ả Trườ Đạ ọCcÓ Sư BÀI BạÁO KHỹ OA ậH C T ồT, C N CHUNG TAY B O V TÁC QUY N! ĐỂ Ọ Ố Ầ Ả Ệ Ề Th c hi n theo MTCL & KHTHMTCL h c 2017-2018 c a T vi n ng i h c S ph m K thu t Tp. H Chí Minh. ự ệ Năm ọ ủ hư ệ Trườ Đạ ọ ư ạ ỹ ậ ồ