CHƯƠNG 1.1 Tính cấp thiết của đề tài. Ngày nay, mô hình truyền động cơ khí được sử dụng rộng rãi trong công tác giảng dạy ở nhiều trường đại học cũng như công ty. Điều này thật sự mang lại hiệu quả lớn trong lĩnh vực giảng dạy, đặc biệt đóng vai trò quan trọng trong việc giảng dạy môn bảo trì công nghiệp. Với mô hình truyền động cơ khí giúp sinh viên trực quan hóa cấu tạo, nguyên lý hoạt động và quy trình bảo trì của hệ thống truyền động.
Nâng cao hiệu quả giảng dạy và học tập, giúp sinh viên dễ dàng tiếp thu kiến thức và rèn luyện kỹ năng thực hành. Việc nghiên cứu, chế tạo mô hình truyền động cơ khí là điều hết sức cần thiết, nhất là khi những thiết bị máy móc hiện nay ngày càng phức tạp, hiện đại. Số lượng máy móc không ngừng tăng lên đòi hỏi phải có một lực lượng kỹ sư nghiên cứu, sửa chữa, bảo trì… liên tục cập nhật những kiến thức mới. Để có thể nắm bắt và từng bước tiến kịp với trình độ công nghệ khoa học hiện đại cần thiết phải triển khai thiết kế, chế tạo mô hình giảng dạy trong nước.
Bước đi đầu tiên chính là thiết kế, chế tạo những mô hình giảng dạy ở các cấp độ từ đơn giản đến phức tạp. Thiết kế, chế tạo thành công mô hình hệ thống truyền động cơ khí chính là cơ sở, là tiền đề quan trọng để có thể đào tạo một lực lượng kĩ sư bảo trì sau này. Với mong muốn đó, nhóm chúng em lựa chọn đề tài “Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống truyền động cơ khí dùng trong giảng dạy môn bảo trì công nghiệp” làm đồ án tốt nghiệp ngành cơ khí chế tạo máy năm học 2023-2024.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.1 Ý nghĩa khoa học Mô hình là tiền đề quan trọng để nghiên cứu lý thuyết, đào tạo một nguồn nhân lực dự trữ cho tương lai nhất là lực lượng kĩ sư bảo trì công nghiệp. Góp phần nâng cao chất lượng đào tạo ngành bảo trì công nghiệp 1.2 Ý nghĩa thực tiễn Tiếp cận việc thiết kế, chế tạo một mô hình tương đối hoàn chỉnh làm cơ sở nhằm củng cố kiến thức lý thuyết đã được học.
Nâng cao khả năng tìm kiếm thông tin nắm bắt những kiến thức về khoa học kỹ thuật để áp dụng một cách hiệu quả. Tạo điều kiện sinh viên tiếp cận với các vấn đề thực tiễn một cách khách quan để đưa ra các cách giải quyết hợp lí. Bên cạnh đó còn giúp sinh viên có cái nhìn tổng quan và áp dụng kiến thức vào các môn học có liên quan sau này như “đồ án thiết kế máy” một cách dễ dàng.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài. Mục tiêu của đề tài này là thiết kế chế tạo mô hình giảng dạy môn học “bảo trì và bảo dưỡng công nghiệp” và hướng dẫn tháo lắp cân chỉnh mô hình hệ thống tuyền động cơ khí.
Nhằm tạo ra mô hình hệ thống truyền động cơ khí nâng cao độ trực quan trong quá trình giảng dạy. Giúp sinh viên vận dụng những kiến thức đã được đào tạo, hướng dẫn ở nhà trường vào các công việc thực tế.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1.1 Đối tượng nghiên cứu - Tổng quan về hệ thống truyền động cơ khí - Các phương pháp tháo lắp và cân chỉnh bộ truyền trong bảo trì - Tính toán, thiết kế, chế tạo, lắp ráp mô hình với các cơ cấu điều chỉnh sai lệch.2 Phạm vi nghiên cứu - Mô hình gồm các cơ cấu: motor, bộ truyền đai, ổ bi, bộ truyền bánh răng, khớp nối, bộ truyền xích. Giới hạn trong kích thước 𝑙 × 𝑤 × ℎ: 1000𝑚𝑚 × 800𝑚𝑚 × 500𝑚𝑚. - Các phương pháp tạo sai lệch và điều chỉnh sai lệch cơ bản.5 Phương pháp nghiên cứu.1 Cơ sở phương pháp luận - Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm thông qua việc thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống truyền động cơ khí.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể.
- Sử dụng tài liệu “Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí-Trịnh Chất, Lê văn Uyển” để tính toán và chọn cơ cấu phù hợp. - Tìm kiếm và áp dụng các tài liệu liên quan, phù hợp với đề tài. - Sử dụng các phần mềm thiết kế cơ khí như Autocad, Inventor vào quá trình thiết kế, mô phỏng và chế tạo ra mô hình có thể ứng dụng đưa vào thực tiễn. - Dùng các máy cơ khí để gia công, lắp ghép các chi tiết mô hình và tiến hành chạy thực nghiệm từ đó hiệu chỉnh.6 Kết cấu của ĐATN ĐATN bao gồm 7 chương, phần kết luận và phụ lục, trong đó: - CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU - CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN.
- CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT. - CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ. - CHƯƠNG 5: CĂN CHỈNH MÔ HÌNH TRUYỀN ĐỘNG. - CHƯƠNG 6: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM – ĐÁNH GIÁ.
- CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN – HƯỚNG PHÁT TRIỂN 3 CHƯƠNG 2 CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 2.1 Giới thiệu mô hình giảng dạy hệ thống truyền động cơ khí. Cùng với cơ sở vật chất, việc có đầy đủ hệ thống thiết bị dạy học (TBDH) được đánh giá là một trong những yếu tố có tính quyết định tới chất lượng công tác giảng dạy nói riêng và mục tiêu đổi mới nhanh, hiệu quả phương pháp dạy học nói chung. Việc khai thác, sử dụng tốt các TBDH vào quá trình giảng dạy sẽ giúp hạn chế tình trạng truyền thụ kiến thức một chiều và quan trọng hơn là khuyến khích được tư duy sáng tạo của cả giáo viên và sinh viên, tăng cường năng lực tự học, phát triển năng lực thực hành cho người học.
Mô hình hệ thống truyền động cơ khí là hệ thống gồm nhiều chi tiết dùng để truyền và thay đổi tính chất của chuyển động ở dạng năng lượng cơ học: lực và vận tốc. Ta có thể phân loại truyền động cơ khí thành hai nhóm chính như sau: - Hệ thống truyền động ma sát - Hệ thống truyền động ăn khớp Nội dung đề tài bao gồm thiết kế, chế tạo mô hình. Hướng dẫn cân chỉnh trục, lắp đặt dây đai - xích, cân chỉnh bánh đai - xích, ổ bi, thực hành cân chỉnh kiểm tra, đồng thời tất cả đều dựa trên các hoạt động và nhiệm vụ thực tế. Mô hình phục vụ giảng dạy đang dần trở nên phát triển và được áp dụng rộng rãi hơn trong trường học lẫn các công ty trong những năm trở lại đây.
Các trường cao đẳng, đại học thường xuyên mở những cuộc thi sáng tạo, nghiên cứu khoa học để từ đó tìm ra những đề tài có tính thực tiễn tốt và áp dụng vào trong giảng dạy. - Mô phỏng mô hình hệ thống truyền động cơ khí cơ bản trên inventor [10] như hình 2.1 Mô hình truyền động motor - trục - bộ truyền đai - hgt 4 CHƯƠNG 2 2.2 Đặc tính của hệ thống truyền động cơ khí Truyền động cơ khí là hệ thống truyền chuyển động và moment xoắn từ nguồn (động cơ) đến các bộ phận khác của máy móc thông qua các cơ cấu truyền động như bánh răng, đai ốc-vít me, đai, xích,… 2.3 Kết cấu của hệ thống truyền động cơ khí Mô hình hệ thống truyền động cơ khí bao gồm các cơ cấu thông dụng như: motor, bộ truyền đai, ổ bi, bộ truyền bánh răng, khớp nối, bộ truyền xích.4 Các nghiên cứu liên quan đến đề tài.1 Nghiên cứu ngoài nước. Tại các nước phát triển đặc biệt là Anh, Pháp, Mỹ, … mô hình giảng dạy là những thứ không thể thiếu tại các trường đại học và công ty. Không chỉ đào tạo tại trường học, một số công ty còn có chương trình liên kết với các trường để nhận và đào tạo sinh viên về các hệ thống truyền động như SMC, Amatrol,.
hay các khoá học online. Dưới đây là một số mô hình tiêu biểu như: - Mô hình truyền động thông qua cơ cấu truyền động xích của hãng SMC (MEC-200) hình 2.2 Mô hình truyền động thông qua cơ cấu truyền động xích của hãng SMC [12] 5 CHƯƠNG 2 - Mô hình cân chỉnh đồng trục và điều chỉnh bánh răng của AMATROL hình 2.3 Mô hình cân chỉnh trục và bánh răng của AMATROL [13] Dựa vào những sản phẩm thực tế đã được ra mắt trên thị trường quốc tế cho thấy mọi người đang quan tâm hơn về vấn đề đào tạo lực lượng lao động có kiến thức áp dụng tốt vào thực tế. Những cơ sở đào tạo, những tổ chức có danh tiếng đã tạo ra những nghiên cứu và sản phẩm nhằm giải quyết tối đa vấn đề này với công nghệ tiên tiến như hiện nay.2 Ngiên cứu trong nước. Ở Việt Nam nói chung và trường đại học Sư phạm kỹ thuật TP.HCM nói riêng cũng có không ít mô hình máy móc được chế tạo để cung cấp áp dụng vào việc hướng dẫn và đào tạo cho sinh viên nhằm năng cao chất lượng khoá học góp phần phát triển công tác giảng dạy.
Tại trường đại học Sư phạm kỹ thuật TP.HCM, mô hình truyền động cơ học được hướng dẫn nghiên cứu, tính toán, thiết kế bởi TS. Đặng Quang Khoa đã chế tạo thành công như hình 2. Mô hình đa dạng các bộ truyền với nhiều cơ cấu truyền động khác nhau như khớp nối, bánh răng, bộ truyền đai, băng tải, bộ truyền xích…. Ngoài ra còn một số mô hình đơn giản khác như hình 2.5 và mô hình các cơ cấu truyền dẫn cơ khí của đại học Bách Khoa TP.HCM như hình 2.6 6 CHƯƠNG 2 Hình 2.4 Mô hình các cơ cấu truyền động tại ĐH SPKT [1] Hình 2.5 Một số mô hình truyền động khác tại ĐH SPKT [1] 7 CHƯƠNG 2 Hình 2.6 Mô hình các cơ cấu truyền dẫn cơ khí tại ĐH Bách Khoa TP.5 Các tồn tại của hệ thống - Đề xuất phương án Nhận thấy mô hình còn có thể cải tiến các cơ cấu cân chỉnh tốt hơn nên quyết định cải tiến mô hình theo hướng chia các bộ truyền ra làm hai sơ đồ động có thể tháo lắp, sắp xếp các bộ truyền với nhau tuỳ theo từng mục đích.
8 CHƯƠNG 2 Ý tưởng ban đầu sắp xếp các cơ cấu của mô hình theo sơ đồ như hình 2.7 mô phỏng bằng Inventor [10] Hình 2.7 Sơ đồ truyền động Motor - khớp nối - bộ truyền bánh răng - bộ truyền xích - bộ truyền đai Đánh giá: Sơ đồ truyền động không thực tế, cần phải có nhiều cơ cấu điều chỉnh ổ mỗi gối đỡ, phức tạp không hiệu quả. Từ đó đưa ra 2 phương án: - Phương án 1: Sắp xếp các cơ cấu theo sơ đồ như hình 2.8 mô phỏng bằng Inventor [10] Hình 2.