Thiết kế dây chuyền sản xuất ống săm xe đạp

Mặt khác, phụ thuộc vào lực tác dụng tương hỗ giữa các phân tử đàn tính của vật liệu thay đổi khi thay đổi nhiệt độ... Polyme chứa các nhóm phân cực lớn ở mạch chính có tác dụng tương hỗ

MỤC LỤC NỘI DUNG TRANG

Lời nói đầu……… 5

Chương 1: Cao su và công nghệ sản xuất săm xe đạp ………6

1.1 Giới thiệu chung về cao su……… 6

1.1.1 Khái niệm……… 6

1.1.2 Tính chất………6

1.2 Các loại cao su……… 12

1.2.1 Cao su thiên nhiên

1.2.2 Cao su tổng hợp……… 17

1.2.3 Cao su tái sinh………21

1.2.4 Các chất phối hợp cho cao su………23

1.3 Cơ sở lí thuyết về luyện cao su………23

1.3.1 Sơ luyện……… 24

1.3.2 Hỗn luyện

1.4 Các sản phẩm từ cao su………26

1.5 Dây chuyền công nghệ sản xuất săm xe đạp………26

1.5.1 Các chủng loại sản phẩm săm xe đạp………26

1.5.2 Sơ đồ dây chuyền sản xuất săm xe đạp ………27

1.5.3 Các công đoạn trong dây chuyền sản xuất săm xe đạp……… 29

Chương 2: Cơ sở lí thuyết về ép đùn cao su……… 33

2.1 Khái niệm về ép đùn vật liệu………33

2.1.1 Tách pha lỏng 2.1.2 Ép định hình……… 34

2.2 Cơ sở lí thuyết về ép đùn vật liệu……….35

2.2.1 Hệ số lèn chặt 2.2.2 Hệ số rỗng 2.2.3 Áp suất ép 2.2.4 Hệ số ma sát……… 36

2.2.5 Lực chiều trục SVTH: Hoàng Văn Thiết - Lớp 04C1C Trang 1 GVHD: ThS Lưu Đức Hoà

2.2.6 Năng suất lí thuyết của máy ép đùn……… 37

2.2.7 Công suất yêu cầu 2.3 Điều chỉnh và kiểm tra quá trình ép đùn……… 39

Chương 3: Thiết kế máy ép đùn ống săm xe đạp……… 40

3.1 Phân tích và chọn phương án thiết kế……… 40

3.1.1 Phương pháp ép bằng trục vít đùn……… 40

3.1.2 Phương pháp ép bằng trục vít xoắn……… 41

3.1.3 Phương pháp ép bằng máy ép cán………42

3.2 Phân tích chọn phương án……… 45

3.3 Tính toán động học……… 45

3.3.1 Giới thiệu chung về động học máy……… 46

3.3.2 Số liệu ban đầu……… 46

3.3.3 Phương trình chuyển động, vận tốc, gia tốc……… 46

3.3.4 Phân phối tỉ số truyền………48

3.3.5 Xác định số vòng quay và công suất các trục………49

3.4 Thiết kế các bộ truyền………51

3.4.1 Thiết kế bộ truyền đai……… 51

3.4.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng……… 56

3.5 Tính toán thiết kế trục và tính chọn then………74

3.5.1 Thiết kế trục……….74

3.5.2 Tính chọn then……… 88

3.6 Chọn ổ lăn……… 89

3.7 Tính toán động lực học toàn máy………91

3.7.1 Định các kích thước yêu cầu………95

3.7.2 Xác định các tải trọng tác dụng lên trục vít……… 95

3.7.3 Tính sức bền trục vít đùn……… 99

3.7.4 Tính sức bền vòng xoắn vít ép……….103

3.7.5 Tính toán năng lượng tiêu thụ trong quá trình ép……….105

3.7.6 Tính toán cân bằng nhiệt cho khoang ép……… 105

3.7.7 Xác định đường kính làm việc của trục vít đùn……… 106

3.7.8 Tính toán khuôn ép……… 110

SVTH: Hoàng Văn Thiết - Lớp 04C1C Trang 2 GVHD: ThS Lưu Đức Hoà

Chương 4: Thiết kế hệ thống phun phấn……… 112

4.1 Tìm hiểu chung về bột chống dính……… 112

4.2 Quá trình và nguyên tắc chống dính………112

4.3 Phân tích và chọn phương án thiết kế……… 113

4.3.1 Phương án thổi trực tiếp……… 113

4.3.2 Phương án hai bình trích……… 114

4.3.3 Phương án hỗn hợp……… 115

4.3.4 Phương án đĩa quay……… 116

4.4 Đánh giá và chọn phương án thiết kế………116

4.5 Phân tích và tính toán động lực học máy……… 117

4.5.1 Phân tích chung……… 117

4.5.2 Tính toán chung……… 118

4.5.3 Thiết kế và tính toán bánh vít……….119

4.5.4 Thiết kế trục vít……… 120

Chương 5: Thiết kế băng tải làm mát và vận chuyển ống săm xe đạp….122 5.1 Tìm hiểu chung về băng tải……… 122

5.2 Đặc tính kỹ thuật……… 122

5.2.1 Mô hình chung về băng tải hoặc băng chuyền……… 123

5.2.2 Phân loại băng tải……… 123

5.3 Thiết kế băng tải………124

5.3.1 Tính chiều rộng băng tải cao su……… 125

5.3.2 Tính độ bền băng tải……… 125

5.3.3 Tính chọn động cơ……… 126

5.4 Tính chọn tang……… 127

5.4.1 Cơ sở lí thuyết……….127

5.4.2 Chọn và tính toán………128

Chương 6: Thiết kế giàn làm nguội……… 130

6.1 Vị trí của giàn làm nguội trong dây chuyền sản xuất ống săm xe đạp 130

6.2 Tính chọn động cơ điện……… 130

6.3 Thiết kế hộp giảm tốc……….130

Chương 7: Thiết kế máy vuốt săm 131

SVTH: Hoàng Văn Thiết - Lớp 04C1C Trang 3 GVHD: ThS Lưu Đức Hoà

7.1 Tìm hiểu chung về máy vuốt săm……….131

7.2 Nguyên lí hoạt động……… 131

7.3 Tính chọn động cơ điện……….135

7.4 Thiết kế các bộ truyền………136

7.4.1 Thiết kế bộ truyền đai……….136

7.4.2 Thiết kế bộ truyền xích……… 139

7.5 Các cơ cấu và bộ phận trong máy vuốt săm……… 140

7.5.1 Cơ cấu căng xích……….140

7.5.2 Miệng vuốt……… 141

Chương 8: Một số vấn đề về lắp ráp và bảo dưỡng An toàn và vận hành 143

8.1 Lắp ráp……… 143

8.1.1 Lắp ráp hộp tốc độ……….143

8.1.2 Lắp ráp hệ thống máy……….143

8.2 Bảo dưỡng máy……….143

8.3 Bôi trơn……….….143

8.4 An toàn vận hành……… 144

8.4.1 An toàn về điện………145

8.4.2 An toàn phòng cháy chữa cháy………145

8.4.3 An toàn vận hành máy……… 145

Kết luận chung………146

Tài liệu tham khảo……….……….147.

SVTH: Hoàng Văn Thiết - Lớp 04C1C Trang 4 GVHD: ThS Lưu Đức Hoà

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay nước ta đang đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa để đưa đất nước ta sánh vai với các nước trong khu vực và trên thế giới Muốn vậy thì các ngành công

nghiệp phải không ngừng đẩy mạnh sản xuất, mở rộng nhà máy, xí nghiệp, cải tiến trang thiết bị để nâng cao chất lượng sản phẩm, nhờ chính sách đó, đã đưa đất nước ta phát triển nhanh chóng trong đó có một phần đáng kể đến là ngành sản xuất sản phẩm cao su

Ở nước ta cũng như tất cả các nước trên thế giới, nhu cầu vận chuyển, giao thông đường bộ ngày càng phát triển mạnh Vì vậy sử dụng phương tiện xe đạp, xe máy, ôtô là thực trạng đáng quan tâm

Để đáp ứng nhu cầu thực tế của người tiêu dùng và nền kinh tế, ngành cao su, thiết

bị cơ khí cho ra đời sản phẩm cao su không những về số lượng mà còn về chất lượng tốt Đặt biệt là sản xuất săm xe đạp các loại

Với yêu cầu thực tế hàng năm rất lớn, để tạo được sản phẩm săm xe đạp nhất thiết phải có thiết bị, máy móc chuyên dùng, đảm bảo yêu cầu sản xuất, yêu cầu công nghệ và môi trường, đó chính là nhiệm vụ của ngành cơ khí

Để đóng góp một phần vào nhiệm vụ đó, được sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của thầy giáo Lưu Đức Hoà và các anh, chị cán bộ kỹ thuật ở công ty cổ phần cao su Đà Nẵng Em đã nhận nhiệm vụ thiết kế dây chuyền sản xuất săm xe đạp

Qua thời gian 3 tháng thực hiện nhiệm vụ, nay em đã hoàn thành, nhưng do khả năng và thời gian hạn chế, đồ án của em không tránh khỏi những sai sót, rất mong sự góp

ý của thầy cô, bạn bè và các anh chị

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy Lưu Đức Hoà và các thầy trong khoa đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này

Đà Nẵng, ngày 22 tháng 5 năm 2009

SVTH: HOÀNG VĂN THIẾT

SVTH: Hoàng Văn Thiết - Lớp 04C1C Trang 5 GVHD: ThS Lưu Đức Hoà

CHƯƠNG 1:

CAO SU VÀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SĂM XE ĐẠP

1.1.1 Khái niệm:

Cao su là hợp chất cao phân tử mà mạch đại phân tử của nó có chiều dài lớn hơn rất nhiều lần chiều rộng và được cấu tạo từ một hoặc nhiều loại mắt xích có cấu tạo hóa học giống nhau được lặp đi lặp lại nhiều lần

1.1.2 Tính chất:

Hoạt động hóa học, tính năng kĩ thuật của cao su phụ thuộc vào thành phần hóa học, khối lượng phân tử, sự phân bố khối lượng phân tử và sự sắp xếp tương ứng các mạch đại phân tử trong khối polyme Độ bền nhiệt của cao su phụ thuộc vào năng lượng liên kết các nguyên tố hình thành mạch chính Năng lượng liên kết càng cao thì độ bền nhiệt càng lớn, cao su có khả năng làm việc ở nhiệt độ càng cao

Bảng năng lượng liên kết các nguyên tố có khả năng hình thành mạch chính:

Kí hiệu Năng lượng [ KJ/ mol]

C-C 349

C-O 353

Si- O 454

Si – Si 233

S –S 243 – 260 Cấu tạo mạch phân tử của cao su phụ thuộc vào bản chất các liên kết tạo nên mạch chính Các liên kết không phân cực hình thành các mạch phân tử có cấu trúc thẳng Các liên kết phân cực hình thành các mạch phân tử dạng lò xo Cao su silicon có mạch đại phân tử cấu tạo từ các nguyên tố Silic (Si), Oxi (O) xen kẽ nhau Do liên kết Si - O có độ phân cực lớn, góc liên kết hóa trị nguyên tố Oxi lớn nên mạch đại phân tử Silicon có cấu trúc dạng lò xo (quanh nó được che đậy bằng các gốc Ankyl) Lực tác dụng tương hỗ giữa các phân tử, các nhóm thế của mạch đại phân tử mà đại lượng để đánh giá nó là mật độ năng lượng kết dính nội gây ảnh hưởng lớn đến độ tương tác và hòa tan polyme vào các loại dung môi hữu cơ Mặt khác, phụ thuộc vào lực tác dụng tương hỗ giữa các phân tử đàn tính của vật liệu thay đổi khi thay đổi nhiệt độ SVTH: Hoàng Văn Thiết - Lớp 04C1C Trang 6 GVHD: ThS Lưu Đức Hoà

Polyme chứa các nhóm phân cực lớn ở mạch chính có tác dụng tương hỗ giữa các phân

tử lớn thì đàn tính của vật liệu giảm nhanh chóng khi nhiệt độ giảm Những polyme như vậy có tính nhiệt độ hóa thủy tinh cao Ngược lại, các polyme không phân cực có lực tác dụng tương hỗ giữa các phân tử nhỏ, mềm dẻo ngay cả khi nhiệt độ thấp Tính chất của polyme cũng được tổng hợp từ một loại monome như nhau nhưng có thể khác nhau phụ thuộc vào thứ tự, vị trí liên kết để tạo thành mạch đại phân tử và cách sắp xếp chúng trong không gian Chẳng hạn, khi trùng hợp butadien có thể nhận được 4 loại polyme có cấu trúc điều hòa không gian mà chúng có những đặc trưng lý học, cơ học, và các tính

SVTH: Hoàng Văn Thiết - Lớp 04C1C Trang 7 GVHD: ThS Lưu Đức Hoà

chất hóa học khác nhau: nCH2 CH CH CH2

2HC

HC HC CH2

n

CH2 C

CH3

CH CH2

CH2 C

+ 1,4 Trans poly butadien; 1,2 poly butadiene izotactic; 1,2 poly butadiene sindotactic: là các chất dẻo kết tinh trong quá trình biến dạng, có độ cứng lớn và màu trắng Từ các loại polyme này có thể sản xuất ra sợi tổng hợp.

+ 1,4 Cis poly butadiene là cao su butadiene được dùng trong công nghiệp chế biến và gia công cao su để sản xuất ra các sản phẩm cao su dân dụng

Trong khối polyme, các monome có cấu trúc không gian khác nhau, có thể sắp xếp xen kẽ nhau theo một thứ tự nào đó hoặc chúng có thể sắp xếp tự do Tỉ số giữa các mắt xích sắp xếp theo thứ tự và tổng số các mắt xích trong khối polyme là đại lượng đánh giá mức độ điều hòa không gian của polyme Polyme có mức độ điều hòa không gian lớn

có khả năng kết tinh và chuyển sang trạng thái tinh thể lớn hơn ngay cả trong trường hợp không có biến dạng Cao su tinh thể và cao su kết tinh trong quá trình biến dạng được đặc trưng bằng độ bền cơ học cao Tuy nhiên, cùng với tăng của hàm lượng pha tinh thể khả năng bảo toàn tính chất vật lý, đàn tính ở nhiệt độ thấp (giảm) Nhiệt độ hóa thủy tinh của cao su tinh thể cao hơn nhiệt độ hóa thủy tinh của cao su có cùng bản chất hóa học nhưng nằm trong cấu trúc vô định hình

Khối lượng phân tử dài phân bố khối lượng phân tử của cao su cũng có những ảnh hưởng rất lớn đến tính công nghệ, tính chất cơ lí của vật liệu Đối với mỗi loại cao

su, khi tăng khối lượng phân tử đến một giá trị nào đó, các tính chất cơ lí đều tăng, đặc biệt là độ bền mài mòn và đàn tính của vật liệu Trong khoảng nhiệt độ, cao su ở trạng thái mềm cao và chảy nhớt Sự phụ thuộc tính chất công nghệ vào khối lượng phân tử có thể đánh giá qua sự phụ thuộc độ nhớt vật liệu vào khối lượng phân tử theo phương trình:

k: hằng số phụ thuộc vào bản chất polyme

Cùng với sự phát triển của các ngành kĩ thuật khác, yêu cầu kĩ thuật đối với cao su, các sản phẩm cao su cũng khác nhau Nhu cầu sản xuất ra các loại cao su đáp ứng những yêu cầu kĩ thuật đa dạng là cần thiết Ngày nay trong kĩ thuật chế biến và gia công cao su

sử dụng không những cao su tờ một loại monome mà các loại cao su cấu tạo từ các loại

SVTH: Hoàng Văn Thiết - Lớp 04C1C Trang 9 GVHD: ThS Lưu Đức Hoà

monome khác nhau Những polyme nhận được có trong mạch các mắt xích từ những monome khác nhau được gọi là sopolyme Sự sắp xếp khác nhau các monome trong mạch đại phân tử tạo cho cao su những tính chất cơ học, lý học, hóa học và các tính chất công nghệ khác Sopolyme có cấu trúc từ mạch đại phân tử mà các đoạn mạch được hình thành từ một loại monome sắp xếp xen kẽ với các đoạn mạch được hình thành từ một loại monome khác nhau được gọi là block- sopolyme.

nA + mB → - (A)x – (B)y – (A)a – (B)b –Sopolyme mà mạch đại phân tử của nó được hình thành từ các monomer sắp xếp xen kẽ nhau được gọi là sopolyme có cấu trúc điều hòa:

…- A – B – A – B – A – B - …Mạch chính mạch đại phân tử không những chỉ được tạo thành từ các nguyên tử cacbon mà nó còn được tạo thành từ các nguyên tố của nhiều nguyên tố hóa học khác nhau: cao su silicon có mạch đại phân tử cấu tạo từ các nguyên tử silic và oxi sắp xếp xen

cả các loại cao su được phân loại theo nguồn gốc sản xuất và lĩnh vực sản xuất Cách phân loại này giúp cho nhà công nghệ dễ dàng lựa chọn cao su, định hướng công nghệ chế biến và gia công ra sản phẩm với những yêu cầu kĩ thuật cần thiết

Tìm hiểu đi sâu về cao su hết sức cần thiết để từ đó người kĩ sư cơ khí có thể có những nhận định tổng quan về máy móc, thiết bị sẽ được chế tạo để đưa vào sản xuất, chế biến và gia công cao su Phương pháp gia công ra sản phẩm cao su là yếu tố quan trọng

có ảnh hưởng đến tính năng kĩ thuật, thời gian sử dụng sản phẩm đó Thực vậy, trong quá

SVTH: Hoàng Văn Thiết - Lớp 04C1C Trang 10 GVHD: ThS Lưu Đức Hoà

trình sơ hỗn luyện phụ thuộc vào phương pháp hỗn luyện, máy và thiết bị tiến hành hỗn luyện, có thể nhận được hỗn hợp cao su mà mức độ phân tán đồng đều các cấu tử trong

nó khác nhau, phụ thuộc vào phương pháp thành hình sản phẩm, định hình sản phẩm (phương pháp lưu hóa) có thể nhận được các sản phẩm cao su có cấu tử ngoại vi phân tử, cấu trúc mạng lưới không gian khác nhau Để có được sản phẩm cao su với tính năng kỹ thuật cho trước không những lựa chọn các chất phối hợp thích hợp với hàm lượng thích hợp mà còn phải nghiên cứu lựa chọn phương án thiết kế máy móc thiết bị công nghệ tối

ưu nhất để chế tạo và từng bước hòan thiện dần công nghệ chế biến và gia công cao su để nâng cao dần chất lượng sản phẩm đáp ứng ngày càng cao nhu cầu thị trường

1.2 Các loại cao su:

1.2.1 Cao su thiên nhiên:

a Lịch sử phát triển: cao su thiên nhiên được loài người phát hiện và sử dụng vào nửa cuối thế kỷ XVI ở Nam Mỹ Con người chỉ sử dụng cao su ở mức độ thấp và đến năm 1839 thì loài người phát minh được quá trình lưu hóa chuyển cao su từ trạng thái

SVTH: Hoàng Văn Thiết - Lớp 04C1C Trang 11 GVHD: ThS Lưu Đức Hoà

CAO SU

Bảng phân loại trong kỹ thuật và chế biến cao su

CAO SU THIÊN NHIÊN CAO SU TỔNG HỢP

CAO SU DÂN DỤNG

CAO SU IZOPREN CAO SU BUTADIEN CAO SU POLYBUTADIEN STYREN

CAO SU CÓ CÔNG DỤNG ĐẶC BIỆT

CAO SU BUTADIEN NITRYL

chảy nhớt sang trạng thái đàn hồi cao bền vững và cao su từ đó được sử dụng để sản xuất

ra sản phẩm tăng lên

Năm 1975 sản lượng cao su thiên nhiên thế giới: 3,5 tr tấn

Năm 1980 sản lượng cao su thiên nhiên thế giới: 5 tr tấn

Năm 1990 sản lượng cao su thiên nhiên thế giới: 7,5 tr tấn

Năm 2000: sản lượng ước đạt gần 10 tr tấn

b Mủ cao su thiên nhiên: mủ cao su thiên nhiên là nhũ tương trong nước của các

hạt cao su với hàm lượng phần khô ban đầu từ 28% đến 40% Các hạt cao su này vô cùng nhỏ bé và có hình dạng của quả trứng gà, kích thước các hạt từ 0,05 – 3 µm, một gam mũ cao su với hàm lượng khoảng 40% chứa 5.1013 hạt với đường kính trung bình khoảng 0,26µm.

Mủ cao su chảy từ cây cao su ra có kiềm tính yếu ( PH = 7,2) Sau vài giờ bảo quản trị số PH của mủ cao su giảm dần xuống từ 6,9 – 6,6 sau đó latec dần dần bị keo tụ

Thành phần và tính chất của mủ cao su thiên nhiên phụ thuộc vào tuổi của cây, khí hậu, thổ nhưỡng nơi cây phát triển

Thành phần chính của mủ cao su thiên nhiên cho ở bảng sau:

c Cao su sống: Cao su thiên nhiên được sản xuất từ latec chủ yếu bằng 2 phương

pháp: keo tụ mủ cao su và cho bay hơi nước ra khỏi mủ cao su

Ta giới thiệu sơ đồ dây chuyền sản xuất crepe hong khói từ mủ cao su thiên nhiên:

SVTH: Hoàng Văn Thiết - Lớp 04C1C Trang 12 GVHD: ThS Lưu Đức Hoà

CÁN RÃNH

NGÂM NƯỚC SẤY HONG KHÓI

KCS + ĐÓNG KIỆN

CH2 C CH

CH3

n

d Thành phần và cấu tạo của cao su thiên nhiên:

Thành phần của cao su thiên nhiên gồm nhiều nhóm các chất hóa học khác nhau: cacbuahydro (phần chủ yếu), độ ẩm, các chất tách ly bằng axeton, các chất chứa Nitơ mà thành phần chủ yếu của nó là protein và các chất khoáng Hàm lượng các chất này có thể dao động tương đối lớn và phụ thuộc vào nhiều yếu tố: phương pháp sản xuất, tuổi của cây cao su, cấu tạo thổ nhưỡng, khí hậu nơi cây sinh trưởng và mùa khai thác mủ cây cao su

Tính chất cơ lý, tính năng kĩ thuật của cao su thiên nhiên được xác định bằng mạch cacbuahydro tạo thành từ các mắt xích izopenten:

Khối lượng phân tử trung bình của cao su thiên nhiên là 1,3.106 Mức độ dao động khối lượng phân tử rất nhỏ (105 ÷ 2.106)

e Tính chất vật lý của cao su thiên nhiên:

Cao su thiên nhiên ở nhiệt độ thấp có cấu trúc tinh thể Vận tốc kết tinh lớn nhất được xác định ở nhiệt độ - 250C Cao su thiên nhiên kết tinh có biểu hiện rõ ràng lên bề mặt: độ cứng tăng bề mặt vật liệu mờ ( không trong suốt) Cao su thiên nhiên tinh thể nóng chảy ở nhiệt độ 400 C Quá trình nóng chảy các cấu trúc tinh thể của cao su thiên nhiên xảy ra cùng với hiện tượng hấp thụ nhiệt (17 Kj/ Kg)

Ở nhiệt độ 200C ÷ 300 C cao su sống dạng Crepe kết tinh ở đại lượng biến dạng dãn dài là 200% Tính cách âm của cao su mềm trên cơ sở cao su thiên nhiên được đánh giá bằng vận tốc truyền âm trong đó Ở nhiệt độ 250C, vận tốc truyền âm trong cao su thiên nhiên là 37m/s Vận tốc truyền âm giảm khi nhiệt độ hợp phần cao su Cao su thiên nhiên tan tốt trong các dung môi hữu cơ mạch thẳng, mạch vòng, tetraclorua cacbon và sunfua cacbon

Tính chất vật lý của cao su thiên nhiên:

Các tính chất vật lý Giá trị của tính chất

SVTH: Hoàng Văn Thiết - Lớp 04C1C Trang 13 GVHD: ThS Lưu Đức Hoà

Khối lượng riêng 913 [ kg/m3]

Nhiệt độ hóa thủy tinh -70 [ 0C]

Hệ số giãn nở thể tích 656.10-14 [dm3/0C]

Nhiệt dẫn riêng 0,14 [w/ m0K]

Nhiệt dung riêng 1,88 [ Kj/kg0K]

Nửa chu kỳ kết tinh -250C 2 ÷ 4h

Thẩm thấu điện môi ở tần số dao động 1000hec ( giây 2,4 ÷ 2,7 h)

f Tính công nghệ của cao su thiên nhiên:

Trong quá trình bảo quản, cao su thiên nhiên thường chuyển sang trạng thái tinh thể, ở nhiệt độ môi trường từ 250C ÷ 300C hàm lượng pha tinh thể trong cao su thiên nhiên là 40% Trạng thái tinh thể làm giảm tính mềm dẻo của cao su thiên nhiên Để đánh giá mức độ ổn định các tính chất công nghệ của cao su thiên nhiên trên thương trường quốc tế còn sử dụng hệ số ổn định độ dẻo PRI PRI được đánh giá bằng tỉ số (%) độ dẻo mềm cao su được xác định sau 30’ đốt nóng ở nhiệt độ 1400C so với độ dẻo ban đầu

Độ nhớt của cao su thiên nhiên phụ thuộc vào loại chất lượng:

- Cao su thiên nhiên thông dụng độ nhớt ở 1440 C là 95%

η= 5,06 + 2,25 po – 0,001 p2

o+ Để đánh giá mức độ ổn định các tính chất công nghệ của cao su thiên nhiên dùng PRI Hệ số ổn định PRI cho các loại cao su khác nhau thì khác nhau:

- Cao su hong khói mắt sàng loại I: PRI = 80% -90%

- Cao su hong khói loại SMR – 5: PRI ≥ 60%

- Cao su hong khói loại SMR - 50: PRI ≥ 30%

Hệ số PRI càng cao thì vận tốc hóa dẻo cao su càng nhỏ Điều đó có nghĩa là cao

su có hệ số PRI càng cao thì khả năng chống lão hóa càng cao

SVTH: Hoàng Văn Thiết - Lớp 04C1C Trang 14 GVHD: ThS Lưu Đức Hoà

- Để thuận tiện cho quá trình vận chuyển và sử dụng mủ cao su thường được cơ đặc lại Cĩ nhiều phương pháp cơ đặc như: ly tâm hay bay hơi tự nhiên, tách lớp, điện ly…bằng các phương pháp cơ đặc khác nhau thì nhận được cao su cĩ tính chất và thành phần khác nhau.

- Thơng thường cao su thiên nhiên được sản xuất theo sơ đồ cơng nghệ sau:

+ Mủ cao su thiên nhiên thường được khuấy trộn với dung dịch axit axetic 1% cho đến khi mủ đơng tụ hồn tồn Giai đoạn cán rửa với mục đích loại bỏ các chất tan trong nước axit dơ khi đơng tụ cao su được cho qua các máy cán 2 trục và phun nước vào khe trục cán nhiều lần cho sạch Sau đĩ chuyển sang máy băm tạo hạt khi sản xuất cao su dạng cốm hoặc máy cán cĩ vân hoa trên trục để cán tấm khi sản xuất cao su tờ

Cơng đoạn sấy cao su cĩ tác dụng ngăn ngừa sự phát triển của vi sinh tăng thời gian sử dụng cao su, sau đĩ cao su được đưa vào máy ép thủy lực để đĩng kiện thành các bánh cao su

Cao su thiên nhiên cĩ ưu, nhược điểm:

+ Ưu điểm: là sức dính tốt, đàn hồi tốt, lực kéo đứt và xé rách cao, sinh nhiệt

thấp, tốc độ lưu hĩa nhanh, giá thành rẻ

SVTH: Hồng Văn Thiết - Lớp 04C1C Trang 15 GVHD: ThS Lưu Đức Hồ

Đóng kiện(cao su gốm) Sấy bằng khí nóng

Đóng kiện (cao su tờ) Xông khói

+ Nhược điểm: của cao su thiên nhiên là tính chất tác dụng của O2, O3, dầu, axit, kiềm yếu, chống lão hóa nhiệt kém.

g Tính chất cơ lý của cao su thiên nhiên:

Cao su thiên nhiên có khả năng lưu hóa bằng lưu huỳnh phối hợp với các loại xúc tiến lưu hóa thông dụng

Tính chất cơ lý của cao su thiên nhiên được xác định theo tính chất cơ lý của hợp phần cao su tiêu chuẩn xác định ở bảng sau:

Bảng thành phần tiêu chuẩn để xác định các tính chất cơ lý của cao su thiên nhiên:

a Cao su izopren:

Cao su izopren (poly izopren) lần đầu được tổng hợp ở Liên Xô (cũ) năm 1949 Cao su izopren nhận được trong phản ứng trùng hợp 2- metylbutadien 1,3 trong pha khí hoặc trong dung dịch cacbuahydro no với sự có mặt của xúc tác Liti (Li) kim loại hoặc hệ xúc tác ziegler – Natha ( TiCl4 + AlR3) phụ thuộc vào tỉ lệ alkyl nhôm tetra cloruatitan, các gốc ankyl khác nhau các nước, hãng sản xuất đã cho ra thương trường quốc tế các loại cao su izopren khác nhau

SVTH: Hoàng Văn Thiết - Lớp 04C1C Trang 16 GVHD: ThS Lưu Đức Hoà

b Cao su butadien (BR): có khả năng chống mài mòn tốt nên thường dùng trong

mặt lốp ôtô, xe máy hoặc các sản phẩm làm việc trong môi trường chịu ma sát lớn như: băng chuyền, băng tải,…tính chống mỏi tốt Nhược điểm của BR là tính chống cắt xé thấp, cao su BR phối hợp tốt với các loại cao su không phân cực như: cao su thiên nhiên, SBR, NBR Tùy thuộc vào hãng sản xuất mà cao su BR có các kí hiệu sau: BR 40, BR100, BR 01…

c Cao su butadien styren: ( SBR)

+ Kí hiệu : Liên Xô : CKC

Mỹ, Ý, Nhật : SBR

CHLB Đức : Bunas

Là loại cao su được trùng hợp từ Butadien [ CH3 – CH = CH – CH3] với styren :

+ Công thức cấu tạo :

Tỷ lệ butadien và styren trong cao su CKC thường là : 70 :30; 50 :50; 90 :10; khi

tỷ lệ giữa butadien và styren tăng ta thu được các loại cao su CKC khác nhau có công dụng khác nhau

SVTH: Hoàng Văn Thiết - Lớp 04C1C Trang 17 GVHD: ThS Lưu Đức Hoà

Tỷ trọng biến đổi thì tính chât cũng biến đổi theo

+ Tính năng chịu lão hóa oxi, chịu nhiệt độ, chịu dầu và chịu mài mòn, nhưng đàn hồi, cưỡng lực, chịu uốn khúc, xé rách đều kém hơn cao su thiên nhiên

+ Biến dạng nhiều lần sẽ sản sinh nhiệt lượng lớn, nhược điểm này làm cho lốp ôtô chế tạo bằng cao su CKC kém chất lượng hơn chế tạo bằng cao su thiên nhiên

+ Độ dẻo nhỏ, sơ luyện bằng cơ học tăng độ dẻo khó khăn hơn, khi gia công độ

Thường gặp là: SBR – 1502 cao su không độn dầu trùng hợp ở nhiệt độ thấp SBR – 1712 cao su có độn dầu trùng hợp ở nhiệt độ thấp Cao su SBR có nhược điểm là tính chống xé rách và nứt thấp, lực kéo đứt thấp, sinh nhiệt cao, ít kín khí, tính chịu nhiệt và chống lão hóa thấp

d Cao su butadien – nitryl:

+ Ký hiệu : CKH ( Liên Xô)

NBR ( Mỹ, Ý, Nhật)

Là sản phẩm đồng trùng hợp của butadien 1,3 và acrylonitryl với sự có mặt của

hệ xúc tác oxy hóa khử persunfat kali và trietanolamin Cao su butadien nitryl công nghiệp ra đời 1937 ở CHLB Đức Sản phẩm chủ yếu có mạch phân tử dài – mạch đại phân tử của butadien nitryl là :

SVTH: Hoàng Văn Thiết - Lớp 04C1C Trang 18 GVHD: ThS Lưu Đức Hoà

e Cao su Clopren:

Là sản phẩm nhận được trong quá trình trùng hợp huyền phù Clopren hoặc trong quá trình đồng trùng hợp clopren với một hàm lượng monome loại diên không lớn Cao su clopren huyền phù được trùng hợp ở nhiệt độ 40 ± 20C và 6 ± 2oC với sự có mặt của xúc tác oxy hóa persunfatkali Sản phẩm nhận được trong quá trình trùng hợp gọi là cao su clopren nhiệt độ cao và cao su clopren nhiệt độ thấp tương ứng Cao su clopren là cao su phân cực lớn Nguyên tử Clo có khả năng che chắn các tác nhân tác dụng tốt nên Clopren là cao su chịu dầu, chịu tác dụng hóa học tốt Độ bền trong môi trường dầu mỡ của cao su clopren thua cao su nitryl, tuy nhiên trong các dung môi hữu cơ như: axeton, rượu Cao su Clopren chịu tốt hơn Cao su clopren bền với các tác dụng hóa chất như: axit, bazơ, muối nên trong công nghiệp cao su, clopren dùng để bọc lót thiết bị, chống

ăn mòn tốt Cao su Clopren có độ bền khí hậu tốt, có khả năng phân tích điện tốt nên nó được dùng để bọc cáp điện trong công nghiệp và điện tử

f Cao su Butyl:

Là cao su có tính chịu nhiệt tốt, có tính đàn hồi tốt, bền với tác động của môi trường hóa học nên thường dùng trong các loại sản phẩm chịu nhiệt như cốt hơi, màng lưu hóa, hoặc trong các thiết bị chịu nhiệt acid, kiềm Tính kín khí tốt nên thường dùng trong các sản phẩm như săm Butyl còn dùng trong vật liệu bọc lót dây điện hoặc các vật liệu khác do tính bền với khí hậu Butyl còn có tính chịu va đập tốt nên thường dùng trong các sản phẩm có yêu cầu chống rung cao

Nhược điểm của Butyl là khả năng chịu dầu mỡ kém sức dính kém, không trộn lẫn với các loại cao su khác, tốc độ lưu hóa thấp

* Ngoài ra, còn có nhiều loại cao su tổng hợp khác như: clopren, clobutyl, thiokol, silicon…có nhiều tính năng khác nhưng ít sử dụng hơn Tất cả các loại cao su tổng hợp đều được kiểm tra tính năng cơ lý theo đơn pha chế chuẩn riêng cho từng loại

SVTH: Hoàng Văn Thiết - Lớp 04C1C Trang 19 GVHD: ThS Lưu Đức Hoà

cao su, qui trình luyện, điều kiện lưu hố mẫu, các số liệu về tính năng cơ lý cũng khác nhau đối với từng loại cao su.

1.2.3 Cao su tái sinh:

a Khái niệm: Cao su tái sinh là loại cao su thu được bằng phương pháp thốt lưu cao su đã qua lưu hố, qua đĩ, cĩ thể sử dụng lại các sản phẩm cao su đã qua sử dụng, sản phẩm cao su cũ (cao su đã lưu hố), hư hỏng và những phế liệu của các nơi gia cơng vật liệu cao su với mục đích giảm giá thành sản phẩm

b Ý nghĩa và tác dụng của cao su tái sinh:

+ Cao su tái sinh được dùng nhiều trong lĩnh vực sản xuất các sản phẩm cao su + Dùng cao su tái sinh tiết kiệm được cao su ống và một số hố chất khác, giảm giá thành sản phẩm

+ Làm nhanh một số quá trình gia cơng và tăng một số tính chất của sản phẩm + Làm nhanh một quá trình trộn và phân tán đều cao su ống và các hố chất của sản phẩm

+ Giảm lượng sinh nhiệt độ của hỗn hợp cao su khi gia cơng trên các thiết bị cơng nghệ

+ Giảm độ co của cao su khi cán tráng, ép xuất làm cho cơng việc cán tráng, ép xuất nhanh và dễ hơn

+ Các hỗn hợp cĩ cao su tái sinh dễ tạo hình và làm nhanh quá trình lưu hố + Tăng một số tính chất của cao su như tăng độ cứng, bền với nhiệt độ

+ Tăng khả năng chống lão hố thiên nhiên (ánh sáng, oxi,nhiệt độ)

+ Tăng khả năng chịu nhiệt độ, chịu dầu, và hơi nĩng

c Quy trình chung để sản xuất cao su tái sinh:

Cĩ nhiều phương pháp sản xuất cao su tái sinh như thốt lưu bằng hơi nước bão hồ, dùng hố chất hoặc dùng máy ép đùn

SVTH: Hồng Văn Thiết - Lớp 04C1C Trang 20 GVHD: ThS Lưu Đức Hồ

Sàng Lọc bỏ vải, kim loại

Nghiền bột Cao su cũ

+ Đun nóng bột cao su nghiền nhỏ, ủ với các chất làm mềm sẽ làm trương nở cao

su, giảm lực liên kết giữa các phần tử trong cao su tạo thuận lợi cho việc tái sinh, lượng dùng từ: 10÷30%

+ Trong quá trình thoát lưu, một số phần cấu trúc mang mạng lưới không gian có thể xảy râ ở các mạch ngang giữa các nguyên tố lưu huỳnh S với nhau, và giữa các nguyên tử C và C trong mạch chính

Vậy cấu trúc không gian giảm xuống làm cho cao su tan một phần trong các dung môi hữu cơ làm cho cao su trở nên mềm dẻo hơn

d Ưu, nhược điểm của cao su tái sinh:

* Ưu điểm:

- Cải thiện độ dẻo, giảm thời gian cho chất độn vào mẻ luyện

- Tăng tốc độ ép đùn, giảm độ nở của cao su tại miệng đùn

- Cải thiện ngoại quan của sản phẩm ép đùn, giảm độ co rút

- Giảm tiêu hao năng lượng vì một phần chất đột đã có trong cao su tái sinh

- Tăng tính dính

* Nhược điểm: sự giảm các tính năng cơ lý: làm giảm độ đàn hồi, độ bền, độ xé

rách của cao su lưu hóa, giảm khả năng làm việc trong điều kiện biến dạng liên tục nên

nó được sử dụng với hàm lượng thấp Bởi thế, cao su tái sinh chỉ thay thế một phần nhỏ cao su sống, nó được dùng nhiều trong các sản phẩm lưu hóa bằng khuôn nhỏ như: thảm cao su, ống cao su đặc biệt là các sản phẩm lớn vì chúng có tính lưu động chậm nên dễ điền đầy khuôn, không tạo bọt khí

Các loại cao su thường được tái sinh là: cao su thiên nhiên, SBR, Butyl Sau khi thoát lưu cao su tái sinh cũng được kiểm tra tính năng cơ lý theo đơn pha chế cho từng loại cao su

1.2.4 Các chất phối hợp cho cao su:

Để tạo cho cao su có những tính chất cần thiết, cao su sống được hỗn luyện với các chất khác Các hợp chất này có thể ở dạng bột lỏng, có nguồn gốc hữu cơ hay vô cơ, lượng dùng có thể rất nhỏ (0,01%) đến rất lớn (vài trăm phần khối lượng), phụ thuộc vào tính năng tác dụng của các chất phối hợp được phân loại thành các loại sau:

a Chất lưu hóa: S, Se, Te

b Xúc tiến lưu hóa : Sulfenamit, M,DM, Thiuram

SVTH: Hoàng Văn Thiết - Lớp 04C1C Trang 21 GVHD: ThS Lưu Đức Hoà

c Trợ xúc tiến lưu hóa : thường là oxit kim loại như : ZnO

d Chất phòng loãng : parafin, Antilut

e Chất hóa mềm : parafin, dầu thông

f Chất độn : than đen, SiO2

g Chất làm dẻo: Aktiplast T, EF 44…

h Chất màu : TiO2, ZnO…

1.3.1 Sơ luyện:

a Khái niệm : Sơ luyện là quá trình dưới tác dụng của lực cơ học và sự tác dụng

của cao su với không khí làm phá vỡ các phân tử cao su và kết quả là làm tăng độ dẻo, khả năng hấp thụ các phụ gia và tạo điều kiện gia công các công đoạn sau được dễ dàng

Sơ luyện làm giảm tính đàn hồi và tăng độ dẻo của cao su, thuận lợi cho quá trình hỗn luyện, cán tráng, ép xuất và lưu hóa Đáp ứng yêu cầu khi gia công các bản thành phẩm

về cao su đạt chất lượng

b Lý thuyết về sơ luyện :

+ Khi sơ luyện đã xảy ra quá trình oxi hóa giữa O2 trong không khí và cao su dẫn đến sự phá vỡ các phân tử cao su làm cho độ dẻo của nó tăng lên

+ Khi sơ luyện cao su thiên nhiên bằng máy luyện hở, ta thấy hiệu quả tốt ở nhiệt độ cao thấp hơn.(500 – 600), còn luyện kín thì nhiệt độ cao hơn (160 – 1800)

+ Nếu sơ luyện có cao su sống thì sơ luyện phổ thông

+ Nếu sơ luyện có thêm chất xúc tiến là sơ luyện chủ liệu

+ Khi sơ luyện, độ dẻo cao su sẽ khác nhau, ở các đoạn khác nhau:

Đoạn 1 0,23 ÷ 0,34 Uolle.

Đoạn 2 0,35 ÷ 0,44 Uolle.

Đoạn 3 0,45 ÷ 0,54 Uolle.

Đoạn 4 0,59 trở lên

* Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sơ luyện :

+ Thời gian sơ luyện tăng độ dẻo nhanh ở 15’ ÷ 20’ ban đầu Sau đó chậm dần

và hiệu quả sơ luyện kém Nếu muốn tăng độ dẻo nhiều thì phải sơ luyện gián đoạn, có

bộ phận đảo cao su cũng như cần thao tác của công nhân

+ Nhiệt độ trục càng thấp thì hiệu quả sơ luyện càng cao

SVTH: Hoàng Văn Thiết - Lớp 04C1C Trang 22 GVHD: ThS Lưu Đức Hoà

2

3

4 5

+ Sơ luyện trên máy luyện hở 2 trục thì tỉ tốc giữa 2 trục càng lớn thì độ dẻo của cao su càng nhanh tăng giảm thời gian sơ luyện Thường tỉ tốc của máy sơ luyện hở là :

1 :1,08 ; 1 : 1,17

Nhưng nếu tỉ tốc quá lớn thì cao su bị đốt nóng nhanh dẫn đến hiệu quả sơ luyện kém, không an toàn cho thiết bị

+ Cự ly trục : 1 ÷ 1,5 (mm).

+ Đường kính trục: trục lớn thì hiệu quả sơ luyện tốt

+ Trọng lượng mỗi mẻ luyện: phù hợp với quy cách máy thì tốt

+ Phương pháp thao tác của công nhân phải có kĩ thuật

+ Chất lượng cao su sống phải đảm bảo

1.3.2 Hỗn luyện :

a Khái niệm, ý nghĩa hỗn luyện :

+ Hỗn luyện là quá trình trộn các chất phối hợp vào cao su sơ luyện, là quá trình phân tán đều các chất phối hợp vào cao su để trở thành một hỗn hợp cao su đồng nhất theo đơn pha chế

+ Hỗn luyện là khâu quan trọng trong công nghệ sản xuất các sản phẩm cao su nói chung và lốp ôtô nói riêng Nếu cao su và các chất phối hợp không được trộn đều thì không phát huy được công dụng của chúng, ảnh hưởng đến tính năng sử dụng của sản phẩm

b Hỗn luyện bằng máy luyện hở:

SVTH: Hoàng Văn Thiết - Lớp 04C1C Trang 23 GVHD: ThS Lưu Đức Hoà

Hình1.1 Sơ đồ động máy luyện hở 2 trục cán

1 Động cơ

2 Hộp giảm tốc

3 Bộ truyền bánh răng, dẫn chuyển động từ HGT đến trục cán

4 Trục cán

5 Bộ bánh răng thay thế - thay thế tốc độ 2 trục cán khi cần thiết

c Hỗn luyện bằng máy luyện kín :

Hình 1.2 Sơ đồ động học máy luyện kín

1 Động cơ

2 Hộp giảm tốc

3 2trục xoắn quay ngược chiều

4 Xilanh

Cao su thiên nhiên dùng để sản xuất ra các mặt hàng dân dụng như : săm lốp xe đạp, xe máy, ôtô

SVTH: Hoàng Văn Thiết - Lớp 04C1C Trang 24 GVHD: ThS Lưu Đức Hoà

3 4

2

1.5 Dây chuyền công nghệ sản xuất ống săm xe đạp :

1.5.1 Các chủng loại sản phẩm săm xe đạp :

a Loại săm 500 :

Các kích thước Tiêu chuẩn(mm) Sai số(mm)Chiều rộng gấp đôi ống săm 44 ±2

Chiều dày gấp đôi ống săm 2 ±0,2

Chiều dày trong 1 ±0,1

Chiều dày ngoài 1 ±0,1

Chiều dày gấp đôi ống săm 2 ±0,2

Chiều dày trong 1 ±0,1

Chiều dày ngoài 1 ±0,1

Chiều dày gấp đôi ống săm 2 ±0,2

Chiều dày trong 1 ±0,1

Chiều dày ngoài 1 ±0,1

Chiều dài cắt 2170 ±3

Trọng lượng 0,26 kg ±5g

Chiều dài gấp đôi săm phẳng 961 ±1,5

SVTH: Hoàng Văn Thiết - Lớp 04C1C Trang 25 GVHD: ThS Lưu Đức Hoà

d Loại săm 660:

Các kích thước Tiêu chuẩn (mm) Sai số (mm)Chiều rộng gấp đôi ống săm 36 ±0,5Chiều dày gấp đôi ống săm 2 ±0,2Chiều dày trong 1 ±0,1Chiều dày ngoài 1 ±0,1Chiều dài cắt 2180 ±3Trọng lượng 0,24 kg ±5g

1.5.2 Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất săm xe đạp:

SVTH: Hoàng Văn Thiết - Lớp 04C1C Trang 26 GVHD: ThS Lưu Đức Hoà

Cắt, đục lổ, nối dán chân van.

Tiếp sau

GIAI ĐOẠN 1:

GIAI ĐOẠN 2:

Ko Đạt Đạt

SVTH: Hồng Văn Thiết - Lớp 04C1C Trang 27 GVHD: ThS Lưu Đức Hồ

Kiểm tra

Lưu hoá Kiểm tra

Đóng gói ghi nhãn

Nhập kho công ty

Phế, cắt lấy chân van

Xử lí van chân van

1.5.3.Các cơng đoạn trong dây chuyền sản xuất ống săm xe đạp:

SVTH: Hồng Văn Thiết - Lớp 04C1C Trang 28 GVHD: ThS Lưu Đức Hồ

a Công đoạn sơ luyện bán thành phẩm: Là giai đoạn gia công cơ học nhằm tăng độ dẻo của cao su Vì vậy, sơ luyện cao su có thể tiến hành trên máy cán 2 trục, máy luyện kín và máy trục vít Để tiến hành và khống chế quá trình sơ luyện và cơ chế của những biến đổi đó.

Sơ luyện cao su bằng máy trục vít được sử dụng rộng rãi cho các xí nghiệp gia công cao su với công suất tiêu thụ cao su lớn vì các quá trình gia công trên máy đều là quá trình liên tục và thời gian lưu ở vật liệu trogn máy không lớn như ở các phương gia công trên máy cán, phụ thuộc vào cấu tạo của máy sơ luyện trục vít, nó được chia thành các loại khác nhau:

- Máy sơ luyện trục vít một giai đoạn với một trục vít

- Máy sơ luyện trục vít hai giai đoạn với 2 trục vít

Bộ phận chính của máy (phần làm việc của máy) được cấu tạo từ xi lanh và một vít xoắn có bước răng thay đổi quay trong xilanh với vận tốc khoảng 20 ÷ 25(v/ph) phụ thuộc vào yêu cầu công nghệ

Để di trì chế độ nhiệt cho quá trình gia công, ở vỏ máy xung quanh xilanh của trục vít xoắn có những khoảng thông nhau mà qua khoảng này chất lỏng được đưa vào

để làm lạnh hoặc hơi nước được chảy qua nếu cần gia nhiệt

b Công đoạn nhiệt luyện trên máy luyện hở:

Để luyện cao su trên máy luyện hở thì cao su phải qua sơ luyện (hóa dẻo) trước Công đoạn được thực hiện như sau: các chất phối hợp được cán ép qua khe hở giữa 2 trục cán quay hướng vào nhau Các lớp cao su do có lực ma sát với trục cán kéo các chất phối hợp vào khe hở trục cán với vận tốc bằng vận tốc dài của trục cán Các lớp cao su tiếp sau do lực kéo dính với lớp trước cũng được kéo vào khe hở với vận tốc giảm dần so với khoảng cách bề mặt trục cán Do có sự khác nhau về vận tốc nên giữa các lớp cao su hỗn hợp cao su luôn xuất hiện ứng suất trượt nhào luyện chúng lại với nhau Mặt khác, do quá trình cán khe hở giữa các trục cán nhỏ nên phần không gian trên trục luôn xuất hiện một lượng cao su (hỗn hợp cao su) dự trữ Sự tồn tại liên kết dính giữa các lớp cao su đã kéo khối cao su dự trữ trên khe hở vào chuyển động theo những hướng khác nhau Phần cao

su ở lớp giữa bị đẩy lên như lực đẩy của nêm, còn phần cao su sát với bề mặt trục cán thì quay theo chiều quay của trục

SVTH: Hoàng Văn Thiết - Lớp 04C1C Trang 29 GVHD: ThS Lưu Đức Hoà

Sự chảy vật liệu trong khoảng cách giữa 2 trục cán Trong vòng quay của nguyên vật liệu dư đại lượng biến dạng trượt là lớn nhất Vì vậy, ở đây ứng suất trượt của cao su cũng lớn nhất và quá trình trộn luyện cũng xảy ra trong vùng mạnh nhất.

Trong thực tế sản xuất, các máy cán luyện sử dụng để hỗn luyện cao su có vận tốc dài ở các trục khác nhau Vì thế, khe hở giữa các trục đại lượng biến dạng trượt giữa các lớp su tăng lên đáng kể Mức độ tăng biến dạng trượt phụ thuộc vào tỉ tốc của máy, khoảng khe hở giữa các trục δ và được đặc trưng bằng Gradien vận tốc G:

c Công đoạn trộn hóa chất: Lưu huỳnh và xúc tiến

Đây là công đoạn có tầm quan trọng đến việc quyết định tính chất của cao su Tùy theo yêu cầu của sản xuất mà tẩm S nhiều hay ít vào hỗn hợp cao su

d Ép đùn:

Ép đùn hay còn gọi là ép phun là quá trình hình thành sản phẩm bán thành phẩm với mặt cắt xác định bằng phương pháp đẩy ép hỗn hợp cao su nóng dưới áp suất qua đầu đùn định hình Quá trình ép đùn được thực hiện bằng máy ép trục vít, khác với máy ép đúc hoạt động gián đoạn vật liệu ép được đẩy qua đầu đùn bằng chuyển động tịnh tiến của pitton trong xilanh thì ở đây, máy ép đùn đẩy vật liệu liên tục qua đầu đùn bằng vít trục quay với vận tốc xác định

Nhờ trục vít đùn làm việc trong xilạnh vừa quay vừa đẩy sản phẩm tạo ra lực ép

và nhiệt độ làm độn đều cao su và hóa chất giúp cho sản phẩm được đồng đều hơn Dưới tác dụng của áp suất ép các vật liệu trong xilanh được nén chặt lại, ngoài ra trong quá trình làm việc tạo ra một lượng nhiệt lớn làm cho cao su nhão ra Chính nhờ sự nhão này làm cho sự hòa tan các chất được dễ dàng hơn Để chống dính, người ta cho bột cách ly

SVTH: Hoàng Văn Thiết - Lớp 04C1C Trang 30 GVHD: ThS Lưu Đức Hoà

vào trong lòng đầu định hình Bán thành phẩm được đưa qua hệ thống băng chuyền Trên

hệ thống băng chuyền, ta bố trí một vài con lăn ép sản phẩm và thêm hệ thống làm lạnh bằng nước phun, sau đó, săm đi qua hệ thống cắt và thổi khí làm khô Trong vùng đầy trục vít giữ vai trò của bơm răng cưa đẩy vật liệu khỏi đầu đùn để tạo hình bán thành phẩm

e Công đoạn cắt, đục lỗ, nối dán chân van, lưu hóa:

Đây là các công đoạn tương hỗ nhau có liên quan chặt chẽ để hoàn thành một sản phẩm săm hoàn chỉnh Săm sau khi qua máy ép đùn được đưa vào lõi nhôm ống và cho vào thùng lưu hóa sau một khoảng thời gian săm được đưa ra ngoài và chuyển qua máy vuốt săm Săm được nối dán lại và bắt đầu làm dán chân van và sau đó bơm vào một áp lực nhất định rồi đem đi lưu hóa

Mục tiêu của công ty DRC: “năng suất – chất lượng - hiệu quả”

SVTH: Hoàng Văn Thiết - Lớp 04C1C Trang 31 GVHD: ThS Lưu Đức Hoà

Mỗi nhà máy, xí nghiệp sản xuất mỗi sản phẩm và máy đùn ép các loại vật liệu khác nhau tùy theo sản phẩm của nhà máy Ở đây ta chỉ xét máy ép đùn vật liệu cao su.

Theo ý nghĩa của nó thì ép đùn được hiểu là tờ chất dẻo ban đầu sau khi qua máy đùn (máy đùn vít xoắn, xilanh đẩy…) ta sẽ thu được sản phẩm liên tục (chất dẻo ban đầu

có thể thu được dạng bột hoặc dạng hạt)

* Phương pháp ép đùn cao su:

Cao su là vật liệu vừa dẻo vừa có tính đông đặc tốt, nên muốn tạo được sản phẩm yêu cầu thì phải cần khuôn ép Muốn qua khuôn ép dễ dàng, cao su cần có độ giãn nhất định và phải có lực ép và cơ cấu ép để đưa cao su qua khuôn ép

SVTH: Hoàng Văn Thiết - Lớp 04C1C Trang 32 GVHD: ThS Lưu Đức Hoà

- Lượng chất lỏng nhỏ nhất có thể chứa trong bã sau một thời gian ép đẳng nhiệt

ở áp suất không đổi sẽ được gọi theo qui ước độ ẩm cân bằng, và hông ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất như nhau chất lỏng này có thể hấp thụ một chất nào đó tốt hơn chất kia Chính nhờ đó mà ta dùng phương pháp ép để tách pha lỏng một cách dễ dàng

2.1.2 Ép định hình:

+ Để tăng độ bền cho vật thể rời ta dùng phương pháp ép (nén chặt) trong không gian kín, dưới tác dụng của áp suất bên ngoài cho đến khi thu được một khối có độ chặt

và nó không thể tự tách rời nhau được

+ Khi ép cần có kèm theo sự nghiền nát và sự di chuyển tương đối giữa các chất

và có sự trộn lẫn nhau Do đó, xảy ra sự biến dạng dẻo và biến dạng đàn hồi Những yếu

tố quyết định quá trình ép sản phẩm phân tán có thể chia thành 2 nhóm:

a Yếu tố đặc trưng cho tính cơ lý:

- Môđun ép: đặc trưng cho khả năng của sản phẩm khi bị nén chặt dưới tác dụng của áp suất (bỏ qua tổn thất do ma sát), yếu tố này không đổi và phụ thuộc vào loại sản phẩm, cấu trúc và kích thước của các hạt thành phần

- Hệ số áp suất bền: là tỉ số giữa áp suất mặt bên của vật liệu ép với áp suất tác dụng thẳng đứng

- Hình dáng bánh ép, dụng cụ ép và tương quan kích thước của nó

- Chế độ ép có thể là ép chu kỳ hoặc ép liên tục

- Hệ số bề mặt của vật liệu ép trực tiếp chịu áp suất ép, phụ thuộc vào số bề mặt trực tiếp mà quá trình ép có thể tiến hành được, hệ số cụ thể như sau:

+ Một mặt: áp suất nén chặt tác dụng vào một bề mặt của vật liệu ép

+ Hai mặt: áp suất nén chặt tác dụng lên 2 bề mặt đối diện của vật liệu ép + Nhiều mặt: áp suất nén chặt tác dụng lên 3 đến 6 mặt của vật liệu ép

Hệ số nén chặt đối với tiết diện ép là không đổi được xác định theo công thức:

SVTH: Hoàng Văn Thiết - Lớp 04C1C Trang 33 GVHD: ThS Lưu Đức Hoà

Y

Y

=βVới Y: khối lượng toàn thể tích vật ép (kg)

Yn: khối lượng thể tích cốt vật chất (kg)

Đặc trưng cơ bản của quá trình đông và liên kết của vật liệu là sự phụ thuộc giữa

sự tăng áp suất và hệ số nén chặt của vật chất

Nói chung ép 2 phía sẽ giảm được áp suất ép từ 10 đến 20% so với ép một phía

Ép 2 phía sẽ thu được sản phẩm theo chiều cao đồng đều hơn, cải tiến được nhiều về chất lượng sản phẩm

2.2 Cơ sở lý thuyết về ép đùn vật liệu: (cao su)

Ép đùn vật liệu là một quá trình phức tạp, gồm rất nhiều yếu tố Mỗi yếu tố tác động đến quá trình ép khác nhau và mang đặc trưng khác nhau Ở đây ta chỉ xét các yếu

tố chính trong quá trình ép đó là: hệ số lèn chặt β, hệ số rỗngε , áp suất ép P (KG/m3),

hệ số ma sát f, chiều cao bánh ép h (cm), năng suất lý thuyết của máy ép Qlt (kg/h), công suất yêu cầu của máy N (Kw)

2.2.1 Hệ số lèn chặtβ:

Thể hiện khả năng nén chặt vật liệu của máy với một lượng vật liệu và áp suất nhất định

2.2.2 Hệ số rỗngε : là tỉ số giữa thể tích chất lỏng và phần khí với thể tích khô,

ε được xác định theo công thức sau:

Đối với máy ép bằng trục vít đùn thì sự phụ thuộc của áp suất vào chiều dài trục vít xoắn được thể hiện như sau:

50 70 90 140 P (KG/cm2)f

Hình 2.2 Đồ thị chỉ sự phụ thuộc của hệ số ma sát vào áp suất của vật liệu

2.2.6 Năng suất lý thuyết của máy ép: Qlt (kg/h).

Qlt được tính theo công thức sau:

α).

cos.2).(

.(

.1500

1

2 2

b b S R R

(kg/h)

Hay: Qlt = m R R S b b ).n

cos.2).(

.(

.25,

m: số đầu mối ren của guồng xoắn

R1, R2: bán kính ngoài và trong của guồng xoắn (cm)

b1,b2: chiều rộng của cánh vít ở mặt cắt pháp tuyến theo bán kính ngoài và trong của guồng xoắn (cm)

SVTH: Hoàng Văn Thiết - Lớp 04C1C Trang 36 GVHD: ThS Lưu Đức Hoà

5001000

S: bước cánh vít của guồng xoắn.

α : góc nâng đường vít xoắn của cánh vít theo đường kính trung bình của guồng xoắn (độ)

n: số vòng quay của guồng xoắn trong một phút( v/ph)

ω: vận tốc của guồng xoắn (rad/s).

2.2.7 Công suất yêu cầu: N (Kw)

Công suất yêu cầu trên trục động cơ trong máy ép xác định như sau:

N = πη

ω.2.1000

102.60.1000

tg tg

tg

.1

)(

−

− (KG) (XV – 25) [1]

Trong đó:

P: áp suất ép (KG/cm2)

α: góc nâng đường vítcủa cánh guồng xoắn tại đường kính trung bình của nó (rad, độ)

ρ: góc ma sát giữa bề mặt cánh vít và vật liệu (rad, độ).

2.3 Điều chỉnh và kiểm tra quá trình ép đùn:

Nhiệm vụ cơ bản của quá trình ép đùn là chế tạo ra các bán thành phẩm từ hỗn hợp cao su với mặt cắt xác định cho trước

Trong quá trình ép phun vận tốc vật liệu rất lớn Vì vậy, bán thành phẩm ra khỏi đầu đùn thay đổi kích thước của nó: chiều dài theo chiều đùn giảm còn kích thước

SVTH: Hoàng Văn Thiết - Lớp 04C1C Trang 37 GVHD: ThS Lưu Đức Hoà

theo chiều vuông góc với chiều đùn tăng Khi vận tốc ép đùn lớn, xuất hiện hiện tượng hồi phục đàn hồi không đồng đều theo chiều dày bán thành phẩm làm biến dạng mặt cắt sản phẩm.

Để khắc phục hiện tượng này có thể sử dụng các phương pháp kỹ thuật thay đổi các điều kiện công nghệ ép đùn sao cho thời gian tác dụng lực (đánh giá bằng vận tốc đùn và thời gian hồi phục tương đương nhau) Các phương pháp đó là tăng nhiệt độ hỗn hợp cao su ép đùn, tăng chìêu dài của đầu đùn định hình, giảm vận tốc vật liệu của đầu đùn

Mức độ co ngót của sản phẩm được xác định bằng đại lượng biến dạng đàn hồi, phụ thuộc vào thành phần của hỗn hợp cao su ép đùn Mức độ co ngót giảm đáng kể khi tăng hàm lượng đơn hoặc hợp phân cao su có chứa các chất định hình, các chất hóa dẻo cấu trúc làm tăng vận tốc của quá trình hồi phục

Vận tốc ép đùn giảm đáng kể khi trong thành phần của hỗn hợp cao su có chứa các chất phối hợp có khả năng bám dính tốt vào kim loại ở nhiệt độ cao: bitum, colofun

và các nhựa tổng hợp khác

Để nhận được bán thành phẩm ép đùn có bề mặt phẳng láng cần phải thực hiện

ép đùn ở nhiệt độ cao Tuy nhiên một số hợp nhất cao su, khi sử dụng hệ thống lưu hóa mạnh ( thiunum + S) nhiệt độ ép đùn cao sẽ gây hiện tượng tự lưu làm giảm khả năng định hình của hỗn hợp cao su

Chất lượng sản phẩm đồng nhất được điều chỉnh chủ yếu bằng nhiệt độ ở 3 vùng của máy ép đùn: vùng nạp liệu, vùng nhào luyện, vùng đẩy Nhiệt độ ở 3 vùng này có thể điều chỉnh bằng tay, bằng nước nóng hoặc nước lạnh chảy qua xilanh Tuy nhiên, chế độ nhiệt trong máy ép đùn phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ ban đầu của hỗn hợp cao su, trước khi vào máy khống chế nhiệt độ đầu vào, có thể khống chế nhiệt độ đầu đùn nhỏ hơn 1400 C một cách dễ dàng…

Chất lượng của bán thành phần ép đùn được đánh giá bằng mức độ đồng đều của khối lượng định hướng Để xác định và khống chế các chất tốt, ở đầu đùn được trang bị một hệ thống cân khối lượng liên tục Sản phẩm được chấp nhận khi dao động khối lượng nhở hơn 2%

CHƯƠNG 3:

SVTH: Hoàng Văn Thiết - Lớp 04C1C Trang 38 GVHD: ThS Lưu Đức Hoà

Hình 3.1 Sơ đồ cơ cấu ép bằng trục vít đùn

2 4

THIẾT KẾ MÁY ÉP ĐÙN ỐNG SĂM XE ĐẠP

Trong thực tế có nhiều phương pháp ép đùn khác nhau thỏa mãn những vấn đề yêu cầu chế tạo săm Ta có thể đùn bằng phương pháp cơ khí liên tục Ép bằng cơ khí gián đoạn, ép dùng cơ cấu dẫn động là thủy lực, khí nén hoặc có thể dùng kết hợp cơ _thủy lực, cơ khí nén

Tuy nhiên mỗi phương pháp có ưu và nhược điểm khác nhau vì vậy ta cần chọn phương pháp phù hợp với yêu cầu của sản phẩm, vật liệu, và việc cấp liệu

+ Vật liệu và sản phẩm vào ra liên trục

+ Phù hợp cho cao su đưa vào máy là nóng hoặc nguội đều

+ Gia nhiệt hoặc giảm nhiệt trong quá trình ép được thể hiện dể dàng nhờ kín trong

xi lanh

+ Có thể thay khác theo kích cở yêu cầu của sản phẩm

+ Cho năng suất cao phù hợp với sản xuất hàng loạt

- Nhược điểm

SVTH: Hoàng Văn Thiết - Lớp 04C1C Trang 39 GVHD: ThS Lưu Đức Hoà

+ Khó khăn trong việc chế tạo trục vít đùn.

SVTH: Hoăng Văn Thiết - Lớp 04C1C Trang 40 GVHD: ThS Lưu Đức Hoă

Hình 3.3 Sơ đồ cơ cấu ép bằng máy ép cán