Thiết kế, chế tạo đồ gá hàn, cắt tự động chi tiết dạng ống

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN VĂN CHƢƠNG

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO ĐỒ GÁ HÀN, CẮT TỰ ĐỘNG
CHI TIẾT DẠNG ỐNG

Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí
Mã số: 8.52.01.03

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ

Đà Nẵng - Năm 2018


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS. ĐINH MINH DIỆM

Phản biện 1: PGS.TS Lƣu Đức Bình
Phản biện 2: PGS. TS. Phạm Đăng Phƣớc

Luận văn được bảo vệ tại Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp
thạc sĩ chuyên ngành Kỹ thuật Cơ khí họp tại Trường Đại học
Bách khoa
vào ngày 27, 28 tháng 11 năm 2018.

Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm thông tin-Học liệu, Đại học Đà Nẵng

- Thư viện trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng


1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Hiện nay, công nghệ hàn và cắt kim loại đang được ứng dụng rất
phổ biến và rộng rãi đồng thời đóng vai trò then chốt trong ngành cơ
khí công nghiệp nặng, cụ thể như trong các lĩnh vực: cơ khí chế tạo;
công nghiệp đóng tàu, kết cấu tiền chế. Nắm bắt được nhu cầu đó,
các doanh nghiệp đã mạnh dạn đầu tư các máy móc thiết bị hàn cắt
công nghệ cao vào trong chế tạo sản xuất tạo ra sản phẩm có tính ưu
việt qua đó đáp ứng yêu cầu cạnh tranh và hội nhập.
Hàn và cắt các chi tiết có hình dạng, biên dạng ống như: chi tiết
dạng ống (ống thép, bồn chứa, bánh đà, mặt bích nối ống …có tính
đặc thù ở chỗ: sự không đồng bộ về hình dạng, kích thước cũng như
kết cấu của chi tiết hàn, bên cạnh đó điều kiện gia công không phải
chỉ thực hiện tại xưởng chế tạo mà do yêu có thể phải triển khai vận
hành tại thực địa công trường.
Hiện nay trên việc ứng dụng các đồ gá để hàn các chi tiết nói
trên cũng khá phổ biến trên thị trường. Tuy nhiên các loại đồ gá hiện
nay chủ yếu áp dụng cho hàn và cắt các chi tiết cỡ lớn, mặt khác tính
tích hợp như vận hành hàn cắt linh hoạt ở các góc độ chưa được chú
trọng áp dụng.
Xuất phát từ những lý do trên, tôi đã chọn đề tài: “Thiết kế, chế
tạo đồ gá hàn, cắt tự động các chi tiết dạng ống” để làm luận văn
tốt nghiệp.
2. Mục đích nghiên cứu
- Tạo ra sản phẩm đồ gá có tính năng cơ động, linh hoạt dễ dàng
vận chuyển trong từng điều kiện thi công cụ thể trên thực địa công

trình
- Với tính năng điều chỉnh góc nghiêng làm việc của cơ cấu kẹp
định vị, đồ gá thực hiện được việc gá kẹp chi tiết hàn hoặc cắt ở vị trí
nằm ngang hoặc thẳng đứng
- Giúp cải thiện điều kiện làm việc cho công nhân lao động, tăng
năng suất, giảm chi phí sản xuất
- Sản phẩm đồ gá có kết cấu đơn giản, dễ khắc phục sửa chữa,
thay thế, giá thành đầu tư thấp
- Xây dựng bảng thông số chế độ hàn, cắt cho một chi tiết cụ thể.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
* Đối tƣợng nghiên cứu:


2
Đối tượng nghiên cứu là đồ gá hàn, cắt tự động chi tiết dạng ống
* Phạm vi nghiên cứu:
- Nghiên cứu lý thuyết về công nghệ hàn trong môi trường bảo
vệ và cắt bằng hồ quang plasma.
- Nghiên cứu đồ gá ứng dụng hàn, cắt các chi tiết dạng ống như:
ống thép có đường kính đến 500mm, chiều dày đến 20mm và chiều
dài lên đến 6000mm; các loại mặt bích, bánh đà … có đường kính
lên đến 1000mm.
- Nghiên cứu điều chỉnh vô cấp tốc độ động cơ
- Nghiên cứu cơ cấu định vị, kẹp chặt chi tiết.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Đề tài nghiên cứu được thực hiện theo phương pháp kết hợp
giữa lý thuyết và thực nghiệm.
- Tham quan, tìm hiểu tại các cơ sở sản xuất thực tế.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
* Ý nghĩa khoa học:

- Nâng cao khả năng tự động hóa quá trình hàn, cắt các chi tiết
dạng ống
- Mở ra hướng phát triển đề tài nhằm đáp ứng cho phương pháp
cắt các hình dạng phức tạp (cắt mỹ thuật) trên ống thép
* Ý nghĩa thực tiễn
- Nâng cao chất lượng sản phẩm gia công, tiết kiệm thời gian
làm việc, giảm chi phí lao động
- Với việc tích hợp gá kẹp để hàn, cắt chi tiết ở nhiều vị trí khác
nhau trong cùng một thiết bị sẽ giảm được chi phí đầu tư ban
- Thông qua thiết bị biến đổi tần số để điều chỉnh vô cấp tốc độ
động cơ một cách dễ dàng, linh hoạt.
6. Cấu trúc luận văn
Mở đầu
Chương 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN
Chương 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ, CHẾ TẠO ĐỒ GÁ HÀN,
CẮT
Chương 3: VẬN HÀNH THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT
QUẢ.
KÊT LUẬN & KIẾN NGHỊ.


3

CHƢƠNG I
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về công nghệ hàn, cắt tự động
1.1.1.
t uv
ạ
1.1.1.1. Giới thiệu về ống

ng d n là thiết bị rất phổ biến và chiếm vai trò rất quan
trọng trong công nghiệp; đặc biệt là các ngành công nghiệp khai
thác, chế biến dầu lửa và khí đốt, công nghiệp hóa chất, hệ thống
đường ống các nhà máy thủy điện, nhiệt điện, hệ thống ở các
trạm làm lạnh.

Hình 1 1 Đ ng ống
p lực thủy iện Đại Ninh

Hình 1 2 Lắp ặt
ng ống dẫn dầu của
nhà m y lọc dầu Dung Quất
1.1.1.2. Phân loại ống
1.1.1.3.
c ph ng ph p ch tạo

ng ống th p


4
1.1.2.Mặt bích, công dụng và phân loại mặt bích
Mặt bích là một sản phẩm cơ khí, là khối hình tròn hoặc vuông
được chế tạo phổ biến từ phôi thép carbon hoặc phôi thép không rỉ
(ngày nay mặt bích còn được chế tạo từ vật liệu đồng và vật liệu
nhựa). Mặt bích là phụ kiện kết nối ống, máy bơm, van, và các phụ
kiện đường ống khác với nhau thông qua mối liên kết bu lông trên
thân để tạo thành một hệ thống đường ống d n công nghiệp.

Hình 1.3 Giải ph p nối ống

1 1 2 1 ông dụng
1 1 2 2 Phân loại mặt bích
1.2. Cơ sở lý thuyết về hàn và công nghệ hàn, cắt tự động
ạ v
Tính hàn là khả năng của kim loại và hợp kim cho phép hình
thành mối hàn bằng các công nghệ hàn thông thường thích hợp để
mối hàn đạt các tính chất cần thiết đảm bảo độ tin cậy của liên kết
hàn.

u
1 2 2 1 Thực chất của hàn h quang
Hồ quang là sự phóng điện liên tục qua môi trường khi đã bị
ion hóa giữa hai điện cực, k m theo phát nhiệt lớn và phát sáng
mạnh.
Quá trình gây hồ quang khi hàn xảy ra theo các giai đoạn: cho
điện cực tiếp xúc với vật hàn mật độ dòng điện tăng lên rất lớn, hai
mép điện cực bị nung nóng mạnh.
Khi hàn, điện áp cần thiết để gây hồ quang khoảng 55  80V
đối với dòng xoay chiều và từ 30  55V đối với dòng một chiều.


5
1222 T c

ng của iện tr

ng ối với h quang hàn

Hồ quang hàn được hình thành trong môi trường khí giữa các
điện cực cho nên có thể coi nó như một dây d n mềm; dưới tác dụng

của điện trường cột hồ quang có thể bị thay đổi và dài ra gọi là hiện
tượng lệch hồ quang, gây ra ảnh hưởng xấu đến quá trình hàn.

1 2 2 3 Sự di chuy n im loại iện cực vào v ng hàn
Đặc điểm di chuyển kim loại điện cực phụ thuộc vào các lực
tác dụng trên giọt kim loại đầu mút điên cực. Các lực cơ bản gồm
trọng lực, lực căn bề mặt, lực điện trường, lực điện tĩnh, lực tác dụng
của các hơi và ion trung tính trên catốt, lực khí động.

1.
u
t
1 2 3 1 Hàn h quang tự

t u
ng d ới lớp thuốc

v

Hàn hồ quang tự động dưới lớp thuốc là quá trình hàn hồ
quang kín SAW (Submerged Arc Welding), trong đó đã tự động hóa
cả hai khâu cấp dây điện cực (dây hàn) vào vùng hồ quang và chuyển
động hồ quang theo trục mối hàn.

Hình 1.4. S

1232
1233

nguyên lý hàn tự

ông nghệ hàn tự
sở tính to n ch

ng d ới lớp thuốc

ng
hàn ối với th p c c bon thấp


6
Trong quá trình công nghệ hàn hồ quang thép cacbon thấp,
ngoài thứ tự lắp ráp và hàn chính xác các phần tử của kết cấu, các
thông số hàn đóng vai trò quan trọng.

4
5

ết ị
t
(xem hình 1.4)
ổ
u
về á
ơ
á ắt
Gas, Plasma
1 2 5 1 Ph ng ph p cắt im loại bằng Oxy – Gas

ạ

ằ

Phương pháp cắt bằng Oxy – Gas được áp dụng rộng rãi trong
công nghiệp cắt nhiệt bởi vì nó có thể cắt bề dày từ 0,5mm đến
250mm, thiết bị với chi phí thấp và có thể sử dụng thủ công hoặc cơ
khí hóa. Thực chất của quá trình cắt kim loại bằng khí là đốt cháy
kim loại bằng dòng ôxy, tạo thành các ôxit (FeO, Fe2O3, Fe, Fe3O4),
làm nóng chảy các ôxit đó và thổi ra khỏi mép cắt tạo thành rãnh cắt.
Sơ đồ quá trình cắt kim loại bằng khí axethylene được trên
hình 1.6. Khi bắt đầu cắt, kim loại ở mép cắt được nung nóng đến
nhiệt độ cháy nhờ nhiệt của ngọn lửa nung, sau đó cho dòng ôxy thổi
qua, kim loại bị ôxy hóa mãnh liệt (bị đốt cháy) tạo thành ôxit. Sản

Hình 1.6. Nguyên lý cắt và c ch phân bố nhiệt cắt
phẩm cháy bị nung chảy và bị dòng ôxy thổi khỏi mép cắt.

1 2 5 2 Ph

ng ph p cắt bằng Plasma

Phương pháp cắt Plasma được minh họa hình 1.30. Nguyên
tắc cơ bản đó là hồ quan được tạo ra giữa điện cực và phôi gia công
là hồ quang ép bởi 1 lỗ tiện tinh, đầu phun đồng. Nhiệt độ và vận tốc
phát xạ Plasma từ đầu phun được tăng lên. Nhiệt độ của Plasma vượt
quá 20.000oC và vận tốc có thể xấp xỉ vận tốc âm thanh.


7

Hình 1 7 Ph ng ph p cắt
bằng Plasma

1 2 5 3 M t số ph
a) Ph
b) Ph
c) Ph
n ớc

Hình 1.8.

c loại ầu phun
Plasma

ng ph p cắt Plasma

ng ph p sử dụng 2 hí
ng ph p cắt Plasma bảo vệ bằng n ớc
ng ph p cắt Plasma bảo vệ bằng hí và làm m t bằng

1.3. Một số loại đồ gá ứng dụng trong hàn và cắt ống
Đ á ă x y ị vị
, ắt
ằ

Hình 1.9. Đ g hàn cắt ống ngang truyền
ng ma s t

Đ
Đ

á
á

ứ

suất
suất

ỏ (hình 1.10)
ỏ (hình 1.11)


8

Hình 1.10.

Hình 1.11.

CHƢƠNG II
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO ĐỒ GÁ HÀN, CẮT
2.1. Phân tích, lựa chọn phƣơng án thiết kế
2.1.1. á
ơ á
, ắt t
nhỏ và trung bình.

ờng

ó

t

Hình 2 1
c góc làm việc của c cấu công t c
a) Hàn góc ở vị trí bằng theo ph ng ngang;
b) ắt bằng ống theo ph ng ngang;
c) Hàn góc ở vị trí bằng theo ph ng nghiêng 45o;
d) Hàn góc ở vị trí bằng theo ph ng ứng;
e) ắt ở vị trí bằng theo ph ng ứng

c


9
1 1 1 1 Đầu hàn cố ịnh, ống chuy n ng tịnh ti n và quay
2 1 1 2 Đầu hàn chuy n ng dọc theo ống, ống chuy n ng
quay quanh tâm ống
á
ơ á
ọ
áx y
* Ph
* Ph
* Ph

ng n thứ nhất: xoay ống bằng con lăn ma s t
ng n thứ hai: xoay ống bằng hệ thống dãy con lăn
ng n thứ ba: xoay ống ầy ẹp chủ ng

Hình 2.2. Ph ng n xoay ống bằng ầu ẹp chủ ng
1-Đ ng c ; 2- H p giảm tốc; 3- cấu ẹp; 4- hi ti t ống
ng xoay khi hàn, cắt nhờ truyền động trực tiếp từ động cơ giảm
tốc (1) thông qua cơ cấu mâm kẹp ba chấu tự định vị (3) kẹp chặt
một đầu chi tiết ống (4). Con lăn đỡ bị động (3) được điều chỉnh
khoảng cách bởi vít me sao cho phù hợp với từng đường kính lớn
nhỏ của ống.

P
2131
2132
tác.
2133
2134

t
ọ
ơ á t ết ế truyề
họn b truyền ng làm việc chính
họn ph ng n iều hi n góc quay của c cấu công
họn ph
họn ph

ng n ẹp ịnh vị chi ti t gia công
ng n iều chỉnh vô cấp tốc
ng c

a) Điều chỉnh tốc
b). Điều chỉnh tốc
c) Điều chỉnh tốc

ngu n
d) Điều chỉnh tốc

bằng c ch thay ổi iện áp
bằng c ch iều chỉnh iện trở rôto
bằng cách nối cấp trả năng l ợng về
bằng c ch thay ổi tần số:


10
- Biến tần là một thiết bị tự động hóa,
- Điểm đặc biệt nhất của hệ truyền động biến tần
- động cơ là bạn có thể điều chỉnh vô cấp tốc độ động cơ. Tức
là thông qua việc điều chỉnh tần số và có thể điều chỉnh tốc độ động
cơ thay đổi theo ý muốn trong một dải rộng.
- Khi sử dụng biến tần sẽ không còn những nỗi lo về việc
không làm chủ, khống chế được năng lượng quá trình truyền động
bởi vì chúng ta có thể kiểm soát được nó thông qua các chế độ bảo
vệ quá tải, quá nhiệt, quá dòng, quá áp, thấp áp, lỗi mất pha, lệch
pha,… của biến tần.
* Những tính năng v ợt tr i của bi n tần
1) Nối mạng và truy cập từ xa
2) Lập trình thông minh
3) Điều hi n phân t n
* Phạm vi sử dụng
* Nguyên lý cấu tạo, hoạt ng của bi n tần

Hình 2.3 Bi n tần
Goodriver10-GD10

Hình 2.4 S
cấu tạo của Bi n
tần Goodriver10-GD10

2.2. Tính toán bộ truyền làm việc chính
2.2.1. Thiết kế b truyền


11

Hình 2.5 S
nguyên lý truyền ng làm việc chính
1-Đ ng c ; 2-B nh răng cycloid; 3-Vành răng chốt; 4Mâm ẹp

2.2.2. Tính và chọn công suất
ơ
2221
cấu truyền ng chính (cụm công tác).
B
: Chọn động cơ
B
: Kiểm nghiệm động cơ
Trong phạm vi của đề tài, công suất của động cơ dùng để
truyền momen xoắn cho mâm cặp và ống.
Ta có công suất của máy được tính theo công thức:
Pct = Pt (Kw)

(2.1)
Với Pct: công suất cần thiết trên trục.
Pt : công suất tính toán trên trục máy công tác, (Kw)

 : hiệu suất truyền động
Công suất tính toán trên trục công tác được tính theo công thức:
Pt=Plv= F .v (Kw)
(2.2)
1000
14310.0,0785
Pt =
 1,12(Kw)
1000

Hiệu suất truyền động:
2
   hgt . conlan
 0,92.0,92 = 0,75.

Như vậy:

Pct = 1,15 =1,5 (kw)
0,75

* Chọn động cơ : Tra bảng P1.2-Tính toán hệ d n động cơ khí
(Tập 1)


12
Chọn động cơ kí hiệu DK42-6 với Pđc = 1,7 (kw) và số vòng
quay nđc = 925 vg/ph.
* Phân phối tỷ số truyền:
Tỷ số truyền của hệ thống:

i

ndc 925

 370
nlv
2,5

a) Giới thiệu b truyền b nh răng ycloid

Hình 2.6 M t số loại h p giảm tốc ycloid mới
b) ấu tạo và nguyên lý hoạt ng của b nh răng cycloid
c) Thi t b truyền giảm tốc b nh răng cycloid
Phân phối tỷ số truyền cho cấp nhanh và cấp chậm:
inh  ich  370  19
- Số vòng quay trên các trục:
ntrucra = n2/ich = 48,7/19 = 2,5 (v/ph)
- Công suất tính toán trên các trục:
+ Công suất tính toán trên trục vào:
Ntrucvao = Ndc = 1,5 (kW)
+ Công suất tính toán trên trục 2 (trung gian):


13
N2 = Ntrucvao.ηbr. ηcapo = 1,5.0,98.0,99 = 1,46 (kW)
+ Công suất tính toán trên trục ra:
Ntrucra = N2.ηbr. ηcapo = 1,46.0,98.0,99 = 1,41 (kW)
- Momen xoắn trên các trục:
+ Momen xoắn trên trục vào:
Mtrucvao = 9,55.106.Ntrucvao/ntrucvao = 9,55.106.1,5/925

= 15486 (Nmm)
+ Momen xoắn trên trục 2 (trung gian):
M2 = 9,55.106.N2/n2 = 9,55.106.1,46/48,7 = 286304
(Nmm)
+ Momen xoắn trên trục ra:
Mtrucra = 9,55.106.Ntrucra/ntrucra= 5386200 (Nmm)
* C.1. Thiết kế bộ truyền cấp nhanh và cấp chậm
Dựa trên tính năng và các thông số thiết kế ban đầu của bộ
truyền cycloid, biết:
- Công suất trên trục vào:
N2 = Ntrucvao =1.46 kW；
- Số vòng quay trên trục vào: n2=ntrucvao= 48,7 rpm；
- Tỷ số truyền:
i = 19.
- Momen xoắn trên trục ra： M  5386200 N.mm .
* C2. Tính trục và chọn ổ lăn
* 2 1 Tính trục
- Xác định sơ bộ đường kính trục theo momen xoắn:
d

Trong đó:

3

T
(mm)
0, 2. 

(2.3)

T- momen xoắn trên trục (Nmm)
[τ] - ứng suất xoắn cho phép (MPa), với vật
liệu trục là thép CT51, thép C40, thép 40Cr
(40X), có [τ] = 15. . . 30 MPa.
Chọn đường kính trục lắp khớp nối:
d = (0,8 – 1,2). ddc
Trong đó: ddc là đường kính trục động cơ


14
+ Nếu trục vào của bộ truyền lắp lồng trực tiếp bên ngoài trục
động cơ (đối với động cơ – hộp giảm tốc) thì kết cấu đoạn
trục có thể như trên (hình 2.7)

Hình 2.7 K t cấu oạn trục
Đường kính ngoài của đoạn trục được chọn:
d >= ddc + 2.t2 + 10
+ Đối với động cơ – hộp giảm tốc, nếu đường kính trục động
cơ ddc thỏa mãn điều kiện kết cấu thì có thể lấy trục động cơ
làm trục vào của hộp giảm tốc, các bạc lệch tâm, ổ lăn cùng
các đĩa Cycloid được lắp trực tiếp trên trục đông cơ như hình
d
ư
ớ
i
.

Hình 2.8 K t cấu lắp gh p c c chi ti t trên trục

2.2.2.2. ơ ấu

ng c

ều khiển góc quay c a cụm công tác.

Với đặc thù trục công tác nằm vuông góc với trục động cơ, bên
cạnh đó tốc độ đầu ra cũng rất nhỏ, nên trong phần thiết kế cơ cấu


15
điều khiển góc quay của trục công tác, ta chọn hộp giảm tốc mang bộ
truyền bánh răng cycloid – kết hợp bộ truyền bánh răng nón.

Hình 2.9 S

nguyên lý truyền ng iều hi n góc quay
1-Đ ng c ; 2-B nh răng cycloid;
3-Vành răng chốt; 4-B nh răng côn

Ta có công suất của máy được tính theo công thức:
P
Pct = t (Kw)


(2.4)
Với Pct :công suất cần thiết trên trục.
Pt :Công suất tính toán trên trục máy công tác.
 : Hiệu suất truyền động
Công suất tính toán trên trục công tác được tính theo công
thức:

Pt=Plv= F .v (Kw)

(2.5)

1000

Trong đó:
Cụ thể:

Cụ thể:

F - là trọng lượng của đồ gá và ống (N)
F = (Mống + Mmâm cặp + Mđộngcơ-giảm tốc + Mbệ gá).g
= (1420 + 40 + 60 + 20).9,8 = 15092 (N)
v - vận tốc dài của trục mang đồ gá (m/s)
v = .D.n  3,14.60.6  0,0188(m / s)

Do đó:

Pt = 15310.0,0188  1,53(Kw)

60.1000

60.1000

1000

Hiệu suất truyền động:
2
   hgt . conlan

16
Trong đó:

 hgt = 0.92 (Hiệu suất hộp giảm tốc)
 conlan = 0.9 (Hiệu suất trên các cặp con lăn do
ma sát)

Do đó:

2
   hgt . conlan
 0,92.0,92 = 0,75.

Pct = 1,53 =2,04 (kw)
0,75
 Chọn động cơ : Tra bảng P1.2-Tính toán hệ d n động cơ khí
(Tập1) Chọn động cơ kí hiệu DK51-6 với Pđc = 2,8(kw) và số vòng
quay
nđc = 950 vg/ph.
Như vậy:

 Số vòng quay trên các trục:
+ Số vòng quay của trục vào:
ntrucvao = ndc = 950 (vg/ph)
+ Số vòng quay của trục 2 (trung gian):
n2 = n1/inh = 925/31 = 30 (vg/ph)
+ Số vòng quay của trục ra:
ntrucra = n2/ich = 30/5 = 6 (vg/ph)

 Công suất tính toán trên các trục:
+ Công suất tính toán trên trục vào:
Ntrucvao = Ndc = 2,8 (kW)
+ Công suất tính toán trên trục 2 (trung gian):
N2 = Ntrucvao.ηbr. ηcapo = 2,8.0,98.0,99 = 2,7(kW)
+ Công suất tính toán trên trục ra:
Ntrucra = N2.ηbr. ηcapo = 21,3.0,98.0,99 = 2,6 (kW)

2.3. Chế tạo đồ gá
Trên cơ sở việc tính toán và lựa chọn phương án thiết kế cho
các bộ phận, kết cấu chi tiết của đồ gá. Bước tiếp theo ta tiến
hành thiết kế tổng thể đồ gá để làm cơ sở cho việc chế tạo và
lắp ghép


17


18
ế tạ ết ấu t
vỏ
2.3.1.1.Yêu cầu kỹ thuật
2.3.1.2. Lựa chọn vật liệu và ph

ng n thi công

* Vật liệu ch tạo:
* Các bước chế tạo, lắp ghép

2.3.2.Chế tạo cơ ấu

2.3.3.
tá sơ

á ỡ
tơ
t n

B ớc 1: Xử lý bề mặt vật liệu
B ớc 2: Sơn lớp chống gỉ
B ớc 3: Sơn phủ

2.3.4.Đấu
u
v
ạ
2 3 4 1 Vị trí lắp ặt bi n tần

ều

ể

Hình 2.10 Không gian lắp ặt bi n tần

2 3 4 2 Tiêu chuẩn ấu dây
2 3 4 3 Quy ớc s
ngõ Terminal của hệ thống.
2344 S
ấy dây mạch iện chính
5
ết ị

ás u
t
v
v

Hình 2.11 Tổng quan thi t bị

g

vậ

ã ch tạo xong


19

CHƢƠNG III
VẬN HÀNH THỰC NGHIỆM
3.1. Cài đặt và kiểm tra các thông số làm việc của biến tần
GD-1R5G-S2-B
3.1.1.
ặt các thông s c a biến tần.
3.1.1.1. ài ặt iều khi n:
Chọn lệnh chạy/dừng từ bàn phím;
Chọn lệnh chạy/dừng từ Terminal
Tần số max (Không được đặt nhỏ hơn tần số cơ
bản motor)
P00.04=50.00Hz Tần số ngưỡng trên
P00.05=00.00Hz Tần số ngưỡng dưới
P00.06=0

Đặt tần số bằng bàn phím; P0.06=1: Đặt tần số
bằng biến trở trên biến tần;
P0.06=2: Đặt tần số bằng ngõ AI. (GND- AI- 10V)
P00.09=1
Biến trở ngoài
P00.11=10 Giây
Thời gian tăng tốc (Mặc định P00.11=0.1 Giây
P00.12=10 Giây
Thời gian giảm tốc (Mặc định P00.12=0.3 Giây)
P05.01=01
Chọn chức năng S1: Chạy thuận.
P05.02=02
Chọn chức năng S2: Chạy ngược.
P00.01=0
P0.01=1:
P00.03=50.00Hz

3.1.1.2.

ài ặt thông số Motor

P02.01=1.5 KW
P02.02=50.00Hz
P02.03=1400 RPM
P02.04=220V
P02.05=7.0A

3.1.1.3.

Công suất định mức của motor

Tần số định mức của motor
Tốc độ định mức của motor
Điện áp định mức của motor
Cường độ dòng điện định mức của motor

ài ặt thông số bảo vệ Motor:

P02.27=100%
Thông số bảo vệ quá tải motor.
P02.27= (Dòng định mức motor/ Dòng định mức biến tần) *100%
* ài ặt hi sử dụng chức năng tự giữ nút nhấn RUN/STOP ( hông
cần relay tự giữ):
P05.01=1
Chọn chức năng S1, chạy thuận khi S1 kích 1
xung với COM, button FWD.
P05.02=2
Chọn chức năng S2, chạy ngược khi S2 kích 1
xung với COM, button REV.


20
Chọn chức năng S3, dừng khi S3 hở 1 xung với
COM, button STOP.
P05.13=3
Chọn chế độ 3 wire, chế độ lưu lại trạng thái
kích hoạt của button.
* ch nhập thông số: Cấp nguồn  Nhấn PRG (vào nhóm P00) 
Nhấn  hoặc(để chọn nhóm thông số: P00, P01 ...) Nhấn
DATA (vào nhóm thông số, ví dụ: P00.00)  Nhấn  hoặc 
(chọn thông số, ví dụ: P00.04) Nhấn DATA (vào dữ liệu thông số,

ví dụ: 50.00)  Nhấn  hoặc  (để thay đổi dữ liệu) kết hợp phím
SHIFT (dời vị trí số để tiện thay đổi dữ liệu, ví dụ: 60.00)  Nhấn
DATA (để nhớ dữ liệu mới). Nhấn PRG vài lần để thoát ra hiển thị
mặc định.
P05.03=3

3.1.2.Kiể tr
ều ki n làm vi c c a biến tần
3.1.2.1. Trình tự c c b ớc ki m tra bi n tần
3.1.2.2. Ki m tra m y tr ớc hi bắt ầu sử dụng bi n tần
3.1.2.3. Ki m tra iều iện môi tr ng theo h ớng dẫn tr ớc
hi cài ặt và sử dụng
3.1.2.4. X c nhận cài ặt
3.1.2.5. Lệnh c bản
3.1.2.6. Nhận dạng lỗi và c ch xử lý
3.2. Vận hành thực nghiệm đồ gá
3.2.1.
tá
uẩ ị
3.2.1.1. huẩn bị
g
3.2.1.2. huẩn bị chi ti t hàn/cắt
3.2.1.3. Gá kẹp chi ti t lên thi t bị gá
3.2.1.4. Tính toán ch
hàn tự ng.



Bài toán: Ống có đường kính dống = 400mm; chiều dày ống S =
5mm; vật liệu là thép CT38. Tính chế độ hàn tự động và chọn tốc

độ quay của cơ cấu công tác.
Trình t tính toán:
1) Tính ch
hàn tự ng:
- Chọn số lượng lớp đường hàn: 1 lớp đường hàn.
- Chiều sâu ngấu: h  S  (1  3) = 3,5 ÷ 5,5 mm. Lấy h = 5 mm
2


21
- Cường độ dòng điện hàn: Ih = (80 ÷100)h = 400 ÷ 500A.
Chọn Ih = 450A
- Đường kính dây hàn: d  2 I h = 2
h
i

450
=1,7÷4,07
3,14  (35  200)

mm. Chọn dh = 2 mm
- Công suất nhiệt dùng cho sự nóng chảy kim loại cơ bản:
q = 0,24. Uh.Ih.ke.đ. .c =0,24. 30. 450. 0,9. 0,9. 0,35 = 919 cal/s
8  12.103 = 17,78 ÷ 26,67 m/h.
- Tốc độ hàn sơ bộ: Vh 
Ih
Lấy Vh = 25m/h = 0,69 cm/s
- Diện tích ngấu: Fn 

919

q
=
= 0,34 (cm2)
 .Vh .500 7,852  0,69 * 500

- Chiều rộng mối hàn: b  Fn = 0,34 = 0,93 (cm)
D0 .h
0,7 * 0,5
b
- Hệ số hình dáng:   = 0,93 =1,93.
h 0,5
Thoả điều kiện 1,3 ≤ ≤ 2,0 thép cacbon thấp.
- Nên vận tốc hàn: Vh = 25m/h = 0,69 cm/s
0,34.0,69
- Vận tốc cấp dây hàn: Vdh  Fn .Vh =
= 7,45 cm/s
3,14 * 0,12
Fd
2) Tính vận tốc quay ống và chọn thông số bi n tần
- Gọi L là chiều dài của đoạn đường hàn của chi tiết
Lống =
Biết vận tốc hàn chi tiết:
Vh = 25m/h = 0,41m/ph
Vậy vận tốc quay của cơ cấu công tác:
v/ph
Theo thông số cài đặt cho biến tần:
fmax = 50Hz thì vận tốc vòng quay của cơ cấu công tác là Vmax
= 2,5 v/ph
Vậy tần số làm việc của biến tần được xác định theo công tính
như sau:

flv =
6,52 Hz


22
Ta chọn tần số làm việc của biến là: flv = 6,52 Hz

3.2.2. M t s hình nh gá kẹp chi tiết và vận hành th c
nghi m. (Hình 3.1)

Gá kẹp chi tiết ở vị trí nằm ngang

Gá kẹp chi tiết ở vị trí nghiêng 450

Hình 3.1 G

Gá kẹp chi tiết ở vị trí đứng

ẹp chi ti t trên thi t bị

g


23

KẾT LUẬN
1. Kết quả đạt đƣợc của đề tài
- Đã nghiên cứu lý thuyết về công nghệ hàn, cắt tự động và từ
đó thiết lập được phương án chế tạo thiết bị đồ gá phù hợp với
yêu cầu thực tế đối với chi tiết dạng ống

- Nghiên cứu điều khiển tự động quá trình chuyển động phôi
- Nghiên cứu ứng dụng của biến tần để tự động hóa quá trình
điều khiển
- Nghiên cứu ứng dụng cơ cấu kẹp và định vị chi tiết
- Đã thiết kế và chế tạo được thiết bị đồ gá và vận hành đạt kết
quả phù hợp với mục tiêu của đề tài.
- Đồ gá hàn và cắt chi tiết có thể điều chỉnh ở các góc độ khác
nhau từ 0÷900 , tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình gia công.
- Máy làm việc ổng định và đạt yêu cầu kỹ thuật đề ra

Hình 3 2 Vận hành hàn, cắt chi ti t
 Các thông số của máy:
- Động cơ kí hiệu:
- Công suất động cơ:
- Số vòng quay:
- Điện áp:
- Tần số:

DK51-6
Pđc = 2,8(kw)
ndc = 950v/ph
3pha 220V
50Hz