ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ
BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

THIẾT KẾ MÁY ĐÚC GỐI ĐỠ CỐNG BÊ TÔNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP RUNG

THIẾT KẾ MÁY ĐÚC GỐI ĐỠ CỐNG BÊ TÔNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP RUNG 

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN.. 1

MỤC LỤC. 2

DANH MỤC HÌNH ẢNH.. 4

DANH MỤC BẢNG BIỂU.. 6

Chương 1.    TỔNG QUAN.. 7

1.1       Đối tượng nghiên cứu. 7

1.2       Mục tiêu, nhiệm vụ, giới hạn luận văn. 11

1.3       Tổ chức luận văn. 12

Chương 2.    THIẾT KẾ NGUYÊN LÝ  VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ. 14

2.1       Yêu cầu thiết kế. 14

2.2       Thiết kế nguyên lý. 14

2.3       Lựa chọn cơ cấu rung làm chặt sản phẩm.. 16

2.4       Lựa chọn cơ cấu quay khuôn. 19

2.5       Lựa chọn phương án cấp liệu. 21

2.6       Lựa chọn các phương án thiết kế. 22

Chương 3.    CÁC BỘ PHẬN CƠ KHÍ23

3.1       Mô hình thiết kế. 23

3.2       Các thông số máy đầu vào. 23

3.3       Thiết kế khuôn cốp pha. 24

3.4       Thiết kế cụm nâng khuôn. 34

3.5       Thiết kế máng cấp liệu vào khuôn. 39

3.6       Thiết kế bunke nạp liệu và cửa xả liệu. 48

3.7       Thiết kế cụm bánh lái49

3.8       Cụm dẫn động bánh xe sau. 58

Chương 4.    HỆ THỐNG THỦY LỰC VÀ ĐIỀU KHIỂN.. 68

4.1       Giới thiệu về hệ thống thủy lực và hoạt động của nó  68

4.2       Tính chọn các phần tử hệ thống. 71

4.3       Hệ  thống điện và điều khiển. 74

Chương 5.    KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI76

5.1       Kết luận. 76

5.2       Hướng phát triển đề tài76

TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 77

 

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1‑1 Gối cống bê tông đúc sẵn. 8

Hình 1‑2 Gối đỡ cống bê tông đúc sẵn đang được lắp đặt8

Hình 1‑3 Máy đúc trượt Haiyu. 10

Hình 1‑4 Máy đúc cấu kiện bê tông đúc sẵn TB của hãng CGM... 11

Hình 1‑5 Kích thước gối cống bê tông D300 theo tiêu chuẩn TCVN 10799:2015. 13

Hình 2‑1 Nguyên lý hoạt động của máy. 15

Hình 2‑2 Sơ đồ phương án cho từng cụm chức năng con. 16

Hình 2‑3 Cơ cấu rung kiểu khứ hồi17

Hình 2‑4 Cơ cấu rung động bằng piston khí nén. 19

Hình 2‑5 Cơ cấu gây rung điện từ. 20

Hình 3‑1 Mô hình thiết kế. 24

Hình 3‑2 Hình dạng sản phẩm đúc khuôn. 26

Hình 3‑3 Giảm chấn cao su. 30

Hình 3‑4 Giảm chấn lò xo. 30

Hình 3‑5 Cơ cấu quay kiểu thanh răng - bánh răng LTR153-045/1803P-TB13-C.. 33

Hình 3‑6 Cụm nâng khuôn. 36

Hình 3‑7 Biểu đồ lực tác động lên xy lanh nâng khuôn. 36

Hình 3‑8 Xy lanh nâng khuôn. 39

Hình 3‑9 Xy lanh nâng hạ thanh gạt liệu. 43

Hình 3‑10 Lực lớn nhất tác dụng lên xy lanh dẫn động máng cấp liệu. 45

Hình 3‑10 Xy lanh dẫn động máng cấp liệu. 48

Hình 3‑11 Xy lanh nâng hạ bánh lái52

Hình 3‑12 Tâm và bán kính quay vòng của máy. 54

Hình 3‑13 Lực tác dụng trên bánh xe. 55

Hình 3‑14 Nối trục xích CR 4016 của hãng Tsubakimoto. 59

Hình 3‑15 Lực tác dụng trên bánh xe. 60

Hình 4‑1 Sơ đồ mạch thủy lực của máy. 71

Hình 4‑2 Dòng van DMT của hãng Yuken. 73

Hình 4‑3 Van an toàn. 74

Hình 4‑4 Van tiết lưu một chiều. 75

Hình 4‑5 Sơ đồ hệ thống điện của máy. 75

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1 Thông số kĩ thuật máy đúc trượt Haiyu. 10

Bảng 2 Thông số kĩ thuật máy đúc CGM dòng TB.. 11

Bảng 3 Ưu nhược điểm của rung động bằng chuyển động khứ hồi16

Bảng 4 Ưu nhược điểm của phương pháp gây rung bằng lực ly tâm quay tròn. 17

Bảng 5 Ưu nhược điểm của phương pháp rung động bằng khí nén. 18

Bảng 6 Ưu nhược điểm của rung động bằng điện từ. 19

Bảng 7 Bảng thời gian quá trình sản xuất23

Bảng 8 Đặc tính thép XCT42. 26

Bảng 9 Thông số động cơ MVE 300/3. 28

Bảng 10 Thông số động cơ kiểu thanh răng – bánh răng LTR153-045/1803P-TB13-C.. 32

Bảng 11 Xy lanh thủy lực dòng CHN.. 38

Bảng 12 Xy lanh thủy lực dòng CHN.. 41

Bảng 13 Xy lanh thủy lực dòng CHN32. 47

Bảng 14 Xy lanh thủy lực dòng CHADF. 51

Bảng 15 Động cơ của hãng PARKER dòng TB-0130. 56

Bảng 16 Nối trục xích CR 4016. 58

Bảng 17 Thông số động cơ của hãng PARKER dòng TB 0130. 61

Bảng 18 Thông số đầu vào bộ truyền xích. 62

Bảng 19 Hệ số điều kiện sử dụng xích. 63

Bảng 20 Thông số bộ truyền xích. 67

Bảng 21 Các phần tử của hệ  thống thủy lực. 68

Bảng 22 Áp suất làm việc của bộ phận công tác. 69

 

Chương 1.          TỔNG QUAN

1.1 Đối tượng nghiên cứu

1.1.1     Mục đích của gối cống bê tông đúc sẵn

Gối cống bê tông đúc sẵn là cấu kiện xây dựng dùng đỡ ống cống tròn tại vị trí lắp đặt. Đi cùng với danh sách các chủng loại ống cống bê tông cốt thép từ D300 đến D2000 là danh sách gối đỡ cống bê tông đúc sẵn D300 đến D2500 tương ứng. Mỗi loại cống thoát nước có gối đỡ có kích thước riêng phù hợp để đặt lên.

Hình 1‑1 Gối cống bê tông đúc sẵn

Hình 1‑2 Gối đỡ cống bê tông đúc sẵn đang được lắp đặt

1.1.2     Thực trạng sản xuất

Hiện nay việc sản xuất gối đỡ cống bê tông đúc sẵn tại nước ta còn thực hiện với công nghệ đúc ván khuôn thủ công. Do đó chất lượng sản phẩm không đồng đều, thời gian đáp ứng chậm.

Quy trình đúc ván khuôn thủ công như sau:

-       Đầu tiên, một công nhân sẽ thực hiện các công đoạn chuẩn bị khuôn và đặt cốt thép. Công việc chuẩn bị khuôn gồm có: làm sạch và bôi trơn khuôn, đặt khuôn tại vị trí đúc.

-       Một công nhân sẽ đi trộn liệu và chuyển vật liệu đến vị trí đổ khuôn và đổ vào khuôn.

-       Một công nhân sẽ chờ sẵn tại vị trí đổ liệu và dùng bay phân bố liệu đều trong khuôn.

-       Một công nhân sẽ dùng máy rung dạng dùi để làm chặt vật liệu trong khuôn. Một công nhân khác sẽ tiếp tục cho liệu bổ sung vào khuôn.

-       Hai công nhân sẽ làm công việc là dùng bay để can vật liệu trong khuôn, dùng một ống lăn thép hoặc gỗ để gạt liệu tạo thành cung tròn chỗ đặt ống cống và xử lý bề mặt để tạo sự láng mịn.

-       Sau khi đợi bê tông đủ cường độ, một công nhân sẽ làm nhiệm vụ tháo khuôn.

Theo quy trình trên, dù bố trí hiệu quả đến đâu cũng cần từ 5-7 công nhân và thời gian để đổ được gối cống trung bình là 5 phút. Một ngày làm việc 8 tiếng thì sản lượng là 90 sản phẩm (có trừ hao thời gian nghỉ cho công nhân tương đương 6 sản phẩm – 30 phút). Đó là với sản phẩm là gối cống loại D300.

Nếu làm bằng máy, chỉ cần 2 công nhân, một công nhân vận chuyển vật liệu bằng xe nâng và một công nhân vận hành máy. Năng suất trung bình khoảng 2 - 4 phút/sản phẩm (đối với loại máy dùng khuôn một sản phẩm và còn tùy độ phức tạp). Tức là ứng với 8 tiếng làm việc thì sản lượng sẽ là 220 sản phẩm (trừ thời gian nghỉ giữa ca cho công nhân tương đương 20 sản phẩm – 40 phút).

Từ so sánh trên, dễ thấy rằng năng suất đạt được khi làm bằng máy là vượt trội hơn so với cách làm thủ công. Như vậy với sự hỗ trợ của máy, một người công nhân sẽ có năng suất trung bình gấp 7 lần so với một công nhân làm thủ công.

Ngoài ra, việc làm bằng máy còn giúp chất lượng sản phẩm đồng đều và cao hơn hẳn so với làm thủ công.

Với các sản phẩm phức tạp hơn, làm bằng máy sẽ cho thấy ưu thế rõ rệt.

1.1.3     Các dạng máy sản xuất gối cống bê tông đúc sẵn hiện có trên thị trường hiện nay

vMáy đúc trượt Haiyu (Trung Quốc)

Hình 1‑3 Máy đúc trượt Haiyu

Đây là dạng máy bán tự động, sử dụng công nghệ đúc trượt với năng suất rất cao. Loại này dùng để sản xuất các cấu kiện có hình dạng đơn giản.

• Thông số kĩ thuật của máy:

Bảng 1 Thông số kĩ thuật máy đúc trượt Haiyu

Kích thước vật đúc	60x110x130 mm
Năng suất	1.2-1.4 m/phút
Công suất	4 kW
Công suất rung	1.5 kW
Điện thế	380V/220V
Kích thước máy (L*W*H)	2100x800X650 mm
Khối lượng	860 kg

vMáy đúc khuôn của hãng CGM (Ý)

Hình 1‑4 Máy đúc cấu kiện bê tông đúc sẵn TB của hãng CGM

Máy thuộc dạng bán tự động, năng suất cao. Có thể dễ dàng thay khuôn. Máy chuyên dùng đúc các sản phẩm đúc sẵn tương đối phức tạp.

• Thông số kĩ thuật:

Bảng 2 Thông số kĩ thuật máy đúc CGM dòng TB

Kích thước vật đúc tối đa (L*W*H)
Công suất định mức	6 kW
Bộ rung điện từ, điều chỉnh bằng biến tần
Kích thước máy (L*W*H)
Năng suất	2 – 4 phút một sản phẩm

1.2 Mục tiêu, nhiệm vụ, giới hạn luận văn

Trong khuôn khổ luận văn, em trình bày thiết kế và tính toán máy sản xuất cấu kiện bê tông đúc sẵn chuyên dụng với dạng khuôn đúc gối cống bê tông D300. Máy thuộc dạng bán tự động, năng suất khoảng  thích hợp cho sản xuất loạt nhỏ, giúp tiết kiệm chi phí nhân công, đảm bảo chất lượng, giảm giá thành và tăng tính cạnh tranh cho doanh nghiệp.

Dạng sản phẩm sản xuất ra là dạng gối cống thoát nước D300, kích thước theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 10799:2015.

Theo TCVN 10799:2015, vật liệu sản xuất gối cống bê tông phải có cường độ lớn hơn 25 MPa. Trong luận văn này, em chọn mác bê tông M250 [5].

Một số thông số vật liệu cần quan tâm trong việc chế tọa máy đúc gối cống đó là:

-       Khối lượng riêng hỗn hợp bê tông nguyên liệu: .[*Chú thích: Vì gối cống bê tông là kết cấu chịu lực nên dùng bê tông nặng có khối lượng thể tích từ . Vì mục đích tính toán, ta chọn khối lượng riêng phối trộn là .]

Hình 1‑5 Kích thước gối cống bê tông D300 theo tiêu chuẩn TCVN 10799:2015

1.3 Tổ chức luận văn

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN: Giới thiệu về tình trạng sản xuất gối đỡ cống bê tông đúc sẵn và giới thiệu về những thiết kế đã có

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ NGUYÊN LÝ VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN: Trình bày các yêu cầu kĩ thuật mà máy cần đạt được, qua đó đưa ra các phương án đánh giá, lựa chọn nguyên lý, lựa chọn các kết cấu cơ khí phù hợp

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ CƠ KHÍ: Trình tự các bước tính toán, thiết kế phần cơ khí

CHƯƠNG IV: HỆ THỐNG THỦY LỰC VÀ ĐIỀU KHIỂN: Đánh giá, thiết kế mạch thủy lực và lựa chọn sử dụng các thiết bị thủy lực và mạch điều khiển trong máy.

CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI

Chương 2 THIẾT KẾ NGUYÊN LÝ
VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.1 Yêu cầu thiết kế

Yêu cầu thiết kế của máy sản xuất gối cống bê tông đúc sẵn:

-       Công suất thiết kế: 30 sản phẩm/giờ.

-       Máy có thể thay đổi khuôn, kích thước khuôn phù hợp với các mẫu sản phẩm với kích thước tương đương mẫu đang sản xuất.

2.2 Thiết kế nguyên lý

Hình 2‑1 Nguyên lý hoạt động của máy

Dạng máy bán tự động: trong đó sẽ có một hoặc hai người vận hành để thao tác điều khiển máy và làm sạch vị trí nền đặt thành phẩm, đặt cốt thép, bôi trơn khuôn…

Liệu đầu vào được đưa vào bunke – nơi liệu chờ để đổ vào khuôn.

Máng cấp liệu sẽ lấy liệu từ bunke và đưa vào khuôn.

Sản phẩm sẽ được tạo hình trong khuôn, vật liệu sẽ được làm đặc bằng cách sử dụng bộ rung khuôn gắn trực tiếp lên khuôn.

Khuôn có thể xoay được, đồng thời có thể nâng lên hạ xuống để giúp cho quá trình lấy liệu, rút khuôn, làm sạch khuôn hay thay khuôn dễ dàng.

ðVì yêu cầu cấp vỉ cụ thể kết hợp tham khảo những máy hiện tại đã có để có thể đưa ra phương án thiết kế phù hợp với chức năng yêu cầu.

2.2.1     Phân tích các chức năng con

Để thuận tiện trong việc lựa chọn phương án và thiết kế, ta phân tích máy tổng thể thành các cụm chức năng con, từ đó đưa ra các phương án thiết kế cho từng cụm chức năng. Sau cùng, đánh giá lại các phương án cho từng chức năng con này và phối hợp lại tạo thành máy tổng thể.

Hình 2‑2 Sơ đồ phương án cho từng cụm chức năng con

2.3 Lựa chọn cơ cấu rung làm chặt sản phẩm

2.3.1     Vai trò của cơ cấu gây rung

Trong công nghiệp sản xuất bê tông cốt thép và các cấu kiện bê tông xây dựng, người ta dùng rung động để làm chặt hỗn hợp bê tông do thiết bị khá đơn giản và hiệu quả cao.

Các hạt cốt liệu sẽ nhận năng lượng từ rung động và chuyển động với vận tốc khác nhau. Rung động sẽ làm liên kết giữa các hạt bị phá vỡ, làm giảm nội ma sát; hỗn hợp sẽ trở nên lưu động hơn, các hạt sẽ tiến sát lại gần nhau và không khí được đẩy ra ngoài. Do đó, khuôn sẽ được lấp đầy hơn và khối lượng thể tích của bê-tông tăng lên (từ  lần).

2.3.2     Các loại cơ cấu gây rung

vTheo nguyên tắc làm việc

Rung động bằng chuyển động khứ hồi

Hình 2‑3 Cơ cấu rung kiểu khứ hồi

Dạng rung động được sinh ra do sự biến chuyển động quay thành chuyển động khứ hồi bằng cơ cấu cơ khí, dùng cho các máy rung tần số thấp.

Bảng 3 Ưu nhược điểm của rung động bằng chuyển động khứ hồi

Ưu điểm	Nhược điểm
Thay đổi biên dạng dễ dàng	Tần số thấp do dùng cơ cấu cơ khí
Tuổi thọ cao	Tiếng ồn sinh ra từ cơ cấu cơ lớn
Dễ bảo trì, thay thế	Cồng kềnh

Gây rung bằng lực ly tâm quay tròn

Lực ly tâm sinh ra từ trọng tâm khối lượng quay tròn và truyền qua vỏ máy thông qua các ổ bi. Module của lực kích không đổi nhưng chiều thay đổi từ .

Bảng 4 Ưu nhược điểm của phương pháp gây rung bằng lực ly tâm quay tròn

Ưu điểm	Nhược điểm
Thay đổi biên độ dao động và tần số rung dễ dàng	Cồng kềnh
Tuổi thọ cao	Tiếng ồn sinh ra từ cơ cấu cơ lớn
Dễ bảo trì, thay thế

vTheo nguồn năng lượng dẫn động

Rung động bằng khí nén (thủy lực)

Hình 2‑4 Cơ cấu rung động bằng piston khí nén

Nguyên lý hoạt động: Việc cấp khí nén (thủy lực) di chuyển khối lượng của piston, sinh ra lực kích dao động, tác động vào vỏ xy lanh gắn chặt với bộ phận công tác.

Ngoài dạng piston cơ cấu gây rung bằng khí nén, thủy lực còn có các dạng như: dạng bi, dạng tuabin, dạng búa khí nén và dạng con lăn.

Bảng 5 Ưu nhược điểm của phương pháp rung động bằng khí nén

Ưu điểm	Nhược điểm
Thay đổi biên độ dao động và tần số rung dễ dàng	Tần số không cao bằng cơ cấu điện từ
Tuổi thọ cao	Tiếng ồn lớn
Dễ bảo trì, thay thế và lắp đặt	Cần phải có thêm các thiết bị khí nén hỗ trợ

Rung động bằng điện từ

Hình 2‑5 Cơ cấu gây rung điện từ

Chuyển động qua lại của khối lượng gây rung được tác động nhờ nam châm điện kết hợp với lò xo đẩy.

Bảng 6 Ưu nhược điểm của rung động bằng điện từ

Ưu điểm	Nhược điểm
Thay đổi biên độ dao động và tần số rung dễ dàng bằng cách thay đổi tần số kích nguồn điện cho nam châm điện thông qua các thiệt bị điện tử công suất	Tần số cao
Tuổi thọ cao	Tiếng ồn thấp do không có ma sát
Độ tin cậy cao	Biên độ dao động không lớn

2.3.3      Kết luận

Em chọn kiểu rung kiểu ly tâm. Cơ cấu rung gắn trực tiếp lên khuôn. Chế độ rung là vô hướng vì yêu cầu cường độ của sản phẩm không lớn và hỗn hợp liệu có độ linh động cao và kết cấu khuôn cóp pha đơn giản.

2.4 Lựa chọn cơ cấu quay khuôn

2.4.1     Vai trò

Cơ cấu quay khuôn có tác dụng chuyển đổi hướng khuôn từ vị trí ngửa đến vị trí nghiêng một góc  khi bôi trơn hoặc làm sạch khuôn và úp ngược khi rút khuôn.

2.4.2     Các phương án

Để thực hiện chuyển động quay khuôn, ta có một số phương án sau:

vQuay khuôn bằng xy lanh tác động qua cơ cấu cơ biến chuyển động thẳng thành chuyển động quay

Ưu điểm:

-       Kết cấu đơn giản

Nhược điểm:

-       Kết cấu cồng kềnh

-       Góc quay càng lớn, kết cấu tay đòn càng dài

-       Khả năng chống bụi bẩn của xylanh kém do kết cấu không kín

Quay khuôn bằng động cơ thủy lực kiểu cánh quạt

Ưu điểm:

-       Kết cấu kín, nhỏ gọn

-       Tốc độ quay cao, thích hợp với các ứng dụng không đổi mà không cần giữ tải ở một vị trí cụ thể

-     Góc quay tối đa lên tới

Nhược điểm:

-       Sinh momen yếu hơn so với kiểu thanh răng - bánh răng

Quay khuôn bằng động cơ thủy lực kiểu thanh răng - bánh răng

Ưu điểm:

-       Kết cấu đơn giản

-       Kết cấu kín nên độ tin cậy và tuổi thọ cao

-     Góc quay

-       Sinh ra momen lớn nhất trong tất cả các cơ cấu quay

-       Khả năng chống trượt cao nên giữ vị trí tốt

Nhược điểm:

-       Kết cấu cồng kềnh hơn kiểu motor cánh quạt

-       Chống sốc kém

2.4.3     Kết luận

Sau khi phân tích ưu nhược điểm của các phương án, kết hợp với điều kiện hoạt động của máy, em chọn kiểu quay khuôn bằng động cơ thủy lực.

2.5 Lựa chọn phương án cấp liệu

2.5.1     Yêu cầu

Việc cấp liệu phải phù hợp với chu kì sản xuất thiết kế.

Dự trữ hỗn hợp liệu cấp vào phải đảm bảo để quá trình cấp liệu vào khuôn được diễn ra liên tục. Như vậy mới tận dụng được tối đa công suất máy và vận hành mới đạt được hiệu quả cao.

2.5.2     Các phương án

vDùng bunke lắp cố định trên máy – Đưa vật liệu vào bằng xe nâng

Ưu điểm:

-       Kết cấu đơn giản, dễ bảo trì, sửa chữa thay thế

-       Tính linh động cao

-       Dễ dàng dự trữ vật liệu cho chu kì sản xuất

Nhược điểm:

-       Phải đầu tư xe nâng do kết cấu bunke thường lắp vị trí cao để có thể tích chứa liệu

 Cấp liệu vào khuôn trực tiếp bằng băng tải

Ưu điểm:

-       Dễ tự động hóa

-       Đơn giản hóa cơ cấu cấp liệu vào khuôn

-       Đưa vật liệu từ vị trí thấp dễ dàng

Nhược điểm:

-       Hao mòn cơ khí lớn do ma sát với vật liệu

2.6 Lựa chọn các phương án thiết kế

2.6.1     Phương án

Từ việc phân tích từng chức năng con ở trên, ta chọn lựa được phương án tổng thể  phù hợp nhất như sau:

-       Cấp liệu: bằng bunke gắn trên máy

-       Vận chuyển liệu vào khuôn: cơ cấu tác động dùng xy lanh thủy lực

-       Khuôn tạo hình sản phẩm:

o   Rung khuôn: động cơ rung – kiểu cơ cấu rung ly tâm

o   Quay khuôn: Động cơ thủy lực kiểu thanh răng - bánh răng

o   Nâng hạ khuôn: Dùng xy lanh thủy lực

2.6.2     Sơ đồ động

 

Chương 3.          CÁC BỘ PHẬN CƠ KHÍ

3.1 Mô hình thiết kế

Hình 3‑1 Mô hình thiết kế

3.2 Các thông số máy đầu vào

Công suất thiết kế: 30 sản phẩm/ giờ tương ứng 2 phút/sản phẩm.

Bảng thời gian quá trình sản xuất:

Bảng 7 Bảng thời gian quá trình sản xuất

Thao tác	Thời gian
Phun dầu bôi trơn khuôn	5 giây
Đặt cốt sắt (nếu có)	5-7 giây
Quay ngửa khuôn (45à0)	3 giây
Cấp liệu + định hình	1 phút 30 giây
Úp khuôn (0à180)	7 giây
Rút khuôn (h = 250 mm)	7 giây
Di chuyển đến vị trí mới	5-7 giây
Quay khuôn (180à45) + hạ chiều cao nâng khuôn	5 giây
Bắt đầu chu trình tiếp theo

 

3.3 Thiết kế khuôn cốp pha

3.3.1     Yêu cầu đối với khuôn định hình sản phẩm

Hình 3‑2 Hình dạng sản phẩm đúc khuôn

Khuôn cốp pha dùng để đúc cho dạng sản phẩm là cấu kiện gối cống bê tông có dạng như hình 3-1.

Dựa theo hình dạng sản phẩm, ta thiết kế hình dạng cho khuôn.

Khuôn cốp pha thiết kế cần phải đảm bảo các điều kiện kĩ thuật như sau:

-       Chịu được tải trọng vật liệu tác động lên khuôn

-       Chịu được lực rung làm chặt cốt liệu và tháo khuôn

-       Có bộ phận rút ty đỡ cốt thép bên trong

-       Khuôn phải chịu mài mòn, ăn mòn khi tiếp xúc với bê tông

-       Có thể sử dụng được nhiều lần

3.3.2     Dạng khuôn

Dựa theo yêu cầu về công suất sản xuất của máy em thiết kế dạng khuôn đơn, mỗi chu kì đúc chỉ đúc một sản phẩm.

3.3.3     Vật liệu làm khuôn

Kết cấu ván khuôn thường là kết cấu hàn để đảm bảo tính kín khít, không chảy nước khi chứa hỗn hợp bê tông. Do đó vật liệu thép làm kết cấu cốp pha phải đảm bảo tính dễ hàn.

Kết cấu thép phải đảm bảo yêu cầu về độ cứng vững. Với thiết kế làm chặt bê tông bằng cách rung cốp pha, cốp pha còn phải đảm bảo chịu được rung động với biên độ và tần số theo thiết kế.

Kết hợp những điều kiện trên, em chọn mác thép làm cốp pha là thép cacbon thấp dạng tấm cán nóng chuyên dùng cho xây dựng – mác thép XCT 42.

Các thông số về đặc tính thép theo tiêu chuẩn TCVN 5709:2009 – Thép các bon cán nóng dùng làm kết cấu trong xây dựng – Yêu cầu kĩ thuật.

Bảng 8 Đặc tính thép XCT42

Mác thép	Độ dày (mm)	Giới hạn bền kéo (MPa)	Giới hạn chảy (MPa)
XCT42	5 mm -	420 - 520	260

3.3.4     Tính chọn động cơ rung

Trong thực tế thường sử dụng những kích động có dao động hình sin để tạo hình bê tông cốt thép bằng rung động, dao động thường có tần số 50 Hz.[1]

Theo kinh nghiệm áp lực trên bê tông của bộ gia tải rung nằm trong khoảng 0,001÷0,002 MPa là hợp lý nhất. Với tần số 3000v/phút, biên độ ≥ 0,1 ÷ 0,3 mm, bộ gây rung nên sử dụng loại có công dụng chung.

Ta sử dụng kiểu rung khuôn vô hướng, thường chọn tần số dao động 3000 vòng/phút và biên độ A = 0,3 mm để tính toán.

Đối với máy rung làm việc ngoài vùng cộng hưởng ( ω/ω0 ≈ 10), thì lực kích rung được tính theo công thức như sau:

Nguyên lý hoạt động

Khi bật máy, máy bơm 3 sẽ bơm dầu từ bồn chứa 1 qua lọc dầu.

Khi cần tịnh tiến máy về trước, ta kích van phân phối 4/3 9 sẽ di chuyển sang bên phải, sẽ có dòng chảy lần lượt qua van giảm áp 6, van phân phối 9, động cơ DC2, van tiết lưu 21 về lại van 9 và về lại bể. Động cơ sẽ quay làm di chuyển máy. (Nếu áp suất trong dòng chảy vượt quá áp suất cho phép ở van giảm áp (6) thì van giảm áp (6) sẽ đóng lại để duy trì áp suất qua động cơ (DC2). Khi cần lùi, ta kích cần van phân phối 9 sang trái, dòng sẽ chảy theo chiều qua van tiết lưu 21, động cơ DC2 về van 9 và về bể. Động cơ sẽ quay ngược chiều. Nhánh động cơ DC3 cũng được điều khiển tương tự.

Do hệ có quán tính lớn nên để dễ thao tác và chống sốc cho hệ thống, ta lắp các van tràn 23, 24, 25, 26 để áp suất trong mạch phía sau van phân phối không vượt quá ngưỡng cho phép.

Do áp suất làm việc của các xy lanh giống nhau (35 bar) nên dòng sẽ từ nguồn sẽ đi qua van giảm áp 7 trước khi qua các xy lanh.

Khi nâng hạ khuôn, hai xy lanh XL1, XL2 được sử dụng, van phân phối 4/3 (11) sẽ di chuyển qua bên phải. Dầu sau khi qua van giảm áp 7 sẽ lần lượt qua van phân phối 11, van tiết lưu 17, bộ đồng tốc bánh răng 28 vào hai xy lanh về van phân phối và về bể. Xy lanh duỗi ra, khuôn nâng lên. Ngược lại, ta kích van 11 sang phải, dầu đi theo chiều ngược lại tuy nhiên thay vì đi qua van tiết lưu sẽ đi qua van một chiều, khuôn hạ xuống.

Ta cũng điều khiển hai xy lanh XL3, XL4 tương tự như vậy.

Khi mở máy, sẽ có dòng qua van 13 vào xy lanh XL5 qua van một chiều 19 về van phân phối 13 về bể. Bánh lái được nâng lên. Để điều khiển hạ bánh lái, ta kích van phân phối 4/2 13 sang phải. Dầu qua van phân phối 13 và van tiết lưu 19  vào xy lanh XL5 về van phân phối và về bể. Bánh lái được hạ xuống.

Khi nâng hạ thanh can phẳng liệu trên bề mặt khuôn, xy lanh XL6 được sử dụng. Khi mở bơm, sẽ có dòng qua van phân phối 4/2 14 vào xy lanh XL6 qua van một chiều 20 về van phân phối 14 về bể. Thanh gạt liệu luôn được hạ xuống. Để nâng lên, ta kích van phân phối 4/2 14 sang phải. Dầu qua van phân phối 14 và van tiết lưu 20 vào xy lanh XL6 về van phân phối và về bể. Thanh gạt liệu được nâng lên.

Khi áp suất của hệ thống quá lớn, vượt qua áp suất được cài đặt ở van an toàn (4) thì valve (4) sẽ xả dầu về bể.

1.1 Tính chọn các phần tử hệ thống

1.1.1     Chọn dầu

Dầu thủy lực được lưa chọn phải đảm bảo các tiêu chí sau:

-       Đặc tính bôi trơn tốt

-       Đặc tính chịu mòn tốt

-       Độ nhớt phù hợp

-       Hạn chế sự ăn mòn tốt

-       Đặc tính chống tạo bọt khí tốt

Để phù hợp với thời tiết ở Việt Nam chúng ta là thời tiết nhiệt đới nên chọn loại dầu Castrol Hyspin AWS 46. Dầu này được cung cấp bởi hảng Castrol. Đầu có khả năng chống ô xi hóa và chống mài mòn, tính khử nhũ tốt cho hệ thống thủy lực, kéo dài tuổi thọ cho dầu và thiết bị.

Chỉ tiêu kỹ thuật của dầu thủy lực Castrol Hyspin AWS 46

1.1.2     Tính chọn các van

vVan phân phối

Van nối với động cơ DC1 chọn DMT-03-3C9-50 của hãng Yuken

Hình 4‑2 Dòng van DMT của hãng Yuken

Van nối với động cơ DC2 chọn DMT-03-3C9-50

Van nối với động cơ DC3, các xy lanh XL1, XL2, XL3, XL4 chọn DMT-03-3C9-50

-       Áp suất vận hành tối đa: 25 MPa

-       Lưu lượng tối đa: 100 lít/phút

-       Nặng: 5 kg

vVan an toàn

Chọn valve an toàn có mã DT-02-B-22 của Yuken có thông số sau:

Hình 4‑3 Van an toàn

vVan tiết lưu một chiều

Chọn van Yuken có mã SRCT-03-50 với các thông số sau:

-       Lưu lượng định mức: 30 lít/phút.

-       Áp suất hoạt động tối đa: 250 bar

-       Khối lượng: 1,5 kg

Hình 4‑4 Van tiết lưu một chiều

vVan tiết lưu

Chọn van Yuken có mã SRT-03-50 với các thông số sau:

-       Lưu lượng định mức: 30 lít/phút.

-       Áp suất hoạt động tối đa: 250 bar

-       Khối lượng: 1,5 kg

1.2 Hệ  thống điện và điều khiển

Hình 4‑5 Sơ đồ hệ thống điện của máy

vNguyên lý hoạt động

Đây là mạch điện điều khiển hai động cơ hoạt động riêng biệt với nhau. Động cơ M1 là động cơ bơm dầu. Động cơ M2 là động cơ rung.

Bật tắt hệ thống bằng cầu dao CB.

Điều khiển động cơ bơm dầu:

-       Để mở động cơ, ta nhấn công tắc thường mở K1, cuộn K1 có điện, tiếp điểm thường mở K1 đóng lại; tiếp điểm thường đóng mở ra. Đèn báo H1 sáng. Động cơ M1 chạy.

-       Để tắt động cơ, ta nhấn công tắc thường đóng K4 , cuộn K1 mất điện; các tiếp điểm K1 chuyển đổi trạng thái. Đèn báo H1 tắt,. Động cơ M1 dừng.

Điều khiển động cơ rung:

-       Để mở động cơ, ta nhấn công tắc thường mở K2, cuộn K2 có điện, tiếp điểm thường mở K2 đóng lại; tiếp điểm thường đóng mở ra. Đèn báo H2 sáng. Động cơ M2 chạy.

-       Để tắt động cơ, ta nhấn công tắc thường đóng K5, cuộn K2 mất điện; các tiếp điểm K2 chuyển đổi trạng thái. Đèn báo H2 tắt,. Động cơ M2 dừng.

Để dừng toàn bộ máy hoặc dùng như nút dừng khẩn cấp hệ thống điện, ta nhấn công tắc K3

Mạch được bảo vệ quá tải bằng các cầu chì FU1, FU2, FU3, FU4, FU5, FU6 và FU7 và rờ le nhiệt OL1, OL2.

Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI

1.1 Kết luận

Sau khi thực hiện đề tài, dù có nhiều thiếu sót nhưng cơ bản em đã thiết kế được máy sản xuất gối đỡ cống bê tông theo phương pháp rung. Các kết quả mà em đã đạt được là:

-       Hiệu được nguyên lý cơ sở của phương pháp rung động trong quá trình lèn chặt bê tông.

-       Có hiểu biết thêm về các dạng máy cùng chức năng trên thị trường hiện nay.

-       Có thể nắm được cách tính toán và lựa chọn cơ bản các thiết bị dùng cho lĩnh vực cơ khí như: thiết bị rung; tính toán lựa chọn giảm chấn, các bộ truyền và thiết bị thủy lực.

1.2 Hướng phát triển đề tài

Vì thời gian làm luận văn cũng có hạn và thiếu sót về kinh nghiệm thiết kế nên còn rất nhiều vấn đề trong thiết kế của máy cần phải phát triển tiếp. Ví dụ như:

-       Chế tạo và thử nghiệm thực tế để đánh giá kết quả thiết kế.

-       Chuyển từ dạng máy bán tự động sang dạng máy có khả năng tự động cao. Ứng dụng các hệ thống tự động hóa như PLC để nâng cao năng suất.

-       Vì máy chịu nhiều lực cưỡng bức và tải trọng nặng nên việc phân tích lực bằng các phần mềm phần tử hữu hạn là cần phải được thực hiện.

-       Có chức năng thay đổi khuôn để đúc nhiều sản phẩm đa dạng, tăng hiệu quả đầu tư.