MỤC LỤC
MỤC LỤC………....…1
LỜI NÓI ĐẦU.......................4
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU................ 6
1.1 Đặt vấn đề....................6
1.2 Mục đích nghiên cứu của đề tài..................7
1.3 Đối tượng nghiên cứu......................7
1.4 Phương pháp nghiên cứu...................7
1.5 Các kết quả đạt được.........................8
1.6 Tiềm năng của nguồn năng lượng mặt trời..................8
1.7 Các kiểu khai thác năng lượng mặt trời........................9
1.8 Kết luận............................11
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN THIẾT KẾ......................12
2.1 Giới thiệu...................12
2.2 Một số kiểu dàn pin tự xoay..................12
2.2.1 Nguyên tắc xoay.....................12
2.2.2 Các kết cấu xoay........................13
2.2.3 Các phương án điều khiển....................17
2.2.4 Cơ sở để xoay dàn pin....................17
2.3 Sơ đồ kết cấu hệ thống.....................20
2.3.1 Mô đun cơ khí.......................20
2.3.2 Lựa chọn kiểu pin......................20
2.4 Thiết kế khung dàn.......................22
2.5. Thiết kế trục.....................23
2.6. Thiết kế khung đỡ và trụ đỡ....................24
2.7. Chọn công suất động cơ....................24
2.8. Nguyên lí hoạt động......................27
2.9. Một số Chi tiết điển hình của hệ thống...................27
I. Phân tích tính công nghệ của chi tiết đế....................30
II. Phân tích khả năng làm việc của các chi tiết trong máy..................30
III. Xác định dạng sản xuất.................... 31
IV. Chọn phương pháp chế tạo phôi..................... 31
V. Lập thứ tự nguyên công..................... 32
5.1.1 Nguyên công : Phay mặt phẳng trên A................... 32
5.1.2 Nguyên công: Phay mặt đáy B....................... 33
5.1.3 Nguyên công: Phay mặt trụ...................... 34
5.1.4 Nguyên công : Gia công lỗ xỏ bu lông 15 mm................. 35
5.1.5 Nguyên công: Gia công 4 lỗ M6..................36
5.1.7 Sử dụng bạc dẫn hướng khi khoan Nguyên công: Gia công 4 lỗ M8.................37
5.1.8 Nguyên công: Gia công lỗ Ø 60......................38
5.1.9 Kiểm tra các kích thước , độ vuông góc , độ song song , vị trí..................39
VI. Tính lượng dư cho một bề mặt và tra lượng dư cho các bề mặt còn lại.....................40
6.1. Tính lượng dư cho bề mặt lỗ Æ15 ở nguyên công tiện lỗ....................40
6.1.2 Tính lượng dư cho bề mặt lỗ Æ60 ở nguyên công tiện lỗ........................41
VII. Tính và tra chế độ cắt cho các bề mặt gia công......................43
7.1. Tính chế độ cắt cho nguyên công tiện lỗ15......................43
7.2 Tra chế độ cắt cho nguyên công phay mặt phẳng A...................46
7.3 Tra chế độ cắt cho nguyên công phay mặt đáy B......................48
7.4 Tra chế độ cắt cho nguyên công phay mặt trụ......................49
7.5. Tra chế độ cắt cho nguyên công gia công lỗ bắt bu lông M6....................50
7.6 Tra chế độ cắt cho nguyên công gia công lỗ bu lông M8...................52
VIII. Tính thời gian cơ bản để gia công chi tiết......................55
8.1. Thời gian nguyên công phay mặt phẳng đáy....................... 55
8.2. Thời gian nguyên công gia công lỗ xỏ bu lông.......................... 55
8.3. Thời gian nguyên công phay mặt B.......................... 56
8.4 Thời gian nguyên công phay mặt D....................... 56
8.5.Thời gian nguyên công gia công lỗ 60......................... 57
8.6 Thời gian nguyên công phay mặt còn lại........................ 57
IX. Tính đồ gá gia công nguyên công tiện lỗ 15................... 58
9.1 Tính sai số cho phép của đồ gá......................59
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHI........................61
TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................62
LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay các ngành kinh tế nói chung và ngành cơ khí nói riêng đòi hỏi kĩ sư cơ khí và cán bộ kĩ thuật cơ khí được đào tạo ra cần phải có kiến thức sâu rộng, đồng thời cần phải biết vận dụng những kiến thức đó vào để giải quyết những vấn đề cụ thể thường gặp trong sản xuất , sửa chữa và sử dụng.
Mục tiêu của môn học là tạo điều kiện cho người học nắm vững và vận dụng có hiệu quả các phương pháp thiết kế xây dựng và quản lý các quá trình chế tạo ra sản phẩm cơ khí về kĩ thuật sản xuất và tổ chức sản xuất nhằm đạt được các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật theo yêu cầu trong điều kiện quy mô sản xuất cụ thể nhằm đạt được các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật. Môn học còn truyền đạt những yêu cầu về chỉ tiêu công nghệ trong quá trình thiết kế các kết cấu cơ khí để góp phần nâng cao hiệu quả chế tạo chúng.
Hiện nay khoa học kĩ thuật càng ngày càng phát triển và hoàn thiện. nền kinh tế nước ta đang trong quá trình đổi mới hòa vào nhịp chung của toàn thế giới, nó đòi hỏi phải vận dụng các thành tựu khoa học kĩ thật một cách linh hoạt nhất . trong đó ngành cơ khí đóng vai trò then chốt, có tính quyết định tới công cuộc đổi mới đất nước. Chúng ta không thể phát triển toàn diện được nếu thiếu vắng đi sự lớn mạnh của ngành cơ khí, điển hình là công nghệ chế tạo máy.
Đây là một lĩnh vực rất sâu rộng, phức tạp và không ít khó khan khi chúng ta đi sâu vào nghiên cứu nó. Bằng sự sang tạo, trí thông minh và cần cù của con người chúng ta đã đạt được một số thành tựu đáng kể trong những năm gần đây, để đáp ứng được nhu cầu của xã hội có thể dễ dàng hòa nhập với công nghệ mới đòi hỏi mỗi kĩ sư thực hành chế tạo máy phải biết vận dụng mọi kiến thức được học trong trường để áp dụng có hiệu quả.
Trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp của ngành chế tạo máy. Em đã góp một phần nhỏ bé của mình vào việc: ‘’Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo hệ thống thu năng lượng mặt trời có khả năng theo dấu mặt trời, lập quy trình công nghệ gia công chi tiết Tấm đế’’.
Trong thời gian làm đồ án chúng em đã cố gắng học hỏi và ứng dụng kiến thức của mình đã được học và thực tế. với kiến thức của bản thân và sự hướng dẫn của các thầy cô giáo trong bộ môn công nghệ chế tạo máy, đặc biệt là thầy: TS……………... đã giúp chúng em hoàn thành đồ án được giao đúng thời hạn. Tuy nhiên do thời gian có hạn nên bản đồ án của em không tránh được những sai sót em mong thầy cô giáo chỉ bảo giúp em hoàn thiện đồ án được tốt hơn.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn sự giúp đơc của các quý thầy cô trong bộ môn, đặc biệt em xin chân thành cảm ơn thầy: : TS……………... đã tạo điều kiện tốt cho em hoàn thành đồ án.
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1 Đặt vấn đề
Sử dụng những nguồn năng lượng như: thang đá, dầu…đã thải ra khí quyển một lượng chất thải nguy hiểm, những chất này làm cho trái đất ngày càng ấm lên, là nguyên nhân gây ra những biến đổi về khí hậu theo hướng tiêu cực. Để hạn chế những tác động trên, những nhà khoa học trên thế giới, những quốc gia phát triển đã tích cực tìm ra những nguồn năng lượng mới để thay thế cho những nguồn năng lượng trên như: năng lượng gió, năng lượng mặt trời, năng lượng sóng biển…trong đó nguồn năng lượng lấy từ mặt trời được quan tâm nhiều hơn cả do những ưu việt về độ ổn định, tính dễ khai thác và cấu trúc đơn giản của hệ thống.
Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, dàn xoay 2 trục mang lại hiệu suất cao hơn 40 % so với dàn cố định. Các dàn xoay quanh 1 trục theo hướng Bắc – Nam, mặc dù có hiệu suất thấp hơn khoảng 10% so với dàn quay 2 trục, nhưng lại có kết cấu đơn giản hơn hẳn. Công suất cần thiết để xoay dàn thường chiếm khoảng 10 đến 30% công suất điện thu được từ dàn pin mặt trời. Điều này cho phép có thể xem xét đầu tư cho bài toán thiết kế, chế tạo các hệ thống dẫn động và điều khiển dàn tự xoay [2].
1.2 Mục đích nghiên cứu của đề tài
Đề tài có mục tiêu chủ yếu là Thiết kế và chế tạo khung, hệ thống giá đỡ, hệ truyền động cơ khí cho dàn đỡ pin mặt trời có khả năng tự xoay theo hướng mặt trời có một bậc tự do.
Các mục tiêu cụ thể là:
- Phân tích quỹ đạo di chuyển của mặt trời và các nguyên tắc xoay dàn nhằm chọn ra phương pháp dẫn động và điều khiển thích hợp;
- Tính toán thiết kế hệ thống giá đỡ, chọn động cơ hệ truyền động cơ khí cho dàn năng lượng mặt trời tự xoay có công suất 500 W.
- Chế tạo một hệ thống thực đầy đủ cả thiết bị điều khiển;
1.4 Phương pháp nghiên cứu.
Thu thập và phân tích dữ liệu về quy luật chuyển động của trái đất xung quanh mặt trời theo các mùa trong năm, quy luật chuyển động của mặt trời trong một ngày;
- Lựa chọn phương án truyền dẫn và kết cấu hệ thống dàn pin tự xoay;
- Xác định tải tác dụng lên hệ thống, bao gồm cả ảnh hưởng của gió bão;
- Ứng dụng các kiến thức về tính bền, động học và động lực học truyền dẫn cơ khí để thiết kế và chế tạo mô hình thực;
- Phân tích kết quả vận hành thử nghiệm để đưa ra các lưu ý và chỉ dẫn thiết kế.
1.5 Các kết quả đạt được
Đề tài này đã giải quyết được vấn đề chính được đặt ra là nâng cao hiệu suất của dàn pin năng lượng mặt trời bằng cách điều hiển dàn đỡ tấm pin mặt trời sao cho phương của tia sáng mặt trời luôn luôn vuông góc với mặt phẳng tấm pin năng lượng mặt trời. Dưới đây là các kết quả chính mà nghiên cứu này đạt được:
- Đã giới thiệu và phân tích quy luật chuyển động tương đối của mặt trời, dùng làm cơ sở xác định nguyên tắc xoay dàn năng lượng;
- Đã giới thiệu cách tính toán thiết kế hệ khung dầm đảm bảo điều kiện bền;
- Đã tính toán, lựa chọn và bố trí hệ truyền động đáp ứng được yêu cầu về động học và động lực học của hệ thống;
1.6 Tiềm năng của nguồn năng lượng mặt trời
Năng lượng hóa thạch ngày càng cạn kiệt, dân số tăng vọt, kinh tế phát triển như vũ bão…đã dẫn đến yêu cầu bức thiết phải có những phương cách mới trong việc cung ứng và sử dụng năng lượng. Ước tính, nguồn năng lượng tự nhiên hiện nay của chúng ta sẽ cạn kiệt trong thời gian tới, trong đó dự báo nguồn dầu mỏ thương mại trên thế giới còn dùng khoảng 60 năm, khí tự nhiên 80 năm, than150-200 năm. Trước thực trạng trên, đòi hỏi chúng ta phải tìm ra những những nguồn năng lượng thay thế. Một trong những giải pháp chủ yếu là tìm kiếm những nguồn năng lượng tái tạo được, những dạng năng lượng mà khi khai thác cũng như tiêu thụ tác động ít nhất đến môi trường như: năng lượng gió, năng lượng sóng biển, năng lượng mặt trời…
1.8 Kết luận
Trong chương này đã tìm hiểu tình hình sử dụng nguồn năng lượng mặt trời ở Việt Nam, mức độ cũng như các kiểu khai thác. Phân tích một số kiểu dàn pin hiện có trên thế giới, ưu nhược điểm của từng kiểu quay, một số giải pháp quay mà các nhà nghiên cứu đang quan tâm. Tìm hiểu mức độ áp dụng dàn quay tại Viêt Nam, từ đó lựa chọn cho mình một kiểu dàn quay để nghiên cứu, thiết kê.
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN THIẾT KẾ
2.1 Giới thiệu
Trong chương 2 đã trình bày một số kiểu dàn tự xoay đang được nghiên cứu, từ đó đã lựa chọn một kiểu dàn tự xoay phù hợp với các điều kiện ở Việt Nam. Trong chương này trình bày cách tính toán thiết kế hai dàn pin tự xoay có công suất lần lượt là 500W và 40W. Các công thức tính toán được sử dụng trong chương này được lấy từ các tài liệu về chi tiết máy, sức bền vật liệu chuẩn. Phần mềm RDM được sử dụng để kiểm tra độ bền của khung đã thiết kế.
Sơ đồ kết cấu hệ thống được giới thiệu trong phần 3.2 tiếp theo.
Trong phần 3.3 sẽ trình bày quá trình tính toán thiết kế dàn pin có công suất phát điện 500W.
2.2 Một số kiểu dàn pin tự xoay
2.2.1 Nguyên tắc xoay
Tấm pin năng lượng mặt trời đạt hiệu quả cao nhất khi phương của tia sáng mặt trời vuông góc với mặt phẳng của nó. Năng lượng hấp thụ giảm dần theo cosin của góc phương vị Ɵ, hình 2.1 thể hiện vấn đề đó.
2.2.2 Các kết cấu xoay
Hiện nay, trên thế giới, có nhiều kiểu dàn tự xoay đang được vận hành, khai thác cả ở phạm vi công nghiệp lẫn trong các phòng thí nghiệm. Tuy nhiên, có thể xếp các kết cấu xoay theo các nhóm dưới đây.
Kết cấu xoay một trục. Dàn pin xoay quanh một trục và có góc nghiêng ban đầu (góc vĩ độ). Hình 2.2 là cấu trúc và mô hình của một kiểu dàn pin tự xoay. Ở mô hình này, các tấm pin được lắp trên một dàn, dàn này lắp về một phía (dàn công xơn) và có góc nghiêng ban đầu. Kiểu dàn này có ưu điểm là góc quay của dàn lớn, chế tạo đơn giản, dễ lắp ráp, vận hành và bảo dưỡng, phù hợp đăt ở những vị trí có vĩ độ lớn.
Kalogirou SA đã tính toán dựa trên lý thuyết để so sánh hiệu suất của hệ thống năng lượng hai trục so với hệ thống theo dõi một trục quay quanh trục
Đông – Tây. Kết quả cho thấy hiệu suất của hệ thống 2 trục lớn hơn 10,9% so với hệ thống theo dõi 1 trục trên [7].
Nhưng ngược lại, chúng ta không thể phủ nhận đi những ưu điểm của hệ thống 1 trục xoay tự động. Hiệu suất đầu ra của hệ thống cũng cao hơn khá nhiều so với hệ thống cố định. Gần đây nhất, năm 2009 Sefa et al đã làm thí nghiệm và mô phỏng trên máy tính để so sánh công suất của hệ thống 1 trục so với hệ thống cố định. Kết quả cho thấy công suất đầu ra của hệ thống xoay tự động lớn hơn khá nhiều so với kiểu cố định [8]. Kết quả thu được như ở hình 2.7.
2.2.4 Cơ sở để xoay dàn pin.
Mặt trời quay quanh quỹ đạo trái đất (lấy trái đất làm chuẩn), do đó hướng của tia sáng mặt trời đối với mặt phẳng trái luôn luôn thay đổi theo thời gian. Theo Stine và Harrigan (1985), quan hệ giữa vector tia sáng mặt trời và tâm của trái đất được biểu diễn như sau (hình 2.8).
Hình 2.9 mô tả góc nghiêng của trục trái đất so với mặt phẳng quỹ đạo trái đất một góc 23,50, chính góc nghiêng này đã tạo ra các mùa trong năm. Ở nước ta, đông chí diễn ra vào khoảng ngày 21 tháng 12, hạ chí diễn ra vào ngày 21 tháng 6, xuân phân xảy ra vào ngày 20 tháng 3 và thu phân diễn ra vào ngày 23 tháng 9.
Căn cứ vào những kết quả nghiên cứu của các tác giả trên, căn cứ vào vị trí địa lí ở Việt Nam, căn cứ vào khả năng của bản thân. Tác giả mạnh dạng lựa chọn phương án thiết kế là kiểu dàn pin tự xoay quanh một trục có góc nghiêng ban đầu được điều khiển thích nghi.
Do dàn điều khiển thích nghi nên góc tới của tia mặt trời được xác định bằng cảm biến, góc nghiêng của dàn được xác định bằng góc vị độ tại vị trí đặt dàn.
2.3 Sơ đồ kết cấu hệ thống
2.3.1 Mô đun cơ khí
Sau khi tham khảo các hệ thống các kiểu dàn quay, sơ đồ kết cấu dàn quay một trục có ưu điểm đơn giản, dễ chế tạo, vận hành nhưng hiệu suất không thấp hơn nhiều so với dàn 2 trục.
Toàn bộ khung dàn quay được liên kết với trục quay được gá trên hai gối đỡ. Trục quay nhờ vào vào truyền động từ động cơ thông qua bộ giảm tốc cơ khí, trụ đỡ có đế đỡ toàn bộ hệ thống dàn.
2.3.2 Lựa chọn kiểu pin
Hiện nay trên thế giới có rất nhiều hãng sản xuất tấm pin năng lượng mặt trời, tùy thuộc vào chất lượng mà mỗi tấm pin có gía thành khác nhau, công suất của mỗi tấm từ 25W đến 280W (thùy thuộc vào số cell trên một tấm). Để đơn giản trong việc chế tạo, lắp ráp ta chọn tấm pin có các thông số trình bày như bảng.
2.4 Thiết kế khung dàn
Hai tấm pin được bố trí đối xứng với trục chính của dàn, mỗi bên bố trí môt tấm pin có kích thước 255x345x17mm. Trục chính của dàn làm bằng thép (theo tiêu chuẩn KSD 3568-1986), khung dàn và các thanh giằng được làm bằng thép V63x63x5 (theo TCVN 1656 – 85). Liên kết giữa xác chi tiết trong khung bằng phương pháp hàn theo tiêu chuẩn các mối hàn TCVN 7472:2005.Mối ghép giữa thanh giằng ngang lên kết với dầm chính bằng bu lông- đai ốc M12x90 .Các ke tăng lực được hàn cố định vào thang gằng ngang và tì vào dầm chính
* Kiểm tra độ bền của khung:
Để tính tính độ bền khung, giả thiết áp lực gió phân bố đều lên các thanh liên kết của dàn, mỗi thanh đều chịu lực như nhau
Áp lực gió trên một đơn vị diện tích được tính theo công thức sau:
W= 0.0613v2
Từ đó ta tính được áp lực gió trên một đơn vị diện tích:
W = 0.0613.v2 = 0.0613.36,6672 = 82,416 daN/m2
Giả thiết áp suất gió phân bố đều trên toàn bộ mặt phẳng tấm thu. Từ đó ta tính được áp lực trên toàn bộ tấm thu:
P = W. S
Trong đó:
P (daN)- là áp lực trên toàn bộ mặt phẳng tấm thu.
S = 1,79x0,995 = 1,78 (m2)- là diện tích một nửa mặt phẳng.
Do khung bố trí hai tấm pin đối xứng nên diện tích toàn bộ mặt phẳng dàn là 3,562 (m2)
Dàn có tính đối xứng nên ta chỉ kiểm tra độ bền một bên khung.Vậy áp lực gió một nửa mặt phẳng của khung là (hình 3.3):
P1 = 82,416.1,78 = 146,8 (daN) =14,68(kN)
So với áp lực này (tương đương khoảng 1,5 tấn), khối lượng bản thân của dàn (khoảng 0,1 tấn) có thể bỏ qua.
2.5. Thiết kế trục
Trục của dàn có tác dụng đỡ dàn và truyền mô men quay từ đầu ra của hộp giảm tốc đến dàn, làm cho dàn pin xoay. Vật liệu chọn để làm trục là thép CT3.
Trên hình là cụm chi tiết trục quay của dàn. Momen xoắn được truyền từ đầu ra của hộp giảm tốc đến trục quay của dàn thông qua một khớp nối mềm làm quay trục. Trục của dàn được kê trên hai gối đỡ . Do trục dàn nằm nghiêng nên ổ đỡ vừa chịu lực hướng tâm lẫn lực dọc trục, do đó chọn ổ đỡ để lắp là ổ đỡ chặn. Để truyền mômen từ trục đến khung đỡ mối ghép được sử dụng trong trường hợp này là mối ghép định hình có hình bán nguyệt.
2.6. Thiết kế khung đỡ và trụ đỡ
Khung đỡ có tác dụng đỡ toàn bộ trọng lượng của dàn và áp lực gió tác dụng lên dàn. Một đầu của khung đỡ được khoan 8 lỗ d=12 để cố định dàn, , khung đỡ được cố định lên gối đỡ có lỗ hình bán nguyệt để lắp với trục có tác dụng truyền mômen xoắn. Khung đỡ được gia cố thêm các ke tăng lực để tăng độ cứng vững của khung
Trụ đỡ dùng để đỡ toàn bộ trọng lượng và áp lưc gió của dàn pin, do đó cần phải có độ cứng vững cao. Trụ đỡ chính làm bằng thép định hình trụ đặc liên kết với bệ đỡ bằng mối ghép bulông-đai ốc M30.
2.7. Chọn công suất động cơ
Công suất của động cơ đủ lớn để quay dàn pin trong những điều kiện bình thường. Do dàn có tính đối xứng nên có thể bỏ qua các thành phần lực tác dụng đối xứng lên khung dàn. Vì vậy, tính công suất động cơ chỉ căn cứ vào mômen quán tính của dàn.
Từ 3.7 và 3.8, ta tính được mô men trên trục quay của dàn:
M = 47,062.0,035 . 1,65(N.m) (3.9)
Để dàn quay được khi khởi động động cơ, mô men trên trục của trên đầu ra của hộp giảm tốc nối với trục của dàn phải lớn hơn momen trên trục quay của dàn.
2.8. Nguyên lí hoạt động
Để dàn pin hoạt động ổn định, cách vận hành được thực hiện theo trình tự các như sau:
- Kiểm tra tất cả các thiết bị khung dàn đều ở trạng thái bình thường.
- Động cơ 1 hoạt động truyền chuyển động qua khớp nối trục đến trục vít => ăn khớp với bánh vít làm dàn xoay quanh phương Z
- Động cơ 2 hoạt động ăn khớp bánh răng với trục bánh đà làm cho tấm pin quay 1 góc từ 0 đến 180°
- Làm cho ánh nắng vuông góc với tấm pin năng lượng nhằm thu được nhiều năng lượng nhất có thể.
2.9. Một số chi tiết điển hình của hệ thống
a) Tấm đế:
Như hình 2.17
c) Trục vít:
Như hình 2.19.
CHƯƠNG 3: LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT ĐẾ
I. Phân tích tính công nghệ của chi tiết đế
Chi tiết cần gia công là chi tiết dạng hộp, do đó chuẩn tinh chính là một mặt phẳng và 2 lỗ vuông góc với mặt phẳng đó. Với chi tiết của ta thì ta nhận thấy tính công nghệ phù hợp. Do chi tiết phải lắp ghép với chi tiết khác và được cố định thông qua 2 lỗ xỏ bu lông, do vậy ta chọn chuẩn tinh thống nhất là mặt phẳng đáy và 2 lỗ xỏ bu lông.
Từ tính công nghệ ta có thể đưa ra một số yêu cầu kĩ thuật như sau đối với chi tiết:
- Độ chính xác kích thước lỗ xỏ bu lông đạt cấp 7 : Æ15+0.018.
- Độ nhám bề mặt lỗ đạt cấp 8: Ra = 0.63.
- Độ không vuông góc giưa 2 lỗ xỏ bu lông và mặt đáy không vượt quá 0.02 trên toàn bộ mặt phẳng.
II. Phân tích khả năng làm việc của các chi tiết trong máy
Chi tiết cần gia công là gối đỡ. Trên gối đỡ thường gia công lỗ để lắp ghép với trục hoặc là lỗ lắp ổ lăn, với trường hợp này gối đỡ trên đó gia công lỗ để lắp ổ lăn. Gối đỡ được lắp lên một chi tiết khác thông qua mặt phẳng đáy và 4 lỗ lắp bu lông.
Lắp ghép giữa lỗ và ổ lăn là lắp ghép theo hệ trục vì ổ lăn đã được chế tạo sẵn. Do đó lỗ được chế tao theo vòng ngoài của ổ đạt cấp chính xác kích thước H7, cấp độ nhám là cấp 8.
III. Xác định dạng sản xuất.
Sản lượng hàng năm: N = 1000 chiếc/năm.
Khối lượng chi tiết là: = 15 (kg).
Tra bảng 2_Thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy ta được dạng sản xuất là loạt lớn. Do vậy ta chọn trang bị công nghệ để chế tạo sản phẩm này là máy vạn năng và đồ gá chuyên dùng.
IV. Chọn phương pháp chế tạo phôi.
Ta có:
- Vật liệu chi tiết là: Thép CT3.
- Sản lượng hàng năm: N = 1000 (chiếc/năm).
- Dạng sản xuất: Hàng loạt vừa
Chọn phôi là thép đúc có hình dạng gần giống với chi tiết gia công. Đúc trong khuôn cát. Kết cấu khuôn đúc như hình dưới.
V. Lập thứ tự nguyên công.
- Nguyên công 1: Phay mặt phẳng trên A
- Nguyên công 2: phay mặt đáy B
- Nguyên công 3: phay mặt trụ
- Nguyên công 4: gia công lỗ xỏ bu lông Æ15
- Nguyên công 5: gia công 4 lỗ M6
- Nguyên công 6: gia công 4 lỗ M8
- Nguyên công 7: gia công lỗ Æ60
- Nguyên công 8: kiểm tra kích thước độ vuông góc
5.1.1 Nguyên công: Phay mặt phẳng trên A
a) Chọn máy: Máy phay đứng kí hiệu 6H12.
Đặc tính kĩ thuật của máy như sau.
- Khoảng cách từ mặt đầu trục chính tới bàn máy là : a = 30 ¸ 400.
- Lực cắt lớn nhất của cơ cấu chạy dao dọc là 1500 (kg).
- Lực cắt lớn nhất của cơ cấu chạy dao ngang là 1200 (kg).
- Lực cắt lớn nhất của cơ cấu chạy dao đứng là 500 (kg).
- Công suất động cơ chính là N = 7 kw.
- Số cấp tốc độ là Z = 18.
- Dải tốc độ của trục chính là n = 30 ¸ 1500 (vòng/ phút).
c) Sơ đồ gá đặt chi tiết như hình vẽ
d) Định vị
Chi tiết được định vị trên phiến tỳ khống chế 3 bậc tự do, chốt trụ nhám hạn chết 2 bậc tự do , chốt định vị hạn chết 1 bậc tự do
e) Kẹp chặt:
Dùng hai miếng kẹp để kẹp chặt chi tiết, phương của lực kẹp cùng phương với phương của kích thước thực hiện. Chốt tỳ phụ có tác dụng tăng độ cứng vững của chi tiết gia công
5.1.3 Nguyên công: Phay mặt trụ
a) Chọn máy: Máy phay đứng kí hiệu 6H12.
Đặc tính kĩ thuật của máy như sau.
- Khoảng cách từ mặt đầu trục chính tới bàn máy là : a = 30 ¸ 400.
- Lực cắt lớn nhất của cơ cấu chạy dao dọc là 1500 (kg).
- Lực cắt lớn nhất của cơ cấu chạy dao ngang là 1200 (kg).
- Lực cắt lớn nhất của cơ cấu chạy dao đứng là 500 (kg).
- Công suất động cơ chính là N = 7 kw.
b) Chọn dao: Dao phay mặt đầu răng chắp mảnh hợp kim cứng có.
D = 100 mm.
B = 50 mm.
d(H7) = 32 mm.
Z = 8 răng.
c) Sơ đồ gá đặt chi tiết như hình vẽ.
5.1.5 Nguyên công: Gia công 4 lỗ M6.
a) Chọn máy: Máy khoan cần kí hiệu 2M53.
Đặc tính của máy:
- Đường kính lớn nhất có thể khoan lỗ đặc Dmax= 35 mm.
- Số cấp tốc độ Z = 12.
- Dải tốc độ n = 40 ¸ 2500 vòng/ phút.
- Công suất động cơ N = 2.8 kw.
- Khoảng cách A = 325 ¸ 1250 mm.
b) Chọn dao: Nguyên công gồm 4 bước: Khoan, khoét, dao thô, dao tinh nên chọn.
- Mũi khoan ruột gà có D = 5 mm.
- Taro M6
c) Sơ đồ gá đặt. Như hình vẽ.
d) Định vị
Chi tiết được định vị trên 2 phiến tỳ khống chế 3 bậc tự do, chốt trụ nhám hạn chế 2 bậc tự do , chốt trụ ngắn hạn chế 1 bậc tự do
e) Kẹp chặt:
Cơ cấu đòn kẹp liên động giúp kẹp chặt chi tiết
5.1.8 Nguyên công: Gia công lỗ Ø 60
a) Chọn máy: Máy khoan cần kí hiệu 2M53.
Đặc tính của máy:
- Đường kính lớn nhất có thể khoan lỗ đặc Dmax= 60 mm.
- Số cấp tốc độ Z = 12.
- Dải tốc độ n = 60 ¸ 2500 vòng/ phút.
- Công suất động cơ N = 2.8 kw.
b) Chọn dao: Nguyên công gồm 4 bước: Khoan, khoét, dao thô, dao tinh nên chọn.
- Mũi khoan ruột gà có D = 60 mm.
B = 70 mm.
d(H7) = 32 mm.
Z = 8 răng.
c) Sơ đồ gá đặt
e) Định vị:
Cơ cấu đòn kẹp liên động giúp kẹp chặt chi tiết
Dùng bạc dẫn hướng tăng độ chính xác cho chi tiết
5.1.9 Kiểm tra các kích thước, độ vuông góc, độ song song, vị trí
- Kiểm tra độ không song song của hai tâm lỗ M6 và M8 phải 0,1/100mm
- Kiểm tra độ không vuông góc giữa đường tâm lỗ M8 và mặt đầu phải 0,1/100mm
VI. Tính lượng dư cho một bề mặt.
Ở đây t ính lượngdư cho bề mặt lỗ 15 ở nguyên công khoan.
Ta có phôi gia công trong trường hợp này là phôi đúc đạt cấp chính xác cấp 2 nên tra theo bảng 10 (sổ tay công nghệ chế tạo máy Tập 1) ta có:
Ri + Ti = 600(mm).
Với vật liệu gang sau bước tiện thô thì Ti không còn và Rz còn lại tra bảng 12 (Hướng dẫn đồ án Công nghệ chế tạo máy).
Rz = 50 ¸ 20 (mm).
Ta có db = dc = 1000(mm). Do vậy rcm = 707(mm).
Sai số chuẩn xuất hiện khi chi tiết bị xoay khi định vị vào 2 chốt mà giữa 2 chốt và lỗ có khe hở.
rmax = dA + dB + rmin
ec = L*tga = 41*0.043/194 = 0.009(mm) = 9(mm).
Sai số kẹp chặt xác định theo bảng 24(Hướng dẫn đồ án công nghệ CTM) ta có : ek = 120(mm).
Các bề mặt khác tra theo sổ tay công nghệ tập 1.tra bảng 395 cho chi tiết có kích thước danh nghĩa lớn nhất nhỏ hơn 248 mm ta có lượng dư như sau.
Bề mặt có kích thước < 50mm,
Trên: 4.0 mm.
Dưới, bên: 3.0mm.
Bề mặt có kích thước > 50 ¸ 120mm.
Trên: 4.5 mm.
Dưới, bên: 3.5mm.
Vậy lượng dư các bề mặt.
Đầu lỗ 15: 3.5mm
VII. Tính và tra chế độ cắt cho các bề mặt gia công.
7.1. Tính chế độ cắt cho nguyên công lỗ 15.
Lỗ gia công có lượng dư danh nghĩa 2mm.
Nguyên công chia làm 2 bước:
- Bước 1: Khoan với chiều sâu cắt: t1 = 1.7mm.
- Bước 2: Khoét với chiều sâu cắt: t2 = 0.3mm.
Dao: Mũi khoan ruột gà kí hiệu P18
Mũi khoét: Bk6
a) Bước 1: Khi khoan
- Chiều sâu cắt: Khoan với chiều sâu cắt: t1 = 1.7mm.
- Lượng chạy dao S khi tiện thô trong tra bảng 2.3 (Sổ tay chế độ gia công cơ) ta có S = 0.9mm/vòng.
b) Bước 2: Khi khoét
- Chiều sâu cắt: Khoét với chiều sâu cắt: t2 = 0.3mm.
- Bước tiến: Khi khoét để đạt độ bóng Ra = 0.63 dao HKC BK6 bán kính đỉnh dao r = 1, t = 0.3 s = 0.1 mm/vòng.
7.3 Tra chế độ cắt cho nguyên công phay mặt đáy A
Do mặt đáy được chọn làm chuẩn định vị (chuẩn tinh thống nhất) để gia công chi tiết nên yêu cầu về độ nhám RZ = 20 (cấp độ bóng 5), nguyên công chia làm 2 bước phay thô và phay tinh với tthô = 2.5mm, ttinh = 0.5 mm.
Dao có đường kính D = 100mm.
Bề rộng phay B = 55mm.
Chọn bước tiến dao răng (SZ) tra bảng 2.80 (Sổ tay công chế độ gia công cơ). Ta có:
SZthô = 0.3mm/răng.
SZtinh = 0.2mm/răng.
Chọn tuổi bền của dao tra bảng 2.82 (Sổ tay công chế độ gia công cơ). Ta có TP = 120 phút.
Xác dịnh vận tốc cắt và bước tiến dao cho bàn máy.
Bước tiến dao cho bàn máy (Sm).
Smth = SZth*Zd*nt = 0.3*8*300 = 720(mm/phút).
Smt = SZth*Zd*nt = 0.2*8*300 = 480(mm/phút).
Nđc = 7kwsuy ra Nđc*h = 0.75 *7 = 5.25 > 3.2 = NC.
Vậy đủ cônh suất cắt.
7.4 Tra chế độ cắt cho nguyên công phay mặt trụ
Do mặt đáy được chọn làm chuẩn định vị (chuẩn tinh thống nhất) để gia công chi tiết nên yêu cầu về độ nhám RZ = 20 (cấp độ bóng 5), nguyên công chia làm 2 bước phay thô và phay tinh với:
- Chiều sâu cắt: tthô = 2.5mm, ttinh = 0.5 mm.
- Dao gia công:
Dao có đường kính: D = 100mm.
Bề rộng phay: B = 55mm.
Chọn bước tiến dao răng (SZ) tra bảng 2.80 (Sổ tay công chế độ gia công cơ). Ta có:
SZthô = 0.3mm/răng.
SZtinh = 0.2mm/răng.
Bước tiến dao cho bàn máy (Sm).
Smth = SZth*Zd*nt = 0.3*8*300 = 720(mm/phút).
Smt = SZth*Zd*nt = 0.2*8*300 = 480(mm/phút).
Nđc = 7kw suy ra Nđc*h = 0.75 *7 = 5.25 > 3.2 = NC.
Vậy đủ công suất cắt
VIII.Tính thời gian cơ bản để gia công chi tiết.
8.1. Thời gian nguyên công phay mặt phẳng đáy.
Chiều dài gia công:
lgc = lc + y + lp(mm).
Do đối xứng ta lấy cho một bên rồi nhân 2.
lC- Chiều dài cắt. lC = 64mm.
y- Chiều dài vào ra của dụng cụ cắt Tra bảng 2.97 (Sổ tay công chế độ gia công cơ). lấy y = 16 mm.
lp- Chiều dài phụ, ở đây ta không cần lp.
=> lgc = 2*(64+16) = 160mm.
Thời gian nguyên công(tnc).
tnc = t1 + t2 = 0.25 + 0.35 = 0.6 (phút).
8.3. Thời gian nguyên công phay mặt trên
Chiều dài gia công:
lgc = lc + y + lp(mm).
Do đối xứng ta lấy cho một bên rồi nhân 2.
lC- Chiều dài cắt. lC = 30(mm).
y- Chiều dài vào ra của dụng cụ cắt Tra bảng 2.97 (Sổ tay công chế độ gia công cơ). lấy y = 5 (mm).
lp- Chiều dài phụ, ở đây ta không cần lp.
=> lgc = 30 +5 = 35(mm).
Thời gian nguyên công(tnc).
tnc = 2*t1 = 2*0.05 = 0.1 (phút).
8.5.Thời gian nguyên công gia công lỗ 60
Chiều dài gia công:
lgc = lc + y + lp(mm).
lC- Chiều dài cắt. lC = 25mm.
y- Chiều dài vào ra của dụng cụ cắt Tra bảng 2.99 (Sổ tay công chế độ gia công cơ). Lấy y = 8(mm). cho bước khoan.
y = 4(mm). cho bước khoet.
y = 17(mm). cho bước doa.
Thời gian nguyên công(tnc).
tnc = 2*(t1 + t2 + t3 + t4) = 2*(0.36 + 0.13 + 0.14 + 0.21) = 1.7(phút).
IX.Tính đồ gá gia công nguyên công gia công lỗ 15
a) Sơ đồ gá đặt:
Sơ đồ gá đặt và kẹp chặt như hình vẽ 3.9.
b) Phân tích sơ đồ gá đặt:
* Về định vị: Để gia công 4 lỗ φ15 chi tiết được định vị 6BTD gồm:
- Mặt đáy: Định vị 3BTD bằng 2 phiến tỳ phẳng.
- Mặt cạnh phía trong: Định vị 2BTD.
- Mặt cạnh bên trái: Định vị 1BTD.
* Về kẹp chặt: Sử dụng mỏ kẹp liên động
c) Tính toán đồ gá:
Tính khả năng lật xung quanh điểm ta có:
W*27 + W*221 –K*PZ*174 = 0
Suy ra: W = K*PZ*174/ (221 + 27) = K*1250*174/248.
Ta có: Q = 2*W = 2*4800 = 9600N.
9.1 Tính sai số cho phép của đồ gá.
Ta có xác định sai số cho phép của đồ gá theo công thức sau:
egđ = ec+ ek + eđcg
Hay ta có thể viết lại theo công thức sau đây:
egd = ec + ek + ect + em + eđc.
Suy ra em = 0.013mm.
eđc- Sai số điều chỉnh sinh ra trong quá trình lắp ráp và điều chỉnh đồ gá. Lấy eđc = 10 mm = 0.01mm.
egđ- Sai số gá đặt lấy [egđ] = (1/3)*d.
d- Dung sai nguyên công d = 0.2mm
=> [egđ] = (1/3)*0.2 = 0.07mm.
Thay sô ta được sai số chế tạo của đồ gá là:
Vậy [ect] = 0.061mm.
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
4.1. Kết luận
Sau một thời gian làm việc tích cực, khẩn trương dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo: TS……..………. em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình đúng tiến độ, đảm bảo các nội dung yêu cầu của nhiệm vụ đồ án đã đề ra.
Tuy nhiên do trình độ bản thân có hạn, đồ án được thực hiện song song cùng các nhiệm vụ học tập và các công việc khác. Hơn nữa nội dung đồ án liên quan đến nhiều môn học khác nhau như: Vật liệu cơ khí, Dung sai lắp ghép và đo lường, Chi tiết máy, Nguyên lí cắt, Đồ gá,…v.v. Do vậy đồ án tốt nghiệp của em không tránh khỏi những thiếu xót, các phương án công nghệ chưa được tối ưu, chưa thực sự hợp lí.
Các máy móc trang thiết bị, dụng cụ cắt và đồ gá chủ yếu được tra cứu theo các sổ tay nên sẽ có sự khác biệt so với một điều kiện sản xuất cụ thể trong thực tế. Do vậy khi áp dụng quy trình công nghệ trong đồ án vào thực tế sẽ phải có sự hiệu chỉnh cho phù hợp với máy móc trang thiết bị của điều kiện sản xuất trong thực tế, nhất là các chế độ cắt của các nguyên công phải hiệu chỉnh cho phù hợp với máy gia công.
Với đề tài về lĩnh vực “hệ thống thu năng lượng mặt trời có khả năng theo dấu mặt trời” tương đối là mới và cũng ít các tài liệu được viết trong các trường đại học nên quá trình tìm hiểu chủ yếu dựa trên các trang mạng internet do đó sự kiểm nghiệm chưa được sát sao và khó tránh khỏi những thiếu sót, tính không hợp lý.
Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của thầy: TS…………..…. cùng các thầy, cô trong “Bộ Môn Công Nghệ Chế Tạo Máy” đã tạo điều kiện giúp đỡ để em hoàn thành đề tài nghiên cứu này.
4.2. Kiến nghị và hướng phát triển
Kiến nghị: Cung cấp trang thiết bị đầy đủ cho sinh viên tham gia quá trình nghiên cứu (máy móc, dụng cụ đo, mô hình học tập…)
Hướng phát triển: Tìm hiểu thêm nhiều hệ thống thu năng lượng bằng mặt trời khác nhằm giảm ổ nhiểm môi trường, tạo năng lượng sạch trong tương lai. Mở rộng khả năng sản xuất mô hình, ứng dụng trong nghiên cứu cũng như đời sống con người sau này.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hưng Yên , ngày…….tháng…..năm 20…
Sinh viên thực hiện
…………………
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Hồ Viết Bình – Phan Minh Thanh, Hướng dẫn thiết kế đồ án CNCTM, NXB Đại học quốc gia TP.HCM
2. GS. TS. Trần Văn Địch, Thiết kế đồ án CNCTM, NXB khoa học và kỹ thuật, Hà Nội
3. GS. TS. Nguyễn Đắc Lộc, Sổ tay CNCTM tập 1-2-3, NXB khoa học và kỹ thuật, Hà Nội
4. Trần Quốc Hùng, Giáo trình Dung sai kỹ thuật đo, NXB Đại học quốc gia TP.HCM
5. Hồ Viết Bình – Phan Minh Thanh, Giáo trình Công nghệ chế tạo máy, NXB Đại học quốc gia TP.HCM
6. Hồ Viết Bình – Lê Đăng Hoành - Nguyễn Ngọc Đào, Đồ gá gia công cơ khí tiện – phay – bào – mài, NXB Đà Nẵng
7. Phan Minh Thanh - Hồ Viết Bình, giáo trình Cơ sở CNCTM, NXB Đại học quốc gia TP.HCM
8. Nguyễn Ngọc Đào - Hồ Viết Bình - Trần Thế San, Chế độ cắt gia công cơ khí, NXB Đà Nẵng
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"