THIẾT KẾ MÁY THỬ KÉO BULONG

 

TÓM TẮT ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THIẾT KẾ MÁY THỬ KÉO BULONG ĐH Bách Khoa HCM

Trong nền công nghiệp cơ khí, bulong là chi tiết thường xuyên dùng trong các máy móc, nó được dùng để nối các chi tiết lại với nhau, sức chịu đựng, độ bền của bulong sẽ ảnh hưởng rất lớn tới năng suất làm việc của máy móc.

Đề tài “Thiết kế máy thử độ bền kéo bulong” được định hướng thực hiện tại trường ĐH Bách khoa Tp. Hồ Chí Minh. Sau quá trình đưa ra phương án lựa chọn ý tưởng thiết kế, em quyết định lên phương án thiết kế máy thử độ bền kéo bulong có cơ cấu hoạt động chính là dùng thủy lực để kéo bulong.

Bulong phải được gá cố định một đầu, một đầu di chuyển để gây lực dọc trục, kéo đứt bulong. Dựa vào lực phá hủy và vết nứt gãy của bulong ta sẽ lựa chọn bulong phù hợp để lắp ghép các chi tiết.

Với kiến thức hạn hẹp, chưa có nhiều kinh nghiệm thực tế trong quá trình thực hiện đề tài sẽ không tránh khỏi thiếu sót, mong nhận được sự góp ý chân thành từ các thầy cô và các bạn sinh viên.

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN.. i

TÓM TẮT ĐỀ TÀIii

MỤC LỤC. iii

DANH MỤC HÌNH ẢNH.. vi

DANH SÁCH BẢNG BIỂU.. ix

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN.. 1

1.1        Giới thiệu về mối ghép ren. 1

1.1.1    Phân loại ren. 1

1.2        Các đặc tính, chỉ tiêu đánh giá bulong. 3

1.2.1    Cấp bền. 3

1.2.2    Giới hạn bền đứt, chảy. 5

1.2.3    Độ cứng. 9

1.2.4    Các chỉ tiêu đánh giá. 9

1.3        Vật liệu làm bulong. 10

1.4        Công nghệ thử độ bền. 11

1.4.3    Các tiêu chuẩn đo.14

1.5      Máy thử độ bền. 15

1.5.1  HIT-5KN-100KN.. 15

1.5.2   Model H001. 16

1.5.4    Máy thử vật liệu đẳng hướng.18

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ. 20

2.1    Nguyên lý hoạt động. 20

2.2      Cấu tạo của máy. 24

2.2.1   Bộ cấp năng lượng. 24

2.2.2   Bộ phận cơ khí24

2.2.3   Bộ thủy lực. 24

2.2.4   Bộ điều khiển, đo đạc. Phần điện. 26

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ. 27

3.1        Bộ phận thủy lực. 27

    3.1.1  Lực kéo cần thiết27

3.1.2   Thiết kế mạch thủy lực. 27

3.1.3   Xylanh. 29

3.1.4   Bơm-Động cơ bơm.. 33

3.1.5   Valve tràn ( Relief valve)41

3.1.6   Van tiết lưu+van một chiều. 46

3.1.7   Van phân phối49

3.1.8   Thiết kế bể dầu (Power back design)52

3.2        Phần cơ. 54

3.2.1    Khung đế máy. 54

3.2.2    Phân tích mẫu kéo. 57

CHƯƠNG 4 ĐÁNH GIÁ MẪU THÍ NGHIỆM... 69

4.1        Biến dạng của thanh chịu kéo nén đúng tâm.. 69

4.1.1    Biến dạng dọc.69

4.1.2    Biến dạng ngang. 70

4.2        Dạng phá hủy. 70

4.3        Các đặc tính cần rút ra sau khi thử.73

4.4      Một số hiện tượng phát sinh trong thanh khi chịu lực.74

4.4.1    Hiện tượng biến cứng nguội74

4.4.2    Hiện tượng lưu biến. 75

CHƯƠNG 5 VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG.. 79

5.1        Vận hành.79

5.1.1   Quá trình thí nghiệm.. 79

5.1.3   Sau khi sử dụng xong. 79

5.2        Bảo dưỡng. 79

CHƯƠNG 6 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN.. 82

6.1      Kết luận. 82

6.2      Hướng phát triển đề tài83

TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 90

 

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Chương 1

Hình 1. 1 Các loại vis1

Hình 1. 2 Các loại đai ốc. 2

Hình 1. 3 Bộ ghép bulong. 2

Hình 1. 4 Bulong hệ Mét3

Hình 1. 5 Cấp bền bulong hệ Inch. 5

Hình 1. 6 Biểu đồ ứng suất - chuyển vị của nhôm.. 6

Hình 1. 7 Biểu đồ ứng suất-chuyển vị của thép xây dựng. 7

Hình 1. 8 Biểu đồ ứng suất-chuyển vị của vật liệu dòn. 8

Hình 1. 9 Biểu đồ ứng suất-chuyển vị ứng với các vật liệu khác nhau. 8

Hình 1. 10 Các lực tác động lên bulong. 10

Hình 1. 11 Brusting Test12

Hình 1. 12 Cylinder Test13

Hình 1. 13 Plane Biaxial Test13

Hình 1. 14 Thông số hình học của mẫu thử. 14

Hình 1. 15 Các loại mẫu thử. 14

Chương 2

Hình 2. 1 Nguyên lý hoạt động của máy kéo sử dụng trục vis-đai ốc bi20

Hình 2. 2 Sơ đồ nguyên lý máy kéo sử dụng thủy lực kiểu 1. 22

Hình 2. 3 Sơ đồ nguyên lý máy kéo sử dụng thủy lực kiểu 2. 23

Hình 2. 4 Xylanh Thủy Lực. 25

Hình 2. 5 Valve phân phối25

Chương 3

Hình 3. 1 Sơ đồ mạch thủy lực. 29

Hình 3. 2 Mối quan hệ giữa độ dài hành trình -chiều dài uốn tự do và phương pháp bố trí của piston. 30

Hình 3. 3 Biểu tượng trên bản vẽ và bảng chọn diện tích đáy xilanh. 31

Hình 3. 4 Quy tắc chọn ký hiệu Xilanh. 32

Hình 3. 5 Các cách lắp đặt Xilanh. 32

Hình 3. 6 Kiểu mạch một bơm cố định với 1 motor35

Hình 3. 7 Kiều mạch bơm có bình tích áp. 36

Hình 3. 8 Kiểu mạch sử dụng nhiều bơm.. 36

Hình 3. 9 Một số loại model bơm của hãng Yuken. 37

Hình 3. 10 Kiểu bơm PV2R. 37

Hình 3. 11 Kích thước của kiểu bơm Yuken PV2R1. 38

Hình 3. 12 Các loại bơm của kiểu bơm PV2R1. 38

Hình 3. 13 Biểu đồ quan hệ giữa P-p-Q của bơm PV2R2-14. 39

Hình 3. 14 Thông số kỹ thuật của motor 1LA7-133-4AA.. 40

Hình 3. 15 Thông số kỹ thuật của motor 1LA7-130-4AA.. 40

Hình 3. 16 Các cách lắp đặt motor bơm.. 41

Hình 3. 17 Các loại van tràn. 43

Hình 3. 18 Model van tràn của hãng Yuken. 43

Hình 3. 19 Quy tắc chọn model van tràn. 44

Hình 3. 20 Bản vẽ van tràn. 45

Hình 3. 21 Hình ảnh thực tế của van tiết lưu. 46

Hình 3. 22 Bảng lựa chọn van tiết lưu theo áp suất va lưu lượng trong mạch. 47

Hình 3. 23 Quy tắc chọn model van tiết lưu. 47

Hình 3. 24 Bản vẽ kích thước van tiết lưu FG/FCG-02-30. 48

Hình 3. 25 Biểu đồ điều chỉnh tín hiệu ứng với lưu lượng mong muốn.48

Hình 3. 26 Biểu đồ tổn áp khi van đóng, khi mở ứng với lưu lượng,49

Hình 3. 27 Các model van phân phối kích hoạt bằng cuộn từ.49

Hình 3. 28 Khả năng làm việc của van DSG-01-3C*-*-70. 50

Hình 3. 29 Biểu đồ chỉ mức tổn áp qua van phân phối  ứng với lưu lượng. 51

Hình 3. 30 Bản vẽ van phân phối52

Hình 3. 31 Đặc tính co học của vật liệu làm khung. 54

Hình 3. 32 Mô hình 3D của bộ khung. 55

Hình 3. 33 Mô phỏng chuyển vị của bộ khung. 56

Hình 3. 34 Giá trị momen, lực, ứng suất, chuyển vị của bộ khung. 57

Hình 3. 35 Ứng suất và chuyển vị của bulong bằng thép. 58

Hình 3. 36 Ứng suất và chuyển vị của bulong bằng Inox. 59

Hình 3. 37  Ứng suất và chuyển vị của bulong bằng đồng. 60

Hình 3. 38 PLC FX1N-14MT. 62

Hình 3. 39 Bộ nguồn chuyển mạch. 63

Hình 3. 40 Cầu chì bảo vệ mạch. 63

Hình 3. 41 Cầu dao. 64

Hình 3. 42 Contactor65

Hình 3. 43 Ro le trung gian. 66

Hình 3. 44 Nguyên lí làm việc của công tắc hành trình.66

Hình 3. 45 Công tắc hành trình. 67

Hình 3. 46 Cảm biến quang. 67

Hình 3. 47 Màn hình hiển thị68

Hình 3. 48 Tension Loadcell68

Chương 4

Hình 4. 1 Biến dạng dọc trục của đoạn thanh dài dz. 69

Hình 4. 2 Các dạng phá hủy của bulong. 70

Hình 4. 3 Ký hiệu kích thước bulong [13]71

Hình 4. 4 Hình dạng co thắt tiết diện của các vật liệu khác nhau.71

Hình 4. 5 Hình chụp mặt cắt của đai ốc M16 [13]72

Hình 4. 6 Dạng phá hủy của bulong khi ren bị tuôn [13]73

Hình 4. 7 Hiện tượng biến cứng nguội74

Hình 4. 8 Mẫu bulong thí nghiệm [13]76

Hình 4. 9 Setup cho thí nghiệm kéo bulong [13]77

Hình 4. 10 Biểu đồ lực kéo-chuyển vị của 2 loại bulong [13]78

 Chương 6

Hình 6. 1 Kết quả kéo bulong thép thường.82

DANH SÁCH BẢNG BIỂU

Bảng  1 : Cấp bền và giới hạn bền đứt, chảy tương ứng.4

Bảng  2 : Giới hạn độ bền đứt và độ bền chảy của 1 số vật liệu.9

Bảng 3 : Cơ tính một số mác thép chế tạo chi tiết máy có ren. [3]11

Bảng  4: Thông số kỹ thuật của Xilanh. 33

Bảng  5: Liệt kê các loại bơm thủy lực. 34

Bảng  6: Bảng liệt kê các loại van thủy lực. 42

Bảng  7 : Giá trị v được chọn theo chức năng và áp suất trong ống dẫn. 54

Bảng  8 : Thông số kỹ thuật của các vật liệu thép, Inox, đồng.57

Bảng  9 : Điều khiển các cuộn nam châm của van phân phối.61

Bảng  10 : So sánh hiện tường chùng và hiện tượng dão của vật liệu. 75

Bảng  11 : Giới hạn bền chảy, bền đứt và độ cứng 2 loại vis và đai ốc trên [13]76

Bảng  12 : Kết quả thí nghiệm kéo bulong. 77

Bảng  13 : Công viêc bảo trì hê thống theo kỳ, tuần, tháng, năm.80

Bảng  14 : So sánh giữa yêu cầu luận văn và thiết kế đạt được. 83

 

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1  Giới thiệu về mối ghép ren

Mối ghép ren là mối ghép có thể tháo được. Được sử dụng với nhiều mục đích như ghép chặt, truyền động, điều chỉnh. Trong mục đích ghép chặt mối ghép sử dụng ma sát ren để ép 2 chi tiết lại với nhau.Ưu điểm là có độ ổn định cao, có thể tháo lắp được

1.1.1     Phân loại ren

Ren được phân loại theo nhiều mục như sau [8]:

• Hướng ren: Ren trái và ren phải. Trong đó ren phải là khi muốn vặn vào lỗ ren thì xoay theo chiều kim đồng hồ ( hướng ren từ trái qua phải, dưới lên trên), ren trái thì ngược lại.
• Theo biên dạng:

-       Ren tam giác : trong hệ ISO (ren hệ met) là tam giác đều góc 60⁰, trong hệ Anh là tam giác cân góc đỉnh 55^o.

-       Ren hình thang: Cho độ bền cao, dễ chế tạo

-       Ren tròn : được dùng trong các mối ghép tại điều kiện làm việc dơ, chịu tải trọng va đập lớn.

-       Ren đỡ : biên dạng là hình thang không cân. Được dùng trong truyền động tải 1 chiều

• Theo vị trí : Ren ngoài (trục, vis), ren trong (lỗ ren)
• Theo công dụng :Ren ghép chặt, ren bắt gỗ.

1.1.2   Phân loại bulong

Tùy thuộc vào vís xiết mà có thể chia ra các loại: mối ghép bulong, mối ghép bằng vis, mối ghép bằng vis cấy.

Bulong là một bộ bao gồm cả 3 thành phần vis, đai ốc, đệm.

Vis cấy Vis đầu lục giác Vis đầu tròn chống xoay Vis chìm đầu bằng xẻ rãnh Vis lục giác chìm

Hình 1. 1 Các loại vis

Các loại đai ốc như: đai ốc cánh, đai ốc 6 cạnh, đai ốc dẹt, đai ốc hàn…

Hình 1. 2 Các loại đai ốc

Các loại đệm như: đệm thường, đệm vênh, đệm cánh.

                                 Hình 1. 3 Bộ ghép bulong

Bulông còn được chia ra theo độ chính xác chế tạo: thô, bán tinh, tinh:

• Bulong thô có cấp chính xác kém nên thường dùng trong các mối ghép không quan trọng hoặc trong các kết cấu bằng gỗ.
• Bulong nửa tinh: được chế tạo như bulong thô nhưng được gia công thêm phần mặt tựa của đầu bulong và trên các bề mặt mút để loại bỏ bavia.
• Bulong tinh: được chế tạo bằng máy móc,có độ chính xác cao, các phần đều được gia công cơ khí, bulong loại này được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp.

Trên thực tế,còn có loại bulong siêu tinh đây là loại bulong được sản xuất đặc biệt,có yêu cầu khắc khe về độ chính xác gia công,chúng được sử dụng trong các mối liên kết đặc biệt,có dung sai lắp ghép nhỏ,các ngành cơ khí chính xác.

1.2  Các đặc tính, chỉ tiêu đánh giá bulong

1.2.1 Cấp bền

• Bulong hệ mét.

Hình 1. 4 Bulong hệ Mét

Cấp độ bền của bulong được ký hiệu bằng 2 chữ số. Chữ số đầu bằng 1/100 giới hạn bền đứt, N/mm²hoặc MPa. Chữ số sau là 10 của tỷ số giữa giới hạn chảy và giới hạn bền đứt =>tích của chữ số này với giới hạn bền đứt bằng 1/10 giới hạn chảy, N/mm²_. Ví dụ trên mặt vis ghi 8.8 có nghĩa là giới hạn đứt σ_b=8*100=800 MPa , giới hạn chảy σ_c// σ_b =0,8. σ_b=0,8*800=640MPa

Được chia ra thành 10 cấp gồm :

Bảng  1 : Cấp bền và giới hạn bền đứt, chảy tương ứng.

Cấp bền	4.6	4.8	5.6	5.8	6.6	6.8	8.8	10.9	12.9	14.9
Giới hạn bền đứt (MPa)	400	400	500	500	600	600	800	1000	1200	1400
Giới hạn bền chảy (MPa)	240	320	300	400	360	480	640	900	1080	1260

Đai ốc cũng tương tự chia ra là 4,5,6,8,10,12,14 để biết là nó phù hợp với vis nào.

• Bulong hệ Inch

Đối với bulong hệ inch, cấp bền được ký hiệu bằng các vạch và dấu chấm ( đây là quy ước theo hệ tiêu chuẩn SAE J429). Cấp bền chia làm 17 cấp nhưng trên thực tế chỉ sử dụng cấp 2,5 và 8

Hình 1. 5 Cấp bền bulong hệ Inch

1.2.2     Giới hạn bền đứt, chảy

• Độ bền đứt ( Ultimate Tensile Strength, σ_k): Là khả năng chịu đựng của vật liệu khi bị kéo đến khi bị đứt hoặc phá hủy hoàn toàn. Đây là một chi ngành riêng trong kỹ thuật thử nghiệm. Từ đó mà có thể suy ra được các thông số về giới hạn đứt (Break), độ giãn dài lớn nhất (Elongation), độ co thắt tiết diện (Reduction) của vật liệu khi bị kéo.

Một số loại vật liệu thiếu tính dẻo, giòn sẽ có vết đứt sắt (gồ ghề, răng cưa). Các vật liệu khác có tính dẻo hơn thường sẽ tạo thành cổ thắt lại nơi chuẩn bị đứt.

• Giới hạn chảy ( Yield Point, σ_y) : Là giới hạn của ứng suất trong vật liệu. Dưới điểm giới hạn này thì vật liệu vẫn là biến dạng đàn hồi nhưng khi vựợt qua thì vật liệu sẽ biến dạng nhanh hơn và không còn trở về hình dạng cũ được nữa (còn gọi là giai đoạn nhựa dẻo của vật liệu). Sau đó, nếu tiếp tục tác dụng lực thì sẽ đến giới hạn bền đứt của vật liệu và bị phá hủy.

Các giới hạn này vốn là ứng suất được tính bằng lực kéo/nén trên một đơn vị diện tích nên những kích thước như chiều dài của mẫu thử không ảnh hưởng nhưng có các yếu tố khác sẽ ảnh hưởng đến kết quả thử như là việc xử lý bề mặt mẩu thử, nhiệt độ phòng nơi thử.

Hình 1. 6 Biểu đồ ứng suất - chuyển vị của nhôm

Từ gốc đến diểm A là lúc ứng suất được tăng lên nhưng vật liệu chuyển vị rất ít, lúc này ứng suất và chuyển vị quan hệ tuyến tính với nhau, đây còn gọi là giai đoạn đàn hồi vì khi ngừng tác dụng lực, vật sẽ trở lại hình dáng ban đầu. Tương quan giữa ứng suất và chuyển vị là quan hệ bậc nhất. Điểm A còn gọi là giới hạn đàn hồi (hoặc giới hạn tỉ lệ)

 Nhưng từ A đến B thì mối quan hệ ứng suất-chuyển vị trở thành quan hệ phi tuyến, tại đây vật liệu biến dạng không có khả năng trở về hình dáng cũ khi ngưng tác dụng lực. Giai đoạn này gọi là giai đoạn biến dạng dẻo (chảy). Điểm B sẽ được gọi là giới hạn chảy (Yield point). Sau điểm D thì dù ứng suất không tăng nhưng chuyển vị tăng rất nhanh (đồ thị song song với trục ε, đây là quá trình chảy của vật liệu hay giai đoạn nhựa (Plastic region).

Ta có C là giới hạn bền đứt và D là giới hạn đứt gãy. Sau quá trình chảy là tới giai đoạn biến cứng (Strain hardening) đến điểm C. Từ C đến D là giai đoạn mà nơi yếu nhất trên thân vật liệu bắt đầu bị thắt cổ, có thể thấy rõ nhất đối với các vật liệu dẻo. Chính vì hiện tượng thắt cổ này mà trong thực tế cả chuyển vị và ứng suất sẽ tăng lên rất nhanh (vì tiết diện giảm) và đường biểu diễn sẽ cong lên nhưng do trong kỹ thuật ta chỉ tính ứng suất theo tiết diện ban đầu nên tại điểm A trong đồ thị dưới khi ngừng tăng lực kéo thì đường biểu diễn sẽ đi xuống và đến điểm đứt .

A: Đường biểu diễn tương ứng (F/A0) B: Đường biểu diễn tương ứng (F/A)

Hình 1. 7 Biểu đồ ứng suất-chuyển vị của thép xây dựng

Đối với vật liệu dòn, do có độ dẽo thấp nền hầu như không có giới hạn chảy, vì vậy mà biểu đồ ứng suất-chuyển vị có dạng đường cong như sau:

Hình 1. 8 Biểu đồ ứng suất-chuyển vị của vật liệu dòn

Đôi khi có thể dùng biểu đồ ứng suất – chuyển vị này để xem vật liệu đó là gì.

Hình 1. 9 Biểu đồ ứng suất-chuyển vị ứng với các vật liệu khác nhau

a: Vật liệu dòn.

b: Vật liệu có độ bền cao và khó thay đổi hình dáng.

c: Vật liệu có độ cứng và độ bền cao.

d: Vật liệu dẻo.

 

Bảng  2 : Giới hạn độ bền đứt và độ bền chảy của 1 số vật liệu.

Vật liệu	Giới hạn bền chảy (MPa)	Giới hạn bền đứt (MPa)
Thép xây dựng	250	400-550
Thép không gỉ	520	860
Hợp kim nhôm	414	483
Đồng	69	220
Đồng thau	200	500
Thủy tinh		32
Kim cương	1600	2800

 

1.2.3     Độ cứng

Độ cứng là độ chống lại sự biến dạng dẻo của vật liệu khi bị tác động lực. Thuộc về đặc tính bề mặt của vật liệu. Nhưng khi tác động lực lên bề mặt vật liệu thì mỗi kiểu tác động lại cho một biểu hiện trên bề mặt khác nhau nên ta chia phương pháp đo độ cứng ra làm 3 loại

• Độ cứng xước ( Scratch Hardnesss) : Về nguyên tắc là lấy một vật liệu có độ cứng lớn, sắc nhọn rồi tác dụng lực để phá hủy bề mặt của vật liệu có độ cứng thấp hơn. Dựa trên lực cần thiết để phá hủy bề mặt để suy ra độ cứng. Dụng cụ đo là Sclerometer
• Độ cứng Indentation : Đo độ cứng bằng cách tạo một vết lõm hình tròn lên bề mặt vật liệu bằng vật liệu cứng hơn. Lấy lực tác dụng chia diện tích mặt lõm ấy để có độ cứng. Thang đo phổ biến là Rockwell (HR), Vicker (HV), Shore và Brinell (HB).
• Độ cứng nảy (Rebound Hardness) : Đo độ nảy lên khi thả một thiết bị đo lên bề mặt vật liệu. Dụng cụ đo có tên là Scleroscope. Thang đo sử dụng là Lee rebound hardness và Bennet Hardness.

1.2.4     Các chỉ tiêu đánh giá  

Khi lựa chọn bu long thì cần nghĩ đến điều kiện làm việc, môi trường làm việc

Ngoài ra còn có một số chỉ tiêu để đánh giá như: Độ bền đứt trên vòng đệm lệch, độ bền chỗ nối đầu mũ và thân bulông, chiều cao nhỏ nhất vùng không thoát cacbon, chiều sâu lớn nhất của vùng thoát cacbon hoàn toàn.

Liên kết bulong trong kết cấu có thể chia làm 3 loại: Liên kết chịu cắt, liên kết không trượt, liên kết chịu kéo. Mà từ đó có thể chọn bulong phù hợp.

• Liên kết chịu cắt: Lực vuông góc với thân bulong, thân bulong bị cắt và bản chi tiết thành lỗ bị ép. Liên kết này đơn giản, dễ thi công, chịu lực khỏe nhưng có nhược điểm là dễ bị trượt do lỗ to hơn thân bulong. Kết cấu mà sự trượt không gây ảnh hưởng thường dùng loại bulong này. Bulong không cần xiết chặt lắm, chỉ cần xiết đến mức khít chặt (Không có khe hỡ giữa các bản thép). Vậy nếu dùng bulong cường độ cao trong liên kết này không cần xiết mạnh bulong, chỉ cần dùng cờ-lê chuẩn là đủ.
• Liên kết không trượt: Cũng chịu lực vuông góc thân bulong, nhưng bulong được xiết rất chặt để gây ma sát giữa các bản chi tiết cần liên kết, không cho trượt. Liên kết này dùng cho các kết cấu không cho phép trượt như: cầu, dầm cầu trục, kết cấu chịu lực động…Bulong trong kết cầu này phải xiết đến một lực căng lớn quy định bởi thiết kế. Do đó phải là bulong cường độ cao. Việc xiết bulong phải đảm bảo lực căng khống chế, đó là vấn đề khó.
• Liên kết chịu kéo: Trong liên kết mà lực dọc theo chiều bulong là chủ yếu thì bulong chịu kéo. Tiêu chuẩn Việt Nam không yêu cầu xiết bulong chịu kéo như thế nào, nhưng tiêu chuẩn của Mỹ, EU, Úc…đều yêu cầu bulong phải được xiết đến lực lớn hơn lực nó sẽ chịu khi làm việc dưới tải, để cho các mặt bích không bị tách ra.

Hình 1. 10 Các lực tác động lên bulong

1.3  Vật liệu làm bulong

Khi chọn vật liệu chế tạo bulong cần phải chú ý đến điều kiện làm việc (tải trọng tỉnh/động, chịu lực dọc trục/cắt, xiết chặt/hở), khả năng chế tạo và các yêu cầu về kích thước, khối lượng. Các vật liệu làm bulong thường thấy như:

• Thép: Trong đó có thể sử dụng thép Cacbon thường, thép cacbon chất lượng tốt hoặc thép hợp kim.
• Thép không gỉ (Inox) có khả năng chống sự oxy hóa và mài mòn. Có 4 loại thép không gỉ gồm Austenitic ( Ứng dụng nhiều nhất trong đồ gia dụng, trong công nghiệp), Ferritic ( trong kiến trúc), Duplex (công nghiệp hóa dầu, chế tạo tàu biển), Martensitic (cánh tuabin, lưỡi dao)
• Đồng (Copper): Dùng khi cần chống thấm nước
• Nhựa (Plastic): Chi tiết nhẹ, cần chống thấm nước

Thường nếu không có yêu cầu gì thì bulong sẽ được chế tạo từ thép. Đai ốc được chế tạo bằng cùng loại vật liệu với vis hoặc vật liệu có độ bền thấp hơn.

Bảng 3 : Cơ tính một số mác thép chế tạo chi tiết máy có ren. [3]

Cấp bền	Kích thước bulong	Độ bền Proof nhỏ nhất (MPa)	Giới hạn bền kéo nhỏ nhất (MPa)	Giới hạn chảy nhỏ nhất (MPa)	Vật liệu
4.6	M5-M36	225	400	240	Thép C thấp và trung bình
4.8	M1.6-M16	310	420	340	Thép C thấp và trung bình
5.8	M5-M24	380	520	420	Thép C thấp và trung bình
8.8	M16-M36	600	830	660	Thép C trung bình, Q&T
9.8	M1.6-M16	650	900	720	Thép C trung bình, Q&T
10.9	M5-M36	830	1040	940	Thép không gỉ (40Mn2,40Cr2)
12.9	M1.6-M36	970	1220	1100	Thép hợp kim

1.4  Công nghệ thử độ bền

Chúng ta phải thử độ bền vật liệu vì:

• Nắm rõ được cơ tính của vật liệu (biểu đồ ứng suất-chuyển vị, giới hạn đàn hồi-chảy-bền...)
• Đảm bảo an toàn khi khách hàng, người lao động sử dụng sản phẩm, từ đó sẽ tăng độ tin tưởng của khách hàng.
• Lựa chọn vật liệu phù hợp cho mục đích sử dụng, tối ưu thiết kế.
• Dự đoán chuyển vị, cấu trúc của vật liệu khi bình thường, khi chịu lực.
• Trong công nghiệp, dựa vào thông số kỹ thuật yêu cầu mà quyết định xem khâu sản xuất có đang làm việc chính xác hay không mà kịp thời điều chỉnh.

1.4.1  Phương pháp

• Trên thị trường có 2 loại kiểu thử độ bền chính :

-       Uniaxial Tensile Testing: Thử độ bền của các vật liệu đẳng hướng (kim loại, thủy tinh). Phương pháp thử độ bền này tức là tạo ra các ứng suất đẳng hướng lên vật liệu như kéo (tension), nén(compression), trượt(shear), uốn(flexure)

-       Biaxial Tensile Testing: Thử nghiệm các vật liệu không đẳng hướng như vật liệu composite, vải dệt…Được chia ra bao gồm 3 dạng:

+ Brusting Test: Mẫu thử dạng tấm tròn được kẹp chặt ở cạnh viền sau đó dung dịch được ép tạo áp suất lên mặt dưới của mẫu thử đến khi nó bung ra .

Hình 1. 11 Brusting Test

 + Cylinder Test : Mẫu thử dạng trụ tròn được ép lại bằng áp lực hướng từ trên xuống dọc trục của mẫu thử.

Hình 1. 12 Cylinder Test

 + Plane Biaxial Test: Mẫu thử được kéo từ 4 phía.

Hình 1. 13 Plane Biaxial Test

1.4.2  Mẫu thử

Mẫu thử sẽ có hình dạng và kích thước tùy theo mục đích thí nghiệm và phương pháp thử. Có 2 loại mẫu thử chính là dạng trụ tròn và dạng tấm:

Hình 1. 14 Thông số hình học của mẫu thử

• Dạng trụ tròn : Có quy định về đường kính và chiều dài đoạn tiến hành đo (Gauge), bán kính góc lượn, chiều dài đoạn giữa 2 vai kẹp
• Dạng tấm : Chiều dài, độ dày, độ rộng của đoạn tiến hành đo, bán kính góc lượn, chiều dài cả mẫu thử đều được quy định rõ.

Hình 1. 15 Các loại mẫu thử

Và tùy theo phương pháp kẹp, giữ mẫu mà chia các mẫu thành :  mẫu kẹp bằng răng cưa (dễ làm nhưng liên kết yếu), mẫu kẹp bằng ren, mẫu kẹp bằng chốt, mẫu kẹp bằng ngàm kẹp.

1.4.3 Các tiêu chuẩn đo.

Các bộ tiêu chuẩn đo sẽ quy định rõ ràng về phương pháp đo, mẫu thử. Mỗi loại vật liệu riêng biệt sẽ có bộ tiêu chuẩn riêng (Kim loại, vật liệu Composite, vật liệu đàn hồi) riêng kim loại sẽ có các bộ tiêu chuẩn như: ASTM E8/E8M-13 , ISO 6892-1 và ISO 6892-2 , JIS Z2241

1.5 Máy thử độ bền

Khi thiết kế máy thử độ bền hoặc chọn mua thì ngoài giá tiền, tuổi thọ…cần lưu ý đến 4 thông số sau:

• Khả năng kéo : đủ sức để kéo đứt loại vật liệu mình muốn.
• Tốc độ kéo : đủ nhanh hoặc chậm để có thể mô phỏng hoạt động của vật liệu khi được ứng dụng thực tế.
• Độ chính xác 1 lần đo : Đo được chính xác chuyển vị và lực kéo.
• Sai số nhiều lần đo : Giảm thời gian và số mẫu cần đo

Máy thường đươc cấp năng lượng để thực hiện chức năng kéo có thể từ thủy lực hoặc động cơ điện.

Chuyển vị của vật liệu có thể được đo bằng thiết bị đo độ dãn riêng (Extensometer) hoặc sử dụng cảm biến chuyển vị (Strain Gague sensor).

Hiện nay trên thị trường có một số loại máy thử kéo bulong như sau:

1.5.1 HIT-5KN-100KN

Được làm ở Nhật Bản, xuất xứ nguồn cung từ công ty AGLOL Instrument CO.LTD của Đài Loan

Hình 1.14 HIT-5KN-100KN

Máy cung cấp lực kéo yếu thích hợp thử độ bền cho các mẫu thử nhỏ, mỏng như kim loại tấm mỏng, lực kết dính giữa 2 vật liệu, hoặc các vật liệu xốp (có nhiều lỗ khí)

• Chiều dài hành trình: 800mm.
• Độ chính xác đo chiều dài: ±(0.05+0.0001*L)mm với L là chiều dài mẫu thử.
• Tốc độ di chuyển của đầu kẹp: 1~1000mm/phút
• Bộ điều khiển đầu kẹp lên xuống bằng vis me-đai ốc và động cơ servo.
• Độ chính xác đo lực: 1% giá trị lực cung cấp.
• Hệ đơn vị: mN, N, kN
• Hệ thống ngừng bảo vệ: Cận trên/dưới của máy, cận trên/dưới được thiết lập, nút dừng khẩn cấp trên bàn điều khiển.
• Điện áp sử dụng 200~240V.
• Kích thước 730x350x1260 mm.
• Khối lượng máy khoảng 120kg.

1.5.2   Model H001

Máy của hãng UTSTESTER (UTS), là một hãng của Trung Quốc.

Máy được sử dụng trong công nghiệp với mục đích nghiên cứu, quản lý chất lượng và quá trình. Máy được thiết kế để đo độ bền đứt, lực ép nén, độ dính chặt, lực cắt… cho các loại vật liệu như kim loại , cao su, nhựa,…

Hình 1.15 H001 Tensile testing machine

• Chiều dài hành trình: 1100mm.
• Độ chính xác đo chiều dài: 0.00004mm
• Tốc độ di chuyển của đầu kẹp: 0.001~500mm/phút
• Bộ điều khiển đầu kẹp lên xuống bằng vis me-đai ốc và động cơ servo.
• Độ chính xác đo lực: ±0.25% giá trị lực cung cấp.
• Độ chính xác tốc độ kéo: ±0.1%
• Hệ đơn vị: kgf, lbf, N, kN, kPa, MPa.
• Hệ thống ngừng bảo vệ: Cận trên/dưới của máy, cận trên/dưới được thiết lập, nút dừng khẩn cấp trên bàn điều khiển, ngừng khi quá tải
• Điện áp sử dụng: AC 220~240V, 50/60 Hz
• Kích thước 660x530x2130 mm
• Khối lượng máy khoảng 163kg

1.5.3 Máy thử kéo vạn năng 50 tấn

Hình 1.16 Máy thử kéo vạn năng 50 tấn

          Máy xuất xứ ở Hàn Quốc. Máy được thiết kế dựa trên các tiêu chuẩn quốc tế như ASTM, BS, ISO, DIN, EN, JIS. Máy có khả năng thực hiện  thử đo độ căng, độ nén, độ cong

• Chiều dài hành trình: 550mm.
• Lực thử kéo nén: 500kN
• Độ chính xác hành trình: 0.01%
• Tốc độ di chuyển của đầu kẹp: 0.001~500mm/phút
• Sử dụng bộ thủy lực để kéo
• Độ chính xác tốc độ kéo: ±0.01%
• Hệ đơn vị: kgf, lbf, N, kN, kPa, MPa.
• Hệ thống ngừng bảo vệ: Cận trên/dưới của máy, cận trên/dưới được thiết lập, nút dừng khẩn cấp trên bàn điều khiển, ngừng khi quá tải
• Điện áp sử dụng: AC 3 pha 380V, 50/60 Hz
• Kích thước 1080x955x2605 mm
• Khối lượng máy khoảng 240kg.

1.5.4 Máy thử vật liệu đẳng hướng.

Mẫu máy của CTY Fuel Instrument& Engineers. Máy có nhiều chức năng thử độ bền đứt, độ ép-nén, độ uốn…Với model UTN-10, ta có các thông số như sau:

• Lực kéo lớn nhất : 100kN.

Luận văn thiết kế máy thử kéo BULONG ĐH Bách Khoa HCM

............

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.1 Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động của máy là 1 bộ phận cấp năng lượng kéo ngàm kẹp bulong, đầu kẹp này được dẫn hướng bằng ti dẫn hướng , đầu kẹp còn lại thì cố định. Trong quá trình kéo các cảm biến hoặc thiết bị đo chuyển vị sẽ đo lại chuyển vị trong vật liệu, lực kéo tiếp tục được tăng lên cho đến khi bulong đứt.

Ta có thể dựa vào các tiêu chí sau để phân loại máy kéo :

• Cơ cấu chấp hành để kéo, tạo lực kéo (kiểu cơ khí bulong-visme hay dùng xilanh trong thủy lực)
• Phương kéo lực ( kéo theo phương thẳng hoặc ngang).
• Thiết bị dùng để đo chuyển vị, lực, thời gian.

Phương pháp 1: Dùng trục vis- đai ốc

Hình 2. 1 Nguyên lý hoạt động của máy kéo sử dụng trục vis-đai ốc bi

Động cơ servo thông qua hộp giảm tốc và bộ truyền đai truyền moment đến trục vít me.Qua đó tạo thành chuyển động tịnh tiến của đai ốc bi mang theo phần đồ gá trên.

Ưu điểm:

• Có độ chính xác cao.
• Linh hoạt thay đổi phương pháp hoặc kéo hoặc nén vật liệu.
• Thay đổi được đồ gá qua đó thay đổi được mẫu thử.
• Vận hành êm ái,ít tiếng ồn.

Nhược điểm:

• Kết cấu máy phức tạp nên khó thiết kế
• Giá thành cao.
• Khó bảo trì sửa chữa do sử dụng các chi tiết tự chế tạo

Phương pháp 2: Sử dụng thủy lực kiểu 1

Thủy chất điền đầy diện tích A1, bơm tiếp tục bơm thủy chất đến tạo ra áp suất tác dụng vào tiết diện A1 và đẩy xilanh về phía tay trái. Thủy chất bên phía A2 của xilanh sẽ theo mạch thủy lực chảy về bể dầu. Áp dụng vào máy kéo bulong, ta có nguyên lý hoạt động của máy kéo sử dụng thủy lực kiểu 1 như sau:

 

Hình 2. 2 Sơ đồ nguyên lý máy kéo sử dụng thủy lực kiểu 1

Ngàm kẹp trên (Upper jaw seat) được cố định phía trên bằng cột trụ trơn nối với bàn làm việc ở dưới(Work Table). Ngàm kẹp giữa (Lower jaw seat) được dẫn hướng qua trục visme-đai ốc. Thí nghiệm bền đứt thực hiện bằng ngàm kẹp giữa và trên, các thí nghiệm kiểm tra độ uốn, ép, nén, cứng của vật liệu bằng ngàm giữa và bàn làm việc.

Ưu điểm:

• Tốc độ,lực kéo có thể thay đổi theo yêu cầu làm việc=> thí nghiệm được nhiều loại vật liệu.
• Cho lực kéo lớn.
• Các chi tiết thủy lực tiêu chuẩn.
• Có hành trình làm việc rộng.
• Ngoài khả năng thực hiện thí nghiệm độ bền kéo máy còn khả năng thực hiện các thí nghiệm ép,nén vật liệu, độ uốn ngang của vật liệu.

Nhược điểm:   

• Chi phí cao
• Sử dụng một số chi tiết tự chế tạo nên mất nhiều thời gian bảo trì,sữa chữa
• Kết cấu máy phức tạp
• Lực đẩy của xilanh ngoài mục đích thí nghiệm còn phải đỡ khối lượng của bàn dưới và phần lắp khuôn trên

 Phương pháp 3: Sử dụng thủy lực kiểu 2

Hình 2. 3 Sơ đồ nguyên lý máy kéo sử dụng thủy lực kiểu 2

Ưu điểm:

• Lực kéo lớn,có thể kéo được các loại bulong lớn,tốc độ cao
• Vận hành êm ái,ít ồn ào
• Kết cấu máy đơn giản

Nhược điểm:

• Sử dụng một số chi tiết tự chế tạo nên mất nhiều thời gian bảo trì,sữa chữa
• Dễ bị rò rĩ dầu gây bẩn
• Hạn chế chiều dài hành trình kéo vì phụ thuộc theo chiều dài hành trình xylanh và chiều cao của máy

Chọn phương án 3 vì kết cấu máy đơn giản, dễ thiết kế.

2.2 Cấu tạo của máy

Cơ cấu máy sẽ được chia ra các bộ phận như sau:

2.2.1 Bộ cấp năng lượng

Tùy vào mục đích sử dụng, loại mẫu thử mà có thể lựa chọn hoặc dùng động cơ điện ( cung cấp lực kéo nhỏ nhưng có thể đo được chính xác, gọn nhẹ hơn máy sử dụng thủy lực vì không có bể dầu) hoặc có thể dùng thủy lực ( cung cấp lực kéo lớn, được sử dụng phổ biến trong công nghiệp).

Nếu chọn động cơ để cấp lực kéo thì cần tính toán lực kéo rồi suy ra momen tải của động cơ và chọn động cơ, sau đó thiết kế bộ visme đai ốc để đổi chuyển động xoay sang chuyển động tịnh tiến. Nếu chọn thủy lực để cấp lực kéo thì phải tính toán lực đẩy cần ở xilanh suy ra lưu lượng bơm để tính toán chọn động cơ, chọn valve và thiết kế bể dầu.

2.2.2 Bộ phận cơ khí

Bao gồm thân máy,đế máy, ngàm kẹp, bộ truyền cơ khí.

Yêu cầu kết quả tính toán để tối ưu cơ cấu, kích thước nhưng vẫn đảm bảo đáp ứng yêu cầu và an toàn.

Trình tự bao gồm:

• Xác định giới hạn lực kéo, chiều dài hành trình.
• Tính toán thiết kế đồ gá, ti dẫn hướng.
• Tính toán thiết kế thân máy, đế máy sao cho tối ưu.

2.2.3 Bộ thủy lực

Bộ thủy lực bao gồm:

• Bể chứa dầu.
• Bộ lọc dầu.
• Bơm.
• Động cơ nguồn.
• Valve tràn.
• Valve phân phối.
• Xylanh.

Hình 2. 4 Xylanh Thủy Lực

Hình 2. 5 Valve phân phối

Yêu cầu: Chọn được xilanh đáp ứng yêu cầu lực kéo, động cơ bơm hiệu suất cao.

Trình tự tính toán gồm:

• Tính tải trọng mà cơ cấu chấp hành phải chịu từ đó tính toán kích thước, lựa chọn xylanh.
• Cho ra sơ đồ mạch thủy lực

CHƯƠNG 5 VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG

5.1 Vận hành.

5.1.1   Quá trình thí nghiệm

• Nhìn sơ lược nơi thùng dầu, tủ điện và các bulong gắn ngàm kẹp vào bàn để xem có sự rò rỉ dầu ở những mối nối hay không hoặc các bulong có bị lỏng hay không
• Bật cầu dao điện.
• Kéo cửa lên và khóa chốt lại
• Gắn bulong vào ngàm kẹp trên
• Bấm nút “ON” để bật động bơm sau đó là nút “Ben xuống” để hạ xylanh xuống cùng với mẫu bulong
• Gắn đầu còn lại của bulong vào ngàm kẹp dưới bằng đai ốc sao cho vừa chặt tay.
• Đóng cửa lại
• Đồng thời nhấn 2 tay vào “TAY 1” và “TAY 2”. Quá trình kéo mẫu sẽ bắt đầu.
• Sau khi mẫu đứt, bấm nút “DỪNG” để xylanh ngừng kéo. Lúc này có thể mở cửa và tháo bulong ra để đo đạc.

5.1.2 Lưu ý khi vận hành

• Trong khi vận hành, người vận hành không tự ý điều khiển các thông số hành trình máy khi chưa nắm bắt được phương pháp . Trong khi làm việc phải mang đầy đủ các dụng cụ bảo hộ lao động.
• Nếu có sự cố khi vận hành máy , người công nhân cần bình tĩnh thực hiện các bước như đã được huấn luyện an toàn lao động.
• Phải tắt điện & kiểm tra máy khi nghe tiếng động lạ.
• Dừng máy theo từng bước trong hướng dẫn sử dụng máy, tránh việc vội vã mà dừng máy đột ngột sai quy cách.
• Ngắt điện toàn bộ máy và tiến hành làm vệ sinh vì thường có các mảnh vỡ sau khi kéo.
• Kiểm tra các hệ thống điện, hệ thống thủy lực.

5.1.3 Sau khi sử dụng xong

5.2Bảo dưỡng

Sau một khoảng thời gian thì phải có sự bảo dưỡng lại máy để đảm bảo độ bền của các thiết bị. Sẽ có những trường hợp cần bảo dưỡng lại các thiết bị.

Khi thiết kế cũng như khi sử dụng hệ thống thủy lực, cần lưu tâm đến các vấn đề sau:

• 80% lý do sự cố ở hệ thống thủy lực được cho là do thủy chất bị nhiểm bẩn . Vì vậy cần có 1 hệ thống lọc dầu hiệu quả:

-       Chắc chắn rằng thiết bị lọc nằm cách đáy thùng dầu một khoảng vừa đủ để tránh khuấy cặn bẩn nằm dưới đáy. Cần thêm thiết bị lọc ở đường xả dầu về bể nếu có thiết bị lọc ở đường hút dầu.

-       Thùng dầu được đặt cố định và đảm bảo không có khe hờ cho chất bẩn lọt vào nhờ vòng đệm.

-       Cần có van xả dầu trong thùng dầu với mục đích định kỳ thay dầu, lau các thiết bị lọc.

• Đặt các đồng hồ để đo áp suất, lưu lượng tại các vị trí đặc biệt để tiện theo dõi quá trình hoạt động. Chẳng hạn đặt đồng hồ đo áp gần ngay đường dầu ra của bơm ( để thiết đặt van tràn) hoặc ở đường ra của van giảm áp hoặc đường vào của các van tuần tự, van cân bằng. Ngoài ra thêm nhiệt kế để đo nhiệt độ dầu.
• Định kỳ kiểm tra bơm và xylanh trong quá trình vận hành để có thể sớm phát hiện ra các trục trặc. Có thể dựa vào tiếng ồn, có bị rò rỉ ở các mối nối hay không hoặc trong lúc chuyển động có gì bất thường hay không.
• Sau một thời gian sử dụng thì vì nhiều lý do như thủy chất bị nhiễm bẩn, sự rung lắc có thể nhanh chóng dẫn đến hiện tượng mỏi ở các thiết bị.

-       Đối với sư rung lắc thì có thể do vị trí đặt các thiết bị chưa hợp lý, bulong lâu ngày bị lỏng ra. Do đó từ đầu cần phải đặt vị trí các thiết bị một cách hợp lý để có thể giảm hiện tượng này và cũng dễ dàng sửa chữa hơn.

-       Phải nối chính xác giữa motor và bơm với khớp đàn hồi. Đặt cố định bơm trên đế chống rung. Sau khi cố định các van, motor, bơm thì mới bắt đầu kết nối chúng bằng ống thủy lực.

• Thường xuyên theo dõi và ghi chép lại chỉ số áp suất của hệ thống, những lần hư hỏng trước - cách sửa chữa – thời gian giữa những lần hư. Ngoài ra cần nắm rõ các thiết bị của hệ thống và cập nhật thông tin các thiết bị tương đương trên thị trường để có thế dễ thay thế trong trường hợp thiết bị đã lỗi thời.

Bảng  13 : Công viêc bảo trì hê thống theo kỳ, tuần, tháng, năm.

Kiểm tra trước khi khởi động	Kiểm tra định kỳ theo tuần, tháng	Kiểm tra định kỳ theo năm
+ Xem có chỗ nào bị rò rỉ nơi ống dầu, chỗ nối… + Xem mức dầu, nếu có thể thì tình trạng của dầu. + Kiểm tra các áo bảo vệ của máy.	+ Kiểm tra như trước khi khởi động + Kiêm tra điểm đặt các thiết bị + Áp suất mạch khi vận hành. + Kiểm tra tình trạng, độ ồn, nhiệt độ của bơm + Xylanh: độ ồn, lực kéo, tốc độ kéo, nhiệt độ	+ Làm rỗng thùng dầu rồi lau sạch + Lau các thiết bị lọc dầu. + Kiểm tra các ống thủy lực. Thay thế nếu cần. + Kiểm tra motor, bơm, khớp nối giữa trục motor và bơm

Những lưu ý đối với một kỹ sư bảo dưỡng hệ thống thủy lực là:

• Bịt các đầu xylanh lại, đỡ các bộ phận mà có khả năng rớt xuống do trọng lượng. Hoặc có thể xả hết thủy chất  trong xilanh trước khi bắt đầu bảo dưỡng
• Ngắt điện nguồn và điện đến bảng điều khiển. Tách biệt bơm ra để phòng motor vô tình bị bật lên.
• Trong quá trình gỡ phải nhớ rõ vị trí nối, đặt các ống thủy lực. Gỡ xong phải bịt lại các đầu hở của ống thủy lực và các cổng.
• Khi hoàn thành xong hết và vận hành lại thì phải thật chú ý vì có nhiều khả năng còn một ống thủy lực chưa gắn, van phân phối bị gắn ngược…

 

CHƯƠNG 6 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

6.1 Kết luận

Qua thời gian nghiên cứu, tìm hiểu về các phương pháp thử kéo vật liệu, cũng như tham khảo một số máy trên thị trường, đã hoàn thành việc đưa ra phương án, tính toán thiết kế và mô phỏng thành công máy, mặc dù vẫn còn nhiều thiếu sót.

Hiện tại máy đã được chế tạo và vận hành thành công, đáp ứng được yêu cầu kĩ thuật đề ra. Máy cho đáp số tương đối chính xác, đáp ứng được các yêu cầu kĩ thuật của việc thí nghiệm, hoạt động ổn định, êm ái, linh hoạt thay đổi được đường kính bulong cần thí nghiệm. Vận hành an toàn, dễ dàng.

Mặc dù vậy máy vẫn còn tồn tại một số hạn chế như: giá thành cao, độ chính xác của kết quả đo vẫn mang tính tương đối, máy chỉ dừng lại ở khả năng tải tĩnh. Theo tính toán thiết kế thì máy sẽ cho hành trình kéo dài hơn, thêm chức năng điều khiển:

-       Khi đóng cửa sẽ chỉ bấm được các nút “Tay 1”, “Tay 2”,  “Dừng” nên sẽ an toàn hơn.

-       Có thể điều chỉnh tốc độ kéo của xylanh bằng van tiết lưu.

-       Nút “Dừng” chỉ có chức năng nhả từ các van, nên sau khi bấm “Dừng” vẫn có thể tiếp tục  thí nghiệm mà không cần bật lại bơm.

Sau đây là hình ảnh kết quả kéo bulong.

Hình 6. 1 Kết quả kéo bulong thép thường.

Vật liệu bu-lông: Thép thường với cấp bền 8.8. Kích thước bu-lông: M8x1,25. Tổng chiều dài phần ren của bu-long: 100mm. Lực kéo đứt của cả 2 bu-lông: 26300N. Chiều phần ren sau khi kéo của vis là 101,5mm

1 bu-lông thử kéo khi bấm cả 2 nút tay 1,2 và 1 bu-lông thử kéo khi bấm nút “Ben lên”. Thì tiết diện nguy hiểm của bu-lông kéo trong lần 1 gần với đai ốc hơn còn lần 2 thì xa hơn.

Bảng  14 : So sánh giữa yêu cầu luận văn và thiết kế đạt được

Yêu cầu luận văn	Thiết kế	Lý do
Hành trình kéo từ 0-500mm.	Hành trình kéo từ 0-250mm.	Hành trình kéo cũng chính là hành trình xylanh. Nếu xylanh quá dài thì kích thước của xylanh cũng như của máy phải lớn hơn. Qua thí nghiệm hiệu chiều dài bulong thép thường sau khi kéo chỉ là 1,5mm, nên hành trình kéo quá dài sẽ không cần thiết.
Tốc độ kéo có thể điều chỉnh được.	Có thể. Bằng cách sử dụng van tiết lưu.	Còn nhiều phương án khác như sử dụng nhiều động cơ bơm hoặc một động cơ nhưng sử dụng loại AC servo hay dùng biến tần để điều chỉnh tốc độ động cơ,.. nhưng để tối ưu về kinh tế và tính đơn giản trong thiết kế thì sẽ dùng van tiết lưu.
Lực kéo 100kN.	Đạt được.	Trong tính toán đã dùng thêm hệ số an toàn là 1,3 để đảm bảo lực kéo của bulong là 100kN.
Bulong lớn nhất có thể kéo	Bulong M12 với cấp bền 8.8

 

6.2 Hướng phát triển đề tài

Thiết kế cơ bản đã đáp ứng được một số yêu cầu đề ra. Tuy nhiên cần phải nghiên cứu tiếp tục để phát triển hoàn thiện máy.

• Tính toán và phân bố kết cấu hợp lý để thu hẹp không gian chiếm chỗ của máy mà vẫn đảm bảo yêu cầu ban đầu.
• Nghiên cứu thêm khi bulong được đặt nằm xiên.
• Các trường hợp lực kéo nhanh đột ngột, hay chậm dần đều… để có thể mô phỏng bulong khi được dùng trong thực tế.