Nghiên cứu cải tiến máy kéo kim loại MTS tại trung tâm thí nghiệm thực hành khoa cơ điện và công trình phục vụ đào tạo

 chức thí nghiệm; 
- Ghi kết quả số liệu thí nghiệm; 
- Đánh giá kết quả thí nghiệm đạt được. 
II. VẬT LIỆU, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 
Vật liệu tiến hành nghiên cứu là máy kéo nén 
kim loại MTS hiện có tại Trung tâm thí nghiệm 
- thực hành khoa Cơ điện và Công trình - 
Trường Đại học Lâm nghiệp. Trong điều kiện 
tiến hành thí nghiệm, tác giả chọn thiết bị thu 
thập, khuếch đại thông tin đo lường DMC Plus 
do Cộng hòa Liên bang Đức sản xuất. 
Tác giả sử dụng phương pháp nghiên cứu lý 
thuyết để tiến hành nghiên cứu, tính toán và lựa 
chọn đầu đo lực, thiết bị thu thập, khuyếch đại 
thông tin và hiển thị thông tin đo lường. 
Ứng dụng phương pháp đo lường các đại 
lượng không điện bằng điện với việc ứng dụng 
thiết bị đo lường DMC plus và phần mềm đo 
lường DMC laplus để thiết lâp phương pháp 
đo, thiết kế quy trình đo lường. 
C«ng nghiÖp rõng 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 1 - 2014 92
III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 
3.1. Nghiên cứu xây dựng phương án thiết kế cải tiến 
3.1.1. Giới thiệu máy kéo nén kim loại MTS tại 
Trung tâm Thí nghiệm thực hành – khoa Cơ 
điện và Công trình 
Cấu tạo cơ bản của máy kéo nén kim loại là 
khung máy, trên khung máy có giá đỡ
cố định và giá đỡ di động. Trên giá đỡ cố định 
có gắn má kẹp phôi cố định, trên giá đỡ di 
động có gắn má kẹp phôi di động. Giá đỡ di 
động có thể trượt dọc theo khung đứng nhờ bộ 
phận trục ren – đai ốc, đai ốc được gắn cố định 
trên giá đỡ di động, còn trục ren được lắp trên 
khung máy. Bộ phận truyền động cho trục ren 
là động cơ điện 1 pha. 
Hình 01. Cấu tạo máy kéo nén kim loại 
1 - đế máy; 2 - khung đứng; 3 - bàn máy di động; 4 - má kẹp phôi di động; 5- má kẹp phôi tĩnh; 
6 - cần cố định má kẹp phôi tĩnh. 7 - đồng hồ điện áp; 8 - đồng hồ đo độ biến dạng; 9- đồng hồ đo 
lực kéo; 10 - băng giấy; 11 - bảng điều khiển; 12 - công tắc nguồn 
Nguyên lý làm việc: 
Khi động cơ điện làm việc, mô men xoắn từ 
trục động cơ qua bộ truyền bánh răng giảm tốc 
truyền tới trục ren. Trục ren chỉ có thể quay 
quanh trục mà không tịnh tiến được, do đó làm 
đai ốc di chuyển tịnh tiến theo chiều thẳng đứng 
(lên hoặc xuống). Khi mẫu được kẹp chặtvới các 
má kẹp, giá di động được kéo xuống làm mẫu thí 
nghiệm bị dãn ra tới một mức độ nhất định sẽ bị 
đứt. Một bộ phận cảm biến cơ học được gắn vào 
giá đỡ của má kẹp cố định, do đó khi máy làm 
việc, lực do cảm biến ghi nhận sẽ được hiển thị 
tại đồng hồ đo lực kéo số (9). Giá trị biến dạng 
của mẫu cũng được ghi nhận và hiển thị tại đồng 
hồ số (8). Diễn biến của lực và biến dạng cũng 
được ghi lại theo thời gian trên băng giấy (10). 
9 
10 
11 
12 
7 
8 5 
4 
3 
6 
2 
1 
C«ng nghiÖp rõng 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 1 - 2014 93
3.1.2. Nghiên cứu xây dựng phương án thiết 
kế cải tiến máy kéo nén kim loại 
Căn cứ vào tình hình thực tế của máy kéo 
nén hiện có tại trung tâm thí nghiệm thực hành 
Khoa Cơ điện và Công trình - Trường Đại học 
Lâm nghiệp hiện nay đã cũ, bộ phận cảm biến 
cơ học cho kết quả thí nghiệm có độ chính xác 
không đảm bảo yêu cầu nên tôi tiến hành đề 
xuất 02 phương án cải tiến máy kéo nén kim 
loại như sau: 
DMC Plus
COMPUTER
t
F
F
13
4
5
2
6
7
8
1
3
4
5
2
6
7
8
DMC Plus
COMPUTER
t
FF
 a. Phương án 1 b. Phương án 2 
Hình 02. Các phương án cải tiến máy kéo nén kim loại 
1- máy kéo nén cơ sở; 2- trục ren di động; 3 - mâm kẹp dưới; 
4 - mẫu thí nghiệm; 5 - mâm kẹp trên; 6 - cảm biến đo lực; 7 - thiết bị thu thập, khuếch đại số liệu; 
8 - máy tính có cài đặt phần mềm DMC Laplus 
Việc lựa chọn phương án cải tiến phụ thuộc 
vào điều kiện cơ sở vật chất hiện có tại trung 
tâm thí nghiệm thực hành khoa Cơ điện và 
Công trình đảm bảo khả thi trong triển khai 
phương án, giá thành đầu tư thấp, chất lượng 
chuyên môn cao nhất. Căn cứ vào các tiêu chí 
lựa chọn như trên, đề tài chọn phương án 1 để 
cải tiến máy kéo nén. 
3.2. Nghiên cứu tính toán lựa chọn cảm biến 
đo lực 
3.2.1. Xác định lực kéo cần thiết để kéo đứt 
mẫu thí nghiệm 
Để xác định lực kéo cần thiết ta có thể tính 
toán dựa trên loại mẫu thí nghiệm. Mẫu thí 
nghiệm kéo nén được chọn theo quy chuẩn với 
các kích thước như bản vẽ: 
Hình 03. Kích thước của mẫu kéo hình trụ 
F0 - tiết diện ngang của mẫu; l0 - chiều dài phần tiết diện kéo. 
Lực kéo cần thiết được tính theo công thức: 
Pct ≥ σp F0. Trong đó: Pct - lực kéo cần thiết để 
kéo đứt mẫu thí nghiệm; F0 - diện tích tiết diện 
ngang của mẫu thí nghiệm, với mẫu thí nghiệm 
theo tiêu chuẩn TCVN 197-85 có đường kính d = 
6 mm, F0 = 28,26 mm
2; σp - Ứng suất phá huỷ 
của vật liệu; tra bảng cơ tính của các loại thép 
cacbon. Để đảm bảo có thể kéo được nhiều loại 
thép khác nhau, ta tiến hành chọn loại thép có 
ứng suất phá huỷ lớn nhất để tính toán. Chọn 
mác thép lớn nhất là thép 40 Mn2 có b = 870 
N/mm2. Vậy lực kéo cần thiết để kéo đứt mẫu 
thí nghiệm là: Pct ≥ σp F0 = 24586 N. 
C«ng nghiÖp rõng 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 1 - 2014 94
3.2.2. Nghiên cứu lựa chọn đầu đo lực kéo 
Căn cứ vào kết quả tính toán lực kéo lớn 
nhất khi kéo mẫu thí nghiệm như trên, ta tiến 
hành chọn loại đầu đo lực kéo đảm bảo điều 
kiện sau: 
  . ctP n P
Trong đó:  P là lực kéo định mức của đầu 
đo lực kéo được chọn; n - hệ số an toàn, chọn n 
= 1,5; Pct - lực kéo cần thiết để kéo đứt mẫu thí 
nghiệm tiêu chuẩn, Pct = 24586 N; 
Thay số ta có:   . ctP n P = 36879 N
Căn cứ vào  P và căn cứ vào điều kiện 
thực tế tại trung tâm thí nghiệm thực hành 
khoa Cơ điện và công trình hiện có một số loại 
đầu đo, tôi chọn cảm biến đo lực kéo Z4 phù 
hợp nhất với yêu cầu đặt ra. 
Cảm biến đo lực Z4 do hãng HBM Cộng 
hòa Liên bang Đức chế tạo. Cảm biến đo lực 
Z4 làm việc theo nguyên lý tenzo, có phần tử 
nhạy dạng công sôn, mạch đo là mạch cầu đủ 
điện trở. Cảm biến có giới hạn đo là 50 KN. 
Hình 04. Cảm biến đo lực Z4 
3.3. Nghiên cứu lựa chọn thiết bị thu thập, 
khuyếch đại và hiển thị thông tin 
Có rất nhiều thiết bị thu thập, khuếch đại 
thông tin đo lường, trong đó mỗi loại có một 
ưu thế riêng của hãng sản xuất nói chung và 
thế hệ máy nói riêng. Trong điều kiện thí 
nghiệm đơn giản là đo một thông số lực kéo, 
tôi tiến hành chọn thiết bị thu thập, khuếch đại 
thông tin đo lường DMC Plus.Thiết bị thu 
thập, khuếch đại thông tin đo lường DMC Plus 
do Cộng hòa Liên bang Đức sản xuất. 
Hình 05. Thiết bị thu thập, khuếch đại thông tin đo lường DMC Plus kết nối máy tính 
3.4. Liên kết các thiết bị theo mô hình và 
tiến hành thí nghiệm 
3.4.1. Lắp ráp các thiết bị 
Máy kéo kim loại được cải tiến ở bộ phận 
thu thập và hiển thị số liệu, cụ thể: lắp nối 
tiếp đầu đo lực giữa má kẹp phôi tĩnh với 
khung máy. Như vậy lực kéo đứt mẫu thí 
nghiệm được truyền qua lực kế, từ đó thông 
qua thiết bị thu thập, khuyếch đại số liệu 
truyền về máy tính. Bằng phần mềm DMC 
Laplus ta có thể xác định được mối quan hệ 
giữa lực kéo với thời gian. 
C«ng nghiÖp rõng 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 1 - 2014 95
Hình 06. Lắp đặt sơ đồ thí nghiệm theo phương án thiết kế 
1- máy tính; 2- khung đứng; 3 - bàn máy di động; 4 - má kẹp phôi di động; 5 - má kẹp phôi tĩnh; 
6 - cần cố định má kẹp phôi tĩnh. 7 - đồng hồ điện áp; 8 - đồng hồ đo độ biến dạng; 9 - đồng hồ đo 
lực kéo; 10 - băng giấy; 11 - bảng điều khiển; 12 - công tắc nguồn; 13 - thiết bị thu thập, khuyếch 
đại số liệu DMC Plus; 14 - đầu đo lực; 15 - mẫu thí nghiệm. 
3.4.2. Tiến hành thí nghiệm 
Sau khi lắp ráp sơ đồ thí nghiệm, chúng tôi tiến 
hành một số thí nghiệm kéo mẫu kim loại tiêu 
chuẩn trên thiết bị mới được cải tiến. 
Hình 07. Một số hình ảnh thí nghiệm 
9 
10 
11 
12 
7 
8 
5 
4 
3 
6 
2 
13 1 
14 
15 
C«ng nghiÖp rõng 
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LÂM NGHIỆP SỐ 1 - 2014 96
3.4.3. Kết quả thí nghiệm 
Hình 08. Số liệu đo sau khi lưu thành file dữ liệu và vẽ lại trên excel 
VI. KẾT LUẬN 
Sau khi nghiên cứu máy kéo, nén kim loại 
MTS hiện có tại Trung tâm Thí nghiệm thực 
hành khoa Cơ điện và Công trình, tôi đã tiến 
hành xây dựng mô hình thí nghiệm và đề xuất 
02 phương án để cải tiến máy kéo nén kim loại 
nhằm tận dụng tối đa cơ sở vật chất có sẵn và 
nâng cao độ chính xác kết quả thí nghiệm. Tiến 
hành tính toán chọn cảm biến đo lực và các 
thiết bị thu thập, khuyếch đại và hiển thị thông 
tin cho mô hình thí nghiệm đã lập. Đã tổ chức 
thí nghiệm kéo một số mẫu kim loại để kiểm 
tra khả năng làm việc của thiết bị sau khi cải 
tiến. Thiết bị đã có thể đo, hiển thị và ghi lại 
kết quả kéo mẫu kim loại. Kết quả cho thấy, 
biểu đồ thể hiện mối quan hệ của lực kéo theo 
thời gian phản ánh đúng với dạng đồ thị theo 
nghiên cứu lý thuyết. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm, Thiết kế 
chi tiết máy, Nhà xuất bản giáo dục, 1999. 
2. A.M.Turichin, Đo lường các đại lượng không điện 
bằng điện tập 1, Nguyễn Y Tô dịch, Nhà xuất bản Đại 
học và trung học chuyên nghiệp, 1976. 
3. Nguyễn Văn Liên, Đinh Trọng Bằng, Nguyễn 
Phương Thành, Sức bền vật liệu, Nhà xuất bản giáo dục, 
2008. 
RESEARCH ON UPGRADING METAL DRAWING AND COMPRESSING 
MACHINE MTS AT THE CENTER OF EXPERIMENT AND WORKSHOP 
IN THE FACULTY OF ELECTRO-MECHANICAL AND CIVIL 
ENGINEERING 
Tran Van Tung 
SUMMARY 
Drawing and compressing Metal are fundamental tests in material testing. These tests indicate characteristic 
stability that is essential for material assessment. This paper illustrates research on upgrading Metal drawing 
and compressing machine MTS in order to optimize the accuracy. This outstanding is achieved when applying 
the electric measurements of non-electrical quantities with computer aids, and being catered to the educational 
process and scientific research. 
Keywords: Compressing machine MTS, measurement of non-electrical quantities, metal drawing 
Người phản biện: PGS.TS. Lê Văn Thái 
Ngày nhận bài: 11/02/2014 
Ngày phản biện: 28/02/2014 
Ngày quyết định đăng: 07/3/2014 
C«ng nghiÖp rõng