Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong giai đoạn công nghiệp hóa và hiện đại hóa, ngành công nghiệp vật liệu và tự động hóa sản xuất phát triển mạnh mẽ với nhiều chủng loại polyme mới dần thay thế các vật liệu truyền thống như kim loại, gỗ, gốm. Vật liệu nhựa sở hữu các ưu tính nổi bật như nhẹ, độ bền cơ học cao, chống ăn mòn hóa học, cách nhiệt, cách điện và dễ gia công định hình. Do đó, nhựa được ứng dụng sâu rộng trong các lĩnh vực then chốt gồm giao thông vận tải, hàng hải, hàng không, công nghiệp quốc phòng, công nghiệp hóa chất và sản phẩm dân dụng.

Để kiểm soát chất lượng sản phẩm trước khi đưa ra thị trường, việc đo đạc các chỉ tiêu cơ tính như độ bền kéo, độ uốn và đặc tính giãn dài trong môi trường nhiệt độ biến đổi là yêu cầu kỹ thuật tất yếu. Tại Việt Nam, đa phần thiết bị kiểm tra cơ tính vạn năng trong các phòng thí nghiệm và doanh nghiệp đều phải nhập khẩu từ nước ngoài. Các dòng máy cao cấp từ các nước tiên tiến có giá thành rất cao, trong khi các dòng máy giá rẻ tính năng còn hạn chế; một số cơ sở vẫn sử dụng thiết bị cũ đòi hỏi xử lý số liệu thủ công, dẫn đến năng suất và độ chính xác chưa cao. Để giải quyết rào cản chi phí và hỗ trợ doanh nghiệp rút ngắn thời gian thử nghiệm mẫu, đề tài "Thiết kế và chế tạo máy thử kéo nhựa gia nhiệt" được nhóm tác giả tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM thực hiện.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đồ án được xác định cụ thể:

  1. Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về độ giãn dài và các đặc tính biến dạng của vật liệu nhựa dưới tác động của nhiệt độ môi trường.
  2. Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của các phương pháp thử kéo, thử uốn và khảo sát một số dòng thiết bị kiểm tra cơ tính hiện có trên thị trường.
  3. Thiết kế mô hình 3D tổng thể và chi tiết cơ khí của thiết bị thử kéo nhựa gia nhiệt trên phần mềm CREO 3.0.
  4. Lựa chọn vật liệu, tính toán sức bền, lựa chọn linh kiện tiêu chuẩn và tiến hành gia công chế tạo, lắp ráp phần cứng cơ khí.
  5. Xây dựng hệ thống điện tử điều khiển và thu nhận dữ liệu sử dụng vi điều khiển STM32F103RCT6 (lập trình bằng Keil C) và thiết kế phần mềm giao diện máy tính (lập trình bằng Visual Studio 2013).
  6. Chạy thực nghiệm thiết bị, thu thập dữ liệu đo đạc và đánh giá độ ổn định của hệ thống.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Độ giãn dài của vật liệu nhựa trong môi trường nhiệt độ thay đổi; thiết bị cảm biến đo lực Loadcell; hệ thống vi điều khiển thu thập, xử lý tín hiệu và giao diện tương tác máy tính.
  • Phạm vi nghiên cứu: Thiết kế, tính toán và chế tạo thiết bị thử kéo mẫu nhựa tích hợp buồng gia nhiệt trong phạm vi phòng thí nghiệm. Các công cụ sử dụng gồm phần mềm CREO 3.0 cho thiết kế cơ khí 3D, phần mềm Keil C cho lập trình nhúng STM32F103RCT6, và phần mềm Visual Studio 2013 cho giao diện thu thập dữ liệu trên máy tính. Thông số kỹ thuật giới hạn gồm tải trọng đo tối đa 100 kg, dải tốc độ trục vít me từ 5 đến 50 mm/phút, kích thước tổng thể máy 510 x 285 x 1112 mm và sai số cho phép 1%.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Về cơ sở lý thuyết, đồ án dựa trên các nguyên lý cơ học vật liệu và kỹ thuật đo lường:

  • Cơ tính vật liệu polyme: Đánh giá quá trình biến dạng đàn hồi, đặc tính biến dạng dẻo tại điểm kéo, độ giãn dài trước khi phá hủy, giới hạn uốn và các phản ứng cơ - nhiệt của vật liệu nhựa khi chịu gia nhiệt.
  • Lý thuyết truyền động và dẫn hướng cơ khí: Nguyên lý biến đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến qua bộ truyền vít me - đai ốc bi; các phương pháp khử khe hở ban đầu; phương pháp lắp đặt trục vít me (fixed - support); công thức kiểm tra độ uốn dọc trục, độ bền kéo - nén và tốc độ quay giới hạn không gây cộng hưởng theo tiêu chuẩn catalogue của hãng THK. Động học thanh trượt bi và thanh dẫn hướng tròn trơn chịu tải trọng hướng kính và mô-men xoay.
  • Nguyên lý thu nhận và xử lý tín hiệu: Cấu tạo và hoạt động của cảm biến lực Loadcell dựa trên cầu điện trở Wheastone biến dạng; phương pháp khuếch đại điện áp vi sai; nguyên lý mã hóa vị trí và vận tốc bằng encoder quang tương đối hai kênh; kiến trúc xử lý tín hiệu số của vi điều khiển ARM Cortex-M3.

Phương pháp nghiên cứu được triển khai kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm:

  • Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Phân tích các dạng liên kết cơ cấu truyền động, tính toán lực kéo, phân bố mô-men và kiểm nghiệm độ cứng vững của khung vỏ; tính toán thiết kế mạch điện tử, giao thức truyền thông nối tiếp và thuật toán lọc dữ liệu đo lường.
  • Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: Ứng dụng các công nghệ gia công cắt gọt (phay, tiện, khoan, taro ren) và hàn để chế tạo chi tiết cơ khí; lắp ráp tủ điện, bo mạch và cảm biến; tiến hành thực nghiệm kéo mẫu nhựa ở nhiệt độ phòng và các mức gia nhiệt 50°C, 55°C, 60°C với các vận tốc kéo 60 mm/phút và 120 mm/phút để kiểm tra độ tin cậy và sai số của thiết bị.

Nguồn dữ liệu và tiêu chuẩn tham chiếu:

  • Dữ liệu quy chuẩn chi tiết máy: Bảng tiêu chuẩn ổ bi đỡ - chặn, bu lông liên kết, các loại thép và hợp kim nhôm 6061; bảng thông số đường kính, chiều dài, bước ren của vít me bi và cấp chính xác C7 từ catalogue THK.
  • Tài liệu kỹ thuật thiết bị: Thông số kỹ thuật động cơ DC Tre Series TS1980 E6 (24VDC, 3550 rpm), cảm biến Loadcell VLC-110 dạng chữ S (tải trọng 100 kg), sơ đồ chân vi điều khiển STM32F103RCT6 và vi mạch cầu H MC33883.
  • Tiêu chuẩn thử nghiệm tham khảo: Tiêu chuẩn thử uốn ASTM D790, tiêu chuẩn ASTM C880 và các cấu hình máy thử kéo Instron 3300, HT-2101.

Thiết kế và triển khai

Hệ thống thiết bị thử kéo nhựa gia nhiệt được thiết kế và chế tạo đồng bộ gồm ba phân hệ chính: cơ khí, phần cứng điện tử và phần mềm điều khiển.

Hạng mục thành phần Thông số kỹ thuật và giải pháp triển khai
Kích thước tổng thể máy 510 x 285 x 1112 mm
Vật liệu khung thân chính Hợp kim nhôm 6061 (khối lượng riêng 2.7 g/cm³, độ bền cao, chống ăn mòn)
Bộ truyền động tịnh tiến Vít me - đai ốc bi cấp chính xác C7 (THK), lắp kiểu fixed - support
Trục vít me trên (Trục X) Chiều dài 32 mm, đường kính 15 mm, bước vít me 10 mm
Trục vít me dưới (Trục Y) Chiều dài 75 mm, đường kính 17 mm, bước vít me 8 mm
Cơ cấu dẫn hướng Thanh trượt bi bố trí 4 dãy bi kết hợp thanh tròn trơn thép hợp kim lồng ổ bi trượt
Động cơ truyền động DC Motor Tre Series TS1980 E6 (Điện áp 24VDC, tốc độ định mức 3550 rpm)
Cảm biến đo lực Loadcell VLC-110 dạng chữ S (S-type), tải trọng định mức tối đa 100 kg
Buồng gia nhiệt & cách nhiệt Hộp cách nhiệt có cửa quan sát, lót sợi thủy tinh, đệm và trục dẫn bọc Teflon (PTFE)
Vi điều khiển trung tâm Bo mạch STM32F103RCT6 (Lõi 32-bit ARM Cortex-M3)
Mạch công suất & khuếch đại Mạch khuếch đại điện áp HDL-Vamp, Mạch cầu H FET sử dụng IC MC33883
Thiết bị hiển thị & ngoại vi Màn hình LCD HD44780, màn hình TFT_LCD, khe cắm MMC/SD Card, cổng RS232
Phần mềm máy tính Ứng dụng xây dựng trên Visual Studio 2013 hiển thị đồ thị và xuất báo cáo

Về cơ khí, khung máy sử dụng nhôm tấm 6061 được gia công phay, khoan lỗ và taro ren chính xác. Cơ cấu truyền động vít me bi được lắp đặt theo phương thức fixed - support, đảm bảo triệt tiêu độ rơ dọc trục và duy trì độ cứng vững. Theo tính toán kiểm tra sức bền trục vít me đường kính 17 mm, chiều dài 75 mm: lực gây uốn dọc trục giới hạn đạt 5137.77 N, lực kéo nén nguy hiểm đạt 33524 N, vượt xa tải trọng làm việc thực tế của đầu kéo. Cụm kẹp mẫu được cải tiến chống trượt; cảm biến Loadcell được đặt trong hộp bảo vệ nhằm triệt tiêu các lực uốn lệch tâm. Buồng gia nhiệt được thiết kế khép kín với các lớp đệm Teflon và sợi thủy tinh cách ly nhiệt lượng, ngăn chặn hiện tượng truyền nhiệt làm sai lệch tín hiệu của Loadcell hoặc gây biến dạng cơ cấu chấp hành.

Về điện tử và phần mềm, tín hiệu vi sai từ cảm biến Loadcell VLC-110 được đưa qua mạch khuếch đại HDL-Vamp rồi chuyển đổi bằng module ADC của chip STM32F103RCT6. Tốc độ và chiều quay của động cơ DC được điều khiển thông qua xung PWM cấp tới mạch cầu H FET MC33883. Vị trí đầu kéo được phản hồi chính xác bằng encoder quang hai kênh. Chương trình nạp trên vi điều khiển (viết bằng Keil C) thực hiện thu thập dữ liệu định kỳ, hiển thị trạng thái lên màn hình LCD và truyền gói tin qua cổng RS232 lên máy tính. Giao diện máy tính (viết bằng C# trên Visual Studio 2013) tiếp nhận số liệu, vẽ biểu đồ lực kéo - biến dạng thời gian thực, tính toán độ giãn dài và hỗ trợ xuất dữ liệu phục vụ báo cáo kỹ thuật.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu

Chương mở đầu trình bày bối cảnh công nghiệp hóa, sự gia tăng ứng dụng của vật liệu polyme và tầm quan trọng của công tác kiểm tra cơ tính đối với quy trình quản lý chất lượng. Tác giả chỉ rõ rào cản tài chính khi các doanh nghiệp trong nước phải phụ thuộc vào máy thí nghiệm nhập khẩu hoặc phải thuê ngoài kiểm định. Từ đó, chương xác lập tính cấp thiết, mục tiêu nghiên cứu, đối tượng, phạm vi giới hạn của đề tài và phương pháp luận kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết tính toán với chế tạo thực nghiệm.

Chương 2: Tổng quan nghiên cứu đề tài

Chương 2 tổng hợp các tài liệu khoa học về tầm quan trọng của vật liệu nhựa trong các ngành kinh tế kỹ thuật (giao thông, hàng không, y tế, dân dụng). Tác giả phân loại và phân tích nguyên lý của các phương pháp thử kéo (sử dụng một đầu kẹp cố định và một đầu di động) và thử uốn (uốn 3 điểm theo chuẩn ASTM D790, ASTM C880). Chương này cũng điểm luận tình hình sử dụng thiết bị kiểm tra cơ tính trên thế giới (điển hình như máy kéo vạn năng Instron 3300 của Mỹ, máy thủy lực điều khiển máy tính HT-2101) và thực trạng tại Việt Nam, nơi chỉ có số ít dự án tự chủ như thiết bị vạn năng 100 tấn của BM Vật liệu Xây dựng - ĐH Bách Khoa TP.HCM hợp tác cùng Công ty BKSG.

Chương 3: Thiết kế, phác thảo ý kiến và thực hiện

Chương 3 trình bày toàn bộ quy trình thiết kế cơ khí 3D trên phần mềm CREO 3.0 và giải pháp công nghệ chế tạo. Tác giả phân tích các phương pháp gia công thực tế gồm phay, khoan, tiện, taro tạo ren và hàn que để tạo hình các chi tiết máy. Nội dung trọng tâm bao gồm việc tính toán lựa chọn trục vít me bi (trục X và Y) theo tiêu chuẩn cấp chính xác C7 của hãng THK, kiểm tra lực uốn dọc trục, lực kéo nén và vận tốc giới hạn; lựa chọn ổ bi đỡ - chặn; thiết kế gối đỡ đúc; tính toán lựa chọn cơ cấu dẫn hướng thanh trượt bi 4 dãy và thanh tròn trơn thép hợp kim; thiết kế hộp bảo vệ Loadcell, cơ cấu hàm kẹp và hệ thống cách nhiệt buồng đốt sử dụng vật liệu sợi thủy tinh và đệm Teflon.

Chương 4: Thiết kế hệ thống thu nhận và xử lý tín hiệu

Chương 4 tập trung vào cấu trúc hệ thống điện - điện tử và lập trình điều khiển. Tác giả trình bày chi tiết thông số và nguyên lý cầu đo của cảm biến Loadcell VLC-110 loại S; sơ đồ nguyên lý mạch khuếch đại HDL-Vamp; thiết kế bo mạch vi điều khiển STM32F103RCT6 cùng các module chức năng ngoại vi (khối nguồn USB, mạch dao động Reset, module phím bấm, module ADC, module BOOT, mạch giao tiếp RS232, CAN, giao tiếp thẻ nhớ MMC/SD, màn hình LCD HD44780 và màn hình TFT_LCD). Đồng thời, chương giải thích nguyên lý hoạt động của encoder quang tương đối hai kênh hồi tiếp vị trí và cấu trúc giao diện tương tác người dùng trên máy tính xây dựng bằng Visual Studio 2013.

Chương 5: Thực nghiệm - Kết quả

Chương 5 ghi nhận kết quả lắp ráp hoàn thiện mô hình cơ khí, tủ điện điều khiển và tích hợp bộ điều khiển nhiệt độ. Tác giả tiến hành các đợt chạy thực nghiệm thử kéo mẫu nhựa thực tế ở các dải nhiệt độ (nhiệt độ môi trường, 50°C, 55°C, 60°C) tương ứng với hai chế độ vận tốc kéo là 60 mm/phút và 120 mm/phút. Dữ liệu thử nghiệm phản ánh diễn biến lực kéo và độ giãn dài của mẫu nhựa, qua đó kiểm chứng sự vận hành đồng bộ giữa cơ cấu truyền động cơ khí, buồng gia nhiệt và hệ thống thu nhận số liệu.

Chương 6: Kết luận và hướng phát triển

Chương cuối cùng tổng kết các hạng mục đã hoàn thành của đồ án so với nhiệm vụ ban đầu, thẳng thắn chỉ ra các điểm còn hạn chế của mô hình thử nghiệm và đề xuất các giải pháp kỹ thuật nhằm cải tiến, phát triển thiết bị trong các giai đoạn nghiên cứu tiếp theo.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã đạt được các kết quả kỹ thuật cụ thể sau quá trình thiết kế, gia công và thử nghiệm:

  • Chế tạo hoàn chỉnh một máy thử kéo mẫu nhựa gia nhiệt với kích thước bao 510 x 285 x 1112 mm, khung thân bằng nhôm 6061 cứng vững.
  • Tích hợp thành công cảm biến Loadcell VLC-110 chữ S cho phép đo lực kéo với tải trọng định mức 100 kg, đảm bảo sai số đo lường trong phạm vi cho phép 1%.
  • Vận hành ổn định hệ thống truyền động vít me bi - đai ốc với dải tốc độ điều chỉnh 5 – 50 mm/phút (đã kiểm tra thực nghiệm tải ở 60 mm/phút và 120 mm/phút).
  • Tích hợp buồng gia nhiệt có khả năng kiểm soát nhiệt độ từ nhiệt độ môi trường đến 60°C, sử dụng sợi thủy tinh và chi tiết đệm Teflon cách nhiệt hiệu quả.
  • Xây dựng hoàn chỉnh mạch điện tử vi điều khiển STM32F103RCT6 và phần mềm giao diện máy tính trên Visual Studio 2013, tự động thu nhận tín hiệu, hiển thị biểu đồ lực - biến dạng và lưu trữ dữ liệu.
Chế độ thử nghiệm Nhiệt độ môi trường Vận tốc kéo Mục tiêu ghi nhận thực nghiệm
Chế độ 1 Nhiệt độ phòng 60 mm/phút Kiểm tra độ giãn dài và lực kéo mẫu ở tốc độ chuẩn
Chế độ 2 50°C 60 mm/phút Đánh giá ảnh hưởng của gia nhiệt mức thấp đến độ bền kéo
Chế độ 3 55°C 60 mm/phút Đánh giá biến dạng dẻo của polyme khi tăng nhiệt độ
Chế độ 4 60°C 60 mm/phút Đánh giá độ giãn dài cực hạn trước khi đứt ở nhiệt độ cao
Chế độ 5 Nhiệt độ phòng 120 mm/phút Kiểm tra đặc tính cơ học mẫu khi tăng tốc độ kéo
Chế độ 6 50°C 120 mm/phút Đánh giá phản ứng biến dạng nhanh ở 50°C
Chế độ 7 55°C 120 mm/phút Kiểm tra độ ổn định thu thập dữ liệu ở tốc độ cao
Chế độ 8 60°C 120 mm/phút Đánh giá độ bền kéo tới hạn ở tốc độ và nhiệt độ cao nhất

Giải pháp và kiến nghị kỹ thuật của tác giả:

  • Thiết kế cụm hộp bảo vệ Loadcell chuyên biệt nhằm triệt tiêu các thành phần mô-men uốn và lực ngang, đảm bảo cảm biến chỉ tiếp nhận lực kéo dọc trục.
  • Sử dụng vật liệu Teflon (PTFE) tại các vị trí tiếp giáp giữa buồng gia nhiệt và trục dẫn để chặn dẫn nhiệt, bảo vệ tuổi thọ của cảm biến và các cơ cấu dẫn hướng.
  • Ứng dụng kiểu lắp vít me fixed - support kết hợp thanh trượt bi để tối ưu hóa độ cứng vững và giảm thiểu rung động khi đảo chiều chuyển động.

Đóng góp của đồ án:

  • Chứng minh tính khả thi của việc tự chủ thiết kế và chế tạo thiết bị kiểm tra cơ tính nhựa gia nhiệt trong nước, giúp giảm thiểu chi phí đầu tư thiết bị cho các cơ sở nghiên cứu và sản xuất.
  • Đóng góp một quy trình thiết kế tích hợp hoàn chỉnh từ mô phỏng 3D cơ khí (CREO), tính toán sức bền, gia công chế tạo đến phát triển phần cứng nhúng (STM32) và phần mềm thu thập dữ liệu thời gian thực.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đồ án:

  • Thiết bị chế tạo trong đồ án mới chỉ tập trung hoàn thiện module thử kéo trong buồng gia nhiệt; cơ cấu thử uốn 3 điểm theo các tiêu chuẩn ASTM D790 hay ASTM C880 chưa được chế tạo và tích hợp hoàn chỉnh trên cùng khung máy.
  • Dải nhiệt độ thử nghiệm thực tế mới khảo sát đến mức 60°C, chưa thực hiện kiểm tra ở các dải nhiệt độ cao hơn đối với các nhóm nhựa kỹ thuật chịu nhiệt.
  • Kích thước không gian làm việc và dung lượng buồng nhiệt còn giới hạn trong phạm vi phòng thí nghiệm quy mô nhỏ.

Hướng phát triển tiếp:

  • Thiết kế, gia công bổ sung bộ đồ gá thử uốn 3 điểm và thử nén tiêu chuẩn để nâng cấp thiết bị thành máy thử cơ tính vạn năng.
  • Cải tiến buồng gia nhiệt với hệ thống điện trở nhiệt công suất lớn hơn và thuật toán điều khiển nhiệt độ PID chính xác để nâng dải nhiệt độ thử nghiệm lên trên 100°C.
  • Nâng cấp phần mềm máy tính nhằm tích hợp các công cụ tự động tính toán mô đun đàn hồi, giới hạn chảy và xuất báo cáo kiểm định theo các mẫu tiêu chuẩn công nghiệp.

Giá trị tham khảo

Đồ án tốt nghiệp là tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên, học viên cao học và kỹ sư thuộc các chuyên ngành Công nghệ Chế tạo máy, Cơ điện tử, Kỹ thuật Cơ khí và Khoa học Vật liệu.

Các nội dung có giá trị tham khảo ứng dụng cao gồm:

  • Phương pháp luận và các bước tính toán, lựa chọn trục vít me - đai ốc bi, gối đỡ và thanh trượt dẫn hướng theo tiêu chuẩn công nghiệp của hãng THK.
  • Giải pháp thiết kế buồng gia nhiệt cách ly nhiệt độ bằng sợi thủy tinh và đệm Teflon bảo vệ cảm biến lực.
  • Bản vẽ nguyên lý và sơ đồ mạch phần cứng vi điều khiển STM32F103RCT6 kết hợp mạch khuếch đại đo lường Loadcell và mạch công suất cầu H MC33883.
  • Cấu trúc chương trình giao tiếp giữa vi điều khiển và máy tính qua cổng nối tiếp để xây dựng hệ thống đo lường và vẽ biểu đồ biến dạng thời gian thực.

Câu hỏi thường gặp

  1. Thiết bị thử kéo nhựa gia nhiệt trong đồ án có các thông số kỹ thuật ban đầu như thế nào?
    Thiết bị được thiết kế với kích thước bao 510 x 285 x 1112 mm; sử dụng động cơ DC Tre Series TS1980 E6 (24VDC, tốc độ định mức 3550 rpm); cảm biến lực Loadcell VLC-110 dạng chữ S với tải trọng đo tối đa 100 kg; tốc độ dịch chuyển của trục vít me trong khoảng 5 – 50 mm/phút và sai số đo lường toàn hệ thống cho phép dưới 1%.

  2. Đồ án áp dụng giải pháp nào để cách nhiệt buồng thử nhằm bảo vệ cảm biến lực và khung máy?
    Tác giả thiết kế hộp buồng gia nhiệt khép kín có lớp lót sợi thủy tinh cách nhiệt xung quanh; đồng thời tại các vị trí liên kết chịu nhiệt và các trục dẫn nối với hàm kẹp mẫu, tác giả bố trí các miếng lót và ống lót bằng vật liệu Teflon (PTFE) có khả năng chịu nhiệt cao để ngăn chặn sự truyền nhiệt trực tiếp tới Loadcell và các thanh trượt dẫn hướng.

  3. Hệ thống điều khiển và xử lý tín hiệu của máy gồm những linh kiện phần cứng chính nào?
    Phần cứng điều khiển gồm bo mạch vi điều khiển STM32F103RCT6 (lõi ARM Cortex-M3), mạch khuếch đại điện áp cảm biến HDL-Vamp, mạch công suất cầu H FET sử dụng IC MC33883 để điều khiển động cơ DC, encoder quang tương đối hai kênh để hồi tiếp vị trí, cùng các module ngoại vi như màn hình LCD HD44780, màn hình TFT_LCD, khe thẻ nhớ SD và cổng giao tiếp máy tính RS232.

  4. Quá trình thực nghiệm của đồ án được thực hiện ở những dải nhiệt độ và vận tốc kéo nào?
    Tác giả đã tiến hành thực nghiệm đo độ bền kéo của mẫu nhựa ở 4 mức nhiệt độ gồm: nhiệt độ phòng, 50°C, 55°C và 60°C; mỗi mức nhiệt độ được kiểm tra lặp lại ở hai chế độ vận tốc kéo của trục vít me là 60 mm/phút và 120 mm/phút.

  5. Trục vít me bi sử dụng trong máy được tính toán và lắp đặt theo phương pháp nào?
    Trục vít me được lựa chọn theo cấp chính xác C7 từ catalogue của hãng THK và được lắp đặt theo kết cấu fixed - support. Qua tính toán kiểm tra sức bền trục có đường kính 17 mm và chiều dài 75 mm, lực gây uốn dọc trục giới hạn đạt 5137.77 N và lực kéo nén cho phép đạt 33524 N, đảm bảo điều kiện làm việc an toàn và không xảy ra hiện tượng cộng hưởng ở tốc độ vận hành dưới 4000 rpm.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế và chế tạo máy thử kéo nhựa gia nhiệt" đã hoàn thành toàn diện nhiệm vụ nghiên cứu, tính toán sức bền, thiết kế 3D và gia công chế tạo thành công thiết bị thử nghiệm cơ tính nhựa tích hợp buồng gia nhiệt. Việc kết hợp đồng bộ giữa kết cấu cơ khí chính xác từ nhôm 6061, hệ thống vít me - thanh trượt bi, mạch vi điều khiển STM32F103RCT6 và phần mềm thu thập dữ liệu Visual Studio 2013 cho phép đo lường lực kéo 100 kg với sai số dưới 1%. Kết quả nghiên cứu khẳng định khả năng tự chủ công nghệ chế tạo thiết bị kiểm tra cơ tính vật liệu trong nước với chi phí hợp lý, đồng thời cung cấp một tài liệu kỹ thuật có giá trị tham khảo cao cho công tác đào tạo và nghiên cứu chuyên ngành cơ khí chế tạo máy.