Luận văn tốt nghiệp máy ép lon nhôm phế thải

Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Bách Khoa HCM Khoa Cơ KhíBộ Môn Cơ Điện Tử. Đề Tài Máy Ép Lon Nhôm Phế Thải Tài Liêu đầy đủ file Bao Gồm File Thuyết Mình và File Cad

MÁY ÉP LON NHÔM PHẾ THẢI

LỜI CAM KẾT

Luận văn này là do tôi thực hiện, trong luận văn này không có bất cứ nội dungnào được sao chép từ các tài liệu khác

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong trường Đại học Bách Khoa, các thầy

cô trong khoa Cơ khí, đặc biệt là các thầy cô trong bộ môn Cơ điện tử, những người

đã dìu dắt em tận tình, đã truyền đạt cho em nhiều kiến thức và kinh nghiệm quý báu trong suốt thời gian em học tập tại trường

Trong quá trình thực hiện luận văn, em xin đặc biệt cảm ơn Thầy Nguyễn Đàm Tấn

đã nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện để em có thể hoàn thành được luận văn này Kính chúc thầy sức khỏe và đạt được nhiều thành tựu trong công việc vàcuộc sống

Em cũng gửi lời cảm ơn đến cha mẹ và những người bạn cùng lớp đã động viên và giúp đỡ em trong những lúc khó khăn khi thực hiện luận văn

Khi thực hiện luận văn này, mặc dù đã cố gắng nhưng do thời gian thực hiện ngắn

và sự hạn chế về kiến thức và năng lực của bản thân nên luận văn không tránh khỏi saisót, khiếm khuyết Em kính mong thầy cô hướng dẫn thêm để có thể hoàn thiện sau này

Sinh viên

Bùi Khổng Dương

MÁY ÉP LON NHÔM PHẾ THẢI

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Nhôm là một trong những kim loại đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế thế giới,Tài nguyên bô-xít cũng có hạn trong khi nhu cầu của con người ngày càng cao Dovậy việc tái chế nhôm từ các phế thải đã trở thành một trong những thành phần quantrọng của công nghiệp luyện nhôm Việc tái chế đơn giản là nấu chảy kim loại, nó rẻhơn rất nhiều so với sản xuất từ quặng Tuy nhiên việc tái chế nhôm là một quy trìnhkhá phức tạp Nhôm sau khi được thu gom tại các cơ sở thu mua phế liệu, được vậnchuyển về các nơi luyện nhôm để nấu lại thành nhôm nguyên chất Sau đó, phôi nhômđược vận chuyển tới các cơ sở tạo ra sản phẩm nhôm để đưa vào sử dụng lại trongcuộc sống Trong giai đoạn thu gom nhôm các vỏ lon nhôm rỗng nên chiếm nhiềudiện tích Làm cho việc vận chuyển trở lên phức tạp và tốn nhiều công sức Do vậy, đểviệc vận chuyển trở nên dễ dàng hơn, các lon nhôm phế thải cần được ép lại thànhtừng khối nhỏ Do vậy, việc nghiên cứu và chế tọa máy ép lon nhôm phế thải la rấtquan trọng Chính vì vậy, các nước công nghiệp trên thế giới đã ứng dụng công nghệkhoa học - điều khiển tự động vào để giải quyết bài toán này

Nắm bắt được vấn đề này, đồng thời, với mong muốn áp dụng những kiến thức từmôi trường đại học, em đã mạnh dạn đề xuất đề tài nghiên cứu, chế tạo máy ép lonnhôm phế thải , với khả năng của mình cùng với việc tìm hiểu tài liệu trên mạngInternet và từ thực tế, em thiết kế máy này với hệ thống xilanh thủy lực

Nội dung chính của luận văn: tìm hiểu tổng quan về máy ép, tính toán sơ bộ các kếtcấu cũng như truyền động, thiết kế cơ khí, thủy lực, điều khiển và lập trình

MỤC LỤC

Hướng phát triển đề tài

MÁY ÉP LON NHÔM PHẾ THẢI

DANH SÁCH BẢNG BIỂU

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MÁY ÉP LON NHÔM

Tóm tắt chương: Trong chương này, luận văn sẽ trình bày, giới thiệu chung về

máy ép lon nhôm phế thải, bối cảnh ra đời Nhu cầu từ thực tiến Giới thiệu về một số máy ép trong nước và trên thế giới, từ đó đề xuất nội dung luận văn.

1 Nhu cầu tái chế nhôm

a Nhôm có từ đâu?

Nhôm là nguyên tố phổ biến trong vỏ Trái đất nhưng lại hiếm ở dạng tự do, hầu hếtnhôm tồn tại dưới dạng các hợp chất Nhôm là kim loại tương đối mới và được sảnxuất với quy mô công nghiệp chỉ khoảng trên 100 năm lại đây

Nhôm khi mới được phát hiện là cực kỳ khó tách ra khỏi các loại đá có chứa nó.Nhôm bị ôxi hóa rất nhanh và ôxít nhôm là một hợp chất cực kỳ bền vững Việc phânlập nhôm từ quặng, ôxít nhôm (Al2O3) là rất khó

Bô-xít là một loại quặng nhôm trầm tích có màu hồng, nâu … với thành phần chủyếu là các khoáng vật của nhôm cùng với các khoáng vật oxit sắt, các khoáng vật sét

Từ bô-xit có thể tách ra alumina (Al203) – nguyên liệu chính để luyện nhôm

Trên thế giới, quặng bô-xít có nhiều ở Guinea, Việt Nam, Australia, Brazil, Jamaica,

Ấn Độ, … Trong đó, Việt Nam có trữ lượng bô-xít đứng thứ 3 với khoảng 5,4 tỷ tấntrong tổng số 38 tỷ tấn trên toàn thế giới Trên thế giới, Úc, Trung Quốc, Mỹ, Brazin

và Jamaica là những nước sản xuất nhiều alumina nhất

Năm 1825, công nghệ chế biến nhôm từ bô-xít lần đầu tiên được phát hiện ở phươngTây bởi Han Oerstad – một nhà hóa học Đan Mạch Ông đã chiết xuất được mộtlượng nhỏ nhôm từ bô-xít

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MÁY ÉP LON NHÔM PHẾ THẢI

Và vào năm 1889, Karl Bayer đưa ra quy trình Bayer chiết được số lượng lớn alumina

từ bô-xít Từ đó đến nay, đây vẫn được coi là công nghệ chủ lực để sản xuất alumina

từ bô-xít

a Tác động xấu của việc khai thác nhôm

Khai thác bô-xít đồng nghĩa với việc phá vỡ cấu trúc văn hóa truyền thống của cư dânbản địa, những lề thói tập tục bao đời cũng như gây ra những xáo trộn về cuộc sống,sinh kế

Đất rừng, đất nông -lâm nghiệp và rừng xung quanh khu vực khai thác sẽ bị mất, phá

vỡ môi sinh giống như hình 1.1

Đặc biệt, trong quá trình khai thác bô-xít, bùn đỏ (hay còn gọi là bụi đỏ) – một sảnphẩm phụ của qui trình Bayer, một hợp chất độc hại – các tạp chất trong bô-xít khônghòa tan trong quá trình tinh chế là điều đáng lo ngại nhất Bùn đỏ là những hạt bụimịn dễ gây ô nhiễm không khí, dễ xâm nhập vào đất và nguồn nước …

Hình 1.1 Khai thác bô xít Tây Nguyên

Những bài học từ bang Orissa (Ấn Độ) và quốc gia Haiti vẫn còn đó Những hứa hẹn

về phát triển kinh tế – xã hội vùng, thông thương giao lưu từ các nhà đầu tư, sản xuấtchỉ là danh nghĩa Nguồn tài nguyên bô-xít của họ cứ được khai thác cạn dần nhưng

họ đã không nhận được gì nhiều hơn là sự xáo trộn cuộc sống, xung đột, ô nhiễm, đóinghèo và bệnh tật đeo bám Đó cũng chính là điều mà rất nhiều nhà khoa học, môi

trường cũng như người dân đang quan ngại về vấn đề khai thác bô-xít tại Tây Nguyênhiện nay.

Vì vậy tái chế nhôm là một lựa chọn khôn ngoan

b Lợi ích của việc tái chế nhôm

 Tiếc kiệm năng lượng:

Sản xuất nhôm từ quặng nhôm là một quá trình tiêu tốn nhiều năng lượng Nó liênquan đến việc khai thác quặng và vận chuyển chúng vào các cơ sở làm sạch và chếbiến chúng trước khi sản xuất các sản phẩm cuối cùng Việc tái chế nhôm tiếtkiệm 92% năng lượng cần thiết để sản xuất nhôm từ quặng bôxit

 Bảo tồn nguyên liệu: Tính theo cả số lượng lẫn giá trị, việc sử dụng nhôm vượt tất

cả các kim loại khác trừ sắt và nó đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế thếgiới Chính vì vậy nguồn nguyên liệu từ quạng nhôm ngày càng cạn kiệt thì việctái chế nhôm từ các phế thải đã trở thành một trong những thành phần quan trọngcủa công nghiêp luyện nhôm

 Giảm ôi nhiễm môi trường: Quá trình tái chế nhôm tái chế nhôm đòi hỏi ít nănglượng hơn, có nghĩa là giảm khí thải nhà kính Điều này làm giảm tác dụng phụđối với môi trường, chẳng hạn như sự nóng lên toàn cầu và mưa axit

2 Tình hình tái chế nhôm trên thế giới và Việt Nam hiện nay

Tại Mỹ, từ năm 1970 – 2001 đã có 903 tỷ lon/hộp nhôm bị bỏ đi, hình 1.2 biểu đồ tái chếhộp nhôm ở mỹ (1972-2001) Chỉ tính riêng năm 2001 đã có 50,7 tỷ lon/hộp nhôm bị vứt

bỏ, nếu số lượng này được tái chế thì có thể tiết kiệm được năng lượng tương đương với

16 triệu thùng dầu thô, số lượng dầu đó đủ cung cấp năng lượng cho 2,7 triệu gia đình

Mỹ hay cho hơn 1 triệu xe ô tô trong một năm Đồng thời, việc tái chế này cũng có thểngăn chặn được việc thải ra 75.000 tấn khí thải dioxide sulfur và ô-xít ni-tơ phát ra từviệc sản xuất nhôm tinh luyện mới

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MÁY ÉP LON NHÔM PHẾ THẢI

bô-xít, 4kg hóa chất và 14kWh điện Nếu tất cả những hộp/lon nhôm ở Anh được tái chếthì mỗi năm sẽ có ít hơn 14 triệu thùng rác đựng vỏ lon/hộp)

Hình 1.2 Tái chế hộp nhôm ở mỹ(1972-2001)

Việt Nam hiện nay chưa có con số chính thức về lượng nhôm được tái chế Tuy nhiên,theo một số thống kê sơ bộ, ở các làng nghề có đến 95,2% lượng phế thải kim loại đượctái chế, mang lại tổng số 700.000 tấn sản phẩm mỗi năm Tái sử dụng và tái chế ở ViệtNam được đánh giá là rất tốt Riêng trong lĩnh vực công nghiệp, một số ngành có khảnăng thực hiện tái chế 80% lượng chất thải

Trong khi ngành công nghiệp khai khoáng đòi hỏi tính chuyên môn và kỹ thuật của lựclượng lao động tham gia, ngành tái chế hiện đang là sinh kế của rất nhiều người nghèo đôthị Bên cạnh đó, một số làng nghề cũng đã và đang giàu lên nhờ tham gia vào tái chế rácthải Nhôm chắc chắn nằm trong danh sách kim loại được ưu tiên thu gom, tái chế

Tuy nhiên việc tái chế nhôm là một quy trình khá phức tạp Nhôm sau khi được thu gomtại các cơ sở thu mua phế liệu, được vận chuyển về các nơi luyện nhôm để nấu lại thànhnhôm nguyên chất Sau đó, phôi nhôm được vận chuyển tới các cơ sở tạo ra sản phẩmnhôm để đưa vào sử dụng lại trong cuộc sống Trong giai đoạn thu gom nhôm các vỏ lonnhôm rỗng nên chiếm nhiều diện tích Làm cho việc vận chuyển trở lên phức tạp và tốnnhiều công sức, hình 1.3 cho thấy những lon nhôm sau khi sử dụng thì tốn rất nhiều diệntích

Hình 1.3 Tái chế lon nhôm tại Mỹ

Do vậy, để việc vận chuyển trở nên dễ dàng hơn, các lon nhôm phế thải cần được ép lạithành từng khối nhỏ như hình 1.4 để dễ dàng khuôn vác và tiếc kiệm diện tích đáng kểtrong vận chuyển và lưu trữ trong kho bãi

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MÁY ÉP LON NHÔM PHẾ THẢI

3 Một sô máy ép thế giới và trong nước.

Trên thế giới hiện nay có nhiều công ty chế tạo máy ép phục vụ cho ngành công nghiệp nặng và nhẹ như các loại máy ép dùng trong sản xuất giày, máy ép dùng để ép gạch, dùng để ép ván dăm, ép lon phế thải… Tuy nhiên tính đa dạng trong khâu thiết kế sản phẩm này chưa có, vì lí do nhu cầu sử dụng mặt hàng này không nhiều Nên đa số các công ty chuyên sản xuất máy ép luôn sản xuất theo đơn đặt hàng của đối tác Điều này đãdẫn đến thực trạng nước ta chưa có công ty nào thiết kế và chế tạo ra máy ép hoàn chỉnh

Do kinh nghiệm cũng như công nghệ là chưa đủ, mà các công ty chủ yếu là phân phối lạisản phẩm của các công ty nước ngoài hoặc nhận đơn đặt hàng tại Việt Nam rồi đưa về các công ty chính để chế tạo

Qua tìm hiểu các công ty chuyên sản xuất và chế tạo máy ép chủ yếu tập trung ở những nước có nền công nghiệp phát triển mạnh như tại Mĩ có công ty DENISON được thành lập từ năm 1900, tại Ấn Độ có công ty VELJAN, công ty YOKEN của Đài Loan chuyên cung cấp các loại van và bơm thủy lực khí nén, tại Đức có tập đoàn REXROTH chuyên

về sản xuất chế tạo, sửa chữa và bảo dưỡng các loại máy ép thủy lực cũng như cung cấp thiết bị phụ tùng cho các hệ thống thủy lực khí nén Tại Việt Nam có công ty Cổ phần Công nghệ Quỳ nh, công ty T.A.T t ại Tp HCM, công ty Long Quân tại Hà Nội là các công ty chuyên về phân phối, lắp đặt, thiết kế, tư vấn hệ thống thủy lực khí nén hàng đầu tại Việt Nam

 Máy ép khối kiểu ngang như hình 1.5 máy được chế tạo tại Thượng Hải – TrungQuốc

Hình 1.5 Máy ép phế liệu kiểu ngang tự động

Bảng 1.1 - Thông số máy phế liệu kiểu ngang tự động

Máy ép khối tự động kiểu ngang

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MÁY ÉP LON NHÔM PHẾ THẢI

Thời gian ép ≤30S/ ( tiến và lùi)

 Máy ép thủy lực hình 1.6 được sản xuất tại Công Ty TNHH KỸ THUẬT GIALONG Máy chuyên dùng ép các loại phế liệu như phoi bào, phoi tiện, các loại sợivải, các loại bã như bã mía, vỏ chai nhựa, vỏ lon, hộp bìa các tông…

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

Hình 1.6 Máy ép thủy lực Gia Long

Bảng 1.2 Thông số máy ép thủy lực Gia Long

Máy ép khối tự động kiểu đứng

2 - 6 hàng φ2.75～φ3.0mm3 dây thép hoặc dây nhựa

Thời gian ép ≤30S/ ( tiến và lùi)

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MÁY ÉP LON NHÔM PHẾ THẢI

 Máy ép các phoi kim loại như hình 1.7

Hình 1.7 Máy ép phoi kim loại

Bảng 1.3 - Thông số máy ép phoi kim loại

Thời gian 1 chu trình

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MÁY ÉP LON NHÔM PHẾ THẢI

 Ngoài ra còn có các kiểu máy bán tự động như hình 1.8

Hình 1.8 Máy ép kiểu đứng bán tự động

Bảng 1.4 - Thông số máy ép kiểu đứng bán tự động

Trọng lượng máy 1500KG.

Kích cỡ máy 1300*950*2800mm.(L*W*H)

Kích cỡ khối ép 300*300*150~400mm (L*W*H)

Kích cỡ cửa tiếp liệu 400*300 MM.

Công suất động cơ 7.5KW/380 V 50 Hz

4 Nội dung luận văn

Nhận thấy khả năng ứng dụng,ưu điểm lớn và nhu cầu cao ở trong nước là động lực lớn

để nghiên cứu sản xuất máy ép lon phế thải trong đề tài luận văn

Nội dung luận văn:

 Tìm hiểu tổng quan về việc tái chế nhôm

 Phân tích lựa chọn phương án thiết kế

 Tính toán kết cấu cơ khí

 Tính toán hệ thống thủy lực

CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Tóm tắt chương: Trong quá trình thiết kế, để tạo ra được một mô hình máy ép lon

nhôm phế thải ta có rất nhiều bước Trong đó, việc lựa chọn cảm phương pháp hợp lý cho từng phần như: kết cấu cơ khí, phương án truyền động và phương án điều khiển là một việc hết sức quan trọng Do vậy, luận văn sẽ tiến hành lựa chọn các phương án sau.

1 Lựa chọn sản phẩm sau khi ép

Các phương án thiết kế được đưa ra đều dựa trên những tiêu chí sau: giá thành, kíchthước của máy ép, độ tin cậy của hệ thống, khả năng bảo trì, tính đổi lẫn của từng bộphận trong máy, hệ số an toàn, chỉ số khả năng sẵn sàng…

 Khó gia công phần thân trụ

 Khó khăn trong khâu tính toán lực ép vì ta phải tính thêm tải trọng tập trung ở các góc của hình vuông

Do mụch đích chính của máy ép lon phế thải là dễ dàng trong khâu vận chuyển, đỡ tốn diện tích trong vận chuyển và lưu trữ kho bãi nên ta chọn phương án 1

2 Lựa chọn kết cấu máy

2.2.1 Kiểu máy đứng

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

 Nhược điểm:

 Giá thành chế tạo cao

 Kết cấu máy chiếm nhiều diện tích

Từ yêu cầu đặt ra máy hoạt động tự động năng suất cao giá cả hợp lý luận văn chọn phương án thiết kế kiểu máy nằm.

3 Lựa chọn phương án truyền động

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

Có nhiều phương án như:

 Máy ép ma sát kiểu trục vít

 Máy ép sử dụng cơ cấu trục khuỷu thanh truyền

 Máy ép sử dụng cơ cấu con lăn

 Máy ép sử dụng hệ thống thủy lực

1 Máy ép ma sát kiểu trục vít

CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Hình 2.1 Cơ Cấu trục vít

Trong đó:

2: Bộ truyền đai 6: Bánh ma sát 10: Đòn bẩy

3,5 : Đĩa ma sát 7: Cữ hành trình 11: Cần điều khiển

 Nguyên lý hoạt động

Động cơ 1 truyền chuyển động qua bộ truyền đai 2 làm quay trục 4 Trên đó có lắpcác đĩa ma sát 3 và 5 như hình 2.1 Khi nhấn bàn đạp 11, đòn bẩy 10 đi lên đẩytrục 4 dịch sang bên phải và đĩa ma sát 3 tiếp xúc với bánh ma sát 6 làm trục vítquay theo chiều thuận đưa con trượt đi xuống khuôn ép Khi đến vị trí cuối củahành trình ép vấu 8 và cỡ tì 9 làm cho đòn bẩy 10 đi xuống đẩy trục 4 qua trái vàđĩa ma sát 5 tỳ vào bánh ma sát 6 làm cho trục vít quay theo chiều ngược lại đưađầu trượt đi lễ đến hành trình 7, đòn bẩy 10 lại được nhấc lên, trục 4 được đẩysang phải lặp lại quá trình trên.

 Ưu điểm và nhược điểm

 Ưu điểm

 Máy có chuyển động đầu trượt êm, tốc độ không lớn nên kim loại biến dạng từ từ

và triệt để hơn, hành trình làm việc điều chỉnh trong phạm vi khá rộng

 Đơn giản, dễ chế tạo, giá thành rẻ

 Quy trình ép dao động ít

 Nhược điểm

 Năng suất không cao

 Lực ép tao ra không lớn

 Chưa có tính tự động hóa cao

 Môment ngẫu lực của trục vít phải chịu cao

2 Máy ép sử dụng cơ cấu trục khuỷu thanh truyền

 Sơ đồ nguyên lý

Sơ đồ nguyên lý máy ép lon nhôm phế thải sử dụng cơ cấu trục khuỷu thanhtruyển được thể hiện như hình 2.2

Trong đó:

1: Mô tơ 4: Ly hợp 7: Thanh truyền 10: Khuôn ép

2: Puli 5: Trục khuỷu 8: Đầu trượt

3: Đai truyền 6: Phanh 9: Máng trượt

CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Hình 2.2 Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền

 Nguyên lý làm việc:

Khi mở máy, mô tơ 1 quay, bánh đai quay, chuyển động đai làm cho vô lăng cùngvới ly hợp 4 quay tự do trên trục khuỷu 5 nhờ ly hợp then hoặc ly hợp ma sát nhưhình 2.2 Khi nhấn bàn đạp hoặc nút làm việt, ly hợp gắn liền với trục khuỷu và vôlăng làm cho trục khuỷu quay đồng thời phanh 6 nhả trục khuỷu ra, thanh truyền 7đẩy đầu trượt 8 xuống và lên Khi không nhấn mạnh vào bàn đạp ly hợn không làmviệc, vô lăng 4 lại quay tự do, phanh 6 giữu trục khuỷu ở đúng vị trí cần thiết

 Ưu điểm và nhược điểm

 Ưu điểm:

 Bền, chắc chắn, ta được áp lực riêng lớn, năng suất cao

 Giá thành thiết kế và chế tạo rẻ

 Làm việc ở chế độ cho trước hoàn toàn chính xác

CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Hình 2.3 Cơ cấu con lăn

Trong đó:

1: Mô tơ 5: Cam 10: Đầu trượt

2: Puly 6: Con lăn 11: Máng trượt

3: Đai truyền 7, 8: Cần lắc 12: Khuôn ép

4: Vô lăng 9: thanh truyền 13: Lò xo

 Nguyên lý làm việc

Đông cơ quay, thông qua bộ truyền 2,3,4 làm cho cam 5 quay như hình 2.3 Con lắc 6 luôn tiếp xúc với bề mặt làm việc của cam 5 nhờ lò xo 13 Khi cam nâng nhờ

cơ cấu con lăn 6, cần lắc 7, 8 thành truyền 9 la cho đầu trượt 10 đi xuống khuôn

ép Khi cam tới vị trí hạ, thanh truyền 9 nâng đầu trượt đi lên Quá trình lặp lại như trên

 Ưu điểm và nhược điểm

 Sơ đồ và nguyên lý hoạt động

Sơ đồ nguyên lý làm việc của máy ép lon nhôm phế thải sử dụng hệ thống thủy lựcđược thể hiện như hình 2.4

Trong đó:

1: Bể dầu 5: Van an toàn 9: Con trượt

2: Bộ lọc 6: Đồng hồ đo áp 10: Máng trượt

3: Bơm nguồn 7: Van phân phối 4/3 11: Khuôn ép

4: Động cơ điện 8: Xilanh

CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Hình 2.4 Hệ thống thủy lực

 Nguyên lý hoạt động

Đông cơ hoạt đông làm quay bơm dầu số 3, dầu từ bể 1 qua bộ lọc 2 đến van phânphối 7, sau đó qua ống dẫn I tơi xilanh 8 (như hình 2.4) Xilanh 8 thưc hiện quátrình ép đẩy đầu trượt 9 đi xuống, đồng thời dầu sẽ theo đường ống II qua vanphân phối về lại bể dầu Ở hành trình về quả piston sẽ theo chiều ngược lại sự đảochiều của piston được điều khiển bởi hệ thống van phân phối 7

 Ưu điểm và nhược điểm:

 Ưu điểm:

 Truyền động được công suất cao và lực lớn nhờ các cơ cấu tương đối đơn giản,hoạt động với độ tin cậy cao, dỏi hỏi ít về chăm sóc và bảo dưỡng

 Kết cấu nhỏ gọn, nối kết giữa các thiết kế với nhau dễ dàng bằng việc đổi chỗ cácmối nối ống.

 Dễ biến đổi chuyện động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của cơcấu chấp hành

 Có khả năng giảm khối lượng và kích thước nhợ chọn áp suất thủy lực cao Nhờquán tính nhỏ của bơm và động cơ thủy lực , nhờ tính chịu nén của dầu nên có thể

sử dụng vận tốc cao mà không sợ bị va đập mạnh như trong trường hợp cơ khí hayđiện

 Dễ theo dõi và quan sát bằng áp kế, ngay cả những hệ mạch phức tạp

 Giảm tiếng ồn

 Lực tác dụng làm vật biến dạng từ từ

 Dễ đề phòng quá tải nhờ van an toàn

 Hệ thống điều khiển tự động hóa

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

 Khả năng lập trình và tích hợp hệ thống kém nên khó khăn khi thay dổi chươngtrình làm việc

 Khi mới khởi động, nhiệt độ của hệ thống chưa ổn định, vân tốc làm việc thay đổi

do độ nhớt của chất lỏng thay đổi

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

2.4 Sơ đồ nguyên lý hoạt động

CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Hình 2.5 Sơ Đồ nguyên lý hoạt động

Quy trình hoạt động như hình 2.4

Phôi được băng tải đưa vào phiễu chứa lon [3] Xi lanh [1] rút về để lon rớt vào buồng

ép Xilanh [1] tiến tới để ép lon [4] Quá trình diễn ra liên tục khoảng 10 lần Sauk hi hoàn thành 10 lần ép xilanh [5] sẽ rút cửa [6] lên, xilanh [1] đẩy sản phẩm ra ngoài Quá trình này được diễn ra liên tục

2.5 Lựa chọn phương án điều khiển

Để điều khiển máy ép lon phế thải ta có thể dùng rele, vi xủ lý, PLC hoặc máy tính

a) So sánh các thiết bị điều khiển

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

Chỉ tiêu so sánh Rơ-le Vi xử lý Máy tính PLC

Mất thời gianthiết kế lậptrình

Mất thời gian lập trình

Lập trình và lắpđặt đơn giản

Linh động Rất khó Khó Khá đơn giản Rất đơn giản

Bảo trì Kém (rất nhiều

công tắc)

mạch điện từ chuyên dùng)

Tốt (các modul được tiêu chuẩnhóa)

Do vậy đối với máy ép lon nhôm phế thải truyền động bằng hệ thống thủy lực thì ta chọn phương án điều khiển bằng PLC

b Một số loại PLC Mitsubishi:

- FX0S

CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Ưu điểm:

 Có kích thước nhỏ gọn

 Với I / O 14 / 20 / 30 ba loại mô hình để lựa chọn

 giảm chi phí lao động và kích thước pancel điều khiển

 800 BƯỚC chứa trong bộ nhớ EEPROM, với việc sử dụng bộ nhớ chương trình bằng EEPROM cho phép dữ liệu chương trình được lưu lại trong bộ nhớ, trong trường hợp mất nguồn đột xuất, giảm thiểu thời gian bảo hành sản phẩm

 Bảo vệ bằng mật khẩu

 Dòng FXO được tích hợp sẵn bên trong bộ đếm tốc độ cao và các bộ tạo ngắt, cho phép xử lý tốt một số ứng dụng phức tạp

Nhược điểm của dòng FX0

 không có khả năng mở rộng số lượng I/O được

 Không có khả năng nối mạng, không có khả năng kết nối với các mô dun chuyên dùng

 Thời gian thực hiện chương trình lâu

Hình 2.7 PLC Mitsubishi FX0N

FX0N PLC (hình 2.7) sử dụng cho các máy điều khiển độc lập hay các hệ thống nhỏ với số lượng I/O có thể quản lý nằm trong miền 10-128 I/O FX0N thực chất

là bước đệm trung gian giữa FX0S với FX PLC FX0N có đầy đủ các đặc trưng cơbản của dòng FX0S, đồng thời còn có khả năng mở rộng tham gia nối mạng.

- FX1N

Hình 2.8 PLC Mitsubishi FX1N

PLC FX1N (hình 2.8) thích hợp với các bài toán điều khiển với số lượng đầu vào

ra trong khoảng 14-60 I/O Tuy nhiên khi sử dụng các module vào ra mở rộng lên tới 128 I/O

Bộ nhớ chương rình 8000 kstep

Chu kỳ lệnh 0.55us/lệnh

6 bộ đếm tốc độ cao(60KHz), hai bộ phát xung đầu ra với tần số điều khiển tối đa

là 100KHz

Nguốn cung cấp:12-24VDC, 120-240VAC

Nhìn chung, dòng FX1N PLC thích hợp cho các ứng dụng dùng trong công nghiệpchế biến gỗ, trong các hệ thống điều khiển cửa, hệ thống máy nâng, thang máy, sản xuất xe hơi, hệ thống điều hòa không khí trong các nhà kính, hệ thống xử lý nước thải, hệ thống điều khiển máy dệt,…

- FN2N

CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Hình 2.9 PCL Mitsubishi FX2N

Đây là loại PLC có tính năng tương đối mạnh, FX2N (hình 2.9) trang bị tất cả các tính năng dòng FX1N.Tốc độ xử lý tăng cường với thời gian thực hiện

0.08us/lệnh

Điều khiển số lượng đầu ra từ 16-128I/O

Trong trường hợp cần thiết có thể mở rộng lên tới 256 I/O

Bộ nhớ 8kstep, trong trường hợp cần điều khiển các quà trình phức tạp, có thể mở rộng bộ nhớ lên tới 16kstep

Với những tính năng vượt trội đó ta chọn Mitsubishi FX2N để điều khiển máy ép lon phế

thải

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN KẾT CẤU CƠ KHÍ

Tóm tắt chương: Trong chương này sẽ giới thiệu và báo cáo kết quả thí nghiệm, từ kết

quả thí nghiệm đó sẽ tính toán lực ép và thiết kế sơ bộ kết cấu cơ khí của máy.

3.1 Tính toán lực ép

Lon nhôm được đổ vào khuôn ép sẽ có kiểu nằm khác nhau, do đó lực để ép lon nhôm sẽkhác nhau Để tiện cho việc tính toán ta sẽ xét những vị trí mà lực để ép lon có thể lớnnhất

a Lon nhôm nằm song song với phương ép như hình 3.1

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN KẾT CẤU CƠ KHÍ

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

Theo kết quả thực nghiệm hình 3.2 ta có lực ép lớn nhất trong quá trình ép là:

1 1 637,67 14 8928( )

b Lon nhôm nằm vuông góc với phương ép như hình 3.3

Hình 3.3 Lon đặt vuông góc với phương ép

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN KẾT CẤU CƠ KHÍ

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

Theo kết quả thí nghiệm như hình 3.4 Lực ép lớn nhất:

Tuy nhiên một số lon nhôm khi vào khuôn ép đã bị bẹp, kích thước khoảng 66 30×

Khi đó số lon nhôm xếp được sẽ là: 1

vậy ta chọn lực ép của xi lanh là:

2 3.5 42366 148( )

F k F= × = × = KN

Với: k là hệ số an toàn trong khoảng từ 2-4, ở đây chọn k thông thường là 3,5.Kết quả phù hợp với số liệu được nghiên cứu thực tế sản xuất tại công ty Crow

3.2 Tính toán thiết khuôn ép

Theo nhiệm vụ của luận văn: Thiết kế máy ép lon tự động có kích thước sản phẩm sau

Ta có kích thước của từng lon nhôm là V =330ml1

Thể tích nhôm để tạo thành một lon nhôm là

1 2

2 3

Đường kính của lon nhôm: d= 66 mm

Chiều cao của lon nhôm: h=110 mm

Bề dày của ông nhôm: r =803 µm

Bề dày của đáy lon: r =1001 µm

Bề dày của nắp lon: r =1202 µm

330

2016,59

V k V

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN KẾT CẤU CƠ KHÍ

Kích thước của khuôn ép là:

Hình 3.5 Khuôn ép

3.2 Thiết kế lõi khuôn ép

a Hình dáng lõi khuôn ép

Vì lon nhôm khi ép khó dính chặt với nhau để tạo thành một khối Do đó khi ép lõi khuôn

sẽ lõm vào trong để cho các lon nhôm cài vào nhau và khối nhôm sẽ khó bị tách ra giốngnhư hình 3.6