Thông báo

Tất cả đồ án đều đã qua kiểm duyệt kỹ của chính Thầy/ Cô chuyên ngành kỹ thuật để xứng đáng là một trong những website đồ án thuộc khối ngành kỹ thuật uy tín & chất lượng.

Đảm bảo hoàn tiền 100% và huỷ đồ án khỏi hệ thống với những đồ án kém chất lượng.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế đồ gá hàn bình chịu áp lực và chế tạo mô hình

mã tài liệu 300600200018
nguồn huongdandoan.com
đánh giá 5.0
mô tả 500 MB Bao gồm tất cả file CAD, file 2D....., bản vẽ thiết kế, Thiết kế sơ đồ động học. Thiết kế kế cấu đồ gá. Thiết kế hệ thống điều khiển đồ gá, Hướng dẫn vận hành và sử dụng đồ gá, Thiết kế kết cấu đồ gá, bản vẽ lắp............... và nhiều tài liệu nghiên cứu và tham khảo liên quan đến Thiết kế đồ gá hàn bình chịu áp lực và chế tạo mô hình
giá 989,000 VNĐ
download đồ án

NỘI DUNG ĐỒ ÁN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế đồ gá hàn bình chịu áp lực và chế tạo mô hình

Thiết kế đồ gá hàn bình chịu áp lực và chế tạo mô hình, thuyết minh Thiết kế đồ gá hàn tại công ty Doosan, quy trình sản xuất , bản vẽ nguyên lý đồ gá hàn bình chịu áp lực, Thiết kế đồ gá hàn bình chịu áp lực, chế tạo mô hình đồ gá hàn bình chịu áp lực

MỤC LỤC

I. Mở đầu. 1

1.1. Sản phẩm hàn. 1

1.2  Công nghệ hàn đắp.2

1.1.2 Các phương pháp hàn đắp2

1.1.3 Kỹ thuật hàn đắp3

1.1.4 Thiết bị công nghệ hàn đắp3

1.3. Công nghệ hàn đắp chi tiết Manway.5

1.3.1 Bản vẽ chi tiết chi tiết Manway5

1.3.2  Các phương án đắp chi tiết Manway5

1.4  Tính toán chế độ hàn.7

1.4.1 Xác định chiều sâu chảy.7

1.4.2 Xác đinh cường độ dòng điện hàn.7

1.4.3 Tính chọn lại đường kính dây hàn.8

1.4.4 Xác định tốc độ hàn.8

1.4.5 Xác định điện áp hàn.9

1.5 Tính toán thông số điều khiển cần thiết.9

1.5.1 Xác định tốc độ quay của bàn máy.9

1.5.2 Xác định tốc độ dịch chuyển tịnh tiến.9

II. Thiết kế đồ gá.11

2.1 Thiết kế sơ đồ động học. 11

2.2 Thiết kế kết cấu đồ gá. 13

2.2.1 Tính toán công suất truyền động13

2.2.2 Thiết kế hệ thống truyền động.22

A. Thiết kế cụm kết cấu quay bàn máy.22

A.1 Tính công suất trên các trục.22

A.2.  Thiết kế bộ truyền đai.23

A.3   Thiết kế bộ truyền trục vít – bánh vít.27

A.4 Thiết kế bộ truyền bánh răng.33

A.5 Thiết kế trục.38

A.6 Thiết kế gối đỡ.50

B. Thiết kế kết cấu cụm giá đỡ.52

B.1 Xác định công suất trên các trục52

B.2.  Thiết kế bộ truyền đai.53

B.3   Thiết kế bộ truyền trục vít – bánh vít.56

B.4 Thiết kế bộ truyền bánh răng.60

B.5 Thiết kế trục.64

B.6 Thiết kế gối đỡ.75

  1.   Thiết kế cơ cấu định vị.78

C.1 Các phương án định vị và kẹp chặt.78

C. 2 Thiết kế cơ cấu.79

2.3 Thiết kế hệ thống điều khiển.83

2.3.1 Thiết lập phuơng trình logic của các hàm điều khiển83

2.3.2. Lựa chọn các phần tử bảo vệ các khí cụ điện và động cơ.85

2.3.3. Thuyết minh sơ đồ điều khiển.86

2.4. Hướng dẫn vận hành, sử dụng đồ gá.87

  Nội dung đã làm được bao gồm các vấn đề sau        :        

  1. Nhu cầu thực tế : Gia cường khả năng chịu mài mòn, chịu áp lực lớn, chống ăn mòn trong môi trường chất hóa học, chịu nhiệt độ cao…của các thiết bị bình bồn áp lực, thiết bị khử mặn, thiết bị trao đổi nhiệt, lọc hóa dầu…
  2. Phạm vi nghiên cứu của đề tài : Tính toán chế độ hàn đắp, sau đó thiết kế đồ gá thực hiện công việc gá chi tiết Manway hay các chi tiết khác có bề mặt cần đắp tròn xoay.
  3. Nội dung đề tài đã thực hiện:

ü  Số trang : 93 trang.

  • Chương I : Các vấn đề chung

-                      Phân tích chi tiết cần hàn đắp.

-                      Trình bày về công nghệ hàn đắp.

-                      Phân tích, so sánh, chọn nguyên lý làm việc của đồ gá.

-                      Tính toán, xác định các thông số kỹ thuật cơ bản của đồ gá.

  • Chương II : Thiết kế đồ gá

-                      Thiết kế sơ đồ động học.

-                      Thiết kế kế cấu đồ gá.

-                      Thiết kế hệ thống điều khiển đồ gá.

-                      Hướng dẫn vận hành và sử dụng đồ gá.

ü  Số bản vẽ : 7 bản vẽ A0.

-                      Bản vẽ chi tiết hàn                       : 1 A0.

-                      Bản vẽ sơ đồ nguyên lý làm việc : 2 A0.

-                      Bản vẽ kết cấu máy                       : 3 A­0.

-                      Bản vẽ hệ thống điều khiển         : 1 A0.

  1. Những phần đã tìm hiểu và kết quả đạt được :  Tính toán chế độ hàn đắp, thiết kế toàn bộ kết cấu đồ gá, thực hiện tất cả các bản vẽ. Kết quả, hoàn thành đồ gá hàn đắp chi tiết Manway.

 

I. Mở đầu

1.1. Sản phẩm hàn

            Bình bồn áp lực hay bình bồn chứa hóa chất, tháp chưng cất, máy khử mặn nước biển là những thiết bị chịu áp lực lớn, thường xuyên tiếp xúc với các chất ăn mòn trong quá trình vận hành. Do vậy, các bề mặt làm việc của thiết bị phải đảm bảo yêu cầu về chịu áp lực và chống ăn mòn. Vỏ của thiết bị được chế tạo từ thép tấm hai lớp, lớp ngoài là thép cacbon thông thường, lớp trong là thép không gỉ để tiết kiệm vât liệu. Các chi tiết khác như Cửa ra vào (Manway) là miệng lỗ dùng khi kiểm tra, bảo dưỡng hay sửa chữa, Nozzle là cửa nối từ bình ra ngoài, hay nắp đậy là các chi tiết được chế tạo theo tiêu chuẩn, và được hàn đắp một lớp thép hợp kim.

 Hình 1. Manway.

Do yêu cầu làm việc như vậy nên lớp hợp kim đắp phải ngấu vào kim loại nền, mối hàn không có rỗ xỉ, rỗ khí, nứt.

1.2  Công nghệ hàn đắp.

1.1.1 Hàn đắp

Thực chất của quá trình hàn đắp là dùng nhiệt làm chảy kim loại hàn để nó liên kết chặt với kim loại cơ bản của chi tiết. Đắp bằng hồ quang có thể nhận được lớp kim loại đắp có chiều dày bất kỳ, có thành phần hóa học và tính chất tùy theo yêu cầu. Hàn đắp tạo ra một lớp lưỡng kim loại với các tính chất đặt biệt như khả năng chịu mài mòn, chịu áp lực, chịu nhiệt cao hay chống ăn mòn…Việc sử dụng phương pháp hàn đắp để nâng cao khả năng làm việc của chi tiết máy và sửa chữa thiết bị có ý nghĩa rất lớn về mặt kinh tế và kỹ thuật. Thành phần vật liệu kim loại đắp phụ thuộc vào điều kiện làm việc của chi tiết, có thể là thép các bon hoặc các thép hợp kim đặc biệt.

Về bản chất, nói chung, hàn đắp cũng tương tự như các phương pháp hàn khác. Trong kỹ thuật hàn đắp cũng sử dụng các phương pháp hàn bằng ngọn lửa khí hay hồ quang hàn và có thể thực hiện bằng dòng diện xoay chiều hay một chiều. Dùng phổ biến nhất là hàn đắp hồ quang tay bằng que hàn có thuốc bọc, que hàn than hay vônfram trong môi trường khí bảo vệ, hàn đắp tự động và bán tự động dưới lớp thuốc, hàn đắp bằng hồ quang rung. Hàn đắp có thể thực hiện bằng điện cực ở dạng thanh (que hàn), dạng dây hoặc dạng băng. Điện cực dây và băng có thể ở dạng đặc hay ở dạng dây bột và băng bột (dây và băng có tiết diện rỗng,bên trong có chứa đầy vật liệu hàn ở dạng bột).  Việc sử dụng que hàn bột và điện cực băng để hàn đắp có năng suất rất cao vì hệ số đắp lớn.

1.1.2 Các phương pháp hàn đắp

            Hàn đắp có thể thực hiện bằng tay, bán tự động, tự động hoặc bằng phương pháp hồ quang rung. Trong đó, hàn đắp hồ quang tay có thể thực hiện bằng điện cực than, vônfram, điện cực kim loại, đắp tự động và bán tự động dưới lớp thuốc, trong môi trường khí bảo vệ, bằng dây hàn bột và dây có tiết diện đặc.

Hàn đắp bằng hồ quang tay có thể dùng các thiết bị hàn bình thường và có thể đắp được các chi tiết có hình dạng phức tạp. Nhưng có nhượt điểm là năng suất thấp, điều kiện lao động nặng nhọc và yêu cầu công nhân có trình độ tay nghề cao.

Hàn đắp dưới lớp thuốc có thể thực hiện bằng một hay hai hồ quang với mỗi nguồn khác nhau. Đắp dưới lớp thuốc bằng hai hồ quang có ưu điểm nhiều hơn so với một hồ quang, năng lượng đường (lượng nhiệt truyền vào chi tiết trên một đơn vị chiều dài trong một đơn vị thời gian) lớn, chiều sâu chảy của kim loại cơ bản giảm do đó có thể sử dụng nguồn điện có công suất nhỏ.

Hàn đắp tự động trong môi trường khí bảo vệ có năng suất cao hơn hàn đắp bằng hồ quang tay 3 - 4 lần.

Hàn đắp bằng hồ quang rung được thực hiện do sự rung của điện cực khi mạch điện ngắn mạch nhiều lần. Do hồ quang được kích thích liên tục nên ở thời điểm ngắn mạch kim loại của điện cực nóng chảy vẫn được truyền đến độ sâu cần thiết. Đắp bằng hồ quang rung được thực hiện bằng đầu hàn đặc biệt. Trong quá trình đắp,vũng hàn luôn luôn được tưới nước muối nitratcacbonat và dung dịch Grixerin kỹ thuật có tác dụng làm nguội và đảm bảo sự ôxi hóa của không gian hồ quang. So với đắp tự động bình thường thì đắp bằng hồ quang rung có ưu điểm là biến dạng nhỏ, độ cứng cao, ứng suất nhiệt không lớn. Phương pháp này rất có hiệu quả đối với các bề mặt trụ không lớn lắm.

 

 1.1.3 Kỹ thuật hàn đắp

            Trước khi hàn đắp, ở bề mặt chi tiết cần đắp cần phải làm sạch tạp chất, dầu mỡ cho bề mặt him loại có ánh kim sau đó mới tiến hành hàn lớp thứ nhất. Khi hàn đắp đường thứ hai phải làm chảy 1/3 chiều rộng của đường thứ nhất. Trong quá trình hàn cần dùng búa gõ nhẹ và dùng chổi sắt quét xỉ hàn ra ngoài để tránh lẫn xỉ hàn vào mối hàn.

Khi chi tiết cần hàn đắp nhiều lớp, sau mỗi lớp hàn cần cạo sạch xỉ hàn lớp trước đó mới tiến hành hàn lớp tiếp theo.

Để đáp ứng yêu cầu gia công cơ, do đó chiều dày của lớp kim loại đắp phải lớn hơn chiều dày yêu cầu sau gia công cơ,thông thường lớn hơn 3-5mm.

1.1.4 Thiết bị công nghệ hàn đắp

            Tùy thuộc vào cách cấp dây hàn, cấp khí hoặc thuốc bảo vệ mà ta các phương pháp hàn  và thiết bị hàn khác nhau.

Thiết bị hàn hồ quang tay:

Hình 2. Máy hàn hồ quang tay.

Thiết bị hàn tự động dưới lớp thuốc bảo vệ:

Hình 3. Thiết bị hàn tự động dưới lớp thuốc.

Thiết bị hàn bán tự động trong môi trường khí bảo vệ.

Hình 4. Sơ đồ thiết bị hàn trong môi trường khí bảo vệ.

 

1.3. Công nghệ hàn đắp chi tiết Manway.

1.3.1 Bản vẽ chi tiết chi tiết Manway

Hình 5. Chi tiết Manway.

1.3.2  Các phương án đắp chi tiết Manway

            Manway là chi tiết có kích thước lớn, yêu cầu kỹ thuật của lớp hợp kim đắp cao và phải đảm bảo đạt năng suất cao. Tuy nhiên do bề mặt cần đắp là mặt trụ trong, hạn chế không gian thao tác cho nên ta sẽ chọn phương án đắp bán tự động trong môi trường khí bảo vệ. Mặt khác, cũng do diện tích bề mặt cần đắp lớn, có hai bề mặt đắp vuông có với nhau, trong đó bề mặt trụ trong thì cần có chuyển động quay tròn của mỏ hàn hoặc của chi tiết để đắp hết chu chu vi đường tròn và một chuyển động dọc trục cũng do mỏ hàn hoặc chi tiết thực hiện để đắp hết chiều sâu lỗ. Mặt đầu của chi tiết thì cần có chuyển động quay tròn để đắp hết chu vi đường tròn và một chuyển động hướng kính để đắp hết mặt đầu, hai chuyển động này điều có thể do mỏ hàn hoặc do chi tiết thực hiện. Do vậy ta có các phương án thực hiện chuyển động như sau:

1.3.2.1 Đầu hàn đứng yên, chi tiết quay và tịnh tiến.

 

  1.                                   Hình 6. Phương án 1.                         b.

Khi đắp mặt trụ trong, đầu hàn đứng yên, chi tiết được gá nằm ngang, vừa quay vừa tịnh tiến. Sơ đồ gá đặt phương án 1 như Hình 6. Trong phương án này, chi tiết thực hiện chuyển động quay tròn n1 để tạo ra tốc độ hàn, đồng thời tiện tiến với lượng chạy dao s tạo ra để đắp xong mặt trụ ( Hình 6a ). Sau khi đắp xong mặt trụ, đồ gá mang chi tiết quay một góc 900 với tốc độ n2, lật đứng chi tiết lên để đắp mặt đầu. Sơ đồ gá đặt như Hình 6b.  Trong hình 6b, chi tiết quay  tròn tạo ra tốc độ hàn, đồng thời tịnh tiến để tạo ra lượng chạy dao.

1.3.1.2  Chi tiết quay, đầu hàn tịnh tiến.

Sơ đồ phương án 2 như Hình 7.

                                   

  1. b.                                                                  Hình 7. Phương án 2.

            Trong phương án này, khi đắp bề mặt trụ trong thì chi tiết quay tạo ra tốc độ hàn, đầu hàn tịnh tiến dọc trục tạo ra lượng chạy dao. Khi đắp mặt đầu thì đồ gá mang chi tiết quay một góc 900 lật đứng chi tiết lên ( Hình 7b ), chi tiết quay, đầu hàn chuyển động tịnh tiến hướng kính tạo lượng chạy dao.

1.3.1.3  Chi tiết đứng yên, đầu hàn vừa quay vừa tịnh tiến.

                    a.                                                                                                         b.

Hình 8. Phương án 3.

            Trong phương án 3, chi tiết được gá cố định, các chuyển động tạo ra tốc độ hàn cũng như chuyển động chạy dao điều do đầu hàn thực hiện. Đồ gá mang chi tiết chỉ thực hiện chuyển động lật chi tiết một góc 900 để đắp mặt đầu.

Trong cả ba phương án trên ta điều có chuyển động tạo nên một đường xoắn ốc liên tục trên mặt trụ và một đường xoáy Acsimet trên mặt đầu chi tiết. Cả hai chuyển động này điều cần thiết để đắp xong các bề mặt. Tuy nhiên do bề mặt cần đắp có đường kính lớn nên các chuyển động tịnh tiến dọc trục và hướng kính rất nhỏ để phối hợp với chuyển động tạo tốc độ hàn, đảm bảo rằng các đường đắp kế cận nhau phải ngấu vào nhau theo yêu cầu là đường đắp tiếp theo phải ngấu 1/3 đường hàn trước đó, nếu không lớp đắp không đảm bảo độ bền. Do vậy ta sẽ sử dụng phương án điều khiển chuyển động chạy dao tịnh tiến dọc trục và chuyển động hướng kính theo kiểu gián đoạn. Tức là, sau khi đắp được một đường hàn thì người công nhân tịnh tiến đầu hàn tiến một bước để đắp đường tiếp theo. Còn chuyển động quay tròn tạo ra tốc độ hàn thì do đồ gá mang chi tiết thực hiện.

Bằng cách này ta có thể đơn giản được đồ gá chi tiết trong phương án 1, và đơn giản được đồ đồ gá đầu hàn trong phương án 3.

Như vậy phương án 2 được chọn làm phương án thiết kế với chuyển động chạy dao là chuyển động gián đoạn của đầu hàn, chuyển động tạo ra tốc độ hàn do bàn máy mang chi tiết thực hiện. Sơ đồ gá đặt được đơn giản hóa như Hình 9.

Hình 9. Sơ đồ gá đặt đơn giản.

1.4  Tính toán chế độ hàn.

            Tốc độ hàn do đồ gá mang chi tiết thực hiện, nên để thiết kế đồ gá ta cần thiết phải tính toán chế độ hàn.

1.4.1 Xác định chiều sâu chảy.

            Theo bản vẽ chi tiết thì chiều sâu chảy của kim loại cơ bản là h1=1,4mm ( Hình 10 ). Chiều cao của toàn bọ lớp đắp sâu khi gia công cơ là 3 mm. Do vậy để có lượng dư gia công cơ thì ta phải đắp một vài lớp sao cho chiều cao sau khi đắp lớn hơn chiều cao yêu cầu từ 3-5mm.

1.4.2 Xác đinh cường độ dòng điện hàn.

                                                                (1)

 trong đó kh (100mm/A) là hệ số phụ thuộc vào đường kính dây hàn ( tra bảng). Chọn sơ bộ đường kính dây hàn dsb=3mm, dòng điện hàn là dòng xoay chiều  khi đó kh=1,15 (100mm/A). Suy ra

           lấy Ih = 130A

Hình 10. Chiều sâu chảy

1.4.3 Tính chọn lại đường kính dây hàn.                

Đường kính dây hàn d được tính theo công thức                             

                                                d=                                                             (2)

 Trong đó J là mật độ dòng điện trong dây hàn (A/mm2). Mật độ dòng điện cho phép khi hàn tự động và bán tự động phụ thuộc vào đường kính dây hàn và được tra trong bảng. Với đường kính sơ bộ của dây hàn dsb=3mm thì ta chọn được J=50, khi đó

 do đó ta chọn đường kính chính xác của dây hàn là d = 2mm.

1.4.4 Xác định tốc độ hàn.

            Tốc độ hàn là một trong những yếu tố rất quan trọng quyết định đến chất lượng mối hàn. Để giữ cho hình dạng hình học của vùng hàn luôn luôn không đổi trong quá trình hàn, tạo điều kiện cho sự kết tinh của kim loại lỏng là tốt nhất, cần đảm bảo hệ số hình dạng của vùng hàn j bằng hằng số, và hằng số này được xác định  theo công thức sau

                                                             (3)

Trong đó

M - hằng số

q- công suất hữu ích của hồ quang dùng để nung nóng chảy kim loại trong một đơn vị thời gian.

Vh- tốc độ hàn.

Vì công suất hữu ích của hồ quang q phụ thuộc chủ yếu vào cường độ dòng điện Ih theo công thức

                                                         ( 4 )

do đó muốn giữ cho hệ số hình dạng hình học của vùng hàn không đổi thì phải giữ cho tích số Ih.Vh luôn nằm trong một giới hạn nào đó, tức là Ih.Vh =  N = Const. Do đó ta có

 (m/h)                                                            (5)

Trong đó, N được chọn theo bảng kết quả thực nghiệm. Với đường kính dây hàn d=2mm, tra bảng thực nghiệm ta có N= ( 8-12).103 A.m/h. Do vậy

Để đảm bảo năng suất đắp, ta chọn Vh=90 m/h.

1.4.5 Xác định điện áp hàn.

            Theo đường kính dây hàn và dòng điện hàn ta tính được điện áp hàn như sau

                                                              (6)

                                                       

 lấy Uh=25v.

1.5 Tính toán thông số điều khiển cần thiết.

1.5.1 Xác định tốc độ quay của bàn máy.

            Tốc độ quay của bàn máy chính là tốc độ hàn, và nó được xác định như sau, sơ đồ tính toán như Hình 11.

Ta có:

V =  R.w mm/s                                    (7)

Trong đó

R- Bán kính trong của chi tiết ( mm ).

w- Tốc độ góc của chi tiết ( Rad/s ). Do đó

Tốc độ lớn nhất của chi tiết:

.             

Hình 11. Sơ đồ tính tốc độ quay

Hay .                                                                                                                            .

1.5.2 Xác định tốc độ dịch chuyển tịnh tiến.

            Xác định bề rộng của đường hàn theo sơ đồ Hình 12.

Ta có chiều rộng của một lớp hàn là

b = yn.h           ( mm )                                     ( 8 )

Trong đó

h- Chiều sâu ngấu.

yn- Hệ số ngấu.

Hệ số ngấu yn phụ thuộc vào điện áp hàn và cường độ dòng điện hàn và được tra trong đồ thị. Tra đồ thị với

Ih=130A và Uh=25V ta có yn = 4,2.                                        Hình 12. Xác định kích thước.

Do đó bề rộng lớp đắp

b = 4,2.1,4 = 5,88 mm.

Theo yêu cầu khi hàn đắp là đường đắp kế tiếp phải ngấu ít nhất 1/3 đường đắp trước đó. Do đó sau khi đắp xong một đường thì cần có cơ cấu tịnh tiến bàn máy một bước bằng 1/3 đường hàn đó. Và bước dịch chuyển s này bằng

.

Sau khi tính toán được thông số cần thiết là tốc độ quay của bàn máy ta sẽ tiến hành thiết kế kết cấu đồ gá.

 

II. Thiết kế đồ gá.

2.1 Thiết kế sơ đồ động học

Để có sơ đồ động học của máy với chuyển quay tròn của bàn máy mang chi tiết gia công tạo ra tốc độ hàn đắp, còn chuyển động chạy dao s rất nhỏ sẽ được thực hiện bởi công nhân sau mỗi lần đắp xong một đường hàn, ta sẽ đưa ra một số phương án sơ đồ kết cấu động học toàn máy của đồ gá và chọn phương án thiết kế đơn giản nhất để tính toán.

Phương án 1: Hình vẽ 13

Hình 13. Sơ đồ động – phương án 1.

Trong phương án này ta sử dụng động cơ ĐC1 truyền qua bộ truyền đai, qua hộp giảm tốc trục vít bánh vít một cấp, đến bộ truyền bánh răng để dẫn động cho trục chính quay bàn máy. Chuyên động quay nghiêng giá đỡ một góc 90o được thực hiện nhờ hệ thống dẫn động gồm động cơ ĐC2, qua bộ truyền đai đến hộp giảm tốc trục vít – bánh vít và bộ truyền bánh răng để dẫn động cho giá đỡ quay.

Phương án 2: được cho ở Hình 14.

Hình 14. Sơ đồ phương án 2.

Ở sơ đồ động này ta sử dụng một bộ truyền đai được nối từ động cơ qua hộp giảm tốc trục vít – bánh vít một cấp tới bộ truyền bánh răng để tạo nên chuyển động quay cho bàn máy. Chuyển động quay giá đỡ quanh trục đi qua tâm O một góc 90o được thực hiện nhờ xilanh thủy lực, khi xilanh lùi về sẽ kéo giá đỡ quay quanh đường tâm O.

            Phương án 3. Được cho ở hình 15.

Hình 15. Sơ đồ phương án 3.

Trong phương án, bàn máy được truyền động quay từ bộ truyền bánh răng thông qua hộp giảm tốc trục vít  – bánh vít một cấp và bộ truyền đai được dẫn động từ động cơ. Chuyên động quay của giá đỡ được thực hiện bằng tay do công nhân vận hành máy thao tác bằng cách quay tay quay ( hình vẽ ) thông qua bộ truyền trục vít – bánh vít tự hãm.

            Qua các sơ đồ kết cấu động học ở trên ta có các nhận xét sau. Trong sơ đồ phương án 1 sử dụng nhiều bộ truyền nên kết cấu đồ gá sẽ phức tập và cồng kềnh, tăng giá thành chế tạo, nhưng dễ dàng điều khiển. Trong phương án 2, sơ đồ kết cấu được đơn giản bớt đi so với phương án 1, nhưng khi sử dụng xilanh thủy lực để nâng giá đỡ thì phải đầu tư thiết bị bơm dầu. Phương án 3 là phương án đơn giản nhất, ngoài chuyển động tạo tốc độ hàn thì chuyển động nâng giá đỡ được thực hiện bởi công nhân vận hành máy. Cơ cấu nâng đơn giản, an toàn do khả năng tự hãm của bộ truyền trục vít – bánh vít, kích thước và kết cấu  máy nhỏ gọn, nhưng cần mômen quay lớn. Do đó ta sẽ chọn phương án 1 làm phương án thiết kế đồ gá.

2.2 Thiết kế kết cấu đồ gá

2.2.1 Tính toán công suất truyền động

2.2.1.1 Tính toán công suất truyền động cụm bàn máy

Để thiết kế đồ gá ta phải chọn sơ bộ  một số thông số về kính thước hình học của một số chi tiết trong kết cấu đồ gá, phục vụ cho việc tính toán.

Ta chọn sơ bộ trước một số kích thước cơ bản của bàn máy như sau

Hình 16. Chọn sơ bộ kích thước bàn máy.

Để thiết kế động lực học ta cần chọn được động cơ với số vòng quay để có thể phân phối tỉ số truyền cho các bộ truyền. Tuy nhiên việc chọn động cơ gặp khó khăn vì ta chỉ có dữ liệu đầu vào ban đầu là số vòng quay của chi tiết, tức là tốc độ hàn và cũng chính là số vòng quay trục chính. Động cơ truyền động cho bàn máy được chọn theo công suất khi chuyển động ổn định với vận tốc quay không đổi. Nhưng trong quá trình máy làm việc thì không có ngoại lực tác dụng lên chi tiết, do đó ta sẽ chọn động cơ theo điều kiện mở máy. Tức là khi mở máy, động cơ cần tạo ra mômen mở máy để tạo gia tốc cho các chi tiết máy trong cơ cấu cũng như mômen cản do quán tính của bàn máy và chi tiết khi khởi động. Thông thường khi tính mômen cảm do quán tính thì ta chỉ quan tâm tới các chi tiết có khối lượng và kích thước đáng kể, do vậy ta sẽ cần tính mômen cản do quán tính của chi tiết vì chi tiết các kích thước và khối lượng lớn.

Mômen của chi tiết và bàn máy khi khởi động máy được tính theo công thức:

M = J.e            ( N.m )                                                            ( 9 )

Trong đó

J-Mômen quán tính khối lượng của chi tiết và bàn máy ( kg.m2 ).

e-Gia tốc chi tiết khi khởi động ( Rad/s2 ).

Để tính được mômen quán tính khối của chi tiết đối với trục quay, chi tiết Manway được hàn từ hai chi tiết là Flange và Neck welding, do đó ta sẽ tính mômen của từng chi tiết sau đó công lại theo công thức

Jc =JF+JN                                                                      ( 10 )

a. Tính mômen quán tính khối của Flange

            Kích thước cơ bản của chi tiết Flange được cho ở Hình 17.

Hình 17. Chi tiết Flange.

Với chi tiết được chế tạo từ thép cácbon có khối lượng mF = 125,074 kg, ta tính được mômen quán tính khối lượng của Flange đối với trục quay trùng với đường tâm trục là:

JF = 14461905 kgmm2

Vị trí trọng tâm cách mặt đáy nhỏ của Flange một khoảng bằng 111,3 mm.

b. Tính mômen quán tính khối của Neck Welding.

            Kích thước cơ bản của chi tiết Neck Welding được cho ở Hình 18.

Chi tiết được chế tạo từ thép cácbon có khối lượng mN=57,685  kg, và với kích thước đã cho ta tính được mômen quá tính khối lượng nó đối với trục quay trùng với đường tâm trục là JN=5428721 kgmm2.

Vị trí trọng tâm các mặt đáy của chi tiết là  81,6 mm.

Hình 18.  Chi tiết Neck Welding

Do đó mômen quán tính khối lượng của chi tiết Manway là

Jc = JF + JN = 14461905 + 5428721 = 19890626 kgmm2 = 19,9 kg.m2

Để xác định trọng tâm của chi tiết Manway, ta dùng công thức sau, xem Hình 19

                                                 ( 11 )

Do đó trọng tâm của Manway là

Như vậy, trọng tâm của Manway cách mặt đáy của nó một khoảng l = 181,7 + 44,58 = 226,28 mm.

Hình 19. Xác định khối tâm.

c. Xác định gia tốc góc khi bắt đầu khởi động máy.

            Trong thời kỳ khởi động, ta giả thiết rằng máy chuyển động nhanh dần đều với gia tốc không đổi, trị số gia tốc trung bình của chi tiết khi quay trong thời kỳ mở máy phụ thuộc vào vận tốc quay,và thời gian mở máy tm, thường tm=1÷5s. ta chọn tm=1s. Do đó gia tốc góc khởi động là:

                                      ( 12 )

d. Xác định mômen cản do quán tính của bàn máy gây ra.

            Mômen quán tính khối lượng của bàn máy đối với trục quay đi qua đường tâm là

                                                                 ( 13 )

trong đó khối lượng của bàn máy là m = 7,85.p.452.3 = 149818,6 g = 150 kg. Do đó mômen quán tính khối lượng là

Jb = 0,5.150.0,452 = 15,2 kg.m2

Mômen quán tính khối lượng do cả bàn máy và chi tiết gây ra là

J = Jc + Jb = 19,9 + 15,2 = 35,1 kgm2

Như vậy, trọng khối tâm của cả cụm gồm chi tiết và bàn máy sẽ nằm tại vị trí là

Hình 20. Xác định khối tâm của bàn máy và chi tiết.

e. Xác định mômen cản do quán tính của chi tiết và bàn máy gây ra.

            Do trong thời kì khởi động có gia tốc nên, chi tiết gây ra một mômen cản tĩnh. Độ lớn của nó được tính như sau:

Mc = J.e = 35,1.0,09  = 3,16 N.m

f. Xác định mômen cản quy đổi về trục động cơ.

Để chọn được động cơ có đủ công suất làm việc thì mômen mở máy của động cơ được chọn phải lớn hơn mômen mở máy yêu. Mômen mở máy yêu cầu là tổng mômen cản của chi tiết quy về trục động cơ, mômen ban đầu của động cơ khi khởi động để tạo gia tốc cho các chi tiết máy trên các trục quy về trục động cơ và mômen trên trục động cơ do các tiết máy và roto động cơ gây ra trên trục động cơ. Do đó động cơ được chọn phải có mômen mở máy lớn hơn mômen mở máy yêu cầu.

Mm > Myc = M +  Mqđ/đc = M  + Mđc + Miqđ

Trong đó

..................................

 minh sơ đồ điều khiển.

            Ta có sơ đồ mạch động lực và mạch điều khiển như sau.

Hình 74. Sơ đồ mạch động lực.

Hình 75. Sơ đồ mạch điều khiển.

Hai động cơ điều khiển bàn máy và điều khiển cụm gia đỡ cơ thể được điều khiển độc lập hoặc cũng có thể điều khiển song song nhau, tức là hai động cơ có thể làm việc cùng lúc.

  • Thuyết minh điều khiển động cơ dẫn động bàn máy

Động cơ dẫn động bàn máy cần có hai chiều quay, quay thuận và quay ngược để tạo điều kiện thuận lợi cho việc gá đặt chi tiết và điều khiển vị trí hàn.

  • Khởi động động cơ

- Khởi động thuận

            Ấn nút khởi động Start, rơle Dg có điện, đóng tiếp điểm của nó ở dòng 2 để duy trì dòng điện trong mạch.

Để khởi động thuận, ấn nút A, khi đó rơle X có điện, đóng các tiếp điểm thường mở trên các dòng 4, 7 và mở các tiếp điểm thường đóng trên các dòng 5, 16 . Rơle T1 có điện, đóng tiếp điểm của nó trên dòng 8, 11 và đóng các tiếp điểm t1 trên mạch động lực, động cơ khởi động với hai cấp điện trở r1 và r2, trong khi đó rơle thời gian Rth1 bắt đầu đếm. Sau thời gian đóng chậm thời tiếp điểm Rth1 trên dòng 12 đóng lại, Rơle K1 ở dòng 12 có điện nên đóng tiếp điểm ở dòng 13 và cấp điện cho rơle thời gian tác động trễ Rth2 ở dòng 13, đồng thời các tiếp điểm k1 trên mạch động lực đóng lại, nối tắt các điện trở r1. Sau khoảng thời gian tác động trễ, rơle Rth2 tác động, mở tiếp điểm Rth2 trên dòng 12, đóng tiếp điểm Rth2 trên dòng 14 để cấp điện cho rơle K2. Rơle K2 có điện, đóng tiếp điểm của nó trên dòng 15 để duy trì mạch, và các tiếp điểm k2 trên mạch động lực loại cấp điện trở r2 ra khỏi mạch roto, động cơ hoạt động bình thường.

- Khởi động ngược.

            Khi khởi động ngược, ấn nút khởi động B. Quá trình khởi động ngược cũng được thực hiện tương tự như quá trình khởi động thuận, khi khởi động, các nút ấn khởi động thuận và ngược được liên động điện với nhau nên khi người vận hành ấn nhầm hai nút động thời thì mạch được ngắt hoàn toàn, không ảnh hưởng đến các thiết bị điện.

  • Thuyết minh điều khiển động cơ dẫn động giá đỡ.
  • Khởi động động cơ

Việc khởi động cơ dẫn động giá đỡ hoàn toàn tương tự như khởi động động cơ dẫn động bàn máy. Có một chỗ khác cơ bản là động cơ dẫn động giá đỡ làm việc trong một khoảng thời gian rất ngắn, do đó không cần sử dụng cách khởi động qua nhiều cấp điện trở để hạn chế dòng. Bên cạnh đó, do hành trình làm việc ngắn trong khuôn khổ 90o, nên ta có sử dụng hai công tắc giới hạn hành trình đặt ở cuối hành trình Ch1 và Ch2 phòng khi người vận hành không dừng kịp. Cũng tương tự như quá trình điều khiển bàn máy, các nút ấn C, D điều khiển động cơ quay thuận và quay ngược được liên động điện với nhau nên khi cùng được tác động đồng thời thì mạch cũng được ngắt hoàn toàn ra khỏi mạch.

2.4. Hướng dẫn vận hành, sử dụng đồ gá.

  • Bảo dưỡng máy

Bôi trơn định kỳ các bộ truyền bánh răng để hở bằng mỡ, xả cặn và  thay dầu định kỳ cho các hộp giảm tốc trục vít – bánh vít. Các gối đỡ trục giá đỡ được bôi trơn bằng mỡ định kỳ, mỡ được nhét vào trong ổ.

 

 

  • Vận hành máy

Máy được thiết kế với tải trọng lớn nhất là 200 kg, đường kính ngoài lớn nhất của chi tiết là dmax =  637,6 mm – chi tiết Manway, đường kính chi tiết nhỏ nhất có thể kẹp được trên cơ cấu định vị là dmin = 100 mm. khoảng cách từ trọng tâm của chi tiết có khối lượng lớn nhất đến bàn máy là 300 mm, khi gá các chi tiết có chiều dài dài hơn thì phải có cơ cấu đỡ phần côngxôn ra của chi tiết. Khi tiến hành gá chi tiết với các đường kính khác nhau thì dịch chuyển các vấu cặp dọc theo các thanh dẫn trượt ( xem Hình 63 ).

  • Điều khiển đông cơ

Quá trình điều khiển động cơ được thực hiện theo hướng dẫn của bảng điều khiển sau

Hình 76. Bảng điều khiển.

Trong bảng điều khiển Hình 76 trên, các nút ấn được giải thích như sau

ü Start : nút ấn khởi động

ü Stop : nút ấn dừng

ü A : nút ấn khởi động bàn máy quay thuận

ü B : nút án khởi động bàn máy quay ngược

ü C : nút ấn khởi động giá đỡ quay thuận

ü D : nút ấn khởi động giá đỡ quay ngược

Lưu ý khi sử dụng máy, như đã nói ở trên, các động cơ điều khiển bàn máy và giá đỡ có thể  vận hành đồng thời. Song để đảm bảo máy vận hành tốt, bớt rung động thì hạn chế mở hai động cơ cùng lúc.

 

 

Close