Nghiên cứu thiết kế và chế tạo máy CNC sản xuất cốt thép của ống bê tông kích thước lớn

Bct
VMVDCCN
Bộ công thơng
Viện máy và dụng cụ công nghiệp
46 Láng hạ đống đa hà nội


Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật đề tài

Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy cnc sản xuất
cốt thép của ống bê tông kích thớc lớn

M số: kc 05.03/06-10


TS. Hoàng việt hồng






7506
08/9/2009


Hà Nội, 07- 2009

Bộ công thơng
Viện máy và dụng cụ công nghiệp
46 Láng hạ đống đa hà nội


Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật đề tài

Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy cnc sản xuất
cốt thép của ống bê tông kích thớc lớn

M số: kc 05.03/06-10


TS. Hoàng việt hồng













Hà Nội, 07- 2009

3












PhÇn ®Çu b¸o c¸o

4

Danh sách những ngời thực hiện

Họ và tên Chức danh Học vị Tham gia vào mục
Chủ nhiệm đề tài

TS. Hoàng Việt Hồng
Chủ nhiệm đề
tài
Viện IMI
TS I,II,III
Cán bộ nghiên cứu

PGS.TS. Phan Văn Đồng
ĐH Bách Khoa
Hà Nội
TS II,III
TS. Trần Văn Dậu

Viện IMI
TS III,VII
ThS. Nguyễn Phú Tuấn

Viện IMI
ThS. cơ khí III, V, VI
Ks. Trần Kim Quế
Nghiên cứu viên
Viện IMI

Ks cơ khí III,V,VIII
Ks. Nguyễn Thợng Chính
Nghiên cứu viên
Viện IMI
Ks cơ khí III, II, V, VI
Ks. Đặng Văn Tuấn

Công ty PTM
Ks cơ khí V, VI
Ks. Nguyễn Hữu Tú
Nghiên cứu viên
Viện IMI
Ks cơ khí II, V, VI
Ks. Nguyễn Tiến Hùng
Nghiên cứu viên
Viện IMI
Ks điện III, VII
Ks. Lê Điệp Anh
Nghiên cứu viên
Viện IMI
Ks điện II, VII








5

Tóm tắt tình hình thực hiện đề tài
Viện máy và Dụng cụ Công nghiệp là một doanh nghiệp khoa học công nghệ hàng đầu
trong cả nớc trong lĩnh vực nghiên cứu, thiết kế và chế tạo các loại máy, thiết bị trong
ngành công nghiệp. Trong hơn 36 năm xây dựng và phát triển, Viện đã nghiên cứu thiết kế
và chế tạo nhiều sản phẩm công nghệ cao đặc biệt cụm sản phẩm cơ điện tử trong công
nghiệp đã Chủ tịch nớc đợc trao tặng giải thởng Hồ Chí Minh năm 2005. Sản phẩm máy
công cụ CNC phục vụ cho sản xuất công nghiệp là một trong những sản phẩm truyền thống
của Viện IMI trong nhiều năm qua.
Viện IMI đã thực hiện tốt các đề tài nghiên cứu trong lĩnh vực này, cụ thể:
Đề tài:
Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy tiện T20 CNC.
Dự án:
Hoàn thiện công nghệ chế tạo máy phay hiện đại, điều khiển CNC đạt chất
lợng DMU 60T của hãng DECKEL MAHO trên cơ sở hợp tác và tiếp nhận chuyển giao
công nghệ của hãng DECKEL MAHO Đức.
Đề tài:
Hiện đại hóa mở rộng tính năng điều khiển tự động của máy tiện T20 CNC.
Đề tài:
Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy tiện CNC băng nghiêng có thay dao tự động.
Đề tài:
Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy cắt kim loại tấm bằng khí Gas, Plasma điều
khiển CNC với nhiều gam cỡ.
Xuất phát từ nhu cầu thị trờng, Viện IMI đã triển khai nghiên cứu, thiết kế, chế tạo
các máy công cụ CNC phục vụ cho ngành xây dựng và giao thông mang lai hiệu quả kinh tế
lớn. Một trong những sản phẩm đó là máy hàn cốt thép của ống bê tông đợc đề cập tới
trong đề tài này.
Đề tài KC 05.03/06-10 Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy CNC sản xuất cốt thép của
ống bê tông kích thớc lớn có mục tiêu : Chế tạo 01 máy CNC sản xuất cốt thép bê tông kich
thớc lớn phục vụ cho sản xuất cấu kiện bê tông chất lợng cao. Thông qua việc thực hiện đề
tài, Viện IMI có khả năng làm chủ về kỹ thuật và công nghệ chế tạo máy CNC, góp phần xây

dựng lực lợng cán bộ kỹ thuật trình độ cao và là tiền đề để tạo ra một loạt các sản phẩm mới
phục vụ ngành xây dựng.
Báo cáo tổng kết đợc chia thành các phần:
Phần 1. Lời mở đầu
Phần 2. Nội dung chính:
- Chơng 1: Nghiên cứu tổng quan và khả năng công nghệ chế tạo máy CNC sản xuất
cốt thép ống bê tông tại Việt nam.
- Chơng 2: Nghiên cứu lựa chọn cấu hình máy CNC sản xuất cốt thép bê tông kích
thớc lớn
6
- Chơng 3: Nghiên cứu thiết kế máy CNC sản xuất cốt thép ống bê tông kích thớc
lớn
- Chơng 4: Xây dựng quy trình công nghệ chế tạo, lắp ráp máy và kiểm tra
- Chơng 5: Đánh giá kết quả, xây dựng định hớng phát triển thị trờng.
Phần 3: Kết luận và kiến nghị
- Phần phụ lục: Trình bày tất cả các văn bản liên quan, các biên bản kiểm tra, các bản
vẽ thiết kế cơ khí, điện, các chuyên đề, các bài báo.
Báo cáo tổng kết đợc trình bày luôn bám sát với thực tế trong quá trình thực hiện
công việc thiết kế và chế tạo máy. Khi thiết kế các cụm chi tiết có phân tích, cất nhắc kỹ
lỡng, hội tụ đủ tính kinh tế kỹ thuật và khả năng công nghệ. Trong từng phần của báo
cáo đều có bản vẽ, các hình ảnh thực tế minh họa đợc trình bày bổ sung trong phần phụ
lục

7
Mục lục
Danh sách những ngời thực hiện4
tóm tắt thực hiện đề tài
5
Mục lục 7
Bảng ký hiệu
11
Phần chính báo cáo
13
Lời mở đầu
14
Chơng 1. Nghiên cứu tổng quan và khả năng công nghệ chế tạo máy CNC

sản xuất cốt thép ống bê tông tại việt
nam
16
1.1. Tình hình máy CNC sản xuất cốt thép ống bê tông trên thế giới
16
1.2. Tình hình máy CNC sản xuất cốt thép ống bê tông trong nớc. 18
Chơng 2. Nghiên cứu lựa chọn cấu hình máy CNC sản xuất cốt thép ống
bê tông kích thớc Lớn
20
2.1. Phân tích lựa chọn cấu hình máy20
2.1.1 Thiết bị của hãng ZUBLIN - MAB 20
2.1.2 Thiết bị của hãng MBK -MASCHINENBAU GMBH (CHLB Đức): 21
2.1.2 Thiết bị của hãng KYUNGNAM MACHINE của Hàn Quốc 21
2.2 Lựa chọn máy mẫu 22
2.3 Các thông số lựa chọn cho máy thiết kế24
Chơng 3. Nghiên cứu thiết kế máy CNC sản xuất cốt thép ống bê tông
kích thớc
lớn. .
25
3.1 Các cơ sở cho tính toán thiết kế máy CNC25
3.1.1. Yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm 25
3.1.2. Công nghệ hàn tiếp xúc 26
3.1.2.1. Tổng quan về hàn tiếp xúc 26
3.1.2.2. Một số lu ý khi ứng dụng công nghệ hàn tiếp xúc trong máy CNC sản xuất
cốt thép
27
3.2 Tính toán thiết kế máy CNC sản xuất cốt thép.28
3.2.1 Tính toán thiết kế phần cơ khí 29
8

3.2.1.1. Tính toán công suất động cơ trục chính. 29
3.2.1.2 Tính toán công suất động cơ trục X 34
3.2.1.3 Tính trục vít me trục X 36
3.2.1.4 Tính công suất động cơ xe hàn 36
3.2.1.5 Tính công suất trục Z 39
3.2.1.6 Tính góc xoắn của trục vuông. 42
3.2.1.7 Thiết kế điện cực hàn 43
3.2.2 Thiết kế hệ thống khí nén 46
3.2.2.1 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống khí nén 46
3.2.2.2 Chức năng. 46
3.2.2.3 Mô tả hoạt động của hệ thống khí nén. 46
3.2.3. Hệ thống điều khiển CNC và điều khiển hàn. 48
3.2.3.1 Hệ thống điều khiển CNC 48
3.2.3.2 Bộ điều khiển dòng hàn 51
3.2.3.3 Chống nhiễu 54
3.2.3.4 Tích hợp các yếu tố công nghệ 56
3.2.3.5 Điều chỉnh thời gian hàn 56
3.2.3.6 Tích hợp giữa công nghệ hàn và công nghệ CNC 60
Chơng 4. Xây dựng quy trình công nghệ chế tạo, lắp ráp máy và kiểm tra 61
4.1. Quy trình công nghệ chế tạo một số chi tiết điển hình.
61
4.1.1 Quy trình chế tạo vành. 61
4.1.1.1 Chi tiết vành 62
4.1.1.2 Moayơ 63
4.1.1.3 Nan hoa. 66
4.1.1.4 Ghép nan. 66
4.1.1.5 Tiện tinh. 68
4.1.2 Qui trình chế tạo băng. 69
4.1.2.1. Vị trí làm việc và yêu cầu kĩ thuật. 69
4.1.2.2 Tạo phôi 70

9
4.1.2.3 Chuẩn định vị phay mặt chuẩn. 71
4.1.3. Qui trình công nghệ gia công hộp trợt. 73
4.1.3.1 Tính năng làm việc và yêu cầu kỹ thuật 73
4.1.3.2 Qui trình chế tạo 73
4.1.4 Qui trình công nghệ gia công cơ cấu kẹp nan dọc 74
4.1.4.1. Tính năng làm việc và yêu cầu kỹ thuật 74
4.1.4.2 Qui trình công nghệ chế tạo 75
4.1.5. Qui trình công nghệ gia công cam tiếp điện 76
4.1.5.1 Vị trí làm vịêc và yêu cầu kỹ thuật. 76
4.1.5.2 Tạo phôi 77
4.2 Quy trình lắp ráp 81
4.2.1 Yêu cầu quy trình lắp ráp 81
4.2.2 Lắp ráp băng máy, khung cổng trào. 81
4.2.2.1 Chuẩn bị nền móng 81
4.2.2.2 Lắp ráp bệ máy 81
4.2.2.3 Lắp ráp băng máy 81
4.2.2.4 Lắp ráp xe trục Z 82
4.2.2.5 Gối, vành động. 83
4.2.2.6 Khung máy 83
4.2.2.7 Lắp ráp cụm trục X. 85
4.2.2.8 Lắp cụm chia xích 87
4.2.2.9 Cụm xe hàn. 88
4.2.2.10 Lắp giá đỡ điện cực 90
4.2.2.11 Lắp kẹp nan dọc. 91
4.2.2.12 Bộ trục vuông 91
4.2.2.13 Lắp ráp các phần khác 92
4.3 Quy trình kiểm tra 94
4.3.1 Kiểm tra thông số hoạt động của máy 94
4. 3.2 Kiểm tra độ chính xác của máy 94

10
4.3.2.1 Kiểm tra độ song song, độ phẳng của băng máy xe Z 95
4.3.2.2 Kiểm tra độ song song, độ phẳng của băng máy xe hàn 95
4.3.2.3 Kiểm tra độ phẳng của hai gối đỡ con lăn vành chủ động 95
4.3.2.4 Kiểm tra độ đảo mặt đầu của các vành 96
4.3.2.5 Kiểm tra độ đảo mặt hớng tâm của các vành. 97
4.3.2.6 Kiểm tra độ song song của trục truyền với băng máy. 98
4.3.2.7 Kiểm tra độ đồng tâm của hai vành 99
4.3.2.8 Kiểm tra độ đồng tâm của hệ thống dẫn và kẹp nan 99
4.3.2.9 Kiểm tra độ đồng tâm giữa hai vành và trục đẩy: 100
4.3.3 Kiểm tra hoạt động các cơ cấu của máy 101
4.3.4 Kiểm tra chạy thử chơng trình 101
4.3.5 Kiểm tra sản phẩm 102
Chơng 5. Đánh giá kết quả, xây dựng định hớng phát triển thị
trờng
103
5.1 Đánh giá kết quả
.103
5.2 Xây dựng định hớng phát triển thị trờn 103
5.2.1 Đánh giá về thị trờng 103
5.2.2 Đánh giá về kinh tế 104
5.2.3 Xây dựng định hớng phát triển 104
Kết luận và kiến nghị 105
Kết luận 106

Kiến
nghị,,,
107
Lời cảm ơn 108
Tài liệu tham khảo. 109

Phụ lục 110




11


Bảng ký hiệu

b Bề rộng vành mm
D
c
- Đờng kính chia mm
D
l
- Đờng kính lăn mm
D
r
- Đờng kính rãnh mm
D
t
- Đờng kính trong mm
d - Đờng kính dây thép mm
d
2
- Đờng kính trục vít me mm
e Hệ số ma sát lăn
G Trọng lợng xe N
g Gia tốc rơi tự do m/s

2

H Chiều dài đai ốc mm
h Chiều cao làm việc của ren mm
F
0
Lực uốn nan dọc khi loe N
F
1
Lực đè điện cực 1 N
F
2
Lực đè điện cực 2 N
F
masat
Lực ma sát của hộp trợt nan N
F Lực kéo loe nan trợt N
F
a
Lực dọc trục N
f
c
Hệ số ma sát ổ lăn
p Bớc ren mm
[p] ứng suất cho phép MPa
J
1
, J
2
, J

3
Mômen quán tính kg.m
2

M
G
Mômen quán tính Nm
M
P
Mômen tải trọng Nm
M
F
Mômen động cơ, trục truyền Nm
m Khối lợng xe hàn kg
n Số vòng quay của vành v/ph
N
1
Công suất quay vành W
N
đc
Công suất động cơ W
N Công suất cần loe nan W
Q Lợng nhiệt sinh ra J
12
Q Tải trọng xe N
I Cờng độ dòng điện A
R Là điện trở của điểm làm việc
r Bán kính uốn
t Thời gian dòng điện chạy qua s
t

hàn
Thời gian hàn s
Z Số mắt xích
- Hệ số hiệu suất

k
ứng suất chảy của vật liệu MPa
- Hệ số an toàn

13







PhÇn chÝnh b¸o c¸o



14
Lời mở đầu

Đề tài KC 05.03/06-10 Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy CNC sản xuất cốt thép của ống
bê tông kích thớc lớn có mục tiêu là : Chế tạo 01 máy CNC sản xuất cốt thép bê tông kích
thớc lớn phục vụ cho sản xuất cấu kiện bê tông chất lợng cao.
Thông qua việc thực hiện đề tài, Viện IMI có khả năng làm chủ về kỹ thuật và công nghệ chế
tạo máy CNC, góp phần xây dựng lực lợng cán bộ kỹ thuật trình độ cao và là tiền đề để tạo ra
một loạt các sản phẩm mới phục vụ ngành xây dựng.

Đề tài thuộc chơng trình khoa học công nghệ trọng điểm cấp nhà nớc KC05, kinh phí
sử dụng nguồn vốn ngân sách Nhà nớc và nguồn vốn đối ứng từ đơn vị thực hiện đề tài là
Viện IMI.
Các thông tin chính liên quan đến đề tài nh sau:
1. Tên đề tài.
Nghiên cứu thiết kế và chế tạo máy cnc sản xuất cốt thép của ống bê tông kích thớc
lớn.
2. Mã số: KC 05.03/06 10

3. Thời gian thực hiện: Từ tháng 4/2007 đến 4/2009
4. Cấp quản lý.
NN

, Bộ

, CS

, Tỉnh


5. Kinh phí.
Tổng số: 2323 triệu đồng
Trong đó từ ngân sách SNKH: 2126 triệu đồng
6. Thuộc chơng trình: Nghiên cứu,phát triển và ứng dụng công nghệ cơ khí chế tạo
7. Chủ nhiệm đề tài.
Họ và tên: Hoàng Việt Hồng
Học hàm/ học vị: Tiến sỹ kỹ thuật
Chức danh khoa học
Điện thoại: 043 8351010 (CQ)/ 043 7841076 (NR) Fax: 3 8344975
Mobile: 0913236527
E mail:
Địa chỉ cơ quan: 46 Láng Hạ - Đống Đa -Hà Nội
Địa chỉ nhà riêng: Số nhà 55 ngách 55/24 Hoàng Hoa Thám, Phờng Ngọc Hà, Quận Ba
Đình, Thành phố Hà Nội
8. Cơ quan chủ trì đề tài.
Tên tổ chức KH&CN: Viện máy và Dụng cụ Công nghiệp
Điện thoại :38 351009/ 38 351010 Fax: 38344975
E mail:

Địa chỉ : 46 Láng Hạ - Đống Đa -Hà Nội

Căn cứ theo hợp đồng số 03/2006/HĐ - ĐTCT - KC.05/06 -10 giữa bên A là Văn phòng các
chơng trình, Ban chủ nhiệm Chơng trình KC.05/06 - 10 và bên B là Viện Máy và Dụng cụ
Công nghiệp, các sản phẩm khoa học công nghệ đợc hoàn thành bao gồm:

15

1. Thiết bị máy móc: Hoàn thành thiết kế và chế tạo 01 máy CNC hàn cốt thép của ống bê
tông kích thớc lớn có các thông số kỹ thuật sau:
Công suất nguồn hàn kVA 120
Tốc độ quấn nan vòng v/ph 5-25
Đờng kính cốt thép lớn nhất có thể gia công
đợc
mm 2700

Chiều dài cốt thép lớn nhất có thể gia công đợc mm 4500
Công suất động cơ trục chính kW 11
Bớc xoắn của nan vòng mm tùy chọn
Số nan dọc nan 12 24
Đờng kính thép nan dọc (có loe) mm
5 ữ 8

Đờng kính thép nan dọc (không loe) mm
5 ữ 10

Đờng kính thép nan vòng mm
5 ữ 10

Cốt thép ống bê tông đờng kính 2700

cái Theo thiết kế 03
Cốt thép ống bê tông đờng kính 1000
cái Theo thiết kế 05

2. Tài liệu:
- Hoàn thành đầy đủ toàn bộ các bản vẽ thiết kế kỹ thuật và chi tiết.
- Bộ bản vẽ về quy trình công nghệ chế tạo các cụm chi tiết điển hình và chi tiết cỡ
lớn.
- Quy trình công nghệ lắp ráp các cụm chi tiết và quy trình lắp ráp tổng thể.
- Chơng trình cài đặt và điều khiển CNC, chơng trình điều khiển phối hợp các chức
năng máy
- Lý lịch máy, hớng dẫn sử dụng máy, hớng dẫn lập trình CAD/CAM. có tính công
nghệ tiên tiến, kể cả máy công cụ CNC
- Báo cáo định kỳ, báo cáo tóm tắt, báo cáo tổng kết đề tài.
Nhóm đề tài luôn mong có ý kiến đóng góp của Ban Chủ nhiệm chơng trình, các nhà
khoa học, các nhà quản lý, các bạn đồng nghiệp sau khi đọc bản tổng kết này.



16
Chơng 1. nghiên cứu tổng quan và khả năng công nghệ chế
tạo máy CNC sản xuất cốt thép ống bê tông tại việt nam.

1.1. Tình hình Máy CNC sản xuất cốt thép ống bê tông trên thế giới.
Hiện nay trên thế giới lĩnh vực tự động hóa trong xây dựng đã và đang phát triển mạnh đáp
ứng ngày càng cao về chất lợng cấu kiện xây dựng và phù hợp với nhiều công nghệ thi công
tiên tiến. Trong lĩnh vực sản xuất các cấu kiện bê tông, tất cả các khâu từ trộn bê tông, gia
công cốt thép, gia công các cấu kiện, lấy sản phẩm, ghép nối, sửa chữa các cấu kiện bê tông
đều đã đợc tự động hóa. Nhiều hãng trên thế giới đã chế tạo thành công máy công cụ điều
khiển CNC sản xuất cốt thép trên cở sở sử dụng phơng pháp hàn tiếp xúc sản xuất cấu kiện

bê tông: ống bê tông, tấm bê tông đúc sẵn, đạt năng suất cao, chất lợng tốt, đợc ứng dụng
rộng rãi:


Hình 1:
Chuyển cốt thép tới dây chuyền đúc cống Hình 2: Kiểm tra sản phẩm xuất xởng tự động


Hình 3: Gia công mặt đầu, vát mép cống Hình 4: Trung tâm gia công CNC
Một số hãng nổi tiếng trên thế giới đã sản xuất các máy CNC sản xuất ống bê tông kích thớc
lớn nh: MBK MASCHINENBAU GMBH (CHLB Đức), KYUNGNAM MACHINE (Hàn
Quốc), ZUBLIN-MAB(CHLB Đức).


17


Hình 5: Thiết bị hàn lới thép dạng ống tròn.



Hình 6: Thiết bị hàn lới thép dạng ống hộp vuông.

Dù khác nhau về các cơ cấu cơ khí song các thiết bị nói trên đều có chung một nguyên
tắc: nan dọc đợc sắp xếp theo hình dạng lới thép (dạng ống hộp, tròn hay elíp) và đợc dịch
chuyển dọc để tạo nên bớc xoắn, nan vòng quấn quanh các nan dọc; tại các điểm giao nhau
giữa nan dọc và nan vòng (các nút) đợc hàn bằng phơng pháp hàn điện trở tiếp xúc.
Các thiết bị trên cho các u điểm rất lớn:
+ Năng suất tăng nhiều lần so với hàn thủ công(3-7phút/sản phẩm), tốn ít nhân công
(chỉ cần 1,2 công nhân vận hành thiết bị).

+ Chất lợng cốt thép tốt, phù hợp với các công nghệ đúc ống bê tông hiện đại kiểu
rung ép. Liên kết tại các điểm nút (giao điểm của nan dọc và nan vòng) là các mối hàn, cốt
thép cứng vững, đảm bảo theo tính toán thiết kế cấu kiện bê tông.
+ Các thông số của cốt thép đợc đặt thông qua các chơng trình đã cài đặt sẵn.
18
+ Các dữ liệu công nghệ hàn, tốc độ và các kích thớc đợc lu giữ trong từng chơng
trình riêng cho từng loại cốt thép và đợc kích hoạt ngay khi gọi chơng trình.
+ Thay đổi các chủng loại cốt thép khác nhau đơn giản, nhanh chóng chỉ thông qua
động tác gọi chơng trình.
+ Đờng kính cốt thép, chiều dài cốt thép, bớc nan vòng đợc kiểm soát bởi các bộ
điều khiển logic lập trình (PLC) hoặc các bộ điều khiển số có sự trợ giúp của máy tính
(CNC)- công nghệ điều khiển hiện đại nhất hiện nay.
+ Không tốn thép do máy tự động cấp thép từ thép cuộn; không tốn dây buộc.
+ Tránh đợc hiện tợng tiêu cực nh rút bớt cốt thép.
1.2. Tình hình máy CNC sản xuất cốt thép ống bê tông trong nớc.
ở Việt Nam hiện tại việc sản xuất bê tông cũng đã đợc hiện đại hóa nhiều khâu nh:
trộn bê tông, đúc bê tông nhng còn nhiều khâu trong sản xuất phải làm thủ công, điển
hình là khâu chế tạo cốt thép hiện hoàn toàn còn phải sản xuất thủ công. Việc chế tạo cốt
thép cho các cấu kiện bê tông bằng phơng pháp thủ công có rất nhiều nhợc điểm : Năng
suất rất thấp, tốn nhiều nhân công do có nhiều nguyên công nh: nắn thép, cắt thép, uốn theo
hình dạng, kích thớc, đếm số vòng nan vòng, ngời lao động làm việc rất cực nhọc, chất
lợng cốt thép không đảm bảo, kích thớc của các ống lới thép hoàn toàn phụ thuộc vào
chủ quan của ngời công nhân. Liên kết tại các điểm nút trên lới thép là các dây buộc bằng
tay nên không chặt, lới thép không có hình dạng nhất định, xộc xệch, thậm chí các nan có
thể bị dồn vào một chỗ trong quá trình đổ bê tông.
Để nâng cao sản lợng cấu kiện bê tông, nhiều nhà máy bê tông đúc sẵn đã cố gắng tập
trung vốn mua sắm các thiết bị để đổi mới công nghệ, chuyển dần từ sản xuất cống bê tông
theo phơng pháp cổ điển - đúc ly tâm sang công nghệ Rung - ép điều khiển tự động với
năng suất rất cao (3-5 phút/ống cống). Công nghệ mới này cũng đòi hỏi các kích thớc của
cốt thép phải chính xác, việc chế tạo cốt thép bằng thủ công không đáp ứng đợc cả về năng

suất cũng nh chất lợng.


19

Hình7: Gia công cốt thép bằng phơng pháp thủ công.
Thị trờng cấu kiện bê tông chất lợng cao trong xây dựng ngày càng đòi hỏi về năng
suất và chất lợng nên nhu cầu cần hiện đại hóa dây chuyền gia công cốt thép, nâng cao
năng suất, chất lợng sản phẩm của dây chuyền càng trở nên cấp bách.
1.3. Khả năng chế tạo máy CNC sản xuất cốt thép của ống bê tông ở
Việt nam
Xuất phát từ nhu cầu thị trờng, Viện IMI với kinh nghiệm nhiều năm trong việc sản
xuất máy công cụ CNC đã bắt tay vào nghiên cứu, thiết kế và chế tạo cung cấp cho các nhà
máy sản xuất cầu kiện bê tông các máy CNC sản xuất cốt thép ống bê tông kích thớc
đờng kính đến 1500mm. Tuy nhiên trong quá trình sản xuất ban đầu Viện IMI còn phải
tiếp tục giải quyết một số tồn tại về kỹ thuật nh: truyền động đồng tốc giữa hai vành
lăn, năng suất gia công, vấn đề điều chỉnh dòng điện hàn, các cơ cấu tiếp điện và làm mát
cho các điện cực quay.
Việc chủ động sản xuất thiết bị trong nớc thay cho hàng nhập ngoại đã góp phần giảm
chi phí đầu t, nâng cao hiệu quả của sản xuất. Thiết bị do Viện IMI sản xuất có chất lợng
tơng đơng với các sản phẩm cùng loại của châu Âu nhứng giá thành chỉ bằng 40-60%.
Các bớc đi của Viện IMI:
- Tiếp cận các cơ sở sản xuất ống cống bê tông, tìm hiểu công nghệ sản xuất ống cống bê
tông hiện tại trong nớc, tìm hiểu nhu cầu, mong muốn của các cơ sở sản xuất trong nớc
- Nghiên cứu tìm hiểu các kết cấu, nguyên lý hoạt động của các thiết bị, so sánh áp dụng và
chọn ra một kết cấu thích hợp nhất với điều kiện sản xuất trong nớc.
- Hợp tác quốc tế, học tập, tiếp nhận chuyển giao công nghệ từ các nớc có trình độ kỹ thuật
cao trong việc nghiên cứu, thiết kế chế tạo máy hàn cốt thép trên thế giới nh MBK
MASCHINENBAU GMBH (CHLB Đức).
20

Chơng 2. nghiên cứu lựa chọn cấu hình máy CNC sản xuất
cốt thép bê tông kích thớc lớn

2.1 Phân tích lựa chọn cấu hình máy
2.1.1 Thiết bị của hãng ZUBLIN - MAB.
- Nguyên lý hoạt động: nan dọc chỉ thực hiện chuyển động dọc tạo nên bớc xoắn, nan
vòng thực hiện chuyển động vòng quấn quanh các nan dọc.
- u điểm:
+ Các cốt thép đợc gia công từ các cuộn thép tiêu chuẩn, không cần chuẩn bị nan dọc
(nắn thẳng và cắt theo kích thớc).
+ Cốt thép cống đợc gia công liên tục, không có thời gian dừng sau mỗi sản phẩm
(các cốt thép sẽ đợc cắt rời sau), không phải luồn nan dọc. Có thể gia công đợc cốt thép
có chiều dài bất kỳ.



Hình 8: Máy hàn cốt thép dạng ống kiểu liên tục.
- Nhợc điểm:
+ Thiết bị rất cồng kềnh, để gia công đợc cốt thép cống có đờng kính 1900mm thì
đờng kính quay tối thiểu cũng cần 6000 mm.
+ Toàn bộ cuộn thép làm nan vòng phải quay xung quanh các nan dọc để quấn nan
vòng xung quanh nên đòi hỏi thiết bị phải rất cứng vững.
21
+ Khó khăn khi gia công các loại cốt thép có bớc nan vòng lớn.
2.1.2 Thiết bị của hãng MBK -MASCHINENBAU GMBH (CHLB Đức):
- Nguyên lý hoạt động: nan dọc thực hiện đồng thời chuyển động dịch chuyển dọc tạo nên
bớc xoắn và chuyển động quay quấn nan vòng xung quanh.
- Ưu điểm :
+ Kết cấu của thiết bị đơn giản, gọn, dễ chế tạo.
+ Dễ tăng năng suất nhờ tăng tốc độ quay của trục chính - tốc độ quấn nan vòng.

+ Cho phép gia công các cốt thép có bớc nan vòng lớn.
+ Dễ điều khiển.


Hình 9: Máy hàn lới thép dạng ống kiểu gián đoạn.
- Nhợc điểm :
+ Phải có thêm nguyên công nắn thép làm nan dọc.
+ Chiều dài cốt thép bị hạn chế.
Các nhợc điểm này dễ dàng khắc phục đợc do hiện nay các máy nắn thép có sẵn
trên thị trờng và các ống cống thờng đợc thiết kế có chiều dài không lớn hơn 4000mm
để thuận tiện thi công và lắp đặt. Giải pháp của MBK là phù hợp với điều kiện sản xuất của
Việt Nam.
2.1.3 Thiết bị của hãng KYUNGNAM MACHINE của Hàn Quốc
- Nguyên lý hoạt động: nan dọc thực hiện đồng thời chuyển động dọc và chuyển động quay
quấn nan vòng xung quanh tuy nhiên các thiết bị còn ở mức thô sơ, đơn giản, dịch chuyển
của các trục hoàn toàn thông qua các chiết áp điều chỉnh tốc độ động cơ nên không chính
xác, việc thay đổi đờng kính cốt thép là nhờ các cam cơ khí nên rất khó khăn khi thay đổi
chủng loại sản phẩm (phải chế tạo các cam cơ khí phù hợp); các điện cực hàn có kết cấu tĩnh
nên mòn rất nhanh.
22

Hình 10: Điện cực hàn có kết cấu xoay. Hình 11: Điện cực hàn tĩnh.
2.2 Lựa chọn máy mẫu.
Sau khi nghiên cứu, phân tích các máy mẫu, khả năng công nghệ chế tạo và công nghệ
sản xuất ống bê tông hiện có tại Việt nam, nhóm thực hiện đề tài chọn máy MBK type 450
do Đức chế tạo làm máy mẫu.
Bảng1. Thông số kỹ thuật máy MBK type 450
Nội dung Đơn vị
Công suất nguồn hàn kVA 120
Tốc độ quấn nan vòng v/ph 2 - 25

Đờng kính cốt thép lớn nhất có thể gia công đợc mm 2700
Chiều dài cốt thép lớn nhất có thể gia công đợc mm 4500
Công suất động cơ trục chính kW 8,5
Bớc xoắn của nan vòng mm Tùy chọn
Số nan dọc Cái 12 - 24
Đờng kính thép nan dọc (có loe) mm
5 ữ 8
Đờng kính thép nan dọc (không loe) mm
5 ữ 10
Đờng kính thép nan vòng mm
5 ữ 10
Bộ điều khiển Siemens







23




H×nh 12. M¸y mÉu MBK type 450



24
2.3 Các thông số lựa chọn cho máy thiết kế.

Việc chọn các thông số cho máy thiết kế trên cơ sở yêu cầu của sản phẩm và máy mẫu.
Bảng 2. Thông số kỹ thuật máy thiết kế
Nội dung Đơn vị
Công suất nguồn hàn kVA 120
Tốc độ quấn nan vòng v/ph 5 - 25
Đờng kính cốt thép lớn nhất có thể gia công
đợc
mm
2700
Chiều dài cốt thép lớn nhất có thể gia công đợc mm 4500
Công suất động cơ trục chính kW 11
Bớc xoắn của nan vòng mm Tùy chọn
Số nan dọc nan 12 - 24
Đờng kính thép nan dọc (có loe) mm
5 ữ 8
Đờng kính thép nan dọc (không loe) mm
5 ữ 10
Đờng kính thép nan vòng mm
5 ữ 10
Bộ điều khiển Siemens 802 C

25
Chơng 3. nghiên cứu thiết kế máy CNC sản xuất cốt thép ống
bê tông kích thớc lớn

3.1 Các cơ sở cho tính toán thiết kế máy CNC
3.1.1. Yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm
- Tiêu chuẩn của các loại ống bê tông: Kích thớc cốt thép của ống bê tông theo công nghệ
rung lõi (của Viện Khoa học Công nghệ Giao thông vận tải - Bộ Giao thông vận tải- Theo
tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN-272-05)
Bảng3. Tiêu chuẩn cốt thép


Đờng kính
trong (mm)
Đờng
kính cốt
(mm)
Đờng
kính loe
(mm)
Đờng
kính lớp
2 (mm)
Chiều dầy
thành ống

(mm)
Chiều
dài ống
(mm)
300 365 485 65 2500
400 465 585 65 2500
500 575 715 75 2500
600 680 830 80 2500
800 900 1080 100 2500
1
lớp
1000 1120 1340 120 2500
1200 1420 1680 1260 140 2500
1500 1720 1840 1560 140 2500
1800 2080 2200 1860 170 2500
2000 2290 2420 2060 170 2500
2
lớp
2500 2554 2866 180 2500

Các thông số kỹ thuật:
- Bê tông có cờng độ nén f
c
= 25 (MPa) (mác 300 theo TCVN 6025 1995).
- Cốt thép: Lới thép cácbon thấp kéo nguội có giới hạn chảy f
chảy
= 500 (MPa)
- Đờng kính cốt thép kéo nguội: D: 4 ữ 12mm
- Giới hạn chảy cực tiểu R
min p0,2

= 500 (N/mm
2
)
- Giới hạn bền kéo R
m
= 550 (N/mm
2
)
- Độ dãn dài tơng đối = 12%
- Uốn nguội: 180
0
(d = a)
- Mặt cốt thép không có vết nứt, dập, xoắn, vẩy sắt dầu mỡ.
- Sai số đờng kính của (dây làm ) cốt thép 0,2 mm.
- Diện tích của cốt thép không nhỏ hơn so với thiết kế 5%
- Cờng độ của cốt thép không nhỏ hơn so với thiết kế 5%