TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
Đề tài:
Thiết kế và mô phỏng máy cắt biên dạng ống tự động điều khiển CNC……
Tác giả luận văn:.…Phan Huy Lê…………………Khóa:..2009-2010………………
Người hướng dẫn:..……PGS.TS.Tăng Huy………………………………………….
Nội dung tóm tắt:
a) Lý do chọn đề tài
Hiện nay việc chế tạo giàn khoan dầu khí và các hệ thống dẫn dầu, khí của các nhà máy
lọc dầu đang là các công trình quan trọng, khối lượng lớn trong công nghiệp Việt Nam.
Trong các công trình đó, việc chế tạo kết cấu lớn từ phôi thép ống chiếm chủ yếu. Việc
cắt các ống đó yêu cầu chính xác đảm bảo khe hở hợp lý cho quá trình hàn lắp hệ thống
ống về sau, đặc biệt là các nút giao nhau của nhiều
ống với nhau. Từ nhu cầu đó đề tài:
thiết kế và mô phỏng máy cắt biên dạng ống tự động điều khiển CNC được xây dựng
nhằm thực hiện các công đoạn cắt ống ở trên một cách tự động, chính xác và nhanh hơn.
b) Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu.
Mục đích của đề tài là thiết kế ra máy cắt biên dạng ống tự động điều khiển CNC, phục
vụ trong các công trình xây dựng hệ thống giàn khoan dầu khí hoặc hệ thống dẫn dầu,
khí. Các hệ thống trên thường được xây dựng bằng phương pháp cắt, hàn ghép các phôi
ống tròn với nhau. Trong đó các ở các nút giao nhau của hệ giàn, các đầu ống thường có
biên dạng ống phức tạp, cần cắt chính xác để
đảm bảo khe hở hàn hợp lý. Do vậy, đối
tượng của đề tài này nghiên cứu thiết kế thiết bị cắt ống di động, có thể bám trên các ống
có đường kính khác nhau, phạm vi đường kính từ 200mm đến trên 1000m.
Máy sử dụng nguồn cắt plasma hoặc oxy-axetilen để cắt các loại ống kim loại chủ
yếu là thép.
Máy được điều khiển tự động bám theo quỹ đạo giao của 2 ống trụ vớ
i nhau với
mô hình máy gồm 2 bậc tự do gồm: bậc thứ nhất chuyển động quay tròn quanh bề mặt
ống, bậc thứ 2 chuyển động dọc đường sinh của ống.
Máy được cố định trên mặt ống bởi hệ thống cáp quấn quanh thân ống.
c) Tóm tắt cô đọng các nội dung chính và đóng góp mới của tác giả
Chương 1: tổng quan
Chương 2: lý thuyết biên dạng ống và phân tích kết cấu đã có
Trong chương này, lý thuyết biên dạng ống được nghiên cứu ở bài toán tổng quát
là: hai ống trụ - đường kính d1, d2 chéo nhau một góc phi trong không gian và khoảng
cách trục là l- giao nhau. Từ đó phương trình giao tuyến được xây dựng để phát triển
phần mềm điều khiển trên máy tính về sau và ứng dụng để điều khiển các trục chuyển
động của máy
.
Chương 3: thiết kế kết cấu cơ khí cho toàn máy
Từ việc phân tích kết cấu của máy cắt di động có sẵn trên thị trường, kết cấu cơ khí
của máy được thiết kế sao cho gọn nhất, tổng khối lượng của máy không quá 20kg. Máy
cắt được các đường kính ống từ 200mm đến trên 1000mm và hành trình tính theo đường
sinh ống là 400mm. Máy sử dụng các kết cấu chính xác, nhỏ gọn như : vitme bi, hộp
giảm tốc bánh răng sóng.
Chương 4: thiết kế hệ thống điều khiển
Thiết kế tổng thể phần cứng, mạch điều khiển cho hệ thống điều khiển CNC cho
máy. Động cơ servo được điều khiển bằng phần mềm trên máy tính thông qua hệ thống
card điều khiển chuyển động của Advantech và các driver của động cơ hãng misubishi.
Chương 5: Mô phỏng máy trên ngôn ngữ C++ và thư viện openGL
Mô phỏng hoạt động của máy trên giao diện của C++ và openGL, từ đó phát
triển thêm để xây dựng phần mềm điều khiển máy trên máy tính.
d) Phương pháp nghiên cứu.
Bài toán xuất phát từ nhu cầu thực tế. Từ nhu cầu đó, các ý tưởng thiết kế máy
được hình thành dựa trên các loại máy đã có. Máy được nghiên cứu để hoàn thiện hơn
về thiết kế cơ khí. Đồng thời kết hợp các kiến thức về tự động hóa, lập trình để xây dựng
hệ thống điều khiển cho máy.
e) Kết luận
Qua thời gian thực hiện luận văn, tác giả đã thực hiện được những nội dung như
sau:
Phương trình tính toán quỹ đạo cắt
Tự động hóa, điều khiển CNC máy dẫn đến độ chính xác cao hơn
Sử dụng các kết cấu cơ khí nhỏ gọn trong thiết kế: bánh răng sóng
Kết hợp C++ và thư viện opengl để mô phỏng quá trình hoạt động của cơ cấu
máy
Máy cắt cần được hoàn thiện trong việc thiết kế, mô phỏng và chế tạo, nhanh
chóng có thể ứng dụng được. Qua quá trình thực hiện thì tác giả cũng nhận thấy các yếu
tố cần được phát triển thêm:
Thêm một bậc tự do để thay đổi góc của đầu cắt với mép hàn sử dụng trong
trường hợp có sử dụng vát mép cắt.
Mở rộng trường hợp cho phương trình của quỹ
đạo là giao nhau của mặt phẳng
với ống tròn, hoặc các đường cong bất kỳ được nhập từ chương trình CAD
Lập quy trình chế tạo cho các chi tiết, lắp ráp thành sản phẩm thật