tổng quan về máy ép phế liệu

Nguyên nhân đầu tiên có lẽ là do khả năng chịu lựccủa nhôm.Một lý do khác khiến lon nhôm được dùng nhiều trong ngành côngnghiệp sản xuất đồ uống có gas là lon nhôm có vẻ ngoài láng bóng

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến tập thể quý thầy cô trường Đại học BáchKhoa, các thầy cô khoa Cơ khí, đặc biệt là các thầy cô bộ môn Thiết kế máy, nhữngngười đã tận tình truyền đạt cho em nhiều kiến thức và kinh nghiệm quý báu trongsuốt quá trình học

Cùng với đó, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến PGS.TS Phan Đình Huấn đãtận tình giúp đỡ, chỉ bảo và tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em trong suốt quá trìnhthực tập tại xưởng và làm luận văn tốt nghiệp Nhờ đó, em vừa có thể củng cố kiếnthức chuyên môn, vừa có thêm kinh nghiệm thực tiễn cũng như học hỏi được nhữngbài học quý báu về những nhân cách cần có của một người kỹ sư Và em tin rằng,những kiến thức đó cũng sẽ là hành trang hỗ trợ đắc lực cho chúng em trong công việcmai sau

Và cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn đến tập thể Ban giám đốc và anh em kỹ sư,công nhân thuộc đã hỗ trợ trong quá trình thực tập tại xưởng

Trong quá trình thực hiện luận văn này, mặc dù đã cố gắng nhưng do thời gianngắn và hạn chế về kiến thức, năng lực của bản thân nên luận văn không tránh khỏinhững sai sót, khuyết điểm Em kính mong thầy cô xem xét và chỉ bảo để em có thểhoàn thiện sau này

Em xin kính chúc mọi người dồi dào sức khỏe và đạt được nhiều thành côngtrong công việc cũng như trong cuộc sống

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Lon nhôm được sản xuất nhiều trong các ngành sản xuất nước

giải khát Nguyên nhân đầu tiên có lẽ là do khả năng chịu lực

của nhôm

Một lý do khác khiến lon nhôm được dùng nhiều trong ngành côngnghiệp sản xuất đồ uống có gas là lon nhôm có vẻ ngoài láng bóng và ăn sơnhơn

Một yếu tố khác liên quan đến công nghệ là vật liệu nhôm dẻo hơn sắtnhiều lần nên gia công nhôm thành dạng ống dài có thể dễ dàng thực hiện hàngloạt

Bởi vậy, hiện nay, cho dù giá nhôm nguyên liệu đắt hơn sắt nhưng cuốicùng, dùng nhôm làm vật liệu chế tạo lon nước uống có gas vẫn là giải pháp tốiưu

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

Tài nguyên ngày càng giảm do nhu cầu khai thác và sử dụng của conngười ngày càng tăng, chi phí để sản xuất nhôm từ quặng cao hơn nhiều so vớichi phí tái chế lon nhôm phế thải

Lượng tiêu thụ các sản phẩm nước ngọt ngày càng cao nên số lượng lonnhôm phế thải cũng tăng cao, thêm vào đó là các nhà máy sản xuất lon nhômcung cấp cho thị trường cũng có lượng lon nhôm phế thải lớn

Việc thu gom nhôm từ các cơ sở phế liệu tổng hợp về các nhà máy luyệnnhôm để nấu nhôm thành nhôm nguyên chất phục vụ cho việc tái sử dụng

nhôm, trong quá trình thu gom thì lon nhôm rỗng nên chiếm nhiều diện tíchlàm quá trình vận chuyển phức tạp và tốn nhiều chi phí hơn Do vậy việc chếtạo ra các cỗ máy ép lon nhôm phế thải là quan trọng để ép các lon nhôm thànhkhối dễ dàng cho quá trình vận chuyển đến nơi tái chế

Vì vậy đề tài em chọn là thiết kế máy ép lon phế liệu (lon nhôm), emmuốn áp dụng kiến thức đã học từ trường đại học để nghiên cứu thiết kế vớikhả năng của mình và trên nền tản kiến thức về cơ khí thiết kế máy

Nội dung chính của luận văn: tổng quan về máy ép phế liệu, lựa chọnphương án thiết kế, tính toán thiết kế kết cấu cơ khí, hệ thống thủy lực, hệthống cấp liệu, hệ thống điều khiển

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY ÉP PHẾ LIỆU

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 nhờvào kỹ thuật sản xuất làm cho nhôm có giá cả cạnh tranh Nhôm được sử dụng ngàycàng nhiều trong nhiều ngành, những thị trường lớn như ngành công nghiệp ô tô bắtđầu nhận 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: Al2O3.2SiO 2H O.2 2

- Mica: K2O.Al2O3.6SiO 2H O.2 2

- Boxit: Al2O3.nH O.2

- Criolit: 3NaF.AlF hay (Na3 3AlF6)

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 mặt nhôm 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 các biên 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 cho

2

thấy, 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 đó,người 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,dùng nhôm 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 nhômthì việc tái chế nhôm mới bắt đầu có những bước phát triển

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 sảnxuất nhôm mới, bao gồm cả chi phí thu mua phế liệu, phân loại và tái chế Vềlâu dài, việc tiết kiệm kinh phí có thể thực hiện thông qua việc tái chế nhôm dogiảm chi phí vốn đầu tư liên quan đến việc xây dựng các bãi chôn lấp, nhậpkhẩu nhôm nguyên liệu…

- Tái chế nhôm sử dụng chỉ khoảng 5% năng lượng so với năng lượng cầnthiết để tạo ra nhôm từ quặng boxit - là lượng năng lượng cần thiết để chuyểnđổi oxit nhôm thành nhôm.

1.2 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 đầutiên 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 saukhi được 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 chi 3

phí vận chuyển đến cơ sở tái chế.

1.3 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 ởnhững nước có nền công nghiệp phát triển mạnh như tại Mĩ có công ty DENISONđược thành lập từ năm 1900, tại Ấn Độ có công ty VELJAN, công ty YOKEN 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

Máy ép thủy lực ở hình 1 được sản xuất tại Công Ty TNHH KỸ THUẬT GIALONG Máy chuyên dùng ép các loại phế liệu như phoi bào, phoi tiện, các loại sợi vải,các loại bã như bã mía, vỏ chai nhựa, vỏ lon, hộp bìa các tông…

Máy được kết hợp với băng tải tiếp liệu và hệ thống móc cẩu tạo nên một hệthống hoàn chỉnh từ nguyên liệu tới các kiện xếp lên xe

Hình 1.1 Máy ép thủy lực kiểu nằm bán tự động

Bảng 1.1 Thông số máy ép thủy lực kiểu nằm bán tự động

Máy ép khối tự động kiểu đứng

Kích thước khối Tùy theo đơn dặt hàng

Nguyên liệu ép Vỏ lon bia, vỏ lon sữa, thùng sắt, giấy vụn, bìa vụn,

bông vải, bìa các tông, tấm nhựa mềm…

Tỷ trọng Tùy theo từng loại nguyên liệu

Kich thước máy Tùy theo từng loại sản phẩm cần ép

Số dây đóng gói 2 - 6 hàng φ2.75～φ3.0mm3 dây thép hoặc dây

nhựaThời gian ép ≤30S/ ( tiến và lùi)

5

Máy ép các phoi kim loại

Hình 1.2 Máy ép phoi kim loại

Bảng 1.2 Thông số máy ép phoi kim loại

Áp lực dầu thủy lực ≤ 26.5MPa

Thời gian 1 chu trình

Ngoài ra còn có các kiểu máy bán tự động

Kích cỡ cửa tiếp liệu 400x300 mm

Trong đó:

4: Tay quay số 1 8: Bánh đà, dây đai

Nguyên lý làm việc

Đông cơ quay, lon nhôm được băng tải Động cơ kéo theo bộ truyền đai làmcho tay quay quay, khi tay quay)quay kéo theo một đầu của thanh truyền quay, đầucòn lại của thanh truyền chuyển động tịnh tiến đẩy lõi khuôn ép di chuyển trongkhuôn ép để ép sản phẩm

Ưu điểm và nhược điểm

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

2.4 Lựa chọn phương án điều khiển

Bảng 2.1 Chỉ tiêu so sánh giữa các hệ thống điều khiển

ơ-le

LCGiá

kế và lắp

đặt

Mất thời gian thiết kếlậptrình

Mất thời gian lập trình

Lậptrình vàlắp đặt đơngiản 13

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU CƠ KHÍ

Với kích thước sản phẩm thực tế là Vtt

= 370 90 60 1998000 mm3với trọnglượng là 5 kg

Ta chon kích thước bề mặt ép là:

a b 370 90mm3

Ta chọn kích thước sản phẩm là Vsp a b c 370 90 60 mm3

Ta có kích thước cơ bản của lon nhôm:

Đường kính của lon nhôm: d= 66 mm

Chiều cao của lon nhôm: h=110 mm

Bề dày của ống nhôm: r3 =80µm

Bề dày của đáy

Hình 3.1 Lon nhôm đặt song song với phương ép

1 1

Hình 3.2 Lực ép khi đặt lon song song với phương ép

Theo kết quả ở hình 3.2, ta có lực ép của quá trình này là:

3.1.2.Lon nhôm nằm vuông góc với lon ép

Hình 3.3 Lon đặt vuông góc với phương ép

Hình 3.4 Lực ép khi đặt lon vuông góc với phương ép

Với: k là hệ số an toàn trong khoảng từ 2-4, ở đây chọn k thông thường là 3, 5.

Theo nhiệm vụ của luận văn: Thiết kế máy ép phế liệu có năng suất sản phẩm sau khi ép là 20 sản phẩm/giờ và khối lượng sản phẩm nặng 10 kg

3.2.1 Tính toán hệ số nén

Ta có thể tích của từng lon nhôm là V1 =330ml

Thể tích nhôm để tạo thành một lon nhôm là:

V Sxq h Sd r1 Sn r2

=

= 1,66 cm3

Trong đó :

Đường kính của lon nhôm: d= 66 mm

Chiều cao của lon nhôm: h=110 mm

Bề dày của ống nhôm: r = 80 µm3

Bề dày của đáy lon: r = 100 µm1

Bề dày của nắp lon: r = 120 µm2

Vậy ta có hệ số nén:

19

Đây là hệ số ép tối đa vì lúc này lon nhôm được ép tối đa đến giới hạn không thể

ép được nữa Muốn đạt được ta cần lực ép rất lớn để phá vỡ cấu trúc kim loại

Do cần ép nhiều lấn để ra 1 khối nhôm ta chọn k = 10

3.2.2 Tính toán kích thước khuôn ép

Kích thước của khuôn ép là:

8l 17c

Chiều dài của khuôn ép:

Vậy ta chọn kích thước thiết kế của khuôn ép (hình 3.5) ta sẽ chọn là

V a b l 370 90 60 mm3

? ? ?

208.5 R5

112.5

? ? ?

3.3 Thiết kế lõi khuôn ép

- Vì lon nhôm khi ép khó dính chặt với nhau để tạo thành một khối Do đókhi ép lõi khuôn sẽ lõm vào trong để cho các lon nhôm cài vào nhau và khối nhôm

Hình 3.7 Biểu đồ chuyển vị

Hình 3.8 Biểu đồ ứng suất

Từ biểu đồ ứng suất và biểu đồ chuyển vị ta thấy lõi khuôn ép đủ điều kiện bền

- Cửa khuôn ép được thiết kế để chặn lon, là một phần của khuôn ép để định hìnhkhối sản phẩm trong quá trình ép

- Cửa xy lanh được bắt vào đầu piston của xy lanh cửa, khi đủ số lần ép để hình thành khối sản phẩm thì xy lanh cửa sẽ kéo cửa khuôn ép lên tạo khoảng trống để xy

lanh ép đẩy sản phẩm ra ngoài, sau khi xy lanh ép lùi về thì xy lanh cửa sẽ đẩy cửa khuôn ép xuống vị trí cũ để định hình khuôn ép sản phẩm.

- Cửa khuôn ép chịu lực nén tương đương lực ép tạo ra từ xy lanh ép là 150KN

Hình 3.10 Biểu đồ chuyển vị

27

Hình 3.11 Biểu đồ ứng suất

Từ biểu đồ ứng suất và biểu đồ chuyển vị ta thấy cửa khuôn ép đảm bảo điều kiện bền

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ TRUYỀN ĐỘNG

Ta có bộ làm mát dầu bằng nước loại: 60 , 100, OR - 150, 250,

OR-350, OR-800, OR-1000, với lưu lượng dầu qua: 60 - 1000 l/p

Với lưu lượng của hệ thống là 81,77 (l/p) ta chọn bộ làm mát bằng nước AOR –

60 của hãng ASHUN – Đài Loan như hình

Hình 4.14: Bộ làm mát AOR-60

29