Sơ đồ nguyên lý hoạt động của mạch điện (Hình 4.10).
Đèn báo ON/OFF Hiện thị LCD Tay Relay đóng MODEL ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ Select Start Stop DỪNG ĐỘNG CƠ DC HOẠT ĐỘNG
*Sơ đồ đấu dây của máy trộn kim loại bôt (Hình 4.11).
Hình 4.13: Sơ đồ đấu dây.
CHƯƠNG 5: LẮP RÁP VÀ THỬ NGHIỆM 5.1 Lắp ráp.
5.1.1 Các bước tiến hành lắp ráp.
Khung máy được thiết kế bằng nhôm định hình. Nên quá trình lắp ráp tương đối thuận lợi. Và vì nhôm định hình rất nhẹ giúp máy giảm bỏ trọng lượng không đáng có. Quá trình lắp ráp như sau:
Bước 1: Lắp ráp thành khung hình hộp chữ nhật theo các thanh nhôm đã cắt sẵn (Hình 5.1, Hình 5.2).
Hình 5.2: Khung thành hình hộp.
Bước 2: Sau khi lắp khung thành hình hộp chữ nhật nhưng tại những điểm nối vẫn còn chưa được vuông góc, ta cần dùng thước thẳng cân chỉnh lại (Hình 5.3).
Hình 5.3: Cân chỉnh vuông góc tại các điểm nối.
Bước 3: Sau khi lắp ráp khung hoàn chỉnh (Hình 5.4), chúng ta lắp ráp các tấm mica cố định trục và đỡ motor.
Bước 4: Lắp puly và trục vào gối đỡ. Khi cắt laser trên các miếng mica đã được cắt lỗ sẵn nên chúng ta lắp ráp theo lỗ đã định sẵn và theo kích thước thiết kế ngay ban đầu (Hình 5.5).
Hình 5.5: Quá trình lắp trục vào gối đỡ.
Bước 5: Sau khi lắp trục và puly, chúng ta cân chỉnh khoảng cách hai trục theo kích thước trên hai rãnh hột xoài (Hình 5.6).
Hình 5.6: Cân chỉnh khoảng cách trục. Bước 6: Lắp motor và mạch điện (Hình 5.7).
Bước 7: Lắp khung trộn vào hai trục theo (Hình 5.8).
Hình 5.1: Lắp khung trộn .
Bước 8: Lắp mica bao quanh khung máy. Thành máy hoàn chỉnh (Hình 5.9).
Hình 5.2: Máy trộn hoàn chỉnh.
5.1.2 Lỗi sai phát hiện trong quá trình lắp ráp.
Sau khi gia công trục và tiến hành lắp trục với gối đỡ thì mối lắp có độ dôi nên không thể đưa trục lọt qua gối đỡ. Cần phải vừa chà nhám trục và vừa so với gối đỡ. Cho đến khi trục lọt qua và có thể di chuyển lên xuống một cách dễ dàng thì dừng lại. Hình 5.11 thể hiện rõ quá trình gia chà giấy nhám để đạt được kích thước cần lắp.
Hình 5.4: Kết quả sau khi chà nhám lại.
Ngoài ra trong quá trình lắp ráp càng chữ C nhóm tìm hiểu được, đầu lắp với trục của càng chữ C phải nằm song song với hai mặt phẳng trước và sau của càng. Từ đó cơ cấu Oloid mới có thể chuyển động một cách trơn tru nhất(Hình 5.12).
Hình 5.5: Càng chữ C.
Với mô hình thiết kế ban đầu khung đơc được cắt laser bằng mica (Hình 5.13). Nhưng khi lắp ráp và cho chạy thử, mô hình mica không đủ độ cứng vững nên nhóm đã thay đổi vật liệu bằng inox (Hình 5.4).
Hình 5.6: Khung trộn bằng mica.
5.2 Thử nghiệm
5.2.1 Nguyên liệu được chọn cho thử nghiệm.
Do máy chuyên sử dụng cho công nghệ kim loại bột nên thành phần chủ yếu cho việc thử nghiệm là bột kim loại sắt và một số chất phụ gia theo các hình ảnh dưới đây:
Tính chất của Propylen: Propylen có màu trắng như (Hình 5.15)
- Màu sắc: Trắng
- Trạng thái: chất rắn
- Nhiệt độ nóng chảy: 8 K (-185,2 oC, -301,4 oF)
-Khối lượng riêng: 1,74 g/cm3
Hình 5.15: Bột Propylene
Tính chất của sắt: Bột sắt có hai màu chính là màu ánh kim như (Hình 5.16) và màu đỏ như (Hình 5.17).
- Trạng thái vật chất: Chất rắn
- Nhiệt độ nóng chảy: 1811 K (1538 oC, 2800 oF)
- Nhiệt độ sôi: 3134 K (2862 oC, 5182 oF)
- Khối lượng riêng: 7,874 g/cm3
- Khối lượng riêng ở thể lỏng: 6,98 g/cm3
Hình 5.16: Tinh bột sắt.
Tính chất vật lý của sáp Parafin: Sáp Parafin có màu trắng đục như (Hình 5.18 và hình 5.19).
- Trạng thái vật chất: Chất rắn
- Khối lượng riêng: 0,9 g/cm3
- Nhiệt độ nóng chảy: 310 K (37 oC, 99 oF)
Hình 5.18: Sáp Parafin còn nguyên khối.
Hình 5.19: Sáp Parafin khi được cắt nhỏ.
Tính chất vật lí của sáp Carnauba:
- Màu sắc: Vàng như (Hình 5.20)
- Trạng thái vật chất: Chất rắn
- Khối lượng riêng: 0,99 g/cm3
- Nhiệt độ nóng chảy: 83-91 oC
Hình 5.20: Sáp Carnauba
Tính chất vật lý của Axit Stearic:
- Màu sắc: Trắng như ((Hình 5.21)
- Trạng thái vật chất: Chất rắn
- Nhiệt độ nóng chảy: 342,8 K (69,6 oC, 157,3 oF)
- Nhiệt độ sôi: 656 K (383 oC, 721 oF)
Hình 5.21: Axit Stearic.
5.2.2 Thử nghiệm trộn các loại bột khác nhau.
Quy trình thực hiện trộn thử như sau: với các nguyên liệu đã nêu trên là bột sắt, bột sắt đỏ, sáp parafin, sáp Carnauba, bột Propylen và bột axit Stearic. Sau đó đưa vào máy trộn với các thời gian khác nhau, lượng bột khác nhau ta sẽ có được bột khô trộn lẫn. Tiếp tục lấy phần bột đã trộn cho vào một lượng keo kết dính nhất định ta sẽ có hỗn hợp bột kim loại và chất phụ gia phục vụ cho quá trình ép khuôn và gia nhiệt thành sản phẩm.
a. Với thời gian 5 phút.
Bảng 5.1: Khối lượng và nguyên liệu trộn lần 1
Nguyên liệu Khối lượng
(g)
Kết quả: Bột được trộn đều, mặt dù có dung dịch keo nhưng vẫn được đảo đều
trong lòng bình trộn (Hình 5.22).
Hình 5.22: Hỗn hợp trộn 5 phút.
b. Với thời gian 4 phút.
Bảng 5.2: Khối lượng và nguyên liệu trộn lần 2
Nguyên liệu Khối lượng
(g)
Kết quả: Thay đổi thời gian trộn ít hơn nhưng kết quả vẫn đạt được yêu cầu như
Hình 5.23: Hỗn hợp trộn 4 phút.
c. Với thời gian 3 phút.
Bảng 5.3: Khối lượng và nguyên liệu trộn lần 3
Nguyên liệu Khối lượng
(g)
Kết quả: Thay đổi thời gian trộn ít hơn 2 phút, một số hạt bột sáp Carnauba vẫn
chưa được trộn đều. Hình ảnh dưới đây cho ta thấy được các hạt Carnauba
(Hình 5.24).
Hình 5.24: Hỗn hợp trộn 3 phút
5.2.3 Kết luận.
Với một lượng bột đã định sẵn, cùng một công thức pha trộn thì thời gian dài sẽ tạo được sự đồng đều trong các hạt tinh thể bột. Trộn càng lâu thì các hạt bột kim loại sẽ phân bố đều tạo thành một hỗn hợp mới thống nhất.
5.3 Cách sử dụng và bảo quản máy.5.3.1 Sử dụng máy trộn bột. 5.3.1 Sử dụng máy trộn bột.
Máy trộn bột kim loại hoạt động hoàn toàn tự động vì thế việc sử dụng máy vô cùng đơn giản, bất kỳ ai cũng có thể làm được.
*Cách thức hoạt động của máy trộn bột:
Bước 1: Chuẩn bị toàn nguyên liệu cần trộn (Hình 5.25): kim loại-chất dẻo; kim loại thủy tinh; vv,… cho vào hộp đựng bột, sau đó đặt thêm một viên bi sắt vào trong hộp để giúp phá hủy các hạt kim loại bột vón cục.
Hình 5.25: Hộp đựng bột.
Bước 2: Lắp hộp đựng bột vào khung trộn bằng cách tháo thanh định vị đặt hộp đựng kim loại vào trong và lắp thanh định vị lại như ban đầu (Hình 5.26). Khi đặt hộp đựng bột vào chú ý đặt hộp đựng bột kim loại cân, khớp với thanh định vị để đảm bảo chắc chắn. Chỉ khi đặt hộp kim loại khớp vào cân đối với khung trộn của máy mới hoạt động để đảm bảo an toàn tuyệt đối cho người dùng.
Hình 5.26: Khung trộn.
Bước 3: Lựa chọn chế độ vận hành của máy, có 2 chế độ cơ bản (Hình 5.27). Chế độ 1 trộn bột bằng tay: Vặn nút On đợi khoảng 20s để máy khởi động, sau đó văn nút speed điều chỉnh tốc độ trộn, sau đó bấm nút stop màu vàng để dừng trộn (trong quá trình trộn nếu xảy ra vấn đề, nhấn Stop để dừng lại).
Chế độ trộn bột có cài đặt time: Văn nút On đợi khoảng 20s để máy khởi động, sau đó bấm Select để chuyển qua chế độ cài đặt time. Bấm Mode lần 1 để cài đặt thời gian đơn vị giây, bấm lần 2 để cài đặt thời gian đơn vị phút, bấm lần 3 để cài đặt thời gian đơn vị giờ (trong quá trình trộn nếu xảy ra vấn đề, nhấn Stop để dừng lại).
Hình 5.27: Bảng điều khiển.
* Với mỗi loại bột khác nhau ta nên chọn tốc độ trộn khác nhau. Không nên điều chỉnh tốc độ nhanh bất ngờ, cần phải điều chỉnh từ từ tránh làm máy nóng đột ngột làm hỏng mô tơ bên trong.
Bước 4: Tùy vào lượng kim loại bột và loại kim loại bột khác nhau mà thời gian trộn khác nhau. Sau khi trộn bột kim loại, các kim loại trộn đều với nhau xong, văn nút Off và căn chỉnh sao cho hướng của nắp bột nằm phía trên để tiện tháo hộp đựng kim loại bột. Tháo thanh định vị và lấy hộp đựng kim loại ra ngoài.
5.3.2 Các biện pháp bảo quản máy.
- Các bộ phận của bánh đai được kiểm tra, điều chỉnh độ chùng đai, độ nghiêng của đai, trượt đai, mòn đai độ đảo bánh đai sau mỗi tháng làm việc.
- Sau 6 tháng làm việc máy được vệ sinh và kiểm tra tổng thể, các ổ lăn được tra lại dầu nhớt, sau đó đưa máy quay lại hoạt động bình thường.
5.4 Các biện pháp cải tiến máy.
Các biện pháp cải tiến:
- Để tăng chắc chắn của máy trộn, ta nên thay khung nhôm bằng khung kim loại nhằm tăng khối lượng của máy giúp máy không bị rung động khi sử dụng đồng thời có độ chắc chắn (Hình 5.28).
Hình 5.28: Khung máy trộn.
- Để tăng khả năng bền cho cơ cấu trộn tại 2 càng chữ C ta nên sử dụng phương pháp đúc, để tăng độ bền cho càng. Có thể tăng kích thước càng theo tỉ lệ để có thể trộn được tăng thể tích trộn bột (Hình 5.29).
Hình 5.29: Càng chữ C.
- Ở mối lắp giữa càng và khung trộn ta nên thay bằng con tán, giúp cố định cứng hơn bền hơn tăng khả năng chịu ma sát (Hình 5.30).
Hình 5.30: Con tán.
- Thiết kế ban đầu trục vẫn chưa đảm bảo được độ bền nhất định, có thể tăng kích thước trục theo tỷ lệ tính toán để có thể tăng khả năng bền của trục đồng thời tăng thể tích khung trộn bột (Hình 5.31).
- Vỏ máy nên được cấu tạo từ Inox không gỉ. Chất liệu Inox mang đến sản phẩm được thiết kế chắc chắn, giúp bảo vệ động cơ tốt hơn khi hoạt động trong nhiều điều kiện khác nhau mà sau thời gian dài sử dụng vẫn giữ nguyên được độ mới và bóng (Hình 5.32).
Hình 5.32: Tấm inox.
- Khung trộn nên thiết kế theo dạng hộp để tạo sự chắc chắn, ngoài ra nên làm nắp gắn với khung trộn thay vì dũng thanh kim loại định vị, sẽ giúp cố định hộp một cách chắc chắn hơn (Hình 5.33).
Hình 5.33: Khung trộn.
- Nên sử dụng hộp kim loại lớn thay vì dùng hộp nhựa, nó sẽ giúp tăng sự cứng vững và sử dụng được lâu dài (Hình 5.34).
CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 6.1 Kết luận.
Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp vừa qua nhờ sự giúp đỡ của quý thầy cô trong khoa, trong trường cũng như những ý kiến đóng góp rất hữu ích của các bạn sinh viên đặc biệt là sự hướng dẫn của thầy cô. Chúng tôi đã được ôn lại những kiến thức trong suất 4 năm học ở trường, cũng như học được rất nhiều kinh nghiệm thực tế từ việc chế tạo mô hình “MÁY TRỘN BỘT KIM LOẠI”. Đã hoàn thành các nhiệm vụ sau:
- Tìm ra nguyên lý máy trộn theo dạng hình học Oloid.
- Nghiên cứu đề xuất phương án thực hiện hợp lí.
- Thiết kế các bộ phận thiết bị của máy, mô phỏng và xuất bản vẽ trên phần mềm Inventor 2020 và Autocad 2020.
- Hoàn thành thuyết minh về tính toán và kiểm nghiệm bền các chi tiết của máy.
- Gia công và lắp ráp “Máy trộn kim loại bột” theo yêu cầu bản vẽ đã đề ra ngay từ ban đầu.
- Vì điều kiện thời gian hạn hẹp và nguồn kinh phí thấp nên nhóm chưa tối ưu được máy tốt nhất.
- Máy chạy tương đối ổn định.
Thiết bị trộn kim loại bột có khả năng:
- Trộn bột kim loại.
- Bột một số chất hữu cơ khác.
6.2 Kiến nghị.
Mặc dù khối kiến thức quý thầy cô truyền đạt là rất lớn và sâu rộng tuy nhiên khả năng tiếp thu của chúng tôi còn có giới hạn, bên cạnh đó thời gian chúng em cũng bị hạn chế. Nên trong phần đồ án này chúng tôi có một số kiến nghị như sau:
- Cải tiến thùng trộn.
- Nghiên cứu thiết kế hệ thống ghi thông số trộn và tốc độ trộn.
- Cải tiến càng chữ C cứng vững hơn.
- Cải tiến trục với đường kính to hơn tạo độ cứng vững cho quá trình trộn.
- Thiết kế hệ thống đo lường cấp nguyên liệu theo yêu cầu đã đề ra.
- Cải tiến khung máy (Không sử dụng nhôm định hình mà sẽ gia công các thanh sắt được nối với nhau bằng các bản lề)
Đây là lần đầu chúng em thiết kế một cái máy thực tế nên còn rất nhiều khó khăn và nhiều sai sót. Rất mong quý thầy cô và các bạn thông cảm và góp ý để những lần thiết kế sau chúng tôi sẽ làm tốt hơn. Mong rằng mô hình “Máy trộn kim loại bột” của nhóm Chúng tôi sẽ được nhiều công ty, xí nghiệp, xưởng sản xuất quan tâm, có thể phát triển áp dụng vào làm linh hoạt các dây chuyền sản xuất.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]Ts Nguyễn Minh Quang’’Giáo trình Vật liệu cơ khí’, NXB ĐH Công nghiệp TP HCM, 2009, trang 64-65.
[2] Máy trộn nhựa nằm ngang, 25/10/2019.
https://carnovn.com/thong-tin-tong-quan-tu-a-den-z-ve-may-tron-nhua-nam-ngang/ [3] Máy trộn hình chữ V, 25/10/2019. https://dienmaybigstar.com/san-pham/may-tron-bot-hinh-chu-v/ [4] Máy trộn lập phương, 25/10/2019. http://congnghetanphu.com/products/May-nganh-duoc/May-tron-lap-Phuong-123/# [5] Máy trộn Inversina, 28/10/2019. http://www.inversina.com/main/faq
[6] Máy trộn Oloid do Bioengineering AG sản xuất, 28/10/2019. http://www.inversina.ch/public/Inversina.pdf
[7] H. Dirnböck and H. Stachel, "The Development of the Oloid," Journal for Geometry and Graphics, 1(2), 1997 pp. 105–118.
[8] Nghiên cứu Paul Schatz, 5/11/2019.
[9]Nguyễn Hữu Lộc, Giáo trình môn học Nguyên lý máy, NXB Đại học Quốc gia, 2010, Chương 3.
[10] Khối lượng riêng của kim loại, 10/11/2019.
https://citisteel.vn/chi-tiet-tin-tuc-loai/10/88/bang-trong-luong-rieng-khoi-luong- rieng-cua-mot-so-kim-loai-sat-thep-nhom-dong-thau-inox.html
[11] Trịnh Chất-Lê Văn Uyển, “Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí Tập 1-2” NXB
Giáo dục 2006.
[12] Ninh Đức Tốn, “Sổ tay dung sai lắp ghép”, NXB Giáo Dục, 2005, trang 214 [13] Module STM, 20/11/2019. https://iotmaker.vn/module-stm32f103c8t6.html [14] Relay 1 kênh 5V, 20/11/2019. https://iotmaker.vn/relay-1-kenh-5v.html [15]Relay 1 kenh 5V, 20/11/2019. https://iotmaker.vn/relay-1-kenh-5v.html [16] Động cơ servo 24V, 21/11/2019. https://www.tamagawa-seiki.com/products/servomotor/
[17] Mạch điều khiển động cơ DC, 25/11/2019.
https://thegioiic.com/product/mach-dieu-khien-dong-co-dc-pwm?view_ls=true
[18] Nút nhấn, 25/11/2019 https://iotmaker.vn/ssd1306-oled-096inch-128x64-i2c.html [19] Hộp nguồn, 25/11/2019. https://nguonled.vn/nguon-tong-24v10a-65.html [20]Adaptor AC 5V, 26/11/2019. https://hshop.vn/products/nguon- power-adaptor-ac-dc-5v-1a-new
[21] Đảo ngược Oloid, 26/11/2019