THIẾT kế máy nắn TRÒN THÙNG PHUY năng suất 500 thùng ca

Nhưng đồng thời đi cùng với vấn đề công nghiệp hóa, hiện đại hóa sản xuất là vấn đề môi trường ô nhiễm, sự lãng phí về tài nguyên nhất là các sản Hiện nay, nguồn tài nguyên được khai thá

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật trên thế giới đã và đang phát triển mạnh mẽ, không ngừng vươn tới những đỉnh cao trong đó có những thành tựu tiên tiến về tự động hoá sản xuất Việc tăng năng suất lao động nhằm cho ra đời nhiều sản phẩm có hiệu quả kinh tế lớn nhất là mục tiêu mà tất cả các ngành sản xuất đều nhắm tới Trong bối cảnh đó, mọi ngành sản xuất không ngừng áp dụng mọi thành tựu khoa học kỹ thuật vào lĩnh vực của mình để đạt sự tiến bộ nhất Nhưng đồng thời đi cùng với vấn đề công nghiệp hóa, hiện đại hóa sản xuất là vấn đề môi trường ô nhiễm, sự lãng phí về tài nguyên nhất là các sản Hiện nay, nguồn tài nguyên được khai thác từ thiên nhiên có trữ lượng đang từ từ cạn kiệt, đi cùng với vấn đề ô nhiễm trong môi trường, việc tái chế các sản phẩm có thể giải quyết hai vấn đề vừa đưa ra, đây là sự mong mỏi và yêu cầu của tất cả mọi người

Ở nước ta hiện nay, nhu cầu về tái sản xuất từ các sản phẩm đã qua sử dụng rất cao, nhưng máy móc thiết bị sử dụng cho việc tái sản xuất thùng phuy nói riêng còn hạn chế so với các nước trên khu vực

Với mong muốn góp phần vào sự phát triển của ngành công nghiệp Việt Nam,

em đã nhận đề tài “THIẾT KẾ MÁY NẮN TRÒN THÙNG PHUY NĂNG SUẤT

500 THÙNG/CA” Đây là một máy đã có từ lâu nhưng còn khá hạn chế ở nước ta, do đó đây là một đề tài mới mẻ đối với một sinh viên sắp ra trường như em

Với điều kiện hạn hẹp về thời gian, các điều kiện về thông tin, kinh nghiệm và tài liệu hỗ trợ còn nhiều hạn chế, nên trong đề tài này chỉ mới tìm hiểu, phân tích, tính toán chưa hoàn thiện và vài bộ phận lấy số liệu từ thực tế đã giải quyết được phần tổng thể máy

Trong bài tập này phân tích về các kết cấu cơ khí truyền thống, cơ cấu thủy lực để áp dụng điều khiển bán tự động vào trong thiết bị như góp một chút nhỏ nhoi vào công cuộc chung nhằm sự tiến bộ trong ngành cơ khí nước ta hiện nay

Do trình độ còn hạn chế chắc chắn trong bài tập này còn nhiều thiếu sót, kính mong nhận được sự phê bình và chỉ bảo của Qúy Thầy, Cô để em có thêm kinh nghiệm cho các công việc sau này

Em xin chân thành cám ơn các Quý Thầy, Cô đã dạy dỗ và truyền đạt cho em những kiến thức quý báu, giúp em thêm vững bước trong công việc trong tương lai

Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Nguyễn Tấn Tiến đã tận tình hướng dẫn giúp em hoàn thành luận văn này

Em xin chân thành cảm ơn

Tp.HCM, ngày tháng 01 năm 2011

Sinh viên thực hiện Trương Văn Huỳnh

Nội dung luận văn gồm có 5 chương:

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TÁI SẢN XUẤT THÙNG PHUY

Chương này giới thiệu khái quát về lịch sử và tình hình phát triển của công nghệ tái sản xuất thùng phuy ở nước ta hiện nay , nhiệm vụ thiết kế cũng như lựa chon phương án thiết kế Chương 2: TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC VAø ĐỘNG LỰC HỌC CỦA MÁY

Tính toán cơ khí các chi tiết, bộ phận máy-

Chương 3: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG THỦY LỰC & KHÍ NÉN

Chương 4: LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ SƠ ĐỒ MẠCH

Chương 5: VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ

Hướng dẫn cách vận hành máy cũng như cách sửa chữa và bảo trì máy

Nội dung trang

Trang bìa - i

LỜI NÓI ĐẦU - ii

TÓM TẮT LUẬN VĂN - iii

MỤC LỤC - iv

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TÁI SẢN XUẤT THÙNG PHUY 1.1 Giới thiệu chung - 1

1.2 Giới thiệu về sản phẩm - 2

1.3 Tìm hiểu tổng quan về kim loại và vật liệu làm thùng phuy - 4

1.3.1 Vật liệu làm thùng phuy - 4

1.3.2 Công dụng và phạm vi sử dụng của thùng phuy - 5

2.1 Sơ lược về máy nắn thùng phuy - 5

2.2 Nhiệm vụ thiết kế - 7

2.3 Giới thiệu một số phương án - 7

2.3.1 Phương án 1: dùng khí thổi vào thùng phuy - 7

2.3.2 Phương án 2: dùng khí thổi vào thùng phuy - 8

2.3.3 Phương án 3: hút chân khơng mặt ngồi thùng phuy - 8

2.3.4 Lựa chọn phương án - 9

Chương 2: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC MÁY 2.1 Sơ đồ động học - 10

2.1.1 Mô tả chức năng các bộ phận chi tiết của máy - 11

2.1.2 Nguyên lý hoạt động - 11

2.1.3 Định sơ bộ thời gian cho quá trình làm việc - 11

2.2 Tính sức bền của thùng phuy - 12

2.3 Thông số kết cấu bàn trên - 14

2.3.1 Tính công suất động cơ tịnh tiến trục vít - 14

2.3.2 Thiết Kế Bộ Truyền Đai Thang - 17

2.3.3 Thiết Kế Bộ Truyền Bánh Răng Côn Răng Thẳng - 20

2.3.4 Thiết Kế Bộ Truyền Vít – Đai ốc - 24

2.3.4.1 Chọn vật liệu làm vít và đai ốc - 24

2.3.4.2 Tính toán thiết kế - 24

2.4 Thông số kết cấu bàn dưới - 27

2.4.1 Công suất động cơ quay bàn dưới - 27

2.4.2 Tính toán và thiết kế bộ truyền bánh răng quay bàn - 29

2.4.3.2 Tính tốn - 36

2.5 Tính kết cấu khung treo bàn trên - 40

2.6 Tính bulông treo xà ngang - 41

Chương 3: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG THỦY LỰC & KHÍ NÉN 3.1 Giới thiệu chung về hệ thống thủy lực - 43

3.2 Các loại van dùng trong hệ thống thủy lực của máy - 43

3.2.1 Van đảo chiều 4/3 - 43

3.2.2 Van tràn điều khiển trực tiếp - 43

3.3 Tính toán cho hệ thống pistong – xylanh thủy lực đóng mở cửa - 44

3.3.1 Khả năng ứng dụng-phạm vi sử dụng của hệ thống thủy lực - 44

3.3.1.1 Nguyên tắc và phạm vi sử dụng - 44

3.3.1.2 Ưu và nhược điểm của hệ thống thủy lực - 44

3.3.2 Yêu cầu kỹ thuật của hệ thống thủy lực - 45

3.3.3 Sơ đồ hệ thống thủy lực - 46

3.3.4 Tính toán chọn piston – xylanh - 47

3.3.5 Tính công suất động cơ bơm thủy lực - 49

3.3.6 Tính công suất động cơ bơm khí nén - 50

Chương 4: LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ SƠ ĐỒ MẠCH 5.1 Giới thiệu về bộ điều khiển PLC - 52

5.1.1 Khái niệm PLC - 52

5.1.2 Đặc điểm bộ điều khiển lập trình - 52

5.1.3 Sơ lược về lịch sử phát triển - 56

5.1.4 Hoạt động của một PLC - 56

5.1.5 Cổng truyền thông - 58

5.1.6 Ưu nhược điểm của PLC - 59

5.2 Chu trình điều khiển, sơ đồ mạch PLC - 60

Chương 5: VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ 6.1 Nguyên tắc vận hành chung - 62

6.2 Qui trình vận hành máy - 62

6.2.1 Hiệu chỉnh máy lần đầu - 62

6.2.2 Vận hành máy thổi - 63

6.2.2.1 Chế độ tay - 63

6.2.2.2 Chế độ tự động - 63

6.3 Kiểm tra sửa chữa & bảo trì máy - 63

6.3.1 Hệ thống điện - 64

6.3.2 Hệ thống cơ khí & thủy lực - 64

Chương 1 :

TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TÁI SẢN XUẤT THÙNG PHUY

1.1 Giới thiệu chung

Trong nền sản xuất công nghiệp hiện nay, việc tái sử dụng một sản phẩm đã qua sử dụng là một điều rất cần thiết và bức xúc của nhà sản xuất Từ trước đến nay, nguyên liệu sử dụng cho hầu hết các ngành công nghiệp đều được khai thác từ thiên nhiên với trữ lượng có hạn Sự phát triển như vũ bão của tất cả các ngành công nghiệp kéo theo nó là sự cạn kiệt của các nguồn tài nguyên thiên nhiên và vấn đề ô nhiễm môi trường Nếu có thể sử dụng lại các sản phẩm đã qua sử dụng chúng ta có thể giải quyết hàng lọat vấn đề : Tiết kiệm được nguyên liệu cho sản xuất, giảm giá thành sản phẩm và điều quan trọng là giảm bớt mức độ ô nhiễm môi trường do sản phẩm đã qua sử dụng tác động Điều này không chỉ là sự mong mỏi của các nhà kinh tế mà là yêu cầu chung của tất cả mọi người

Tùy theo yêu cầu kỹ thuật của từng lọai sản phẩm mà mức độ đòi hỏi tái sử dụng của nó cao hay thấp Chẳng hạn trong ngành sản xuất máy tính hiện nay trên thế giới, việc tái sử dụng các sản phẩm đã qua sử dụng đang được các nhà sản xuất thực hiện một cách rất hiệu quả tại các nước châu Âu và ngay cả tại Mỹ Ngành nhựa, giấy … cũng đang từng bước thực hiện việc tái sử dụng các sản phẩm đã qua sử dụng một cách hiệu quả nhất Khi sản phẩm của một ngành công nghiệp nào đó được sử dụng càng rộng rãi thì yêu cầu về việc tái sử dụng các sản phẩm đã qua sử dụng là vấn đề bức xúc cần đựơc đặt lên hàng đầu Đối với ngành cơ khí thì điều này còn quan trọng hơn tất cả

Đề tài thiết kế máy nắn tròn thùng phuy đã qua sử dụng cũng không nằm ngoài ý đồ này Thùng phuy trong quá trình sử dụng có hai loại hư hỏng thường gặp: biến dạng

ở thân thùng và biến dạng ở mối ghép giữa không đạt yêu cầu kỹ thuật để sử dụng lại lần thứ hai, do có sự biến dạng của nó gây nên, tạo ra hiện tượng rót sản phẩm dầu khí không đủ thể tích và đồng thời xảy ra rò rỉ sản phẩm dầu khí ở mối ghép giữa nắp

thùng và thân thùng Ngoài ra, nó còn không đạt yêu cầu về thẩm mỹ cũng như vệ sinh trong lòng thùng

Do các yếu tố trên mà các nhà sản xuất thùng phuy muốn tái sử dụng lại một lần nữa thì vấn đề đặt ra là phải khắc phục những yếu tố hư hỏng trên

1.2 Giới thiệu về sản phẩm

Thùng phuy là sản phẩm dạng ống, có hình trụ tròn, rỗng bên trong có khả năng chịu va đập, có độ đang hồi teat được chế tạo từ các lọai thép tấp có bề dày khác nhau từ (0.8 – 1.2)mm, tùy theo mục đích yêu cầu, môi trường sử dụng mà ta chọn loại thùng thích hợp để đạt hiệu quả cao nhất

Hiện nay, thùng phuy được chia làm 2 loại:

•Phuy nắp kín:

Hình 1.1: Thùng phuy nắp kín

•Phuy nắp mở:

Hình 1.2: Thùng phuy nắp mơ

Trong đề tài này, thùng phuy mà máy thổi nắn thùng phuy này có thể thổi là thùng phuy nắp kín:

Hình 1.3 Hình dáng thông dụng của thùng phuy nắp kín

Giới thiệu về hình dáng, cấu tạo của thùng phuy

+ Thân thùng

+ Nắp trên (đáy trên): có hai miệng một lớn, một nhỏ

+ Nắp dưới (đáy dưới)

Đáy trên và đáy dưới được ghép với thân rất kỹ, đảm bảo đựơc độ kín khít, tránh được tác động của yếu tố bên ngoài (môi trường, khí hậu, va đập…) nhằm giữ vật liệu trong thùng ở điều kiện tốt nhất Ngoài ra thân chính còn có hai gân chịu lực nhằm tăng cao độ cứng vững cho thùng

Các kích thước của thùng thể tích 200 lít:

Hình 1.4 Cấu tạo của thùng phuy

1 : Trục thùng phuy

2 , 3 : gân chịu lực

4 : Thân thùng phuy

5 : Nắp thùng phuy

+ Chiều cao thân chính : 880 (mm) + Đường kính thân chính : 580 (mm) + Đường kính miệng lớn : 68 (mm) + Đường kính miệng nhỏ : 34 (mm) + Thể tích : 200 (lít) + Chiều cao gân : 10 (mm) + Bề rộng gân : 30 (mm)

1.3 Tìm hiểu tổng quan vật liệu làm thùng phuy

1.3.1 Vật liệu làm thùng phuy

Thùng phuy được làm từ thép CT3, đây là thép thường được sử dụng trong ngành

cơng nghiệ p cơ khí và xây dựng hiện nay ( TLIII )

Độ dãn dài tương đối δ ,% 23

Ứng dụng Cán nguội hoặc uốn nguội

Bảng 1.1: Vật liệu làm thùng phuy

1.3.2Công dụng và phạm vi sử dụng của thùng phuy :

Thùng phuy là một sản phẩm được sử dụng khá phổ biến Từ các tập đoàn thương mại kinh doanh xuất nhập khẩu, hay các công ty xí nghiệp, các cơ sở sản xuất nhỏ cho đến các công việc sinh họat trong cuộc sống hằng ngày của chúng ta

Thùng phuy được dùng để chứa nguyên vật liệu, nhiên liệu cũng như các loại sản phẩm khác từ nhiều lĩnh vực ngành nghề khác nhâu như trong công nghiệp, nông nghiệp, hóa chất…

Ta có thể phân loại thùng phuy thành hai loại là loại chưa sử dụng và loại đã qua sử dụng:

+ Loại chưa sử dụng chờ đem đi sử dụng để chứa đựng các loại chất lỏng như dầu, nhớt, xăng hoặc các loại sản phẩm cần bảo quản kín, tránh rò rỉ, hư hỏng trong quá trình vận chuyển

+ Loại đã qua sử dụng :

Có hai loại :

Loại đã qua sử dụng như thùng rỉ sét quá nhiều, móp méo biến dạng nhiều không thể dùng được nữa thì chỉ có thể dùng để đựng các vật rắn có kích thước lớn hoặc đem đi tái chế lại

Dạng thứ hai thì hầu như vẫn giữ ở trạng thái ban đầu tuy bị biến dạng, rỉ sét nhưng có thể phục hồi lại ở trạng thái ban đầu

2.1 Sơ lược về máy nắn thùng phuy:

Dây chuyền để tái sản xuất lại thùng phuy là một hệ thống các bộ phận bao gồm các máy:

• Máy cán mép và làm phẳng mặt thùng phuy

• Máy thổi khí nắn tròn thùng phuy

• Máy làm sạch thùng phuy bên trong

• Máy hút chân không để làm khô bên trong thùng phuy

• Máy chà sạch lưng thùng phuy bên ngoài

• Máy sơn thùng phuy

• Sơ đồ khối của dây chuyền làm tái sản xuất thùng phuy

THÙNG PHUY CU?

ĐƯỢC THU HỒI LẠI

PHÂN LOẠI THÙNG PHUY BẰNG THỦ CÔNG

THÙNG PHUY TỐT , CÓ THỂ TÁI CHẾ LẠI

BẮT ĐẦU TÁI CHẾ THÙNG PHUY

THÙNG PHUY XẤU

CHUYỂN QUA PHẾ

LIỆU

SỬA SƠ BỘ BẰNG THỦ CÔNG ĐỐI VỚI THÙNG PHUY MÓP NHIỀU

PHÂN LOẠI MỨC ĐỘ

DƠ BÊN TRONG THÙNG PHUY ( XÚC SÉT HAY XÚC DẦU )

THỔI TRÒN LƯNG THÙNG PHUY

CÁN MÉP VÀ LÀM THẲNG MẶT THÙNG PHUY

LÀM SẠCH THÙNG PHUY BÊN TRONG ( XÚC SÉT HAY XÚC DẦU )

ĐƯA QUA MÁY HÚT HÚT CHÂN KHÔNG ĐỂ HÚT KHÔ THÙNG PHUY BÊN TRONG

ĐƯA QUA MÁY CHÀ SẠCH LƯNG THÙNG PHUY BÊN NGOÀI

ĐƯA QUA MÁY SƠN THÙNG PHUY

THÙNG PHUY THÀNH PHẨM

ĐƯA QUA MÁY XÚC SÉT THÙNG PHUY ĐƯA QUA MÁY XÚC

DẦU THÙNG PHUY

Mô tả hoạt động của dây chuyền:

- Thùng phuy cũ sau khi thu hồi lại sẽ được kiểm tra sơ bộ, sau đó phân loại thùng phuy thủ công bằng tay, thùng phuy nào lỗi nhiều, khơng thể phục hồi chuyển qua khu phế liệu, thùng phuy nào còn tốt, có thể tái chế lại được sẽ đưa vào máy cán mép và làm phẳng mặt thùng phuy để tránh hiện tượng xì khi rót đựng chất lỏng sau này

- Kế đến thùng phuy được đưa qua máy thổi tròn lưng thùng phuy để làm tròn phuy,ko còn móp méo nữa

- Sau đó thùng phuy được đưa vào máy làm sạch bên trong (xúc sét hay xúc dầu)

- Đưa qua máy hút chân không đểhút khô bên trong thùng phuy

- Đưa qua máy chà, làm sạch lưng thùng phuy bên ngoài

- Đưa qua máy sơn mới thùng phuy,sau khi sơn xong, thùng phuy được sấy khô bằng khí, sau đó đưa vào nhà kho chờ đem đi tái sử dụng

2.2 Nhiệm vụ thiết kế:

Thiết kế máy nắn tròn thùng phuy, là khâu đầu tiên của dây chuyền tái sản xuất thùng phuy

Yêu cầu kỹ thuật:

- Có thể tái su dụng thùng phuy cũ với vật liệu là thép CT3

- Năng suất: 500 thùng/ca (1ca = 8 tiếng)

- Thiết kế với kết cấu hợp lý, đơn giản, nhỏ gọn

- Tính ổn định và độ bền cao, ít hư hỏng

- Có thể hoạt động ở 2 chế độ tay và tự động hoàn toàn

- Tính linh hoạt cao, có thể sử dụng cho nhiều loại thùng phuy dài hay ngắn khác nhau (L=800 -1000 mm )

- Khi hư hỏng có thể dễ dàng tìm thấy thiết bị thay thế trên thị trường

- Dễ sử dụng, dễ thay thế,sửa chữa và bảo trì

- Độ an toàn cao trong quá trình vận hành máy

2.3 Giới thiệu một số phương án:

2.3.1 Phương án 1: dùng khí thổi vào thùng phuy và lăn ép

Nguyên lý hoạt động: dùng hệ thống khí thổi vào thùng phuy tới một áp suất định

trước làm thùng phuy trở về trạng thái ban đầu

Ưu điểm

- Động cơ bơm khí gọn nhẹ, có thể bơm liên tục để tạo áp suất cần thiết

- Sau khi thổi tròn thùng phuy xong, khí được xả ra 1 cách dễ dàng

- Môi trường làm việc thoáng, an toàn, sạch sẽ

Khuyết điểm:

- Bộ phận làm kín phức tạp, phải tuyệt đối kín để đảm bảo an toàn

- Nếu thùng phuy bị xì, bị mục do đã tái sử dụng nhiều lần, thùng phuy quá cũ có thể gây nổ thùng phuy phải được phân loại kỹ càng

- Nếu áp suất trong phuy cao quá mức cho phép thì sẽ nguy hiểm do có thể gây nổ

2.3.2 Phương án 2: dùng chất lỏng bơm vào phuy

Nguyên lý hoạt động

- Chất lỏng dùng để bơm vào thùng phuy để nắn tròn là dầu hoặc nước

- Máy sơ đồ nguyên lý, kết cấu, hoạt động tương tự như khi dùng khí thổi

Ưu điểm

- Hệ thống làm kín không cần quá phức tạp

- An toàn hơn khi bơm vào thùng với áp suất lớn

- Nếu thùng phuy có bị mục, rò rỉ cũng ít nguy hiểm hơn khi dùng khí

- Thời gian để đạt được áp suất cần thiết để làm tròn thùng phuy nhanh hơn khi dùng khí

Nhược điểm

- Môi trường làm việc không an toàn dễ dẫn tới cháy nổ,chạm mạch điện

- Khó tự động hóa giữa các khâu với nhau vì không gian làm việc nhiều chất lỏngõ,

2.3.3 Phương án 3:hút chân không mặt ngoài thùng phuy

Nguyên lý hoạt động : dùng máy hút chân không hút hết khí ở măt ngoài thùng phuy để nắn tròn lại các chỗ bị móp

- Bộ phận làm kín rất phức tạp ,phải tuyệt đối kín khít để đảm bảo khí được rút ra hết

2.3.4 Lựa chọn phương án

Dựa vào các ưu nhược điểm ở trên để đảm bảo quá trình vận hành hệ thống tốt phải đảm bảo an toàn, sạch sẽ, ít dơ bẩn, hiệu quả kinh tế cao, kết cấu máy đơn giản, nhỏ gọn Từ phân tích các ưu nhược điểm ở trên ta có thể chọn lựa phương án 1 và phương án 3 ; nhưng do trong quá trình thiết kế thì phương án 3 mặc dù có nhiều ưu điểm hơn phương án 1 nhưng phải thiết kế bộ phận lam kín ở măt ngoài thùng phuy rất phức tạp và phải tuyệt đố chính xác nên khả năng thực hiện hơn nhiều so với thổi khí vào thùng phuy

Vậy phương án 1 là phương án được chọn

Chương 2:

TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA MÁY

2.1 Sơ đồ động học

M

A-A

Hình 2.1 Sơ đồ động học theo máy mẫu

1 Khung đóng mở các con lăn

2 Động cơ quay bàn trên

3 Bộ truyền đai

4 Bộ truyền bánh răng côn – bàn trên

5 Đường thổi khí vào thùng phuy

14.Bộ lọc dầu

15.Bể chứa dầu

16.Xylanh thủy lực

17.Bộ truyền bánh răng -bàn dưới

18.Hộp giảm tốc

19.Động cơ quay bàn dưới

2.1.1 Mô tả chức năng các bộ phận chi tiết của máy

− Bàn dưới: có tác dụng làm quay thùng phuy quanh 1 trục cố định ( do thùng phuy được lên bàn dưới ở trạng thái đứng, nắp ở phía trên) Bàn dưới được nối cứng với 1 bánh răng, bánh răng này được dẫn động bởi 1 bánh răng khác nối liền với trục động cơ

− Bàn trên: có tác dụng khống chế nắp phía trên thùng phuy và chứa bộ phận thổi khí vào thùng phuy Bàn trên được nối với trục vít qua 1 bộ phận làm kín khí

− Trục vít: có tác dụng dịch chuyển bàn trên lên xuống, đồng thời còn có tác dụng như 1 đường ống dẫn khí vào phuy thông qua 1 bộ phận làm kín

− Bộ phận làm kín khí: được gắn trung gian giữa trục vít và bàn trên nên phải được đảm bảo độ kín khít, tránh hiện tượng rò rỉ khí

− Con lăn: có tác dụng ép giữ thùng phuy, và khống chế lực ly tâm khi thùng quay

− Xylanh thủy lực: dùng để đóng mở cửa (các con lăn)

2.1.2 Nguyên lý hoạt động

− Thùng phuy cũ sau khi được phân loại được đưa lên bàn máy ở trạng thái đứng, nắp rót ở phía trên

− Trục vít đi xuống mang theo bàn trên ép xuống thùng, đồng thời vòi khí của bàn trên được đưa vào nắp lớn của thùng phuy để chuẩn bị thổi khí vào

− Xylanh thủy lực điều khiển 4 cánh cửa mang theo các con lăn ép vào thân thùng phuy

− Lúc này, bàn dưới quay, đồng thời khí được thổi vào thùng phuy tới 1 áp suất nhất định được cài đặt trước thông qua đồng hồ đo áp, định thời gian khi nào thùng phuy tròn thì dừng máy, xả khí ra, rồi tuần tự thực hiện các công việc sau: điều khiển bàn trên đi lên, mở cửa, lấy phuy ra Hoàn thành công đoạn thổi nắn thùng phuy

2.1.3 Định sơ bộ thời gian cho quá trình làm việc

Năng suất máy: 500 thùng/ca

Thời gian nắn tròn 1 thùng phuy:

57, 6500

T t

− Đặt phuy vào + điều chỉnh phuy: 7 giây

− Đóng cửa + bàn trên đi xuống ép lên phuy: 9 giây

− Mở cửa + bàn trên đi lên: 9giây

Thời gian phuy quay + xả khí:57,6 –(7+9+9) = 32,6 giây

− Thời gian xả khí: 18 giây

− Thời gian phuy quay: 14 giây

2.2 Tính sức bền của thùng phuy

Tính giới hạn bền

Thùng phuy là 1 sản phẩm dạng ống hình trụ tròn xoay, vỏ mỏng Ta có thể tính ứng suất bền của thùng phuy theo phương trình Laplace:

P

P

Hình 2.2 : Thùng phuy chịu áp suất phân bố đều

V K

σV: ứng suất vòng [KN/cm2]

p: áp suất bên trong thùng phuy [KN/cm2]

t: bề dày thùng phuy [mm]

Thùng phuy có hình trụ tròn nên rK=0 .V

V

p r t

σ =

Theo điều kiện ứng suất lớn nhất ta có: td 1 3 V 0 p R.

t

σ = −σ σ =σ − = (2.4) Điều kiện bền: [ ]p . [ ]

Với t=1mm : bề dày thùng phuy

R=290-1=289 mm: bán kính trong của thùng phuy

Với áp suất cho phép là 10 bar, ta có thể chọn hệ số an toàn K=2,5

Aùp suất để nắn tròn thùng phuy bị móp: 10 4

Hình 2.3 : Sơ đồ tính kết cấu hệ thống bàn trên

2.3.1 Tính công suất động cơ tịnh tiến trục vít:

Hành trình dịch chuyển lên xuống của trục vít : L=100 mm

= = = (vòng) Thời gian bàn trên đi xuống : t=5 giây

Số vòng quay trong 1 giây của đai ốc tịnh tiến trục vít:

đai ốc) v=π .d n v =π.0, 065.2=0, 4084 (m/s)

Tính lực kéo cần thiết:

Tính khối lượng bàn trên:

Với Dbàn =550 mm : đường kính bàn

hbàn=25 mm : bề dày bàn

ρ=7800(kg/m3): khối lượng riêng của thép

khối lượng trục vít:

5 2

Với : p=1bar : áp suất còn lại trong phuy khi bàn trên bắt đầu đi lên

A: tiết diện trong của phuy

D=0,58 m : đường kính phuy

Lực ma sát sinh ra ở chân ren của trục vít và đai ốc:

F2=P f2 =26, 42.0,1=2, 642KN (2.9) Lực kéo tổng cộng:

F K = + + =P1 F1 F2 1,2 0,12 2,642+ + =3,962KN (2.10) Công suất cần thiết của máy:

3,962.0, 4084 1, 5848

CT K

N =F v= = Kw (2.11)

Với v= 0,4084 m/s: vận tốc đai ốc

Hiệu suất truyền động:

CT

N N

η

= = = Kw (2.13) Tính tỉ số truyền ut của hệ thống dẫn động bàn trên:

u t =u u1 2 (2.14) Với u1=4: tỷ số truyền của bộ truyền đai

u2=2.5: tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng côn

u t =u u1 2 =2,5.4 10=

Ta có: nlv=120(v/ph)

Số vòng quay sơ bộ của động cơ:

nsb=nlv.ut =120.10=1200 (v/ph) (2.14) Theo phụ lục 1.3 trang 237 [I], ta chọn động cơ 4A112M4Y3, có các thông số kỹ thuật như sau: P dc =5, 5(KW) ; n dc =1425(v/ph)

Bảng đặc tính kỹ thuật của hệ thống truyền động bàn trên

Bảng2.1: đặc tính kỹ thuật của hệ thống truyền động bàn trên

2.3.2 Thiết kế bộ truyền đai thang

-Pct = Pdc = 5, 5 (kw) ; ndc = 1425 (v/p) ; ud = 4

-Dựa vào đồ thị hình 4.22[1], ta chọn đai thang loại A

-Theo bảng 4.3[1], đai thang loại A với: bp =11 (mm); bo =13 (mm); h =8 (mm); yo=2,8 (mm) A1=81 (mm2); dmin=100(mm)

⇒đường kính bánh đai nhỏ: d1=1,2dmin=1,2.100=120 (mm)

⇒Chọn d1 theo tiêu chuẩn: d1=125 (mm)

-Đường kính bánh đai lớn:

d2=ud.d1.(1-ξ) (2.15) Chọn ξ =0,01 ⇒d2=4.125.0,99=495 (mm)

Chọn theo tiêu chuẩn: d2=500 (mm)

-Tỉ số truyền chính xác của đai:

-Khoảng cách trục a theo kiểm nghiệm:

0, 55(d + d ) + ≤ ≤ h a 2(d + d ) (2,18)

⇔ 351,75 a 1250 ≤ ≤

-Chọn sơ bộ a=d2=500(mm); khi u=4

-Chiều dài dây đai:

⇒Chọn chiều dài đai theo tiêu chuẩn (bảng 4.3[1]): L=2000 (mm)

-Số vòng chạy của đai trong 1s:

L = 2 = (s-1) < [i]=10 (s-1) (thỏa điều kiện)

-Tính lại khoảng cách trục: a = k + k - 82 2

⇔ Vậy: chọn a=472 (mm)

-Góc ôm đai bánh đai nhỏ :

-Số dây đai:

ct

P z

• Cr =0,7 (va đập nhẹ theo bảng 4.8[I])

• Chọn sơ bộ z =2-4 ⇒Cz = 0,95

với t,e tra bảng 4.21 [3]

-Đường kính ngoài bánh đai: da1=d1+2h0=125+2.3,3=131,6 (mm)

da2=d2+2h0=500+2.3,3=506,6 (mm) -Lực căng ban đầu: F0=Aσ0= zA1σ0= 5.81.1,5 = 607,5 (N)

-Lực căng mỗi dây đai: F0 607,5

z = 5 (dây đai)

Fr = 1122,5 (mm)

2.3.3 Thiết kế bộ truyền bánh răng côn răng thẳng

Thông số ban đầu:

P=5,2272(kw); n1=356,25(vòng/phút); u=2,5;

T=140126(Nmm)

Thời gian làm việc 8 năm ,mỗi năm làm 300 ngày,1 ngày làm 2 ca ,mỗi ca 8 tiếng

Lh=8.300.2.8=38400(giờ)

Tính ứng suất cho phép:

Chọn vật liệu cặp bánh răng là thép C45 tôi cải thiện có giới hạn bền

[ ]σ ben =750MPa và giới hạn chảy[ ]σ chay = 450MPa,có độ rắn 192 240HB

o H

σ =2.HB1+70=570MPa

2 lim

[ ]σH 1=

H

HL H

S

K

1 lim 0

1,1

570=518,18MPa

[ ] σH 2=

H

HL H

S

K

2 lim 0

1,1

Với bộ truyền bánh răng bằng thép: KR=0,5.Kd=0,5.100=50 MPa1/3

Chọn Kbe=0,25, theo bảng 6.21, với . 0,25.2, 5 0,357

be be

R d

u

+ + mm (2.23) Tra bảng 6.22 ta được z1p=21

99, 75

2,9334

m tm

d m

z

= = = mm (2.25) Mođun vòng ngoài:

2,93

3.35

tm te

be

m m

K

− − mm (2.26) Theo bảng 6.8 lấy giá trị tiêu chuẩn mte= 4

4 4,57

te tm

m tm

d z m

= = = lấy z1=34

Ta có: z2=z1.u=34.2,5=85

Góc côn chia:

' '' 1

Tra bảng 6.5 ta có : zm=274 Mpa1/3

Tra bảng 6.12 ta có: ZH= 1,76

Bánh răng côn răng thẳng: K Hα =1

Vận tốc vòng: 1 .99,75.356, 25

H H

v b d K

T K β K α

Với b=KbeRe=0,25.153,5=38,375

Vậy σH <[ ]σH điều kiện bền tiếp xúc được đảm bảo

Kiểm Nghiệm răng về độ bền uốn:

1 1

F F

v b d K

δ

X1=0,4; x2=-0,4, tra bảng 6.18 YF1=3,45; YF2=71,5 Mpa

Thay các giá trị vừa tính vào ta có: 1

2

67,9571,5

F F

MPa MPa

σσ

=

= Vậy điều kiện bền uốn được đảm bảo

Kiểm nghiệm răng về quá tải :

Các thông số và kích thước bộ truyền bánh răng côn:

• Chiều dài côn ngoài: Re=153,5 mm

• Mođun vòng ngoài: mte=3,35 mm

• Chiều rộng vành răng: bw=40 mm

• Tỷ số truyền: um=2,5

• Góc nghiêng răng: β =0

• Số răng bánh răng: z1=34 ; z2=85

• Đường kính chia ngoài:de1=113,9 mm; de2=284,75 mm

• Góc côn chia: δ1=21,8O; δ2=68, 2O

2.3.4 Thiết kế bộ truyền vit – đai ốc

2.3.4.1 Chọn vật liệu làm vít và đai ốc:

- Vật liệu làm trục vít là thép C45, ren dạng thang cân

- Vật liệu làm đai ốc là đồng thanh thiếc để có thể giảm ma sát và giảm mòn ren, giảm chi phí

2.3.4.2 Tính toán thiết kế:

Tính các thông số :

Đường kính trung bình của vít:

2

H

H d

ψ = : hệ số chiều cao đai ốc với H: chiều cao đai ốc

Ta sử dụng đai ốc nguyên nên ψH =1, 2→2,5

Chọn H h

p

ψ = =1,7 với h: chiều cao làm việc của ren

p: bước ren Chọn kiểu ren hình thang cân ψh =0, 5

[ ]q = 8 10 MPa vì ta chọn vật liệu làm trục vít và đai ốc là thép – đồng thanh Với [ ]q : ap suất cho phép

Chọn các thông số của ren:

Chiều cao profin ren: h= 0,1.d2= 0,1.65=6,5 mm

p d

γ = π = π = (2.29) Hệ số ma sát của cặp vật liệu thép – đồng thanh bôi trơn ko tốt f= 0,1, do đó

Do đó lấy T=489067 Nmm để tính

Với Thép C45: σch=360 MPa do đó điều kiện bền được đảm bảo

Kiểm nghiệm vít về độ ổn định:

Để xác định độ mềm của vít, cần tính momen quá tính J và bán kính quán tính i

J i

F S F

= = = >[SO]=2,5 4

Vậy điều kiện ổn định được đảm bảo

Kích thước đai ốc:

Chiều cao đai ốc:

2

H

H =ψ d = = mm (2.30) Số vòng ren của đai ốc:

110,5

11,0510

H z

p

= = = mm < zmax = 10 12 (2.31)

Ta có: [ ]σd =80MPa;[ ]σk =40MPa; [ ]τc =30MPa

Đường kính ngoài của đai ốc:

F

≥ + = + = mm (2.32) Chọn D=92 mm

Đường kính ngoài của mặt bích đai ốc:

F D

Hình 2 5 sơ đo à tính kết cấu h ệ thốn g ba øn dư ới

2.4.1 Công suất động cơ quay bàn dưới

Ta phải chọn số vòng quay của phuy thích hợp để vừa đảm bảo năng suất vừa khống chế lực li tâm sinh ra

Chọn số vòng quay của phuy: n=65 vòng/phút

ω = = = (rad/s) Với D,R: đường kính và bán kính của phuy

Vận tốc của bánh răng nối với trục động cơ:

v =ωR = = m s

Với R1: bán kính bánh răng chủ động

Lực ly tâm sinh ra khi phuy quay: . 2 10000.1, 97 67931

0, 29

m v G R

Vì vừa phải chịu lực dọc trục vừa phải chịu lực hướng tâm nên ta chọn ổ đỡ là ổ đũa côn

Khi ổ bi chịu tác dụng của lực P=100 KN thì sinh ra 2 lực F1 và F2 trong ổ bi và hai lực này sinh ra hai lực ma sát cản chuyển động trong ổ

2 cos36o 100.cos 36o 80,9

Lực ma sát tổng hợp do F1 và F2 gây ra: F k1=(F1+F2) f

Với f 0, 0015 0, 006= ÷ : hệ số ma sát trong ổ bi chọn f=0,006

η

Tính tỉ số truyền ut của hệ thống dẫn động bàn dưới: u t =u u1 2

Với u1=2,5: tỷ số truyền của 1 cặp bánh răng trụ giữa trục động cơ và bàn đỡ dưới

u2=4: tỉ số truyền của hộp giảm tốc 1 cấp

u t =u u1 2 =2,5.4 10=

Ta có: nlv=65(v/ph)

Số vòng quay sơ bộ của động cơ: nsb=nlv.ut =65.10=650 (v/ph)

Theo phụ lục 1.3 trang 237 [I], ta chọn động cơ 4A90LA8Y3, có các thông số kỹ thuật như sau: P dc =0, 75(KW) ; n dc =705(v/ph)

Bảng đặc tính kỹ thuật của hệ thống truyền động bàn dưới

Bảng 3.2: Đặc tính kỹ thuật của hệ thống truyền động bàn dưới

2.4.2 Tính toán và thiết kế bộ truyền bánh răng quay bàn

Chọn vật liệu và chế độ nhiệt luyện:

Chọn vật liệu cặp bánh răng là thép C45 tôi cải thiện có giới hạn bền

[ ]σ ben =750MPa và giới hạn chảy[ ]σ chay = 450MPa,có độ rắn 192 240HB

Tính toán :

Xác định ứng suất cho phép

Ta có giới hạn tiếp xúc 0

S

k k Z Z

k

0 limσ

σ = (2.34) Trong đó:

lim

H

σ :giới hạn mỏi tiếp xúc ứng với chu kỳ cơ sở N Ho=30H HB2 , 4

Theo (6.5), N Ho=30H HB2 , 4,do đó:

7 4

,

2 1.10200

• Z R:hệ số xét đến sự ảnh hưởng của độ nhám bề mặt

• Z V:hệ số xét đến sự ảnh hưởng của vận tốc vòng

• k :he ä số xe ùt đ ến đ iều k ie än bo âi trơn l

• k XH:hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước răng

• k HL:hệ số tuổi thọ m H

HE

HO HL

1

0 lim HL H H

• k HE:hệ số chế độ tải trọng trung bình,tra bảng 6.4, ta được k HE =0,25

• c : số lần ăn khớp trong một vòng quay của bánh răng c=1

• n : số vòng quay của trục công tác n=65

• tΣ: tổng số giờ làm việc của bánh răng đang xét

24 365 k nam k ngay L

tΣ = (2.35) L: tuổi thọ tính bằng năm, L = 5

• k nam,k ngay:là hệ số sử dụng bộ truyền trong một năm và trong một ngày

1,

= ngay nam k k

⇒tΣ =L.365.k nam.k ngay.24=5.365.1.1.24=43800(gio)