Luận văn THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ ĐO ĐỘ BỌT CHI TIẾT ĐÚC ÁP LỰC GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH
NỘI DUNG ĐỒ ÁN
TÓM TẮT LUẬN VĂN
Đề tài này thực hiện việc thiết kế và chế tạo thiết bị cơ khí tự động, kết hợp với cân điện tử và giao tiếp với tính, để tính toán ra được phần trăm độ bọt của chi tiết đúc áp lực dựa trên nguyên lý lực đẩy Archimedes.
Luận văn thực nghiệm trên phần cứng với việc sử dụng thiết bị cơ khí, kết hợp cân điện tử và giao tiếp với máy tính. Sử dụng phần mềm visuatudio để thiết kế giao diện và viết code để tính toán quá trình cân chi tiết trong môi trường chân không và môi trường chất lỏng.Từ đó, máy tính sẽ nhận kết quả từ cân điện tử và nhập các yêu cầu cần thiết cho phần mềm, phần mềm sẽ tự động tính toán và cho ta kết quả phần trăm độ bọt của chi tiết mà ta đang tiến hành cân.
ABSTRACT
Thisthesisperformed the design and manufacture of mechanical equipment automation, combined with electronic scales and communicate with the computer, to calculate the percentage of the level of detail molded foam pressure based on the principle of thrust Archimedes.
Thesis is experimentedon hardware with the use of mechanical equipment, combine withelectronic scales and communicate with the computer. Using Visual Studio software to design the interface and write code to calculate the detailed balance in vacuum environment and liquid environment. Therefrom, the computer will receive the results from an electronic scale and enter necessary requirements for software, the software will automatically calculate and give us the results of the foam percentage of detail that we are conducting weight.
iv
MỤC LỤC
Trang tựa TRANG
Quyết định giao đề tài
Lý lịch cá nhân i
Lời cam đoan ii
Cảm tạ iii
Tóm tắt iv
Mục lục v
Danh sách các chữ viết tắt ix
Danh sách các hình xi
Danh sách các bảng xiii
Chương 1 TỔNG QUAN 1
1.1 Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu 1
1.2 Mục đích của đề tài 5
1.3 Nhiệm vụ và giới hạn của đề tài 5
1.4 Phương pháp nghiên cứu 5
Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 6
2.1 Hiện trạng kỹ thuật 6
2.1.1 Lịch sử phát triển đúc áp lực 6
2.1.2 Nguyên lý làm việc của đúc áp lực và chất lượng vật đúc 6
2.1.2.1 Nguyên lý làm việc 8
2.1.2.2 Chất lượng của vật đúc 9
2.1.3 Giới thiệu một số phương pháp kiểm tra đánh giá và đo lường độ bọt 9
2.1.3.1 Phương pháp Archimedes 10
2.1.3.2 Phương pháp kiểm tra độ bọt thông qua độ cứng của vết lõm bể mặt ( Hardness Indentation ) 11
2.1.3.2 Phương pháp kiểm tra độ bọt bằng máy quét điện tử ( Scanning Electron Microscopy 11
v
2.1.3.4 Đo độ bọt bằng phương pháp kĩ thuật số ( Direct Digital Method ) 12
2.1.4 Hiện trạng kỹ thuật ở Việt Nam 12
2.2 Tính độ bọt theo nguyên lý Archimedes 13
2.2.1 Tính toán độ bọt 14
2.2.2 Tính sai số 16
2.2.3 Khối lượng tối đa của chi tiết đo 17
2.2.3.1 Trong không khí 17
2.2.3.2 Trong chất lỏng 17
2.2.3.2Các thông số môi trường 18
Chương 3 KẾT CẤU CƠ KHÍ 19
3.1 Mô hình thiết kế 3D 19
3.2 Mô hình thiết kế chi tiết 21
3. 3 Cấu tạo cơ cấu máy 23
Chương 4 THIẾT BỊ ĐO 24
4.1Cân điện tử 24
4.1.1 Cấu tạo cân điện tử 24
4.1.2 Thông số kỹ thuật 26
Chương 5 HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ VẬN HÀNH ĐIỀU CHỈNH MÁY 28
5.1 Sơ đồ mạch điện 28
5.2 Nguyên lý hoạt động 29
5.3 Máy biến áp 29
5.3.1Tính toán lõi thép máy biến áp 29
5.3.1.1 Đo kích thước lõi sắt ( đơn vị tính là cm ) 29
5.3.1.2 Tính tiết diện lõi sắt giữa 30
vi
5.3.1.3 Tính công suất MBA 30
5.3.2 Tính toán quấn dây 30
5.3.2.1 Tính số vòng dây quấn 30
5.3.2.1 Tính tiết diện dây quấn của máy 32
5.4 Mô hình điện thực tế 33
5.5 Mô tả hình ảnh và cách vận hành máy 35
5.5.1 Mô tả hình ảnh 35
5.5.2 Vận hành máy 36
5.5.3 Điều chỉnh máy 36
Chương 6 PHƯƠNG THỨC VÀ GIAO THỨC QUA CỔNG COM 37
6.1 Phương thức giao tiếp qua cổng COM chuẩn RS-232. 37
6.1.1 Giới thiệu chuẩn giao tiếp RS-232 37
6.1.2 Các đặc trưng của chuẩn giao tiếp RS-232 37
6.1.3 Cáp kết nối 41
6.2 Giao thức giao tiếp qua cổng COM 43
Chương 7 LẬP TRÌNH VÀ GIAO DIỆN 44
7.1 Lập trình 44
7.1.1 Chọn ngôn ngữ lập trình 44
7.1.2 Các đối tượng điều khiển sử dụng trong chương trình 45
7.1.3 Phương pháp kết nối xử lí dữ liệu 46
7.1.3.1 Hướng dẫn kết nối cổng COM ( chuẩn RS-232) của cân điện tử 46
7.1.3.2 Sơ đồ kết nối chân 47
7.1.3.3 Công cụ mở cổng COM và nhận dữ liệu 47
7.1.3.4 Xử lí dữ liệu 49
7.1.4 Biến và module 49
7.1.4.1 Các khái niệm 49
vii
7.1.4.1 Các module sử dụng trong chương trình 50
7.1.5 Sơ đồ giải thuật 51
7.2 Giao diện(User interface) 52
7.2.1 Tab Home 52
7.2.2 Config button 52
7.2.3 New button 53
7.2.4 Report button 55
7.2.5 Bảng hướng dẫn 56
7.2.6 Tab setting 56
7.2.7 Tab help 57
Chương 8 CHẠY THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 58
8.1 Khởi động chương trình 58
8.2 Thiết lập các thông số ban đầu 60
8.3 Tạo một bài test mới 62
8.4 Tiến hành cân và thu thập dữ liệu 65
8.5 Xem và in kết quả 69
8.6 Tóm tắt các thao tác sử dụng phần mềm 72
8.7 Đánh giá kết quả 73
Chương 9 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 74
9.1 Kết luận 74
9.2 Phát triển phần mềm 74
9.2 Phát triển phần cứng 75
PHỤ LỤC ( A ) CODE VISUABASIC STUDIO 76 - 96
PHỤ LỤC ( B ) BẢN VẼ THIẾT KẾ MÁY
TÀI LIỆU THAM KHẢO
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DCE: Data Circuit Teminating Equipment
DTE : Data Terminal Equipment
TIA :Telecommunication Industry Association
ADC: Analog to Digital Converter
FG: Frame Ground
TxD: Transmit Data
RxD: Receive Data
RTS: Request to Send
CTS: Clear to Send
DSR: Data Set Ready
SG: Signal Ground
DCDD: Data Carrier Detect
DTR: Data Terminal Ready
RI: Ring Indicate
: Khối lượng chi tiết trong môi trường không khí.
m: Khối lượng chi tiết trong môi trường chân không.
A: Lực đẩy Archimed trong không khí.
P: Trọng lượng trong môi trường chân không.
: Khối lượng riêng của không khí.
x
V: Thể tích chi tiết.
: Khối lựơng chi tiết trong môi trường chất lỏng.
: Khối lượng riêng của chất lỏng.
: Khối lượng riêng của hợp kim tính theo lý thuyết.
: Thể tích bọt khí.
DANH SÁCH CÁC HÌNH
HÌNH TRANG
Hình 1.1: Máy X-RAY dùng để kiểm tra các chi tiết cơ khí 2
Hình 1.2: Các chi tiết máy do máy phát hiện các khuyết tật 4
Hình 2.1: Nguyên lý làm việc của đúc áp lực 7
Hình 2.2: Thí nghiệm của phương pháp Archimedes 9
Hình 2.3: Các dạng lỗ khí 10
Hình 2.4: Ảnh chụp lỗ khí 11
Hình 3.1: Mô hình máy đo độ bọt 3D 19 Hình 3.2: Mô hình thiết kế chi tiết 21
Hình 4.1: Cân điện tử 24
Hình 4.2: Strain Gauge load cell 25
Hình 5.1: Sơ đồ mạch điện 28
Hình 5.2: Lõi thép máy biến áp 30
Hình 5.3: Mô hình điện thực tế 33
Hình 5.4: Hình ảnh thực của máy 35
Hình 6.1: Sơ đồ chân DB25 và DB9 38
Hình 6.2: Cổng COM (DB9) trên máy tính 38
Hình 6.3: Cáp kết nối (chuẩn RS-232) 42
Hình 6.3: Cáp chuyển đổi từ COM sang RS232 42
Hình 7.1: Sơ đồ kết nối chân cổng COM 47
Hình 7.2: Sơ đồ giải thuật 51
Hình 7.3: Dao diện chính của phần mềm 52
Hình 7.4: Cửa sổ Config 53
Hình 7.5: Cửa sổ New 53
Hình 7.6: Cửa sổ Materials 54
xii
Hình 7.7: Cửa sổ Result 55
Hình7.8: Vị trí bảng hướng dẫn 56
Hình 7.9: Tab setting 57
Hình 7.10: Tab Help 57
Hình 8.1: Mẫu thử cổ xe đạp 58
Hình 8.2: Giao diện chính 59
Hình 8.3: Thông báo yêu cầu nhấn nút Config 60
Hình 8.4:Yêu cầu khởi động và cài đặt cân 60
Hình 8.5:Yều cầu nhấn nút chuyển môi trường trên thiết bị 61
Hình 8.6: Yêu cầu nhấn nút chuyển môi trường 1 lần nữa để bắt đầu 61
Hình 8.7: Cửa sổ New 62
Hình 8.8:Cửa sổ New sau khi thiết lập xong 64
Hình 8.9:Cửa sổ nhập liệu cân môi trường không khí lần 1 65
Hình 8.10: Yêu cầu nhấn Add để lấy dữ liệu từ môi trường không khí lần 1 66
Hình 8.11:Cửa sổ nhập liệu cân môi trường chất lỏng lần 1 67
Hình 8.12: Yêu cầu nhấn Add để lấy dữ liệu từ môi trường chất lỏng lần 1 67
Hình 8.13: Tiếp tục nhận dữ liệu từ cân điện tử 68
Hình 8.14:Quá trình cân và tính toán hoàn tất 69
Hình 8.15: Biểu đồ giá trị khối lượng riêng 71
Hình 8.16: Biểu đồ độ bọt 71
Hình 8.17: Sơ đồ tóm tắt cách sử dụng 72
xiii
DANH SÁCH CÁC BẢNG
BẢNG TRANG
Bảng 3.1: Bảng kê chi tiết tổng thể của máy 22
Bảng 5.1: Bảng tra số vòng dây quấn 41
Bảng 5.2: Bảng tra mật độ dòng điện 43
Bảng 6.1: Chức năng các chân trên cổng COM 38
Bảng 8.1: Bảng Cửa sổ nhập thành phần vật liệu 63
Bảng 8.2: Bảng kết quả độ bọt và sai số 69
Bảng 8.3: Bảng giá trị khối lượng riêng và thể tích 70
Bảng 8.4: Bảng thành phần hợp kim 70
CHƯƠNG 9:
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI
9.1 Kết luận
Sau 6 tháng thực hiện đề tài luận văn “ THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ ĐO ĐỘ BỌT CHI TIẾT ĐÚC ÁP LỰC GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH”, với sự cố gắng, nổ lực của bản thân, sự chỉ bảo tận tình của người hướng dẫn, sự giúp đỡ của bạn đồng nghiệp, người thực hiện đã hoàn thành đúng tiến độ đề tài và đạt được những kết quả sau:
- Hoàn thành giao diện tính toán dựa vào ngôn ngữ visual basic.
- Kết nối được dữ liệu giữa cân điện tử và máy tính, nhằm tự động hóa trong quá trình tính toán.
- Chế tạo được thiết bị cơ khí đảm bảo độ cứng vững giúp cho quá trình thí nghiệm thu được kết quả ổn định.
Và hơn thế nữa, với sự dạy dỗ, chỉ bảo tận tình của thầy hướng dẫn người thực hiện đã thấy mình trưởng thành và tự tin hơn. Điều này sẽ giúp cho người thực hiện rất nhiều trong quá trình làm việc sau này.
9.2 Phát triển phần mềm
Trong tương lai chúng tôi sẽ hoàn thiện thêm về việc viết phần mềm để việc sử dụng phần mềm sẽ dễ dàng hơn. Có nhiều phương án có thể thay đổi các thông số kết nối cho phù hợp với nhiều loại cân điện tử khác nhau.
Bổ sung các lệnh điều khiển phần cứng để điều khiển cơ cấu cân tự động. Nâng cấp giao diện trực quan hơn giúp người sử dụng tiếp cận phần mềm nhanh chóng nhất.
9.3 Phát triển phần cứng
Cân: thay đổi các loại cân với các thông số kỹ thuật khác nhau, tăng tải trọng tối đa, với cân với độ chính xác cao hơn phục vụ cho việc kiểm tra các chi tiết cần độ chính xác cao và trọng lượng lớn hơn.
Thiết bị cân tự động: thiết kế phát triển cơ cấu cân tự động với sự điều khiển trực tiếp từ phần mềm máy tính thay cho hệ điều khiển bằng cơ.
