Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mô hình sản xuất ống hút tre

Công bố khoa học của SV từ kết quả nghiên cứu của đề tài ghi rõ tên tạp chí nếu có hoặc nhận xét, đánh giá của cơ sở đã áp dụng các kết quả nghiên cứu nếu có: ˗ Sau khi báo cáo kết quả

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

S 0 9

CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO

MÔ HÌNH SẢN XUẤT ỐNG HÚT TRE

MÃ SỐ: SV2021 - 202 CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: TỪ ĐỨC CHIẾN

S KC 0 0 7 6 6 9

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN

ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO

MÔ HÌNH SẢN XUẤT ỐNG HÚT TRE

MÃ SỐ ĐỀ TÀI: SV2021-202

Thuộc nhóm ngành khoa học: Kỹ thuật

Chủ nhiệm đề tài: Từ Đức Chiến Nam,nữ: Nam MSSV: 17143055 Dân tộc: Kinh

Lớp: 17143CL1 Khoa: ĐT Chất lượng cao Năm thứ: 4/4 Ngành học: Công nghệ chế tạo máy

Người hướng dẫn: Th.S Phan Thanh Vũ

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU iv

DANH MỤC HÌNH ẢNH v

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 1

CHƯƠNG MỞ ĐẦU 5

1 Tính cấp thiết 5

1.1 Lý do chọn đề tài 5

1.2 Tác động xung quanh 5

2 Mục tiêu nghiên cứu 5

3 Khách thể và đối tượng nghiên cứu 5

1.1 Khách thể nghiên cứu 5

1.2 Đối tượng nghiên cứu 6

4 Giả thiết nghiên cứu 6

5 Nhiệm vụ nghiên cứu 6

6 Phạm vi nghiên cứu 6

7 Phương pháp nghiên cứu 6

8 Cấu trúc của bài báo cáo 7

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ỐNG HÚT TRE VÀ MÁY MÀI THÂN ỐNG HÚT TRE 8

1.1 Giới thiệu về ống hút tre 8

1.2 Những loại máy mài thân ống phổ biến trên thị trường hiện nay 13

1.2.1.Một số loại máy mài thân ống tròn cầm tay 13

1.2.2.Một số loại máy mài thân ống tròn bán tự động: 14

CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG Ý TƯỞNG - PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

THIẾT KẾ MÁY 18

2.1 Xây dựng ý tưởng 18

2.2 Phân tích, lựa chọn phương án thiết kế máy 20

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ 26

3.1 Tổng quan cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy 26

3.1.1.Cấu tạo 26

3.1.2.Nguyên lý mài của máy 28

3.2 Tính toán, thiết kế máy mài ống hút tre 29

3.2.1.Đai mài 29

3.2.2.Thông số hoạt động máy dựa trên năng suất yêu cầu 29

3.2.3.Tính lực mài (P) 31

3.2.4.Tính toán bộ phận truyền động đai mài 33

Tính công suất, chọn động cơ điện và phân phối tỷ số truyền 33

Chọn bộ truyền đai 36

Tính toán lực của bộ ru-lô đai mài tác dụng lên trục 40

3.2.5.Tính công bộ phận truyền động ép ống hút 40

Tính công suất, chọn động cơ điện và phân phối tỷ số truyền 40

Chọn loại hộp giảm tốc: 43

Tính lực ép của ru-lô dẫn ống (ru-lô bọc cao su) 43

3.2.6.Tính và kiểm nghiệm trục 46

Trục dẫn 47

Trục căng đai 54

Trục ép điều hướng ống 58

3.3 Tính toán chọn xylanh cho hệ thống cấp ống 66

3.3.1.Tính toán chọn xylanh 1 cho hệ thống cấp phôi 66

3.3.2.Tính chọn xylanh 2 cho hệ thống cấp ống 67

3.4 Tính toán khung máy 68

3.4.1.Thiết kế khung máy 68

CHƯƠNG 4: CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM 70

4.1 Chế tạo 70

4.2 Một số hình ảnh chi tiết gia công của máy 70

4.3 Một số hình ảnh quá trình thực hiện 72

4.4 Kết quả chế tạo máy mài ống hút tre 73

4.5 Thực nghiệm máy mài ống hút tre 74

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 78

5.1 Kết luận 78

5.2 Hướng phát triển trong tương lai 79

TÀI LIỆU THAM KHẢO 80

Bảng 1.1: Các công đoạn sản xuất ống hút tre trong thực tế 10

Bảng 2.1: Các phương án cho cơ cấu cấp phôi ống hút tự động 20

Bảng 2.2: Các phương án cho cơ cấu mài ống hút tự động 23

Bảng 2.3: Các phương án cho cơ cấu ép ống hút trong quá trình mài 24

Bảng 3.1: Bảng Momen cản uốn và moment cản xoắn 52

Bảng 3.2: Bảng giá trị lắp căng tại các tiết diện lắp căng 54

Bảng 3.3: Bảng thông số cản uốn và moment cản xoắn 64

Bảng 3.4: Bảng giá trị lắp căng tại các tiết diện lắp căng 65

Bảng 3.8: Bảng thông số khung 68

Bảng 4.1: Thông số kỹ thuật của máy mài ống hút tre 74

Bảng 4.2: Bảng kết quả thực nghiệm máy mài ống hút tre 76

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Hình ảnh ống hút tre sản phẩm và ống hút tre trong thiên nhiên 8

Hình 1.2: Quy trình sản xuất ống hút tre tự động 12

Hình 1.3: Máy mài và đánh bóng ống AGP WS760 (trái) và METABO RPE12-180 (giữa), máy mài đai nhám cầm tay (phải) 13

Hình 1.4: Máy mài bán tự động sử dụng 1 đai nhám tại công ty Việt Bắc 14

Hình 1.5: Máy mài bán tự động sử dụng 2 đai nhám nỉ 15

Hình 1.6: Máy mài bán tự động sử dụng 3 đai mài nỉ 15

Hình 1.7: Một số loại máy khác sử dụng ở hộ kinh doanh nhỏ lẻ 15

Hình 1.8: Máy đánh bóng vô tâm Fein CHLB Đức 16

Hình 1.9: Máy mài đũa tự động sử dụng 3 đai mài nỉ 17

Hình 2.1: Phương án 1 cấp phôi bằng hệ thống xy-lanh khí nén 21

Hình 2.2: Phương án 2 cấp phôi bằng thùng quay tròn có hệ thống xy-lanh khí nén 21

Hình 2.3: Phương án 3 cấp phôi bằng hệ thống đẩy cơ cấu cam 22

Hình 2.4: Phương án 1 máy mài 1 đai sử dụng đai mài nhám 23

Hình 2.5: Phương án 2 máy mài 1 đai sử dụng đai mài nỉ 24

Hình 2.6: Phương án 3 máy mài 3 đai sử dụng đai mài nỉ 24

Hình 2.7: Phương án 1 cơ cấu ép ống hút bằng 1 con lô bọc cao su 25

Hình 2.8: Phương án 2 cơ cấu ép ống hút bằng các bánh xe cao su 25

Hình 3.1: Hình ảnh tổng thể máy mài ống hút tre tự động sau khi thiết kế 26

Hình 3.2: Hình ảnh sơ đồ truyền động của máy mà ống hút tre 26

Hình 3.3: Sơ đồ truyền động đai mài 27

Hình 3.4: Sơ đồ truyền động cơ cấu ép dẫn ống hút 27

Hình 3.5: Nguyên lý mài ống hút tre 28

Hình 3.6: Đai mài nhám (trái) và đai mài băng nỉ (phải) 29

Hình 3.7: Sơ đồ phân tích vectơ vận tốc 30

Hình 3.8: Sơ đồ phân tích lực cắt (1) 32

Hình 3.9: Sơ đồ phân tích lực cắt (2) 32

Hình 3.11: Động cơ trục chính 34

Hình 3.12: Hình ảnh bộ truyền đai thang 36

Hình 3.13: Hệ thống ép ống 41

Hình 3.14: Hình ảnh lò xo xoắn 44

Hình 3.15: Hình ảnh phân tích lực ép phôi 45

Hình 3.22: Hình ảnh kết cấu trục chính 47

Hình 3.23: Biểu đồ nội lực trục chính 49

Hình 3.24: Hình ảnh kết cấu trục căng đai 55

Hình 3.25: Biểu đồ nội lực trục căng đai 56

Hình 3.26: Hình sơ bộ kích thước trục 60

Hình 3.27: Phân tích lực trục vít bánh vít 61

Hình 3.28: Biểu đồ nội lực trục dẫn phôi 61

Hình 3.33: Sơ đồ phân tích lực cho xylanh 1 trong hệ thống cấp ống 67

Hình 3.34: Sơ đồ phân tích lực cho xy lanh 2 trong hệ thống cấp ống 68

Hình 3.35: Hình ảnh khung máy được thiết kế trong Inventor 69

Hình 4.1: Hình ảnh 2 Ru-lô chính (2) (3) 70

Hình 4.2: Gá đỡ con lô bọc cao su 70

Hình 4.3: Một số chi tiết khác 71

Hình 4.4: Một số chi tiết sau khi sơn chuẩn bị lắp ráp 71

Hình 4.5: Chuẩn bị cắt sắt và hàn khung máy 72

Hình 4.6: Cắt ống hàn khung máy 72

Hình 4.7: Lắp ráp điều chỉnh máy 73

Hình 4.8: Hình ảnh thực tế máy mài ống hút tre 73

Hình 4.9: Kết quả ống hút tre sau khác biệt nhất sau nhiều lần thử nghiệm 75

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI

1 Thông tin chung:

- Tên đề tài:

- Chủ nhiệm đề tài: Từ Đức Chiến Mã số SV: 17143055

- Lớp: 17143CL1 Khoa: Đào tạo chất lượng cao

˗ Kết cấu thay đai dễ dàng tối ưu hóa việc bảo trì bảo dưỡng

˗ Đai mài có chiều dài lớn giúp tăng tuổi thọ đai

˗ Máy đạt được năng suất và chất lượng tốt nhưng với giá thành rẻ

4 Kết quả nghiên cứu:

˗ Tìm ra nguyên lý mài ống hút tre không bavia, không méo đầu ống

˗ Tìm hiểu tổng quan về ống hút tre và phương pháp mà ống hút tre

˗ Tìm hiểu các loại máy mài ống trên thị trường

˗ Tham thảo thiết kế, chế tạo được mô hình máy mài ống hút tre

˗ Thiết kế các bộ phận thiết bị của máy và xuất bản vẽ trên phần mềm Inventor

2020 và Autocad 2020

˗ Năng suất máy có thể đạt 80% năng suất đề ra ban đầu

˗ Tính toán, thiết kế được máy

˗ Còn nhiều chi tiết phải gia công phức tạp

˗ Báo cáo file mềm, các Video clip vận hành máy, tập bản vẽ chi tiết gia công, bản

6 Công bố khoa học của SV từ kết quả nghiên cứu của đề tài (ghi rõ tên tạp chí nếu

có) hoặc nhận xét, đánh giá của cơ sở đã áp dụng các kết quả nghiên cứu (nếu có):

˗ Sau khi báo cáo kết quả thử nghiệm với “Công ty TNHH Ống hút tre Việt Bắc” phía công ty đã đồng ý cho phép thử nghiệm máy vào dây chuyền sản xuất thực tế tại công ty Nhưng do tình hình dịch bệnh diễn biến phức tạp nhóm em vẫn chưa thể bàn giao máy cho công ty

˗ Nhưng với kết quả thử nghiệm thử thì phía công ty có phản hồi:

+ Máy mài ống hút tre chạy ổn định, không mất lớp cật tre, méo đầu ống

+ Thiết kế chỉ cần một người vận hành, dễ dàng bảo trì, sửa chữa cũng như thân thiện với môi trường Đạt năng suất và chất lượng 80%

Thủ Đức, ngày 10 tháng 10 năm 2021

SV chịu trách nhiệm chính thực hiện đề tài

(kí, họ và tên)

Từ Đức Chiến

Nhận xét của người hướng dẫn về những đóng góp khoa học của SV thực hiện đề

tài (phần này do người hướng dẫn ghi):

Đề tài đã đạt được mục tiêu đề ra, thiết kế chế tạo thành công máy mài thân ống tự đống, là một phần trong dây chuyền tự động hóa quá trình sản xuất ống hút tre

Thủ Đức, ngày 10 tháng 10 năm 2021

Người hướng dẫn

(kí, họ và tên)

Phan Thanh Vũ

từ nhựa thải ra môi trường là rất lớn

Theo thống kê, Việt Nam là nước xả rác thải ra biển đứng thứ 4 trên thế giới do chương trình Môi trường Liên Hợp Quốc công bố Chủ yếu là bao nilon, chai nhựa đặc biệt là ống hút nhựa Vậy nên hiện nay có rất nhiều loại ống hút thân thiện với môi trường được dùng để thay thế cho ống hút nhựa đang được phổ biến trong đó có một loại ống hút có nguồn gốc hoàn toàn từ thiên nhiên đó là ống hút tre Một trong những nguyên công quan trọng nhất trong quy trình sản xuất ống hút tre đó là mài thân tre đã được nghiên cứu và tự động hóa để nâng cao năng xuất và chất lượng giúp sản phẩm này sớm phổ biến trên thị trường trong tương lai

1.2 Tác động xung quanh

˗ Để tiết kiệm thời gian và nhân công

˗ Tăng năng suất lao động, tăng lợi nhuận, giảm chi phí sản xuất

˗ Trước cuộc cách mạng CN lần thứ 4, phổ biến chuyển đổi sản xuất bằng chân tay sang máy móc tự động

2 Mục tiêu nghiên cứu

˗ Tìm hiểu, nghiên cứu phương pháp chế tạo ống hút tre trong sử dụng thực tế thay thế ống hút nhựa

˗ Thiết kế, chế tạo mô hình máy mài thân trong dây chuyền sản xuất ống hút tre

3 Khách thể và đối tượng nghiên cứu

1.1 Khách thể nghiên cứu

Các công ty, xí nghiệp, doanh nghiệp, cơ sở sản xuất nhỏ lẻ, v.v trong nước sản xuất các sản phẩm liên quan đến ống hút tre hoặc có quan tâm đến các vật liệu làm bằng tre

Ống hút tre dạng tròn có đường kính từ 7÷15 (mm), độ dày thành ống từ 1 (mm) đến 2,5 (mm), chiều dài 20÷21 (cm)

4 Giả thiết nghiên cứu

˗ Thay thế nhân công trong việc cấp phôi ống hút và mài ống hút tre

˗ Máy có thể hoạt động trong môi trường nóng, tiếng ồn, bụi bẩn, v.v

˗ Máy được vận hành độc lập hoặc điều khiển bằng hệ thống điều khiển điện-khí nén một cách dễ dàng

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

˗ Nghiên cứu tổng quan: mô hình và máy mài thân ống hút tre tự động của Công

ty ống hút tre Việt Bắc và một số công ty khác trong nước

˗ Nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn về máy mài thân ống hút tre:

+ Nhu cầu của các công ty, xí nghiệp, v.v trong việc giảm chi phí sản xuất và tăng lợi nhuận

+ Nghiên cứu thông qua các mô hình và bài báo trên thực tế hiện nay

+ Tìm hiểu các sản phẩm máy mài thân ống hút tre hoặc có cùng chức năng tương tự trên các mạng xã hội, intermet, vlog trong và ngoài nước

˗ Đề xuất và vận dụng của máy mài thân ống hút tre trong thực tế

˗ Kiểm nghiệm, thực nghiệm kết quả nghiên cứu:

+ Hoàn thành sản phẩm máy mài thân ống hút tre

+ Hiệu quả làm việc của máy phải đạt 75% trở lên

6 Phạm vi nghiên cứu

˗ Những dòng máy mài thân ống hút tre trong nước và ngoài nước hiện nay

˗ Các tài liệu, bài báo, tạp chí khoa học, ấn bản về máy mài

˗ Mô hình những loại máy mài trên mạng internet

7 Phương pháp nghiên cứu

˗ Phương pháp nghiên cứu lý luận

+ Phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết

+ Phương pháp mô hình hóa

˗ Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn

+ Quan sát khoa học

+ Phương pháp nghiên cứu sản phẩm hoạt động

+ Phương pháp thực nghiệm khoa học

8 Cấu trúc của bài báo cáo

˗ Chương mở đầu

˗ Chương 1: Tổng quan về ống hút tre và máy mài thân ống hút tre (đề tài)

˗ Chương 2: Cơ sở lý luận và lựa chọn phương án thực hiện

˗ Chương 3: Thiết kế và tính toán hệ thống phần cơ khí

˗ Chương 4: Thiết kế hệ thống phần điều khiển

˗ Chương 5: Chế tạo và thực nghiệm máy

˗ Chương 6: Kết luận và kiến nghị

Sau gỗ, tre nứa ở nước ta là loại lâm sản chiếm tỷ lệ lớn nhất cả về khối lượng và

về cả diện tích Theo thống kê năm 1998, Bộ Nông nghiệp và PTNT, ở nước ta có khoảng 789,000 ha rừng tre nứa thuần loại và 702 000 ha rừng hỗn giao với trữ lượng 6 tỷ cây, hàng năm cung cấp 250.000 cây tre nứa hàng và 400 triệu cây tre nứa giấy, chỉ tính các nhà máy có công suất trung bình 1000 tấn/năm trở lên cả nước có 98 nhà máy chế biến tre nứa các loại với tổng công xuất 650.000 tấn/năm và 2.500.000 cây/năm Tre nứa có một số tính chất về cơ lý và cấu tạo khá đặc biệt Vì vậy, nó được sử dụng trong nhiều ngành khác nhau ở dạng nguyên thể hoặc qua khâu chế biến

Hiện nay do khoa học phát triển, việc dùng tre nứa thay gỗ trong một số khâu là điều tất nhiên Hơn thế, tre được chế biến để sản xuất ra nhiều mặt hàng phổ thông cũng như hàng mỹ nghệ có đặc thù riêng, dùng trong nước hoặc có giá trị xuất khẩu và nổi bật trên thị trường hiện nay là ống hút tre, nứa (TL STK)

Chắc hẳn người tiêu dùng hiện nay đã quá quen thuộc với các loại ống hút tre Đây là sản phẩm được ưa chuộng và sử dụng rộng rãi trên toàn quốc và các nước trong khối liên minh Châu Âu

Ống hút tre (bamboo straws) thật ra cũng tương tự như các loại ống hút thông thường khác, là đồ dùng dạng ống thẳng dùng để đưa thức uống dạng lỏng như sữa, nước ép trái cây, nước ngọt, từ ly, cốc đựng đến miệng và uống

Hình 1.1: Hình ảnh ống hút tre sản phẩm và ống hút tre trong thiên nhiên

Việc dùng ống hút tre để phục vụ đồ uống hiện nay là cực kỳ cần thiết và phù hợp, vừa bắt kịp xu hướng trong hành trình hạn chế và chống rác thải nhựa - bảo vệ môi trường; tiết kiệm chi phí mua mới đồ dùng 1 lần, vì chỉ cần vệ sinh và bảo quản đúng cách là có thể dùng lại nhiều lần sau đó; vừa tạo sự độc đáo cho sản phẩm dịch vụ của

cơ sở, thu hút khách đến dùng thử và trải nghiệm Chưa kể, việc chụp ảnh check-in cũng

sẽ giúp quảng bá thương hiệu quán miễn phí lên các trang mạng xã hội phổ biến với số lượng người dùng khủng trên toàn cầu,

 Ưu điểm của ống hút tre:

+ Tính an toàn, thân thiện với môi trường: Ống hút tre có nguồn gốc tự nhiên Vì thế, nó không mất có nhiều thời gian để phân hủy hay tái chế Điều này góp phần làm giảm lượng rác thải nhựa ra môi trường

+ Ống hút tre gia công bằng phương pháp thủ công Trong quá trình chế biến sản phẩm, chúng ta không sử dụng bất cứ chất hóa học nào Vì thế, đảm bảo ống hút tre không gây hại cho sức khỏe

+ Ống hút tre có thể tái sử dụng đây là một đặc điểm nổi bật, góp phần xây dựng môi trường trong lành Đồng thời tiết kiệm chi phí cho người sử dụng

+ Bởi sản phẩm làm từ tre nứa tự nhiên Vậy nên, khi sử dụng ống hút tre đồng nghĩa với việc thúc đẩy trồng trọt, tạo công ăn việc làm cho người lao động,

Một vài ưu điểm của ống hút tre kể trên đã cho thấy lợi ích của sản phẩm vô cùng tuyệt vời Tuy nhỏ nhưng có võ, chỉ một chiếc ống hút nhưng đã góp phần làm nên điều

kỳ diệu cho môi trường và sự sống

 Nhược điểm của ống hút tre:

Bên cạnh những ưu điểm kể trên, ống hút tre còn tồn tại một số hạn chế

+ Ống hút tre cần phải chế biến và bảo quản kỹ lưỡng Bởi nó có nguồn gốc tự nhiên, không có chất bảo quản, nếu để trong điều kiện môi trường không tốt dễ bị hỏng, mốc + Ống hút tre cần vệ sinh kỹ lưỡng sau khi sử dụng Bạn cần rửa bằng nước sạch, trụng qua nước sôi và phơi ráo mới đảm bảo ống hút vô khuẩn

+ Chúng ta cần sử dụng dụng cụ vệ sinh chuyên dụng để vệ sinh ống hút

+ Ống hút tre có mức giá cao hơn các loại ống hút nhựa truyền thống,…

nhiên, tổng quan cho thấy, ống hút tre lợi ích nhiều hơn hạn chế của nó

 Các công đoạn sản xuất ống hút tre thủ công hiện nay:

Bảng 1.1: Các công đoạn sản xuất ống hút tre trong thực tế

Tre đã qua chọn lọc kỹ lưỡng được

lấy từ rừng/ bụi bằng phương pháp thủ

công

Phơi nắng 7-15 ngày cho vỏ tre

chuyển từ màu xanh sang vàng đều, đảm

bảo tre khô vẫn giữ nguyên hiện trạng,

không bị teo tóp mất cân đối và thẩm mỹ

Đo và cắt tre thành các đoạn với

chiều dài mong muốn, thường là

15-20cm

Dùng giấy nhám chà bụi lớp vỏ

hoặc máy mài để mài nhẵn các ba via ở

thân ống hút Lưu ý chỉ chà đi lớp bụi

mỏng ngoài vỏ và giữ nguyên lớp cật tre,

điều này giúp bảo vệ ống hút, chống thấm

nước và tạo nên độ bóng tự nhiên cho

thành phẩm

Đánh bóng ống hút bằng nguyên liệu

phù hợp - mài hai đầu để tạo độ sáng,

tinh tế và mượt mà không gây tổn

thương khi sử dụng

Với ruột ống, tiến hành làm sạch

bằng bơm cao áp hoặc chổi lông - xịt rửa

sạch sẽ

Cho đoạn ống vào nồi luộc để loại

bỏ hết nhựa cây và cặn bẩn

Sấy ống trong lò ở nhiệt độ hơn

120°C trong vòng 1 - 2 giờ tùy điều kiện

thời tiết, mùa mưa ẩm ướt thường cần

được sấy lâu hơn để đảm bảo không còn

nước trong thân ống

Tiến hành khắc chữ, vẽ hoa văn

hay tạo hình cho ống hút để quảng bá

thương hiệu

Hình 1.2: Quy trình sản xuất ống hút tre tự động

˗ 1 Cắt ống tre theo kích thước đề ra

˗ 2 Lọc đường kính ống tre

˗ 3 Mài thân ống

˗ 4 Mài đầu ống 1

˗ 5 Mài đầu ống 2

˗ 6 Mài côn miệng ống và quét bụi ruột ống làm sạch lần 1

˗ 7 Xịt nước cao áp 2 bên đầu ống để làm sạch lần 2

˗ 8 Luộc ống hút

˗ 9 Sấy diệt khuẩn ống hút

và đánh bóng ống AGP WS760 và METABO RPE12-180

˗ Máy cầm tay mini chỉ phù hợp cho các xưởng nhỏ, hộ gia đình,

Hình 1.3: Máy mài và đánh bóng ống AGP WS760 (trái) và METABO

RPE12-180 (giữa), máy mài đai nhám cầm tay (phải)

˗ Chỉ phù hợp sản xuất nhỏ lẻ hộ gia đình

Một số loại máy điển hình:

Hình 1.4: Máy mài bán tự động sử dụng 1 đai nhám tại công ty Việt Bắc

˗ Khảo sát thực tế tại Cty TNHH Ống Hút Tre Việt Bắc năng suất của 1 máy mái ống hút tre hoạt động 8h/công nhân/ngày cho ra 3500 ống hút thành phẩm (7-8 ống/phút) Với loại máy mài bán tự động, mài bằng đai mài nhám

Hình 1.5: Máy mài bán tự động sử dụng 2 đai nhám nỉ

Hình 1.6: Máy mài bán tự động sử dụng 3 đai mài nỉ

Hình 1.7: Một số loại máy khác sử dụng ở hộ kinh doanh nhỏ lẻ

 Ưu điểm:

˗ Giải quyết các nhược điểm của hai loại máy trên, máy tự động mài ống khi được cấp phôi vào và cho ra sản phẩm hoàn thiện, chất lượng ống mài ra đồng đều, năng xuất cao, dễ đưa vào các dây chuyền tự động sản xuất hàng loạt

˗ Máy mài tự động với khả năng tự động hóa cao giúp làm giảm thời gian mài, tăng năng suất và cho độ bóng hoàn thiện theo các cấp khác nhau

˗ Khả năng mài các ống có đường kính từ 10-130mm Đối với loại máy dùng dây mài quanh tâm ống thì có thể thực hiện đối với các ống tròn có độ cong khác nhau kể

cả độ cong hình chũ U nhưng sẽ không thể tự động mà cần có người đẩy vào vì hình dạng phức tạp

˗ Nổi bật trong dòng này có thể kể đến máy đánh bóng vô tâm Fein CHLB Đức, máy mài đai nhám vòng ML75 Máy được dùng phổ biến cho các xưởng cơ khí,…

 Nhược điểm:

˗ Giá thành đầu tư ban đầu cao, mỗi lần chỉnh máy đường kính ống mài chỉ có giới hạn cho một loại ống

Hình 1.8: Máy đánh bóng vô tâm Fein CHLB Đức

Hình 1.9: Máy mài đũa tự động sử dụng 3 đai mài nỉ

 Yêu cầu & nhiệm vụ thiết kế

˗ Yêu cầu: Sản phẩm là ống hút tre dạng tròn, năng suất 12 (ống/phút) ứng với

ống có đường kính ngoài 7÷15 (mm), có kích thước 20 ≤ x ≤ 21 (mm), bề dày thành

ống 1 ≤ y ≤ 2,5 (mm)

˗ Nhiệm vụ chi tiết:

+ So sánh, thiết kế sơ bộ hình dạng và kết cấu hệ thống mô hình

+ Tính toán chọn điều khiển, động cơ mài ống hút tre và động cơ cấp ống hút tre tự động

+ Thiết kế hệ thống máy ở dạng 3D

+ Xuất bản vẽ sang 2D rồi tiến hành gia công

+ Lắp ráp hoàn chỉnh phần cơ khí và đi hệ thống điện, điều khiển, v.v

+ Tiến hành chạy thử và khắc phục lỗi (nếu có)

 Các tính năng cần đạt

Cơ sở thiết kế mô hình phải thoả mãn các tiêu chí như: Tính liên tục, tính liên hoàn, tự động, đa dạng sản phẩm, nâng cao năng suất, tiết kiệm năng lượng, tính kinh tế cao

 Tính liên hoàn

Toàn bộ kết cấu máy phải là một khối liên hoàn, hoạt động ảnh hưởng lẫn nhau, hoạt động trơn tru ít gây tiếng ồn và tạo ra sản phẩm đạt yêu cầu cả về số lượng và chất lượng

 Tính liên tục

Sản phẩm tạo ra một cách đều đặn, các thiết bị hoạt động đồng bộ, và hoạt động liên tục, tối thiểu hóa thời gian nghĩ cho việc lấy sản phẩm và cấp phôi khi hoạt động

 Tính tự động

Máy phải hoạt động liền mạch, tự động đẩy ống tới và mài ống hút tre, cấp ống

tự động và lấy sản phẩm đi qua một nguyên đoạn tiếp theo trong dây chuyền Có thể vận hành với nhiều sản phẩm với hình dạng tương tự trong phạm vi đường kính cho phép hoặc thay đổi một cách dễ dàng và ít tốn kém nhất

˗ Theo nhu cầu sử dụng trên thị trường máy mài thân ống hút tre được thiết kế để

có thể mài mọi loại ống hút tre có đường kính ngoài từ 7(mm) đến 15(mm)

 Những khó khăn khi mài thân ống hút tre:

+ Tre là một vật liệu nhóm mộc, trong quá trình mài nếu sử dụng lực mài ép quá lớn sẽ dẫn đến ống hút bị biến dạng, sản phẩm không đạt yêu cầu được

+ Quan trọng nhất khi mài ống hút tre là chỉ chà đi lớp bụi và lông tre mỏng ngoài vỏ và giữ nguyên lớp cật tre, điều này giúp bảo vệ ống hút, chống thấm nước và tạo nên độ bóng tự nhiên cho thành phẩm Nếu mài quá sẽ làm giảm chất lượng của ống hút tre,

+ Để mài được ống hút đạt chất lượng, phải tránh được những nhược điểm trong lúc mài như: ống tre nhẹ nên dễ dàng bị rung lắc, văng ra trong quá trình mài, mài không đều bị méo ống hút, cong móp, còn ba-via,

+ Hệ thống cấp phôi vào phải đồng bộ với tốc độ mài ra sản phẩm

 Với máy mài thân ông hút tre thì có một số yêu cầu sau đây:

˗ Dễ sử dụng và nâng cao năng suất cho việc mài thân ống tự động thay vì phải cấp phôi bằng tay

˗ Ống hút tre sau khi mài không còn bụi bẩn, lông trên thân ống, không móp méo đầu ống, giữ được chất lượng bề mặt đạt chuẩn có thể sử dụng được

˗ Vận hành đơn giản, chỉ cần 1 công nhân vận hành máy, lấy ống hút bỏ vào thùng cấp phôi tự động giúp tiết kiệm chi phí nhân công

˗ Phù hợp với xu hướng nền công nghiệp 4.0 của đất nước

 Để dễ dàng phân tích chọn phương án thiết kế, nhóm em đã chia máy ra làm

3 cơ cấu chính để lựa chọn phương án cho phù hợp theo mỗi cơ cấu:

Bảng 2.1: Các phương án cho cơ cấu cấp phôi ống hút tự động

- Chi phí đầu tư thấp

- Mang lại năng xuất cao

- Hệ thống sạch với môi trường

- Dễ dàng bảo trì, bão dưỡng

- Gây ra tiếng ồn khi thoát khí

- Lực tác động tới cơ cấu chấp hành (xy-lanh) tương đối thấp

- Cơ cấu hơi phức tạp

- Chi phí đầu tư cao

- Chi phí đầu tư cao

- Bảo trì, bảo dưỡng khó

- Sử dụng hoàn toàn kết cấu cơ khí

Hình 2.1: Phương án 1 cấp phôi bằng hệ thống xy-lanh khí nén

Hình 2.2: Phương án 2 cấp phôi bằng thùng quay tròn có hệ thống xy-lanh khí

nén

Hình 2.3: Phương án 3 cấp phôi bằng hệ thống đẩy cơ cấu cam

Bảng 2.2: Các phương án cho cơ cấu mài ống hút tự động

- Mang lại năng xuất cao

- Dễ dàng bảo trì, bão dưỡng

- Tối ưu tuổi thọ đai

- Chi phí đầu tư thấp

- Chế tạo máy phải cứng vững

- Năng xuất, hiệu quả cao

- Dễ dàng bảo trì bảo dưỡng

- Chất lượng sản phẩm đẹp

- Cơ cấu hơi phức tạp

- Chi phí đầu tư cao

- Năng suất hiệu quả cao

- Tối ưu tuổi thọ đai

- Chất lượng sản phẩm đẹp

- Cơ cấu điều chỉnh phức tạp

- Chi phí đầu tư cao

- Bảo trì, bảo dưỡng khó

- Tốc độ quay lớn

Hình 2.4: Phương án 1 máy mài 1 đai sử dụng đai mài nhám

Hình 2.5: Phương án 2 máy mài 1 đai sử dụng đai mài nỉ

Hình 2.6: Phương án 3 máy mài 3 đai sử dụng đai mài nỉ

Bảng 2.3: Các phương án cho cơ cấu ép ống hút trong quá trình mài

- Lực ép ống hút đều theo con lô

- Năng xuất, hiệu quả cao

- Bảo trì bảo dưỡng

- Chế tạo phức tạp, yêu cầu độ chính xác cao

- Năng xuất, hiệu quả cao

- Cơ cấu điều chỉnh phức tạp khi thay đường kính ống hút

- Lực phân bố không đồng đều khi ép ống

Hình 2.7: Phương án 1 cơ cấu ép ống hút bằng 1 con lô bọc cao su

Hình 2.8: Phương án 2 cơ cấu ép ống hút bằng các bánh xe cao su

 Kết luận: Sau khi phân tích các phương án của 3 cơ cấu nhóm em chọn

phương án 1 là phương án chính Với nhiều ưu điểm và phù hợp nhất với máy mài thân ống trong dây chuyền sản xuất ống hút tre tự động

Cơ cấu mài Cơ cấu giữ ống Cơ cấu cấp phôi

Hình 3.1: Hình ảnh tổng thể máy mài ống hút tre tự động sau khi thiết kế

Hình 3.2: Hình ảnh sơ đồ truyền động của máy mà ống hút tre

˗ Máy gồm 2 động cơ với các nhiệm vụ nhất định:

˗ Mỗi động cơ đảm nhận một nhiệm vụ khác nhau, chia riêng thành từng cụm chuyển động để dễ điều khiển và lắp đặt:

˗ Động cơ thứ nhất có nhiệm vụ điều khiển đai nhám (2), truyền moment xoắn làm quay Ru-lô (4) thông qua bộ truyền đai (1), đai nhám (2) và ổ bi

˗ Động cơ thứ hai có nhiệm vụ điều khiển cơ cấu dẫn ống hút tre, đưa ống vào vị trí để mài, dẫn ống tịnh tiến, truyền động thông qua bộ giảm tốc (6), moment xoắn được truyền từ động cơ qua bộ giảm tốc đến bánh ép (5)

Hình 3.3: Sơ đồ truyền động đai mài

Hình 3.4: Sơ đồ truyền động cơ cấu ép dẫn ống hút

˗ Kích thước của ống hút (phôi ban đầu) mà máy sẽ mài:

+ Độ dày thành ống từ 1 (mm) đến 2,5 (mm)

+ Chiều dài ống: 20 (mm)

+ Năng suất cắt đề ra: 12 (ống/phút)

 Nguyên lý, cơ cấu mài ống của máy mài ống hút tre:

˗ Hình 3.5, sau khi ống hút tre (6) được xi lanh của hệ thống cấp ống đưa đến vị trí

để bắt đầu mài, động cơ thứ nhất đang hoạt động truyền moment xoắn làm cho Ru-lô (1), Ru-lô (3) và đai nhám (2) xoay, đồng thời động cơ thứ hai cũng đang hoạt động truyền moment xoắn làm cho bánh dẫn (7) quay, lò xo (8) giúp đẩy bánh dẫn (7) đè vào chi tiết (6) áp sát vào đai nhám (2) và tì lên con lăn (5) giúp chi tiết (6) vừa quay

vừa tịnh tiến về phía đầu ra nhờ góc nghiêng α của bánh dẫn (5)

Hình 3.5: Nguyên lý mài ống hút tre

˗ Sau khi mài xong ống hút sẽ rơi vào thùng ở phía đầu ra, các động cơ vẫn hoạt động liên tục, ống hút thô khác tiếp tục được xi lanh đẩy vào vị trí đầu vào của hệ thống mài và tiếp tục một chu trình mới

 Chú thích:

1: Ru-lô 1

2: Đai nhám

˗ Một số loại đai nhám thường thấy và cấu tạo: đai nhám hạt mài gồm giấy hoặc vải, keo và hạt nhám (đá lửa, Garnet, Emery, Oxit nhôm, Alumina-Zirconia…), đai nhám sợi nhựa tổng hợp được làm từ sợi không dệt ngâm trong keo và khoáng chất mài mòn,…

Hình 3.6: Đai mài nhám (trái) và đai mài băng nỉ (phải)

Với năng suất 12 ống/phút thì thời gian t của mỗi ống di chuyển là:

t = 60

12 - t1 =

60

12 - 0,8 = 4,2s Với: t1 – thời gian hao hụt khi cấp ống

Quãng đường dịch chuyển hết 1 chu kỳ mài của 1 ống:

Với: l1 – chiều dài ống

l2 – chiều rộng đai mài

Tốc độ dịch chuyển cần thiết 𝑉𝑐𝑡 của 1 ống để đạt được năng suất 12 ống/phút

Vct = L.60

t =

300.604,2 = 4285,7 (mm/phút)

Hình 3.7: Sơ đồ phân tích vectơ vận tốc

Tốc độ quay của máy mài vô tâm VK = 30 ÷ 60 (m/s) [5] và tốc độ đề nghị của đai mài đối với vật liệu gỗ xẻ (gần giống vật liệu tre nhất trong bảng) = 6500 ÷ 10000 (SFPM)=33 ÷ 50,8 (m/s) [9]

Chọn VK = 38 (m/s)

Công thức tính tốc độ quay của đai mài 𝑉𝐾 theo công thức 17.1, trang 226, tài liệu [1]:

Bởi vì tốc độ bề mặt của đai mài bằng với tốc độ bề mặt của bánh truyền động đai mài nên ta thay đường kính và tốc độ quay của bánh truyền động vào công thức 17.1:

VK = (60÷100)V (trang 235, tài liệu[1]) Chọn sơ bộ tỷ lệ: VK = 60V ≈ 60VBK

Số vòng quay sơ bộ của bánh dẫn:

tỉ số truyền từ 1/10 , 1/15, 1/20, 1/25, 1/30, 1/40, 1/50, 1/60 tương ứng với các cấp tốc

độ đầu ra như dãy số sau: 145, 96, 72, 58, 48, 36, 29, 24 (khi lắp động cơ 1450 vòng/phút)

= 383,14 200.581000.60

= 62,56 ∈(60÷100)

Thỏa điều kiện

Với công thức 17.3 và 17.4, trang 230, tài liệu [1]:

Hình 3.8: Sơ đồ phân tích lực cắt (1)

Hình 3.9: Sơ đồ phân tích lực cắt (2)

1 - Ống tre; 2 – Con lăn; 3 – Đai mài

Khi phôi tiếp xúc với đai mài, đai mài sẽ tác dụng vào phôi một lực P Lực này được phân ra (hình 3.8, hình 3.9): lực tiếp tuyến 𝑃𝑧, lực hướng kính 𝑃𝑦, lực hướng trục

𝑃𝑥 Lực cắt 𝑃𝑧 là thông số để tính công suất cắt, lực 𝑃𝑦 có ảnh hưởng đến độ chính xác gia công, lực 𝑃𝑥 cần thết để chạy dao dọc của chi tiết

Ta có:

 Mài nhẵn cho vật liệu gỗ t = 0,01 ÷ 0,15 mm