Để những công trình đạt đủ tiêu chuẩn chất lượng, có khả năng vận hành đưa vào sử dụng, khâu phân loại vật liệu là một trong những khâu vô cùng quan trọng, để cho ra những loại vật liệu
TỔNG QUAN
Tính cấp thiết của đề tài
Sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật đã thúc đẩy nhu cầu tự động hóa trong sản xuất Sự xuất hiện của các máy đan lưới thép đã mang lại nhiều thành tựu cho lĩnh vực khai thác khoáng sản, góp phần quan trọng vào quy trình sản xuất.
Nhu cầu máy đan lưới tại Việt Nam đang gia tăng, tuy nhiên, việc nhập khẩu từ các nước phát triển như Đức, Nhật, và Trung Quốc thường gặp khó khăn do giá thành cao và khó bảo trì Điều này đã thúc đẩy nhiều cá nhân tìm hiểu, nghiên cứu và chế tạo máy đan lưới với chi phí thấp, dễ bảo trì, nhưng vẫn đảm bảo đáp ứng nhu cầu sản xuất trong nước.
Tại Việt Nam, nhu cầu khai thác khoáng sản và vật liệu đá phục vụ xây dựng, sản xuất và xuất khẩu đang gia tăng mạnh mẽ, đặc biệt khi Việt Nam là một trong những nước xuất khẩu than đá hàng đầu Sản lượng khoáng sản và vật liệu đá rất lớn với nhiều kích thước khác nhau, dẫn đến nhu cầu cao về các loại lưới sàng Tuy nhiên, hiện tại, sản phẩm này chủ yếu dựa vào sức lao động của người thợ, gây ra vấn đề về tiêu chuẩn, năng suất thấp và sản phẩm lỗi Do đó, nghiên cứu và hoàn thiện máy đan lưới thép để phục vụ sản xuất là một yêu cầu cấp thiết trong bối cảnh hiện nay.
Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn
Nghiên cứu và chế tạo máy đan lưới thép yêu cầu sinh viên tích lũy kiến thức về cơ khí, điện tử và tin học, đồng thời tạo cơ hội cho họ khám phá và hiểu biết sâu sắc về các loại máy đan lưới Đề tài này không chỉ giúp nhóm củng cố kiến thức và kỹ năng mà còn dẫn đến việc phát triển máy đan lưới phù hợp với nhu cầu sử dụng Sản phẩm hoàn thành có khả năng phân loại vật liệu như khoáng sản (đá, than, cát,…) trong ngành công nghiệp khai thác và chế biến, phục vụ cho sản xuất, xây dựng và xuất khẩu.
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
- Hoàn thiện kết cấu thân máy, hệ thống điều khiển và các chức năng hỗ trợ gia công
- Gia công thử nghiệm máy với nhiều loại lưới để đánh giá độ ổn định
Tổng quan về ngành khai thác đá
1.4.1 Quy trình từ khai thác đến công đoạn cuối cùng trong các lĩnh vực xây dựng khác nhau dùng đến đá
Đá dùng làm bờ kè
Đá là vật liệu thiết yếu trong ngành xây dựng, được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau như trộn bê tông, sản xuất gạch, tấm đan bê tông, và rải nền đường Hiện nay, có nhiều loại đá xây dựng như đá mi sàng, đá mi bụi, và đá 1x2, phục vụ cho các công trình xây dựng và san lấp.
Để có được những loại đá phân loại rõ ràng, quá trình khai thác và chế biến đòi hỏi sự gian nan qua nhiều công đoạn và quy trình nghiêm ngặt.
_Quy trình cơ bản sản xuất đá xây dựng:
Khai mỏ bắt đầu với giai đoạn chuẩn bị, bao gồm việc chuyển quân và máy móc đến công trường Các công trình cần thiết được xây dựng như đường công vụ, trạm điện, lán trại tạm, kho chứa thuốc nổ, mặt bằng sản xuất và bãi chứa vật liệu Đồng thời, quá trình bóc phong hóa cũng được thực hiện để chuẩn bị cho hoạt động khai thác.
Các bước khai thác gồm:
Để bắt đầu quy trình khai thác đá, bước đầu tiên là loại bỏ lớp đất đỏ phủ lên mỏ đá Sau đó, khoan tạo lỗ mìn trên vỉa đá và nạp thuốc mìn vào các lỗ khoan Tiếp theo, đấu nối mạng và thực hiện nổ mìn để phá đá thành đá hộc Trong trường hợp đá hộc nổ phá có kích thước quá lớn, cần tiếp tục nổ phá để có được đá nhỏ hơn Quá trình này tiềm ẩn nhiều nguy hiểm, vì thợ khoan phải leo lên vỉa đá cao và làm việc trong điều kiện rung lắc mạnh, nên bất kỳ sơ suất nào cũng có thể dẫn đến tai nạn nghiêm trọng.
Sau khi nổ mìn, đá sẽ bị phá vỡ thành nhiều mảnh với kích thước khác nhau và bị văng ra khắp nơi Lúc này, công nhân sẽ sử dụng máy móc kết hợp với sức người để thu gom đá hỗn hợp lên xe ô tô vận chuyển, sau đó đổ vào dây chuyền nghiền sàng.
Với những loại đá nhỏ như mi sàng, mi bụi, đá 0x4, đá 1x2 sẽ cần phải sàng lại lần 2
Bước cuối cùng trong quy trình khai thác đá xây dựng là bốc xúc đá lên ô tô theo từng loại để vận chuyển đến công trường hoặc đưa về bãi tập kết bảo quản Quá trình khai thác và chế biến đá xây dựng rất gian nan và phức tạp, do đó, giá thành của đá xây dựng thực sự không cao so với công sức và tài nguyên đã bỏ ra để sản xuất loại vật liệu này.
1.4.2 Các loại máy hổ trợ trong quá trình khai thác
Máy nghiền đá là thiết bị quan trọng trong dây chuyền nghiền sàng đá, chiếm tỷ trọng lớn trong giá thành Đá có tính bền, độ dòn và tính mài cao, vì vậy cần hệ thống máy nghiền phù hợp để phân loại đá thành các kích cỡ khác nhau Các phương pháp nghiền thường được sử dụng bao gồm ép vỡ, tách vỡ, uốn vỡ và miết vỡ.
Máy sàng đá là thiết bị quan trọng dùng để sàng lọc và phân loại các loại đá, quặng, than, sỏi, và cát Nguyên lý hoạt động của máy sàng dựa trên sự rung động tác động trực tiếp lên nguyên liệu, giúp tách biệt các thành phần theo kích thước Những nguyên liệu nhỏ sẽ rơi xuống ống thu, trong khi các nguyên liệu lớn hơn sẽ được đẩy ra ngoài nhờ sức rung Hiện nay, trên thị trường có nhiều loại máy sàng rung phổ biến như máy sàng tang quay (hay máy sàng ống), máy sàng rung lệch tâm và máy sàng rung quán tính.
Dòng sàng liệu được cấu tạo từ các lỗ sàng với kích thước khác nhau, giúp phân loại vật liệu theo kích thước tương ứng Các mắt sàng được chế tạo từ sợi thép chịu lực và độ mòn cao, đan xen hoặc được đột dập từ tấm tôn, bản mã, đảm bảo tính bền vững và hiệu quả trong quá trình sàng lọc.
Hình 1.2: Máy sàng tang quay
Hình 1.3: Máy sàng rung quán tính
Hình 1.4: Máy sàng rung lệch tâm
- Máy làm lưới sàng đá:
Trong các ngành công nghiệp, việc nâng cao hiệu suất và độ chính xác là rất quan trọng, đặc biệt trong lĩnh vực công nghiệp nặng như khai thác than và đá Để đạt được năng suất cao, sự hỗ trợ của máy móc và phụ kiện là cần thiết Cụ thể, trong quá trình sàng lọc đá, máy sàng đá đóng vai trò quan trọng giúp giảm bớt công sức, đơn giản hóa quy trình và tiết kiệm thời gian.
Máy sàng đá là thiết bị quan trọng trong quy trình công nghiệp, giúp tăng cường hiệu suất và đảm bảo hoạt động liên tục Lưới sàng đá được sản xuất từ các vật liệu thép hợp kim, mang lại độ bền và hiệu quả cao trong quá trình sàng lọc.
Cacbon và các vật liệu hợp kim chống mòn, chống va đập được sử dụng để chế tạo mặt lưới bằng thép, kết hợp với hệ thống rung nhằm sàng quặng hiệu quả trong quá trình khai thác.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Tìm hiểu về lưới sàng đá mắt vuông
Ngành khai thác đá và khoáng sản đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của Việt Nam, một quốc gia đang phát triển Đá được khai thác phục vụ cho nhiều loại công trình xây dựng, với từng loại đá phù hợp cho các mục đích khác nhau như bờ kè, nền móng, và bê tông Khoáng sản như than đá không chỉ được sử dụng trong các nhà máy nhiệt điện mà còn có giá trị xuất khẩu ra thị trường quốc tế.
Quá trình khai thác khoáng sản bao gồm nhiều bước từ nghiên cứu, dò tìm đến khai thác, nghiền, sàng lọc và phân loại để sử dụng hiệu quả Mỗi loại đá, khoáng sản có kích thước và đặc tính khác nhau, phục vụ cho các mục đích như sản xuất và xuất khẩu Để đáp ứng nhu cầu này, lưới sàng ra đời, có chức năng phân chia vật liệu thành hai phần: một phần giữ lại trên bề mặt lưới và phần còn lại rơi qua các lỗ Tuy nhiên, việc đan lưới thủ công gặp khó khăn lớn, ảnh hưởng đến năng suất sản xuất, đặc biệt là khi cần đan những tấm lưới có kích thước lớn.
Để đáp ứng nhu cầu thực tế về kích thước đá và khoáng sản, cũng như tiêu chuẩn sử dụng và số lượng khai thác lớn, việc phát triển lưới sàng đa dạng, bền và chính xác về kích thước lỗ là rất cần thiết Máy đan lưới thép đã được ra đời nhằm giải quyết những khó khăn này, đảm bảo hiệu quả trong quá trình khai thác.
Hình 2.1: Một số máy đan lưới thép
Những lợi ích nó mang lại là vô cùng lớn như:
Máy đan lưới giúp tăng cao năng suất lao động, cho phép sản xuất nhiều sản phẩm hơn trong cùng một khoảng thời gian so với phương pháp thủ công trước đây.
Tiết kiệm thời gian: máy đan lưới giúp tận dụng tối đa thời gian hiện có của mình để thực hiện ước mơ một cách nhanh nhất có thể
Tiết kiệm chi phí nhân công: Khi có máy đan lưới thì chi phí thuê nhân công giảm đi một nửa
Giúp an toàn lao động được nâng cao
Nhóm nghiên cứu đã chọn đề tài "nghiên cứu và hoàn thiện máy đan lưới thép" với mục tiêu cải thiện quy trình sản xuất lưới thép, giúp tăng tốc độ và độ chính xác trong việc sản xuất các tấm lưới lớn được đan bằng thép phi lớn, giảm thiểu thời gian và công sức cần thiết cho công đoạn thủ công.
2.1.2 Tiêu chuẩn của lưới sàng công nghiệp
Dây thép carbon cao (≥ 0,82%) được sử dụng cho lưới sàng nhờ vào khả năng chịu va đập mạnh và chống mài mòn Với đặc tính vượt trội, vật liệu này có thể chịu được lực tác động lớn từ rung lắc và trọng lượng của vật liệu, đồng thời giảm thiểu ma sát trong quá trình làm việc.
Vì vậy người ta chọn mác thép SW-B theo tiêu chuẩn JIS G-3521
Bảng 2.1: Thành phần hóa học (wt%)
Bảng 2.2: Yêu cầu về độ bền kéo
STT Đường kính Độ bền kéo (MPa) STT Đường kính Độ bền kéo (MPa)
Tiêu chuẩn về kết cấu của lưới:
Bảng 2.3: Bảng quy cách chia lưới thép
STT Kích thước lỗ vuông (mm) Đường kính của sợi lưới (Φ mm)
STT Kích thước lỗ vuông (mm) Đường kính của sợi lưới (Φ mm)
Hệ thống thủy lực
2.2.1 Những ưu điểm và nhược điểm của truyền dẫn thủy lực
Truyền được công suất cao và lực lớn, hoạt động với độ tin cậy cao ít đòi hòi về chăm sóc và bảo dưỡng
Điều chỉnh được vận tốc làm việc tinh
Kết cấu gọn nhẹ, có khả năng giảm khối lượng và kích thước
Dễ biến đổi chuyển động quay và chuyển động tịnh tiến của cơ cấu chấp hành
Mất mát trong đường ống dẫn và rò rỉ bên trong các phần tử, làm giảm hiệu suất và hạn chế phạm vi sử dụng
Khó giữ được vận tốc không đổi khi phụ tải thay đổi
Do có những đặc điểm như vậy nên nhóm nhận thấy sử dụng hệ thống thủy lực để úng dụng cho máy là phù hợp
2.2.2 Các thành phần của hệ thống truyền dẫn thủy lực
Xi lanh thủy lực là một thiết bị quan trọng trong hệ thống thủy lực, có chức năng chuyển đổi năng lượng từ áp suất dầu thành năng lượng cơ học, giúp tạo ra chuyển động thẳng hoặc xoay.
Hình 2.3: Cấu tạo xi lanh thủy lực
3- Gioăng TPM làm kín piston và ống
4- Gioăng Oring làm kín cần và piston
8- Gioăng GDS làm kín chính giữa cổ và ống 9- Gioăng TTI làm kín cổ và cần
10- Gioăng Oring làm kín phụ giữa cổ và ống 11- Gioăng GHK gạt bụi
Phân loại xi lanh thủy lực
Xi lanh tác dụng đơn hoạt động với dầu thủy lực chỉ tác động một phía của piston Do đó, khi tính toán, cần lưu ý đến lực cần thiết để xi lanh có thể chuyển động theo hướng ngược lại và hoàn thành toàn bộ hành trình.
Xi lanh chuyển động tịch tiến sử dụng áp lực dầu thủy lực để nâng hoặc đẩy vật, và quay lại vị trí ban đầu nhờ vào trọng lực hoặc lò xo bên trong.
+ Loại lùi về bằng ngoại lực
+ Loại lùi về bằng lo xo
Xi lanh tác dụng kép: Dầu thủy lực có thể tác động cả 2 phía của piston
Giảm chấn được thiết kế ở cuối xi lanh, hoạt động như một van tiết lưu khi xi lanh gần hết hành trình, giúp giảm tốc độ và hạn chế va đập.
+ Loại không có giảm chấn
Loại 2 dầu cần xi lanh có khả năng thò ra cả 2 đầu, chủ yếu được sử dụng trong các ứng dụng điều khiển chính xác Đặc điểm nổi bật của loại này là tốc độ tiến và lùi đều giống nhau, nhờ vào việc cung cấp cùng một lưu lượng dầu vào.
Xi lanh tầng: Loại này chủ yếu được sử dụng ở các vị trí yêu cầu dao động hành lớn như nâng các thùng xe ô tô chuyên dụng …
+ Xi lanh tầng tác dụng kép
+ Xi lanh tác dụng đơn
Tính chọn xi lanh thủy lực Để tiến hành tính chọn xi lanh ta cần biết trước các thông số sau:
Xi lanh làm việc theo chiều đẩy hay kéo (ở đây ví dụ tính cho trường hợp thông dụng là xi lanh tác dụng kép làm việc theo chiều đẩy)
Lực đẩy xi lanh: F (kG)
Vận tốc làm việc khi xi lanh đẩy: v (cm/ph)
Hành trình của xi lanh: H (mm)
Bơm thủy lực là thiết bị chuyển đổi năng lượng, chuyển cơ năng thành năng lượng dầu Trong hệ thống thủy lực, bơm thể tích là loại bơm chủ yếu, hoạt động bằng cách thay đổi thể tích các khoang làm việc Khi thể tích khoang làm việc tăng, bơm sẽ hút dầu; khi thể tích giảm, bơm đẩy dầu ra Dựa vào lượng dầu mà bơm đẩy ra trong một chu kỳ làm việc, bơm thể tích được phân thành hai loại.
- Phân loại và chọn bơm thủy lực phù hợp
Bơm có lưu lượng cố định, hay còn gọi là bơm cố định, hoạt động với một tốc độ quay nhất định, đảm bảo lưu lượng bơm ra luôn ổn định Tuy nhiên, trong thực tế, lưu lượng có thể thay đổi do sự tổn thất trong quá trình bơm.
Bơm có lưu lượng thay đổi, hay còn gọi là bơm điều chỉnh, cho phép điều chỉnh lưu lượng bơm trong một dải nhất định tùy thuộc vào cấu trúc của bơm, với tốc độ quay cố định.
- Phân loại theo cấu tạo thì có một số loại bơm thông dụng như sau:
Hình 2.5: Phân loại tổng quát bơm thủy lực
Bơm có lưu lượng ổn định
Bơm bánh răng ăn khớp trong
Bơm bánh răng ăn khớp ngoài
Bơm Pitton hướng trục Bơm Pitton hướng kính Bơm trục vit Bơm cánh gạt
Bơm có lưu lượng thay đổi
Những đại lượng đặc trưng cho bơm gồm có:
+ Lưu lượng riêng (lưu lượng vòng): là đại lượng đặc trưng quan trọng nhất, kí hiệu
V (cm3/vòng) là giá trị thể hiện lưu lượng mà bơm cung cấp sau mỗi vòng quay, ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ của các cơ cấu chấp hành.
+ Số vòng quay n (vg/ph): Thường bơm được thiết kế trong dải số vòng quay tối ưu để bơm hoạt động tốt, đảm bảo hiệu suất
Áp suất p (Bar) bao gồm các loại áp suất quan trọng như áp suất làm việc liên tục lớn nhất, áp suất làm việc tức thời lớn nhất và áp suất lớn nhất mà bơm có thể chịu được.
+ Hiệu suất ƞ (%): Tùy từng kết cấu và hãng sản xuất thì bơm sẽ có hiệu suất khác nhau
Nguyên lý hoạt động của bơm bánh răng dựa trên sự thay đổi thể tích: khi thể tích buồng hút A tăng, bơm sẽ hút dầu và thực hiện chu kỳ hút; ngược lại, khi thể tích giảm, bơm sẽ đẩy dầu ra từ buồng B, thực hiện chu kỳ nén Nếu có vật cản (như van) trên đường dầu được đẩy ra, dầu bị chặn sẽ tạo ra áp suất nhất định, phụ thuộc vào độ lớn của sức cản và cấu trúc của bơm.
Hình 2.6: Nguyên lý làm việc của bơm bánh răng
- Phân loại bơm bánh răng
Bơm bánh răng là loại bơm dùng phổ biến nhất vì nó có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo
Bơm bánh răng chủ yếu được sử dụng trong các hệ thống có áp suất nhỏ, như máy khoan, doa, bào, phay và các thiết bị nâng hạ nhỏ như bàn nâng và xe nâng Hiện nay, áp suất hoạt động của bơm bánh răng có thể dao động từ 10 đến 350 Bar.
Bơm bánh răng gồm có 2 loại: Loại bánh răng ăn khớp ngoài (Áp suất đến 270 Bar);
Bánh răng ăn khớp trong có khả năng chịu áp suất lên đến 350 Bar và thường có kích thước gọn nhẹ hơn so với bánh răng ăn khớp ngoài Mặc dù bánh răng ăn khớp ngoài được sử dụng rộng rãi hơn do dễ chế tạo và giá thành rẻ hơn, nhưng bánh răng ăn khớp trong lại mang lại lợi thế về tính năng và kích thước.
Hình 2.6: Phân loại bơm bánh răng a Bơm bánh răng ăn khớp ngoài b Bơm bánh răng ăn khớp trong c Ký hiệu
Kết cấu và những lưu ý chọn bơm bánh răng
Hình 2.7: Kết cấu bơm bánh răng ăn khớp ngoài
5 Phớt chắn dầu ở trục quay
7 Vòng chắn điều chỉnh độ hở Những lưu ý khi chọn mua bơm bánh răng:
+ Các lưu ý Hướng dẫn phân loại và chọn bơm thủy lực phù hợp
Đối với các ứng dụng yêu cầu áp suất thấp dưới 100 Bar và lưu lượng lớn vài chục cc, lựa chọn bơm Trung Quốc hoặc Đài Loan là một giải pháp tiết kiệm chi phí Tuy nhiên, cần lưu ý rằng các loại bơm này thường có tiếng ồn lớn và một số đơn vị cung cấp không cung cấp bảo hành Do đó, chúng chỉ phù hợp với các ứng dụng không đòi hỏi hoạt động tần suất cao.
Khi cần sử dụng bơm áp suất trung bình từ 100 đến 250 Bar, bạn nên lựa chọn bơm của Hàn Quốc hoặc Italy từ các nhà cung cấp uy tín, đảm bảo có chế độ bảo hành tốt.
PHƯƠNG ÁN THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
Phân tích, chọn nguyên lý hoạt động của máy
3.1.1 Phân tích hoạt động đan lưới thủ công
- Các bước thực hiện đan lưới thủ công
Bước 1: Người công nhân sắp xếp các thanh dài vào vị trí Số lượng thanh và kích thước giữa các thanh sẽ dược quy định theo từng loại lưới
Người công nhân sử dụng một thanh sắt để bẻ ngược các thanh lưới lên, xen kẽ giữa các thanh Ví dụ, nếu đánh số các thanh lưới từ 1 đến n, trong lượt đầu tiên, công nhân sẽ bẻ các thanh chẵn hoặc lẻ Các thanh được bẻ lên sao cho khoảng cách giữa thanh chẵn và thanh lẻ đủ lớn để có thể đưa thanh ngang vào.
Bước 3: Đưa thanh ngang số 1 vào Sau đó dùng búa đập những thanh vừa bị bẻ lên để kẹp chặt thanh ngang mới đưa vào
Bước 4: Bẻ thanh lẻ lên để tạo khe hở đưa thanh ngang số 2 vào
Bước 5: Đưa thanh ngang vào, dùng búa đóng thanh ngang số 2 sát vào thanh ngang số 1 sao cho khoảng cách giữa 2 thanh bằng kích thước tiêu chuẩn của ô lưới
Tiếp tục lặp lại quá trình đến khi đan đủ chiều dài lưới
(chẵn hoặc lẽ) Đưa thanh ngang vào giứa khe hở Đóng thanh ngang vào vị trí Đập thanh dọc xuống
Lặp lại đến khi đủ kích thước
Hình 3.1: Đan lưới thủ công
Hình 3.2: Dụng cụ đan lưới bằng tay
Hình 3.3: Đóng thanh ngang vào lưới
Hình 3.4: Các thanh dọc bị bẻ cong
Hình 3.5: Mô hình tấm lưới sau khi đan hoàn chỉnh
3.1.2 Đề xuất các phương án hoạt động của máy
Dựa vào các hoạt động để đan lưới thủ công của người công nhân nhóm chia máy ra làm các cụm:
- Cụm số 1: là cụm chia lưới, có nhiệm vụ chia các thanh dọc thành 2 nhóm chẵn, lẽ
Cụm số 2 là cụm bẻ thanh tạo khe hở, có nhiệm vụ bẻ các thanh lẻ hoặc chẵn sau khi các thanh đã được chia ra bởi cụm số 1.
Cụm số 3 có vai trò quan trọng trong việc đưa thanh ngang vào đúng vị trí, nhằm tạo ra các mắt lưới với kích thước chính xác theo yêu cầu.
Phương án 1: Sơ đồ động
Hình 3.6: Sơ đồ động cho phương án 1
Nguyên lý hoạt động của hệ thống bao gồm tấm lưới được đan mồi bởi công nhân với đoạn ngắn khoảng 3 thanh ngang, đặt trên bàn trượt dọc (2) có khả năng di chuyển theo phương X nhờ piston ngang (3) Các chi tiết như piston ngang (3) và bàn trượt dọc (2) được kết nối với bàn trượt ngang (7) thông qua hệ thống thanh răng (4) và bánh răng (5), cho phép di chuyển theo phương Y Nhờ vào hệ thống bánh răng và thanh răng, các thanh dọc có thể điều chỉnh theo các phương x, y, z.
Lược di động (8) có khả năng di chuyển theo phương Y để khớp với các răng trên thanh lược cố định (6), giúp phân loại và đặt các thanh chẵn, lẽ đúng vị trí Khi các thanh dọc đã vào đúng vị trí, piston đứng (1) sẽ đẩy xuống theo phương Z, tạo khe hở để đưa thanh ngang vào Khi thanh ngang được đưa vào khe hở, piston ngang (3) đẩy tấm lưới vào thanh ngang, và khi thanh ngang bị đẩy tới, thanh lược cố định (6) sẽ chặn lại, đảm bảo thanh ngang vào đúng mắt lưới.
Máy sử dụng toàn bộ bằng thủy lực mang lại khả năng chịu quá tải tốt, cho phép các cơ cấu chấp hành tạo ra lực lớn Thiết kế với ba cụm tách biệt giúp dễ dàng trong việc bố trí và chế tạo.
- Nhược điểm: Phần chia lưới còn chậm, người công nhân phải canh chỉnh thủ công qua hện thống bánh răng thanh răng
Thích hợp hơn làm việc với các loại lưới có sợ lưới lớn, cần nhiều lực Với sợi lưới lớn người công nhân sẽ căn chỉnh dễ hơn
Phương án 2: Sơ đồ động
Hình 3.7: Sơ đồ động phương án 2 x z y
Khi động cơ hoạt động, pulley (1) và (2) quay, khiến bánh xích (2) gắn đồng trục với pulley (2) cũng quay theo Sự quay của bánh xích làm lưới chia (5) đi lên và lưới chia (10) đi xuống, tạo ra khe hở giữa các sợi chẵn và lẻ, giúp công nhân dễ dàng đưa thanh ngang vào vị trí chính xác Sau khi thanh ngang được đưa vào, piston ngang (8) sẽ đẩy tấm lưới vào thanh ngang, và khi đó, thanh ngang sẽ gặp thanh lược cố định (9), giúp đưa thanh ngang vào đúng mắt lưới.
- Ưu điểm: Thao tác chia lưới nhanh
Động cơ cần phải đảo chiều liên tục, điều này dẫn đến việc lực kéo phụ thuộc vào công suất của động cơ Hơn nữa, do sử dụng động cơ điện, khả năng chịu quá tải của hệ thống là kém Bên cạnh đó, hành trình lên xuống của sợi lưới cũng bị giới hạn.
Bộ chia này rất phù hợp cho các loại lưới có sợi nhỏ, giúp giảm thiểu lực cần thiết khi đan Việc chia lưới nhỏ theo cách truyền thống thường gặp khó khăn, nhưng với phương án này, thao tác chia trở nên nhanh chóng và dễ dàng hơn.
Nhóm đã quyết định chọn phương án 1 do máy hoạt động theo nguyên lý cho phép sử dụng cụm chia lưới đa năng, có khả năng đan được nhiều kích thước lưới khác nhau với sợi lưới từ nhỏ đến lớn.
Thiết kế kết cấu của máy
Dựa trên sơ đồ hoạt động của phương án 1 nhóm tiến hành thiết kế máy, chia máy thành các cụm cụ thể sau:
Hình 3.8: Mô hình 3D kết cấu cụm bàn trên
Vật liệu: Thép kết cấu, mác thép CT3
- Các thành phần chính trong cụm:
- Các thanh thép hình I, H, U được hàn ghép với nhau tạo thành kết cấu giúp máy đứng vững và gá đặt các cụm khác
- Các thanh răng và thanh dẫn hướng hỗ trợ cụm chia lưới di chuyển lên xuống
3.2.2 Kết cấu cụm chia lưới
Hình 3.9: Mô hình kết cấu cụm chia lưới
Các thành phần chính trong cụm:
- Hệ thống thanh lược di động: chuyển động tịnh tiên nhờ xylanh truyền lực và bánh răng dẫn hướng
Nhiệm vụ chính là tạo ra khe hở giữa các thanh lưới dọc, trong đó các thanh cố định và thanh di động được sắp xếp xen kẽ, với thanh di động có khả năng bẻ lên và xuống Điều này giúp cho lưới sau khi được đan sẽ có các sợi đan xen nhau một cách hiệu quả.
3.2.3 Kết cấu cụm trượt ngang
Hình 3.10: Mô hình cụm trượt ngang
- Các thành phần trong cụm:
Các thanh thép kết cấu U100 được hàn ghép lại thành phần khung
Các con lăn, ổ bi giúp cho lưới có thể di chuyển theo phương ngang
- Nhiệm vụ: Tạo ra chuyển động tinh tiến theo Phuong ngang với hệ thống 4 con lăn
3.2.4 Kết cấu cụm trượt dọc
Hình 3.11: Mô hình kết cấu cụm trượt dọc
- Xy lanh thủy lực được gắn phía dưới tấm đỡ lưới
- Các thanh thép được hàn tạo thành phần khung và các con lăn
Nhiệm vụ chính là truyền lực để đặt tấm lưới vào đúng vị trí của thanh lưới ngang, từ đó tạo ra mắt lưới với kích thước chính xác Sau khi phần lưới được đan hoàn chỉnh, nó sẽ được lùi về phía sau nhờ các con lăn, tiếp tục quá trình đan đoạn lưới mới.
Kết cấu của máy khi lắp các cụm lại với nhau:
Hình 3.8: Kết cấu của máy
Sau khi hoàn thành thiết kế sơ bộ kết cấu của máy và các cụm, bước tiếp theo là tính toán và chọn lựa các thành phần trong từng cụm Đặc biệt, với việc máy hoạt động dựa vào hệ thống thủy lực và thao tác đan lưới bằng tay của công nhân, cần xác định lực cần thiết để từ đó lựa chọn bơm, động cơ và xylanh thủy lực phù hợp.
Khung máy Cụm chia lưới
Cụm chia lưới Cụm chia lưới
Tính chọn các thành phần trong hệ thống thủy lực
3.3.1 Tính lực công tác của cụm chia lưới, chọn piston của cụm chia lưới
Hình 3.9: Sơ đồ chuyển vị của thanh lưới dọc
Do lưới 1 đầu bị giữ và 1 đầu tự do nên xem như trường hợp thanh bị ngàm 1 đầu đầu còn lại tự do
Hình 3.10: Sơ đồ chuyển vị của 1 thanh dọc
Các lực tác động lên thanh:
P1: lực ép P1 gây nên chuyển vị y1
P: trọng lực (lực phân bố đều P trên thanh) gây ra chuyển vị y2
(y được chọn sao cho khoảng cách đủ lớn để ép thanh ngang vào)
Xét lực P 1 gây ra chuyển vị y 1 :
Hình 3.11: Sơ đồ chuyển vị y 1 của thanh
Chiều dài L' ta tính tại vị trí ngắn nhất (vì khi đó lực ép lớn nhất) nên:
Monent uốn tại mặt cắt có hoành độ z là:
Thay biểu thức trên vào phương trình vi phân đường đàn hồi
J x là momen quán tính (thép tiết diện tròn nên
Tích phân lần 1 ta được phương trình góc xoay:
Tích phân lần 2 ta được phương trình chuyển vị:
Điều kiện biên: z =L', y’=0, y=0 thay vào (3.3), (3.44) ta được x x x x
Thay C, D vào (3.3), (3.4) ta được phương trình góc xoay và chuyển vị sau: x x x x x
Với lực P 1 đặt ở đầu (tức z = 0) khi đó:
Dây thép lò xo có E 0GPa 0x10 9 (N/m 2 )
Thép 12 có A(mm), D(mm), Zt răng
Trọng lực P 2 gây chuyển vị y2:
Ban đầu khi ta chưa tác dụng lực dây thép đã võng xuống 1 đoạn(vì dây thép có khối lượng nên nó chịu tác dụng của trọng lực)
Do là lực phân bố đều nên ta thay thế bằng lực tập trung với điểm đặt ở giữa thanh đang xét
Hình 3.12: Sơ đồ chuyển vị y 2 của thanh
Chuyển vị y2 tính tương tự như y1 với '
Dây thép tròn có khối lượng riêng: 7850 (kg/m 3 )
=> Chuyển vị do trọng lượng dây thép gây ra nhỏ không đáng kể nên có thể bỏ qua y 2 và khi đó ta lấy yy 1
Từ (*) và (**) =>Lực ép của lược trên: F 21165 N
Chọn sơ bộ Đường kính ty demm
Đường kính ngoài D5mm => đường kính nòng 110 mm
Hình 3.13: Xylanh thủy lực 2 chiều
3.3.2 Tính lực công tác của cụm trượt dọc, chọn piston của cụm trượt dọc
Khi đẩy thanh thép ngnag vào thì cần phải có 1 lực đủ để thắng được lực ma sát giữa các thanh dọc và các thanh ngang
Lực ma sát của 1 dây thép dọc và dây ngang: Fms= k N
Trong đó k: hệ số ma sát giữa thép với thép (k=0,17) N: phản lực
Hình 3.14: Mô hình tính lực đẩy thanh ngang
D: là đường kính dây thép
L1 lấy tại vị trí lực ép lớn nhất tức L1=A+2D
- Thép 15 lưới 130x130mm 2 , Zt = 8(răng)
- Tương tự (3) với chuyển vị lúc này bằng D
- So sánh 2 lực ép của dây thép 12 và 15 ta thấy dây thép 12 lực ép lớn hơn nên ta chọn để tiến hành tính toán
Đường kính ngoài Dxmm , đường kính nòng 63mm
Trong quá trình làm việc chỉ có một trong 2 pittong đứng hay ngang hoạt động nên ta chỉ cần chọn pittong mà lực ép lớn để tính toán
Dựa vào kết quả tính toán, lực ép của pittong là 21 kN, lớn hơn lực đẩy của pittong ngang là 13 kN Do đó, chúng ta sẽ chọn lực lớn để tính áp suất p và
Công thức: Áp lực pittong (F) tác dụng lên khối khí có áp suất p là:
F: áp lực tác dụng tìm được ở trên (N) p: áp suất trong khối khí (N/m 2 )
Hình 3.15: Bơm thủy lực cánh gạt
Kiểu bơm (Type): Bơm thủy lực cánh gạt
Lưu lượng riêng (Displacement): 25 (cc/vg) Áp suất làm việc max p: 160 (Bar)
Tốc độ làm việc max: 1800 (vg/ph)
Tốc độ làm việc min: 750 (vg/ph)
Lưu lượng của bơm: Q=qv.n%.1800E000 (ml/p) = 45 (l/p)
-Q-Là lưu lượng của bơm (lít/ph)
-qv-Là lưu lượng riêng của bơm (cc/v)
-n-Là số vòng quay của động cơ kéo bơm (v/ph)
-Pđc-Là công suất động cơ điện (KW)
-p-Là áp suất của bơm (kG/cm 2 )
-Q–Là lưu lượng riêng của bơm (lít /ph.)
-ŋ -Là hiệu suất của động cơ kéo bơm (%)
-612-Là hệ số chuyển đổi giữa các đơn vị
Thông số kỹ thuật chính:
Công suất động cơ: 15 kw
Tốc độ động cơ: 1460 vg/ph
Kiểu lắp ghép: Chân đế
3.3.6 Điều khiển hệ thống thủy lực
Sơ đồ mạch thủy lực
Hình 3.17: Sơ đồ mạch thủy lực
_Thông số van: ta chọn van 4/3 có cần gạt D1VL
- Chọn van an toànvà giảm áp: BUCG
Hình 3.19: Van an toàn trực tiếp BUCG
- Đặc điểm: Áp lực cao, lưu lượng lớn, độ ồn thấp, vận hành êm
Thiết kế đường dầu tối ưu, giảm ma sát,hiệu suất cao
Bảng 3.20: Thông số kỹ thuật
Model Number Max Operating Press
Hoàn thành hệ thống thủy lực
3.4.1 Lắp đặt hệ thống cấp dầu
- Cung cấp dầu cho hệ thống làm việc theo chu trình kín
- Giải tỏa nhiệt sinh ra trong quá trình áp suất dầu làm việc
- Lắng đọng các chất cặn bả trong quá trình làm việc
Chọn kích thước bể dầu: Đối với các bể dầu cố định thì V chọn như sau:
Trong đó: V (lít) Qv (lít/phút)
Sơ đồ bố trí bể dầu
Hình 3.21: Sơ đồ bố trí thùng dầu
Khi động cơ được khởi động, nó sẽ truyền động cho bơm dầu, hút dầu từ bể qua bộ lọc đến các van và cơ cấu chấp hành Dầu sau đó được trả về bể qua đường dẫn vào một ngăn khác Để bổ sung dầu cho bể, người ta sử dụng cửa sổ bố trí trên nắp lọc Để kiểm tra lượng dầu trong bể, người ta sử dụng mắt dầu Nhờ có bộ lọc và màng lọc, dầu được bơm lên đảm bảo luôn sạch.
3.4.2 Lắp đặt động cơ, bơm bánh răng
Mô hình thùng dầu với hệ thống bơm, động cơ, van trên thiết kế:
Hình 3.22: Thùng dầu, bơm, động cơ trong thiết kế
Hình 3.23: Thùng dầu trong thực tế
HOÀN THIỆN KẾT CẤU CƠ KHÍ CỦA MÁY
Sử dụng phần mềm SolidWorks mô phỏng, kiểm bền kết cấu của máy
Máy đan lưới thép hoạt động dựa trên hệ thống thủy lực, mang lại ưu điểm là các xilanh truyền động có khả năng sinh ra lực lớn Tuy nhiên, phản lực sinh ra trong quá trình hoạt động cũng sẽ tác động mạnh mẽ lên kết cấu và các chi tiết của máy Do đó, việc kiểm tra, mô phỏng và phân tích các thành phần phản lực là rất cần thiết trước khi tiến hành gia công.
4.1.1 Kiểm bền cụm trượt dọc
Hình 4.1: Mô hình 3D cụm bàn trên và lưới
Hình 4.2: Mô hình 3D cụm bàn trên
Khi máy hoạt động, cụm có vai trò quan trọng trong việc nâng đỡ toàn bộ lưới đã được đan, đồng thời hỗ trợ việc đưa các thanh chẵn (lẽ) vào vị trí chính xác Gá đặt hai xilanh thủy lực giúp đưa thanh ngang vào đúng vị trí của mắt lưới.
Kết cấu của cụm: Kết cấu trong cụm sử dụng chủ yếu các thanh thép chữ I và các tấm thép hàn lại với nhau
Vật liệu: Thép CT3 với: σb = 585 (MPa) ; σc = 282 (MPa)
Phân tích các lực tác động lên cụm:
- Trọng lượng của tấm lưới: F1
Ta chọn tấm lưới có khối lượng lớn nhất là lưới khổ 1,5x3 (m) với đường kính sợi là
Khối lượng của tấm lưới: m = 𝜋.𝑑
𝜌: khối lượng riêng của thép: 𝜌 = 7850 (kg/m 3 )
Zn: số sợi ngang Zn ( sợi) Ln: chiều dài sợi ngang Ln=1,5 (m)
Zd: số sợi dọc Zd = 16 (sợi ) Ld: chiều dài sợi dọc Ld = 3 (m)
Phản lực sinh ra khi 2 piston ngang đẩy thang ngang vào đúng mắt lưới: F2
Phản lực được tạo ra khi piston đẩy tấm lưới đến vị trí mà thanh ngang khớp với mắt lưới, tại thời điểm này, phản lực có độ lớn tương đương với lực đẩy của piston Áp suất dầu tối đa trên máy là p = 150 (kG/cm²) = 0.014709 (kN/mm²).
4 = 4417.86 (mm 2) : tiết diện làm việc của xi lanh khi đẩy
- Gá đặt cụm trong không gian
Khi kiểm tra độ bền, toàn bộ các chi tiết hàn ghép được coi là một chi tiết thống nhất, và cụm này được gắn tại bốn điểm trên khung máy.
Hình 4.3: Cụm được ngàm tại 4 điểm
Hình 4.4 Các mũi tên màu tím là lực phân bố đều F 1
Hình 4.5: Các mũi tên chỉ phản lực F 2
- Kết quả kiểm bền phương án 1:
Hình 4.6: Sơ đồ phân bố ứng suất
Biểu đồ phân bố ứng suất cho thấy ứng suất tác dụng lên thanh có độ lớn từ 26 đến 428,6 MPa, với phần lớn ứng suất tập trung trong khoảng 25 đến 71,446 MPa, thấp hơn mức cho phép của cụm Tuy nhiên, tại vị trí đầu gá xilanh, ứng suất do lực F2 tạo ra lớn gấp đôi mức cho phép, đặc biệt là ở giữa thanh trượt ngang Ngược lại, tại các điểm chịu tác dụng của lực F1, ứng suất sinh ra hầu như nhỏ hơn mức cho phép.
- Sơ đồ phân bố chuyển vị của cụm: mức chuyển vị lớn nhất là 1,23 (mm) tập trung ở chính giữa thanh trượt dọc
Hình 4.7: Sơ đồ phân bố chuyển vị
Kết luận: Với cấu trúc như trên, hầu hết các thành phần trong cụm đều có khả năng chịu đựng các lực tác động từ lực F2 Tuy nhiên, ứng suất do lực F2 gây ra vượt quá độ bền của cụm, dẫn đến sự không đáp ứng trong khả năng chịu lực.
Thiết kế, kiểm bền lại kết cấu:
Chọn thép CT3 làm vật liệu cho thanh và gia cố thêm 3 thanh chữ I giữa 2 thanh ngang Tại các điểm có góc vuông và góc giao giữa các mặt phẳng, cần mài hoặc bo tròn để giảm ứng suất tập trung.
Vật việu của thanh: Thép CT3 với : σb = 585 (MPa) ; σc = 282 (MPa)
Hình 4.8: Kết cấu của cụm
Hình 4.9: Mô hình cắt giữa thanh trượt dọc được thiêt kế lại
Hình 4.10: Các vị trí đặt lực (Mũi tên màu tím)
Ta thấy lực F1 qua lần kiểm bền hầu như không gây ảnh hưởng gì lên cụm nên ta bỏ qua, chỉ xét lực F2
- Kết quả kiểm bền sau khi đã thay đổi kết cấu:
Hình 4.11: Sơ đồ phân bố ứng suất
Sơ đồ phân bố ứng suất cho thấy rằng ứng suất tác dụng lên thanh dao động từ 0,623 đến 109,615 MPa Tại các vị trí quan trọng, ứng suất đều nhỏ hơn một nửa mức cho phép của cụm, là 282,685 MPa Các khu vực tập trung ứng suất lớn chủ yếu nằm ở các vị trí ngàm giữa thanh và các chi tiết, nhưng không ảnh hưởng lớn đến kết cấu toàn bộ cụm.
Hình 4.12: Sơ đồ phân bố chuyển vị
Mức chuyền vị trong cụm tập trung chủ yếu từ 0.164 đến 1.96(mm) Chuyển vị lơn nhất là 1.96 mm tập trung ở thanh đỡ lưới
Kết luận: Sau khi điều chỉnh thiết kế và cải tiến một số cơ cấu của cụm bàn, kết cấu của cụm đã trở nên chắc chắn hơn Điều này đảm bảo cơ tính tốt, với chuyển vị trên thanh rất nhỏ và nằm trong giới hạn cho phép trong quá trình thao tác đan lưới của máy.
Nhóm quyết định chọn phương án 1 để gia công vì thanh trượt dọc được nối liền giữa hai đầu của hai piston ngang, giúp đẩy và đỡ lưới hiệu quả hơn Hệ thống ổ bi nằm hai bên thanh trượt cũng dễ dàng thay thế hoặc sửa chữa nếu hư hỏng, mang lại lợi ích vượt trội so với phương án ban đầu.
4.1.2 Kiểm bền cụm trượt ngang
Kết cấu cụm bàn trượt ngang
Hình 4.13: Mô hình 3D cụm trượt ngang
Khi máy hoạt động, cụm này đảm nhiệm việc nâng đỡ toàn bộ phần lưới đã được đan, đồng thời hỗ trợ trượt dọc để đưa các thanh chẵn và lẽ vào đúng vị trí thông qua hệ thống tay quay và bánh răng.
Kết cấu của cụm: Kết cấu trong cụm sử dụng chủ yếu các thanh thép chữ I và các tấm thép hàn lại với nhau
Vật liệu: Thép CT3 với: σb = 585 (N/mm 2 ) ; σc = 282 (N/mm 2 )
Phân tích các lực tác động lên cụm:
- F1: Khối lượng của cụm trượt dọc
Hình 4.14: Khối lượng của cụm trượt dọc cân bằng phần mềm SolidWorks Độ lớn của lực F1 = (m1+m2).g = 438,4.9,8 = 4300.7(N)
Vị trí đặt lực: Khối lượng của bàn trược dọc được đặt lên vị trí của các con lăn
Hình 4.15: Các vị trí đặt lực
Hình 4.16: Sơ đồ phân bố ứng suất trong cụm trượt ngang Ứng suất phân bố trên cụm tập trung chủ yếu từ 0 đến 9.6 (MPa) Ứng suất lớn nhất
56 (MPa) tập trung ở vị trí các góc vuông và mối hàn giữa các thanh sắt
Hình 4.17: Sơ đồ phân bố chuyển vị trong cụm trượt ngang
Sơ đồ phân bố chuyển vị trên cụm: chuyển vị trong cụm giao động ở mức 0.13 đến
Kết cấu trên đạt yêu cầu về độ bền, mức chuyển vị cho phép
Khung máy đóng vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ và cố định toàn bộ cấu trúc của máy trên nền xưởng trong quá trình hoạt động Để đảm bảo hiệu suất, khung máy cần có độ cứng vững đủ để giữ vững các chi tiết khi máy hoạt động, đặc biệt là đối với các máy sử dụng hệ thống thủy lực.
Kết cấu của cụm: Kết cấu trong cụm sử dụng chủ yếu các thanh thép chữ I và các tấm thép hàn lại với nhau
Vật liệu: Thép CT3 với: σb = 585 (N/mm 2 ) ; σc = 282 (N/mm 2 )
Phân tích các lực tác động lên cụm:
F1: Khối lượng của cụm trượt ngang và cụm trượt dọc tác dụng lên khung
Sử dụng phần mềm SolidWorks cân khối lượng của cụm trượt ngang và cụm trượt dọc
Khối lượng của cụm trượt ngang : m16,2 (kg)
Hình 4.18: Khối lượng của cụm trượt ngang cân bằng phần mềm SolidWorks
- Khối lượng của cụm trượt dọc: m2= 438,4(kg)
Hình 4.19: Khối lượng của cụm trượt dọc cân bằng phần mềm SolidWorks
Phần bàn trượt ngang và bàn trượt dọc được lắp đặt tại hai góc của khung, treo vào cụm chia lưới, do đó có thể coi trọng lượng của chúng như được đặt lên tấm gá của xi lanh đứng.
- Phương chiều: Phương vuông góc với mặt đất và hướng xuống
- F2: Phản lực sinh ra khi xi lanh đứng trong cụm chia lưới tác động lên thanh lược cố định
- Độ lớn: phản lực sinh ra có độ lớn bằng với lực tác dụng của xi lanh:
4 2 p = : Áp suất lớn nhất truyền đi d = 110 (mm) : Đường kính nòng xilanh
2 (mm 2 ): Diện tích làm việc của nòng xi lanh khi đẩy
Khi xi lanh đạt đến điểm cuối của hành trình, phản lực sinh ra có độ lớn bằng với lực tác dụng và ngược chiều với lực này Lúc này, xi lanh được coi như một chi tiết rắn, và phản lực sẽ được đặt tại mặt bích gá của xi lanh, với giá trị F2 = 139,78 kN.
Hình 4.21: Điểm đặt của lực F 2
Phương chiều: Vuông góc với mặt bích và hướng lên trên( như hình)
F3 là phản lực được tạo ra khi hai xi lanh ngang trong cụm trượt dọc tác động lên thanh lược cố định Độ lớn của phản lực này tương đương với lực tác dụng của xi lanh, được tính theo công thức: F2 = p.S = p.𝜋 𝑑.
4 2 p = 150bar : Áp suất lớn nhất truyền đi d = 63 (mm) : Đường kính nòng xilanh
2 = (mm 2 ): Diện tích làm việc của nòng xi lanh khi đẩy
Tiến hành đan lưới ỉ15mm
Để đánh giá độ cứng vững của khung máy và khả năng hoạt động của các xylanh, chúng tôi tiến hành thử nghiệm đan lưới bằng sợi lưới có đường kính lớn nhất là 15mm Sau đó, chúng tôi thực hiện các phân tích và thử nghiệm với những sợi lưới có đường kính nhỏ hơn để đảm bảo hiệu suất tối ưu.
Vật liệu: thộp lũ xo tiờu chuẩn JIS G3521, đường kớnh ỉ15mm
Kích thước lưới: 2mmx3mm
Kích thước lỗ vuông: 145mm
Hình 5.1: Tiến hành đan trên máy
Hỡnh 5.2: Sản phẩm lưới với sợi thộp ỉ15mm, lỗ vuụng 145mm
Trong quá trình đan lưới, nhóm rút ra kết luận:
- Khi xylanh cụm ngang chạy vào, máy rung nhẹ, đôi lúc bị kẹt do đặt sợi thép chưa đúng vị trí
- Cụm xylanh đứng hoạt động ổn định
- Trong suốt quá trình, máy hoạt động ổn định, ít rung lắc
- Tốc độ đan nhanh, tuy nhiên cần hai người phối hợp điều khiển hoạt động của máy.
Phương án cải tiến và phát triển đề tài
Sau khi hoàn thành việc chế tạo và thử nghiệm máy, nhóm đã đạt được một số mục tiêu quan trọng và đồng thời nhận diện một số vấn đề gặp phải trong quá trình đan lưới.
Máy đan lưới có khả năng làm việc với nhiều kích thước khác nhau Tuy nhiên, khi sử dụng lưới có khổ nhỏ, công nhân thường tốn nhiều thời gian để căn chỉnh sợi lưới vào thanh lược.
Here is a rewritten paragraph:"Cụm trượt ngang với 2 xilanh có hành trình 800mm là một hạn chế lớn trong quá trình đan lưới dài, đòi hỏi công nhân phải thường xuyên lên tháo và gá lưới lại, dẫn đến mất thời gian và giảm hiệu suất lao động."
Nhằm khắc phục những vấn đề hiện tại, nhóm đã quyết định phát triển một phương án thiết kế máy đan lưới chuyên dụng, giúp tăng tốc độ đan và giảm thiểu số lượng lao động cần thiết.
Mục tiêu
- Tăng năng suất cho quá trình đan lưới
- Giảm khối lượng lao động khi vận hành máy
- Giảm chi phí đơn giản hóa các kết cấu, tiện cho việc bảo trì, sửa chữa
Để đạt được những mục tiêu trên thì với mỗi xưởng sản xuất lưới sàng nên trang bị hai loại máy đan lưới chuyên dụng:
- Máy đan lưới sợi lớn với sợi từ Φ4 (mm) tới Φ15 (mm)
- Máy đan lưới sợi nhỏ với sợi từ Φ2.5 (mm) đến Φ3.5 (mm)
Nguyên lý hoạt động của máy đan lưới sợi nhỏ
Dựa trên nguyên lý hoạt động của phuơng án 2
Tấm lưới được đan mồi bởi người công nhân với khoảng 3 thanh ngang và đặt lên bàn trượt dọc Các sợi lưới dọc được chia thành sợi chẵn và lẻ, với sợi chẵn xỏ vào khung chia lưới (1) và sợi lẻ vào khung chia lưới (8) Lưới chia gắn trên 2 nhánh xích của bánh xích (5) Khi xi lanh (6) đẩy ra, khung chia lưới (8) đi xuống và khung chia lưới (1) đi lên, tạo khe hở giữa các sợi chẵn và lẻ để đưa thanh ngang vào vị trí Khi thanh ngang đã vào đúng chỗ, piston ngang (3) đẩy tấm lưới vào thanh ngang, và thanh ngang sẽ gặp thanh lược cố định (2) để đảm bảo vị trí chính xác trong mắt lưới.
- Ưu điểm: Thao tác chia lưới nhanh
- Nhược điểm: bố trí các cụm phức tạp, chế tạo phần khung chia lưới phức tạp
Bộ chia lưới này rất phù hợp cho các loại lưới có sợi nhỏ, giúp giảm thiểu lực cần thiết khi đan Đặc biệt, khi chia lưới nhỏ thành các phần chẵn lẻ thường gặp khó khăn, bộ chia này mang lại giải pháp nhanh chóng và hiệu quả cho thao tác chia lưới.
Đưa ra thiết kế các cụm của máy
Nhóm bắt đầu sử dụng phần mềm SolidWorks để tạo bản vẽ mô hình 3D của máy, giúp hiển thị rõ ràng kết cấu và mối liên hệ giữa các cụm, chi tiết trước khi tiến hành gia công Việc sử dụng phần mềm thiết kế 3D này mang lại cái nhìn trực quan hơn về sản phẩm.
Nhiệm vụ: gá đặt toàn bộ kết cấu của máy trên nền xưởng, giúp máy đứng vững khi hoạt động, cố định các cụm khác khi hoạt động
Phương pháp lắp ghép: Sử dụng phương pháp hàn ghép
Hình 5.3: Kích thước bao của khung máy
Nhiệm vụ của hệ thống là xỏ các thanh lưới chẵn và lẻ vào các mắt lưới trên khung chia lưới Hai khung chia lưới được treo trên thanh I150 của khung máy, mỗi khung được kết nối với một đầu của nhánh xích Đồng thời, khung phía ngoài cũng được gắn vào đầu của xi lanh đứng để đảm bảo hoạt động ổn định.
Với kết cấu như vậy, khi ta điều khiển xi lanh đứng đi lên đi xuống thì các sợi lưới lần lượt được chia theo đúng thứ tự
Các chi tiết trong cụm
Hình 5.4: Mô hình 3D khung chia lưới
Hình 5.5: Thanh chia lưới với lỗ để xỏ sợi lưới dọc qua
Hình 5.6: Mô hình cắt ngang cụm chia lưới được gắn lên khung với hệ thống xylanh, xích, ổ bi
Sau khi các thanh lưới dọc chẵn và lẻ được cụm chia lưới mở ra, công nhân sẽ đưa sợi lưới vào giữa khe hở Cụm trượt dọc sau đó sẽ đẩy thanh ngang vào đúng vị trí của mắt lưới.
Hình 5.7: Kết cấu cụm trượt dọc
Hình 5.8: Cụm trượt dọc khi lắp lên khung máy
Hình 5.9: Mô hình máy cải tiến lắp ghép hoàn chỉnh
Tính chọn các thành phần trong hệ thống thủy lực
Dựa trên công thức và mô hình tính ở Chương 3 ta có:
Pittong đứng Đường kính ty d5mm Đường kính ngoài D`mm => đường kính nòng ALP mm
Hình 5.10: Xylanh thủy lực 2 chiều
Chọn pittong ngang: Đường kính ty dPmm Đường kính ngoài Dmm, đường kính nòng AL
Chọn pittong kẹp Đường kính ty dmm Đường kính ngoài D5mm => đường kính nòng AL5 mm
Hình 5.11: Bơm thủy lực cánh gạt
Kiểu bơm (Type): Bơm thủy lực cánh gạt
Lưu lượng riêng (Displacement): 47,7(cm 3 /rev) Áp suất làm việc max p: 70 (Bar)
Tốc độ làm việc max: 1500 (vg/ph)
Tốc độ làm việc min: 600(vg/ph)
Loại động cơ: JUNGLONG 3 PHA 9KW 12HP 6P S60%
Công suất động cơ: 9 kw
Tốc độ động cơ: 1460vg/ph
Kiểu lắp ghép: Chân đế
Sử dụng phần mềm SolidWorks mô phỏng, kiểm bền kết cấu của máy
Các thành phần tác dung lực lên khung:
F1: Phản lực sinh ra khi xylanh ngang đẩy thang ngang tới đúng vị trí mắt lưới:
F2: Trọng lượng của 2 khung chia lưới khi được treo lên khung máy:
Hình 5.13 Khối lượng của cụm chia lưới
F3: Trọng lượng của cụm trượt ngang khi đặt lên thanh răng F3= m3.g!465.1 (N)
Hình 5.14: Khối lượng của cụm trượt dọc
Hình 5.15: Mô hình gắ đặt và đặt lực của khung máy
Mũi tên màu hồng chỉ các lực tác dụng.Mũi tên màu xanh chỉ các vụ trí ngàm khung
Hình 5.16: Sơ đồ phân bố ứng suất
Hình 5.17: Sơ đồ phân bố chuyển vị
Ứng suất tập trung trong cụm từ 0.56 (MPa) đến 63 (MPa) thấp hơn nhiều so với ứng suất cho phép của cụm Do đó, kết cấu này đáp ứng yêu cầu về độ bền.
