Nghiên cứu thiết kế máy hủy giấy kiểu mới sử dụng cho phòng khảo thí và đảm bảo chất lượng tại các cơ sở đào tạo

Bài viết này đã tiến hành phân tích các ưu-nhược điểm của các loại máy hủy giấy trên thị trường hiện nay sử dụng cho văn phòng và công nghiệp. Trên cơ sở đó, các tác giả đã đề xuất một giải pháp về cơ chế hủy giấy mới dựa trên sự phân tích cấu tạo, so sánh, đánh giá tính năng, ưu điểm cùng các vấn đề kỹ thuật cần giải quyết, nhằm ứng dụng phù hợp với điều kiện tại phòng khảo thí và đảm bảo chất lượng ở các cơ sở giáo dục và đào tạo. Mời các bạn cùng tham khảo!

Tạp chí Khoa học Cơng nghệ, Số 40, 2019 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MÁY HỦY GIẤY KIỂU MỚI SỬ DỤNG CHO PHỊNG KHẢO THÍ VÀ ĐẢM BẢO CHẤT LƢỢNG TẠI CÁC CƠ SỞ ĐÀO TẠO ĐẶNG HOÀNG MINH1, PHÙNG VĂN BÌNH 2, NGUYỄN VIỆT ĐỨC3, HUỲNH QUỐC THẮNG1, NGUYỄN THANH VŨ1 Khoa Cơng nghệ Cơ khí, Trường Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh; Khoa Hàng không Vũ trụ, Học viện Kỹ thuật Quân sự; Khoa Cơng trình, Trường Đại học Thủy lợi; danghoangminh@iuh.edu.vn Tóm tắt Hiện Việt Nam nhu cầu sử dụng máy để hủy giấy tờ tài liệu nhiều quan xí nghiệp đặc biệt sở giáo dục đào tạo ngày gia tăng Bài báo tiến hành phân tích ƣu-nhƣợc điểm loại máy hủy giấy thị trƣờng sử dụng cho văn phịng cơng nghiệp Trên sở đó, tác giả đề xuất giải pháp chế hủy giấy dựa phân tích cấu tạo, so sánh, đánh giá tính năng, ƣu điểm vấn đề kỹ thuật cần giải quyết, nhằm ứng dụng phù hợp với điều kiện phịng khảo thí đảm bảo chất lƣợng sở giáo dục đào tạo Phƣơng án đƣợc đề xuất hứa hẹn chế tạo loại máy hủy giấy kiểu đáp ứng tối đa nhu cầu sử dụng sở này, đồng thời đóng góp vào cơng ngiệp xử lý giấy nói riêng vấn đề mơi trƣờng đất nƣớc nói chung Từ khóa Máy hủy giấy văn phịng, máy hủy giấy cơng nghiệp, xử lý giấy, phịng khảo thí đảm bảo chất lƣợng RESEARCH A NEW PAPER SHREDDERS USED FOR THE OFFICE OF TESTING AND QUALITY ASSURANCE IN EDUCATIONAL INSTITUTIONS Abstract Currently in Vietnam, the demand for shredders to destroy private, confidential, or sensitive documents at enterprises and especially in educational and training institutions have been increasing This paper analyzed the pros and cons of paper shredders on the market for office and industrial use Accordingly, the authors proposed a new solution for paper shredding mechanism based on structural analysis, evaluation of features and technical issues to be solved, in order to meet the requirements at the office of testing and quality assurance in educational and training institutions The proposed solution not only promises to be used for manufacturing a new type of paper shredder that properly fits the institution demand, but also contributes to the paper treatment industry in particular and the environment in general Keywords Office paper shredder, industrial paper shredder, paper treatment, Office of testing and quality assurance GIỚI THIỆU CHUNG Hiện nay, yêu cầu bảo mật thông tin mà nhu cầu hủy giấy văn phịng, cơng sở, đơn vị quân đội, trƣờng học, v.v… lớn Đơn cử nhƣ phịng Khảo thí Đảm bảo chất lƣợng (PKT&ĐBCL) Trƣờng Đại học Công nghiệp TPHCM (IUH), sau đợt kiểm tra thƣờng kỳ, kỳ, cuối kỳ, kỳ thi sát hạch, tiếng Anh TOEIC, v.v… số lƣợng giấy đề thi tồn đọng nhiều, đồng thời đề kiểm tra sau đƣợc phát phải đƣợc thu hồi lại phịng khảo thí để trực tiếp xé hủy Điều đòi hỏi cần trang bị máy hủy giấy với suất lớn để xử lý Tuy nhiên, loại máy hủy giấy thị © 2019 Trƣờng Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh 142 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MÁY HỦY GIẤY KIỂU MỚI SỬ DỤNG CHO PHÒNG KHẢO THÍ VÀ ĐẢM BẢO CHẤT LƢỢNG TẠI CÁC CƠ SỞ ĐÀO TẠO trƣờng lại chƣa đáp ứng đƣợc yêu cầu PKT&ĐBCL không phù hợp đặc điểm kỹ thuật chúng Vì nhân viên phải tiến hành hủy cách thủ công, điều tạo loạt vấn đề nhƣ: tốn nhiều công sức, thời gian sức khỏe nhân viên, họ cần làm nhiều công việc khác; điều gây ảnh hƣởng đến tiến độ cơng việc phịng; hầu hết nhân viên có khả xé đơi đề thi, nên tính bảo mật hủy giấy chƣa đƣợc đảm bảo Vì báo này, nhóm tác giả thực việc nghiên cứu tổng quan loại máy xẻ với nguyên lý, phù hợp hay khơng chúng mục đích sử dụng khác Từ tác giả đề xuất nguyên lý mới, phù hợp đối tƣợng hủy giấy PKT&ĐBCL sở đào tạo TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 2.1.Tình hình nghiên cứu quốc tế Xuất phát từ nhu cầu cấp thiết sống nhƣ cắt dây cáp, đồng, nghiền rác thải, đệm, lốp xe, v.v… Hill đƣa phƣơng án thiết kế máy với trục dao, trục dao hệ thống băng tải cấp phôi [1] Cơ chế tạo giúp cắt sợi nghiền Tsai đề xuất cải tiến biên dạng dao cắt nhờ thay đổi góc lƣợn độ dốc Ngồi đƣợc gia cơng có độ côn lƣỡi sắc, đĩa cữa đƣợc lắp ráp trục hình lục giác giúp dễ dàng xếp đĩa lệch theo hình xoắn ốc [2] Ming phƣơng án cải tiến biên dạng đĩa cắt cách làm nhọn tạo cƣa không sâu biên dạng cong đĩa, nhằm giúp việc bám giấy tốt [3] Năm 2006, Bai Shuhui [4] sáng chế thay đĩa dày đĩa mỏng ghép lại với với khoảng trống Cách làm giúp tiết kiệm đƣợc vật liệu, giảm khối lƣợng trục đồng thời giảm yêu cầu độ xác gia cơng cho hệ thống Thừa hƣởng thành tựu có, Azimi [5] cho đời mơ hình máy nhỏ gọn, đơn giản gồm phận chính: Tay quay, dao cắt thùng chứa Máy có ƣu điểm tiết kiệm lƣợng Tuy nhiều cấu máy hủy giấy đƣợc phát triển nhƣng chúng chƣa đáp ứng đƣợc nhu cầu đa dạng thực tế Điều thơi thúc nhóm tác giả Weidman, Klowak cộng [6] cho đời cấu máy mới, cơng việc hủy giấy đƣợc chia thành giai đoạn (tƣơng ứng với tầng) đảm bảo đầu cuối giấy bị băm nhỏ hoàn tồn để đảm bảo tính bảo mật theo u cầu Bên cạnh đó, q trình hủy cịn đƣợc điều khiển chƣơng trình để đảm bảo cơng đoạn diễn đồng Với phát triển khoa học công nghệ, phƣơng pháp gia công tiên tiến ngày đƣợc ứng dụng rộng rãi, cho phép Sanjay công [7] tăng số lƣợng lƣỡi cắt hai trục, xoay theo hƣớng song song Quá trình cắt đƣợc tiến hành không gian chật hẹp để tài liệu bị nghiền nhỏ thành dạng bột Sara [8] trƣờng đại học Vilnius Gediminas lại xuất phát từ nhu cầu nghiền rác thải nên tăng bề dày đĩa cƣa để đảm bảo khả chịu mô men xoắn lớn Hai trục dao đƣợc điều khiển động thủy lực để đảm bảo cắt – nghiền đƣợc vật liệu cứng Ở góc độ khác, để đáp ứng yêu cầu nhỏ gọn giảm tiếng ồn số văn phòng, Shahrani cộng trƣờng Đại học Arizona, Hoa Kỳ [9] thiết kế lại máy, trục cắt có gắn nhiều miếng dao nhỏ liên tiếp, tay quay đƣợc liên kết với trục cắt Máy có nhiều ƣu điểm nhƣ giảm tiếng ồn, tiết kiệm lƣợng, nhỏ gọn dễ di chuyển, dễ chế tạo, bảo trì, v.v Tƣơng tự nhƣ việc hủy giấy, thực tế sản xuất nảy sinh nhu cầu sử dụng máy băm, cắt nông sản Sreenivas cộng [10] cho đời loại máy nhƣ Điều cho thấy cấu hủy giấy ứng dụng lĩnh vực khác Ogbeide, Nwabudike đồng nghiệp [11] lại tập trung vào vấn đề tối ƣu truyền dẫn giảm tiếng ồn đề xuất thêm vào cấu máy ròng rọc Cũng giống nhƣ Tsai Ming, Siddiqui đồng nghiệp [12] tập trung vào vấn đề cải tiến hình học dao cắt Nhờ ứng dụng công cụ mô phỏng, phân tích số đại, tác giả tìm mẫu thiết kế biên © 2019 Trƣờng Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MÁY HỦY GIẤY KIỂU MỚI SỬ DỤNG CHO PHÒNG KHẢO THÍ VÀ ĐẢM BẢO CHẤT LƢỢNG TẠI CÁC CƠ SỞ ĐÀO TẠO 143 dạng dụng cụ cắt ƣu việt Ngoài ra, khác với quan điểm Ogbeide [11], Pavankumar cộng [13] lại cho cần thay cấu truyền động đai, ròng rọc cấu động điện gắn bánh ăn khớp Bằng thực nghiệm tác giả ý tƣởng đảm bảo hệ truyền động không xảy tƣợng trƣợt tải Đối với loại rác thải nhựa, Atadious Joel [14] gần đề xuất cấu buồng băm đƣợc làm từ thép dày, nhọn quay với tốc độ cao để bào – cắt dần rác thải nhựa, thay cấu nghiền Nhựa bị cắt từ từ đảm bảo cấu cắt không bị tải Một cải tiến đáng ý Ekman cộng [15] máy sử dụng trục dao kết hợp với thành bên máy để nghiền Điều tiết kiệm đƣợc trục dao Đồng thời có màng lƣới lọc để vụn nghiền lọt qua Ravi [16] đề xuất phủ lớp Crom Nikel để tăng cƣờng độ cứng giảm ăn mòn dao cắt 2.2 Tình hình nghiên cứu nƣớc Mặc dù nhu cầu hủy giấy nƣớc ta lớn, nhƣng phải đến gần loại máy đƣợc nghiên cứu chế tạo thử nghiệm nƣớc ta Trong đồ án tốt nghiệp mình, Lê Đại Hiệp cộng [17] nghiên cứu thiết kế loại máy hủy giấy thi công suất lớn Tuy nhiên đề tài mang tính chất ứng dụng chế tạo Đóng góp đáng kể nghiên cứu loại máy Việt Nam phải kể đến công trình Lê Tuấn Anh cộng [18] với nghiên cứu cải tiến có giá trị việc thay cấu bánh thẳng thành bánh nghiêng truyền hai trục Cải tiến giúp nâng cao độ song song khắc phục tƣợng trƣợt dọc hai trục, giúp cho máy làm việc xác đĩa khơng bị va vào Đồng thời thực nghiệm, nghiên cứu cịn phƣơng pháp gia cơng tối ƣu cho vật liệu chế tạo nên máy, nhằm đảm bảo độ bền, đàn hồi tránh mài mòn dụng cụ làm việc 2.3 Các loại máy hủy giấy thị trƣờng Thừa hƣởng thành tựu nghiên cứu trƣớc đây, loại máy hủy giấy đƣợc đời nhằm đáp ứng nhu cầu sữ dụng rộng rãi Các loại máy hủy giấy chủ yếu hoạt động theo chế cắt-nghiền nhờ cấu gồm hai hay nhiều trục cắt đặt song song nhau, động quay làm trục quay để nghiền, xé giấy Về bản, loại khác cấu tạo, biên dạng lƣỡi dao, công suất động cơ, v.v [1-18] Máy hủy giấy bao gồm máy hủy giấy văn phịng máy hủy giấy cơng nghiệp Bên cạnh ƣu điểm, chúng tồn số nhƣợc điểm điểm, tồn mặt kĩ thuật chƣa đƣợc giải 2.3.1 Máy hủy giấy văn phòng Ở dạng máy hủy giấy văn phòng, cấu tạo hai trục cắt nhỏ đƣợc gắn lƣỡi cắt mỏng đặt xen kẽ (hình 2) Thiết kế nhỏ gọn đặc điểm bật máy, giúp tiết kiệm khơng gian, tính thẫm mĩ cao, dễ dàng di chuyển không gian làm việc khác (hình 1) Tuy nhiên, loại máy phù hợp với cơng việc văn phịng có nhu cầu hủy lƣợng giấy mang tính bảo mật Máy có suất hủy giấy thấp, động có cơng suất nhỏ, dễ bị kẹt giấy làm việc tải, nhiều lần hƣ hỏng làm cho động dần bị xuống cấp máy không hoạt động đƣợc © 2019 Trƣờng Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh 144 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MÁY HỦY GIẤY KIỂU MỚI SỬ DỤNG CHO PHÒNG KHẢO THÍ VÀ ĐẢM BẢO CHẤT LƢỢNG TẠI CÁC CƠ SỞ ĐÀO TẠO Hình 1: Máy hủy giấy văn phịng Hình 2: Cơ chế cắt máy hủy giấy văn phòng 2.3.2 Máy hủy giấy công nghiệp Ở dạng máy hủy quy mơ cơng nghiệp, có cấu tạo hai trục cắt (hoặc 3-4 trục) đƣợc gắn đĩa cắt dày có thiết kế mấu (hình 3) Cơ cấu máy có ƣu điểm bật: đĩa cắt dày cộng với mơmen trục quay lớn giúp máy cắt đƣợc xấp giấy dày lần; đĩa cắt dày đặt xen kẽ sát nên có độ cứng vững tốt trục làm việc; biên dạng đĩa cắt có giúp kéo giấy cách hiệu Tuy nhiên, cấu tạo đĩa cắt đƣợc đặt xen kẽ sát nhau, với khoảng hở nhỏ nên yêu cầu độ xác gia cơng, lắp ráp cao Sai số chế tạo dẫn đến va chạm đĩa vào nhau, gây vỡ lƣỡi dao nhƣ phá hủy hệ thống Khi gặp xấp giấy dày ngƣời sử dụng khơng kiểm sốt đƣợc lƣợng giấy vào, lƣỡi cắt đĩa tạo chƣa kịp cắt hết đƣợc giấy, đĩa bám bắt kéo giấy xuống liên tục Q trình cắt – kéo giấy khơng đồng hủy tập giấy dày nguyên nhân khiến cho máy bị kẹt Bên cạnh đó, biên dạng đĩa cắt phức tạp với yêu cầu đạt độ cao, địi hỏi phải gia cơng phƣơng pháp cắt dây, tốn nhiều chi phí Khi máy hoạt động hết công suất tạo tiếng ồn, tiếng giật mạnh động Đồng thời, với tính đa năng, máy hủy đƣợc loại vật liệu khác nhƣ nhựa, gỗ, nhu cầu PKT&ĐBCL IUH hủy đề thi, điều dẫn tới sử dụng loại máy gây lãng phí, tốn lƣợng Hình 3: Cơ cấu máy hủy tài liệu cơng nghiệp © 2019 Trƣờng Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MÁY HỦY GIẤY KIỂU MỚI SỬ DỤNG CHO PHÒNG KHẢO THÍ VÀ ĐẢM BẢO CHẤT LƢỢNG TẠI CÁC CƠ SỞ ĐÀO TẠO 145 NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP MỚI CHO MÁY HỦY GIẤY Song song với trình nghiên cứu cơng trình cơng bố liên quan đến máy hủy giấy, tác giả tìm hiểu, ứng dụng cấu cắt-nghiền lĩnh vực khác, đồng thời xem xét đề xuất số phƣơng án chế hủy giấy nhằm tối ƣu phƣơng án lựa chọn Lấy ý tƣởng từ vít tải, cấu đƣợc chọn ban đầu trục vít me cƣa (hình 4a), với cấu tạo lƣỡi vít bao quanh trục theo đƣờng xoắn ốc tạo cứng vững, ổn định làm việc Các cƣa tạo chế kéo giấy vào khe trục tạo chế xé giấy trục quay Tuy nhiên vấn đề gia công nhiều cƣa lƣỡi vít me tƣơng đối khó thực với vấn đề giấy dễ bị mắc vào cƣa gây kẹt giấy trục Chính thế, u cầu đặt cần cƣa Từ đó, cấu đƣợc chuyển sang trục vít me điểm xuyến vài cƣa (hình 4b) Do cƣa nên chế hủy giấy cấu cắt theo kiểu lƣỡi kéo hai mặt lƣỡi vít me áp sát vào Răng cƣa điểm xuyến làm nhiệm vụ kéo giấy vào khe trục không tạo chế xé giấy nhƣ phƣơng án Tuy nhiên biên dạng cong phức tạp nên mặt lƣỡi vít me khó áp sát vào nhau, khơng tạo đƣợc chế cắt hiệu Việc đảm bảo hai mặt lƣỡi vít me áp sát vào địi hỏi tốc độ quay hai trục phải tuyệt đối độ xác gia cơng chế tạo cao Đồng thời việc đảm bảo liên kết lƣỡi vít me dẫn đến việc khó thay thế, bảo trì, sửa chữa phận bị hƣ hỏng Vì thế, tác giả chuyển sang nghiên cứu cấu trục cắt gồm đĩa cắt gắn lƣỡi cắt hai bên thành (hình 4c) Ƣu điểm cấu dễ bảo trì thay thế, đĩa cắt đƣợc xen kẽ lƣỡi dao lƣỡi cƣa nhằm tạo chế cắt- kéo giấy Tuy nhiên, chế kéo giấy đĩa chƣa thực đảm bảo Vì đĩa cắt phƣơng án đƣợc gắn lên trục với độ lệch tâm (hình 4d) Khi trục quay, việc bố trí đĩa cắt lệnh góc độ lệch tâm tạo đƣợc hiệu ứng kéo giấy vào khe trục tốt (theo dạng máy cƣa) Đây giải pháp cho cấu hủy giấy thay cho cấu truyền thống trƣớc 4a 4b 4d 4c 4e Hình 4: Các cấu ứng dụng cho máy hủy giấy 4a – cấu vít me cƣa; 4b – cấu vít me điểm xuyến vài cƣa; 4c – cấu đĩa gắn lƣỡi cắt; 4d – cấu đĩa gắn lệch tâm; 4e – cấu đĩa cắt dạng © 2019 Trƣờng Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh 146 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MÁY HỦY GIẤY KIỂU MỚI SỬ DỤNG CHO PHỊNG KHẢO THÍ VÀ ĐẢM BẢO CHẤT LƢỢNG TẠI CÁC CƠ SỞ ĐÀO TẠO Bên cạnh đó, cịn có số giải pháp khác nhƣ bào giấy, làm mềm giấy cách phun tia nƣớc dạng nhỏ, giúp việc hủy giấy đƣợc thực dễ dàng Tuy nhiên để áp dụng chúng thực tế phải đối diện với vấn đề khác nhƣ tiếng ồn, suất nguồn nƣớc, đảm bảo vệ sinh cho máy, an tồn điện, v.v…Khơng nhƣ mà tất phƣơng án nêu cần chi phí chế tạo thử nghiệm nguyên lý, chúng hầu nhƣ chƣa đƣợc nghiên cứu trƣớc Trong bối cảnh mà kinh phí đầu tƣ cho PKT&ĐBCL sở đào tạo hạn hẹp, việc cần ứng dụng nguyên lý có đảm bảo chắn khả hoạt động để thiết kế chế tạo máy kiểu nhằm tiết kiệm thời gian chi phí nghiên cứu cần thiết Nguyên lý cắt phổ biến thực tế đƣợc sử dụng dạng kéo Các cạnh sắc lƣỡi kéo tạo thành hai nêm cắt vào vật liệu lực mạnh từ hai chiều ngƣợc Khi gặp chúng tách vật liệu hai bên Chính ta áp dụng nguyên lý để cắt giấy thành dải nhỏ cách sử dụng đĩa dao dạng (hình 4e) SƠ ĐỒ CÂY MỤC TIÊU ĐỂ ĐƢA RA NGUYÊN LÝ HỦY GIẤY KIỂU MỚI Mấu chốt Sơ đồ mục tiêu nằm hai công đoạn lấy ý kiến khảo sát thị trƣờng ngƣời tiêu dùng nhằm xác định tất mục tiêu cần đạt đƣợc Trên sở nguyên lý giải pháp tìm hiểu ta đối chiếu đáp ứng chúng loạt yêu cầu Giải pháp đáp ứng đƣợc tất mục tiêu đặt đƣợc lựa chọn Trên Hình thể sơ đồ mục tiêu cho máy hủy giấy kiểu (1) WHY HOW Chi phí gia cơng thấp Làm mềm giấy Không thỏa mãn (6) (7) Năng suất (2) >120 tờ/phút Trục vitme cưa (3) Không kẹt giấy (4) Tiết kiệm lượng (5) WHAT / WHAT DO Không thỏa mãn (1) (3) (4) (7) Trục vitme điểm xuyến 1-2 cưa Không thỏa mãn (1) (3) (4) (5) (7) Cơ chế Ép bào giấy Không thỏa mãn (1) (3) (7) (8) (6) Thẫm mĩ, vệ sinh an toàn Trục đĩa lưỡi bên (Mỗi bên lưỡi dao lưỡi cưa) (7) Dễ thay thế, bảo trì (8) Giảm tiếng ồn Bỏ Trục đĩa lưỡi lệch tâm Cấp nhanh, cắt nhanh tờ Lựa chọn tiếp tục Hình Sơ đồ mục tiêu cho máy hủy giấy kiểu Trong sơ đồ mục tiêu, cột WHY thể mục tiêu đề ra, ý nghĩa cần làm việc Cột HOW để nguyên lý phƣơng pháp để đạt đƣợc mục tiêu bên trái, cột WHAT/WHAT DO thể cần làm cần có nhân tố để thực đƣợc nguyên lý đề Dựa vào bảng khảo sát nhu cầu thị trƣờng PKT&ĐBCL số sở đào tạo nƣớc ta [19], © 2019 Trƣờng Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MÁY HỦY GIẤY KIỂU MỚI SỬ DỤNG CHO PHỊNG KHẢO THÍ VÀ ĐẢM BẢO CHẤT LƢỢNG TẠI CÁC CƠ SỞ ĐÀO TẠO 147 tám mục tiêu quan trọng đƣợc đƣa chi phí gia cơng thấp, suất hủy giấy từ 100-150 tờ/phút, không bị kẹt giấy, tiết kiệm lƣợng q trình sử dụng, đảm bảo tính vệ sinh an toàn thẩm mỹ, phụ tùng dễ thay thế, bảo trì, tiếng ồn (cột WHY sơ đồ) Để đáp ứng đƣợc toàn yêu cầu này, lần lƣợt áp dụng nguyên lý tìm đƣợc mục vào xem xét thỏa mãn hay không chúng Nhƣ vậy, nhận thấy có chế cắt nhanh tờ đáp ứng tất tiêu chí suất, tiết kiệm lƣợng khơng kẹt giấy Tuy nhiên để giấy cắt đƣợc tờ, phải có thêm chế cấp giấy nhanh Nếu thực đƣợc việc chế hủy giấy thật phù hợp với yêu cầu PKT&ĐBCL sở đào tạo CƠ CẤU ĐỀ XUẤT CHO MÁY HỦY GIẤY KIỂU MỚI Dựa sơ đồ mục tiêu thiết kế ý tƣởng nêu trên, đề tài tác giả đề xuất cấu máy kiểu với hình dáng cấu trúc tổng thể đƣợc thể hình Nó đƣợc cấu tạo phận riêng biệt làm việc phối hợp liên tục với nhau: 10 11 Hình 6: Mơ hình máy hủy giấy theo chế cấp nhanh – cắt nhanh 1: Thùng rác 2: Động 3: Bộ truyền đai 4: Bộ dao cắt 5: Vỏ máy 6: Khe cắt với số lƣợng 7: Trục 8: Hộc tủ kéo – xếp giấy 9: Cơ cấu xén góc giấy 10: Khung máy 11: Bánh xe máy © 2019 Trƣờng Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh 148 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MÁY HỦY GIẤY KIỂU MỚI SỬ DỤNG CHO PHỊNG KHẢO THÍ VÀ ĐẢM BẢO CHẤT LƢỢNG TẠI CÁC CƠ SỞ ĐÀO TẠO 5.1 Cơ cấu cắt mép giấy (Hình 7): Với xấp tài liệu đƣợc ghim góc, cần dùng cấu cắt mép giấy để loại bỏ ghim Cơ cấu dùng khí nén bình (1) để truyền lực cắt cho dao (3) thông qua điều khiển (5) để cắt mép giấy đặt hộc chứa (6) đƣợc nén tay giữ (4) Phần giấy bị cắt mép rơi vào thùng rác (2) Giấy đƣợc cắt mép xong đƣợc đặt vào hộc tủ kéo – xếp giấy để thực chế cấp giấy nhanh Hình 7: Cơ cấu cắt mép giấy: – Bình khí nén; – Thùng rác; – Dao cắt; – Tay giữ giấy; – Bộ điều khiển; – Hộc chứa giấy 5.2 Cơ cấu cấp giấy nhanh (Hình 8): Cơ cấu đƣợc tạo module chính, hộc tủ kéo – xếp giấy (1) lăn giấy (2) Chức hộc tủ kéo – xếp giấy kéo hộc tủ đến vị trí nạp (OUT), bệ nâng giấy phải xoay xuống vị trí thấp để đủ khơng gian đựng số lƣợng giấy định (sau cắt ghim mép, có) – hình 8c Sau đẩy hộc tủ vào bệ phải nâng sấp giấy lên vị trí cao để chạm vào lăn (IN) – hình 8a, từ giấy đƣợc đƣa vào phận dao cắt Con lăn giấy đƣợc làm với thân hình bán nguyệt elíp với gợn rãnh cao su nhằm tạo ma sát Hộc tủ kéo – xếp giấy bao gồm thùng ngồi, hộc giấy, bệ nâng giấy, lị xo, chốt gạt điều hƣớng, chân lăn Trong đó, thùng ngồi ngăn hộc cố định, có ray nằm ngang nghiêng, “hành lang” để chân lăn trƣợt giúp hộc giấy đƣợc kéo đẩy vào Riêng cụm ray nằm nghiêng có đoạn song song với nhau, đoạn dài để hộc giấy thực hành trình đến vị trí nạp giấy (OUT) Còn đoặn ngắn để hộc thực hành trình vào đến vị trí cấp giấy (IN) Giữa ray nghiêng có chốt gạt điều hƣớng, đóng vai trị nhƣ “cánh cửa”, mở lăn bệ nâng giấy (hình 8b), sau lị xo xoắn kéo chốt gạt vị trí nằm ngang cũ, chặn lăn hành trình ngƣợc lại đƣợc đẩy vào phải theo hành trình ray nghiêng ngắn Hộc giấy hộp khơng nắp, có tay cầm Trên © 2019 Trƣờng Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MÁY HỦY GIẤY KIỂU MỚI SỬ DỤNG CHO PHỊNG KHẢO THÍ VÀ ĐẢM BẢO CHẤT LƢỢNG TẠI CÁC CƠ SỞ ĐÀO TẠO 149 thành hộp có rãnh hình cung trịn bệ nâng giấy quay quanh trục Khả xoay đƣợc gây nên thay đổi độ cao lăn bệ nâng giấy trƣợt ray nghiêng Bệ nâng giấy khay đỡ, có gắn lăn đầu, đầu trục xoay quanh lỗ hộc giấy Ngồi cịn có chặn trƣợt dọc theo rãnh để định vị khổ giấy (A3 A4) Lò xo đƣợc gắn với đáy hộc tủ bệ nâng giấy, có tác dụng nâng xấp giấy lên áp vào lăn Cấu tạo (1) Hộc giấy Thùng Bệ nâng giấy Chốt gạt điều hướng Chân lăn Lò xo Nguyên lý hoạt động (1) Vị trí cấp giấy (IN) (a) Kéo hộc tủ (b) Vị trí nạp giấy (OUT) (c) Hình 8: Cơ cấu cấp giấy nhanh: – Hộc tủ kéo – xếp giấy; – Con lăn giấy Nguyên lý hoạt động: Khi kéo hộc tủ để nạp giấy, lăn di chuyển theo dẫn nghiêng thùng ngồi tạo lực nén lên hệ lị xo, làm cho bệ nâng giấy xuống tới vị trí thấp Ở cuối rãnh nghiêng chân lăn thoát khỏi chốt gạt điều hƣớng Khi chân lăn vừa khỏi lị xo xoắn gắn lề xoay chốt gạt © 2019 Trƣờng Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh 150 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MÁY HỦY GIẤY KIỂU MỚI SỬ DỤNG CHO PHỊNG KHẢO THÍ VÀ ĐẢM BẢO CHẤT LƢỢNG TẠI CÁC CƠ SỞ ĐÀO TẠO vị trí nằm ngang cũ, chặn khoảng hở ray nghiêng Sau đó, lăn tiếp tục di chuyển theo ray ngang để giữ khơng cho lực đẩy lị xo làm bệ nâng - bung ngƣợc lên (vị trí OUT) Sau nạp giấy xong, bị chốt gạt điều hƣớng chắn nên đẩy hộc giấy vào, lăn không di chuyển theo dẫn nghiêng ban đầu mà thẳng vào bên lò xo bung bệ nâng lên cao theo hành trình ray nghiêng ngắn Tới vị trí cao , tức vị trí IN, đầu giấy chạm vào lăn trục quay, giấy đƣợc đƣa theo tờ để vào phận cắt Nhƣ vậy, ray nghiêng ngắn, nằm sâu có ý nghĩa để định vị cho giấy chạm vào lăn lò xo bung lên hết cỡ, ray nghiêng dài bên ngồi để tạo hành trình cho hộc tủ đƣợc kéo Hộc tủ đƣợc thiết kế để đặt vào khổ giấy A3 theo phƣơng dọc Khi cần hủy khổ giấy A4, ta đặt theo phƣơng ngang, lúc ta kéo chặn (màu vàng) đến sát mép khổ giấy vặn chốt cố định lại Chính máy cho phép hủy đƣợc khổ giấy A3 A4 5.3 Cơ cấu cắt giấy nhanh (Hình 9): Cơ cấu cắt giấy nhanh bao gồm phận dao cắt trục, lƣợc chặn giấy cặp bánh nghiêng Bộ dao cắt đƣợc cấu tạo từ đĩa mỏng, mặt sắc đƣợc áp vào đĩa dao cách khoảng hở nhỏ để tránh ma sát quay Lƣợc chặn giấy có tác dụng gạt giấy rớt xuống thùng rác, không cho sợi sau cắt cuộn vào trục (a) (c) (b) Hình 9: (a) - Cơ cấu cắt giấy nhanh: – Lƣợc chặn giấy; (b) – Bộ dao cắt; – Cặp bánh nghiêng; (c) – Một cặp đĩa cắt trục Trong trƣờng hợp số lƣợng giấy cần hủy khơng đáng kể, ngƣời dùng khơng cần cho vào hộc tủ kéo – xếp giấy để cấp phơi, mà cho trực tiếp vào khe (6) – hình 21, để cắt Khe (6) – hình 21 có thiết kế độ rộng khoảng hở vừa đủ số lƣợng nhỏ giấy lọt qua để khơng sinh tƣợng kẹt giấy dao cắt quay với tốc độ nhanh © 2019 Trƣờng Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MÁY HỦY GIẤY KIỂU MỚI SỬ DỤNG CHO PHÒNG KHẢO THÍ VÀ ĐẢM BẢO CHẤT LƢỢNG TẠI CÁC CƠ SỞ ĐÀO TẠO 151 5.4 Các vấn đề kỹ thuật cần giải Do ý tƣởng, giải pháp hồn tồn nên cịn nhiều tồn vấn đề kỹ thuật trình nghiên cứu cần giải Cụ thể thứ nhất, cần thiết kế cấu cấp phôi nhanh để tiện lợi cho ngƣời sử dụng nạp lƣợng giấy lớn vào chúng đƣợc cấp nhanh chóng tờ đến đĩa cắt (hình 4e) Nếu giả sử giấy trạng thái xấp có ghim kẹp cần có cấu cắt mép giấy Sau đó, thơng số hình học động học dao cắt, mối quan hệ tổng quát tốc độ cắt giấy cấu cắt nhanh tốc độ cấu cấp phôi để tạo đồng trình cấp cắt giấy suất lớn tốn quan trọng cần phải giải Tiếp theo việc thiết kế tổng thể máy mơ hình tốn tổng qt, nhằm tìm đƣợc mẫu thiết kế tốt tiêu suất, khối lƣợng, kích thƣớc giá thành Với phân tích trên, giải pháp cho máy hủy giấy kiểu kiểu hệ thống khí có phối hợp cân bằng, u cầu phải thỏa mãn nhiều tiêu kỹ thuật khác trình thiết kế, chế tạo Các vấn đề tồn mặt kỹ thuật nói khơng thể giải riêng biệt mà phải đƣợc xem xét, nghiên cứu đồng thời, có tính hệ thống thực đồng Vì vậy, trình từ nghiên cứu sản xuất máy điều kiện đòi hỏi phải áp dụng khái niệm quản lý chất lƣợng vịng đời sản phẩm mơ hình thơng tin sở liệu thống Đồng thời, trình nghiên cứu cần trải qua thực nghiệm để có sở xây dựng mơ hình tính tốn KẾT LUẬN Bài báo đƣa phân tích tổng quan loại máy hủy giấy, yêu cầu kỹ thuật loại máy PKT&ĐBCL sở đào tạo Từ đề giải pháp thiết kế phù hợp cho việc chế tạo máy hủy giấy kiểu phục vụ cho mục tiêu Giải pháp mở hƣớng cho trình nghiên cứu chế tạo máy hủy giấy ứng dụng điều kiện làm việc cụ thể, từ tối ƣu đƣợc mục đích nhu cầu ngƣời sử dụng Các vấn đề kỹ thuật cụ thể thiết kế máy hủy giấy kiểu đƣợc tác giả trình bày cơng bố LỜI CẢM ƠN Các tác giả chân thành cảm ơn Thầy Nguyễn Thiên Tuế đồng nghiệp khoa Cơ khí trƣờng Đại học Cơng nghiệp TP.HCM giúp đỡ thực đề tài nghiên cứu TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hill R.M., Three Types Of Low Speed Shredder Design National Waste Processing Conference, Columbia University in the City of New York, 1986 pp 265 – 274 [2] Tsai S.N Paper shredding roller for a paper shredder United States Patent № US00532807A, 1994 [3] Ming L., Huang W Blade of paper shredder United States Patent № US6390400B1, 2002 [4] Bai, Shuhui Blade pairs for a paper shredder European Patent Office № EP 1658899A1, 2006 [5] Azimi M.S.B Design and fabrication of A4 manual paper shredder Thesis of the Diploma Universiti Malaysia Pahang, 2007, – 24 p [6] Weidman R., Klowak G., Bisson D and Bisson A., Staged paper shredder United States Patent № US8770503B2, 2014 [7] Sanjay K.I.M., Hemanth K.DR T.R Designand Development Of Agricultural Waste Shredder Machine International Journal of innovativeScience, Engineering &Technology, Vol.2 Issue 10, October 2015 pp 164-172 © 2019 Trƣờng Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh 152 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MÁY HỦY GIẤY KIỂU MỚI SỬ DỤNG CHO PHỊNG KHẢO THÍ VÀ ĐẢM BẢO CHẤT LƢỢNG TẠI CÁC CƠ SỞ ĐÀO TẠO [8] Sara E.C Design of a shredder attachment for a waste compactor Thesis of the Diploma Vilnius Gediminas Technical University, 2015, – 74 p [9] Shahrani A.A., Baloo R., Meyer K., Molani M Mechanical Shredder UGRADS Presentation Northern Arizona University, April 24, 2015 – 29 p [10] Sreenivas H T., Sundeep Y., Ajay Krishna T M., Naveen Kumar K H., Krishnamurthy N Conceptual Design and Development of Shredding Machine for Agricultural Waste International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology, Vol 6, Issue 5, May 2017, pp 7317-7323 [11] Ogbeide O.O., Nwabudike, P.N., Igbinomwanhia N.O Design and development of an electric paper shredding machine Nigerian Research Journal of Engineering and Environmental Sciences, 2017, pp 546-562 [12] Siddiqui D.F., Patil H., Raut S., Wadake O., Tandel S Design and Fabrication of Paper Shredder Machine International Journal of Scientific & Engineering Research, Vol 8, Issue 3, March 2017 pp 18-25 [13] Pavankumar S.B., Sachin K.R., Shankar R., Thyagaraja B., Madhusudhan D.T Design and Fabrication of Organic Waste Shredding Machine International Journal of Engineering Science Invention, Vol 7, Issue , June 2018, pp 26-31 [14] Atadious D., Joel O Design and Construction of a Plastic Shredder Machine for Recycling and Management of Plastic Wastes International Journal of Scientific and Engineering Research, May 2018 pp 1379-1385 [15] Ekman R., Development of a Plastic Shredder Master Thesis Lund University, 2018 – 78 p [16] Ravi S., Utilization of Upgraded Shredder Blade and Recycling the Waste Plastic and Rubber Tyre Proceedings of the International Conference on Industrial Engineering and Operations Management Paris, France, July, 2018 pp 3208 – 3216 [17] Lê Đại Hiệp Thiết kế, chế tạo máy hủy giấy thi công suất cao Luận văn tốt nghiệp Đại học, Trƣờng Đại học Công nghiệp Tp.HCM, 2015 – 35 tr [18] Lê Tuấn Anh, Lê Văn Nhân Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mẫu máy hủy tài liệu công suất lớn Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học cấp sở, Trƣờng Đại học Trần Đại Nghĩa, Tp.HCM, 2017 – 60 tr [19] Đặng Hoàng Minh, Phùng Văn Bình, Nguyễn Việt Đức Nghiên cứu, thiết kế chế tạo thử nghiệm máy hủy giấy tự động kiểu ứng dụng Phịng Khảo thí Đảm bảo chất lƣợng sở đào tạo Thuyết minh đề tài nghiên cứu khoa học cấp sở, Trƣờng Đại học Công nghiệp, TPHCM, 2019 – 40 tr Ngày nhận bài: 04/11/2019 Ngày chấp nhận đăng: 05/03/2020 © 2019 Trƣờng Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh ... Khung máy 11: Bánh xe máy © 2019 Trƣờng Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh 148 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MÁY HỦY GIẤY KIỂU MỚI SỬ DỤNG CHO PHÒNG KHẢO THÍ VÀ ĐẢM BẢO CHẤT LƢỢNG TẠI CÁC CƠ SỞ ĐÀO TẠO... tìm mẫu thiết kế biên © 2019 Trƣờng Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MÁY HỦY GIẤY KIỂU MỚI SỬ DỤNG CHO PHỊNG KHẢO THÍ VÀ ĐẢM BẢO CHẤT LƢỢNG TẠI CÁC CƠ SỞ ĐÀO TẠO 143... máy khơng hoạt động đƣợc © 2019 Trƣờng Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh 144 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MÁY HỦY GIẤY KIỂU MỚI SỬ DỤNG CHO PHỊNG KHẢO THÍ VÀ ĐẢM BẢO CHẤT LƢỢNG TẠI CÁC CƠ SỞ ĐÀO