ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Người hướng dẫn PGS – TS Bùi Trọng Hiếu Sinh viên thực hiện Huỳnh Nguyễn Nhật Quang Huy MSSV 1913507 Thành phố Hồ Chí Min[.]
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Người hướng dẫn: PGS – TS Bùi Trọng Hiếu Sinh viên thực hiện: Huỳnh Nguyễn Nhật Quang Huy MSSV:1913507 Thành phố Hồ Chí Minh – 2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG TP.HCM KHOA CƠ KHÍ BỘ MƠN THIẾT KẾ MÁY ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH Học kì I / Năm học 2022 – 2023 Sinh viên thực hiện: Huỳnh Nguyễn Nhật Quang Huy MSSV:1913507 Người hướng dẫn: PGS - TS Bùi Trọng Hiếu Ký tên: Ngày hoàn thành: Ngày bảo vệ: ĐỀ TÀI THIẾT KẾ MÁY CHIA CUỘN MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Với thành tựu khoa kỹ thuật phát triển mạnh suốt gần hai thập kỹ qua, ngành Cơ khí nói chung ngành Cơng nghệ chế tạo nói riêng có bước phát triển to lớn thay đổi đáng kể mặt ngành xem cốt lõi lịch sử người Dần dần, cơng nghệ robot, tự động hóa sản xuất điều khiển vi mạch… xu hướng chủ đạo ngành Cơ khí tương lai gần Ngồi ra, Cơ khí ngày kế thừa phát triển thành tựu đạt cụm chi tiết máy: hộp giảm tốc, truyền động… Tất tạo nên tranh hòa hài kỹ thuật xưa Trong đó, Việt Nam cố gắng bắt kịp theo xu hướng này; mơn đào tạo chuyên môn Kỹ thuật điều khiển tự động, Tự động hóa sản xuất, PLC hay Robot cơng nghiệp… trường Đại học đào tạo kỹ thuật Cơ Khí, tiêu biểu Đại Học Bách Khoa TP.HCM, đưa vào chương trình đào tạo nhằm giúp cho sinh viên có kiến thức điều khiển lập trình Song song với đổi chương trình đào tạo ấy, cần phải trang bị kiến thức Cơ khí Chi tiết máy, Nguyên lý máy hay Vẽ kỹ thuật … Để thỏa mãn điều kiện nói trên, sinh viên Cơ Khí phải thực đồ án chi tiết máy để hiểu nắm bắt rõ ràng kiến thức học, áp dụng vào thực tiễn đời sống ngày Với tiêu chí đó, Khoa Cơ Khí, trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM ln tổ chức cho sinh viên năm thực Đồ án Chi tiết máy Với mục tiêu quan trọng ấy, sinh viên Khoa cần Khoa hướng dẫn tận tình lần làm đồ án lớn, góp phần hồn thiện Lời cuối thay mặt bạn sinh viên khoa Cơ Khí, xin cám ơn gửi lời chúc sức khỏe đến thầy Bùi Trọng Hiếu thầy cô tạo điều kiện cho chúng em có hội hiểu rõ đường nghề nghiệp mà chúng em chọn Với kiến thức cịn hạn hẹp, thiếu sót điều khơng thể tránh khỏi, em mong nhận ý kiến từ thầy cô bạn Sinh viên thực Huỳnh Nguyễn Nhật Quang Huy Phần 1: TÊN ĐỀ TÀI VÀ LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Tên đề tài Sau thảo luận chấp thuận từ giáo viên hướng dẫn em xin định xác định tên đề tài sau: - Tên tiếng Việt: máy chia cuộn màng nhựa - Tên tiếng Anh: Giới thiệu đề tài 2.1 Tổng quan ngành cơng nghiệp bao bì: Hiện ngành cơng nghiệp bao bì ngành có triển vọng, với giá trị thị trường đạt 998 triệu đô la vào năm 2020 mở rộng liên tục phát triển kinh tế giới thứ thứ ba Chúng ta sống giới bao bì : từ tịa nhà chọc trời cao New York đến thị trấn nhỏ bé New Delhi, người bỏ hàng triệu hàng hóa ngày; từ bóng Coliseum đến độ sâu Thái Bình Dương, sản xuất hàng triệu bao bì ngày ngành cơng nghiệp ngành bao bì chắn sứ mệnh để có sống lâu dài thịnh vượng Nhưng phải đối phó với loạt yếu tố (gần như) khơng thể đốn trước Chỉ cần xem xét 20 năm trước người tiêu dùng nghĩ bao bì khơng cần thiết chí lãng phí để xử lý, nghiên cứu cho thấy 64% người tiêu dùng mua sản phẩm khỏi kệ mà không cần biết trước 7/10 giây để đưa định cuối họ họ thấy bao bì lần Với mức tăng trưởng hàng năm hai số, ngành công nghiệp chế biến đóng gói bao bì Việt Nam đánh giá hấp dẫn với nhà cung cấp máy móc thiết bị hoạt động ngành xu hướng doanh nghiệp ngoại mở rộng đầu tư, thâu tóm doanh nghiệp hoạt động lĩnh vực nước Ông Nguyễn Ngọc Sang, Chủ tịch Hiệp hội Bao bì Việt Nam (Vinpas), chia sẻ lĩnh vực bao bì đóng gói tăng trưởng trung bình 10 – 15%/năm nhiều năm qua ngành đóng vai trị quan trọng việc bảo quản – thúc đẩy thương mại hàng hóa Tốc độ tăng trưởng xem ấn tượng với nhiều nhà đầu tư ngành dự báo tiếp tục tăng trưởng cao thời gian tới Nguyên nhân giới phân tích nhận định sản xuất hàng hóa nước phục vụ cho thị trường chỗ xuất dự báo tiếp tục phát triển mạnh thời gian tới, dẫn đến nhu cầu bao bì lớn Ngành bao bì đóng vai trò then chốt kinh tế đại, với tiềm tăng trưởng gần vô hạn cho bên liên quan xác định xu hướng thích ứng với chúng Bỏ qua xu hướng lối sống mà ngày ảnh hưởng đến định mua hàng người tiêu dùng có nghĩa khơng thách thức thị trường Trong thời kì đại, máy móc thay sức người nay, song song với hệ thống máy in, máy ghép, máy chia cuộn dịng máy tân tiến nay, cánh tay đắc lực doanh nghiệp ngành bao bì 2.2 Tổng quan máy chia cuộn bao bì: Máy chia cuộn thiết bị cắt chia dùng cho nhà máy sản xuất màng nhựa, bao bì đóng gói, dán túi nhựa làm giấy v.v… Máy tập trung điện, quang thể hóa, qua thiết kế tỉ mỉ, gia công tinh xác lắp ráp tinh xảo Hiện việc ứng dụng máy để chia cuộn giấy khổ lớn làm khổ nhỏ số cơng ty sản xuất giấy, bao bì Việt Nam đưa vào sử dụng Đặc biệt máy chia khổ nhỏ từ 2.5 cm Tuy nhiên mức tự động hóa khác nhau, tùy vào quy mơ đơn vị 2.3 Các loại máy chia cuộn thông dụng: - Máy bán tự động: Là loại máy sử dụng rộng rãi, ưu điểm kết cấu đơn giản, dễ thiết kế, giá thành thấp, dễ sử dụng Tuy nhiên có khá nhiều nhược điểm tốn nhân cơng, khó điều chỉnh, kết cấu cồng kềnh, độ xác cắt khơng cao do không đồng cấu Các cấu thiết kế máy chủ yếu cấu khí truyền thống kết hợp với điều khiển khí nén Các phận biến tốc sử dụng biến tốc khí Trong biến tốc đai sử dụng chủ yếu để thay đổi tốc độ trục cuộn máy - Máy tự động: Loại máy có độ tự động cao, gần tất trình tự động, loại trừ cơng việc tiếp liệu tháo gỡ Các cấu sử dụng cấu khí, điều khiển chương trình số Trong đó, cấu điều khiển lập trình PLC, tốc độ động cơ, tốc độ trục hoạt động máy thay đổi đáp ứng nhanh nhờ trình điều khiển Với loại máy ứng dụng công nghệ đại, làm cho máy đạt nhiều ưu điểm mà máy bán tự động khơng có là: kết cấu đơn giản, gọn, tốc độ cắt cao, độ xác cao,… 2.4 Nguyên lý hoạt động: Mục tiêu mà máy chia cuộn cần thực thể Đầu vào cuộn giấy khổ lớn đầu cuộn giấy khổ nhỏ Với sơ đồ nguyên tắc hoạt động mô tả sau: (1) Bộ truyền động đai dẹt, nhiệm vụ truyền vận tốc Ngồi truyền đai cịn có nhiệm vụ quan trọng ln đảm bảo ổn định vận tốc dài điểm tiếp xúc bánh đai, dây đai với cuộn giấy khơng thay đổi q trình làm việc máy (2) Momen xoắn từ động tới cuộn giấy chưa cắt ban đầu (3) Là trục tạo lực căng cho giấy nhằm đảm bảo giấy không bị nhàu, gấp nếp trước dao cắt trước cuộn vào (4) trục cán có bề mặt làm cao su nhằm góp phần ổn định vận tốc dài số trường hợp cịn làm nhiệm vụ chuyển hướng giấy, trường hợp xả giấy lớp (5)(6) dao cắt trục máng dao Dao dẫn động không tùy theo thiết kế, thông thường dẫn động nhằm đảm bảo chất lượng vết cắt (7) Trục dẫn động dao cắt đồng thời có chức thớt dao cắt (8) Trục vừa làm nhiệm vụ dẫn động cuộn giấy cắt (9) vừa làm nhiệm vụ đỡ cuộn giấy (9) Trục truyền động truyền xích Vật liệu để chế tạo thép có bọc lớp cao su bên nhằm tăng ma sát với cuộn giấy (9) (10)(11) Là bánh căng xích đĩa xích truyền xích dẫn động trục (8) (12) bánh căng đai truyền đai (13) động dẫn động máy (14) truyền đai có bù chỉnh hay gọi cấu bù tốc độ Bộ có nhiệm vụ bù tốc độ xuất trượt đai, tốc độ khơng đảm bảo ổn định có tác dụng tiết chế làm ổn định lại tốc độ Tính tốn khí: 3.1 Sơ đồ động máy: ., Phần 2: Thiết kế khí Năng suất máy mong đợi Số ca làm ngày Số ca làm Số ngày làm việc năm 320 Số vòng quay làm việc cực đại trục cuộn 1114 vg / ph Số vòng quay làm việc trục xả 1035 vg / ph Tốc độ làm việc cực đại 700 m / ph Vận tốc trục xả 650 m / ph Năng suất mong đợi máy năm: N=700 × 60× ×2 ×320=21504 ×10 mét /năm Vật liệu sản xuất: Bề dày vật liệu 0.05 Số vòng cuộn 10000 Độ dài trục cuộn 1100 mm mm Chất liệu PE Cân nặng cuộn 400 kg Tính tốn cơng suất máy Lực cuộn xả: F=m a=400.0,1=40 N Công suất cực đại trục xả cuộn: Pmax = F.v 40.650 = =0,433 kW 1000 60.1000 3.1 Phân phối công suất trục: Pmax 0,433 = =0,437 kW ηol 0,99 P 0,437 P 2= = =0,441 kW ηol 0,99 P2 0,441 P1= = =0,445 kW ηol 0,99 P1 0,445 Pdc = = =0,47 kW ηol η đ 0,99.0,95 P 3= 3.2 Số vòng quay trục: n 4=n ¿ n2 =n1=1035 vg / ph n 1035 n dc= = =207 vg / ph uđ Chọn động cơ: K03328.0_N_- .75B— (Analog động công nghiệp) { Pdc =0,563 kW Với: n =210 vg / ph dc 3.3 Tính moment xoắn trục: Pdc 0,563 =9,55.106 =25603,10 Nmm n dc 210 P1 0,445 T 1=9,55 10 =9,55 10 =4106,04 Nmm n1 1035 P2 0,441 T 2=9,55 10 =9,55 10 =4069,13 Nmm n2 1035 P 0,437 T 3=9,55 106 =9,55 106 =4032,22 Nmm n3 1035 P max 0,433 T 4=9,55.10 =9,55 10 =3995,31 Nmm n4 1035 T dc =9,55.10 Thiết kế truyền đai thang: Thông số kỹ thuật: Bảng Thơng số kỹ thuật để tính tốn truyền đai thang Tên Kí hiệu Giá trị Đơn vị Cơng suất truyền P1 0,563 kW Tỷ số truyền uđ Số vòng quay n1 210 v / ph Chọn loại đai tiết diện đai: Ta chọn loại đai dựa vào cơng suất số vịng quay theo hình 4.1[1] Bảng 2.2 Các thông số đai A d1 d2 y0 (mm 2) (mm) (mm) 138 140−280 800−6300 Kích thước tiết diện Loại đai Kí hiệu bt b h Thường b 14 17 10,5 Xác định thông số truyền Đường kính bánh đai: Theo dãy tiêu chuẩn đường kính bánh đai bảng 4.13[1] ta chọn: d 1=140 mm Từ đường kính bánh đai ta xác đinh vận tốc đai: v= π d1 n 6× 10 = π × 140 ×210 =2,2 ( m/s ) ×10 Đường kính đai lớn Chọn ξ=0,01 d 2=u × d (1−ξ )=5 ×140 ×(1−0,01)=693 mm Ta chọn đường kính theo dãy tiêu chuẩn bảng 4.21[1], chọn d 2=710 mm Tỷ số truyền thực tế: utt = d2 710 = =5,123 d1 × ( 1−ξ ) 140 × ( 1−0,01 ) Sai lệch so với giá trị ban đầu: ∆ u= |utt −u| ¿ u ×100 |5,1235| ì100=2,46 %< (3 ữ ) % , thỏa Khoảng cách trục: Dựa vào tỉ số truyền uvà đường kính bánh đai d 2, ta chọn theo bảng 4.14[1]: a =0,9⇒ a=639 mm d2 Kiểm nghiệm điều kiện: ( d + d 2) ≥ a ≥ 0,55 ( d + d2 ) + h ⇔ 1700≥ 639 ≥ 478(thỏa điều kiện) Với loại đai δ ,ta chọn h theo bảng 4.13[1], h=10,5 Chiều dài đai: Chiều dài đai theo khoảng cách trục a : L=2 a+ π × ( d +d ) ( d 2−d ) + 4a ¿ ×639+ π × ( 140+ 710 ) ( 710−140 ) + =2613,4 mm ×639 Ta chọn chiều dài đai theo dãy tiêu chuẩn bảng 4.13[1] L=2650 mm Kiểm nghiệm lai tuổi thọ: v 2,2 i= = =0,84 s−1