Khám Phá Mô Hình Máy Nâng Khuôn Tự Động Của HCMUTE

Tài liệu nghiên cứu Hcmute thiết kế và chế tạo mô hình máy nâng khuôn tự động, tổng hợp lý thuyết và thực hành, cung cấp kiến thức chuyên sâu về .

• Tác giả: Lê Thành Huy
• Người hướng dẫn: Thạc Sĩ Trần Chí Thiên
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Chế Tạo Máy
• Đề tài: Mô Hình Máy Nâng Khuôn Tự Động Tại HCMUTE
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài
• 1.2. Lý do chọn đề tài
• 1.3. Mục tiêu đề tài
• 1.4. Phương pháp nghiên cứu
• 1.5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.6. Nội dung báo cáo
• 1.7. Lý thuyết về cấu tạo hoạt động của vít-me, đai ốc
• 1.8. Lý thuyết về cấu tạo, hoạt động của bộ truyền xích
• 1.9. Lý thuyết về động cơ điện
• 1.10. Lý thuyết về hộp giảm tốc
• 1.11. Nguyên lí hoạt động của rờ-le điện từ
• 1.12. Sơ lược về khuôn, đối tượng ứng dụng của máy nâng
• 2. CHƯƠNG 2: CHỌN CÁC CHI TIẾT THEO TIÊU CHUẨN
• 2.1. Chọn rờ –le
• 2.2. Chọn bánh xe
• 2.3. Chọn bánh xích và xích
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ LẮP RÁP CÁC CHI TIẾT, MẠCH ĐIỆN TRONG MÁY
• 3.1. Quy trình thiết kế các chi tiết
• 3.2. Quy trình lắp ráp các chi tiết. Mạch điện trong máy
• 3.3. Quy trình vận hành máy nâng
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC, ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG
• 4.1. Kết luận và hướng kiến nghị phát triển
• 4.2. Định hướng ứng dụng
• 5. CHƯƠNG 5: BẢN VẼ THIẾT KẾ CHI TIẾT VÀ LẮP RÁP
• DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Mô hình máy nâng khuôn tự động tại HCMUTE Tổng quan và mục tiêu nghiên cứu

Công trình nghiên cứu khoa học của sinh viên HCMUTE, mã số SV2018-55, tập trung vào thiết kế và chế tạo mô hình máy nâng khuôn tự động. Mục tiêu chính là tạo điều kiện cho sinh viên tiếp cận và thực hành với phần mềm CAD và mạch điện. Tính mới và sáng tạo nằm ở việc kết hợp ứng dụng của cơ cấu cơ khí và mạch điện, tạo ra mô hình tự động, điều khiển để nâng vật nặng nhẹ nhàng hơn. Nghiên cứu mô hình máy nâng khuôn tự động này hướng đến việc chế tạo và thử nghiệm thành công mô hình, nâng được các chi tiết khuôn cỡ nhỏ. Đây là tiền đề cho việc cải tiến và nghiên cứu sản phẩm có tính kinh tế và ứng dụng với công suất lớn hơn. Ứng dụng máy nâng khuôn tự động trong môi trường nhà xưởng giúp giảm thiểu sức người trong quá trình nâng hạ chi tiết nặng. Nghiên cứu khoa học HCMUTE này đóng góp vào giáo dục và đào tạo, kinh tế - xã hội.

1.1. Mục tiêu đề tài và phạm vi nghiên cứu

Mục tiêu chính là tạo điều kiện cho sinh viên tiếp cận và thực hành sớm hơn với các phần mềm CAD và làm mạch điện. Phạm vi nghiên cứu bao gồm mô hình máy nâng khuôn, thu thập ý kiến để cải tiến và phát triển. Nghiên cứu tập trung vào nguyên lý hoạt động của các bộ truyền cơ khí, nguyên lý hoạt động chính của máy nâng khuôn, ứng dụng và cải tiến máy trong sản xuất. Sinh viên Lê Thành Huy (MSSV: 16143077) thực hiện đề tài dưới sự hướng dẫn của Thạc sĩ Trần Chí Thiên. Đề tài nghiên cứu này được thực hiện tại HCMUTE, một trung tâm đào tạo và nghiên cứu khoa học hàng đầu trong lĩnh vực kỹ thuật tại Việt Nam. Giảng viên HCMUTE có vai trò quan trọng trong việc hướng dẫn và hỗ trợ sinh viên hoàn thành đề tài. Đề tài nghiên cứu sinh HCMUTE này mang tính thực tiễn cao, đáp ứng nhu cầu thực tế của ngành công nghiệp.

1.2. Phương pháp nghiên cứu và kết quả đạt được

Phương pháp nghiên cứu bao gồm: tìm hiểu cấu tạo, hoạt động của máy; thiết kế và lắp ráp các chi tiết trong máy; chọn các chi tiết theo tiêu chuẩn; mô phỏng hoạt động của máy nâng; kết nối điện. Kết quả nghiên cứu cho thấy chế tạo, thử nghiệm thành công mô hình máy nâng khuôn. Mô hình này nâng được các chi tiết khuôn cỡ nhỏ. Quá trình thiết kế máy nâng khuôn tự động được thực hiện bài bản, từ việc lựa chọn vật liệu, thiết kế chi tiết đến lắp ráp và thử nghiệm. Lập trình điều khiển máy nâng khuôn được thực hiện để đảm bảo quá trình vận hành tự động. An toàn lao động trong vận hành máy nâng khuôn được chú trọng trong quá trình thiết kế và vận hành. Hiệu quả kinh tế của máy nâng khuôn tự động cần được đánh giá sau khi ứng dụng rộng rãi. Thiết kế và chế tạo mô hình máy nâng khuôn thành công góp phần tích lũy kinh nghiệm thực tiễn cho sinh viên.

II. Phân tích chi tiết mô hình máy nâng khuôn tự động

Phần này tập trung vào cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các bộ phận chính trong mô hình. Lý thuyết về cấu tạo hoạt động của vít-me, đai ốc, bộ truyền xích, hộp giảm tốc, và rờ-le điện từ được trình bày chi tiết. Chọn các chi tiết theo tiêu chuẩn đảm bảo hiệu suất và độ bền của máy. Mạch điện trong máy được thiết kế để điều khiển hoạt động của các bộ phận một cách chính xác và an toàn. Quá trình thiết kế các chi tiết và quy trình lắp ráp các chi tiết được mô tả cụ thể. Mô phỏng máy nâng khuôn được thực hiện để kiểm tra hiệu quả hoạt động trước khi chế tạo. Vật liệu chế tạo máy nâng khuôn được lựa chọn phù hợp với yêu cầu kỹ thuật và chi phí.

2.1. Cơ cấu truyền động và điều khiển

Mô hình sử dụng bộ truyền vít-me, đai ốc và bộ truyền xích để truyền động. Việc lựa chọn loại truyền động này dựa trên tính toán kỹ thuật và cân nhắc về chi phí. Hộp giảm tốc được sử dụng để giảm tốc độ quay của động cơ xuống mức phù hợp với yêu cầu hoạt động của máy. Rơ le điện từ đóng vai trò điều khiển quá trình đóng ngắt mạch điện, từ đó điều khiển hoạt động của động cơ. Động cơ điện là nguồn cung cấp năng lượng chính cho hệ thống. PLC có thể được xem xét để nâng cao tính tự động hóa và khả năng điều khiển phức tạp hơn. Việc viết code điều khiển máy nâng khuôn là một phần quan trọng của quá trình thiết kế và chế tạo. Giải pháp tự động hóa nâng khuôn này hướng đến việc tối ưu hóa hiệu suất và giảm thiểu sự can thiệp của con người.

2.2. Thiết kế 3D và mô phỏng

Mô hình 3D máy nâng khuôn được xây dựng để trực quan hóa thiết kế và kiểm tra tính khả thi của cấu trúc. Phần mềm CAD được sử dụng để thiết kế và mô phỏng hoạt động của máy. Mô phỏng máy nâng khuôn giúp phát hiện và khắc phục các lỗi thiết kế trước khi chế tạo. Bài toán tối ưu hóa máy nâng khuôn được giải quyết thông qua việc sử dụng phần mềm mô phỏng. Tiêu chuẩn thiết kế máy nâng khuôn được tuân thủ để đảm bảo an toàn và hiệu quả hoạt động. So sánh các loại máy nâng khuôn giúp lựa chọn phương án tối ưu nhất. Xu hướng phát triển máy nâng khuôn tự động được nghiên cứu để cải tiến mô hình trong tương lai. Thực tế sản xuất máy nâng khuôn có thể khác biệt với mô hình, do đó cần sự điều chỉnh thích hợp.

III. Đánh giá và ứng dụng của mô hình máy nâng khuôn tự động HCMUTE

Công trình này có đóng góp về mặt giáo dục và đào tạo. Mô hình cung cấp cho sinh viên kinh nghiệm thực tiễn về thiết kế, chế tạo và vận hành máy móc tự động. Hiệu suất máy nâng khuôn cần được đánh giá cụ thể. Chi phí sản xuất máy nâng khuôn cần được tính toán để đánh giá tính kinh tế của mô hình. Thử nghiệm máy nâng khuôn giúp đánh giá độ tin cậy và hiệu quả của mô hình. Kỹ thuật cơ khí HCMUTE được thể hiện rõ qua việc thiết kế và chế tạo mô hình. Ứng dụng của máy nâng khuôn tự động trong các nhà máy sản xuất giúp tăng năng suất lao động và giảm chi phí. Đánh giá hiệu suất máy nâng khuôn dựa trên các thông số kỹ thuật và thời gian vận hành.

3.1. Đánh giá hiệu quả và kinh tế

Hiệu quả kinh tế của máy nâng khuôn tự động cần được xem xét dựa trên chi phí đầu tư, chi phí vận hành, và lợi ích mang lại. So sánh chi phí sản xuất máy nâng khuôn với các giải pháp hiện có trên thị trường. Đánh giá hiệu suất máy nâng khuôn thông qua thời gian chu kỳ, độ chính xác, và năng suất. An toàn lao động trong vận hành máy nâng khuôn là một yếu tố quan trọng cần được đánh giá. Kỹ thuật cơ khí HCMUTE được ứng dụng hiệu quả trong việc thiết kế và chế tạo mô hình. Việc nghiên cứu và phát triển giải pháp tự động hóa sản xuất HCMUTE đóng góp vào sự phát triển công nghiệp của Việt Nam. Đề tài nghiên cứu này có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực sản xuất.

3.2. Hướng phát triển và ứng dụng thực tiễn

Mô hình này có thể được cải tiến để nâng cao hiệu suất, độ chính xác và khả năng tự động hóa. Ứng dụng trong thực tế sản xuất cần được nghiên cứu và đánh giá kỹ lưỡng. Tự động hóa sản xuất HCMUTE cần được đẩy mạnh để nâng cao năng lực cạnh tranh. Kết luận và kiến nghị phát triển được đưa ra để hoàn thiện mô hình. Nghiên cứu khoa học HCMUTE góp phần thúc đẩy đổi mới công nghệ trong ngành công nghiệp. Ứng dụng PLC trong máy nâng khuôn có thể làm tăng hiệu quả tự động hoá. Hệ thống máy nâng khuôn tự động HCMUTE là một ví dụ điển hình về ứng dụng công nghệ trong sản xuất. Thị trường máy nâng khuôn tự động đang phát triển mạnh mẽ, mở ra nhiều cơ hội cho nghiên cứu và ứng dụng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh công nghiệp cơ khí chính xác ngày càng phát triển, việc ứng dụng các thiết bị nâng hạ tự động đóng vai trò quan trọng trong nâng cao năng suất và giảm thiểu sức lao động. Tại Việt Nam, từ những năm 1990, công nghệ CNC và các thiết bị cơ khí hiện đại đã dần được chuyển giao và áp dụng trong sản xuất. Tuy nhiên, chi phí đầu tư cho các máy móc hiện đại như máy nâng khuôn tự động vẫn còn cao, đặc biệt đối với các xưởng sản xuất nhỏ và vừa. Đề tài “Thiết kế và chế tạo mô hình máy nâng khuôn tự động” được thực hiện nhằm tạo ra một giải pháp máy nâng khuôn nhỏ gọn, chi phí thấp, phù hợp với điều kiện sản xuất tại các xưởng cơ khí nhỏ lẻ và môi trường đào tạo kỹ thuật.

Mục tiêu chính của nghiên cứu là thiết kế và chế tạo thành công mô hình máy nâng khuôn tự động sử dụng bộ truyền cơ khí vít-me – đai ốc kết hợp động cơ điện, giúp nâng hạ các chi tiết khuôn có kích thước nhỏ một cách nhẹ nhàng và hiệu quả. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào mô hình máy nâng khuôn tại trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, với thời gian thực hiện trong năm 2018. Ý nghĩa của đề tài không chỉ nằm ở việc tạo điều kiện cho sinh viên tiếp cận và thực hành các phần mềm CAD, mạch điện mà còn góp phần giảm thiểu sức người trong quá trình nâng hạ chi tiết nặng, đồng thời mở ra hướng phát triển các sản phẩm có tính ứng dụng và kinh tế cao hơn trong tương lai.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Đề tài dựa trên các lý thuyết và mô hình kỹ thuật cơ khí và điện tử sau:

• Bộ truyền vít-me – đai ốc: Đây là bộ truyền cơ khí chính trong máy nâng, gồm vít quay và đai ốc chuyển động tịnh tiến. Vít thường làm bằng thép chịu tải lớn, đai ốc làm bằng hợp kim đồng để giảm ma sát. Bộ truyền này giúp chuyển đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyển động thẳng của bàn nâng, tối ưu chi phí và không gian.

• Bộ truyền xích: Sử dụng xích con lăn và bánh xích để truyền động giữa các trục, đảm bảo hiệu suất cao, chịu tải tốt và giảm thiểu trượt so với truyền đai. Vật liệu thép cacbon và hợp kim được sử dụng để tăng độ bền và tuổi thọ.

• Động cơ điện một chiều và mạch điều khiển: Động cơ điện một chiều có khả năng tạo mô men lớn ở tốc độ thấp, dễ dàng điều chỉnh chiều quay bằng mạch điện đơn giản với rờ-le và tụ điện. Mạch điện điều khiển gồm các rờ-le, công tắc hành trình giúp tự động hóa quá trình nâng hạ.

• Hộp giảm tốc: Thiết bị trung gian giảm tốc độ quay của động cơ xuống tốc độ phù hợp với yêu cầu nâng hạ, đồng thời tăng mô men xoắn. Hộp giảm tốc được thiết kế theo tỷ số truyền 15:1, đảm bảo vận tốc bàn nâng khoảng 100 vòng/phút.

Các khái niệm chính bao gồm: chuyển động tịnh tiến, mô men xoắn, hiệu suất truyền động, điều khiển điện tử, và thiết kế cơ khí chính xác.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ tài liệu kỹ thuật, tiêu chuẩn thiết kế cơ khí, và thực nghiệm mô hình tại trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh. Cỡ mẫu nghiên cứu là mô hình máy nâng khuôn tự động do sinh viên thực hiện, với sự hướng dẫn của thạc sĩ chuyên ngành công nghệ chế tạo máy.

Phương pháp phân tích bao gồm:

• Nghiên cứu lý thuyết: Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các bộ truyền cơ khí, động cơ điện và mạch điều khiển.

• Thiết kế CAD: Sử dụng phần mềm SolidWorks 2016 để mô phỏng và thiết kế các chi tiết máy.

• Chọn chi tiết tiêu chuẩn: Lựa chọn động cơ AC 90W, hộp giảm tốc tỷ số 15:1, rờ-le điện từ, bánh xe cao su và xích con lăn phù hợp với tải trọng 80kg.

• Lắp ráp và thử nghiệm: Lắp ráp các chi tiết theo quy trình, vận hành mô hình và đánh giá hiệu quả nâng hạ.

Timeline nghiên cứu kéo dài trong năm 2018, từ khảo sát lý thuyết, thiết kế, chế tạo đến thử nghiệm và hoàn thiện mô hình.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hoàn thiện mô hình máy nâng khuôn tự động: Mô hình được thiết kế và gia công thành công, có khả năng nâng hạ các chi tiết khuôn có kích thước nhỏ với tải trọng lên đến 80kg. Động cơ AC 90W kết hợp hộp giảm tốc 15:1 giúp bàn nâng vận hành ổn định với tốc độ khoảng 100 vòng/phút.

2. Hiệu quả vận hành và tiết kiệm sức lao động: So với phương pháp nâng thủ công, mô hình giúp giảm thiểu sức người đáng kể, rút ngắn thời gian nâng hạ và tăng tính an toàn trong quá trình làm việc. Việc sử dụng bộ truyền vít-me – đai ốc giúp tối ưu không gian và chi phí so với các hệ thống khí nén hoặc thủy lực.

3. Tính ứng dụng trong đào tạo và sản xuất: Mô hình tạo điều kiện cho sinh viên tiếp cận sớm với phần mềm CAD và mạch điện điều khiển, đồng thời có thể áp dụng trong các xưởng sản xuất nhỏ lẻ. Khả năng di chuyển linh hoạt nhờ bánh xe cao su giúp máy dễ dàng vận chuyển trong xưởng.

4. Độ bền và độ chính xác: Các chi tiết được chế tạo từ thép CT3 và hợp kim đồng đảm bảo độ cứng, độ nhẵn bóng và độ bền cần thiết cho quá trình nâng hạ liên tục. Mạch điện điều khiển với rờ-le và công tắc hành trình giúp giới hạn vị trí nâng hạ chính xác, tránh quá tải.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân thành công của mô hình nằm ở việc kết hợp hiệu quả giữa các bộ truyền cơ khí truyền thống và công nghệ điều khiển điện tử đơn giản nhưng hiệu quả. So với các nghiên cứu khác về máy nâng sử dụng khí nén hoặc thủy lực, mô hình này có ưu điểm về chi phí đầu tư thấp, dễ bảo trì và phù hợp với môi trường sản xuất nhỏ.

Dữ liệu vận hành có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh thời gian nâng hạ và công suất tiêu thụ điện năng giữa mô hình và phương pháp thủ công, cũng như bảng thống kê tải trọng nâng tối đa và tốc độ nâng. Điều này giúp minh chứng rõ ràng hiệu quả và tính khả thi của mô hình.

Ngoài ra, việc áp dụng mô hình trong môi trường đào tạo giúp sinh viên nâng cao kỹ năng thực hành, từ thiết kế CAD đến lắp ráp và vận hành mạch điện, tạo nền tảng vững chắc cho các dự án kỹ thuật phức tạp hơn trong tương lai.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Thiết kế mô hình nhỏ gọn hơn: Tối ưu kích thước và trọng lượng máy nâng để phù hợp với các xưởng có diện tích hạn chế, giúp tăng tính linh hoạt trong sử dụng. Thời gian thực hiện dự kiến 6-12 tháng, do nhóm kỹ thuật và sinh viên thực hiện.

2. Nâng công suất động cơ: Nghiên cứu và ứng dụng động cơ có công suất lớn hơn để nâng được các khuôn có kích thước và khối lượng lớn hơn, mở rộng phạm vi ứng dụng trong công nghiệp. Khuyến nghị thực hiện trong 1 năm với sự phối hợp của chuyên gia cơ điện.

3. Ứng dụng bộ đẩy hiện đại: Áp dụng các bộ đẩy điện tử tiên tiến có khả năng điều khiển chính xác hơn, tăng độ bền và hiệu suất làm việc của máy nâng. Thời gian nghiên cứu và thử nghiệm khoảng 9-12 tháng.

4. Phát triển hệ thống điều khiển tự động: Tích hợp vi xử lý và cảm biến để tự động hóa hoàn toàn quá trình nâng hạ, giảm thiểu sự can thiệp của con người, nâng cao an toàn và hiệu quả sản xuất. Đề xuất thực hiện trong 1-2 năm với sự hỗ trợ của phòng thí nghiệm điện tử.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Sinh viên ngành công nghệ chế tạo máy: Luận văn cung cấp kiến thức thực tiễn về thiết kế, chế tạo và vận hành máy nâng khuôn, giúp sinh viên nâng cao kỹ năng thực hành và áp dụng phần mềm CAD.

2. Giảng viên và nhà nghiên cứu kỹ thuật cơ khí: Tài liệu chi tiết về bộ truyền vít-me – đai ốc, động cơ điện và mạch điều khiển có thể làm cơ sở cho các nghiên cứu phát triển máy móc tự động hóa.

3. Kỹ sư và quản lý sản xuất tại các xưởng cơ khí nhỏ: Mô hình máy nâng khuôn tự động là giải pháp tiết kiệm chi phí, tăng năng suất và giảm sức lao động, phù hợp với các doanh nghiệp vừa và nhỏ.

4. Nhà thiết kế và phát triển thiết bị công nghiệp: Tham khảo để phát triển các sản phẩm máy nâng có tính ứng dụng cao, đáp ứng nhu cầu đa dạng của thị trường sản xuất hiện đại.

Câu hỏi thường gặp

1. Máy nâng khuôn tự động này có thể nâng được trọng lượng tối đa bao nhiêu?
   Mô hình hiện tại có khả năng nâng các chi tiết khuôn có tải trọng lên đến 80kg, phù hợp với các khuôn nhỏ và vừa trong sản xuất.

2. Tại sao chọn bộ truyền vít-me – đai ốc thay vì hệ thống khí nén hay thủy lực?
   Bộ truyền vít-me – đai ốc giúp tiết kiệm chi phí, không gian, dễ bảo trì và phù hợp với môi trường sản xuất nhỏ, trong khi khí nén và thủy lực thường phức tạp, cồng kềnh và chi phí cao hơn.

3. Mô hình có thể điều chỉnh tốc độ nâng hạ không?
   Tốc độ nâng hạ được điều chỉnh thông qua hộp giảm tốc với tỷ số truyền 15:1, cho vận tốc bàn nâng khoảng 100 vòng/phút, đảm bảo vận hành ổn định và an toàn.

4. Quá trình vận hành máy có phức tạp không?
   Máy được thiết kế với mạch điều khiển đơn giản gồm rờ-le và công tắc hành trình, giúp người vận hành dễ dàng điều khiển nâng lên hoặc hạ xuống, đồng thời tự động ngắt khi đạt vị trí giới hạn.

5. Mô hình này có thể áp dụng trong đào tạo sinh viên như thế nào?
   Sinh viên được tiếp cận thực hành thiết kế CAD, lắp ráp cơ khí và mạch điện điều khiển, từ đó nâng cao kỹ năng thực tế và hiểu biết về quy trình sản xuất máy móc tự động.

Kết luận

• Đã thiết kế và chế tạo thành công mô hình máy nâng khuôn tự động với tải trọng nâng 80kg, vận hành ổn định và hiệu quả.
• Mô hình kết hợp bộ truyền vít-me – đai ốc và động cơ điện AC 90W, hộp giảm tốc tỷ số 15:1, đáp ứng yêu cầu nâng hạ chi tiết khuôn nhỏ.
• Đề tài góp phần nâng cao kỹ năng thực hành cho sinh viên, đồng thời cung cấp giải pháp tiết kiệm chi phí cho các xưởng sản xuất nhỏ.
• Đề xuất phát triển mô hình nhỏ gọn hơn, nâng công suất động cơ và ứng dụng bộ đẩy hiện đại để mở rộng phạm vi ứng dụng.
• Các bước tiếp theo bao gồm hoàn thiện thiết kế, thử nghiệm nâng công suất và tích hợp hệ thống điều khiển tự động, nhằm nâng cao tính ứng dụng và hiệu quả sản xuất.

Mời các nhà nghiên cứu, kỹ sư và sinh viên quan tâm tiếp tục khai thác và phát triển đề tài để đóng góp vào sự tiến bộ của ngành công nghệ chế tạo máy.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương I. Lý thuyết về cấu tạo hoạt động của vít-me, đai ốc 1. Cấu tạo Bộ truyền vítme – đai ốc có 2 bộ phận chính:  Vít số 1 quay với số vòng quay n1, công suất truyền động P1, mo men xoắn trên trục T1. Vít có ren ngoài tương tự như bu lông.

Trong trường hợp này vít là khâu dẫn.  Đai ốc số 2, chuyển động tịnh tiến với vận tốc v2, công suất trên đai ốc là P2. Đai ốc có ren trong giống như đai ốc trong mối ghép ren. Trường hợp này đai ốc là khâu bị dẫn.

Trong những bộ truyền khác, có thể đai ốc là khâu dẫn, đai ốc quay vời số vòng quay n1 còn vít là khâu bị dẫn, chuyển động tịnh tiến với vận tốc v2.1: Bộ truyền vít-me, đai ốc Thực tế thì trục vít( thường là trục dẫn động) được làm bằng thép và liền với trục vì chịu tải lớn, còn bánh vít, đai ốc ( thường là bánh bị dẫn động, nhận chuyển động từ trục vít) cho nên bề mặt làm việc của bánh vít, đai ốc phải làm bằng vật liệu kém bền hơn, và hợp kim màu, cụ thể là hợp kim đồng được sử dụng chủ yếu vì đồng có rất nhiều tính năng phù hợp với điều kiện làm việc. Hoạt động Ren của vít và ren của đai ốc ăn khớp với nhau. Nhưng trong quá trình truyền động có trượt rất lớn trên mặt ren, hiệu suất truyền động không cao. Trong thực tế thường dùng các loại truyền động sau:  Vít quay, đai ốc tịnh tiến.

Ví dụ như chuyển động của bàn xe dao trong máy tiện.  Vít vừa quay vừa tịnh tiến, còn đai ốc đứng yên. Ví dụ như chuyển động của vít trong kích vít 3 Luan van  Đai ốc vừa quay vừa tịnh tiến, con vít đứng yên. Ví dụ như chuyển động của đai ốc trong cơ cấu kép chặt của đồ gá.2: Kích vít Hình 1.3: Cơ cấu kẹp chặt 4 Luan van 2.

Lý thuyết về cấu tạo, hoạt động của bộ truyền xích 2. Cấu tạo  Đĩa xích dẫn  Đĩa xích bị dẫn  Xích: chuỗi các mắt xích liên kết bằng bản lề (tạo “độ mềm”) thành một vòng khép kín.  Bộ phận căng xích, bộ phận bôi trơn, che kín.  Vật liệu má xích thường được làm bằng thép cán nguội, thép cacbon chât lượng tốt và thép hợp kim tôi đạt được độ cứng 40-50 HRC.

Bản lề ( chốt, ống, con lăn) được chế tạo bằng thép ít cacbon sau đó thấm cacbon và tôi đạt độ cứng 50-60 HRC.  Vật liệu làm đĩa xích thường là thép cacbon hay thép hợp kim, sau đó gia công tôi đạt độ rắn 50-60 HRC. Theo công dụng chung, xích chia làm ba loại:  Xích tải  Xích kéo  Xích truyền động 2. Hoạt động Nhờ sự ăn khớp của các mắt xích và răng của đĩa xích mà chuyển động và cơ năng được truyền đi.

Xích truyền động có 3 loại là : xích ống con lăn, xích ống, xích răng. Phổ biến, thông dụng là xích ống con lăn (thông số hình học cơ bản là bước xích p).4: Xích ống con lăn 5 Luan van Ưu điểm:  Không có hiện tượng trượt như bộ truyền đai, có thể làm việc khi có quá tải đột ngột, hiệu suất cao.  Không đòi hỏi phải căng xích, nên lực tác dụng lên trục và ổ nhỏ hơn  Kích thước bộ truyền nhỏ hơn bộ truyền đai nếu cùng công suất  Góc ôm không có ý nghĩa như bộ truyền đai nên có thể truyền cho nhiều bánh xích bị dẫn Nhược điểm:  Bản lề xích bị mòn nên gây tải trọng động, ồn.  Có tỉ số truyền tức thời thay đổi, vận tốc tức thời của xích và bánh bị dẫn thay đổi.

 Phải bôi trơn thường xuyên và phải có bánh điều chỉnh xích.  Mau bị mòn trong môi trường có nhiều bụi hoặc bôi trơn không tốt. Phạm vi sử dụng:  Truyền công suất và chuyển động giữa trục có khoảng cách xa, cho nhiều trục đồng thời trong trường hợp n < 500v/p  Công suất truyền thông thường < 100 kW  Tỉ số truyền < 6, hiệu suất 0,95. Lý thuyết về động cơ điện 3.

Cấu tạo  Động cơ một chiều  Biến Trở  Hộp giảm tốc  Mạch điều khiển  Vỏ  Dây tín hiệu 3. Nguyên lí hoạt động Sơ lược về nguyên lí hoạt động của các loại động cơ nói chung: Động cơ điện một chiều: 6 Luan van Nếu một dây dẫn mang điện được đặt vào trong một từ trường sẽ tạo ra một lực giúp dây dẫn chuyển động. Phương của lực là 90 độ so với chiều dòng điện và cũng là 90 độ so với các đường lực từ trường. Khi dòng điện chạy trong vòng dây, một trường điện từ được tạo ra xung quanh vòng dây.

Trường điện từ này tương tác với từ trường tạo ra bởi nam châm vĩnh cửu. Lực tương tác tạo ra mô men và làm quay vòng dây.Trong trường hợp này, một vòng dây (Rotor) tự do quay tròn trong từ trường tạo bởi hai nam châm vĩnh cửu đặt cố định. Mặc dù vậy, rotor sẽ dừng quay khi các lực nằm ở hai hướng ngược nhau và cùng theo hướng với trục quay, bởi vì tại thời điểm đó, mô men là rất nhỏ. Để rotor tiếp tục chuyển động, chúng ta phải đảo chiều dòng điện chạy trong vòng dây, theo đó sẽ đảo chiều trường điện từ và hướng của lực.

Một vòng kim loại gồm 2 nửa hay còn gọi là cổ góp giúp thực hiện chức năng này. Nếu chúng ta đảo chiều dòng điện đúng thời điểm, rotor sẽ tiếp tục quay khi dòng điện chạy trong rotor. Dựa vào nguyên tắc cơ bản này, động cơ điện một chiều hiện đại sử dụng nam châm vĩnh cửu tĩnh có từ trường mạnh bao quanh dây cuốn rotor (còn được gọi là phần ứng). Càng nhiều vòng dây, càng nhiều dòng điện chạy trong phần ứng tạo thành từ trường mạnh hơn.

Từ trường càng mạnh, lực quay càng khỏe và rotor sẽ quay càng nhanh. Động cơ điện một chiều hiện đại có khả năng tạo mô men quay lớn tại tốc độ quay nhỏ và có khả năng điều chỉnh hướng chuyển động. Động cơ điện xoay chiều: Động cơ điện xoay chiều hiện đại (còn được gọi là động cơ điện cảm ứng) gồm có rotor ở bên trong và stator bao bên ngoài. Khi cuộn dây stator được cấp nguồn điện xoay chiều sẽ sản sinh ra một từ trường quay.

Stator đồng thời sẽ kích ứng một dòng điện trong cuộn dây rotor mà không cần bất kỳ kết nối điện nào! Nhờ thiết kế rotor và stator, liên kết giữa 2 thành phần này có thể rất khỏe và khi đó động cơ này được gọi là động cơ đồng bộ. Động cơ đồng bộ được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi tốc độ động cơ cao và ổn định. Động cơ điện một chiều không chổi: Động cơ điện một chiều không chổi than có cấu trúc tương tự động cơ điện xoay chiều đồng bộ nhưng có các điểm khác biệt quan trọng. Động cơ một chiều không chổi than (không có cổ góp cơ khí) sử dụng cuộn dây stator nhưng rotor là nam châm vĩnh cửu.

Để 7 Luan van tạo từ trường quay, stator được cấp năng lượng theo một trình tự cụ thể với điện năng thay đổi theo tần số, pha, phân cực và dòng điện để quay rotor theo yêu cầu của ứng dụng. Điều khiển điện năng trong thiết kế động cơ điện một chiều không chổi than rất phức tạp và được điều khiển bởi vi xử lý kết hợp với các linh kiện điện tử khác. Thiết bị dùng để điều khiển điện năng này được gọi là bộ điều khiển động cơ. Động cơ bước: Động cơ bước là một dạng của động cơ một chiều không chổi than.

Trong động cơ bước, rotor và stator được thiết kế sao cho các bước quay rất nhỏ và liên kết từ trường giữa chúng là rất lớn ở mỗi bước quay. Thiết kế của stator và rotor giúp tập trung từ trường và khóa rotor chính xác theo một góc quay xác định. Nhờ có vi xử lý điều khiển điện năng đến cuộn dây stators, chúng ta có thể điều chỉnh góc quay, chiều quay và tốc độ quay của động cơ bước. Lý thuyết về hộp giảm tốc 4.

Khái niệm, cấu tạo Hộp giảm tốc là một thiết bị dùng để giảm tốc độ các vòng quay. Đây là thiết bị trung gian giữa động cơ và các bộ phận khác của máy trong dây chuyền sản xuất với chức năng điều chỉnh tốc độ của động cơ điện cho phù hợp với yêu cầu. Động cơ điện thường có tốc độ quay vô cùng lớn, nhưng khi ứng dụng vào sản xuất trên thực tế thì nhiều trường hợp cần tốc độ quay nhỏ hơn nhiều. Lúc này việc chế tạo động cơ có công suất nhỏ cần chi phí rất cao, trong khi động cơ có công suất lớn lại nhỏ gọn, thiết kế đơn giản, chi phí thấp.

Chính vì vậy, để làm giảm tốc độ động cơ sao cho phù hợp với yêu cầu của các máy móc thiết bị điện thì người ta đã tạo ra hộp giảm tốc. Hơn nữa, khi dùng hộp giải tốc tải trọng của động cơ cũng được tăng lên rất nhiều. Phần bên trong, cấu tạo hộp giảm tốc cũng khá đơn giản, chúng gồm các bánh răng thẳng và nghiêng ăn khớp với nhau theo một tỷ số truyền nhất định. Khi có nguồn điện cấp vào, thiết bị này có thể tạo nên số vòng quay phù hợp với yêu cầu người sử dụng.

Tùy vào điều kiện làm việc và tính toán thì người ta sẽ thiết kế 1 hộp giảm tốc phù hợp với công việc. 8 Luan van Hộp số giảm tốc dùng để giảm tốc độ vòng quay từ động cơ. Khi lắp ráp, một đầu hộp số giảm tốc được nối với động cơ (xích, đai, hoặc nối cứng), đầu còn lại của hộp số giảm tốc được nối vối tải. Nguyên lí hoạt động Thông thường hộp số giảm tốc là 1 hệ bánh răng ăn khớp với nhau theo đúng tỷ số truyền và momen quay đã thiết kế để lấy ra số vòng quay mà người sử dụng cần.

Cũng có một số hộp giảm tốc không sài hệ bánh răng thường mà sài hệ bánh răng vi sai, hoặc hệ bánh răng hành tinh. Với hộp số giảm tốc loại này thì kích thước sẽ nhỏ, gọn, chịu lưc làm việc lớn.5: Sơ đồ hoạt động Tùy vào điều kiện làm việc và tính toán thì người ta sẽ thiết kế 1 hộp giảm tốc phù hợp với công việc. Khi người ta cần 1 số vòng quay trong 1 phút mà không có động cơ nào đáp ứng được thì người ta sẽ dùng đến hộp giảm tốc.