BỘ CÔNG THƢƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƢỜNG Tên đề tài Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thử nghiệm[.]
BỘ CÔNG THƢƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƢỜNG Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế chế tạo thử nghiệm máy hủy giấy tự động kiểu ứng dụng Phịng Khảo thí Đảm bảo chất lượng sở đào tạo Mã số đề tài: 19.1CK01 Chủ nhiệm đề tài: TS Đặng Hoàng Minh Đơn vị thực hiện: Khoa Cơng nghệ Cơ khí Tp Hồ Chí Minh, tháng 03 năm 2021 LỜI CÁM ƠN Chúng xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trƣờng Đại học Cơng nghiệp Tp.HCM, phịng Quản lý Khoa học Hợp tác Quốc tế, Phịng Khảo thí Đảm bảo Chất lƣợng, Khoa Cơng nghệ Cơ khí, tạo điều kiện để thực hoàn thành đề tài Xin chân thành cảm ơn hợp tác nghiên cứu Bộ mơn Tự động hóa trình sản xuất trƣờng Đại học Tổng hợp Kỹ Thuật Matxcơva mang tên N.E Bauman, GS TSKH Gavriuhsin S.S., có đóng góp mặt nội dung khoa học cho đề tài Xin đƣợc gửi lời cảm ơn đến PGS.TS Nguyễn Đức Nam trƣờng Đại học Công nghiệp Tp.HCM, TS Nguyễn Hữu Thọ trƣờng Đại học Công nghiệp Thực phẩm Tp.HCM, TS Đào Thanh Phong trƣờng Đại học Tôn Đức Thắng, TS Nguyễn Khoa Triều trƣờng Đại học Công nghiệp Tp.HCM, TS Trần Ngọc Đăng Khoa trƣờng Đại học Công nghiệp Tp.HCM, TS Nguyễn Huy Phúc trƣờng Đại học Công nghiệp Tp.HCM đồng nghiệp khác nhƣ ThS Nguyễn Trƣờng Giang, ThS Châu Ngọc Lê, ThS Lâm Thanh Danh, ThS Phạm Thanh Tuấn góp ý cho chúng tơi mặt chun mơn, thiếu sót để chúng tơi hồn thành đƣợc đề tài tiến độ Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè ln động viên, chia sẻ hỗ trợ chúng tơi PHẦN I THƠNG TIN CHUNG I Thông tin tổng quát 1.1 Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế chế tạo thử nghiệm máy huỷ giấy tự động kiểu ứng dụng Phòng Khảo thí Đảm bảo chất lượng sở đào tạo 1.2 Mã số: 19.1CK01 1.3 Danh sách chủ trì, thành viên tham gia thực đề tài Họ tên (học hàm, học vị) TS Đặng Hoàng Minh ThS.GVC Nguyễn Thị Thuý Nga IUH Thƣ ký khoa học ThS Nguyễn Thị Mỹ Hạnh IUH Thƣ ký TS Phùng Văn Bình Học viện KTQS Thành viên TS Nguyễn Việt Đức ĐH Thủy Lợi Thành viên TT Đơn vị cơng tác Vai trị thực đề tài IUH Chủ nhiệm đề tài IUH ThS Nguyễn Văn Biên Thành viên Nhóm sinh viên IUH làm đồ án/luận văn tốt nghiệp: Nguyễn Xuân Chuyến 16076271 Hà Thanh Hiệp 16071171 IUH Thành viên Nguyễn Hoàng Nhật Tâm 16043931 Võ Quốc Sang 15090591 Lê Văn Tình 15068811 1.4 Đơn vị chủ trì: Khoa Cơng nghệ Cơ khí 1.5 Thời gian thực hiện: 1.5.1 Theo hợp đồng: từ tháng 10 năm 2019 đến tháng 10 năm 2020 1.5.2 Gia hạn (nếu có): tháng (do tình hình dịch COVID-19 1.5.3 Thực thực tế: từ tháng 08 năm 2018 đến tháng 12 năm 2020 1.6 Những thay đổi so với thuyết minh ban đầu (nếu có): Thay đổi vài cấu đảm bảo nguyên lý cấp nhanh, cắt nhanh máy 1.7 Tổng kinh phí đƣợc phê duyệt đề tài: 95 triệu đồng II Kết nghiên cứu Đặt vấn đề Hiện yêu cầu bảo mật thông tin mà nhu cầu hủy giấy văn phịng, cơng sở, đơn vị qn đội, trƣờng học, v.v… lớn, đặc biệt phịng khảo thí đảm bảo chất lƣợng (PKT&ĐBCL) sở đào tạo Những nơi cần máy hủy đề thi với suất lớn (> 120 tờ / phút) Trên thị trƣờng có loại máy phổ biến máy huỷ giấy văn phòng máy huỷ giấy cơng nghiệp Đối với PKT&ĐBCL việc sử dụng máy huỷ giấy văn phịng có nhƣợc điểm suất thấp, dễ bị kẹt giấy, động dễ hƣ hỏng xuống cấp Việc sử dụng máy huỷ giấy cơng nghiệp gặp khó khăn vấn đề kinh phí giá thành loại máy thƣờng rơi vào khoảng vài trăm triệu, vƣợt khả đáp ứng sở đào tạo Ngoài việc sử dụng loại máy công nghiệp gây tốn lƣợng dƣ thừa chúng nghiền đƣợc loại vật liệu cứng nhƣ nhựa, bìa cứng, gỗ, v.v… mà PKT&ĐBCL thƣờng lại khơng có nhu cầu Đặc điểm PKT&ĐBCL thƣờng cần huỷ đề thi dƣ, đề thi hỏng, đề thi làm cần bảo mật, chúng tờ giấy rời rạc đƣợc ghim lại với số lƣợng khoảng từ 2-20 tờ, dạng tập với số lƣợng vài trăm trang, đƣợc đóng bìa cứng Xuất phát từ đặc điểm trên, đề tài này, tác giả đề xuất thay chế cắt-nghiền loại máy huỷ giấy chế cấp nhanh cắt nhanh tờ giấy Nguyên lý giúp tăng suất huỷ giấy, giảm cơng suất từ tiết kiệm đƣợc lƣợng giảm giá thành máy, phù hợp sử dụng PKT&ĐBCL sở đào tạo Sản phẩm đầu máy hủy giấy với suất 120-140 tờ/phút báo cấp trƣờng Đề tài có ý nghĩa khoa học ứng dụng lớn cho PKT&ĐBCL sở đào tạo nói riêng xã hội nói chung Mục tiêu Nghiên cứu, thiết kế chế tạo máy huỷ giấy tự động kiểu đƣa vào ứng dụng thử nghiệm Phịng Khảo thí Đảm bảo Chất lƣợng trƣờng Đại học Công nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh Phƣơng pháp nghiên cứu - Quá trình thiết kế máy đƣợc thực dựa quy trình PAMMS (Procedure for Automation of Mathematical Modeling and Solution) đƣợc tác giả đề xuất - Các vấn đề kỹ thuật liên quan đến máy huỷ giấy kiểu mới, nhƣ: động lực học máy (phản lực động khớp chân máy, tính cơng suất động cơ, tính toán ổ lăn gối đỡ, v.v…), v.v… đƣợc nghiên cứu giải phƣơng pháp Phƣơng pháp học cổ điển sức bền vật liệu, Cơ lý thuyết, v.v - Chế tạo mơ hình máy huỷ giấy kiểu mới, dựa tảng môn học nguyên lý chi tiết máy, phƣơng pháp gia công, điều khiển máy, v.v… - Việc tìm thơng số chế độ cắt phù hợp đƣợc thực dựa phƣơng pháp thực nghiệm mảng trực giao thay đổi thông số hệ thống điều khiển để vận hành máy Tổng kết kết nghiên cứu Đề tài hồn thành 100% khối lƣợng cơng việc nhƣ thuyết minh Cụ thể là: - Một báo cấp trƣờng - Một mơ hình máy huỷ giấy kiểu - Các vẽ thiết kế - Đào tạo bậc đại học Đánh giá kết đạt đƣợc kết luận Các tác giả thực đề tài nghiên cứu nghiêm túc tiến độ Trên thực tế, công việc đề tài đƣợc thực trƣớc ký hợp đồng năm Nên sau năm kể từ ký hợp đồng nhóm tác giả hồn thành đề tài Việc bị trễ vài tháng ảnh hƣởng dịch COVID-19 khiến cho nhóm NC khơng thể tiến hành công việc trƣờng Bài báo Khoa học cấp trƣờng đƣợc chấp nhận đăng ngày 06/03/2020 đƣợc xuất số 40 (04-2019) vào ngày 15/12/2020 Mơ hình máy đƣợc thiết kế, chế tạo đầy đủ phần Cơ khí điều khiển Hiện máy đƣợc đặt PKT&ĐBCL Trƣờng Đại học Công nghiệp TPHCM để tiến hành chạy thử nghiệm đánh giá khả làm việc Kết vận hành thực nghiệm máy cho thấy nguyên lý làm việc nhƣ thiết kế ban đầu Máy huỷ đƣợc giấy với suất tốt mức đề ra, cụ thể 200 tờ A4/ph khoảng 110 tờ A3/ph Tuy nhiên để hồn thiện mơ hình máy để có vẽ thiết kế hàng loạt cách hoàn chỉnh, đề tài cần đƣợc đầu tƣ thêm kinh phí để tiếp tục nghiên cứu phát triển Tóm tắt kết (tiếng Việt tiếng Anh) Đề tài “Nghiên cứu, thiết kế chế tạo thử nghiệm máy huỷ giấy tự động kiểu ứng dụng Phịng Khảo thí Đảm bảo chất lƣợng sở đào tạo” đƣợc triển khai nhằm tìm cấu máy huỷ giấy kiểu giúp tăng suất huỷ giấy, tiết kiệm lƣợng phù hợp với nhu cầu huỷ đề thi PKT&ĐBCL sở đào tạo Sau thực đề tài, nhóm tác giả thu đƣợc kết quả, thể mục Các kết có ý nghĩa khoa học thực tiễn giúp chế tạo máy huỷ giấy kiểu có chất lƣợng độ cạnh tranh cao Chi tiết nội dung kết đƣợc thể mục dƣới phụ lục III Sản phẩm đề tài, công bố kết đào tạo 3.1 Kết nghiên cứu ( sản phẩm dạng 1,2,3) TT Tên sản phẩm Yêu cầu khoa học hoặc/và tiêu kinh tế - kỹ thuật Đăng ký Đạt đƣợc Mơ hình thực nghiệm: - Kích thƣớc tối đa: - Dùng để thực nghiệm tìm thơng số 900x800x600 mm 600x500x300 mm - Kích thƣớc: - Năng suất: - Công suất max x 1.3 x 1.3 m 120-150 tờ/ph 0.5 kW Máy huỷ giấy kiểu mới: 1.5 x 0.93 x 0.85 m 200 tờ A4/ph.; 110 tờ A3/ph 0.37 kW Bản vẽ thiết kế Các vẽ chi tiết vẽ lắp phận máy, vẽ Đã đạt đƣợc 3D mơ hình máy huỷ giấy kiểu Một báo cấp trƣờng Dựa chủ đề mục nội dung thuyết minh “Nghiên cứu thiết kế máy huỷ giấy kiểu sử dụng cho Phịng Khảo thí Đảm bảo chất lượng sở đào tạo” “Máy huỷ giấy theo chế cấp nhanh – cắt nhanh” Đã đƣợc thơng qua mặt hình thức, q trình thẩm định nội dung Khơng nằm đăng ký đề tài nhƣng làm đƣợc trình thực đề tài Một máy thử nghiệm huỷ giấy kiểu mới: Bằng sáng chế Ghi chú: - Các ấn phẩm khoa học (bài báo, báo cáo KH, sách chuyên khảo…) đƣợc chấp nhận có ghi nhận địa cảm ơn trƣờng ĐH Cơng Nghiệp Tp HCM cấp kính phí thực nghiên cứu theo quy định - Các ấn phẩm (bản photo) đính kèm phần phụ lục minh chứng cuối báo cáo (đối với ấn phẩm sách, giáo trình cần có photo trang bìa, trang trang cuối kèm thông tin định số hiệu xuất bản) 3.2 Kết đào tạo Thời gian Tên đề tài Tên chuyên đề Đã bảo vệ TT Họ tên thực đề tài NCS Tên luận văn Cao học Nghiên cứu sinh Học viên cao học Sinh viên Đại học Nguyễn Xuân Chuyến 16076271 tháng 28/12/2020 Hà Thanh Hiệp 16071171 Nguyễn Hoàng Nhật Tâm 16043931 Võ Quốc Sang 15090591 Lê Văn Tình 15075811 Ghi chú: - Kèm photo trang bìa chun đề nghiên cứu sinh/ luận văn/ khóa luận bằng/giấy chứng nhận nghiên cứu sinh/thạc sỹ học viên bảo vệ thành công luận án/ luận văn;( thể phần cuối báo cáo khoa học) IV Tình hình sử dụng kinh phí T T Nội dung chi A B Chi phí trực tiếp Th khốn chuyên môn Nguyên, nhiên vật liệu, Thiết bị, dụng cụ Cơng tác phí Dịch vụ th ngồi Hội nghị, hội thảo,thù lao nghiệm thu kỳ In ấn, Văn phịng phẩm Chi phí khác Chi phí gián tiếp Quản lý phí Chi phí điện, nƣớc Tổng số Kinh phí đƣợc duyệt (triệu đồng) Kinh phí thực (triệu đồng) 7.3125 7.3125 82.6875 82.6875 5 95 95 Ghi V Kiến nghị ( phát triển kết nghiên cứu đề tài) Đây loại máy huỷ giấy mới, đƣợc thiết kế chế tạo thử nghiệm hệ Máy đảm bảo chạy nguyên lý, đạt đƣợc suất đề (thậm chí vƣợt trội so với suất đề thuyết minh) Tuy nhiên số yêu cầu tính thẩm mỹ, tính tiện lợi cho ngƣời tiêu dùng, cần phải đƣợc chạy thử nghiệm thời gian để lấy ý kiến bên liên quan (Các chuyên viên PKT&ĐBCL) để từ phát triển hệ cho máy có kích thƣớc nhỏ gọn hơn, tiện ích giá thành rẻ Để làm đƣợc việc này, nhóm nghiên cứu cần hỗ trợ kinh phí từ phía nhà trƣờng, tạo điều kiện thuận lợi máy móc trang thiết bị gia cơng từ phía Khoa Cơ khí cần nguồn nhân lực em sinh viên khá-giỏi tham gia vào đề tài phát triển VI Phụ lục sản phẩm (liệt kê minh chứng sản phẩm nêu Phần III) - Hình ảnh mơ hình máy thử nghiệm - Minh chứng báo Tạp chí Khoa học Cơng nghệ trƣờng Đại học Công nghiệp TPHCM - Bản chụp hình giấy chấp nhận hình thức Cục sở hữu trí tuệ cho sáng chế “Máy huỷ giấy theo chế cấp nhanh cắt nhanh” Chủ nhiệm đề tài Tp HCM, ngày 25 tháng 03 năm 2021 (ĐƠN VỊ) Phòng QLKH&HTQT Trƣởng (đơn vị) (Họ tên, chữ ký) PHẦN II BÁO CÁO CHI TIẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC (báo cáo tổng kết sau nghiệm thu, bao gồm nội dung góp ý hội đồng nghiệm thu) II.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu tính cấp thiết tiến hành nghiên cứu II.1.1 Tình hình nghiên cứu Quốc tế Xuất phát từ nhu cầu cấp thiết sống nhƣ cắt dây cáp, đồng, nghiền rác thải, đệm, lốp xe, v.v… Hill (1986) đƣa phƣơng án thiết kế máy với trục dao, trục dao hệ thống băng tải cấp phơi [1] Cơ chế tạo giúp cắt sợi nghiền Tsai (1994) đề xuất cải tiến biên dạng dao cắt nhờ thay đổi góc lƣợn độ dốc Ngồi đƣợc gia cơng có độ lƣỡi sắc, đĩa cữa đƣợc lắp ráp trục hình lục giác giúp dễ dàng xếp đĩa lệch theo hình xoắn ốc [2] Ming (2002) phƣơng án cải tiến biên dạng đĩa cắt cách làm nhọn tạo cƣa không sâu biên dạng cong đĩa, nhằm giúp việc bám giấy tốt [3] Năm 2006, Bai Shuhui sáng chế thay đĩa dày đĩa mỏng ghép lại với với khoảng trống Cách làm giúp tiết kiệm đƣợc vật liệu, giảm khối lƣợng trục đồng thời giảm u cầu độ xác gia cơng cho hệ thống [4] Thừa hƣởng thành tựu có, Azimi (2007) cho đời mơ hình máy nhỏ gọn, đơn giản gồm phận chính: Tay quay, dao cắt thùng chứa Máy có ƣu điểm tiết kiệm lƣợng [5] Tuy nhiều cấu máy hủy giấy đƣợc phát triển nhƣng chúng chƣa đáp ứng đƣợc nhu cầu đa dạng thực tế Điều thơi thúc nhóm tác giả Weidman, Klowak cộng (2014) cho đời cấu máy mới, cơng việc hủy giấy đƣợc chia thành giai đoạn (tƣơng ứng với tầng) đảm bảo đầu cuối giấy bị băm nhỏ hồn tồn để đảm bảo tính bảo mật theo u cầu Bên cạnh đó, q trình hủy cịn đƣợc điều khiển chƣơng trình để đảm bảo công đoạn diễn đồng [6] Với phát triển khoa học công nghệ, phƣơng pháp gia công tiên tiến ngày đƣợc ứng dụng rộng rãi, cho phép Sanjay công (2015) tăng số lƣợng lƣỡi cắt hai trục, xoay theo hƣớng song song Quá trình cắt đƣợc tiến hành không gian chật hẹp để tài liệu bị nghiền nhỏ thành dạng bột [7] Sara trƣờng đại học Vilnius Gediminas lại xuất phát từ nhu cầu nghiền rác thải nên tăng bề dày đĩa cƣa để đảm bảo khả chịu mô men xoắn lớn Hai trục dao đƣợc điều khiển động thủy lực để đảm bảo cắt – nghiền đƣợc vật liệu cứng [8] Ở góc độ khác, để đáp ứng yêu cầu nhỏ gọn giảm tiếng ồn số văn phòng, Shahrani cộng trƣờng Đại học Arizona, Hoa Kỳ thiết kế lại máy, trục cắt có gắn nhiều miếng dao nhỏ liên tiếp, tay quay đƣợc liên kết với trục cắt Máy có nhiều ƣu điểm nhƣ giảm tiếng ồn, tiết kiệm lƣợng, nhỏ gọn dễ di chuyển, dễ chế tạo, bảo trì, v.v…[9] Tƣơng tự nhƣ việc hủy giấy, thực tế sản xuất nảy sinh nhu cầu sử dụng máy băm, cắt nông sản Sreenivas cộng (2017) cho đời loại máy nhƣ [10] Điều cho thấy cấu hủy giấy ứng dụng lĩnh vực khác Ogbeide, Nwabudike đồng nghiệp lại tập trung vào vấn đề tối ƣu truyền dẫn giảm tiếng ồn đề xuất thêm vào cấu máy ròng rọc [11] Cũng giống nhƣ Tsai (1994) Ming (2002), Siddiqui đồng nghiệp (2017) tập trung vào vấn đề cải tiến hình học dao cắt Nhờ ứng dụng công cụ mô phỏng, phân tích số đại, tác giả tìm mẫu thiết kế biên dạng dụng cụ cắt ƣu việt [12] Ngoài ra, khác với quan điểm Ogbeide [11], Pavankumar cộng (2018) lại cho cần thay cấu truyền động đai, ròng rọc cấu động điện gắn bánh ăn khớp Bằng thực nghiệm tác giả ý tƣởng đảm bảo hệ truyền động không xảy tƣợng trƣợt tải [13] Đối với loại rác thải nhựa, Atadious Joel gần đề xuất cấu buồng băm đƣợc làm từ thép dày, nhọn quay với tốc độ cao để bào – cắt dần rác thải nhựa, thay cấu nghiền Nhựa bị cắt từ từ đảm bảo cấu cắt không bị tải [14] Một cải tiến đáng ý Ekman cộng máy sử dụng trục dao kết hợp với thành bên máy để nghiền Điều tiết kiệm đƣợc trục dao Đồng thời có ... dụng lớn cho PKT&ĐBCL sở đào tạo nói riêng xã hội nói chung Mục tiêu Nghiên cứu, thiết kế chế tạo máy huỷ giấy tự động kiểu đƣa vào ứng dụng thử nghiệm Phịng Khảo thí Đảm bảo Chất lƣợng trƣờng Đại... ln động viên, chia sẻ hỗ trợ PHẦN I THƠNG TIN CHUNG I Thơng tin tổng qt 1.1 Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế chế tạo thử nghiệm máy huỷ giấy tự động kiểu ứng dụng Phịng Khảo thí Đảm bảo chất lượng. .. động kiểu ứng dụng Phịng Khảo thí Đảm bảo chất lƣợng sở đào tạo? ?? đƣợc triển khai nhằm tìm cấu máy huỷ giấy kiểu giúp tăng suất huỷ giấy, tiết kiệm lƣợng phù hợp với nhu cầu huỷ đề thi PKT&ĐBCL sở