thiết kế và chế tạo máy tách vỏ dầu bị lỗi

Hạ giá thành, dễ thay thế, sửa chữa và bảo trì… Giống như vậy, trong khuôn khổ giải quyết các vấn đề phát sinh trong quá trình sản xuất vỏ dầu gội thì có lỗi.. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU SẢN P

GIỚI THIỆU SẢN PHẨM

TỔNG QUAN VỀ THỊ TRƯỜNG VIỆT NAM

Thị trường dầu gội Việt Nam hiện nay chủ yếu bị chi phối bởi hai tập đoàn lớn là Unilever và P&G Bên cạnh đó, còn có sự hiện diện đa dạng của nhiều nhãn hàng dầu gội cả trong và ngoài nước, tạo nên một bức tranh phong phú cho ngành hàng này.

LG, ICP, Việt Hương Cs, UNZA…

Thị trường dầu gội ngày càng đa dạng và phong phú, đáp ứng nhu cầu của nhiều đối tượng khách hàng khác nhau Từ dầu gội cho trẻ em đến người lớn, từ tóc thường đến tóc khô và tóc gãy, người tiêu dùng có nhiều sự lựa chọn phù hợp với lứa tuổi và giới tính của mình.

Thị trường dầu gội hiện nay đã khai thác hầu hết nhu cầu của khách hàng, tạo ra một sân chơi khốc liệt cho các doanh nghiệp Mặc dù đã chọn được phân khúc để phục vụ, nhưng sự cạnh tranh ngày càng gay gắt khiến việc gia nhập thị trường trở nên khó khăn hơn Khách hàng ngày càng trở nên khó tính, dẫn đến tình trạng bão hòa trong thị trường dầu gội.

Tuy nhiên vẫn còn tồn tại những mảnh đất tiềm ẩn rất hấp dẫn đang chờ khai phá

Bảng 1.1: Bảng báo cáo về ngân sách và thị phần tại một số thương hiệu dầu gội tai Việt Nam năm 2006 Đánh giá về thị trường Việt Nam:

- Thị trường giàu tiềm năng

- Cung cấp sản phẩm thiết yếu cho đời sống con người

- Thị trường dầu gội ở Việt Nam phát triển mạnh mẽ và được chú trọng hơn một số nước trong khu vực và trên thế giới

- Sự chênh lệch lớn về ngoại tệ (VN thấp hơn nước ngoài) nên các công ty nước ngoài mạnh tay kinh doanh

Các công ty sản xuất dầu gội có nhiều điểm mạnh nổi bật, bao gồm thương hiệu uy tín đã xây dựng hình ảnh đáng tin cậy trong lòng khách hàng Sản phẩm của họ rất đa dạng, tích hợp nhiều công dụng, mang lại nhiều sự lựa chọn cho người tiêu dùng Bao bì sản phẩm được thiết kế bắt mắt và tiện lợi, cùng với mức giá linh hoạt, phù hợp với thu nhập của người Việt Nam Hơn nữa, hầu hết các sản phẩm này đều đến từ các tập đoàn lớn, giàu kinh nghiệm và có nguồn gốc từ những quốc gia phát triển.

 Điểm mạnh đặc trưng của 2 doanh nghiệp lớn tiêu biểu :

Unilever is a leading consumer goods corporation that owns major brands such as Lipton, Hellman’s, Ragu, Rama, Magnum, Bertolli, Knorr, Bird’s Eye, Slim-Fast, Dove, Pond, Signal, Close-up, Surf, and Omo, among others.

Unilever đã khẳng định vị thế vững mạnh tại Việt Nam với thị phần dầu gội đầu lên đến 43%, nhờ vào việc sở hữu các thương hiệu nổi tiếng Trên toàn cầu, công ty có hơn 265.000 nhân viên làm việc tại hơn 500 công ty ở 90 quốc gia, với tổng doanh thu hàng năm khoảng 40 tỷ euro.

Chính sách thu hút tài năng hiệu quả của công ty tập trung vào phát triển nguồn nhân lực thông qua con người Công ty tổ chức các ngày hội việc làm dành cho sinh viên sắp tốt nghiệp từ các trường đại học danh tiếng, nhằm tìm kiếm và đào tạo các quản trị viên tập sự chất lượng cho tương lai.

UNILEVER Việt Nam luôn chú trọng và đầu tư mạnh mẽ vào nghiên cứu và phát triển công nghệ Đặc biệt, hoạt động R&D của công ty rất hiệu quả trong việc khai thác và phát huy tính truyền thống của sản phẩm, như trong trường hợp dầu gội đầu bồ kết.

- Công nghệ hiện đại kế thừa từ UNILEVER toàn cầu, được chuyển giao nhanh chóng và có hiệu quả rõ rệt

Giá cả hợp lý kết hợp với chất lượng sản phẩm vượt trội, không thua kém hàng ngoại nhập Công ty sở hữu một môi trường văn hóa doanh nghiệp mạnh mẽ, với đội ngũ nhân viên trí thức và tinh thần trách nhiệm cao đối với mục tiêu chung Đặc biệt, mối quan hệ với cộng đồng được công ty đặc biệt chú trọng.

- Thế mạnh về trị gàu và làm mượt tóc

Hình 1.2: Sản phẩm của Unilever

Hình 1.3 : Sản phẩm thông dụng ở thị trường Việt Nam

P&G là một thương hiệu toàn cầu nổi tiếng với doanh thu 3 tỷ USD mỗi ngày, cung cấp nhiều sản phẩm như Pampers, Tide, Ariel, Aways, Pantene, Whisper, Folgers, Charmin, Downy, Iams, Crest, Head & Shoulders, và Gillette Công ty hiện có gần 140.000 nhân viên làm việc tại hơn 80 quốc gia trên toàn thế giới.

- Được sự hậu thuẫn từ tập đoàn P&G của Mỹ

- Là tập đoàn nghiên cứu và phát triển các sản phẩm bảo vệ sức khỏe cho con người

- Thương hiệu P&G được tin tưởng và gắn liền với sự an toàn

- Công nghệ hóa chất phát triển cực mạnh

- Sự thành công của P&G đi liền với khái niệm Teamwork (là công ty hàng đầu về sự đoàn kết và hiệu quả trong làm việc tập thể)

- Khỏe, đẹp, sạch sẽ và cao cấp là hình ảnh các sản phẩm dầu gội của P&G trong tâm trí khách hàng

Hình 1.5 : Sản phẩm thông dụng ở Việt Nam của P&G

Trong đó vẫn tồn tại một số mặt hàng trôi nổi, không rõ xuất xứ và làm nhái các nhãn hiệu nổi tiếng trên thế giới

Hình 1.6 : Hình ảnh bán tại chợ Hà Nội

Hình 1.7 : Sản phẩm nhái các nhãn hiệu nổi tiếng

GIỚI THIỆU VỀ DẦU GỘI

1.2.1 Phân loại theo chức năng dùng cho các loại tóc khác nhau

Mỗi loại dầu gội thì thường có chức năng riêng đối với từng loại tóc khác nhau:

Đối với tóc dầu, việc chọn dầu gội dịu nhẹ và có thành phần dưỡng tóc là rất quan trọng Để giảm tình trạng tóc nhờn, bạn nên gội đầu thường xuyên Ngoài ra, dầu gội khô hoặc dầu gội dạng bột cũng là lựa chọn hiệu quả để kiểm soát dầu cho mái tóc.

- Tóc xoăn hoặc tóc sợi to

Mái tóc xoăn hoặc có sợi thô thường khô hơn tóc bình thường, vì vậy việc bổ sung độ ẩm là rất quan trọng Để chăm sóc tóc, nên chọn dầu gội dưỡng ẩm chứa các thành phần như dầu jojoba, bơ hạt mỡ, dầu dừa và dầu hạt macadamia để cung cấp độ ẩm cần thiết Tuy nhiên, cần lưu ý rằng bất kỳ loại dầu gội nào cũng sẽ làm mất đi dầu tự nhiên của tóc, vì vậy không nên gội đầu quá thường xuyên nếu không cần thiết.

- Tóc bị hư tổn hoặc tóc khô

Khi tóc bị hư tổn và khô, bạn cần tránh sử dụng các loại dầu gội thông thường Tình trạng này khiến bề mặt sợi tóc trở nên xù xì và dễ chẻ ngọn Để cải thiện tình trạng tóc, bạn nên chọn những loại dầu gội giàu vitamin và có chứa kem dưỡng ẩm Những sản phẩm này sẽ giúp bổ sung độ ẩm cần thiết và phục hồi bề mặt láng mịn cho tóc, mang lại sức sống cho mái tóc của bạn.

- Mái tóc nhuộn, tạo kiểu bằng nhiệt

Việc sử dụng hóa chất và máy sinh nhiệt để tạo kiểu tóc có thể làm thay đổi kết cấu tự nhiên của tóc Do đó, việc chăm sóc tóc trở nên cần thiết hơn bao giờ hết để duy trì sức khỏe và vẻ đẹp bền lâu cho mái tóc.

Đối với mái tóc nhu cầu chăm sóc đặc biệt, hãy chọn dầu gội giàu protein và chất dưỡng ẩm Nên ưu tiên sản phẩm chứa chất chống ôxy hóa như vitamin E và dầu có khả năng chống tia cực tím để bảo vệ và cung cấp dưỡng chất cho tóc Nếu mái tóc nhuộm gặp vấn đề về gàu, dầu gội chứa kẽm pyrithione sẽ là lựa chọn hiệu quả để khắc phục tình trạng này.

1.2.2 Phân loại theo nhãn hiệu khác nhau

- Loại dùng cho đàn ông:

Hình 1.8 : Các nhãn hiệu được ưu chuộng tại Việt Nam

- Loại dùng cho phụ nữ:

Hình 1.9: Các nhãn hiệu được ưu chuộng tại Viêt Nam

1.2.3 Phân loại theo hình dáng

- Trên thị trường xuất hiện chủ yếu là dạng chai và dạng bao bì

- Dạng bao bì thì tiết kiêm được 1 lượng tiền nhất định so với dạng chai

Hình 1.10: Sản phẩm bao bì Hình 1.11: Sản phẩm chai

VẤN ĐỀ ĐẶT RA VÀ MỤC TIÊU CỦA LUẬN VĂN

Trong quá trình sản xuất, do có sự dung sai trong hệ thống cũng như là do con người nên sản phẩm bị lỗi

Lỗi xảy ra trong quá trình phun dầu gội vào bao bì, dẫn đến tình trạng thiếu hoặc thừa sản phẩm Hệ quả là khối lượng của bao bì không được đảm bảo.

Như vậy không đạt được tiêu chuẩn đề ra Những sản phẩm này không được bán ở thị trường nữa

Doanh nghiệp đang nỗ lực thu hồi dầu gội và dầu xả từ các chai và bao bì do tỷ lệ lỗi cao Trong khi việc thu hồi từ chai tương đối đơn giản, thì quy trình thu hồi từ bao bì lại gặp nhiều thách thức.

Mục tiêu của Đề tài Luận Văn này là tách dầu gội ra khỏi vỏ bị lỗi, với các vỏ có kích thước khoảng 2x2 cm.

GIỚI HẠN VẤN ĐỀ

Đề tài nghiên cứu này là một thách thức mới mẻ đối với tôi, tập trung vào các vấn đề cấp thiết liên quan đến quy trình sản xuất bao bì cho nhà máy sản xuất dầu gội.

- Ít nhà máy có hệ thống này hoặc có thì cũng bí mật

- Chưa có loại máy này trên thị trường nên trong quá trình làm Luận Văn còn sai sót nhiều

- Giới hạn nghiên cứu trong 3 tháng

- Vẫn mang tính thử cơ cấu trước khi làm

LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

YÊU CẦU CHUNG

2.1.1 Yêu cầu chung khi thiết kế, chế tạo.

Máy phải đảm bảo được khả năng làm việc kiên tục, các chi tiết máy được thiết kế phải đảm bảo độ bền, độ cứng vững, độ ổn định

Tính công nghệ cao: Các chi tiết được thiết kế phải đảm bảo dễ chế tạo, tốn ít thời gian và chi phí, tốn ít nguyên vật liệu…

Mức độ tiêu chuẩn hóa cao: sử dụng nhiều chi tiết tiêu chuẩn để hạ giá thành sản phẩm và dêc dàng thay thế sau này

Yêu cầu về nguyên vật liệu cho các chi tiết máy cần được lựa chọn dựa trên điều kiện làm việc cụ thể, nhằm đảm bảo hiệu suất tối ưu trong quá trình vận hành và giảm thiểu lượng vật liệu tiêu tốn.

Máy có kích thước nhỏ gọn

2.1.2 Yêu cầu khi vận hành Đảm bảo được năng suất là 0,5 tấn/giờ

Không xảy ra hiện tượng chèn ép, gãy bể

Làm việc êm, các bô truyền, cơ cấu… làm việc trong phạm vi độ ồn và rung động cho phép

Thường xuyên bôi trơn Độ tin cậy cao

2.1.3 Yêu cầu về điều kiện vệ sinh an toàn Được che chắn tốt, đảm bảo an toàn cho người công nhân

Vệ sinh sạch sẽ trong khi sử dụng hoặc nghĩ giữa giờ

LẬP KẾ HOẠCH TRIỂN KHAI VÀ THIẾT KẾ MÁY TÁCH VỎ DẦU GỘI

2.2.1 Mục đích triển khai kế hoạch.

 Giải quyết triệt để bài toán thiết kế và chế tạo:

- Thiết kế máy tách vỏ dầu gội bị lỗi

- Chế tạo máy tách vỏ dàu gội bị lỗi

2.2.2 Triển khai nhiệm vụ và thời gian thực hiện

Ngày nhận nhiệm vụ luận văn: ngày 18 tháng 9 năm 2013 Ngày hoàn thành nhiệm vụ : ngày 30 tháng 12 năm 2013

Với thời gian thực hiện luận văn ngắn, tôi sẽ nỗ lực sắp xếp công việc một cách hiệu quả nhất Mỗi nhiệm vụ cần hoàn thành đúng hạn để đảm bảo kết quả cần thiết Đồng thời, cần xác định tiến độ công việc cụ thể cho từng nhiệm vụ.

Tôi sẽ sử dụng phương pháp lập biểu đồ thanh, hay còn gọi là biểu đồ Gantt Trong biểu đồ này, mỗi nhiệm vụ sẽ được thể hiện theo tỷ lệ thời gian, với đơn vị tính là tháng.

Ký hiệu tên nhiệm vụ và công việc thực hiện:

1 Giới thiệu tổng quan về thị trường Việt Nam

2 Giới thiệu về sản phẩm dầu gội bao bì

3 Tìm hiểu vấn đề đặt ra

4 Lập kế hoạch triển khai thiết kế

5 Cơ sở lý thuyết có thể có để thiết kế - chế tạo máy

6 Lựa chọn phương pháp thiết kế dựa trên ưu – nhược điểm

7 Lập bản vẽ sơ đồ động

8 Giới thiệu cơ sở cơ cấu sử dụng để thiết kế – chế tạo máy

10 Thiết kế các chi tiết, xác định chính xác kích thước cơ cấu

11 Lập bản vẽ chi tiết

12 Giới thiệu các phần mềm mô phỏng, tính toán

13 Mô hình hóa chi tiết, mô phỏng lắp ráp

14 Mô phỏng động học các cơ cấu

15 Tìm hiểu và đưa ra phương án sữa chữa, bảo trì

16 Kiểm tra các bản vẽ chi tiết

17 Chế tạo máy và vận hành thử nghiệm

19 Kiểm tra toàn bộ các bản vẽ, thuyết minh, Powerpoint

Bảng 2.1 :Biểu đồ thanh thể hiện tiến độ thực hiện các nhiệm vụ

Thời gian dự trù tính theo % thời gian tổng

Ký hiệu thời điểm thẩm định thiết kế

Tên người thực hiện Đoàn

Như vậy dựa vào bảng phân công nhiệm vụ công việc và thời gian ta thấy:

Tổng số tháng nhân công : 3 tháng

Thời gian làm việc dự trù của thành viên tính theo tổng thời gian tổng: 100%

Tuy nhiên bảng trên là bảng thể hiện tổng quát lịch trình thời gian thực hiện

Lập kế hoạch là một bước quan trọng trong thiết kế, giúp xác định rõ ràng thời gian biểu và nhiệm vụ cho từng giai đoạn Điều này đảm bảo công việc được hoàn thành đúng hạn và đạt hiệu quả tối ưu Việc phân công công việc chi tiết giúp chúng tôi thực hiện Luận văn theo tiến độ đã đề ra.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT – CÁC NGUYÊN LÝ CÓ THỂ SỬ DỤNG 12 1 Phương án 1: Dùng phương pháp ép thủy lực dọc trục

2.3.1 Phương án 1: Dùng phương pháp ép thủy lực dọc trục.

Hình 2.1: Cơ sở ép thủy lực dọc trục

Hình 2.2: Sơ đồ động của cơ cấu ép thủy lực

1: Xy lanh 2: Pittong 3: Nguyên liệu 4: Buồng ép 5: Khe ép 6: Khe ép 7: Van điều khiển

Hệ thống hoạt động dựa trên nguyên lý sử dụng xy lanh thủy lực để ép mặt ép xuống lồng ép, nơi có các lỗ thoát dầu Trong quá trình này, vỏ dầu gội được giữ lại, và sau khi hoàn tất quá trình ép, đáy vỏ sẽ được mở ra để lấy vỏ dầu.

- Bảo trì và sửa chữa nhanh chóng

- Dùng lực lớn ( ép thủy lực) đòi hỏi hệ thống treo và đỡ phải chắc chắn

- Dùng lực ép lớn nên hệ thống thủy lực phải có công suất lớn

- Tồn tại hiện tượng kẹt vỏ

- Không tự động hóa được, không liên tục

2.3.2 Phương án 2: Dùng phương pháp ép lăn

Hình 2.3 : Cơ cấu ép lăn

Nguyên lý hoạt động của quy trình này là hỗn hợp được đưa qua hai trục lăn nhờ một túi giữ, sau đó lăn qua nhiều trục ép nhiều lần để tối ưu hóa việc lấy dầu trong túi Vỏ sẽ được giữ lại và loại bỏ, trong khi dầu sẽ được thu hồi một cách hiệu quả.

Nh ận xét: Ưu điểm:

2.3.3 Phương án 3: Phương pháp ép trục vít thẳng đứng

Hình 2.4 : Cơ sở ép trục vít thẳng đứng Chú thích:

Nguyên lý hoạt động của thiết bị này là hỗn hợp được cho vào một thùng có các lỗ thoát Trục vít sẽ đi xuống, ép hỗn hợp ra ngoài, trong khi dầu sẽ chảy theo rãnh thoát ra ngoài, còn bã sẽ được giữ lại để lấy ra sau.

- Áp dụng lực nén để ép hết chất lỏng

- Khi lắp ráp đòi hỏi sự đồng tâm lớn

- Không tự động hóa được

2.3.4 Phương án 4: Phương pháp dùng vít ép và đùn

Hình 2.5 : Sơ đồ động của cơ cấu ép vít đùn

A: Trục vít B: Thân máy đùn (xylanh) C:Thiết bị gia nhiệt

D: Đầu đo nhiệt E: Họng cấp liệu F: Phễu cấp liệu G: Giảm áp lực đẩy H: Giảm tốc bằng bánh răng I: Motor

J: Vùng cấp liệu K: Vùng nén L: Vùng đẩy Đặc trưng là máy ép trục vít dùng chuyển động quay của trục vít kết hợp với buồng ép tạo áp lực để tách pha lỏng và pha rắn trong vật liệu

Máy ép trục vít là thiết bị đa năng, có khả năng xử lý nhiều loại nguyên liệu khác nhau Bộ phận chính của máy là trục vít với bước vít nhỏ và đường kính lớn dần, hoạt động trong một xi lanh nằm ngang Khi nguyên liệu di chuyển theo trục ép, áp suất sẽ tăng dần, và quá trình ép diễn ra do khe hở giữa xi lanh và bước vít giảm dần.

Máy ép kiểu trục vít thường dùng trong các nhà máy tinh dầu, nhà máy đồ hộp (ép nước cà chua v.v…)

Hình 2.6: Sơ đồ động của cơ cấu ép trục vít côn

1: Động cơ 2: Hộp giảm tốc

3: Hệ thống đai 4: Phễu cấp liệu 5: Trục vít 6: Buồng ép 7: Cửa thoát bã 8: Máng chứa dầu

Nguyên lý hoạt động của máy ép dầu bắt đầu khi nguyên liệu được đưa vào phễu cấp liệu Nhờ tác dụng của trục ép, nguyên liệu di chuyển dọc theo trục, trong khi đường kính của trục thay đổi, tạo ra áp suất tăng dần trong buồng ép Áp lực này giúp tách pha rắn và pha lỏng trong nguyên liệu, sau đó chất lỏng chảy xuống máng chứa dầu.

- Ép liên tục, tự động hóa cao

- Khả năng phân tách tốt

- Quá trình làm việc sinh nhiệt

2.4 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.4.1 Yêu cầu của thiết kế

Mỗi phương án đều mang lại những ưu điểm và nhược điểm riêng Để lựa chọn phương án tối ưu nhất, cần dựa vào yêu cầu của khách hàng cũng như các tiêu chí kỹ thuật của máy.

- Khi sản xuất maý thì khách hàng có 3 yêu cầu cần đặc biệt quan tâm:

An toàn là ưu tiên hàng đầu trong hệ thống làm việc khép kín, đảm bảo rằng mọi hư hỏng xảy ra không gây ảnh hưởng đến công nhân và các máy móc khác.

 Dễ điều khiển, bảo trì, thay thế, sữa chữa: Khi máy hư hỏng, sữa chữa nhanh chóng không làm ảnh hưởng tới quá trình sản xuất…

Máy hoạt động liên tục 2 ca mỗi ngày, mỗi ca kéo dài 4 tiếng với thời gian dừng giữa giờ là 1 tiếng, đảm bảo năng suất cao và đáp ứng yêu cầu của khách hàng Công suất đạt 2 tấn/giờ, với khối lượng hoàn lại khoảng 70-80% so với khối lượng tịnh của gói dầu.

Mỗi phương án đều có những đặc điểm riêng, trong đó việc tận dụng các linh kiện dễ tìm trên thị trường và dễ thay thế là một yếu tố quan trọng Đặc biệt, phần lớn các phương án sử dụng máy điện, giúp tối ưu hóa hiệu suất và giảm thiểu chi phí bảo trì.

Sau khi xem xét kỹ lưỡng yêu cầu, ta dùng phương pháp ma trận quyế t định để chọn ra phương pháp tối ưu nhất

2.4.2 Phương pháp ma trận quyết định

Phương pháp ma trận quyết định là một công cụ đánh giá lặp lại, giúp kiểm tra mức độ hoàn thiện và tính dễ hiểu của các tiêu chuẩn Phương pháp này không chỉ xác định những ý tưởng khả thi nhất mà còn hỗ trợ trong việc phát triển và nuôi dưỡng các ý tưởng mới.

Phương pháp này có 4 bước như sau:

Bước 1: Chọn tiêu chuẩn so sánh

Bước 2: Chọn các ý tưởng để so sánh

Bước 3: Đưa ra điểm số

Chọn 1 ý tưởng làm chuẩn Đối với mỗi so sánh, nếu tốt hơn chuẩn thì ghi dấu (+), nếu xấu hơn chuẩn thì ghi dấu (-), nếu tương đương thì ghi (S)

Bước 4: Tính điểm ta tính 4 loại chỉ số như sau:

 Tổng số điểm là tổng của số điểm cộng (+) và số điểm trừ (-)

 Điểm tỷ lệ: là tổng mỗi điểm nhân với hệ số mức quan trọng của chỉ tiêu

Bảng 2.2 : Bảng ma trận quyết định phương án thiết kế máy

Từ ma trận quyết định ta chọn phương án 4 làm phương án để thiết kế và chế tạo máy tách vỏ dầu bị lỗi.

TỔNG HỢP

Từ ma trận quyết định ta chọn phương án 4 làm phương án để thiết kế và chế tạo máy tách vỏ dầu bị lỗi.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ ÉP ĐÙN

2.6.1 Các loại thiết bị đùn

Trong công nghiệp chất dẻo, có 3 loại máy đùn chính: đùn trục vít, đùn pittong và đùn trống hay đĩa (ít sử dụng hơn)

Tiêu chuẩn Hệ số mức độ quan trọng Ý tưởng ( Phương án)

Cấu tạo đơn giản 9 + - + H Độ ổn định cao 8 S + - U

Loại 2 trục, cùng chiều: Hai trục dặt cạnh nhau, quay cùng chiều với nhau Dùng ở tốc độ cao 100 - 300 vòng/phút (rpm) Các loại thiết bị mới có thể đạt tốc độ 1000-1600 rpm

Hình 2.8: Loại trục vít kép

Loại 2 trục ngược chiều: tốc độ làm việc phụ thuộc vào ứng dụng Sử dụng chủ yếu để phối trộn, chạy ở tốc độ 200 – 250 vòng/phút (rpm) Loại tốc độ thấp hay sử dụng hơn như 10 - 40 vòng/phút (rpm)

Máy đùn loại ngược chiều nổi bật với khả năng vận chuyển vượt trội so với loại cùng chiều Một yếu tố quan trọng để phân loại máy đùn là mức độ ăn khớp của cánh trục vít.

Các trục vít thường xen vào nhau, nhưng hai trục vít không xen kẽ có ưu điểm là giảm thiểu tiếp xúc giữa kim loại với kim loại Tỷ số L/D của trục vít không xen kẽ có thể đạt đến 100:1 hoặc cao hơn, trong khi L/D của trục vít xen kẽ thường nhỏ hơn 60:1 Tuy nhiên, nhược điểm của hai trục không ăn khớp là khả năng trộn bị hạn chế.

Máy đùn kiểu píttong sử dụng pittong để đẩy vật liệu qua khuôn, mang lại áp suất cao và vùng đẩy liệu hiệu quả Tuy nhiên, nhược điểm của loại máy này là khả năng làm nóng chảy vật liệu tương đối thấp Thiết bị có thể hoạt động liên tục với tốc độ dây chuyền khá chậm, dao động từ 25 đến 75 cm/h.

2.6.2 Các thành phần của máy ép dạng vít đùn

Trục vít dài với các cánh xoắn quanh thân có vai trò quan trọng trong việc vận chuyển, gia nhiệt, nóng chảy và trộn vật liệu nhựa Độ ổn định trong quá trình làm việc và chất lượng sản phẩm phụ thuộc nhiều vào hiệu suất của trục vít.

- Các thông số quan trọng của trục vít:

1: Bước vít P 2: Thân vít d 3: Cánh vít 4: Đường kính buồng 5: Góc nâng vít 6: Chiều dài vít L 7: Độ hở giữa cánh vít và buồng 8: Chiều cao cánh vít h

Hình 2.10: Một số dạng trục vít

Máy có hình dạng trụ, bên trong được trang bị vật liệu cứng và chống mài mòn Trên thân máy có các lỗ khí giúp thoát hơi từ nhựa, quá trình này được gọi là tách khí, ví dụ như tách ẩm trong nhựa hút ẩm.

- Các thành phần của thân máy đùn:

Bộ phận cấp liệu được kết nối với thân máy đùn, thiết kế có hệ thống nước làm mát để ngăn ngừa hiện tượng nóng chảy vật liệu và dính vào thành thiết bị Chiều dài của họng cấp liệu khoảng 1.5 lần đường kính của thân máy đùn, đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu.

Một số máy đùn không có họng cấp liệu, cho phép vật liệu được đưa trực tiếp vào thân máy Ưu điểm của thiết kế này là chi phí thấp và ít chi tiết, đồng thời dễ dàng hơn trong việc bố trí Tuy nhiên, nhược điểm lớn là khó khăn trong việc tạo cách nhiệt giữa vùng nhiệt độ cao của thân máy và vùng nhiệt độ thấp của họng cấp liệu, cũng như việc làm lạnh họng cấp liệu trở nên khó khăn hơn.

Phễu nạp liệu được thiết kế sao cho đảm bảo dòng vật liệu chảy ổn định

Có các thiết bị hỗ trợ để giúp quá trình nạp liệu ổn định

Hình 2.12: Một số dạng phễu cấp liệu

2.6.2.4 Gia nhiệt và làm lạnh

Các thiết bị gia nhiệt bằng điện được lắp đặt dọc theo thân máy đùn, với ít nhất 3 vòng nhiệt độ cho các máy đùn tiêu chuẩn, trong khi các máy dài hơn có thể có tới 8 vùng nhiệt độ Mỗi vùng đều được trang bị hệ thống gia nhiệt và làm lạnh riêng cùng với cảm biến nhiệt độ Nhiệt độ bên trong thân máy thường được duy trì ổn định Khuôn có thể có một hoặc nhiều vùng nhiệt độ, tùy thuộc vào độ phức tạp của thiết kế, và thường được gia nhiệt hơn là làm lạnh.

Hình 2.13 : Các đoạn cần làm lạnh

Khi cần loại bỏ một lượng nhiệt lớn, nước là lựa chọn hiệu quả Máy đùn hoạt động tốt khi trục vít cung cấp đủ năng lượng cho quá trình, giúp giảm thiểu nhu cầu gia nhiệt hoặc làm lạnh Đối với máy đùn trục vít đơn, làm lạnh bằng không khí thường là đủ Tuy nhiên, việc sử dụng nước để làm lạnh quá nhanh có thể gây khó khăn trong việc kiểm soát nhiệt độ chính xác.

2.6.2.5 Tấm chắn Được đặt ở cuối thân máy đùn, là một tấm kim loại dày , dạng địa và có lỗ

Mục đích chính của tấm chắn là hỗ trợ các lưới lọc, ngăn chặn chuyển động xoáy của nhựa chảy, giúp hướng nhựa vào khuôn theo một đường thẳng Tấm chắn có thể được kết hợp với bộ phận khuấy đảo, với nhiều rãnh nhỏ dần, nhằm chia dòng nhựa một cách hiệu quả.

25 chảy, kéo dài dòng chảy Thiết bị này sẽ cải thiện khuấy đảo phân bố và phân tán

Lưới lọc nhiệm vụ đóng vai trò quan trọng trong việc loại bỏ các tạp chất Thông thường, nhiều tấm lọc được kết hợp với nhau, bắt đầu bằng tấm lưới thô, sau đó là các tấm lưới có kích thước nhỏ dần, và cuối cùng là một tấm lưới thô áp sát vào tấm chắn Tấm lưới thoát sau cùng hỗ trợ cho tấm lưới tinh, tạo thành một hộp lọc hiệu quả.

Hình 2.14 : Tấm chắn 2.6.2.6 Bộ lọc

Ngoài chức năng lọc các tạp chất, hộp lọc còm làm tăng khuấy trộn trong máy đùn hộp lọc thường gồm: lưới lọc 20 mesh, tiếp đến là 40,60,80, lưới lọc

20 mesh được áp sát vào tấm chắn.(mesh: số dây kim loại đan lưới trên 1 inch – 25mm, mesh càng cao, lỗ lưới càng nhỏ)

Micron rate: kích thước hạt có thể qua lưới

Bảng 2.3: Bảng so sánh vật liệu làm lưới

Dây lưới chéo Hà Lan

Bột kim loại gắn kết

Sợi kim loại ngẫu nhiên

Dạng Gel Kém Kém Tốt Rất tốt

Cân bằng Tốt Kém Rất tốt

Rất tốt Kém Kém Tốt

Giá Thấp Thấp Cao Cao

2.6.2.7 Động cơ Động cơ điện dùng để kéo quay trục vít Tốc độ quay của động cơ thường là 1400 vòng/phút (rpm) Tốc độ quay của trục vít thường 100 vòng/phút (rpm)

Cần thiết phải sử dụng bộ giảm tốc để kết nối động cơ với hộp số Khi động cơ và hộp số được gắn trực tiếp, đó là truyền động trực tiếp; ngược lại, nếu sử dụng dây đai giữa động cơ và hộp giảm tốc, đó là truyền động gián tiếp Trong những năm 90, động cơ DC được ưa chuộng, nhưng hiện nay đã được thay thế bằng động cơ AC.

Hình 2.15: Bố trí động cơ loại 1

Hình 2.16: Bố trí động cơ loại 2

TỔNG KẾT

Mục này em xin đưa ra quy trình thiết kế Máy tách vỏ dầu bị lỗi:

Bước 1: Xác định lại rõ ràng yêu cầu của Luận Văn

Bước 2: Xác định lại yêu cầu của máy như về kích thước giới hạn, sử dụng nguyên liệu gì, hoạt động bao lâu, bảo trì…

- Thiết kế trục vít dựa trên số liệu tính toán

- Sau khi thiết kế trục vít xong, ta thiết kế buồng xoắn dựa trên trục vít trước đó

- Thiết kế các chi tiết trên buồng xoắn như bộ khung, khe thoát dầu, khe thoát bã…

- Thiết kế cơ cấu hoặc bộ phận tiếp nhiên liệu

- Thiết kế bộ khung của máy

- Các bộ phận có thể có như hệ thống truyền động đai

- Bố trí các cơ cấu trên bộ khung của máy

- Bố trí động cơ và hộp giảm tốc

Bước 4: Kiểm tra lại cơ cấu đảm bảo được yêu cầu

Bước 5: Bắt đầu tính toán và thiết kế

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

SỐ LIỆU BAN ĐẦU

- Nguyên liệu để ép : hỗn hợp của dầu và vỏ

Khối lượng riêng của dầu gội có sự khác biệt, vì vậy chúng ta cần chọn một loại đặc trưng để tính toán Chẳng hạn, dầu gội Clearman có khối lượng tịnh là 650g cho 630ml, dẫn đến khối lượng riêng 1031,746.

Nhà máy yêu cầu rằng thể tích hỗn hợp ban đầu được giả định là a, và thể tích hỗn hợp sau khi ép phải nhỏ hơn hoặc bằng 20% của a Do không thể tính toán chính xác thể tích của cánh vít trong quá trình tính toán, chúng ta chọn 15% làm tỷ lệ Sau khi hoàn thành việc vẽ hình, phần mềm sẽ được sử dụng để kiểm tra thể tích của cánh vít.

 Áp suất ép cực đại là 52 /

 Hệ số rỗng của vật liệu là = 0,28

 Năng suất là 1 tấn/giờ

 Vận tốc quay ta chọn khoảng n = 8 vòng/phút Để đảm bảo 3 điều kiện nêu trên các thông số cần tính toán thiết kế bao gồm:

- Đường kính trong D1 của cánh vít

- Đường kính ngoài D2 của cánh vít

3.1.1 Sự thay đổi của tính chất vật liệu trong quá trình ép:

Trong quá trình ép vật liệu càng xa đầu nạp liệu thì hệ số nén chặt càng cao,do đó áp suất ép càng cao

Theo Xolokov, áp suất trên một bước vít tăng dần gần như theo quy luật tuyến tính, được thể hiện qua đồ thị H.1

Hình 3.1 Biểu đò quan hệ P max và t t p 0 p max

Gọi Fr, Pr là lực vòng và áp suất vòng (áp suất theo phương chiều quay)

Fn, Pn là lực pháp tuyến và áp suất pháp tuyến (áp suất theo phương vuông góc với mặt cánh vít ) là góc nâng của cánh vít

F là tiết diện mặt cắt của cánh vít

 Khi thiết kế vít ép cần có những đặc điểm sau:

Càng về xa vít nạp liệu thì bước vít càng giảm và bán kính ngoài của cánh vít càng giảm

Ta có độ chênh thể tích tính toán trong buồng xoắn là:

Ta có độ chênh thể tích lý thuyết trong buồng xoắn là:

 Năng suất thể tích của máy là:

 Thể tích của buồng xoắn vít ép đầu nạp:

 Thể tích guồng xoắn tại đầu ra:

Chiều dài thường trong khoảng (4t 8t) Với t là bước vít (đối với trục vít có bước không đổi)

Trong quá trình ép, sự giảm thể tích vật liệu dẫn đến việc thu hẹp kích thước các mao quản, làm tăng áp suất và gây khó khăn cho việc tách li các phần tử dầu Để nâng cao hiệu quả tách li dầu, thể tích V của guồng ép cần giảm từ từ Do đó, thiết kế trục vít cần có nhiều đoạn với bước vít thay đổi chênh lệch nhau càng ít càng tốt Để đáp ứng yêu cầu thiết kế và chế tạo, đồng thời đảm bảo giới hạn về chiều dài, trục vít được thiết kế gồm 8 đoạn vít lắp ghép trên một trục.

TÍNH TOÁN SƠ BỘ CỦA VÍT ĐẦU

Q: năng suất máy vít ép, Q = 1000 kg/h

D: đường kính ngoài của đoạn vít (m) t: bước vít (m), t = (0,8 ÷ 1)D, chọn t = D n: số vòng quay của trục vít (v/ph), chọn n = 8 v/ph ρ: khối lượng riêng của vật liệu (kg/m 3 ), ρ = 1031,746 kg/m 3 K: hệ số hình học của trục vít, theo công thức (30-2) , [1]:

(2) d: đường kính trong của vít (m), d = 0,25D e: bề dày của cánh vít (m), e = 0,08D

Thay các thông số vào công thức (2), ta tính được K = 0,9375 x 0,92 = 0,8625 Hệ số cung cấp thể tích η, phản ánh các dòng chảy ngược của vật liệu và sự quay của vật liệu theo vít, được chọn là η = 0,7.

Thay các số liệu vào công thức (1) ta được:

Suy ra: , = 0,166 ( ) Chọn bước vít tiêu chuẩn t = 170 (mm) e = 0,08D 2 = 13,6 (mm) Chọn e mm Đường kính trong của đoạn vít 1: d 11 = 0,25.D 2 = 42,5 mm, ta chọn d 11 45 mm

Trong quá trình ép, hỗn hợp dễ ép không yêu cầu lực ép lớn Thử nghiệm cho thấy lực ép chỉ cần đạt khoảng 20-30% so với lực ép thực tế, do đó, lựa chọn lực ép d là 25%D.

TÍNH TOÁN THÔNG SỐ CỦA VÍT CÒN LAI

Lựa chọn thông số cho từng đoạn vít cần dựa trên thiết kế đã nêu, đảm bảo sự thay đổi thể tích ở đầu vào và ra không giảm đột ngột Thể tích này nên duy trì trong khoảng từ 37,5.10⁻⁵ đến 5,625.10⁻⁵ m³/s, với bước vít giảm dần ở mỗi đoạn.

Vì ta chọn t = D nên với vít cuối ta có Ta chia bước vít giảm dần theo hệ số

3.3.2 Tính toán các thông số của đoạn vít cuối:

Gọi V là lượng chênh lệch giữa thể tích đoạn vít đầu vào và đoạn vít đầu ra:

Ta có phương trình như sau:

Giải phương trình ta được 2x = 93,72 mm Ta chọn 2x = 94 mm

Góc nâng của đoạn vít 1: tg  = 0,318  7  17,6 0

3.3.3 Chọn thông số của các đoạn vít còn lại:

Dựa trên cơ sở lý thuyết đã nêu ta chọn bán kính của trục ép bằng nhau trên suốt chiều dài làm việc của trục ép

Ta chọn bước vít như sau:

Góc nâng tương ứng của từng đoạn vít: 17,6 0

XÁC ĐỊNH PHÂN BỐ ÁP SUẤT TRÊN VÍT

Theo A.Ia.Xo-ko-lov, khi xem nguyên liệu đầu vào như một vật thể rắn, áp suất trên mặt vít ở đầu và cuối trục ép sẽ chênh lệch theo hệ số Ka, được biểu thị bằng công thức n d c a K K K.

 pc: áp suất cuối vít ép pd: áp suất đầu vít ép

Dưới đây là các thông số kỹ thuật quan trọng liên quan đến vít: 34 là số liệu vòng vít, φ là hệ số áp suất phía cạnh, f1 và f2 lần lượt là hệ số ma sát sản phẩm với cánh vít và buồng ép Đặc tính hình dạng cánh vít được thể hiện qua c = r/R, trong khi đặc tính hình dạng trục vít được xác định bằng ε = t/2R Hệ số thể tích cấp liệu được tính bằng η = Q/Qlt, với r là bán kính trong cánh vít, R là bán kính ngoài cánh vít, và t là bước vít.

Qlt: năng suất lý thuyết

Kết quả thực nghiệm cho thấy khi hệ số Ki tăng, hệ số cấp liệu sẽ giảm Để đảm bảo hệ số nạp liệu, các số liệu thực nghiệm khuyến nghị nên chọn K trong khoảng 1,5 đến 2,5.

Với sự phân bố áp suất và điều kiện hệ số K = 1,5 ÷ 2,5 ta phân bố áp suất trên các đoạn vít như sau:

Pc1 = 5 kg/cm 2 Pc2= 7 kg/cm 2 Pc3= 10 kg/cm 2

Pc4 = 15 kg/cm 2 Pc5 = 23 kg/cm 2 Pc6= 35 kg/cm 2 Pc7= 52 kg/cm 2

BẢNG THÔNG SỐ HÌNH HỌC CỦA CÁC ĐOẠN VÍT

Bảng 3.1 : Bảng thông số hình học của các đoạn vít Đoạn vít Đường kính ngoài

(mm) Đường kính trong (mm)

Góc nâng vít (độ) Áp suất lớn nhất (đầu ra) (Kg/cm 2 ) Đoạn I 170 45 12 62,5 170 17,6 5 Đoạn II 160 45 12 57,5 160 17,6 7 Đoạn III 150 45 12 52,5 150 17,6 10 Đoạn IV 141 45 12 48 141 17,6 16 Đoạn V 131 45 12 43 131 17,6 24 Đoạn VI 122 45 12 38,5 122 17,6 32 Đoạn

TÍNH TOÁN TẢI TRỌNG LÊN CÁC ĐOẠN VÍT

Vít ép có bề mặt xoắn ốc đồng nhất và bước xoắn không đổi, ngoại trừ một số trường hợp có khoang xoắn ở lỗ nạp Để phân tích tải trọng tác dụng, ta xem xét hoạt động của vít ép với hai ổ tựa và bước xoắn không đổi Năng suất máy ép và áp suất ép lớn nhất đã được xác định, giả thiết rằng áp suất dọc theo chiều dài vít ép tăng dần từ 0 đến áp suất làm việc, được xác định dựa trên số liệu thực nghiệm Nghiên cứu tải trọng tác dụng lên vít ép trong quá trình làm việc là cần thiết để hiểu rõ hơn về hiệu suất của thiết bị này.

Pmax: áp suất pháp tuyến lớn nhất trên bề mặt vít

PN: áp suất pháp tuyến thay đổi theo chiều dài guồng xoắn

Px: áp suất chiều trục

Pr: áp suất vuông góc với bán kính, ngược với chiều quay

Py: áp suất thành phần theo trục y

Pz: áp suất thành phần theo trục z q: cường độ của tải trọng liên tục β: góc nâng của đường vít

R2: bán kính trong của vít ép

R1: bán kính ngoài của vít ép t: bước của vít ép n: số vòng quay của vít ép trong một phút

Mô men xoắn (Mx) là một yếu tố quan trọng trong cơ học, với cường độ mô men xoắn liên tục (mx) thể hiện sức mạnh của hệ thống Cường độ mô men xoắn đối với trục y (my) và trục z (mz) cũng đóng vai trò quan trọng trong việc phân tích ứng suất Ngoài ra, mô men uốn (mu) và chiều dài vít ép (l) là những yếu tố cần xem xét để đảm bảo tính ổn định và hiệu suất của cấu trúc.

Qy: lực ngang tác dụng trong mặt phẳng yx

Qz: lực ngang tác dụng trong mặt phẳng zx m: số đường xoắn của vít

Theo nghiên cứu thực nghiệm của A.Ia Xokolov, định luật phân bố áp suất trong lòng ép ứng với đoạn vít gần giống với luật phân bố tuyến tính, cho thấy áp suất phân bố đều theo bán kính.

Áp lực ép trong quá trình chiết xuất dầu từ nguyên liệu không được phân bố đồng đều giữa các đoạn vít, với các đoạn vít cuối phải chịu áp lực lớn hơn nhiều để có thể ép kiệt số dầu còn lại.

Qua các quá trình tính toán, A.Ia.Xokolov đã chứng minh các phương trình cơ bản cần thiết để xác định sức bền của máy ép vít.

Chấp nhận rằng áp suất thay đổi theo định luật tuyến tính theo toàn bộ chiều dài:

Hình 3.2 Tải trọng tác dụng lên cánh vít m a x.

P  l Áp suất chiều trục: x N cos

Trong đó: β là góc nâng của đường vít

Trên bề mặt vít ép, ta tách ra một phân tố diện tích vô cùng nhỏ dF:

Cần phải chia cho cosβ, bởi vì đại lượng rdαdr là hình chiếu của bề mặt vít trên mặt phẳng vuông góc với trục vít ép

Trong những giới hạn của góc dα lực chiều trục:

   Áp suất theo bán kính có thể coi như không đổi, do đó:

Sự dịch chuyển một gốc bằng 2π tương ứng với sự dịch chuyển theo trục bằng bước t Do đó, khi dịch chuyển một gốc α, sự dịch chuyển theo trục sẽ tương ứng với giá trị x.

Cường độ tải trọng chiều trục liên tục:

Mô men ứng với một đơn vị chiều dài vít hay cường độ mô men uốn liên tục đối với trục z:

Tương tự, cường độ mô men uốn liên tục đối với trục y:

Cường độ mô men xoắn liên tục:

  Áp lực pr cũng tạo nên tải trọng ngang theo trục y mà cường độ là qy và tải trọng ngang theo trục z mà cường độ là qz

Cường độ tải trọng ngang liên tục trong mặt phẳng yx:

Cường độ tải trọng ngang liên tục trong mặt phẳng zx:

  , vậy các công thức cần thiết để tính tải trọng tác dụng lên trục vít như sau:

 Tải trọng chiều liên tục có cường độ:

 Mô men xoắn liên tục có cường độ:

 Tải trọng ngang liên tục trong mặt phẳng yx có cường độ:

 Tải trọng ngang liên tục trong mặt phẳng zx có cường độ:

 Mô men uốn liên tục đối với trục z có cường độ:

 Mô men uốn liên tục đối với trục y có cường độ:

Từ các công thức trên ta tính được các lực tác dụng lên các chi tiết trong máy ép trục vít

3.6.2 Tải trọng tác dụng lên từng đoạn vít:

 Tải trọng tác dụng lên đoạn vít thứ nhất:

- Cường độ lực dọc trục do áp lực tác dụng lên vít 1:

- Tải trọng chiều trục do áp lực tác động lên vít 1 tạo thành:

- Cường độ mô men xoắn do áp lực tác động lên vít 1:

- Mô men xoắn do áp lực tác động lên vít 1:

- Cường độ lực ngang tác dụng trong mặt phẳng yx:

- Cường độ lực ngang tác dụng trong mặt phẳng zx:

- Cường độ mômen uốn ngang liên tục đối với trục z:

- Tổng mô men uốn với trục z:

- Cường độ mô men uốn ngang liên tục đối với trục y:

- Tổng mô men uốn với trục y:

 Tải trọng tác dụng lên đoạn vít thứ hai:

 Tải trọng tác dụng lên đoạn vít thứ ba:

2 cos ( ) = - 0,3x.tg17,6 o , , 0,419cos (0,419 ) = -1,34xcos(0,419x) N/cm

 Tải trọng tác dụng lên đoạn vít thứ tư:

- Tải trọng chiều trục do áp lực tác động lên vít 4 tạo thành

2 cos ( ) = - 0,426x.tg17,6 o , , 0,446cos (0,446 ) = -1,345xcos(0,446x) N/cm

 Tải trọng tác dụng lên đoạn vít thứ 5:

 Tải trọng tác dụng lên đoạn vít thứ sáu:

 Tải trọng tác dụng lên đoạn vít thứ bảy:

 Tải trọng tác dụng lên đoạn vít thứ tám:

TÍNH CÔNG SUẤT CỦA ĐỘNG CƠ

Theo cuốn sách "Cơ sở thiết kế máy sản xuất thực phẩm" của A.Ia.Xokolov, cơ cấu trục vít đẩy trong quá trình ép được xem như một cặp vòng vít với ren hình chữ nhật Trong đó, vít đẩy là vật thể rắn, còn khối nguyên liệu được vận chuyển bên trong được gọi là "đai ốc dẻo".

Khi một lực tác dụng Q được đặt lên trục vít, lực này sẽ tác động tiếp tuyến với vòng tròn có đường kính trung bình (d tb) của cặp vòng vít và đai ốc dẻo Công của lực này sẽ được sử dụng cho các mục đích hữu ích như cấp nguyên liệu, ép nguyên liệu và công ma sát.

Để xác định công suất ép yêu cầu, cần phân tích mối quan hệ giữa lực áp suất toàn phần P và lực động Q trong các cơ cấu vít, theo công thức XV-25.

 : góc nâng đường vít của cánh trục vít tại đường kính trung bình của nó,  = 17,6

: góc ma sát giữa bề mặt cánh và khối nguyên liệu ép

Lực áp suất toàn phần P được phân bố như tổng tải trọng do áp suất ép trên diện tích tiết diện ngang của trục vít đẩy, (công thức XV-26,  2 ):

- Pe : áp suất ép (N/m 2 ), pe = 52 kg/cm 2 = 52.10 5 N/m 2

- D = 136 mm : đường kính ngoài trung bình của trục vít

Thay giá trị của Pe và D vào công thức ta thu được:

Thay giá trị của P,  ,  vào công thức :

( , ) ( ) = 41830,6 N Công lực động sau một vòng quay của trục vít:

W1: công dùng cho cung cấp nguyên liệu, (theo công thức XV-27,  2

S1: đại lượng chuyển chỗ của nguyên liệu theo buồng vít xoắn sau một vòng quay của trục vít, S1 = 0,096 m

P1: tổng tải trọng do áp suất ép trên tiết diện ngang của đai ốc dẻo P1 được xác định theo công thức ( công thức XV-28 ):

Thay các giá trị P1, S1 vào công thức ta được:

W1 = 57268,7.0,096 = 5497,8 Nm/vòng W2: công của lực ma sát trên những vòng vít của trục vít

Trong bài viết, hệ số ma sát giữa nguyên liệu và trục vít được xác định là f = tgθ = tg10° = 0,176 Tổng tải trọng do áp suất ép trên tiết diện ngang của đai ốc dẻo được ký hiệu là P1 Lực động trong hệ thống được ký hiệu là Q.

 : góc nâng đường vít của cánh trục vít tại đường kính trung bình của nó (độ),  = 17,65 0 d tb = 0,136(m) : đường kính trung bình của trục vít

Thay các giá trị của f , P1, Q,  , d tb tb vào công thức :

W2 = 0,176.(67268,7 + 41830,6.tg17,65)  0,136 = 6059 N.m/vòng W3: công ma sát ở bề mặt bên trong của buồng vít xoắn

Thay các giá trị của D, pe , f, S1 vào công thức ():

Thay các giá trị của W1, W2, W3 vào công thức ta được công của lực động sau một vòng quay của trục vít:

W0 = 5497,8 + 6059 + 1802 = 13358,8 (N.m/vòng) Công suất yêu cầu trên trục động cơ điện ( công thức XV-36):

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐAI VÀ HỘP GIẢM TỐC55 1 Chọn động cơ

Hình 3.3 Hộp giảm tốc 1- Động cơ điện 3 pha;

3- Hộp giảm tốc côn – trụ 3 cấp ;

Thời gian phục vụ, L = 5 (năm)

Quay một chiều, làm việc 2 ca, tải va đập nhẹ (1 năm làm việc 300 ngày,

3.8.1.1 Hi ệ u su ấ t chung c ủ a h ệ th ố ng truy ền độ ng:

3.8.1.2 Công su ấ t c ầ n thi ế t c ủa động cơ:

3.8.1.3 Sô vòng quay của trục công tác n = 8 vg/ph

3.8.1.4 Tính toán s ố vòng quay s ơ bộ c ủa động cơ:

Hộp giảm tốc côn – trụ 3 cấp : = 125

Vòng quay sơ bộ của động cơ:

8.1, 4.125 1400 sb sb sb dc ctac d gt n  n u u   rpm

3.8.1.5 Ch ọn động cơ: a Chọn động cơ: Siti = 3

= 1400 b Phân phối tỷ số truyền: 1400 125

3.8.1.6 Công su ấ t trên các tr ụ c:

3.8.1.7 S ố vòng quay trên các tr ụ c:

Số vòng quay trên trục 1: n 1  n dc 1400rpm

Số vòng quay trên trục 3: 2 1 1400 11, 2 tv 125 n n rpm

Số vòng quay trên trục công tác: 3 2 11, 2 8 d 1, 4 n n rp m

3.8.1.8 Moment xo ắ n trên các tr ụ c:

Moment xoắn trên trục động cơ:

Moment xoắn trên trục công tác:

Trục Thông số Động cơ III Công tác

3.8.2 Tính toán thiết kế bộ truyền đai thang

Công suất P ( kW ) 2 Tỷ số truyền u 1.4

Số vòng quay n (rpm) 11,2 Làm việc 2 ca – tải va đập nhẹ

Ch ọn đai thang loạ i B

Bảng 3.5 Bảng thông số đai loại B

Ký hiệu bp m bo mm h mm yo mm

L mm T1 Nm dmin mm Đai thang

Dạng đai Ký hiệu b h1ma x e f r b1 khi góc biên dạng γ Đai thang

3.8.2.1 Tính đường kính bánh đai dẫ n d 1 : a Tính đường kính bánh đai dẫn d1:

Ta có: min 150 1 1, 2 min 1, 2.150 180 d  d  d   mm

 Chọn d1 theo tiêu chuẩn: d1 = 180 mm b Vận tốc đai:

0,106 / 25 / v  m s  m s nên đường kính d1 được chấp nhận

3.8.2.2 Ch ọ n h ệ s ố trượt tương đối ξ và tính kính bánh đai bị d ẫ n d 2 a Tính d2:

 Chọn d2 theo tiêu chuẩn: d2 = 250 mm b Tỷ số truyền

Sai lệch so với giá trị chọn trước: 0,21%

3.8.2.3 Tính kho ả ng cách tr ụ c a và chi ều dài đai L a Chọn sơ bộ khoảng cách trục a sb :

Giới hạn khoảng cách trục :

Chọn a sb 1, 2d 2 1, 2.250 300 mm b Tính chiều dài đai L theo a sb :

Theo tiêu chuẩn chọn chiều dài đai L = 1400 mm = 1,4 m c Kiểm nghiệm 0,106 0, 076 1   10 1

59 d Tính chính xác lại khoảng cáh trục a theo chiều dài đai L tiêu chuẩn:

Giá trị a vẫn thỏa mãn trong khoảng cho phép e Tính góc ôm đai α1:

   nên d1, d2, a thỏa điều kiện cho phép

 Với d = 180 mm v = 0.106 m/s ta có được [P ] = 1,14 kW

 C – Hệ số xét đến ảnh hưởng của góc ôm đai

 C – Hệ số xét đến ảnh hưởng của tỷ số truyền u

Với tỷ số truyền u = 1,4 thì C = 1,1

 C – Hệ số xét đến ảnh hưởng của chiều dài L

 C – Hệ số xét đến sự ảnh hưởng của sự phân bố không đều tải trọng giữa các dây đai

Chọn C = 1 vì chưa biết số dây đai

Từ các số liệu trên thì

3.8.2.5 Tính ch ọ n chi ề u r ộng và đường kính ngoài bánh đai:

Chiều rộng bánh đai: B = (z−1)e + 2f = (3−1) × 19 + 2 × 12,5 63 mm Đường kính ngoài bánh đai dẫn: d = d + 2b = 180 + 2 × 4,2 188,4 mm Đường kính ngoài bánh đai bị dẫn: d = d + 2b = 250 + 2 × 4,2 258,4 mm

3.8.2.6 Tính l ự c tác d ụ ng lên tr ụ c và l ực căng ban đầ u: a Lực căng ban đầu

F = Aσ = zA σ = 3 × 138 × 1,5 = 621 N với σo = 1.5 Mpa Lực căng mỗi dây đai: ∗ = = 155,25 b Lực vòng có ích:

0,106 = 18773,6 N Lực vòng trên mỗi dây đai: ∗ = = 4693,4 c Lực tác dụng lên trục và ổ:

2 = 1236 N d Hệ số ma sát f: f = f sin (γ

2 × 621 −1236= 2,04 Để không xảy ra trượt trơn thì F ≥ nên

Hệ số ma sát f≥f sin ( ) = 2,04 × sin19 = 0,664 với góc biên dạng γ= 38

Nên hệ số ma sát nhỏ nhất để không xảy ra trượt trơn là f = 0,664

2 11,2 621 1236 168,9 1,4 3 a mm L mm d 1 mm d 2 mm B mm d a1 mm d a2 mm

Vì hộp số có sẵn trên thị trường nên ta chọn với P = 3Kw , i 5 , n2 11,2 với Mmax > 1705357 Nmm:

Hộp giảm tốc – động cơ SITI

Hình 3.4 Catalog của Động cơ – Hộp giảm tốc Siti

Ta chọn động cơ SITI : 3 pha, tốc độ 1400 vg/ph và công suất 3 kW Chọn hộp số có i = 125,12 với n = 1400 vg/ph , n = 11,19 vg/ph

Có kích thước của MBH 140 có M giới hạn = 5000 Nm

Hình 3.5 Hộp giảm tốc Siti MBH 140

Hình 3.6 Thông số kích thước của hộp số

THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT CÒN LẠI

3.9.1 Tính toán thiết kế trục công tác của hệ thống đai

3.9.1.1 Ta ch ọ n v ậ t li ệ u làm tr ụ c là thép C45, tôi

MPA MPA MPA MPA MPA

3.9.1.2 Đường kính sơ bộ tr ụ c:

Tại đây trục chỉ chịu 1 lực duy nhất là lực của dây đai với F = 1236 N

3.9.1.4 Bi ểu đồ momen xo ắ n và u ố n:

Ch ọn đườ ng kính t ạ i ti ế t di ệ n nguy hi ể m

Momen tương đương và đường kính tại tiết diện nguy hiểm:

 Momen tương đương tại tiết diện nguy hiểm B

 Đường kính trục tại tiết diện nguy hiểm:

3.9.1.5 Ch ọ n then b ằ ng cho ph ầ n tr ụ c g ắn bánh đai

Chiều dài làm việc của then bằng cao: llv= l – b = 41 mm

Kiểm tra ứng suất cắt:

Kiểm tra ứng suất dập:

3.9.1.6 Ki ể m nghi ệ m tr ụ c theo h ệ s ố an toàn:

Momen cản uốn tại vị trí lắp bánh răng:

Momen cản xoắn tại vị trí lắp bánh răng:

3.9.2 Thiết kế các cụm ổ lăn

Trong hệ thống đai, không có lực tác dụng dọc trục hay lực hướng tâm, chỉ có momen xoắn Do đó, việc chọn ổ lăn cần dựa vào kích thước của trục.

Ta có D = 65 mm Ta chọn ổ là ổ bi đỡ 1 dãy cỡ đặc biệt nhẹ vừa có ký hiệu là 113 với các kích thước sau

Bảng 3.6 Thông số của ổ bi đỡ 113

Ký hiệu d ( mm) D ( mm) B ( mm) R (mm ) C (kN) Co (kN)

Dựa trên phần tính toán lực tại mục 3.6 ta tính được lực Fa tác dụng lên toàn bộ trục vít là Fa = 16773,35

Tổng lực tác dụng ngang Fy = 4899,3

Tổng lực tác dụng ngang Fz = 1823,3

Ta có : n= 8vg/ph , Lh= 4800h (2 năm, 2 ca); đường kính vòng trong d 65 mm

Do có lực dọc trục nên ta chọn trước là ổ đũa côn cỡ nhẹ rộng có ký hiệu

7508 với các kích thước sau:

Bảng 3.7 Bảng thông số của ổ đũa côn 7508

Ký hiệu d ( mm) D ( mm) T ( mm) C (kN) Co (kN)

Theo điều kiện làm việc ta chọn các hệ số Kσ = 1, Kt và V bằng 1

V F     cho nên ta chọn X = 0,4; Y 0,4cotg() =1,567 a Tải trọng quy ước:

Q X V F Y F K K     N b Tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay:

Khả năng tải động tính toán:

Vì Ctt< C = 44800 N nên ta chọn cỡ nhẹ là hợp lý c Xác định lại tuổi thọ của ổ:

CHƯƠNG 4 MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG

4.1 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM MÔ HÌNH HÓA

Bao gồm các phần mềm: AutoCAD, AutoCAD Mechanical, Mechanical Desktop và Autodesk Inventor

- Đây là bộ phần mềm thiết kế 2D và 3D hàng đầu thế giới

- Đây là một phần mềm vẽ trên máy PC đầu tiên

- Đây là phần mềm CAD phổ biến nhất do giá thấp v à sử dụng trên máy PC

- Công cụ lập trình mềm dẽo: Autolisp, ADS và ARX

- Các đặc tính mới trong Mechanical: ACIS 3.0 Advanced Solid Modelling Engine,

- NURBS Surface Modelling, Mô hình hóa lắp ráp, thư viện chi tiết chuẩn

Hình 4.1 Ví dụ về Inventor

Autodesk Inventor trong các năm gần đây phát triển nhanh chóng, từ năm

2005 là phần mềm CAD bán chạy nhất trên thế giới Ngoài chức năng mô hình hóa trong Autodesk

- Tính toán chi tiết máy

- Mô phỏng động học, động lực học

- Phân tính kết cấu bằng PP PTHH

SolidWorks là phần mềm dùng để thể hiện các bản vẽ kỹ thuật dưới 3 dạng: Part, Assembly (3D), Drawing (2D)

Phần mềm này cho phép thể hiện chi tiết dưới dạng 3D, với quy trình thiết kế bắt đầu từ việc tạo các Part và sau đó sử dụng chức năng Assembly để kết nối chúng Để tạo bản vẽ 2D, người dùng có thể sử dụng chức năng Drawing, tuy nhiên, chức năng này không mạnh mẽ như AutoCAD Để khắc phục nhược điểm này, người dùng có thể vẽ Part và chiếu theo các trục, mặt phẳng tiêu chuẩn để tạo hình chiếu 2D hiệu quả hơn.

3DMax Studio là phần mềm thiết kế 3D chuyên nghiệp của hãng AutoDESK, hoàn toàn tương thích với ACAD, giúp người dùng dễ dàng tạo ra các mô hình 3D chất lượng cao So với các phần mềm khác như SolidWorks, 3DMax có giao diện thân thiện và dễ sử dụng hơn Đặc biệt, phần mềm này được giới điện ảnh ưa chuộng để dựng kỹ xảo cho phim, nhờ vào tính năng 3D vượt trội của nó.

4.1.4 Các bước mô hình hóa chi tiết Để mô phỏng động học, động lực học các cơ cấu và bộ truyền ta thực hiện theo trình tự như sau:

Trong Autodesk Inventor, chúng ta có thể xây dựng mô hình máy bằng hai phương pháp khác nhau.

- Sử dụng môi trường Part

- Sử dụng các chi tiết trong thư viện chuẩn của Autodesk Inventor

Tuy nhiên do các chi tiết và hệ thống truyền động trong máy quá nhiều cho nên

Trong Luận Văn này em xin được dùng phần mềm Inventor Professional

2013 để mô hình hóa các chi tiết cũng như mô phỏng hoạt động của hệ thống

Sử dụng khả năng mô hình hóa của Autodesk Inventor professional 2013 b Mô hình l ắ p ráp

Ta thấy các chi tiết có quan hệ lắp ráp với nhau theo quan hệ dạng lỗ và trục

Do đó ta dùng ràng buột mate và insert để lắp ráp chúng lại với nhau.

MÔ HÌNH HÓA

4.2.1 Chi ti ết điể n hình

Bảng 4.1 Thông số tinh toán trục vít Đoạn vít Đường kính ngoài (mm) Đường kính trong (mm)

Góc nâng vít (độ) Áp suất lớn nhất (đầu ra) (kg/cm 2 ) Đoạn I 170 45 12 62,5 170 17,6 5 Đoạn II 160 45 12 57,5 160 17,6 7 Đoạn III 150 45 12 52,5 150 17,6 10 Đoạn IV 141 45 12 48 141 17,6 16 Đoạn V 131 45 12 43 131 17,6 24 Đoạn VI 122 45 12 38,5 122 17,6 32 Đoạn VII 112 45 12 33,5 112 17,6 42 Đoạn VIII 103 45 12 29 103 17,6 52

Sau khi định hình và vẽ trong Sketch dung các lệnh Extrude và Coil ta tạo được trục vít như sau:

Hình 4.2 Trục vít trong giao diện Inventor

Ta chọn vật liệu làm trục vít là Thép Ta dùng phần iProperties để có các thông sô của trục vít:

Hình 4.3 Thông số của trục vít

Sau khi tính toán các kích thước, chúng ta sử dụng các lệnh Sketch để tạo hình 2D cơ bản, sau đó kết hợp với lệnh Extrude để chuyển đổi thành hình 3D và liên kết chúng lại với nhau.

Trong giao diện Inventor, hình 4.4 mô tả thùng cấp liệu Sau khi hoàn tất quá trình tính toán thiết kế, chúng ta chọn vật liệu thép và sử dụng iProperties để lấy các thông số cần thiết cho phễu tiếp liệu.

Hình 4.5 Thông số của thùng cấp liệu

- Tương tự đối với các chi tiết còn lại

4.2.2 Mô hình hoàn thi ện sau khi đ ã l ắ p ráp

Sau khi hoàn tất lắp ráp các chi tiết, cần kết nối chúng lại với nhau Để thực hiện điều này, hãy truy cập thư viện của Inventor để chọn các bulong cần thiết như M16, M10, và sử dụng công cụ Bolted Connection để thực hiện liên kết.

Hình 4.6 Hệ thống sau khi lắp ráp

MÔ PHỎNG ĐỘNG HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC

4.3.1 Mô phỏng nguyên lý hoạt động của máy

Autodesk Inventor professional 2013 hỗ trợ module Inventor Studio Đây là module mô phỏng động học ( Animation ) có hiệu quả , nhanh chóng

Chất lượng film và hình ảnh mô phỏng đặc biệt tốt

Inventor Studio facilitates the establishment of coordinate positions for simulated objects over time (Parameters), assists in setting up camera perspectives (Camera), applies detailed color assignments (Surface styles), and configures lighting options (Lighting styles).

Quá trình thực hiện mô phỏng trong Inventor Studio bao gồm các bước sau:

CHẾ TẠO VÀ VẬN HÌNH MÔ HÌNH

LẬP CÁC BẢN VẼ CHẾ TẠO

Phần mềm Inventor cho phép người dùng tạo bản vẽ 2D trực tiếp trong giao diện mà không cần sử dụng phần mềm bên ngoài, với định dạng dwg, giúp dễ dàng chỉnh sửa bằng phần mềm AutoCad.

Để bắt đầu, bạn cần tạo bản vẽ Drawing trong giao diện chính Sử dụng các lệnh Base và Projector để chiếu khối 3D lên bản vẽ Tiếp theo, áp dụng các lệnh hỗ trợ như Section để tạo mặt cắt và Detail để thể hiện các chi tiết một cách tối ưu.

- Bước 2: Chuyển định dạng mặc định của Inventor sang AutoCad

- Bước 3: Dùng các lệnh có trong AutoCad để chỉnh sửa , thể hiện nét khuất, nét mảnh, nét đậm…

- Bước 4: Sau khi xong, in bản vẽ lập thành tập bản vẽ để gia công trong xưởng.

Hình 5.2 Chỉnh sửa trên AutoCad Sau các bước như trên, ta có bản vẽ chi tiết để chế tạo chi tiết:

Hình 5.3 Bản vẽ chi tiết

CHỌN NGUYÊN CÔNG GIA CÔNG CÁC CHI TIẾT

5.2.1 Nguyên công tiện Đối với các chi tiết tròn xoay ta dùng nguyên công tiện để tạo ra được chi tiết, ngoài ra kết hợp với khoan

Sử dụng nguyên công phay để tạo ra các bề mặt cần thiết hoặc rãnh

Sử dụng nguyên công hàn để hàn cố định các chi tiết nếu không cần tách ra và đảm bảo sự ổn định trong quá trình sử dụng

MỘT SỐ CHI TIẾT ĐÃ CHẾ TẠO

CÁC CHI TIẾT MUA NGOÀI THỊ TRƯỜNG

Đôi khi, để tiết kiệm thời gian gia công và đảm bảo độ chính xác, một số chi tiết có sẵn không cần chế tạo hoặc không đạt tiêu chuẩn cần phải được mua ngoài.

KIỂM TRA

Dưới sự hướng dẫn của PSG.TS Nguyễn Hữu Lộc, đề tài "Thiết kế và chế tạo máy tách vỏ dầu bị lỗi" đã được giải quyết hiệu quả Quá trình nghiên cứu không chỉ tập trung vào thiết kế mà còn liên hệ thực tế thông qua việc tham gia chế tạo tại Công ty TNHH Thông Hiệp.

Trong Luận văn có sử dụng phần mềm chủ đạo là Inventor Professional

2013 để mô hình hóa cũng như mô phỏng máy Sử dụng nhiều nguồn tài liệu để giải quyết cơ bản tinh toan của đề tài

Tuy nhiên vẫn có nhiều vấn đề cần được cải tiến hơn nữa Hướng phát triển của đề tài:

Cần thiết kế máy cắt vụn ra kèm theo để hoàn thiện hơn không cần phải chế tạo máy phức tạp hơn

Chủ yếu là sử dụng trong các nhà máy chuyên về sản xuất dầu gội nên khả năng sản xuất đại trà là không thể

Khoảng thời gian làm đề tài là cơ hội quý giá để ôn lại kiến thức và áp dụng vào thực tiễn, giúp em hiểu rõ hơn về các vấn đề trong cơ khí Em xin chân thành cảm ơn PSG.TS Nguyễn Hữu Lộc đã hướng dẫn tận tình trong thời gian qua và anh Nguyễn Chí Dũng đã dành thời gian hỗ trợ sinh viên chúng em.

Tiêu đề	Thiết kế và chế tạo máy tách vỏ dầu gội bị lỗi
Tác giả	Đoàn Mạnh Cường
Người hướng dẫn	PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Trường học	Đại Học Bách Khoa - ĐHQG TPHCM
Chuyên ngành	Kỹ thuật Chế tạo
Thể loại	Luận văn tốt nghiệp
Năm xuất bản	2013
Thành phố	TP Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	89
Dung lượng	13,4 MB