Đồ án Thiết kế, chế tạo máy quấn dây quạt trần tự động

Thiết kế, chế tạo máy quấn dây quạt trần tự động. Lập quy trình công nghệ gia công chi tiết bánh răng

Tên đề tài:  “Thiết kế,  chế tạo máy quấn dây quạt trần tự động. Lập quy trình công nghệ gia công chi tiết bánh răng.”

Điều kiện cho trước: Tự chọn

Nội dung hoàn thành:

A Thuyết minh:

Chương 1.Giới thiệu tổng quan về đề tài( Tổng quan về vấn đề nghiên cứu)

- Lý do chọn đề tài

-  Mục đích cần đạt được của đề tài

- Các phương pháp tiếp cận và nghiên cứu

-  Khả năng ứng dụng thực tiễn của đề tài

  Chương 2. Cơ sở lý thuyết tính toán và phần thực nghiệm

-         Khảo sát nhu cầu sử dụng máy quấn dây quạt trần tự động

-         Giới thiệu một số nguyên lý quấn dây quạt trần tự động, kÕt luËn lùa chän m¸y cã hiÖu qu¶.

-          Ứng dụng phần mềm mô phỏng nguyên lý hoạt động của máy thiết kế.

Chương 3. Trình bày kết quả tính toán ( Thiết kế chế tạo……)

- Lựa chọn phương án thiết kế

- Tính toán các thông số động học

- Tính toán công suất truyền động

- quy trình lắp ráp máy, vận hành máy

- Phương pháp gia công chi tiết điển hình.Thiết kế QTCN cụm chi tiết số 1

Chương 4. Kết luận và kiến nghị

            - Kết luận về các nội dung nghiên cứu và các kết quả đã đạt được.

            - Các kiến nghị về việc ứng dụng, sử dụng và những định hướng nghiên cứu tiếp theo.

    B. Bản vẽ:(tối thiểu 5 bản vẽ A0):

+ Bản vẽ kết cấu chung của máy, nguyên lý hoạt động của máy

+Bản vẽ tách cụm chi tiết

+Bản vẽ qui trình công nghệ gia công

+ Bản vẽ đồ gá

Chương 1. Tổng quan về đề tài

1.1.         Lý do chọn đề tài

  Đất nước ta đang trong giai đoạn phát triển, ngành công nghiệp tự động hóa đang chuyển mình với những dây truyền sản xuất, máy móc hiện đại, nâng cao năng suất lao động. Trên đà phát triển của ngành tự động hóa sản xuất, các cửa hàng nhỏ cũng cần nâng cao năng suất lao động. Với các thiết bị máy móc hiện đại, công kềnh, chi phí máy móc tốn kém thì các cửa hàng sửa chữa điện dân dụng nhỏ lẻ không thể đầu tư.

 Khí hậu Việt Nam là khí hậu Nhiệt đới gió mùa. Lãnh thổ Việt Nam nằm trọn trong vùng nhiệt đới, đồng thời nằm ở rìa phía đông nam của phần châu Á lục địa, giáp với biển Đông (một phần của Thái Bình Dương), nên chịu ảnh hưởng trực tiếp của kiểu khí hậu gió mùa mậu dịch, thường thổi ở các vùng vĩ độ thấp. Vào mùa nóng nhiệt độ trung bình từ 28-39⁰C, nhu cầu sử dụng quạt của nhân dân tăng cao, do đó nhu cầu thay thế và sửa chữa quạt cũng tăng theo. Để cải tiến năng suất lao động cho công đoạn quấn dây quạt thì phải sử dụng máy móc hỗ trợ con người.

 Xuất  phát từ ý tưởng này, cùng với sự hướng dẫn tận tình của các Thầy Cô giáo trong Khoa Cơ khí, em đã thiết kế, tính toán và gia công hoàn thiện một máy quấn dây quạt cỡ nhỏ, đơn giản, giá thành gia công, đồng thời góp phần phục vụ cho quá trình tìm hiểu, nghiên cứu, học tập môn Công nghệ chế tạo máy, cũng như có những kiến thức công nghệ sơ bộ chuẩn bị cho quá trình sản xuất thực tiễn, cải tiến năng suất lao động.

1.2.         Mục đích cần đạt được của đề tài

- Giải quyết được vấn đề nâng cao năng suất lao động, hạ giá thành sản phẩm, chi phí đầu tư máy móc trang thiết bị phục vụ sản xuất.

- Tích lũy kinh nghiệm cải tiến sản xuất, biết đưa ra các phương án thay thế tối ưu cho tự động hóa sản xuất.

- Chế tạo hoàn thiện máy quấn dây đáp ứng được những yêu cầu kỹ thuật đã đề ra.

- Đề xuất được khả năng phát triển của đề tài trên thực tế.

1.3. Lịch sử phát triển của quạt điện và các loại máy quấn dây quạt hiện nay.

1.3.1. Lịch sử phát triển quạt điện

 Quạt điện ra đời vào năm 1882 và Mỹ là những người đầu tiên phát minh ra quạt điện. Chiếc quạt điện đầu tiên 2 cánh được sản xuất bởi Cty Động cơ điện Croker and Curtis (C&C Company). Những cánh quạt ban đầu thường được làm bằng vải kiểu như Cối xay gió. Quạt máy gồm các phần chính: thân quạt có gắn bộ công tắc chỉnh tốc độ, lồng quạt, cánh quat, mô-tơ quạt và bộ chuyển hướng. Một số quạt có thêm đèn trang trí,đồng hồ....

Mô-tơ quạt gồm:

• Cuộn dây đồng quấn trên lõi sắt từ (stator) gồm nhiều tấm tôn silic mỏng ghép lại với nhau để tránh dòng điện Phu-cô.

• Roto cũng được làm bằng nhiều lá thép mỏng ghép lại và có phần nhôm đúc nối với cốt thép để gắn cánh quạt và phần đuôi nhằm tạo chuyển động cho bộ chuyển hướng.

• Tụ điện để tạo ra dòng điện lệch pha.

• Vỏ nhôm để ghép giữa rotor và stator.

• Bạc thau có ổ giữ dầu bôi trơn để giảm lực ma sát.

Khi có dòng điện chạy trong dây dẫn quấn trên lõi sắt từ (hay gọi là phe silic) được làm bằng tôn silic mỏng ghép nhiều miếng lại với nhau sẽ tạo ra một lực tác động lên rotor. do vị trí các cuộn dây (dây chạy và dây đề) đặt lệch nhau và tác dụng làm lệch pha của tụ điện sẽ tạo ra trong lòng stator các lực hút không cùng phương với nhau (gọi chung là tác dụng của tụ điện chỉnh cho dòng điện đảo chiều AC chủ yếu tạo 1 chiều quay cho cánh quạt). Vì hai lực hút lệch nhau về thời gian và phương nên sẽ tạo ra trong lòng stator một từ trường quay làm cho rotor quay được.

Để thay đổi tốc độ của quạt người ta quấn trên đó một số vòng dây chung với cuộn chạy, khi dòng điện tăng lên hoặc giàm đi do thay đổi điện trở của cuộn dây sẽ tạo ra một từ trường mạnh hơn hay yếu hơn sẽ làm quạt chạy nhanh hơn hoặc chậm hơn.

Các loại quạt máy như:

• Quạt đứng: dùng để dưới đất, độ cao có thể thay đổi được, có thể xoay.
• Quạt để bàn: gồm quạt để bàn thông thường và quạt hộp. Quạt để bàn thông thường có thể xoay nhưng độ cao cố định. Quạt hộp thường có hai lớp cánh, có lợi ích là dễ di chuyển.
• Quạt trần: có hai dạng: quạt trần thông thường và quạt trần dùng trang trí.
• Quạt treo tường

• Quạt đá
• Quạt từ các công cụ điện tử

- Nguồn gốc của quạt điện được tạo ra theo cơ chế hoạt động giống như quạt kéo ở vùng Trung Đông vào đầu thế kỷ 19. Đó là một hệ thống gồm một cái khung làm bằng vải bạc kết nối với một sợi dây dẫn kéo tới và lui tạo ra luồng gió.

- Sau cuộc cách mạng công nghiệp vào cuối thế kỷ 19, các nhà máy thủy lực đã tạo ra một loại quạt dẫn động bằng đai. Họ thay trục giữa của quạt bằng bộ phận máy móc động và từ đó quạt điện bắt đầu được phát triển dần. Một trong những người tạo ra quạt máy đầu tiên là Omar-Rajeen Jumala vào năm 1832. Ông gọi phát minh của mình là máy quạt ly tâm, hoạt động giống như máy bơm không khí. Các loại quạt ly tâm này được sử dụng rất thành công ở trong các nhà máy vào năm 1832-1834. Và khi Thomas Alva Edison và Nikola Tesla phát hiện ra nguồn năng lượng điện cho toàn thế giới vào cuối thế kỷ 19 và đầu thế kỷ 20, và từ đó các loại quạt chạy bằng cơ học đã cải tiến thành quạt điện. Giữa năm 1882 đến năm 1886, Tiến sĩ Schuyler Skaats Wheeler đã phát triển thành loại quạt bàn và quạt điện cá nhân. Một công ty động cơ điện ở Mỹ Crocker & Curtis đã mua lại sản phẩm này và đưa vào thị trường cho người sử dụng. Năm 1882, Philip Diehl đã giới thiệu đến chiếc quạt điện trần và Diehl được xem là cha đẻ của chiếc quạt điện hiện đại ngày nay. Vào cuối thế kỷ 19, quạt điện được các hộ gia đình sử dụng. Những loại quạt đối lưu nhiệt được chạy bằng cồn, dầu, hoặc là dầu hỏa đã phổ biến khắp thế giới vào thế kỷ 20.

-  Vào khoảng cuối thập niên 1890 đến đầu những năm 1920, quạt điện đã du nhập vào nước Mỹ. Chiếc lồng quạt bảo vệ của họ không có tính an toàn do người dân lúc ấy chưa biết, khoảng cách giữa các lưới ở lồng quạt (bằng sắt, đồng hoặc nhôm tạo thành một cái lồng) rất lớn, có độ hở rộng vì thể nhiều người nhất là trẻ em đã bị thương ở bàn tay hoặc cánh tay do cánh quạt gây ra.

Vào thập niên 1920, do có sự cải cách và mặt tiến bộ công nghiệp trong sản xuất nên đã hạ giá quạt để nhiều nhà có thể đủ tiền mua sử dụng. Đến năm 1930, nghệ thuật trang chí quạt ra đời (Quạt hình Thiên nga). Trong năm 1950, các loại quạt được sản xuất và sơn đủ loại màu sắc bắt mắt. Khi máy điều hòa không khí ra đời vào năm 1960 là lúc đánh dấu kết cho sự kết thúc của cả một tuổi vàng cho quạt điện. Trong những năm 1970, kiểu quạt trần của Nữ hoàng Victoria được phổ biến thế giới.

Trong thế kỷ 20, quạt điện đã trở nên thiết thực hơn. Trong thập niên 2000, việc chọn mua quạt thẩm mỹ tương thích với nhà đã trở thành một mối qua tâm lớn của mọi người. Quạt điện đóng vai trò là một phần rất lớn trong cuộc sống mỗi ngày ở một số nước như Đông Nam Á, Nhật Bản, Tây Ban Nha và một số các nước khác. Hiện nay, trong văn phòng làm việc sẽ không còn thấy những chiếc quạt điện nữa mà thay vào đó là chiếc máy điều hòa không khí, nhưng nó lại rất phổ biến và được dùng nhiều nhất ở trong mọi gia đình.

1.3.2. Các loại máy quấn dây quạt trần hiện có trên thị trường

Đây là thiết bị quấn dây tự động chuyên dùng theo chương trình, chuyên quấn dây các loại Stator quạt trần

• Máy có 2 phần riêng biệt:

    + Phần quấn cuộn dây khởi động (cuộn nằm trong).

    + Phần quấn cuộn dây chạy (cuộn nằm ngoài).

• Máy thực hiện một chu trình tự động quấn dây trực tiếp vào rãnh Stator quạt trần.
• Chương trình điều khiển dùng vi xử lý có thể cài đặt được các thông số sau:

    + Số vòng cần quấn.

    + Số vòng chuyển sang tốc độ chậm trước khi dừng.

    + Số rãnh Stator:Có thể cài đặt được số rãnh:12 -14 -16 -18- 20.

• Tự động dừng quấn khi đứt dây hoặc hết dây quấn (có đèn báo).
• Dây quấn đường kính từ 0,1 - 0.5mm.
• Động cơ quấn 2 x 0,5 HP – 3pha – 220V/380V.
• Điện cung cấp: 220V/50Hz - 1pha.

• Tốc độ quấn điều chỉnh vô cấp từ 0 - 3000 vòng/phút, điều khiển bằng Inverter.

• Truyền động tự động quay phân độ (chia rãnh) bằng động cơ bước (Stepping motor).

• Truyền động tiến lùi trụ gá Srator bằng bộ píttong - xilanh khí nén, van điện từ, có bộ tự động ổn định áp lực và lọc khí nén.

• Các thông số đã cài đặt và đang thực hiện (khi đang quấn) được lưu trữ vào bộ nhớ của máy (kể cả lúc có sự cố mất điện).

• Các chi tiết: càng, mỏ cặp, mâm quay đều được chế tạo bằng vật liệu Inox và được gia công độ bóng cao.

• Kích thước bao thùng: Dài 1150mm x Rộng 1550mm x Cao 900mm.
• Trọng lượng: 170 kg.

Máy quấn dây đồng Hoàng Hà HA-D150

    Thông tin chung

    Tốc độ động cơ quấn    2000 v/ph

    Bước rải vô cấp 0.01-9.99mm

    Hành trình rải     0-260mm

Đây là thiết bị quấn dây tự động dùng để quấn các bối dây Stator động cơ có công suất dưới 1500W.

• Tốc độ quấn điều chỉnh vô cấp từ 0 - 1000 vòng/phút, tự động quấn - rải theo nguyên tắc truyền động bám.
• Số khuôn quấn: 24 khuôn trên cùng trục quấn ứng với 4 đầu rải.
• Chương trình điều khiển dùng vi xử lý, có 99 chương trình, mỗi chương trình cài đặt được 99 khuôn, mỗi khuôn cài đặt được các thông số sau:

   + Số vòng cần quấn : 0 - 9999 vòng.

   + Bước rải: 0 - 9,99 mm.

   + Đường kính dây quấn 0,1 - 1,5mm.

   + Chiều rộng khuôn quấn (hành trình rải) : 0 - 99,9 mm.

   + Bước khuôn : 0 - 99,9 mm.

   + Hiển thị vị trí khuôn đang quấn: 0 - 99.

   + Đường kính khuôn quấn: 30 - 120mm.

   + Số vòng chuyển sang tốc độ chậm trước khi dừng: 0 - 99 vòng.

• Các thông số đã cài đặt và đang thực hiện (khi đang quấn) được lưu trữ vào bộ nhớ của máy (kể cả lúc có sự cố mất điện).
• Thâm máy được chế tạo từ thép tấm 12mm, toàn bộ sơn tĩnh điện, mặt bàn có lót Inox tấm dày 1mm, chân có bánh xe di chuyển.
• Động cơ quấn 1.5KW– 3pha – 380V điều khiển bằng Inverter.
• Kích thước bao thùng: Dài 1150mm x Rộng 900mm x Cao 1050mm.
• Trọng lượng: 200 kg.

• Chương 2. Cơ sở lý thuyết tính toán và phần thực nghiệm

  2.1.         Khảo sát nhu cầu sử dụng máy quấn dây quạt trần tự động

  Mùa hè đến mang theo những đợt nắng gay gắt khiến đầu óc căng thẳng, tinh thần làm việc cũng giảm sút đáng kể. Thời điểm ấy, chiếc quạt điện chính là người bạn đồng hành tốt nhất với giá cả phải chăng, phù hợp với túi tiền của người tiêu dùng mà công dụng của nó mang đến lại vô cùng tuyệt vời.

  -        Tạo ra làn gió mát lành:

  Những trưa hè trời nóng như đổ lửa nếu được ngồi bên cạnh chiếc quạt điện thì thật tuyệt vời. Quạt điện mang đến những làn gió mát lành, xua tan cái nóng bức mùa hạ. Sẽ không còn những giọt mồ hôi lấm tấm trên áo nữa. Hiện nay, rất nhiều dòng quạt với tính năng 1/f Yuragi mang đến làn gió tự nhiên, sản phẩm này rất tốt cho sức khỏe, đồng thời không gây tiếng ồn, thân thiện với môi trường.

  -        Giúp lưu thông không khí

  Quạt điện là thiết bị hoạt động bằng điện để tạo ra các luồng gió nhằm phục vụ lợi ích cho con người. Bên cạnh tác dụng làm mát, hạ nhiệt, quạt điện còn giúp lưu thông không khí trong phòng, giảm bớt cảm giác ngột ngạt. Chức năng này rất tốt cho những người bệnh tim mạch, khó thở, yếu chức năng về hệ hô hấp…

  -        Giải tỏa căng thẳng

  Trong những giờ làm việc căng thẳng, bật chiếc quạt điện lên, ta luôn cảm thấy dễ chịu, mọi căng thẳng dường như đều tan biến. Nguyên nhân là do cái nóng thời tiết và áp lực công việc ảnh hưởng đến hệ thần kinh và não bộ. Với chức năng làm mát tự nhiên, quạt điện sẽ giúp bạn nhanh lấy lại tình trạng nhiệt ban đầu, thư giãn đầu óc và giải tỏa stress.

  -        Tránh bớt bệnh tật

  Các nhà chuyên gia tư vấn sức khỏe và công nghệ tại Mỹ đã làm một cuộc khảo sát trên một số sản phẩm và rút ra kết luận rằng: “Quạt điện với cơ chế làm mát tự nhiên giúp loại bỏ một yếu tố độc hại tiềm ẩn trong không khí, tốt cho hệ hô hấp, giảm bớt những dấu hiệu của bệnh tim mạch”.

  -        Mang đến vẻ đẹp thẩm mĩ

   Tính năng vượt trội của quạt điện từng chinh phục cả thế giới vào những năm thế kỉ XIX. Sản phẩm này ra đời như một cuộc cải cách thành công, đánh dấu bước phát triển của loài người trong tiến trình đi đến sự sung túc. Quạt điện không chỉ mang đến lợi ích về sức khỏe, nó còn là vật trang trí hữu ích cho gia đình, văn phòng công ty, nhà hàng, khách sạn…

   Hiện nay có rất nhiều sản phẩm như quạt phun sương, quạt đứng, quạt trần, quạt treo tường… với kiểu dáng và thương hiệu uy tín khác nhau. Tùy theo nội thất nơi lắp đặt mà bạn có thể lựa chọn màu sắc hoặc loại quạt cho phù hợp.

  Nói tóm lại, quạt điện là người bạn rất cần thiết cho đời sống con người. Sử dụng và bảo quản quạt đúng cách, bạn sẽ xua tan cái nóng mùa hè và cảm thấy lạc quan, yêu đời hơn!

    Nhu cầu sử dụng của quạt trần được dùng rộng rãi trong các hộ gia đình. Nó có thể sử dụng trong mọi môi trường khác nhau. Với thiết kế sải cánh rộng, phần lớn bằng những kim loại cao cấp loại quạt trần này nó có thể chống chịu được các tác nhân gây ăn mòn, hư hại quạt như: hóa chất, nhiệt độ, bụi bẩn,...

   Quạt trần hiện nay được tính hợp nhiều tính năng, kết hợp cùng đèn chùm tạo ra không gian sang trọng trong nội thất ngôi nhà.

   Song song với nhu cầu sử dụng quạt, nhu cầu sửa chữa và thay thế linh kiện trong quạt trần cũng tăng theo. Hiện nay các hộ kinh doanh, cơ sở sửa chữa thay thế động cơ vẫn sử dụng một số loại máy quấn dây bằng tay cho năng suất lao động không cao. Dưới đây là một vài thiết bị quấn dây bằng tay:

  Loại máy : Quấn bằng tay

  Chức năng : Quấn các loại biến áp dùng cho kích điện, biến áp cho các loại nguồn sạc, nguồn công suất.

  Sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp điện tử

  Dễ sử dụng, độ chính xác cao.

  Kích thước : 420mm x 290mm x 250mm

  Trọng lượng 11kg

   

   

   

   

   

  Máy quấn dây thủ công

  Đây là dạng thiết bị quấn dây bằng tay được sử dụng khá rộng rãi trên thị trường, thiết bị này chủ yếu để quấn lõi biến áp.

  2.2.         Giới thiệu một số nguyên lý quấn dây quạt trần tự động, kÕt luËn lùa chän m¸y cã hiÖu qu¶.

   Các trang thiết bị hiện có trong quá trình quấn dây quạt trần:

  - Cuộn dây đồng

  - Stato quạt trần:

  a. Phương án 1:     

  Sơ đồ cấu tạo

  Chú thích: 1: Stato quạt trần

     2: Dây đồng

     3: Trục quấn       

               4: Puli

     5: Cuộn dây đồng nằm ngang

     6: Động cơ

  Nguyên lý hoạt động: Dây đồng số 2 được lấy từ cuộn dây đồng thẳng đứng 5, dây được luồn qua trục quay 3 đến stato động cơ quạt trần 1. Động cơ số 6 truyền chuyển động đến trục quay 3 qua dây đai và puli 4.

  b. Phương án 2:     

  Sơ đồ nguyên lý máy quấn dây tự động

  Chú thích: 1: Stato quạt trần

     2: Dây đồng

     3: Trục quấn       

               4: Puli

     5: Cuộn dây đồng

     6: Động cơ

  Nguyên lý hoạt động: Dây đồng số 2 được lấy từ cuộn dây đồng nằm ngang 5, dây được luồn qua trục quay 3 đến stato động cơ quạt trần 1. Động cơ số 6 truyền chuyển động đến trục quay 3 qua dây đai và puli 4.

  c. Lựa chọn phương án thiết kế

  Xét hai phương án quấn dây trên, ta chọn phương án thứ 2 vì phương án 2 dễ dàng thiết kế, chế tạo, cuộn dây đồng nằm ngang sẽ đơn giản cho việc tời dây đồng, dây đồng không luồn hết qua trục 3 mà chỉ luồn qua một đoạn trục thẳng nên dây không bị trầy sước so với phương án một.

  Chương 3. Trình bày kết quả tính toán ( Thiết kế chế tạo……)

  3.1. Chọn động cơ và tính bộ truyền đai

  - Các thông số tính toán:

  Ta tính toán với thông số kỹ thuật khi dây đay đã được quấn đủ khối lượng trên tang quấn. Trong đó:

  Khối lượng bản thân tang quấn: m = = 0,5 kg

  Þ Lực tác dụng của tang quấn: F = 0,5 kg  = 5 N

      Vận tốc quay của quả lô: v = 30 m/phút

  Công suất làm việc:

  P_lv =  (kW)

  Þ P_lv =  =0,15 (Kw)

  Tính hiệu suất của hệ thống :               

          - Ở đây quá trình giảm tốc dùng bộ truyền đai nên ta chọn như sau:

  Hiệu suất của bộ truyền đai                   :