Nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển máy ép nhựa bằng vít tải và chế tạo mô hình

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGÔ LÂM VĨ NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY ÉP NHỰA BẰNG VÍT TẢI VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH Chuyên ngành : Công nghệ chế tạo máy Mã số : 60.52.04 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng – Năm 2011 2 Công trình ñược hoàn thành tại ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: TS. ĐINH MINH DIỆM Phản biện 1: PGS. TS. Nguyễn Văn Yến Phản biện 2: PGS. TS. Lê Viết Ngưu Luận văn sẽ ñược bảo vệ tại Hội ñồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày… tháng….năm 2011 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thông tin- Học liệu, Đại học Đà Nẵng. - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng. 3 MỞ ĐẦU 1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI : Hiện nay ñất nước ta ñang trong thời kì ñổi mới, thời kỳ công nghiệp hóa hiện ñại hóa cùng với sự phát triển của nghành chế tạo máy, nghành kỹ thuật ñiện tử là sự phát triển của kỹ thuật ñiều khiển và tự ñộng hóa. Hệ thống ñiều khiển là một bộ phận không thể thiếu ñược trong mọi quá trình tự ñộng hóa. Nhu cầu về vật liệu mới: ngày nay chất dẻo, hay còn gọi là nhựa, là các hợp chất cao phân tử, ñược dùng làm vật liệu ñể sản xuất nhiều loại vật dụng trong ñời sống hằng ngày cho ñến những sản phẩm công nghiệp, gắn với ñời sống hiện ñại của con người. Nhu cầu về ñiều khiển tự ñộng các máy ép vít tải tăng. Để ñáp ứng việc ñào tạo kỹ sư, kỹ thuật viên có ñủ trình ñộ hiểu biết, khả năng thiết kế vận hành và sửa chửa các máy ñúc, dập, ép trong công nghiệp. Đề tài: “ NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY ÉP NHỰA BẰNG VÍT TẢI VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH ” 2. MỤC ĐÍCH CỦA NGHIÊN CỨU : - Nghiên cứu các loại máy ép bằng vít tải. - Nghiên cứu về tự ñộng hóa các thiết bị cơ khí. - Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống ñiều khiển máy ép nhựa bằng vít tải dùng trong nghiên cứu, giảng dạy, học tập và sản xuất thực tế. 3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU : - Nghiên cứu vật liệu nhựa. - Nghiên cứu về công nghệ khuôn ép, các sản phẩm từ nhựa. - Nghiên cứu các loại máy ép bằng vít tải. + Phạm vi nghiên cứu: - Nghiên cứu vật liệu nhựa. - Nghiên cứu máy ép bằng vít tải. 4 4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: - Đề tài nghiên cứu lý thuyết về các loại máy ép vít tải. - Tham quan thực tế sản xuất. - Nghiên cứu ñiều khiển tự ñộng và kết nối máy tính lập trình ñiều khiển bằng máy tính. - Thiết kế và chế tạo mô hình ñể kiểm chứng. 5. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI VỀ KHOA HỌC : - Đề tài góp phần vào sự phát triển trong lĩnh vực máy ép bằng vít tải và quá trình ñiều khiển tự ñộng . - Thúc ñẩy việc nghiên cứu các thiết bị tự ñộng trong nhà trường. - Bước ñầu tạo ra những mô hình tự ñộng, dùng cho học sinh thực hành và nghiên cứu khoa học. - Tạo khả năng ứng dụng, kết nối giữa modun cơ khí và modun ñiều khiển. 6. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG - Làm mô hình học tập cho sinh viên nhằm kích thích và phát triển khả năng xây dựng các mô hình tự ñộng hóa khác. - Thiết kế và chế tạo mô hình thiết bị máy ép tự ñộng bằng vít tải - Có thể ñiều khiển máy ép thông qua máy vi tính . - Thiết kế chế tạo mô hình . 7. CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN Ngoài phần mở ñầu và kết luận, luận văn bao gồm 3 chương: CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ, VẬT LIỆU VÀ MÁY ÉP NHỰA CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO CÁC BỘ PHẬN CỦA MÁY ÉP BẰNG VÍT TẢI 5 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ, VẬT LIỆU VÀ MÁY ÉP NHỰA 1.1. Công nghệ ép nhựa 1.1.1 . Lịch sử hình thành và phát triển Nhựa nhân tạo ñầu tiên ñược phát minh tại Anh vào năm 1861 bởi Alexander Parkes. Ông công khai thể hiện tại Triển lãm quốc tế 1862 tại London, kêu gọi các vật liệu sản xuất "Parkesine." Có nguồn gốc từ cellulose, Parkesine có thể ñược ñun nóng, ñúc và giữ lại hình dạng của nó khi ñược làm lạnh. 1.1.2. Công nghệ ép nhựa Một cách ñơn giản nhất, công nghệ ép nhựa là quá trình phun nhựa nóng chảy ñiền ñầy chất lỏng vào khuôn . Một khi nhựa ñược làm nguội và ñông cứng lại trong lòng khuôn thì khuôn ñược mở ra và sản phẩm ñược ñẩy ra khỏi khuôn nhờ hệ thống ñẩy. 1.2. Phân loại vật liệu nhựa 1.2.1. Phân loại Trong s ả n xu ấ t v ậ t li ệ u nh ự a ñượ c phân thành hai lo ạ i: Nh ự a nhi ệ t d ẻ o và nh ự a ph ả n ứ ng nhi ệ t. Theo tr ạ ng thái pha chúng ta có th ể chia nh ự a nhi ệ t d ẻ o thành hai lo ạ i: Nh ự a có c ấ u trúc vô ñị nh hình và nh ự a có c ấ u trúc tinh th ể . Ngoài ra theo ph ạ m vi s ử d ụ ng chúng ta có th ể chia nh ự a nhi ệ t d ẻ o thành: nh ự a gia d ụ ng và nh ự a k ỹ thu ậ t. 1.2.2. Một số loại nhựa thông dụng 1.Các lo ạ i nh ự a gia d ụ ng: PA (poly amide) : còn g ọ i là nylon, có c ấ u trúc tinh th ể . Nh ự a PA dùng ñể ch ế t ạ o các lo ạ i bánh r ă ng, ổ l ă n, ổ tr ượ t, ñ ai ố c… 2.Các lo ạ i nh ự a k ỹ thu ậ t: ABS (Acrylonytrile – Butadiene - Styrene): Đượ c t ạ o ra t ừ 3 ñơ n phân t ử : Acrylonytrile, Butadiene, Styrene. Nh ự a ABS dùng ñể ch ế t ạ o các chi ti ế t trong xe h ơ i, n ắ p c ủ a ng ă n ch ứ a, v ỏ bánh xe…) t ủ l ạ nh, các thi ế t b ị trong gia ñ ình. 1.3. Các yếu tố cơ bản và quy trình công nghệ thiết kế khuôn ép 1.4. Các loại máy tạo hình và máy ép sản phẩm 6 1.5. Nhu cầu thực tế của máy ép nhựa bằng vít tải V ớ i các tính ch ấ t nh ư : ñộ d ẻ o dai, nh ẹ , có th ể tái ch ế , không có nh ữ ng ph ả n ứ ng hóa h ọ c v ớ i không khí trong ñ i ề u ki ệ n bình th ườ ng….v ậ t li ệ u nh ư a ñ ã thay th ể các lo ạ i v ậ t li ệ u khác nh ư : s ắ t, nhôm, gang, ñồ ng thau… ñ ang ngày càng c ạ n ki ệ t trong t ự nhiên. Do ñ ó ta có th ể nói r ằ ng nhu c ầ u s ủ d ụ ng v ậ t li ệ u nh ự a trong t ươ ng lai s ẽ còn r ấ t l ớ n. Đ i ề u này ñư a d ế n m ộ t h ệ qu ả là giá thành khuôn s ẽ không ñượ c cho là quá ñắ c b ở i l ợ i nhu ậ n mà nó mang l ạ i là r ấ t l ớ n, vì m ộ t khuôn ép mà ta có th ể cho ra hàng ch ụ c th ậ m chí hàng tr ă m ngàn s ả n ph ẩ m nh ờ máy ép nh ự a. 1.6. Khả năng công nghệ và hiệu quả kinh tế - T ạ o ra nh ữ ng s ả n ph ẩ m có hình d ạ ng ph ứ c t ạ p tùy ý. - Kh ả n ă ng t ự ñộ ng hóa và chi ti ế t có tính t ự l ặ p l ạ i cao. - S ả n ph ẩ m sau khi ép phun có màu s ắ c r ấ t phong phú và ñộ nh ẳ n bóng b ề m ặ t r ấ t cao nên không c ầ n gia công l ạ i. - Phù h ợ p cho s ả n xu ấ t hàng kh ố i và ñơ n chi ế c. 1.7. Máy ép nhựa và các thông số gia công 1.7.1. Cấu tạo chung của máy ép nhựa Máy ép nh ự a g ồ m các h ệ th ố ng c ơ b ả n nh ư hình v ẽ sau : Hình 1.5. Máy ép nhựa 7 1.7.2. Hệ thống hỗ trợ ép Là hệ thống giúp vận hành máy ép. Hệ thống này gồm 4 hệ thống con: a) Thân máy b) Hệ thống thủy lực c) H ệ th ố ng ñ i ệ n d) H ệ th ố ng làm ngu ộ i 1.7.3. Hệ thống phun H ệ th ố ng phun làm nhi ệ m v ụ ñư a nh ự a vào khuôn thông qua các quá trình c ấ p nh ự a, nén, kh ử khí, làm ch ả y d ẻ o nh ự a, phun nh ự a l ỏ ng và ñị nh hình s ả n ph ẩ m. 1.7.4. Hệ thống khuôn 1.7.4.1. Hệ thống kẹp H ệ th ố ng k ẹ p có ch ứ c n ă ng ñ óng, m ở khuôn, t ạ o l ự c k ẹ p gi ữ khuôn trong quá trình làm ngu ộ i và ñẩ y s ả n ph ẩ m thoát kh ỏ i khuôn khi k ế t thúc m ộ t chu k ỳ ép phun a) b) Hình 1.12. a) Cụm kìm dùng cơ cấu khuỷu b) Cụm kìm dùng cơ cấu Xylanh 8 Ư u nh ượ c ñ i ể m c ủ a c ụ m kìm dùng c ơ c ấ u khu ỷ u và xylanh th ủ y l ự c: Loại kìm Ư u ñ i ể m Nh ượ c ñ i ể m Kìm dùng th ủ y l ự c - L ắp ñặt khuôn nhanh - Bi ết rõ áp suất kìm - D ễ b ả o d ưỡ ng - Ít làm võng t ấ m khuôn - Lực kìm tập trung vào giữa tấm khuôn - Cần lượng lớn dầu thủy lực - Tốn nhiều năng lượng -Ch ị u ả nh h ưở ng l ớ n ñế n h ệ s ố nén c ủ a d ầ u Kìm dùng c ơ c ấ u khu ỷ u - Gi á th à nh th ấ p . - Di chuy ể n c ơ c ấ u kìm nh a nh . - Tự • h ã m ñể gi ả m va ñập . - C ần bảo dưỡng thường xuyên - Lực khuôn - Khó ’ ñiều chỉnh, kìm không tập trung vào giữ tấm 1.7.4.2. Hệ thống ñiều khiển H ệ th ố ng ñ i ề u khi ể n giúp ng ườ i v ậ n hành máy theo dõi và ñ i ề u ch ỉ nh các thông s ố gia công nh ư : nhi ệ t ñộ , áp su ấ t, t ố c ñộ phun, v ậ n t ố c và v ị trí c ủ a tr ụ c vít, v ị trí c ủ a các b ộ ph ậ n trong h ệ th ố ng th ủ y l ự c. H ệ th ố ng ñ i ề u khi ể n giao ti ế p v ớ i ng ườ i v ậ n hành máy qua b ả ng nút ñ i ề u khi ể n và màn hình máy tính. 1.8. Chu kỳ ép phun Chu kỳ ép phun gồm có 4 giai ñoạn: 1. Giai ñoạn kép ( Clamping phase ) : khuôn ñược ñóng lại 2. Giai ñoạn phun ( Injection phase ) : nhựa ñiền ñầy vào khuôn 3. Giai ñoạn làm nguội ( Cooling phase ) : nhựa ñược làm ñặc lại trong khuôn 4. Giai ñoạn ñẩy ( Ejector phase ) : ñẩy sản phấm nhựa ra khỏi khuôn 9 1.9. Đo và ñiều khiển nhiệt ñộ trong quá trình ép Nhi ệ t ñộ c ủ a khuôn (gia nhi ệ t cho khuôn ho ặ c làm ngu ộ i khuôn) r ấ t quan tr ọ ng trong quá trình ép phun. Nhi ệ t ñộ khuôn có ả nh h ưở ng ñế n : + Chu kỳ é p phun . + Hình d ạ ng và ch ấ t l ượ ng s ả n ph ẩ m . + Tình th ẩ m m ỹ c ả u s ả n ph ẩ m . + Độ co rút, ñộ b ề n và các khuy ế t t ậ t trên s ả n ph ẩ m. Do ñ ó, nhi ệ t ñộ c ủ a khuôn c ầ n ph ả i ñượ c ñ o ñạ t và ñ i ề u ch ỉ nh h ợ p lý. Hình 1.23. Đồng hồ và một số loại cảm biến ño nhiệt cao. 1.10. Kết luận chương: Trong ch ươ ng này ñ ã trình bày m ộ t cách t ổ ng quan v ề v ậ t li ệ u nh ự a trong công nghi ệ p, công ngh ệ ép nh ự a, các y ế u t ố c ơ b ả n, quá trình công ngh ệ thi ế t k ế khuôn ép, m ộ t s ố l ỗ i th ườ ng g ặ p trong quá trình ép. 10 KH Ố I VI Đ I Ề U KHI Ể N Đ I Ề U KHI Ể N MÁY ÉP REMOTE MÁY TÍNH PC CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG 2.1. Hệ thống ñiều khiển 2.1.1. Sơ ñồ khối của mạch ñiều khiển Hình 2.1. Sơ ñồ khối của mạch ñiều khiển 2.1.2. Các thành phần chính của mạch - Chíp vi ñiều khiển xử lý trung tâm. - Bộ ñiều khiển ñóng ngắt các thiết bị. - IC MAX232 kết nối cổng COM. - REMOTE ñiều khiển. - Máy vi tính 2.1.3. Cấu trúc họ 8051: Con vi ñiều khiển Đặ c ñ i ể m và ch ứ c n ă ng ho ạ t ñộ ng c ủ a các IC h ọ MSC–51 hoàn toàn t ươ ng t ự nhau. IC AT89C51 (m ộ t IC thu ộ c h ọ MSC–51 do hãng ATMEL s ả n xu ấ t) IC 89C51 có các ñặ c tr ư ng sau : - 4kb ROM - 128 byte RAM - 4 port xu ấ t nh ậ p, m ỗ i port 8 bit 11 C18 104 R23 1K R24 2.20 D23 LED J16 INT 18V 1 2 + - ~ ~ D24 DIODE BRIDGE_1423 U5 LM7805C/TO220 IN 1 OUT 3 GND 2 U6 LM7812C/TO220 IN 1 OUT 3 GND 2 C17 0.33UF 50V 12V VCC C19 470UF C20 104 D25 LED R25 10k KHOI NGUON CUNG CAP 0V J15 INT 18V 1 2 + - ~ ~ D22 DIODE BRIDGE_1423 C13 2200UF 64V Q21 TIP42 C14 2200UF 64V C15 0.33UF 50V C16 470UF A/ Sơ ñồ mạch ñiều khiển cụm ñiều khiển máy ép nhựa Hình 2.2. Khối ñiều khiển trung tâm máy ép nhựa Hình 2.3. Mạch nguồn cung cấp 12 2.2. Sơ ñồ khối AT 89C51 2.3. Sơ ñồ chân AT89C51: Hình 2.7. Sơ ñồ chân AT89C51 *Mô tả các chân của AT89C51: -AT89C51 có t ấ t c ả 40 chân, trong s ố ñ ó có 32 chân có ch ứ c n ă ng xu ấ t/ nh ậ p. 24 trong 32 chân này là các chân có c ộ ng d ụ ng kép t ứ c m ỗ i m ộ t ñườ ng có th ể ho ạ t ñộ ng xu ấ t/nh ậ p ho ặ c ho ạ t ñộ ng nh ư m ộ t ñườ ng ñ i ề u khi ể n ho ặ c ho ạ t ñộ ng nh ư m ộ t ñườ ng ñị a ch ỉ /d ữ li ệ u c ủ a bus ñị a ch ỉ /d ữ li ệ u ñ a h ợ p 2.4. Kết nối máy tính 2.4.1. Truyền thông qua cổng RS-232: RS-232 là m ộ t chu ẩ n truy ề n thông n ố i ti ế p cho phép truy ề n d ữ li ệ u d ướ i d ạ ng các bít n ố i ti ế p gi ữ a hai thi ế t b ị . Qua c ổ ng RS-232 d ữ li ệ u ñượ c truy ề n và nh ậ n theo”dòng bít” n ố i ti ế p t ừ m ộ t ñ i ể m t ớ i m ộ t ñ i ể m khác. Chu ẩ n RS-232 thích h ợ p v ớ i vi ệ c truy ề n d ữ li ệ u trên AT89C51 9 18 19 29 30 31 40 1 2 3 4 5 6 7 8 12 13 14 15 17 32 33 34 35 36 37 38 39 21 22 23 24 25 26 27 28 20 11 10 16 RST XTAL2 XTAL1 PSEN ALE/PROG EA/VPP VCC P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 P3.7/RD P0.7/AD7 P0.6/AD6 P0.5/AD5 P0.4/AD4 P0.3/AD3 P0.2/AD2 P0.1/AD1 P0.0/AD0 P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15 GND P3.1/TXD P3.0/RXD P3.6/WR 13 kho ả ng cách 25m, tuy v ậ y mu ố n truy ề n trên kho ả ng cách xa h ơ n ph ả i dùng cáp n ố i ñặ c bi ệ t, ñượ c b ọ c kim và có t ổ n hao ñặ c bi ệ t Hình 2.8. Sơ ñồ nguyên lý mạch kết nối máy tính 2.4.2. Truy ề n thông n ố i ti ế p v ớ i 89C51 2.4.3. Giới thiệu khối ñiều khiển ñộng lực Kh ố i ñộ ng l ự c ñượ c s ử d ụ ng các linh ki ệ n có tính ch ấ t cách ly v ớ i vi ñ i ề u khi ể n nh ằ m trách s ự tác ñộ ng các m ứ c ñ i ệ n áp l ớ n ở các ñộ ng c ơ khi ñộ ng c ơ ho ạ t ñộ ng.Tránh s ự nhi ễ u trong quá trình ho ạ t ñộ ng 2.4.4. Truy ề n thông n ố i ti ế p t ừ máy tính v ớ i Visual Basic 2.5 Lập trình cho PIC dùng C COMPILER 2.5.1. Gi ớ i Thi ệ u PIC C Compiler: PIC C compiler là ngôn ng ữ l ậ p trình c ấ p cao cho PIC ñượ c vi ế t trên n ề n C. ch ươ ng trình vi ế t trên PIC C tuân th ủ theo c ấ u trúc c ủ a ngôn ng ữ l ậ p trình C. Trình biên d ị ch c ủ a PIC C compiler s ẽ chuy ể n ch ươ ng trình theo chu ẩ n c ủ a C thành d ạ ng ch ươ ng trình theo mã Hexa (file.hex) ñể n ạ p vào b ộ nh ớ c ủ a PIC. 14 Hình 2.16. Bảng ñiều khiển. 2.9. Kết luận chương: - Trình bày ñượ c c ơ s ỡ và lý thuy ế t t ự ñộ ng. - Gi ớ i thi ệ u ñượ c các kh ố i ñ i ề u khi ể n. - Thi ế t k ế ñượ c các vi m ạ ch ñ i ề u khi ể n ho ạ t ñộ ng c ủ a máy ép. 15 C S D a) b) CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO CÁC BỘ PHẬN CỦA MÁY ÉP BẰNG VÍT TẢI 3.1. Tính toán thiết kế vít tải 3.1.1. Phân lo ạ i và công d ụ ng Ng ườ i ta th ườ ng phân lo ạ i vít t ả i theo công d ụ ng và tính ch ấ t công vi ệ c; theo d ạ ng vít, theo ph ươ ng chuy ể n ñộ ng, theo s ự quay nhanh ho ặ c ch ậ m c ủ a tr ụ c vít… 3.1.2. C ấ u t ạ o vít t ả i Hình 3.3. Cấu tạo trục vít: a-trục vít cánh liền một mối; b- cấu tạo chỗ nối trục; Tr ụ c vít là b ộ ph ậ n ch ủ y ế u ñể v ậ n chuy ể n v ậ t li ệ u, nó g ồ m có m ộ t tr ụ c quay ñặ c ho ặ c r ỗ ng, trên tr ụ c ñượ c l ắ p các cánh vít v ậ n chuy ể n. G ố i ñỡ tr ụ c. Trong các vít t ả i, ng ườ i ta th ườ ng dùng các g ố i ñỡ tr ụ c là ổ tr ượ t. G ố i ñỡ hai ñầ u tr ụ c có c ấ u t ạ o và kích th ứơ c theo tiêu chu ẩ n c ủ a ổ tr ượ t . Quan h ệ các kích th ướ c c ủ a g ố i ñỡ trung gian (b ả ng 3.1) 3.1.3. Tính toán vít tải 3.1.3.1. Đối với vít tải quay chậm Vít t ả i quay ch ậ m dùng ñể v ậ n chuy ể n v ậ t li ệ u theo ph ươ ng n ằ m ngang ho ặ c theo ph ươ ng nghiêng v ớ i góc nghiêng nh ỏ , th ườ ng là ≤ 20 o . 16 Hình 3.4. Sự phân bổ vật liệu khi trục vít tải quay Giá tr ị gi ớ i h ạ n c ủ a góc nâng c ủ a tr ụ c vít α ñượ c xác ñị nh t ừ quan h ệ sau: tg ( α + ϕ 1 ) = βϕ ϕ tgf +cos sin 2 (3-1) Trong ñ ó ϕ 1 là góc ma sát c ủ a v ậ t li ệ u v ớ i cánh vít ϕ 1 = arctgf 1 (3-2) B ướ c c ủ a tr ụ c vít (hay kho ả ng cách gi ữ a các cánh vít) s ẽ là : S = π .Dtg α t (3-4) a) Xác ñị nh n ă ng su ấ t c ủ a máy theo công th ứ c sau: Q = 3600F.v. ρ ,[kg/h] (3- 5) Trong ñ ó F là di ệ n tích ti ế t ñ i ệ n ngang do v ậ t li ệ u chi ế m ở trong thành máy, b ằ ng F = 4 . 2 D π µ K , [m 2 ] (3–6) - ñố i v ớ i v ậ t li ệ u d ạ ng h ạ t thì µ = 0,4. - ñố i v ớ i v ậ t li ệ u d ạ ng b ộ t thì µ = 0,35. K là h ệ s ố ch ỉ s ự gi ả m ti ế t di ệ n do góc nghiêng ñặ t vít t ả i, ch ọ n gía tr ị K theo b ả ng sau ñ ây: 17 Góc nghiêng ñặ t vít t ả i, ñộ 0 5 10 15 20 Giá tr ị h ệ s ố K 1 0,9 0,8 0,7 0,65 V là v ậ n t ố c v ậ n chuy ể n v ậ t li ệ u d ọ c theo tr ụ c vít v = 60 .nS , [ m/s] (3–7) Thay các giá tr ị c ủ a F và v vào công th ứ c tính n ă ng su ấ t, cu ố i cùng có: Q = 47D 2 Sn ρ µ .K, [kg/h] (3-8) b) Xác ñị nh công su ấ t tiêu hao cho vít t ả i Công su ấ t tiêu hao ch ủ y ế u dùng ñể nâng v ậ t li ệ u, ñể th ắ ng ma sát c ủ a v ậ t li ệ u v ớ i thành máy và v ớ i cánh vít, và ñể th ắ ng ma sát ở các g ố i ñỡ tr ụ c vít. Xác ñị nh nó theo công th ứ c sau: N = 367 Q (LC + H ) , [kW] (3-9) Trong ñ ó Q là n ă ng su ấ t c ủ a máy, t ấ n/h; L là chi ề u dài v ậ n chuy ể n theo ph ươ ng ngang, m; H là chi ề u cao v ậ n chuy ể n v ậ t li ệ u, m; C là h ệ s ố tr ở l ự c c ủ a máy, ch ọ n C = 1,8 ÷ 2,5 3.1.3.2 Đố i v ớ i vít t ả i quay nhanh Khi tr ụ c vít quay thì v ậ t li ệ u ch ị u tác d ụ ng c ủ a l ự c ly tâm và phân b ố ñề u ra thành máy và nó ñượ c nâng lên theo m ộ t ñườ ng xo ắ n ố c có góc xo ắ n là θ và ñượ c xác ñị nh nh ư sau : tg θ = 2 )( 2 ϕα +tg + )cos( ) 2 )( ( 2 2 2 ϕα ϕα + + + A tg (3-10) trong ñ ó ϕ 2 = arctg f 2 ; 18 f 2 là h ệ s ố ma sát c ủ a v ậ t li ệ u v ớ i thành máy A = 2 12 2 . )sin( vf fgR + α (3-11) trong ñ ó R là bán kính ngoài c ủ a cánh vít ( R = 2 D ), m; V ậ n t ố c tuy ệ t ñố i c ủ a v ậ t li ệ u b ằ ng : v a = θ cos 1 v , (3-12) Còn v ậ n t ố c quay c ủ a v ậ t li ệ u b ằ ng : v q = v 1 . tg θ (3-13) S ố vòng quay t ố i thi ể u c ủ a tr ụ c vít ñượ c xác ñị nh nh ư sau: n 0 = 13.5 2 2 . )sin( fD f g + α , [vg/ph] (3-14) và n ă ng su ấ t c ủ a máy s ẽ là : Q = 3600 4 )( 22 dD − π v 1 . ρµ . , [kg/h] (3-15) P c là l ự c ly tâm ép v ậ t li ệ u vào thành máy, N. P c = 8 .)( 22 ρµωπ DHdD q − , [N] (3-18) ω q là t ố c ñộ góc c ủ a v ậ t li ệ u , 1/s. ω q = 2 D v q = D v q .2 (3-19) Xác ñị nh công su ấ t N 2 nh ư sau : 19 N 2 = 1000 )( 0 , 0 q RP ωω − + 1000 )( , 0 q RP ωω − , [kW] (3-20) trong ñ ó R là bán kính ngoài c ủ a cánh vít, m ; R 0 là bán kính trung bình c ủ a cánh vít, m ; ω là t ố c ñộ góc c ủ a tr ụ c vít, 1/s 3.2. Tính toán các thông số cơ bản của máy Ch ọ n các kích th ướ c c ủ a tr ụ c vít nh ư sau : B ướ c vít S = ( 0,8 ÷ 1,0 )D; Chi ề u sâu rãnh vít ; h = ( 0,2 ÷ 0,3 )D; Chi ề u dày cánh vít e = ( 0,2 ÷ 0,3 )D; Khe h ở gi ữ a xylanh và ñầ u mút cánh vít : δ = (0,002 ÷ 0,005)D; D là ñườ ng kính tr ụ c vít . Đố i v ớ i lo ạ i tr ụ c l ớ n, r ỗ ng ñể d ẫ n n ướ c làm ngu ộ i vào thì g ọ n nh ư sau : Chi ề u sâu rãnh vít h= ( 0,1 ÷ 0,2 )D; Đườ ng kính l ỗ r ộ ng d 1 = ( 0,3 ÷ 0,4 )D; Tr ụ c vít ñượ c ch ế t ạ o t ừ thép t ố t ch ị u nhi ệ t và ch ị u mài mòn . 3.2.1. T ố c ñộ phun và th ờ i gian phun Để ñẩ y v ậ t li ệ u t ừ xylanh nung ch ả y vào khuôn ñ úc thì ph ả i th ự c hi ệ n quá trình phun nh ờ s ự chuy ể n ñộ ng c ủ a tr ụ c vít trong xylanh. Quan h ệ gi ữ a t ố c ñộ phun, th ờ i gian phun v ớ i th ể tích ñ úc c ủ a máy ñượ c nêu ở b ả ng d ướ i ñ ây 20 3.2.2. Áp su ấ t ép Áp su ấ t ép ph ả i ñả m b ả o cho ñộ ñ i ề n ñầ y khuôn, ñả m b ả o ñượ c th ờ i gian phun và t ố c ñộ phun thích h ợ p. V ậ t li ệ u có ñộ nh ớ t càng cao thì áp su ấ t ép càng l ớ n. Quan h ệ gi ữ a th ể tích ép và áp su ấ t ép cho ở b ả ng d ướ i ñ ây : 3.2.3. Năng suất máy Hình 3.12. Vít t ả i Q = 47D 2 Sn ρϕ , (kg/h) (3-21) . DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGÔ LÂM VĨ NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY ÉP NHỰA BẰNG VÍT TẢI VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH Chuyên ngành : Công nghệ chế. khác. - Thiết kế và chế tạo mô hình thiết bị máy ép tự ñộng bằng vít tải - Có thể ñiều khiển máy ép thông qua máy vi tính . - Thiết kế chế tạo mô hình .