Nghiên cứu thiết kế và chế tạo máy hàn lưới thép điều khiển CNC dùng cho ngành xây dựng

Bộ công thơng
Viện máy và dụng cụ công nghiệp



Báo cáo tổng kết đề tài
M số : 135.10.rd/hd-khcn



Tên đề tài:
Nghiên cứu thiết kế và chế tạo máy hàn lới thép
điều khiển CNC dùng cho ngành xây dựng



Cơ quan chủ trì: Chủ nhiệm đề tài:
Ts. Nguyễn Đức Minh Ths. Trần Thị Kim Quế



9066


Hà Nội, 2011


3
DANH SÁCH NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN

Họ và tên Chức danh Học vị
Chủ nhiệm đề tài

Ths. Trần Thị Kim Quế
Chủ nhiệm đề
tài
Viện IMI
Ths. Quản trị
KD
Ks.Cơ khí

Cán bộ nghiên cứu

Ks. Nguyễn Thượng
Chính
Nghiên cứu viên
Viện IMI
Ks Cơ khí
Ks. Nguyễn Hữu Tú
Nghiên cứu viên
Viện IMI
Ks Cơ khí
Ks. Phan Thanh Bình

Nghiên cứu viên
Viện IMI
Ks Cơ khí
Ks. Nguyễn Tiến Hùng
Nghiên cứu viên
Viện IMI

Ks Tự động
hóa

Ks. Lê Điệp Anh
Nghiên cứu viên
Viện IMI
Ks Tự động
hóa

Ks. Nguyễn Tuấn Anh
Nghiên cứu viên
Viện IMI
Ks Điện- điện
tử






4
TÓM TẮT TÌNH HÌNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

Viện IMI là cơ sở nghiên cứu, thiết kế máy và thiết bị, các sản phẩm của Viện nhất
là những sản phẩm Mechatronic có giá trị cao phục vụ cho nhu cầu của xã hội, đặc
biệt trong các ngành xây dựng, giao thông. Một trong những sản phẩm đó là máy hàn
lưới thép
Mục tiêu tổng quát nhất của đề tài «
Nghiên cứu thiết kế và chế tạo máy hàn lưới
thép điều khiển CNC dùng cho ngành xây dựng » là:

Trong báo cáo tổng kết này đã trình bày đầy đủ các nội dung cơ bản nhất, bao gồm cả
những lý luận về sản phẩm, phương pháp luận khi giải quyết các vấn đề về công nghệ,
các giải pháp kỹ thuật.
Phần 1: Nghiên cứu tổng quan và khả năng công nghệ chế tạo máy hàn lưới thép
ở Việt nam
• Tình hình máy và thiết bị trong nghành sản xuất lưới thép.
• Khả năng chế tạo máy sản xuất lưới thép nhằm nâng cao năng suất và chất lượng sản
phẩm.
• Đánh giá khả năng công nghệ chế tạo trong nước liên quan đến sản xuất máy hàn
lưới thép.
• Lựa chọn máy mẫu từ đó lựa chọn máy được thiết kế ra đảm bả
o thuận tiện, dễ sử
dụng đáp ứng được sản xuất trong nước.
Phần 2: Thiết kế máy
• Cơ sở lý thuyết và thực tiễn để thiết kế máy.
• Phần tính toán thiết máy.
• Phần điện và điều khiển máy.
• Quy trình công nghệ chế tạo, lắp ráp và kiểm tra.
• Đánh giá kết quả và các định hướng phát triể
n thị trường.
Đây là mục khi viết không nhìn nhận từ góc độ tổng kết học thuật mà được nhìn
nhận từ góc độ kinh tế của đề tài.


5
Phần 3: Kết luận và kiến nghị
Trình bày những kết luận rút ra sau khi thực hiện xong đề tài, các kiến nghị của các
cán bộ kỹ thuật tham gia đề tài.
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 được trình bày luôn bám sát với thực tế trong quá trình thực hiện
công việ
c thiết kế và chế tạo máy. Khi thiết kế các cụm chi tiết có phân tích, cất nhắc
kỹ lưỡng, hội tụ 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 được trình bày bổ sung trong phần
phụ lục.





















6
MỤC LỤC
DANH SÁCH NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN 3

TÓM TẮT TÌNH HÌNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 4
MỤC LỤC 6
BẢNG KÝ HIỆU 8
LỜI NÓI ĐẦU 9
CÁC NỘI DUNG CHÍNH 11
I. CÁC NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VÀ KHẢ NĂNG CHẾ TẠO TẠI VIỆT
NAM 11

I.1 Tình hình máy và thiết bị trong ngành sản xuất lưới thép ở ngoài nước: 11
I.2 Tình hình máy và thiết bị trong ngành sản xuất lưới thép ở trong nước : 14
II THIẾT KẾ MÁY 16
II.1 Cơ sở lý thuyết và thực nghiệm cho thiết kế máy hàn lưới 16
II.1.1 Yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm 16
II.1.2. Tổng quan về hàn tiếp xúc 18
II.1.3. Công nghệ hàn tiếp xúc áp dụng cho máy hàn lưới thép 19
II.2 Tính toán thiết kế 22
II.2.1 Tính toán công suất động cơ xe hàn 22
II.2.1.1. Xác định tốc độ di chuyển của xe hàn 22
II.2.1.2 Tính công suất động cơ xe hàn 23
II.2.1.3 Tính momen phát động đạt gia tốc 24
II.2.2 Tính toán công suất động cơ xe kéo lưới 25
II.2.2.1. Xác định tốc độ di chuyển của xe kéo lưới 23
II.2.2.2. Tính lực cần thiết di chuyển xe kéo lưới 26

II.2.2.3. Tính momen phát động đạt gia tốc 26
II.3 Tính toán hệ thống khí nén 28
II.3.1 Cơ sở lý thuyết điều khiển khí nén 28
II.3.1.1 Ưu nhược điểm hệ thống điều khiển khí nén 29
II.3.1.3. Sơ đồ hệ thống khí nén của máy hàn lưới 31
II.3.1.4 Mô tả hoạt động của hệ thống khí nén: 32

II.3.1.5. Lưu đồ thuật toán hệ thống điều khiển khí nén 33
II.3.1.6. Sơ đồ chức năng 36
II.3.2.Tính toán hệ thống khí nén: 37
II.3.2.1. Tính toán lưu lượng 37
II.3.2.2 Tính toán áp suất tác động đến xi lanh 39
II.4.1. Nghiên cứu chế tạo bộ điều khiển dòng hàn cường độ lớn 40
II.4.1.1. Các cơ sở lý thuyết và thực nghiệm 40
II.4.1.2 Điều khiển quá trình hàn tự động. 40
II.4.1.3 Chống nhiễu 42
II.4.1.4. Tích hợp các yếu tố công nghệ 44
II.4.1.5 Điều chỉnh thời gian hàn 45
II.4.1.6 Mạch điều khiển góc mở Thyristor 48
II.4.1.7 Tích hợp giữa công nghệ hàn và điều khiển tự động. 51

7
II.4.1.8 Lưu đồ thuật toán điều khiển 54
II.5 Lựa chọn bộ điều khiển CNC 55
II.5.1. Bộ điều khiển MC Quad (hãng Softservo - Mỹ) 55
II.5.2. Bộ điều khiển 802C (hãng Siemens - Đức) 56
II.5.3 Kết nối 802C với hệ thống 60
II.5.4 Thông báo lỗi khi máy gặp sự cố 63
II.5.5 Kết quả của nghiên cứu 63
II.6 Quy trình công nghệ chế tạo một số cụm và chi tiết chính, điển hình 63
II.6.1. Khung máy của máy hàn – Bản vẽ : 01-104 65

II.6.1.1 Tính năng làm việc và yêu cầu kỹ thuật 65
II.6.1.2 Trình tự gia công 68
II.6.2. Cụm tiếp điện hàn 72
II.6.2.1. Tính năng làm việc và yêu cầu kĩ thuật 72
II.6.2.2. Trình tự gia công 74

II.6.3. Tiếp điện – Bản vẽ 01-143 80
II.6.3.1. Tính năng làm việc và yêu cầu kỹ thuật 80
II.6.3.2. Trình tự gia công 81
II.6.4 Khung máy xe kéo lưới– Bản vẽ 02-101 84
II.6.4.1. Tính năng làm việc và yêu cầu kĩ thuật 84
II.6.4.2 Trình tự gia công 85
II.6.5 Cơ cấu kéo nan lưới 86
II.6.5.1. Tính năng làm việc và yêu cầu kỹ thuật. 86
II.6.5.2. Trình tự gia công 87
II.7. Qui trình lắp ráp và kiểm tra 87
II.7.1 Qui trình lắp ráp máy hàn lưới 87
II.7.1.1 Lắp ráp cụm chi tiết của máy hàn lưới – 01-000 87
II.7.1.2. Lắp ráp cụm xe kéo lưới – 02-000 93
II.7.1.3. Lắp dàn con lăn đỡ nan và đỡ sản phẩm – 04-000 và 05-000 94
II.7.1.4 Lắp ráp tổng thể 95
II.7.2 Qui trình kiểm tra máy hàn lưới và các cụm. 95
II.7.2.1 Qui trình kiểm tra máy hàn lưới 95
II.7.2.2 Kiểm tra hoạt động các cụm chi tiết. 99
II.8 Định hướng và phát triển thị trường 101
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 102
KẾT LUẬN 103
KIẾN NGHỊ 104
LỜI CẢM ƠN 105
TÀI LIỆU THAM KHẢO 106
PHỤ LỤC 107



8
BẢNG KÝ HIỆU

e – Hệ số ma sát lăn -
G –Trọng lượng xe N
g – Gia tốc trọng trường m/s
2

f
c
– Hệ số ma sát ổ lăn -
J
1
, J
2
, J
3
– Mômen quán tính của tiết diện vật thể kg.m
2

M
G
– Mômen quán tính thay thế của xe hàn Nm
M
P
– Mômen tải trọng Nm
M
F
– Mômen động cơ, trục truyền Nm
m – Khối lượng xe hàn kg
n – Số vòng quay v/ph
N
đc

– Công suất động cơ W
Q
n
– Lượng nhiệt sinh ra J
Q – Tải trọng xe N
Q
k
_ Lưu lượng khí nén dm
3
/phút

I – Cường độ dòng điện A
R – Điện trở Ω
T – Lực cần thiết để di chuyển xe
N
t – Thời gian dòng điện chạy qua s
t
hàn
– Thời gian hàn s
η - Hệ số hiệu suất -
σ
k
– Ứng suất chảy của vật liệu MPa
χ - Hệ số an toàn -





9

LỜI NÓI ĐẦU
Đề tài xuất phát từ: Hợp đồng sản xuất và cung cấp dịch vụ sự nghiệp công
nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ.
Các thông tin chính liên quan đến đề tài như sau:
1. Tên đề tài.
“Nghiên cứu thiết kế và chế tạo máy hàn lưới thép điều khiển CNC dùng cho
ngành xây dựng”
2. Mã số: 135.10.RD/HĐ-KHCN
3. Thời gian thực hiện: Từ tháng2/2010 đến 12/2010
4. Cấp quản lý. NN

, Bộ

, CS

, Tỉnh


5. Kinh phí.
Tổng số: 450 triệu đồng
Trong đó từ ngân sách SNKH: 450 triệu đồng ( Bốn trăm năm mươi triệu đồng)
6. Thuộc chương trình:
7. Chủ nhiệm đề tài.
Họ và tên: Trần Thị Kim Quế
Học hàm/ học vị: Thạc sĩ quản trị kinh doanh- Kỹ sư cơ khí
Chức danh khoa học
Điện thoại: CQ: 043 8351002 NR: 043 35112971 Fax:043 8344975
Mobile: 0903447994
E mail:
Địa chỉ cơ

quan: 46 Láng Hạ - Đống Đa – Hà Nội
Địa chỉ nhà riêng: Số nhà 15 Ngõ 26, phố Hoàng Cầu, Đống đa, Hà nội
8. Cơ quan chủ trì đề tài.
Tên tổ chức KH&CN: Công ty trách nhiệm hữu hạn một thành viên
Viện máy và Dụng cụ Công nghiệp
Điện thoại:043 8351009/ 043 8351010 Fax:043 8344975
E mail:

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

10
Căn cứ theo hợp đồng số 135.10.RD/HĐ-KHCN giữa bên A là Vụ Khoa học và Công
nghệ và Văn phòng - Bộ Công Thương và bên B là Công ty trách nhiệm hữu hạn một
thành viên Viện Máy và Dụng cụ Công nghiệp.
Theo nội dung của hợp đồng thì bên B sẽ phải hoàn thành các sản phẩm khoa học công
nghệ sau:
1. Tổng quan về máy hàn lưới thép trong ngành xây dựng. Phân tích lựa chọn sản
phẩm
2. Nghiên cứu thiết kế kỹ
thuật máy hàn lưới thép và các chi tiết.
3. Xây dựng qui trình công nghệ chế tạo các cụm và chi tiết điển hình.
4. Lập qui trình lắp ráp các cụm và lắp ráp tổng thể
5. Xây dựng chương trình cài đặt và điều khiển CNC.
6. Nghiên cứu chế tạo bộ điều khiển dòng hàn có cường độ lớn
Mục tiêu của đề tài:
- Làm chủ kỹ thuật thiết kế, công nghệ ch
ế tạo máy sản xuất lưới thép cho ngành
xây dựng.
- Tạo ra mẫu thiết kế mới cho máy hàn lưới thép, chất lượng cao phục vụ cho ngành
xây dựng.

- Chế tạo hoàn chỉnh 01 bộ điều khiển nguồn hàn công suất lớn ( cho công nghệ hàn
tiếp xúc)












11
CÁC NỘI DUNG CHÍNH
I. CÁC NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VÀ KHẢ NĂNG CHẾ TẠO TẠI VIỆT NAM.
I.1 Tình hình máy và thiết bị trong ngành sản xuất lưới thép ở ngoài nước:
Hiện nay trên thế giới tự động hóa đã đi vào hầu hết các lĩnh vực, gần đây phát triển
mạnh lĩnh vực tự động hóa trong xây dựng đã góp phần không nhỏ trong việc nâng cao
chất lượng và tiến độ thi công các công trình.
Ở các nước công nghiệp phát triển việc sản xuất các cấu kiện bê tông, tất cả các khâu từ
trộn bê tông, gia công c
ốt thép, gia công các cấu kiện, lấy sản phẩm, ghép nối, sửa chữa
các cấu kiện bê tông đều đã được tự động hóa. Có thể kể các trạm trộn bê tông có năng
suất cao, chất lượng tốt hoàn toàn tự động, thay đổi mác bê tông dễ dàng. Các thiết bị
đúc bê tông bằng phương pháp rung ép cho ra các sản phẩm chất lượng đồng đều, năng
suất cao, các thiết bị gia công chính xác các mối lắp ghép tạo điều ki
ện cho khâu thi
công được nhanh chóng, đem lại hiệu quả cao. Khâu gia công cốt thép của các loại bê

tông là một khâu quan trọng cũng đã được cơ khí hóa, rất nhiều loại thiết bị đã được
chế tạo ra để phục vụ cho việc sản xuất cốt thép với năng suất và chất lượng cao như
các máy hàn cốt thép của các chi tiết dạng ống, hộp, các máy sản xuất lưới thép, máy
hàn lưới thép để ph
ục vụ cho các tấm sàn, làm cống hộp.
Ngành công nghiệp này hiện tại đang rất phát triển ở nhiều nước như Cộng hòa Liên
bang Đức, USA, Trung quốc, Ấn độ, Đài loan các loại máy này phần lớn đều sử dụng
nguyên lý hàn điện trở tiếp xúc.
Sử dụng phương pháp hàn tiếp xúc kết hợp với điều khiển các cơ cấu cơ khí khác nhau
tạo ra các loại thiết bị v
ới các mức độ tự động để gia công lưới thép dùng làm cốt thép
cho các loại cấu kiện bê tông đã nâng cao năng suất và chất lượng các cấu kiện bê tông.




12

Hình 1- Thiết bị hàn lưới thép dạng tấm phẳng








Hình 2. Máy hàn lưới bán tự động kiểu MSM – Cộng hòa Liên bang Đức

13

Hình 3. Máy hàn lưới Hebei Hengshui – China
Máy hàn lưới dùng để hàn các thanh thép thành lưới để làm cốt thép cho các cấu kiện
bê tông được nhiều nước chế tạo có thể kể ra các nước sản xuất nhiều thiết bị trên như
Đức, Italy, USA, Trung quốc, Hàn quốc… Các thiết bị trên đều sử dụng nguyên lý hàn
điện trở tiếp xúc, việc cấp điện khi hàn có thể dùng nhiều biến áp hàn như của Trung
quốc, Hàn quốc, USA… hay chỉ cần 01 biến áp hàn
được đặt trên xe hàn di chuyển đi
lại như máy MSM – Cộng hòa Liên bang Đức.
Về mặt điều khiển các máy sử dụng điều khiển PLC chiếm phần lớn, Các máy sử dụng
điều khiển CNC với những tính năng nổi trội là các máy của Cộng hòa Liên bang Đức
mà tiêu biểu máy MSM, dùng bộ điều khiển CNC của hãng Siemen. Sử dụng điều
khiển CNC giá thành cao hơn điều khiể
n PLC nhưng dễ dàng kết hợp với công nghệ
hàn, trong việc tự động hóa, việc sử dụng không phụ thuộc vào tay nghề của người lao
động, tính linh hoạt cao trong thay đổi các thông số công nghệ, thay đổi loại sản phẩm.
Cách thứ nhất cho năng suất cao, kết cấu cơ khí đơn giản nhưng đòi hỏi chi phí cho
biến áp hàn và nguồn cấp điện lớn nên chỉ có thể sử dụng ở
những nhà máy có qui mô
vừa và lớn.
Cách thứ hai không đòi hỏi nguồn cấp điện lớn, dễ cho việc tự động hóa.

14
I.2 Tình hình máy và thiết bị trong ngành sản xuất lưới thép ở trong nước :
Ở Việt Nam hiện tại việc sản xuất bê tông đã được hiện đại hóa nhiều khâu như: trộn
bê tông, đúc bê tông . Hiện tại đã có nhưng nhà máy nhập các dây chuyền sản xuất
đồng bộ đạt tiêu chuẩn quốc tế để sản xuất lưới thép hàn như Công ty Cổ phần thép
Vân Thái-Vinashin, công ty TNHH thép XD & lưới hàn TOÀN TÂM…

Hình 4. Sản phẩm lưới thép sản xuất bằng máy hàn lưới thép
Các ưu điểm khi sử dụng lưới thép hàn
• Tiết kiệm tối đa thời gian thi công và giám sát công trình.
• Tiết kiệm nguyên vật liệu, giảm chi phí thi công.
• Tiết kiệm nhân công thi công công trình.
• Chất lượng các tấm lưới đảm bảo chắc chắn, đồng đều.
nhưng còn nhiều cơ sở sản xuất lưới thép không có đủ
khả năng tài chính nên vẫn
phải làm bằng phương pháp thủ công, hiện còn chiếm tỉ lệ cao nên ảnh hưởng tới
tốc độ và chất lượng thi công.

15
Việc chế tạo cốt thép cho các cấu kiện bê tông bằng phương pháp thủ công
có rất nhiều nhược điểm:
• Năng suất rất thấp, tốn nhiều nhân công do có nhiều nguyên công như: nắn
thép, cắt thép, uốn theo hình dạng, kích thước, buộc hoặc hàn liên kết các nan , người
lao động làm việc rất vất vả, cực nhọc.
• Chất lượng cốt thép kém do phụ thuộc nhiều vào tay nghề
của công nhân.
Hiện tại trong nước ta cũng có một vài cơ sở sản xuất đã chế tạo máy hàn lưới nhưng
mới ở mức độ đơn giản, hàn các tấm lưới với kích thước nhỏ và đường kính dây lưới
nhỏ phục vụ cho nhu cầu tiêu dùng nên khả năng ứng dụng trong công nghiệp còn hạn
chế, cũng như năng lực sản xuất với qui mô chưa đủ
đáp ứng nhu cầu của xã hội như
máy hàn lưới do công ty Tân Thành sản xuất. Máy hàn lưới của Công ty Tân Thành sử
dụng điều khiển PLC.



Hình 5. Máy hàn lưới - Công ty Tân Thành

16
II THIẾT KẾ MÁY
II.1 Cơ sở lý thuyết và thực nghiệm cho thiết kế máy hàn lưới
Lưới thép là sản phẩm được sử dụng rộng rãi trong ngành xây dựng, giao thông-
làm các tấm sàn, hàng rào, cốt thép cho các loại cống hộp… Lưới thép được tạo bởi
các nan dọc và nan ngang,
khoảng cách giữa các sợi thép đồng đều, đúng theo yêu cầu;
diện tích mặt cắt ngang luôn được đồng nhất. Việc hàn các sợi thép thực hiện bằng
công nghệ hàn hàn tiếp xúc, điện cực có áp lực làm nóng chảy các sợi thép và dính
vào nhau tạo thành một mặt cắt đồng nhất mà không giảm cường độ và diện tích chịu
lực yêu cầu.
Nhóm đề tài sau quá trình nghiên cứu sản phẩm đã chọn cốt thép của các loại
cống hộp làm đối tượng điển hình để nghiên cứu chế tạo máy hàn lưới. Sản phẩm này
đang được các nhà máy chế tạo cống hộp sử dụng rộng rãi, các loại cống hộp đã được
ngành giao thông qui chuẩn dùng trong hệ thống thoát nước của các công trình nên
máy hàn lưới sau khi chế tạo xong có địa chỉ ứng dụng ngay.
Kích thước của tấm lưới của cốt thép cống hộp có chiều rộng bằng chiều rộng
của cốt thép cống hộp, chiều dài bằng chu vi cốt thép của cống hộp. Sau khi đã hàn
xong tấm lưới được uốn thành hộp theo bản vẽ của cống hộp tương ứng.
Như đã phân tích ở phần “CÁC NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VÀ KHẢ NĂNG
CHẾ TẠO TẠI VIỆT NAM” nhóm đề tài đã chọn lấy máy mẫu để thiết kế là máy
MSM- Cộng hòa Liên bang Đức có thay đổi để phù hợp với trình độ công nghệ và thiết
bị chế tạo máy của nước ta. Phần điều khiển máy dùng bộ điều khiển CNC của Siemen
802C đáp ứng được các yêu cầu công nghệ của máy hàn lưới với giá thành hợp lý.
II.1.1 Yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm
Tiêu chuẩn của các lo
ại cống hộp một ngăn.

17
Kích thước các loại cống hộp một ngăn Bảng 1
Kích thước
Loại cống
R S T W Lo L t1 t2 t3 t4
800x800 800 800 100 100 2000 2085 40 50 50 38
1000x1000 1000 1000 120 120 2000 2085 50 60 60 48
1200x1200 1200 1200 120 120 2000 2085 50 60 60 48
1500x1500 1500 1500 160 160 2000 2085 70 80 88 60
1600x1600 1600 1600 160 160 2000 2085 70 80 88 60
1600x2000 2000 1600 200 200 2000/1500 2085 80 110 98 90
2000x2000 2000 2000 200 200 2000/1500 2085 80 110 98 90

Hình 6. Bản vẽ sản phẩm
Bê tông có cường độ nén f
c
= 25 (MPa) (mác 300 theo TCVN 6025 – 1995).
Cốt thép: Lưới thép cácbon thấp kéo nguội có giới hạn chảy f
chảy
= 500 (MPa)
Đường kính cốt thép kéo nguội: φD: 7 ÷ 11mm
Giới hạn chảy cực tiểu R
min p0,2
= 500 (MPa )
Giới hạn bền kéo R
m
= 550 (MPa )

Độ dãn dài tương đối ε = 12%
Uốn nguội: 180
0
(d = a)
Mặt cốt thép không có vết nứt, dập, xoắn, vẩy sắt dầu mỡ.
Sai số đường kính của (dây làm ) cốt thép ± 0,2 mm.
Diện tích của cốt thép không nhỏ hơn so với thiết kế 5%
Cường độ của cốt thép không nhỏ hơn so với thiết kế 5%
Kích thước ống.
800x800-2000; 1000x1000-2000; 1200x1200-2000; 1500x1500-2000;
1600x1600-2000; 1600x2000-2000; 2000x2000-2000

18
II.1.2. Tổng quan về hàn tiếp xúc.
Hàn điểm tiếp xúc là một phương pháp liên kết (join) vật liệu, trong đó lượng nhiệt
dùng cho mối hàn được sinh ra do dòng điện truyền qua điện trở vật liệu được hàn.
Dòng điện được biến áp hàn cung cấp và tập trung bằng một bộ (đôi) điện cực.
Bộ đôi điện cực này cũng định vị hai tấm kim lo
ại được hàn nhằm duy trì tiếp xúc tốt
giữa chúng (về mặt tiếp xúc điện) và được ép với nhau bằng một áp lực hợp lý để phần
kim loại nóng chảy được giữ trên bề mặt hàn.
Với các vật liệu bằng thép nguồn cấp năng lượng thường là dòng điện xoay chiều
và thời gian dòng điện chạy qua thường được đo bằng số chu kỳ của dòng xoay chiề
u.
Các tham số chính của quá trình là: cường độ dòng điện, số chu kỳ của dòng điện, áp
lực của điện cực lên vật hàn và các thuộc tính của điện cực (ví dụ: hình dáng điện cực,
vật liệu làm điện cực).
Việc điều khiển các giá trị dòng điện, thời gian hàn bằng máy tính, các mối hàn
có chất lượng tốt, cho năng suất cao, chi phí lao động thấ
p, không đòi hỏi tay nghề của

công nhân.
Thao tác hàn tiếp xúc bao gồm sự sử dụng đồng thời của cường độ dòng điện và thời
gian dòng điện chạy qua. Dòng điện này phải chạy qua một mạch kín, sự liên tục của
nó được đảm bảo bởi áp lực tác dụng vào các điện cực để cung cấp cường độ dòng điện
cần thiết.
Toàn bộ các b
ước tiếp theo nhằm cung cấp lượng nhiệt cần thiết để tăng thể tích
tiếp xúc của kim loại dưới áp lực, đạt tới nhiệt độ mà tại đó kim loại nóng chảy hoặc bắt
đầu nóng chảy, nhưng nhiệt độ không được quá cao để phần kim loại nóng chảy này bị
ép ra khỏi vùng được hàn.
Tốc độ nâng và hạ nhiệt phải đủ nhanh để có được tốc độ hàn “kinh t
ế” nhưng
cũng không được quá nhanh để tránh làm mối hàn giòn. Tốc độ nâng và hạ nhiệt cùng
với thời gian giữ nhiệt được xác định dựa vào các thuộc tính của kim loại được hàn và
khả năng cho phép của thiết bị có sẵn.

19
Lượng nhiệt cần thiết cho bất kỳ quá trình hàn tiếp xúc nào cũng được tạo ra nhờ
điện trở tại vị trí tiếp xúc, khi có dòng điện chạy qua điểm được hàn, cùng một cơ chế
như các thiết bị đốt nóng bằng điện. Lượng nhiệt sinh ra phụ thuộc vào ba yếu tố, ảnh
hưởng của ba yếu tố này được biểu diễn bằng công th
ức dưới đây.
Q
n
= I
2
.R.t
Trong đó:
Q
n

– Lượng nhiệt sinh ra (J). R – Là điện trở của điểm làm việc (Ω).
I – Là cường độ dòng điện (A). t – Thời gian dòng điện chạy qua (s).
Chu trình hàn được chia thành 4 hoặc 5 giai đoạn: giai đoạn nén, giai đoạn gia
nhiệt ban đầu, giai đoạn hàn, giai đoạn gia nhiệt sau hàn, giai đoạn giữ và tắt.
Các giai đoạn này được biểu diễn ở hình dưới. Thời gian được biểu diễ
n bằng chu kỳ,
mỗi chu kỳ có giá trị 1/50 của giây.

Hình 7: Các giai đoạn hàn.

II.1.3. Công nghệ hàn tiếp xúc áp dụng cho máy hàn lưới thép.
Công nghệ hàn tiếp xúc dựa trên nguyên lý biến đổi điện năng thành nhiệt năng làm
nóng chảy các phần vật liệu và hòa trộn chúng với nhau. Điện năng được cấp cho các

20
điện cực bằng một biến áp cách ly. Dòng điện hàn sinh ra trong cuộn thứ cấp của biến
áp là rất lớn.
Đối với hàn hồ quang dòng điện hàn trung bình khoảng 1500A, đối với hàn điện
trở tiếp xúc dòng điện hàn có thể lên tới 20.000A.
Khi hàn điện trở tiếp xúc tại mỗi điểm hàn thời gian hàn chỉ xảy ra trong khoảng
từ 20 – 120ms, trong thời gian đó dòng hàn cũng luôn bi
ến đổi do liên tục có sự thay
đổi điện trở tại điểm hàn.
Các yếu tố bất thường của dòng điện trong thiết bị hàn rất dễ ảnh hưởng tới các
thiết bị điện tử, đặc biệt là các thiết bị điều khiển số. Các thiết bị điện tử thông thường
chỉ làm việc với điện áp th
ấp (không quá 5V). Do đó chỉ cần một xung nhiễu với biên
độ 1mV đó có thể làm sai lệch các giá trị điều khiển.
Sơ đồ nguyên lý hàn.
~

Hình 8: Sơ đồ nguyên lý hàn.
Khi hàn một cực hàn thông thường được nối với nối đất, các thiết bị điều khiển
phần lớn cũng có các điểm nối đất tức là thông với điện cực hàn. Điều này rất dễ dẫn
đến khả năng phá hỏng các thiết bị điện tử do dòng điện hàn có cường độ lớn đi vòng
qua chúng.
Tích hợ
p điều khiển các yếu tố công nghệ hàn vào bộ điều khiển dòng điện hàn.
Các yếu tố công nghệ hàn bao gồm : cường độ dòng hàn, thời gian hàn, lực ép,
thời điểm bật dòng hàn. Để đáp ứng khả năng thay đổi sản phẩm linh hoạt cần phải tích
hợp điều khiển được các yếu tố công nghệ này thông qua bộ điều khiển dong điệ
n hàn

21
Máy hàn lưới HL 2000
2800
05-000
6140
2375
920
A
A
B
B
B-B
A-A
03-000
13300
06-000
04-000

01-000
2300
550
6000
02-000
4745
1895
2800

Hình 9: Máy hàn lưới


22
Máy hàn lưới thép được thiết kế và chế tạo để hàn lưới thép cho cống hộp
Máy gồm các cụm, bộ phận chính sau:
1. Cụm 01-000 : Máy hàn
2. Cụm 02-000 : Xe kéo lưới
3. Cụm 03-000 : Máy nắn dây
4. Cụm 04-000 : Dàn đỡ nan dọc
5. Cụm 05-000 : Dàn đỡ lưới
6. Cụm 06-000 : Phần điện - tủ điện+ tủ điều khiển.
7. Cụm 07-000 : Hệ th
ống khí nén và làm mát
Trình tự sản xuất lưới tiến hành như sau :
Các nan dọc được nắn thẳng, cắt theo chiều dài yêu cầu và người thợ nạp bằng tay vào
máy, khoảng cách các nan dọc được định sẵn theo yêu cầu của lưới thép. Các nan
ngang từ lô nhả dây qua máy nắn thẳng , nạp vào máy và được cắt theo khổ ngang của
lưới. Hệ thống xi lanh với các điện cực kẹp chặt các nan dọc với nan ngang tại các nơi
giao nhau( nút lưới) xe hàn từ đầu bên trái di chuyển tiến hành hàn các thanh nan dọc
và ngang với nhau. Xe hàn chạy đến đầu bên phải dừng lại, các xi lanh kẹp nhấc lên, xe

kéo lưới tiến vào, các xi lanh móc lưới hoạt động, xe kéo lưới lùi ra bằng bước ngang
của lưới. Các xi lanh kẹp nan hoạt động, xe hàn lại di chuyển, việc hàn được tiếp tục.
Quá trình này được thực hiện đến khi hết chiều dài của nan dọc, lưới được hàn xong.
II.2 Tính toán thiết kế
II.2.1 Tính toán công suất
động cơ xe hàn
II.2.1.1. Xác định tốc độ di chuyển của xe hàn.
Căn cứ theo yêu cầu công nghệ hàn tiếp xúc thời gian hàn t
hàn
có giá trị bằng 5 ÷
20 chu trình (1 chu trình = 1/50Hz = 0,02s)
Vậy thời gian hàn cho 01 mối hàn là:
t
hàn
= 0,1 ÷ 0,4 (s)
Với loại lưới thép có khổ rộng 2000mm và 20 nan thời gian cần cho hàn là:

23
20 x 0,1 = 2,0 (s)
20 x 0,4 = 8,0 (s)
Vậy tốc độ của xe hàn di chuyển trong phạm vi yêu cầu của công nghệ hàn có giá trị :
v = 0.25 ÷ 1 m/s ( 15-60m/ph)
Chọn tốc độ của xe hàn di chuyển: 0,20 ÷ 1,0 (m/s) ( 12-60m/ph)
Tốc độ được thay đổi bằng biến tần.
II.2.1.2 Tính công suất động cơ xe hàn.
Khối lượng xe hàn m = 600 (kg) ( tính cả biến áp hàn)
Tốc độ di chuyển nhanh v
max
= 1m/s= 60 000 (mm/ph); tốc độ vòng quay của bánh xe
của xe hàn ứng với v

max
.

)/(159
120.
60000
.
phv
d
v
n ===
ππ

Tỷ số truyền của hộp giảm tốc i
max
= n
đc
/n
bx
= 1450/159= 9,19
Tốc độ di chuyển v
min
= 0.2m/s= 12 000 (mm/ph); tốc độ vòng quay của bánh xe của
xe hàn ứng với v
min.
)/(8,31
120.
12000
.
phv

d
v
n ===
ππ

Tỷ số truyền của hộp giảm tốc i
min
= n
đc
/n
bx
= 1450/31,8= 45.55
Chọn hộp giảm tốc có i= 30
Thay đổi tốc độ dịch chuyển bằng biến tần hoặc động cơ servo moto
Lực cần thiết khi di chuyển xe hàn.
Q
Q
T
f .Q
T
r
R
e

Hình 10. Sơ đồ tính

24
)(44.235
6
2

).2 02,008,0.(600.81,9) (. Nrfeg
R
QG
T
c
=+=+
+
=
χ
[5]
Trong đó:
T – Lực cần thiết để di chuyển xe (N)
e – Hệ số ma sát lăn, e = 0,05 ÷ 0,08 (cm)
f
c
– Hệ số ma sát ổ lăn, f
c
= 0,01 ÷ 0,02
χ - Hệ số an toàn, χ = 1,2 ÷ 2,5
g – Gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s
2
)
R – Bán kính bánh xe, R = 60 (mm) = 6 cm
r – Bán kính trục bánh xe, r = 20 (mm)=2 cm
G – Trọng lượng xe (kG)
Q– Tải trọng xe (kG)
II.2.1.3 Tính momen phát động đạt gia tốc

Mômen phát động đạt gia tốc của xe hàn bao gồm.
M

S
= M
G
+ M
P
+ M
F
[ 5 ]
M
S
= 0,33 + 8.0 + 14,13 = 22,46 (Nm)
Mômen dịch chuyển xe hàn.
M
F
= F.R = 235,44 x0,06 = 14,13 (Nm) [ 5 ]
Mômen quán tính thay thế của xe hàn.

)(006,0
159.
1
.
4
600
.
.
4
2
22
kgm
N

m
J
G
=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
=
ππ
ν
[ 5 ]

)/(5,55
3.0.60
159 2
.60
2
2
1
srad

t
n
==
∆
=
π
π
α

Trong đó:
∆t – Thời gian thay đổi gia tốc, ∆t = 0.3(s)
M
G
= J
G
.α
1
= 0,006.55.5= 0,33 (Nm)
Mômen quán tính của động cơ + hộp giảm tốc.
J
đc
= )(104,0
32
14,0.35,0.7850.
32

2
44
kgm
DL

==
πρπ
[ 5 ]

25
J
hgt
= )(04,0
32
16,0.08,0.7850.
32

2
44
kgm
DL
==
πρπ


)/(5,55
3.0.60
159 2
.60
2
2
2
srad
t
n

==
∆
=
π
π
α

Mômen tải trọng của động cơ + hộp giảm tốc của xe hàn.
M
P
= J
P
.α
2
= (0,04 + 0,104).55,5 = 8,00 (Nm) [ 5 ]
Công suất cần thiết để dịch chuyển xe hàn.
N = M.ω = M.2π.n = 22.46.2.π.159/60 = 374 (W)
Công suất động cơ để dịch chuyển xe hàn.
N
đc
= )(498
75,0
374
W
N
==
η

Chọn động cơ có công suất N
đc

= 1.1 (kW); n =72 (v/ph) + hộp giảm tốc i =20.
II.2.2 Tính toán công suất động cơ xe kéo lưới

II.2.2.1. Xác định tốc độ di chuyển của xe kéo lưới
Giá trị di chuyển của xe kéo lưới sẽ ảnh hưởng tới năng suất của sản phẩm. Nếu chọn
tốc độ lớn công suất động cơ sẽ lớn , giá thành cao, ta chọn tốc độ V = 0.3 (m/s) tương
đương với tốc độ của các xi lanh khí nén, việc thay đổ
i tốc độ này được thực hiện thay
đổi tốc độ động cơ servo.
Tính chọn hộp giảm tốc.
v
max
= 20000 (mm/ph)
Bánh răng z = 36, m = 3
d = z.m = 36.3 = 108 (mm)
Số vòng quay của bánh răng .

20000
58,95( / )
108.
b
nvph
π
==
Tỷ số truyền cần.

3000
50,89
58.95
dc

b
n
i
n
== =

Chọn hộp giảm tốc i = 50


26
II.2.2.2. Tính lực cần thiết di chuyển xe kéo lưới

Khối lượng của xe kéo lưới (xe+ hộp giảm tốc+ động cơ) m =250 (kg)
Lực cần thiết để di chuyển xe.
Q
Q
T
f .Q
T
r
R
e
1, 2
. .( . ). 9,81.250.(0,08 0,02.0,20). 4944.24( )
0,05
c
GQ
Tgefr N
R
χ

+
=+= + =
[ 5 ]
Trong đó:
T – Lực cần thiết để di chuyển xe (N)
e – Hệ số ma sát lăn, e = 0,05 ÷ 0,08
f
c
– Hệ số ma sát ổ lăn, f
c
= 0,01 ÷ 0,02
χ - Hệ số an toàn, χ = 1,2 ÷ 2,5
g – Gia tốc rơi tự do, g = 9,81 (m/s
2
)
R – Bán kính bánh xe, R = 50 (mm)
r – Bán kính trục bánh xe, r = 20 (mm)
G – Trọng lượng xe (kG)
Q – Tải trọng xe (kG)
II.2.2.3. Tính momen phát động đạt gia tốc

Mômen phát động đạt gia tốc của xe kéo lưới bao gồm:
M
S
= M
G
+ M
P
+ M
F

+ M
T
[ 5 ]
M
S
=88,17 + 1,443 + 247,25 +0.375 =337,24 (Nm)
Mômen dịch chuyển xe kéo lưới
M
F
= F.R = 4945.0,05 = 247,25 (Nm) [ 5 ]