Nghiên cứu, tính toán, thiết kế và mô hình hoá máy ép lon nhôm phế liệu

Một lý do khác khiến lon nhôm được dùng nhiều trong ngành công nghiệp sản xuất đồ uống có gas là lon nhôm có vẻ ngoài láng bóng và ăn sơn hơn.. Một lý do khác khiến lon nhôm được dùng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ

CHUYÊN NGÀNH: CƠ KHÍ CHẾ TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CƠ KHÍ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho người hướng dẫn)

I Thông tin chung:

2 Lớp: 18C1

3 Tên đề tài: Nghiên cứu, tính toán, thiết kế và mô hình hoá máy ép lon nhôm phế liệu

II Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp:

1 Về tính cấp thiết, tính mới, mục tiêu của đề tài: (điểm tối đa là 1 đ)

Đề tài mà nhóm 2 sinh viên thực hiện đang được quan tâm nghiên cứu trong lĩnhvực cơ khí hiện nay, đề tài có mục tiêu rõ ràng (0,5 đ)

2 Về kết quả giải quyết các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của đồ án: (điểm tối đa là 4đ)Nhóm 2 sinh viên đã giải quyết tốt các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của giảng viênhướng dẫn (3,5đ)

3 Về hình thức, cấu trúc, bố cục của đồ án tốt nghiệp: (điểm tối đa là 2đ)

Về hình thức, cấu trúc và bố cục được trình trong đồ án của nhóm sinh viên là tươngđối hợp lý (1,75đ)

4 Kết quả đạt được, giá trị khoa học, khả năng ứng dụng của đề tài: (điểm tối đa là 1đ)

Đề tài đạt kết quả tốt, có giá trị khoa học và có khả năng áp dụng trong việc thiết kếchế tạo thực tế (0,75đ)

5 Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa:

Cần bổ sung tài liệu tham khảo cho một số hình ảnh và bảng thông số tiếng anh, cầnchỉnh sửa một số lỗi chính tả

III Tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên: (điểm tối đa 2đ)

Sinh viên có tinh thần và thái độ làm việc tốt (2đ)

IV Đánh giá:

1 Điểm đánh giá: 8,5/10 cho mỗi sinh viên (lấy đến 1 số lẻ thập phân)

Đà Nẵng, ngày 20 tháng 6 năm 2022

Người hướng dẫnBùi Hệ Thống

NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN

TÓM TẮT

Tên đề tài: Nghiên cứu, tính toán, thiết kế và mô hình hóa máy ép lon nhôm phế liệu.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Cường

Nguyễn Xuân Đại

Dựa trên nền tảng kiến thức đã học tại nhà trường kết hợp với khả năng của nhóm

về cơ khí thiết kế máy, nhóm em cho ra đời tài liệu đồ án “Nghiên cứu, tính toán,

thiết kế và mô hình hóa máy ép lon nhôm phế liệu“ Nội dung chính của đồ án bao

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA CƠ KHÍ

CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1 Tên đề tài:

Nghiên cứu, tính toán, thiết kế và mô hình hoá máy ép lon nhôm phế liệu

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

- Các thông số thu thập từ thực tế sản xuất

3 Nội dung chính của đồ án:

- Tổng quan về máy ép phế liệu

- Phân tích phương án thiết kế máy ép lon nhôm phế liệu

- Tính toán thiết kế hệ thống Cơ khí

- Tính toán thiết kế hệ thống sinh lực (thuỷ lực)

- Thiết kế hệ thống cấp liệu

- Lập quy trình công nghệ chế tạo chi tiết điển hình trong máy

- Quy trình vận hành, sử dụng và bảo dưỡng máy

4 Các sản phẩm dự kiến

- Bản vẽ sơ đồ động học (1A0)

- Bản vẽ lắp toàn máy (1A0)

- Bản mô hình máy thiết kế 3D (1A0)

LỜI NÓI ĐẦU

Em xin cảm ơn chân thành đến TS Bùi Hệ Thống đã tạo điều kiện, hỗ trợ

nhiệt tình cho nhóm chúng em trong quá trình hoàn thiện đồ án Nhờ đó em vừa có thểcũng cố kiến thức, nâng cao năng lực bản thân và học hỏi thêm nhiều kinh nghiệm từthầy Đó cũng sẽ là hành trang đắc lực cho em trong thời gian sắp tới khi làm việc, họctập ở môi trường doanh nghiệp

Để thực hiện tốt luận văn này, mặc dù đã cố gắng nhưng vì thời gian tương đốihạn chế, kiến thức cùng năng lực bản thân chưa thật sự tốt nên trong đồ án không tránhkhỏi những sai sót Kính mong thầy cô trong hội đồng cũng như thầy giáo hướng dẫn

sẽ xem xét, chỉ bảo nhiều hơn cho nhóm chúng em

Em kính chúc các thầy cô dồi dào sức khỏe và đạt được nhiều thành công trongcông việc

CAM ĐOAN

Em xin cam đoan với thầy cô giáo trong hội đồng cũng như thầy giáo hướng dẫn đây

là đồ án của chính nhóm em thực hiện thông qua tham khảo tư liệu từ các giáo trình,sách báo, trang web… Không có việc sao chép, ăn cắp nội dung của một cá nhân, tổchức khác

Nếu phát hiện sai phạm trong liêm chính, nhóm em xin chịu toàn bộ trách nhiệm vớinhà trường và hội đồng bảo vệ đồ án tốt nghiệp

Sinh viên thực hiệnNguyễn Cường

Nguyễn Xuân Đại

Trang

MỤC LỤC

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2

NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN 3

TÓM TẮT 4

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 5

LỜI NÓI ĐẦU 1

CAM ĐOAN 2

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ 6

MỞ ĐẦU 9

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY ÉP PHẾ LIỆU 10

1.1 Tổng quan về sản xuất và nhu cầu 10

1.1.1 Nguồn gốc và đặc tính nhôm 10

1.1.2 Sản xuất sản phẩm từ nhôm và nhu cầu tái chế 11

1.1.3 Tình hình tái chế nhôm hiện nay 12

1.1.4 Một số máy ép trên thị trường hiện nay 13

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 16

2.1 Phân tích và chọn dạng khối của sản phẩm 16

2.1.1 Phương án 1: Sản phẩm ép dạng khối hộp 16

2.1.2 Phương án 2: Sản phẩm ép dạng khối trụ 16

2.2 Lựa chọn kết cấu máy 16

2.2.1 Kiểu máy đứng 16

2.2.2 Kiểu máy nằm 18

2.3 Lựa chọn phương án truyền động 19

2.3.1 Máy ép sử dụng cơ cấu tay quay con trượt 19

2.3.2 Máy ép sử dụng cơ cấu thủy lực 20

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU CƠ KHÍ 23

3.1 Tính toán lực ép 23

3.1.2 Lon nhôm nằm vuông góc với phương ép 25

3.2 Tính toán thiết kế khuôn ép 26

3.2.1 Tính toán hệ số nén 26

3.2.2 Tính toán thiết kế khuôn ép 27

3.2.3 Thiết kế lõi khuôn ép 28

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC 29

4.1 Tính toán và thiết kế mạch thủy lực ban đầu của máy ép lon 29

4.2 Tính toán xylanh thủy lực 31

4.2.1 Tính toán hành trình ép 31

4.3 Tra thông số gioăng chỉ, phớt chịu áp cho xylanh thủy lực 34

4.4 Tính toán các thiết bị trong hệ thống thủy lực 36

4.4.1 Tính toán lưu lượng 36

4.4.2 Tính toán đường ống thủy lực 37

4.4.3 Tính toán chọn bơm nguồn 39

4.4.3 Tính toán chọn động cơ 41

4.4.4 Chọn van cho hệ thống 42

4.4.5 Thiết kế bể dầu 47

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP LIỆU 53

5.1 Các hệ thống cấp liệu 53

5.1.1 Vít tải 53

5.1.2 Băng tải 54

5.1.3 Máng di động 55

5.1.4 Lựa chọn phương án 56

5.2 Vít tải 56

5.2.1 Tính toán thiết kế vít tải nghiêng 56

CHƯƠNG 6: LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT MẶT BÍCH CHẶN 60

6.1 Phân tích điều kiện làm việc 60

6.2 Điều kiện kỹ thuật của chi tiết 60

6.3 Vật liệu chế tạo phôi 60

6.4 Tính công nghệ 61

6.5 Phương pháp chế tạo phôi 62

6.6 Chọn phương pháp gia công 63

Lập tiến trình công nghệ 63

Thiết kế nguyên công: 64

CHƯƠNG 7: QUY TRÌNH VẬN HÀNH, SỬ DỤNG VÀ BẢO DƯỠNG MÁY 80

7.1 Vận hành máy, sử dụng máy 80

7.2 Bảo trì bảo dưỡng máy 80

KẾT LUẬN 84

Kết luận 84

Hướng phát triễn đề tài 84

TÀI LIỆU THAM KHẢO 85

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ

Bảng 4 1: Bảng thông số bơm bánh răng 40

Bảng 4 2: Bảng thông số kỹ thuật động cơ điện 3 pha 42

Bảng 4 3: Bảng tra van phân phối 4/3 Yuken 43

Bảng 4 4: Thông số van an toàn [8] 45

Bảng 4 5: Thông số kỹ thuật van tiết lưu mã MSW [8] 46

Bảng 4 6: Thông số kỹ thuật bộ làm mát AOR-60 50

Bảng 4 7: Thông số bộ lọc dầu MF-08 [11] 5

Hình 1 1: Máy ép khối thủy lực kiểu đứng [2] 15

Hình 1 2: Máy ép khối kim loại kiểu nằm [2] 16

Y Hình 2 1: Máy ép kim loại kiểu đứng [2] 18

Hình 2 2: Máy ép kim loại kiểu nằm [2] 18

Hình 2 3: Cơ cấu tay quay con trượt [1] 19

Hình 2 4 Cơ cấu thủy lực [3] 20

Hình 3 1: Lon nhôm đặt song song với phương ép 24

Hình 3 2: Lực ép khi đặt lon song song với phương ép [4] 24

Hình 3 3: Số lon nhôm đặt song song với phương ép 25

Hình 3 4: Lon nhôm nằm vuông góc với phương ép [1] 25

Hình 3 5: Lực ép khi đặt lon vuông góc với phương ép [1] 26

Hình 3 6: Kích thước khuôn ép 28

Hình 3 7: Tổng quan máy ép 28

Hình 4 1: Mạch sơ đồ thủy lực của máy ép lon [3] 29

Hình 4 2: Sơ đồ động học 30

Hình 4 3: Phớt piston 35

Hình 4 4: Phớt trục 35

Hình 4 5: Gioăng chỉ 36

Hình 4 6: Bơm piston Yuken A56 41

Hình 4 7: Cấu tạo van phân phối 4/3 43

Hình 4 8: Van an toàn tác động trực tiếp Yuken [7] 44

Hình 4 9: Van tiết lưu 1 chiều [8] 45

Hình 4 10: Sơ đồ hoạt động van tiết lưu mã MSW [9] 45

Hình 4 11: Van 1 chiều kích [8] 46

Hình 4 12: Minh họa thùng dầu [10] 49

Hình 4 13: Cách lắp bộ lọc dầu trong hệ thống 52

Hình 5 1: Vít tải [12] 53

Hình 5 2: Băng tải [13] 55

Hình 5 3: Cấu tạo vít tải [14] 56

Hình 5 4: Hệ thống cấp liệu 59

Hình 6 1: Bản vẽ chế tạo 61

Hình 6 2: Bản vẽ lồng phôi 63

Hình 6 3: Sơ đồ gá đặt nguyên công 1 65

Hình 6 4: Sơ đồ gá đặt nguyên công 2 68

Hình 6 6: Sơ đồ gá đặt nguyên công 3 71

Hình 6 5: Sơ đồ gá đặt nguyên công 4 75

Hình 6 8: Sơ đồ gá đặt nguyên công 6 79

Hình 7 1: Kiểm tra mức dầu và độ sạch dầu 82

MỞ ĐẦU

Lon nhôm được sản xuất nhiều trong các ngành sản xuất nước giải khát Nguyênnhân đầu tiên có lẽ là do khả năng chịu lực của nhôm

Một lý do khác khiến lon nhôm được dùng nhiều trong ngành công nghiệp sản xuất

đồ uống có gas là lon nhôm có vẻ ngoài láng bóng và ăn sơn hơn

Một yếu tố khác liên quan đến công nghệ là vật liệu nhôm dẻo hơn sắt nhiều lần nêngia công nhôm thành dạng ống dài có thể dễ dàng thực hiện hàng loạt

 Việc tái chế lại các sản phẩm từ nhôm là nhu cầu thiết yếu

Do vậy việc chế tạo ra các cỗ máy ép lon nhôm phế thải là quan trọng để ép các lonnhôm thành khối dễ dàng cho quá trình vận chuyển đến nơi tái chế

Đó là lí do đề tài “Nghiên cứu, tính toán thiết kế và mô hình hóa máy ép lon

nhôm phế liệu” của nhóm chúng em ra đời qua đó muốn áp dụng kiến thức đã học từ

trường đại học để nghiên cứu thiết kế với khả năng của mình và trên nền tản kiến thức

về cơ khí thiết kế máy

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY ÉP PHẾ LIỆU

1.1 Tổng quan về sản xuất và nhu cầu.

1.1.1 Nguồn gốc và đặc tính nhôm.

Nhôm là kim loại màu trắng bạc, mềm, nhẹ, độ phản chiếu cao, có tính dẫn nhiệt

và dẫn điện cao, không độc, chống mài mòn Nhôm là kim loại có nhiều thành phầnnhất, chiếm 1/12 trong vỏ trái đất Tuy nhiên, ta không tìm thấy nhôm tinh khiết trong

tự nhiên, chỉ có thể tìm thấy nhôm kết hợp với oxygen và những nguyên tố khác.Trong đời sống nhôm thường được gọi là hợp kim nhôm

Trong số các kim loại, nhôm vượt trội về thuộc tính cũng như hình thức và nhờ vào kỹthuật sản xuất làm cho nhôm có giá cả cạnh tranh Nhôm được sử dụng ngày càngnhiều trong nhiều ngành, những thị trường lớn như ngành công nghiệp ô tô bắt đầunhận ra đặc tính không thể so sánh được của nhôm

Nhôm là kim loại phổ biến nhất trong vỏ quả đất Trong tự nhiên, Al có trong:

- Đất sét: Al2O3.2SiO2.2H2O

- Mica: K2O.Al2O3.6SiO2.2H2O

- Boxit: Al2O3.nH2O

- Criolit: 3NaF.AlF3 hay (Na3AlF6) Quặng Boxit là nguồn nhôm chủ yếu

Sau khi lọc, làm mát và kết tủa, hỗn hợp nhôm được lọc một lần nữa trước khiđược nung thành bột Sau đó là quá trình lọc, nung và nấu thành thỏi nhôm nguyênchất

Khối lượng riêng nhỏ chỉ khoảng 1/3 so với thép

Tính chống ăn mòn trong khí quyển: do đặc tính oxi hóa của nó đã biến lớp bề mặtnhôm thành oxit nhôm rất xít chặc nên chống ăn mòn trong khí quyển

Tính dẻo: rất dẻo nên rất thuận tiện cho việc kéo thành tấm, dây, ép chảy thành cácbiên dạng đặc biệt.

Nhiệt độ nóng chảy thấp nên thuận tiện việc nấu chảy khi đúc

1.1.2 Sản xuất sản phẩm từ nhôm và nhu cầu tái chế.

a Sản xuất sản phẩm từ nhôm.

Nguyên nhân đầu tiên có lẽ là do khả năng chịu lực của nhôm Chúng ta đều biết

là nhôm nhẹ hơn rất nhiều so với sắt Một cục nhôm và một cục sắt nếu có kích thướcnhư nhau thì cầm cục nhôm sẽ thấy nhẹ hơn rất nhiều lần so với cục sắt Số liệu chothấy, khả năng chịu lực trên 1 đơn vị diện tích (cùng độ dày) của nhôm là tốt hơn sắt,nói cách khác, hai cái lon có cùng khối lượng thì lon nhôm chịu áp lực của gas trongnước giải khát tốt hơn lon sắt

Một lý do khác khiến lon nhôm được dùng nhiều trong ngành công nghiệp sảnxuất đồ uống có gas là lon nhôm có vẻ ngoài láng bóng và sơn bám tốt hơn, do đóngười ta dễ dàng trang trí các họa tiết, biểu tượng và hình ảnh lên lon nhôm Đối vớilĩnh vực có tính cạnh tranh cao và đề cao tầm quan trọng của việc thu hút người tiêudùng như sản xuất nước uống có gas, đây là yếu tố rất quan trọng

Một yếu tố khác liên quan đến công nghệ là vật liệu nhôm dẻo hơn sắt nhiều lầnnên gia công nhôm thành dạng ống dài có thể dễ dàng thực hiện hàng loạt nhờ côngnghệ “dập sâu” – từ một tấm nhôm mỏng có thể ngay lập tức dập ra được một cái ốngdài Do đó, dùng nhôm rất tiện lợi

Bởi vậy, hiện nay, cho dù giá nhôm nguyên liệu đắt hơn sắt nhưng cuối cùng, dùngnhôm làm vật liệu chế tạo lon nước uống có gas vẫn là giải pháp tối ưu

b Nhu cầu tái chế

Một thực tế là kể từ đầu những năm 1900 và mở rộng trong suốt Chiến tranh thếgiới thứ II, tái chế nhôm không phải là điều mới mẻ Tuy nhiên, một hoạt động có quy

mô nhỏ cho đến cuối những năm 1960, khi có sự bùng nổ của lon nước giải khát nhôm

Nguồn nguyên liệu cho việc tái chế nhôm bao gồm máy bay, ô tô, xe đạp, tàuthuyền, máy tính, dụng cụ nhà bếp, máng xối, dây và nhiều sản phẩm khác mà cần mộtloại vật liệu nhẹ hoặc có độ dẫn nhiệt cao Quá trình tái chế không chuyển hóa cácnguyên tố, nhôm có thể được tái chế vô hạn định và được sử dụng để sản xuất bất kỳsản phẩm nào với chất lượng mà không hề thua kém nhôm mới.

Ưu điểm

- Việc tái chế nhôm thường tiết kiệm đáng kể chi phí sản xuất so với sản xuấtnhôm mới, bao gồm cả chi phí thu mua phế liệu, phân loại và tái chế Về lâu dài, việctiết kiệm kinh phí có thể thực hiện thông qua việc tái chế nhôm do giảm chi phí vốnđầu tư liên quan đến việc xây dựng các bãi chôn lấp, nhập khẩu nhôm nguyênliệu…

- Tiết kiệm năng lượng

- Tái chế nhôm sử dụng chỉ khoảng 5% năng lượng so với năng lượng cần thiết

để tạo ra nhôm từ quặng boxit - là lượng năng lượng cần thiết để chuyển đổi oxit nhômthành nhôm [CITATION Bùi16 \l 1033 ]

1.1.3 Tình hình tái chế nhôm hiện nay.

Brazil tái chế 98,2% sản lượng nhôm lon của nó, tương đương với 14,7 tỷ lonnước giải khát mỗi năm, xếp hạng đầu tiên trên thế giới, nhiều hơn của Nhật Bản tỷ lệthu hồi đạt 82,5% Brazil đã đứng đầu các bảng xếp hạng lon nhôm tái chế tám nămliên tiếp

Các ngành công nghiệp tái chế lon nhôm năm 2014 ở Mỹ, trong đó đánh giá tất

cả các lon tái chế (bao gồm cả nhập khẩu) của ngành công nghiệp như là một tỷ lệphần trăm của các lô hàng Mỹ, là 66,5% trong năm 2014, phản ánh gần 60 triệu lon táichế, tăng gần 20% từ 56,7% trong năm 2013

Tỷ lệ tái chế tổng thể cho lon nhôm nước giải khát tại Liên minh châu Âu, Thụy

Sĩ, Na Uy và Iceland tăng 1,8% lên mức kỷ lục mới 71,3% vào năm 2013 Châu Âuxem xét kết quả này là một cột mốc quan trọng trên con đường hướng tới mục tiêu táichế tự nguyện cho lon nước giải khát sử dụng 80% vào năm 2020 Từ giới thiệu đầu

tiên của mình hơn 50 năm trước, lon nhôm đã là một phần không thể thiếu của nềnkinh tế Nó là vô hạn tái chế mà không mất tính chất của nó và giá trị của nó Điều nàylàm cho nó là giải pháp đóng gói lý tưởng để giúp đạt được các mục tiêu tái chế, thamvọng mới được đề xuất cho năm 2025 và thậm chí năm 2030.

Hiện nay chưa có con số chính thức về lượng nhôm được tái chế ở Việt Nam.Tuy nhiên, theo một số thống kê sơ bộ, ở các làng nghề có đến 95,2% lượng phế thảikim loại được tái chế, mang lại tổng số 700.000 tấn sản phẩm mỗi năm

Tuy nhiên, quá trình thu gom các lon nhôm phế thải khó khăn do lon nhôm sau khiđược sử dụng thường bị vứt rác nên chủ yếu do những người thu gom phế liệu nhặtmang về tập trung ở các cơ sở phế liệu sau đó mới được chở đến cơ sở tái chế Lonnhôm rỗng chiếm rất nhiều thể tích nên cần phải ép để giảm thể tích dễ dàng cho quátrình vận chuyển và hạn chế diện tích tiếp xúc với không khí để làm giảm quá trình oxihóa khi để ngoài môi trường

Do vậy các lon nhôm sau khi thu gom thì các lon nhôm cần được ép lại thànhkhối để thuận tiện cho việc lưu kho và vận chuyển, giảm diện tích kho chứa, giảm chiphí vận chuyển đến cơ sở tái chế

1.1.4 Một số máy ép trên thị trường hiện nay.

Trên thế giới hiện nay có nhiều công ty chế tạo máy ép phục vụ cho ngành côngnghiệp nặng và nhẹ như các loại máy ép dùng trong sản xuất giày, máy ép dùng để épgạch, dùng để ép ván dăm, ép lon phế thải… Tuy nhiên tính đa dạng trong khâu thiết

kế sản phẩm này chưa có, vì lí do nhu cầu sử dụng mặt hàng này không nhiều Nên đa

số các công ty chuyên sản xuất máy ép luôn sản xuất theo đơn đặt hàng của đối tác.Điều này đã dẫn đến thực trạng nước ta chưa có công ty nào thiết kế và chế tạo ra máy

ép hoàn chỉnh Do kinh nghiệm cũng như công nghệ là chưa đủ, mà các công ty chủyếu là phân phối lại sản phẩm của các công ty nước ngoài hoặc nhận đơn đặt hàng tạiViệt Nam rồi đưa về các công ty chính để chế tạo

Qua tìm hiểu các công ty chuyên sản xuất và chế tạo máy ép chủ yếu tập trung ở

được thành lập từ năm 1900, tại Ấn Độ có công ty VELJAN, công ty YUKEN của ĐàiLoan chuyên cung cấp các loại van và bơm thủy lực khí nén, tại Đức có tập đoànREXROTH chuyên về sản xuất chế tạo, sửa chữa và bảo dưỡng các loại máy ép thủylực cũng như cung cấp thiết bị phụ tùng cho các hệ thống thủy lực khí nén Tại ViệtNam có công ty Cổ phần Công nghệ Quỳnh, công ty T.A.T tại Tp HCM, công ty LongQuân tại Hà Nội là các công ty chuyên về phân phối, lắp đặt, thiết kế, tư vấn hệ thốngthủy lực khí nén hàng đầu tại Việt Nam.[CITATION Bùi16 \l 1033 ]

Hình 1 1: Máy ép khối thủy lực kiểu đứng[ CITATION SUM \l 1033 ]

Hình 1 2: Máy ép khối kim loại kiểu nằm[ CITATION SUM \l 1033 ]

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.1 Phân tích và chọn dạng khối của sản phẩm.

Kiểu máy ép đứng là kiểu ép mà ép nằm thẳng đứng so với mặt đất Thường đượcdùng trong các máy ép gạch, ép trấu.

- Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo

- Nhược điểm: Phôi không được cấp tự động, do đó phôi được công nhân đưa vàobằng tay dẫn đến năng suất thấp

Hình 2 1: Máy ép kim loại kiểu đứng[ CITATION SUM \l 1033 ]

2.2.2 Kiểu máy nằm

Kiểu máy nằm là kiểu máy có trục chính là trục ép được đặt nằm ngang so với mặt đất

- Ưu điểm: Hoạt động tự động nên cho năng suất cao Phôi được đưa vào tự động bằngbăng tải Trục ép được điều khiển ép liên tục nhiều lần để được khối sản phẩm như yêucầu

- Nhược điểm:

+ Giá thành chế tạo cao

+ Kết cấu máy chiếm nhiều diện tích

Hình 2 2: Máy ép kim loại kiểu nằm[ CITATION SUM \l 1033 ]

 Tính yêu cầu nhỏ gọn, giá thành hợp lí cho các doanh nghiệp ta chọn phương án thiết kế kiểu máy đứng.

2.3 Lựa chọn phương án truyền động.

Để tạo một sản phẩm từ máy ép thì ta có nhiều phương án Nhưng với phương án nàophù hợp với yêu cầu làm việc của máy cho có hiệu quả và năng suất cao thì mới là tối

ưu Có nhiều phương án như:

+ Máy ép sử dụng cơ cấu tay quay con trượt

b Nguyên lý hoạt động

Động cơ (2) quay, lon nhôm được băng tải (1) đưa vào phễu chứa lon (9) Động

cơ (6) kéo theo bộ truyền đai (5) làm cho tay quay (7) quay, khi tay quay (7) quaykéo theo một đầu của thanh truyền (3) quay, đầu còn lại của thanh truyền (3)chuyển động tịnh tiến đẩy lõi khuôn ép di chuyển trong khuôn ép (10) để ép sảnphẩm

c Ưu nhược điểm

+ Lực quán tính lớn gây rung động nên khó xác định độ chính xác

2.3.2 Máy ép sử dụng cơ cấu thủy lực.

a Sơ đồ nguyên lý.

Hình 2 4 Cơ cấu thủy lực[CITATION Hệt \l 1033 ]

Đối với chế độ làm việc bằng tay, tất cả các quá trình chuyển động của xylanh đềuđược điều khiển bởi nút bấm.

c Ưu nhược điểm

+ Giảm tiếng ồn

+ Lực tác dụng làm vật biến dạng từ từ

+ Dễ đề phòng quá tải nhờ van an toàn.

+ Hệ thống điều khiển tự động hóa

Nhược điểm

+ Mất mát trong đường ống dẫn và rò rỉ bên trong các phần tử, làm giảm nhẹ hiệusuất và phạm vi ứng dụng

+ Khó giữ được vận tốc không đổi khi phụ tải thay đổi do tính nén được của dầu

và tính đàn hồi của đường ống dẫn

+ Nhiệt độ và độ nhớt thay đổi làm ảnh hưởng đến độ chính xác điều khiển

+ Khả năng lập trình và tích hợp hệ thống kém nên khó khan khi thay đỗi chươngtrình làm việc

+ Khi mới khởi động, nhiệt độ của hệ thống chưa ổn định, vận tốc làm việc thayđổi do độ nhớt của chất lỏng thayđổi

 Với yêu cầu máy chạy ổn định, lực ép lớn và hoạt động tự động nên ta chọn phương án sử dụng thủy lực cho phương án truyền động.

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU CƠ KHÍ

Ta có kích thước cơ bản của lon nhôm

+ Đường kính lon: d= 66 mm

+ Chiều cao lon: h= 110 mm

Hình 3 1: Lon nhôm đặt song song với phương ép Lực ép của quá trình này là F1= 637,67 N

Ta có khuôn ép là 500 x 500 mm2 nên số lượng lon nhiều nhất được xếp song song với phương ép là 49 lon

Hình 3 2: Lực ép khi đặt lon song song với phương ép[ CITATION ĐỗK07 \l 1033 ]

Hình 3 3: Số lon nhôm đặt song song với phương épVậy lực ép cần thiết là: Ftổng1= 49 637,67 = 31245,83 N

3.1.2 Lon nhôm nằm vuông góc với phương ép

Hình 3 4: Lon nhôm nằm vuông góc với phương ép[CITATION Bùi16 \l 1033 ]

Hình 3 5: Lực ép khi đặt lon vuông góc với phương ép[CITATION Bùi16 \l 1033 ]

Ta có lực ép trong quá trình này: F2= 1412,2 N

Số lon nhôm được xếp nếu nằm vuông góc với mặt ép là:

Ta chọn lực ép xi-lanh = 150 KN

3.2 Tính toán thiết kế khuôn ép

Có hệ thống cấp liệu nên năng suất có thể đạt 15 sản phẩm trên giờ và khối lượng sảnphẩm nặng 10 kg

3.2.1 Tính toán hệ số nén

Ta có thể tích lon nhôm là Vl= 330 ml

Thể tích nhôm để tạo thành 1 lon nhôm là

ép được nữa Muốn ép được ta cần lực ép rất lớn để phá vỡ các kết cấu của lon nhôm.

Vì ép nhiều lần để có được sản phẩm khối nhôm nên ta chọn k= 10

3.2.2 Tính toán thiết kế khuôn ép.

Chọn số lần ép là 6 lần

Ta có kích thước khuôn ép là Vk= a.b.l, kích thước sản phẩm Vsp= a.b.c

Tỉ số nén của lần đầu tiên là:

 l= (15 c6 ¿=15.300

Vậy ta có kích thước thiết kế của khuôn ép là:

Vk= 500.500.750 mm3

Hình 3 6: Kích thước khuôn ép

3.2.3 Thiết kế lõi khuôn ép.

- Lõi khuôn ép sẽ được bắt chặt vào đầu piston của xy-lanh bằng đai ốc qua các lỗđược khoan trên mặt ép Ta chọn làm lõi khuôn ép có kích thước là 490x490x200

mm3

Hình 3 7: Tổng quan máy ép

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC

4.1 Tính toán và thiết kế mạch thủy lực ban đầu của máy ép lon.

Sơ đồ mạch thủy lực

Hình 4 1: Mạch sơ đồ thủy lực của máy ép lon[CITATION Hệt \l 1033 ]

Chú thích:

Hình 4 2: Sơ đồ động học

Ta chọn hệ thống truyền động dùng cho máy ép là hệ thống truyền động thủy lựcthể tích Cơ cấu chấp hành của hệ là xylanh Điều khiển cơ cấu chấp hành là van phânphối 4/3 Hệ thống truyền động gồm các thành phần chính và chức năng của chúng:

cho cơ cấu chấp hành

(điện áp 220V) Van này có chức năng phân phối chất lỏng làm việc đến cáckhoang của xylanh

đây là xylanh Cơ cấu này có chức năng nhận năng lượng của dòng chất lỏngcông tác, rồi biến năng lương đó thành động năng chuyển động tịnh tiến

 Các thiết bị đường ống và thiết bị hiển thị: Đây là những thiết bị dùng để kếtnối các thiết bị khác tạo thành 1 hệ thống và hoạt động được Các đường ốngdùng để dẫn dòng chất lỏng công tác từ trạm nguồn đi đến cơ cấu chấp hành và

ngược lại Thiết bị hiển thị là đồng hồ đo áp nhằm hiển thị giá trị áp suất củadòng chất lỏng tại các vị trí cần biết nhằm điều chỉnh kịp thời khi cần thiết.

4.2 Tính toán xylanh thủy lực

4.2.1 Tính toán hành trình ép

Ta có sơ đồ hành trình xylanh ép

Năng suất tính toán máy là 15 khối/giờ Thời gian để ép một khối là

T= 360015 = 240sTheo như trên ta chọn số lần ép là n=6 lần Vậy ta có tổng quảng đường của xylanh là

S= 6.2.(400+750)= 13800 mm

Ta chọn thời gian cho hành trình ép S1 là t1= 180s

Ta chọn thời gian cho hành trình lùi về S2 là t2= 60s

Tính toán xylanh chính và kiểm tra bền:

Theo thông số thiết kế ta có:

F= 150 (KN)Thời gian hành trình ép S1 là t1= 180s

Thời gian hành trình lùi S2 là t2= 60s

Hành trình của piston l1= 1150 mm

Ở đây ta chọn áp suất hệ thống là p= 150 (bar)

Tính đường kính trong xylanh

Ta có công thức tính lực hành trình tiến của piston:

F= p.η.π ⋅ D2

4 CITATION LêV04 \l 1033 [5]

Trong đó: F: là lực tạo ra đầu piston (N)

p: áp suất làm việc của xylanh (bar)D: Đường kính trong xylanh (m)η: hiệu suất từ 0,85-0,95, ở đây áp suất là 150 bar nên ta chọn η= 0,9Suy ra đường kính trong của xylanh là:

D=2√π ⋅ p ⋅η F =2.√ 150.103

π ⋅150.105

Ta chọn đường kính trong xylanh bằng 120 mm

Đường kính ngoài xylanh là 140 mm

Đường kính cần piston

de= (0,6-0,8).D= (0,6-0,8).120 = (72 – 96)mm

Vậy đường kính cần piston là 80 mm

Kiểm tra độ bền cho piston: Để đảm bảo độ bền của cần piston khi làm việc, ta chọn

chiều dài của cần piston là l2= 1140 phải đạt yêu cầu về sức bền

Ứng suất tại mặt cắt nguy hiểm:

σ = F

s=

H

π ⅆe4

Với: F: Tải trọng tới hạn F=150 (KN) =15000 ( N )

de: Đường kính cần của piston

Như vậy xy lanh thỏa điều kiện làm việc

Tính toán xylanh đẩy sản phẩm và kiểm tra bền:

Thông số thiết kế

Xy lanh đẩy có nhiệm vụ đưa sản phẩm ra ngoài khuôn ép sau khi ép Như vậy xylanhchỉ chịu lực đẩy của sản phẩm Với khối lượng của là sản phẩm là 10 kg, kích thướcsản phẩm là 500x500x300

Như vậy, lực ép của xylanh cẩn sinh ra là:

Ta chọn vận tốc v2= 0,1 m/s

Do xylanh có nhiệm vụ đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn ép nên hành trình xylanh chínhbằng chiều dài sản phẩm

Vậy hành trình của xylanh đẩy là l2= 500 mm

Tính đường kính trong xylanh

Ta có công thức tính lực hành trình tiến của piston:

F3= p.η.π ⋅ D2

4Trong đó: F3: là lực tạo ra đầu piston (N)

p: áp suất làm việc của xylanh (bar)D: Đường kính trong xylanh (m)η: hiệu suất từ 0,85-0,95, ở đây áp suất là 20 bar nên ta chọn η= 0,85Suy ra đường kính trong của xylanh là:

D=2.√π ⋅ p ⋅η F =2.√π ⋅20.10294,35.0,85=0,0148 m

Ta chọn đường kính trong xylanh bằng 30 mm

Đường kính ngoài xylanh là 50 mm

Đường kính cần piston

de= (0,6-0,8).D= (0,6-0,8).30 = (18 – 24)mmVậy đường kính cần piston là 20 mm

4.3 Tra thông số gioăng chỉ, phớt chịu áp cho xylanh thủy lực

 Phớt chịu áp