Đồ án tốt nghiệp thiết kế và chế tạo máy hủy giấy văn phòng

Khái niệm - Là thiết bị có khả năng hủy các tài liệu như giấy được điều khiển bằng nút bấm thông qua kết nối mach điện là tiết bị quan trọng trong văn phòng đối với các công ty ,xí nghi

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài:

- Ngày nay khoa học kỹ thuật phát triển rất mạnh trong nhiều lĩnh vực Đặc biệt là

trong nhóm nghành kỹ thuật

- Quan sát cho thấy nhu cầu bảo mật tài liệu không có giá trị sử dụng cần phải hủy

trước khi đưa tới bộ phận sử lý bên ngoài

- Hưởng ứng phát động tham gia nghiên cứu khoa học trong sinh viên của nhà trường

và thỏa mãn niềm đam mê nghiên cứu khoa học của bản thân

- Góp phần vào thực hiện quá trình phát triển khoa học kỹ thuật của đất nước

- Sau quá trình tìm hiểu về nhu cầu thị trường nói chung và người sử dụng nói riêng,

chúng em quyết định thực hiện đề tài “THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY HỦY GIẤY

VĂN PHÒNG”

2 Mục tiêu nghiên cứu:

- Thiết kế chế tạo thành công “MÁY HỦY GIẤY VĂN PHÒNG”

- Phân tích được đặc tính nguyên lý làm việc của máy

- Hiểu rõ được quy trình cần thực hiện để hoàn thành một sản phẩm cơ khí

- Bổ sung, cũng cố lượng kiến thức còn thiếu trong quá trình còn học trên ghế nhà

trường

3 Đối tƣợng nghiên cứu:

- Tập trung nghiên cứu “MÁY HỦY GIẤY VĂN PHÒNG”

- Tìm hiểu về một số máy hiện có trên thị trường

- Tìm hiểu về các phương pháp gia công và nguyên lý hoạt động của các loại máy có

cùng chức năng hoặc tương tự mà có thể áp dụng vào đề tài

- Việc tính toán thiết kế các bộ phận của máy hoàn toàn dựa vào lý thuyết của môn học

máy cắt kim loại, môn sức bền vật liệu, vẽ kỹ thuật

- Vậy cơ sở tính toán thiết kế:

+ Chỉ tiêu độ bền

+ Chỉ tiêu độ chính xác

+ Chỉ tiêu về tính công nghệ

- Để đảm bảo các chỉ tiêu trên người thiết kế dùng các phương pháp sau đây:

+ Phương pháp tham khảo tài liệu: nghiên cứu, tìm cách ứng dụng các công thức,

phương trình để tính toán, kiểm tra độ bền của các chi tiết, bộ phận máy

6 Cấu trúc đồ án máy hủy giấy văn phòng

- Chương 1: Tổng quan về máy hủy giấy văn phòng

Giới thiệu sơ lược về máy hủy giấy văn phòng tìm hiểu về máy hủy giấy trên thị

trường

- Chương 2: Phân tích các phương án và lựa chọn phương án thiết kế

Tìm hiểu sơ lược về máy h ủy giấy và đưa ra các phương án cụ thể để đảm bảo được

tính khả thi nhất về máy hủy giấy

- Chương 3: Tính toán các chi tiết máy

Tính toàn các chi tiết và chuyển động của máy để đảm bảo độ bền và hoạt động tốt

nhất

- Chương 4: Thiết kế các chi tiết máy và nguyên lý hoạt động

Thiết kế các chi tiết trên phần mềm Inventor 2016 và giới thiệu về bộ truyền, động cơ

của máy

- Chương 5: Vận hành bảo dưỡng và an toàn khi sử dụng

Láp ráp và cho tiến hành chạy thử kiểm tra năng xuất đạt được của máy và vấn đề an

toàn

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY HỦY GIẤY VĂN PHÒNG

1.1 Giới thiệu chung về máy hủy giấy văn phòng

1.11 Khái niệm

- Là thiết bị có khả năng hủy các tài liệu như giấy được điều khiển bằng nút bấm thông

qua kết nối mach điện là tiết bị quan trọng trong văn phòng đối với các công ty ,xí nghiệp

1.1.2 Lịch sử phát triển của hệ thống máy hủy giấy văn phòng

- Chiếcmáy hủy tài liệu đầu tiện được thiết kế bởi Abbot Augustus Low (1844 - 1912)

xếp lại đan xen với nhau để khi người dùng bỏ giấy vào, mô tơ sẽ hoạt động, giấy đi qua

các lưỡi dao và vào năm 1908, tuy nhiên vẫn chưa hoàn thiện phải đến năm 1936, chiếc

máy mới được hoàn thiện bởi Adolf Ehinger Sau đó, ông đã giới thiệu sản phẩm của

mình đến các cơ quan tổ chức tài chính, chính phủ Và công ty ông trở thành nhà sản xuất

máy hủy tài liệu đầu tiên và hàng đầu Từ đó máy hủy tài liệu được biết đến Máy hủy tài

liệu hay còn gọi là máy hủy giấy là thiết bị văn phòng được cấu tạo bao gồm dao cắt, lưỡi

dao, các bánh rang, thùng chứa và đầu máy… Các lưỡi dao được giấy sẽ được hủy thành

vụn hoặc sợi tùy loại, dòng máy Ngoài giấy ra, máy còn hủy được các loại chất liệu nhựa

như các thẻ tín dụng, đĩa CD, USB, card visit… không thể lắp ghép lại được

1.1.3 Những đặt điểm cơ bản của máy hủy giấy văn phòng

1.1.3.1 Ưu điểm cơ bản của máy hủy giấy văn phòng

1: Bảo mật thông tin, các tài liệu quan trọng, bí mật công ty là điều vô cùng quan trọng

và cần thiết, luôn được quan tâm hàng đầu Để tránh các giấy tờ quan trọng, tài liệu mật

rơi vào tay kẻ xấu làm thiệt hại công ty doanh nghiệp Bỡi thương trường như chiến

trường, cạnh tranh, ganh đua nhau khóc liệt, việc để tài liệu quan trọng rơi ra ngoài là vô

cùng nguy hiểm

2: Một công dụng rất tuyệt vời của máy hủy giấy văn phòng là góp phần bảo vệ môi

trường Thay vì vứt giấy tờ vào sọt rác thì chúng ta có thể xén vụn nó ra rồi tận dụng cho

nhiều việc khác như lót chuồng, trồng cây cảnh…

3: Ngoài ra, máy hủy giấy văn phòng còn là thiết bị vệ sinh rất hiệu quả bạn có thể tống

khứ các loại tài liệu không liên quan vướng víu vào máy mà không mất nhiều thời gian

dọn dẹp giúp văn phòng, nơi làm việc của bạn trở nên thoáng hơn, ngăn nắp và gọn gàng

-Ít tốn kém chi phí bảo trì bảo dưỡng

-Hủy giấy nhanh, gọn gàn

1.1.3.3 Nhƣợc điểm

Chỉ sử dụng ở nhũng nơi sạch sẽ không mưa gió

Không được sữ dụng phổ biến (thường là ở các công ty xí nghiệp)

Cũng thường xuyên bị kẹp giấy

1.2 Giới thiệu chung về máy hủy giấy văn phòng

1.2.1 Tình hình nghiên cứu quốc tế

Xuất phát từ những nhu cầu cấp thiết trong cuộc sống như cắt dây cáp, đồng, nghiền

rác thải, đệm, lốp xe, v.v… Hill (1986) đã đưa ra 3 phương án thiết kế máy với 2 trục dao,

4 trục dao và hệ thống băng tải cấp phôi [1] Cơ chế tạo ra có thể giúp cắt sợi và nghiền

Tsai (1994) đã đề xuất cải tiến biên dạng răng của dao cắt nhờ thay đổi góc lượn và độ

dốc Ngoài ra các răng được gia công có độ côn hoặc lưỡi sắc, và các đĩa cữa được lắp

ráp trên trục hình lục giác giúp dễ dàng sắp xếp các đĩa lệch nhau theo hình xoắn ốc [2]

Ming (2002) đã chỉ ra phương án cải tiến biên dạng đĩa cắt bằng cách làm nhọn các

răng và tạo răng cưa không quá sâu trên biên dạng cong của đĩa, nhằm giúp việc bám giấy

tốt hơn [3] Năm 2006, Bai và Shuhui trong sáng chế của mình đã thay 1 đĩa dày bằng 2

đĩa mỏng hơn ghép lại với nhau với một khoảng trống ở giữa Cách làm này sẽ giúp tiết

kiệm được vật liệu, giảm khối lượng trục đồng thời giảm yêu cầu về độ chính xác gia

công cho hệ thống [4] Thừa hưởng những thành tựu đã có, Azimi (2007) đã cho ra đời

một mô hình máy nhỏ gọn, đơn giản hơn chỉ gồm 3 bộ phận chính: Tay quay, dao cắt và

thùng chứa Máy có ưu điểm là tiết kiệm năng lượng [5]

Tuy rất nhiều cơ cấu máy hủy giấy đã được phát triển nhưng chúng vẫn chưa đáp ứng

được nhu cầu đa dạng của thực tế Điều đó thôi thúc nhóm tác giả Weidman, Klowak

cùng các cộng sự (2014) cho ra đời một cơ cấu máy mới, ở đó công việc hủy giấy được

chia thành 3 giai đoạn (tương ứng với 3 tầng) đảm bảo đầu ra cuối cùng là giấy bị băm

nhỏ hoàn toàn để đảm bảo tính bảo mật theo yêu cầu Bên cạnh đó, quá trình hủy còn

được điều khiển bằng chương trình để đảm bảo các công đoạn diễn ra đồng bộ [6] Với sự

phát triển của khoa học và công nghệ, các phương pháp gia công tiên tiến ngày nay được

ứng dụng rộng rãi, cho phép Sanjay cùng các công sự (2015) tăng số lượng lưỡi cắt trên

hai trục, xoay theo hướng song song Quá trình cắt được tiến hành trong không gian chật

hẹp hơn để tài liệu bị nghiền nhỏ thành dạng bột [7] Sara ở trường đại học Vilnius

Gediminas lại xuất phát từ nhu cầu nghiền rác thải nên đã tăng bề dày của đĩa cưa để đảm

bảo khả năng chịu mô men xoắn lớn Hai trục dao được điều khiển bằng động cơ thủy lực

để đảm bảo cắt – nghiền được vật liệu cứng [8] Ở một góc độ khác, để đáp ứng yêu cầu

nhỏ gọn và giảm tiếng ồn ở một số văn phòng, Shahrani cùng các cộng sự ở trường Đại

học Arizona, Hoa Kỳ đã thiết kế lại máy, trong đó trục cắt có gắn nhiều miếng dao nhỏ

liên tiếp, tay quay được liên kết với trục cắt Máy này có khá nhiều ưu điểm như giảm

tiếng ồn, tiết kiệm năng lượng, nhỏ gọn dễ di chuyển, dễ chế tạo, bảo trì, v.v…[9]

Tương tự như việc hủy giấy, trong thực tế sản xuất cũng nảy sinh các nhu cầu sử dụng

các máy băm, cắt nông sản Sreenivas cùng các cộng sự (2017) đã cho ra đời loại máy

như vậy [10] Điều đó cho thấy cơ cấu hủy giấy có thể ứng dụng trong các lĩnh vực khác

Ogbeide, Nwabudike và các đồng nghiệp lại tập trung vào vấn đề tối ưu truyền dẫn và

giảm tiếng ồn bằng đề xuất thêm vào cơ cấu máy các ròng rọc [11] Cũng giống như Tsai

(1994) và Ming (2002), Siddiqui cùng các đồng nghiệp (2017) tập trung vào vấn đề cải

tiến hình học dao cắt Nhờ ứng dụng các công cụ mô phỏng, phân tích số hiện đại, các tác

giả đã tìm ra mẫu thiết kế biên dạng dụng cụ cắt ưu việt hơn [12] Ngoài ra, khác với quan

điểm của Ogbeide [11], Pavankumar và các cộng sự (2018) lại cho rằng cần thay thế cơ

cấu truyền động đai, ròng rọc bằng cơ cấu động cơ điện gắn bộ bánh răng ăn khớp Bằng

thực nghiệm các tác giả đã chỉ ra rằng ý tưởng này sẽ đảm bảo hệ truyền động không xảy

ra hiện tượng trượt khi quá tải [13] Đối với các loại rác thải nhựa, Atadious và Joel gần

đây đã đề xuất cơ cấu buồng băm được làm từ những tấm thép dày, nhọn quay với tốc độ

cao để bào – cắt dần các rác thải nhựa, thay vì cơ cấu nghiền Nhựa bị cắt từ từ sẽ đảm

bảo cơ cấu cắt không bị quá tải [14] Một cải tiến nữa đáng chú ý của Ekman cùng các

cộng sự là trong máy chỉ sử dụng 1 trục dao kết hợp với 2 thành bên của máy để nghiền

Điều này tiết kiệm được một trục dao Đồng thời có màng lưới lọc để vụn khi nghiền lọt

qua [15] Ravi [16] trong đề xuất của mình đã phủ 1 lớp Crom hoặc Nikel để tăng cường

độ cứng và giảm ăn mòn của dao cắt

1.2.2 Tình hình sử dụng máy hủy giấy văn phòng ở nước ta

Mặc dù nhu cầu hủy giấy ở nước ta là rất lớn như đã nêu, nhưng phải đến gần đây loại

máy này mới được nghiên cứu và chế tạo thử nghiệm ở nước ta Trong đồ án tốt nghiệp

của mình, thầy Nguyễn Ngọc Thiện đã nghiên cứu và hướng dẫn cho nhóm mình thiết kế

máy hủy giấy công suất nhỏ dành cho những người làm văn phòng Tuy nhiên đề tài này

chỉ mang tính chất ứng dụng và chế tạo Đóng góp đáng kể hơn trong nghiên cứu về loại

máy này ở Việt Nam

Mặc dù những nghiên cứu trong và ngoài nước đã có những thành tựu đáng kể trong

việc phát triển máy hủy giấy, tuy nhiên, đến nay vẫn tồn đọng một số vấn đề kỹ thuật cơ

bản và chưa có được phương án giải quyết triệt để Bên cạnh những ưu điểm thì cũng có

những nhược điểm riêng Các loại máy hủy giấy hiện nay hoạt động theo cơ chế cắt,

nghiền chủ yếu nhờ cơ cấu gồm hai hay nhiều trục cắt đặt song song nhau, khi động cơ

quay làm các trục quay để nghiền, xé giấy Về cơ bản, mỗi loại khác nhau ở cấu tạo, biên

dạng lưỡi dao, công suất của động cơ

Hình 1.1: Máy hủy giấy văn phòng Hình 1.2: Cơ chế cắt của máy hủy giấy

Hình 1.3: Máy hủy giấy công nghiệp

Ở dạng máy hủy giấy văn phòng, cấu tạo hai trục cắt nhỏ được gắn các lưỡi cắt mỏng

đặt xen kẽ nhau Thiết kế nhỏ gọn là đặc điểm nổi bật của máy, giúp tiết kiệm không gian,

tính thẫm mĩ cao, dễ dàng di chuyển ở các không gian làm việc khác nhau

Ở dạng máy hủy giấy văn phòng, cấu tạo hai trục cắt nhỏ được gắn các lưỡi cắt mỏng

đặt xen kẽ nhau Thiết kế nhỏ gọn là đặc điểm nổi bật của máy, giúp tiết kiệm không gian,

tính thẫm mĩ cao, dễ dàng di chuyển ở các không gian làm việc khác nhau Tuy nhiên,

loại máy này chỉ phù hợp với công việc văn phòng chỉ có nhu cầu hủy lượng giấy ít mang

tính bảo mật Máy có năng suất hủy giấy thấp, động cơ có công suất nhỏ, dễ bị kẹt giấy

khi làm việc quá tải, nhiều lần hư hỏng sẽ làm cho động cơ dần bị xuống cấp và máy sẽ

không hoạt động được

Ở dạng máy hủy quy mô công nghiệp, có cấu tạo hai trục cắt (hoặc 3-4 trục) được gắn

đĩa cắt dày có thiết kế các mấu răng Cơ cấu của máy có các ưu điểm nổi bật: đĩa cắt dày

cộng với momen trục quay lớn giúp máy có thể cắt được một xấp giấy dày trong một lần,

các đĩa cắt dày đặt xen kẽ sát nhau nên có độ cứng vững tốt khi các trục làm việc, biên

dạng của đĩa cắt có các răng giúp kéo giấy một cách hiệu quả Tuy nhiên, chính vì cấu tạo

của các đĩa cắt được đặt xen kẽ và sát nhau, với khoảng hở rất nhỏ nên yêu cầu về độ

chính xác gia công, lắp ráp rất cao Sai số chế tạo sẽ dẫn đến va chạm giữa các đĩa vào

nhau, gây vỡ lưỡi dao cũng như phá hủy hệ thống Đồng thời, khi gặp xấp giấy quá dày,

các lưỡi cắt do các đĩa tạo ra có thể chưa kịp cắt hết được giấy, trong khi răng của đĩa thì

vẫn bám bắt và kéo giấy xuống liên tục Quá trình cắt – kéo giấy không đồng bộ trong khi

hủy tập giấy dày chính là nguyên nhân khiến cho máy bị kẹt Bên cạnh đó, biên dạng của

đĩa cắt rất phức tạp với yêu cầu đạt độ chính cao, đòi hỏi phải gia công bằng phương pháp

cắt dây, tốn khá nhiều chi phí Khi máy hoạt động hết công suất thì sẽ tạo ra tiếng ồn lớn,

tiếng giật mạnh của động cơ Điều này không phù hợp với môi trường văn phòng như

PKT&ĐBCL IUH

1.3 Khảo sát thị trường và nhu cầu thực tế người tiêu dùng

1.3.1 Thị trường máy hủy giấy hiện nay

Hình 1.4: Máy hủy giấy văn phòng ST-15S

Thông số kỹ thuật: Điện áp: 220V, Công suất: 0.5Kw, tốc độ cắt: 2m/ phút, Kích thước

sợi:4x200 mm,

Xuất sứ: Trung Quốc

Giá thành: 20 Triệu VNĐ

Hình 1.5: Máy hủy tài liệu EBA 1125S

Cơ chế: Máy được thiết kế với hai trục có gắn các lưỡi cắt đặt song song nhau Khi

động cơ hoạt động, hai trục cắt quay làm nhiệm vụ nghiền nát giấy

Thông số kỹ thuật:Điện áp: 220V, Công suất: 0.5Kw, Trọng lượng: 12 kg

Xuất sứ: Trung Quốc

Giá thành: 13 Triệu VNĐ

Hình 1.6: Máy hủy tài liệu BINGO C42-CD

Cơ chế: Máy được thiết kế với hai trục có gắn các lưỡi cắt đặt song song nhau Khi

động cơ hoạt động, hai trục cắt quay làm nhiệm vụ nghiền nát giấy

Thông số kỹ thuật: Điện áp: 220V, Công suất: 0.5Kw, Trọng lượng: 18 kg

Xuất sứ: Trung Quốc

Giá thành: 7 Triệu VNĐ

Hình 1.7: Máy hủy tài liệu Kobra +1cc4

Cơ chế: Máy được thiết kế với hai trục có gắn các lưỡi cắt đặt song song nhau Khi

động cơ hoạt động, hai trục cắt quay làm nhiệm vụ nghiền nát giấy

Thông số kỹ thuật: Điện áp: 220V, Công suất: 0.5 Kw, Trọng lượng: 14 kg

Xuất sứ: Trung Quốc

Giá thành: 5 Triệu VNĐ

Hình 1.8: Máy hủy tài liệu công nghiệp SUNY

Cơ chế: Máy được thiết kế với hai trục có gắn các lưỡi cắt đặt song song nhau Khi

động cơ hoạt động, hai trục cắt quay làm nhiệm vụ nghiền nát giấy

Thông số kỹ thuật: Điện áp: 220V, Công suất: 0.5 Kw, Trọng lượng: 13 kg

Xuất sứ: Trung Quốc

Giá thành: 4 Triệu VNĐ

Hình 1.9: Máy hủy tài liệu công nghiệp FUZHIYUAN

Cơ chế: Máy được thiết kế với hai trục có gắn các lưỡi cắt đặt song song nhau Khi

động cơ hoạt động, hai trục cắt quay làm nhiệm vụ nghiền nát giấy

Thông số kỹ thuật: Điện áp: 380V, Công suất: 4 Kw, Kích thước máy: 750 x 620 x

1040 (mm), Trọng lượng: 2000 kg

Xuất sứ: Trung Quốc

Năng suất: 130kg/h

Giá thành: 150 Triệu VNĐ

Đánh giá kết quả các công trình nghiên cứu đã công bố (ưu, khuyết, những tồn

tại…)

Như vậy, qua quá trình khảo sát ta thấy các máy hủy giấy được giới thiệu trên thị

trường cũng như đang được nghiên cứu phát triển hiện nay chưa đáp ứng hoặc không phù

hợp với đặc điểm, nhu cầu của phòng Khảo thí và Đảm bảo chất lượng là:

- Giấy cần hủy là các đề thi rời rạc và tập đề thi khoảng 4-5 tờ A4 (có khi 10-15 tờ)

không bị vò bóp, được bấm ghim lại với nhau; đòi hỏi năng suất hủy giấy cao, không tạo

ra tiếng ồn lớn, v.v…

- Số lượng giấy đề thi cần hủy trong ngày là hàng ngàn, thậm chí hàng chục ngàn tờ

Dẫn tới năng suất của các máy hủy giấy văn phòng hiện nay là chưa đáp ứng được

- Chỉ hủy giấy đề thi, ngoài ra không có nhu cầu hủy các đối tượng khác như đĩa CD,

bìa cứng, các tài liệu được đóng quyển, v.v nên nếu sử dụng các máy công nghiệp hiện

có thì dẫn tới thừa công suất, tốn chi phí, năng lượng, v.v… không cần thiết

- Một số máy đang được nghiên cứu hiện nay tập trung vào phương án cắt-kéo cổ điển

với nhiều nhược điểm đã nêu, như tốc độ cắt chậm, dễ bị kẹt, yêu cầu công suất của động

cơ lớn

1.3.2 Phân loại máy hủy giấy

Dựa vào công suất hoạt động, lượng tài liệu có thể hủy máy hủy tài liệu được chia ra

làm 3 loại:

1 Máy hủy giấy công nghiệp: là những mẫu máy có công suất lớn, hủy lượng tài liệu

lớn trong thời gian ngắn và được các công ty, doanh nghiệp có lượng tài liệu cần hủy lớn

mỗi ngày lựa chọn

2 Máy hủy giấy cá nhân: (máy hủy tài liệu gia đình) – là những mẫu máy có công

suất vừa phải được sử dụng tại nhà, cho các cá nhân có nhu cầu hủy giấy, hoặc cho

phòng ít người như phòng giám đốc

3 Máy hủy giấy văn phòng: – là những mẫu máy có công suất vừa dùng cho các văn

phòng có khối lượng tài liệu hủy không quá nhiều, được dùng phổ biến cho các doanh

nghiệp vừa và nhỏ, các công ty, tổ chức…

Dựa vào phương pháp hủy máy hủy tài liệu được chia thành 2 loại phổ biến sử dụng

1 Máy hủy tài liệu dạng sợi – là những dòng máy hủy tài liệu khi hủy nó sẽ xén các

giấy tờ tài liệu thành các sợi dài, mảnh

2 Máy hủy tài liệu dạng vụn – là những mẫu máy có khả năng hủy vụn, mảnh vụn nhỏ

có khả năng bảo mật thông tin cao và tuyệt đối an toàn

1.3.3 Luận giải về việc đặt ra mục tiêu cụ thể của đề tài

- Theo kết quả khảo sát, 100% các trường được khảo sát đều có áp dụng thi, kiểm tra

bằng hình thức trắc nghiệm Điều này dẫn đến việc phát sinh lượng giấy cần hủy đề thi in

lỗi, đề thi được thu lại

- Đối với hình thức thi trắc nghiệm và tự luận, bài làm đề được thể hiện trên tờ giấy bài

làm khác, khi đó đề được phát ra không có giá trị về mặt lưu trữ thông tin của thí sinh nên

cần được tiêu hủy

- Một thực tế là, ở tất cả các trường được khảo sát đều có nhu cầu hủy đề thi Điều này

dễ hiểu vì mỗi năm có nhiều kì thi, khi đó lượng đề thi thu hồi về sẽ tồn đọng lại chiếm

nhiều không gian lưu trữ Mặt khác nhà trường lại không muốn để lộ đề ra bên ngoài

- Tất cả các trường đại học hiệp nay đa số sữ dụng khổ giấy A4 để làm đề thi Đối với

khổ giấy A3 thì chỉ áp dụng với một số môn đặc trưng, nhưng số lượng này là khá ít Mặc

dù vậy, trong máy kiểu mới cần thiết kế để có thể hủy được cả 2

- Hiện nay, các trường đa phần hủy giấy bằng hình thức xé bằng tay hoặc sử dụng kéo

để cắt hủy giấy, bằng hình thức thủ công như vậy rất tốn nhiều năng suất

- Nếu các điểm khảo soát trên được áp dụng hình thức máy hủy giấy vào nặng suất và

hiệu quả sẽ được tăng lên đáng kể

- Kết luận chung: Dựa vào quá trình khảo sát, chúng ta có thể kết luận rằng nhu cầu

về một máy hủy giấy tại các văn phòng và cơ sở đào tạo là rất lớn Máy kiểu mới phải

đáp ứng được các yêu cầu về năng suất, chi phí chế tạo, độ bền cao, đồng thời tiết kiệm

được điện năng tiêu thụ Đề tài “Thiết kế và chế tạo máy hủy giấy văn phòng” được ứng

dụng tại các văn phòng và cơ sở đào tạo

1.4 Mục tiêu của đề tài

1.4.1 Mục tiêu tổng quát

Xác định được nhu cầu và thị trường sử dụng các máy hủy giấy hiện nay ở các phòng

khảo thí và đảm bảo chất lượng tại các cơ sở đào tạo ở Việt Nam

Lựa chọn và áp dụng một giải pháp mới trong công nghệ hủy giấy

Nghiên cứu, thiết kế một máy hủy giấy kiểu mới quy mô dành cho dân văn phòng cần

hủy tài liệu và đảm bảo chất lượng tại các cơ sở đào tạo ở Việt Nam

1.4.2 Mục tiêu cụ thể

Để đạt được mục tiêu đặt ra trong đề tài, cần giải quyết những nhiệm vụ sau:

Khảo sát và đánh giá hiện trạng và nhu cầu sử dụng máy hủy giấy tự động

Khảo sát và đánh giá về các ưu-nhược điểm, cũng như khả năng phù hợp của các loại

máy hủy giấy hiện có trên thị trường

Dựa vào kết quả khảo sát của 2 bước trên để xây dựng một giải pháp kỹ thuật phù hợp,

từ đó xác định một cơ chế, nguyên lý hủy giấy kiểu mới

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH CÁC PHƯƠNG ÁN VÀ LỰA CHỌN

PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 2.1 Các yêu cầu khi thiết kế hệ thống

- Chế tạo được máy hủy giấy văn phòng để hoạt động trong các lĩnh vực cần

- Máy phải đạt được năng suất cần thiết

- Sản phẩm được bảo hành, thay thế linh kiện dễ dàng do trong nước sản xuất

- Sản phẩm sử dụng công nghệ, vật liệu có săng trong nước

- Sản phẩm phải giúp khép kín toàn bộ các khâu có liên quan trong quá trình chế tại,

đảm bảo an toàn theo tiêu chuẩn Việt Nam và quốc tế

- Sản phẩm có thời gian sử dụng lâu dài, dễ dàng nâng cấp, lắp đặt, thay thế, bổ sung

mới bằng vật liệu chế tạo tại Việt Nam

2.2 Nhiệm vụ thiết kế

- Máy được thế kế có kích thước dài x rộng x cao: 320x190x790 (mm)

- Năng suất đạt được: 1500v/ph

- Giấy được hủy thành sợi

- Trọng lượng máy nhỏ hơn 10 kg

- Máy được thiết kế dễ sử dụng và phù hợp với nhiều đối tượng khác nhau trong quá

trình sản xuất

- Máy được thiết kế an toàn trong quá trình sử dụng cho cả người và máy

- Tiết kiệm năng lượng

- Giá thành thấp hơn so với máy có trên thị trường

2.3 Yếu cầu của máy hủy giấy văn phòng

- Máy hủy giấy tự động

- Phù hợp với nhu cầu sản xuất, năng xuất máy, chi phí năng lượng riêng thấp

- Chế độ bảo mật tài liệu không sử dụng đến nữa cao

- Nguồn động lực: sử dụng động cơ 2 pha

- Sử dụng dễ dàng, dễ di chuyển và an toàn

- Kết cấu đơn giản dễ chế tạo

- Giá thành rẽ

2.4 Phân tích các hoạt động của hệ thống

- Khi động cơ quay làm trục động cơ chuyển động theo, thông qua bộ truyền bánh răng

sẽ làm cho trục dao chính quay, chuyển động quay của trục chính làm cho cặp bánh răng

quay đưa trục dao thứ hai quay theo

2.5 Phân tích các phương án và lựa chọn phương án

2.5.1 Dao cắt sợi, cắt vụn

2.5.1.1 Dao cắt sợi

Dao cắt sợi, chúng có những lưỡi dao đặt chéo nhau và hoạt động một cách đồng bộ

Bao gồm một bộ lưỡi dao, một lược giấy và một động cơ ổ đĩa Giấy được cho ăn từ giữa

lưỡi cắt và được chia thành nhiều mẩu giấy nhỏ cho mục đích bảo mật thông tin Phương

pháp băm hủy ở đây chính là hình dạng của giấy đã được cắt hủy bởi máy hủy sau khi

được bỏ vào máy hủy giấy cho ra từng sợi Hiệu quả của việc bảo mật thông tin được

được bảo đảm

2.5.1.2 Dao cắt vụn

Dao cắt vụn, cũng có những lưỡi dao được đặt chéo nhau và có một luỡi dao bên dưới

để xoắn vụn những mẫu giấy đã bị cắt thành sợi Bao gồm một lưỡi dao và một lưỡi dao

xoắn bên dưới Phương pháp hủy vụn được đảm bảo mật thông tin cao nhưng đổi lại giá

thành sẽ tăng vì công dụng của cắt vụn đảm bảo, bảo mật thông tin hơn và khó chế tạo

hơn

2.5.2 Các phương án thiết kế và lựa chọn phương án

Ta có hai phương án như sau:

* Phương án 1 dùng cơ cấu truyền động bánh răng

Hình 2.1: Sơ đồ máy hủy giấy dùng truyền động bánh răng

Thông qua truyền động của các bánh răng làm chuyển động trục dao

Hình 2.2: Bộ dao hủy giấy thành sợi

- hủy giấy không được vụn

- tốc độ hủy không nhanh

* Phương án 2 dùng cơ cấu truyền động đai

Hình 2.3: Sơ đồ máy hủy giấy dùng truyền động đai

Thiết kế và chế tạo máy hủy giấy dạng vụn với hai lưởi dao cắt để tạo thành sợi và

một lưởi dao xoắn dể hủy giấy thành dạng vụn thông qua hệ truyền động bánh răng và hệ

thống dây đai

Hình 2.4: Bộ dao hủy giấy thành vụn

* Ưu điểm:

-Hủy giấy thành dạng vụn

Dựa vào điều kiện thiết kế khả năng sử dụng phân tích ưu nhược điểm của hai phương

án trên ta chọn phương án thứ nhất là thiết kế chế tạo máy hủy giấy dạng sợi, dễ chế tạo

và giá thành lại rẽ

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CÁC CHI TIẾT MÁY

3.1 Thiết kế kết cấu máy

- Khung máy trên có động cơ và các chi tiết trục

- Khung máy dưới dùng để đựng giấy sau khi hủy

Hình 3.2: Khung máy trên

Hình 3.3: Khung máy dưới

3.2 Tính động lực học

- Xác định lực rung cần thiết

Giả thiết ta cho khối lượng máy là:

M = 8 kg

=> Vậy lực rung của máy tác dụng lên khung là 80N

- Hệ số ma sát giữa các dao cắt giấy là 0,4 – 0,6 Ta chọn 0,5

Vậy lực ma sát giữa các dao cắt giấy là:

F1 = P1 × 0,5= 80 × 0,5= 40N

- Mặt khác, ta có hệ số ma sát của giấy và dao là 0,1 – 0,2 Ta chọn 0,2

Vậy lực ma sát của dao và giấy là:

- Chiều dọc của giấy A4 H = 297mm

- Chiều dài trục dao L = 220 mm

- Số vòng quay trong 1 phút n = 550v/ph

3.3 Ƣu nhƣợc điểm của bộ truyền bánh răng

3.3.1 Ƣu điểm:

- Đảm bảo độ chính xác truyền động vì không có sự trượt

- Kích thước nhỏ, khả năng tải lớn, hiệu suất cao, tỷ số truyền ổn định

- Tuổi thọ và độ tin cậy cao

- Làm việc trong phạm vi công suất, tốc độ và tỷ số truyền khá rộng

3.3.2 Nhƣợc điểm:

- Không thể thực hiện được truyền động vô cấp

- Không có khả năng tự bảo vệ an toàn khi quá tải

- Có nhiều tiếng ồn khi vận tốc lớn

- Đòi hỏi độ chính xác cao trong chế tạo và lắp ráp

- Chịu va đập kém vì độ cứng của bộ truyền khá cao

* Nguyên lý làm việc của bộ truyền bánh răng

- Bánh răng truyền chuyển động và tải trọng từ trục dẫn động sang trục bị dẫn nhờ vào

sự ăn khớp giữa các răng của bánh răng

- Bộ truyền bánh răng bao gồm bánh răng dẫn và bánh răng bị dẫn

Hình 3.4: Bánh răng và ăn khớp giưa các răng

* Phân phối tỷ số truyền:

Theo tính toán của phần mềm Inventor ib= 7,6

Trong bộ truyền bánh răng trụ hai cấp ta có thể chọn: in=(1,2 ÷ 1,3)ic

+ Tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng trụ cấp nhanh in=3,04

+ Tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng trụ cấp chậm ic=2,5

3.4 Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp nhanh

3.4.1 Chọn vật liệu chế tạo bánh răng

Chọn vật liệu làm bánh răng nhỏ: thép 45 ; bánh răng lớn: thép 35; đều thường hoá

u số lần ăn khớp của một răng khi bánh răng quay được 1 vòng

Vì N1, N2 đều lớn hơn số chu kỳ cơ sở của đường cong mỏi tiếp xúc và đường cong

mỏi uốn nên khi tính ứng suất uốn cho phép của bánh nhỏ và bánh lớn lấy k’N= k”N = 1

- Ứng suất tiếp xúc cho phép     '

 tx2 2

σ = 2,6.170.1 = 442 N/mm

Để xác định ứng suất uốn cho phép, lấy hệ số an toàn n = 1,5 và hệ số tập trung ứng

suất ở chân răng Kσ = 1,8 (vì là phôi rèn thép thường hoá), giới hạn mỏi của thép 45 là:

Tra “bảng 3 13

48

[1]”, ta có hệ số tải trọng động Kđ = 0,7

Do đó hệ số tải trọng K = 1 0,7 = 0,7 Ta thấy trị số K không khác nhiều so với trị số

đã chọn nên không cần tính lại khoảng cách trục A

3.4.8 Xác định môđun, số răng và chiều rộng bánh răng

+ Xác định môđun theo công thức 3 22 

149



19,1.10

b, u :bề rộng,ứng suất tại chân răng

Theo bảng3 18

52

[1], chọn hệ số dịch dao là ξ=0 ,ta có:



3.4.10 Kiểm nghiệm sức bền của răng khi chịu quá tải đột ngột

Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải Theo công thức3 43 

153

* Kiểm nghiệm sức bền tiếp xúc theo công thức:

σtxqt = σtx Kqt  

txqt





Ta chỉ việc kiểm nghiệm sức bền tiếp xúc đối với bánh lớn vì có giá trị  σ txqtnhỏ hơn

Khi đó nếu bánh lớn thoả điều kiện bền thì bánh nhỏ cũng đảm bảo bền

Ta có: Kqt = 2

 3 6

Với bánh nhỏ: σuqt1= σ k =614,5 2 = 1229 N/mmu1 qt1  2 < 1240 N/mm2 = [σ]uqt1

Với bánh lớn: σuqt2=σ ku2 qt2  536,06.2 = 1072 N/mm2 < 1108 N/mm2 = [σ]uqt2

3.5 Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp chậm:

3.5.1 Chọn vật liệu chế tạo bánh răng

Chọn vật liệu làm bánh răng nhỏ: thép 45 ; bánh răng lớn: thép 35; đều thường hoá