CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ MÁY
3.2 Ứng dụng lý thuyết thiết kế tiên đề vào thiết kế máy
3.2.1 Ánh xạ từ miền chức năng sang tham số thiết kế
Thiết kế máy băm nhựa được bắt đầu từ việc xác định cấp cao nhất của yêu cầu chức năng ở miền chức năng và tham số thiết kế phù hợp ở miền vật lý. Sau đó trải qua quá trình phân rã, ánh xạ thành các yêu cầu chức năng và các tham số thiết kế thứ cấp. Tiếp tục quá trình phân rã, ánh xạ cho đến khi các FR DP không thể phân rã thành phân cấp nhỏ hơn được nữa (tức là ở cấp thấp nhất) để có được các chi tiết vật lý phù hợp, hoàn thành thiết kế. Chúng được minh họa như hình 3.1.
Khởi đầu yêu cầu chức năng (FR cấp cao nhất) là “chai nhựa được băm nhỏ” ứng với yêu cầu chức năng này, đối tượng trong miền vật lý (DP cấp cao nhất) là “thiết bị băm nhựa”, hay nói cách khác, ánh xạ của yêu cầu chức năng “chai nhựa được băm nhỏ” qua miền vật lý là “thiết bị băm nhựa”.
Tiếp theo, yêu cầu chức năng khởi đầu “chai nhựa được băm nhỏ” được phân rã thành các yêu cầu chức năng thứ cấp bằng cách ánh xạ qua lại giữa hai miền, các yêu cầu chức năng ở cấp 1 bao gồm:
FR1: Chai nhựa được định hướng đi vào máy. FR2: Chai nhựa được băm.
FR3: Mẫu nhựa băm có kích thước 2-8 mm.
FR4: Băm nhanh (không cần băm đi băm lại nhiều). FR5: Lấy sản phẩm nhựa băm dễ dàng.
DP1: Cơ cấu cấp liệu. DP2: Cơ cấu băm.
DP3: Lưới lọc đường kính lỗ Ø2-8 mm. DP4: Chiều dày dao < 8mm.
DP5: Cụm thu liệu. DP6: Hộp điều khiển.
Mối tương quan giữa các FR và DP ở cấp 1 được biểu diễn dưới dạng phương trình (15) như sau: ⎩ ⎪ ⎨ ⎪ ⎧𝐹𝑅𝐹𝑅 𝐹𝑅 𝐹𝑅 𝐹𝑅 𝐹𝑅 ⎭ ⎪ ⎬ ⎪ ⎫ = ⎣ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎡𝐴0 𝐴0 00 00 00 00 0 0 𝐴 0 0 0 0 0 0 𝐴 0 0 0 0 0 0 𝐴 0 0 0 0 0 0 𝐴 ⎦ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎤ ⎩ ⎪ ⎨ ⎪ ⎧𝐷𝑃𝐷𝑃 𝐷𝑃 𝐷𝑃 𝐷𝑃 𝐷𝑃 ⎭ ⎪ ⎬ ⎪ ⎫ (15)
Ma trận thiết kế (15) là một ma trận đường chéo, thỏa mãn tiên đề độc lập. Mỗi FR được thỏa mãn độc lập bởi một DP, một yêu cầu chức năng FR chỉ đi với một và chỉ một đối tượng miền vật lý DP, thiết kế như vậy được gọi là thiết kế không tách rời.
Hình 3.1: Giản đồ ánh xạ phân cấp FRs và DPs cho thiết bị băm nhựa.
3.2.2 Phân tích chi tiết gia công dựa vào sơ đồ ánh xạ
Để hoàn thành thiết kế máy băm chai nhựa PET, quá trình phân rã và ánh xạ qua lại giữa hai miền được tiếp diễn đến khi các FR và DP không thể phân tách xuống một cấp nhỏ hơn được nữa. Nó bao gồm 4 cấp thể hiện chi tiết ở bảng 3.1. Khi đó một yêu cầu chức năng được thực hiện bởi một đối tượng (chi tiết) vật lý. Trong suốt quá trình phân rã, người thiết kế đang chuyển đổi ý định thiết kế sang các chi tiết vật lý có thể thực hiện được [26]. Các tham số thiết kế ở cấp cuối cùng sẽ dùng để thiết kế các chi tiết vật lý đáp ứng yêu cầu chức năng trong máy.
Bảng 3.1: Quá trình phân rã và ánh xạ máy băm chai nhựa:
CẤP YÊU CẦU CHỨC NĂNG THAM SỐ THIẾT KẾ
0 FR0: Chai nhựa được băm nhỏ DP0: Máy băm chai nhựa
1
FR1: Chai nhựa được định hướng đi vào
máy DP1: Cơ cấu cấp liệu
FR2: Chai nhựa được băm DP2: Cơ cấu băm
FR3: Mẫu nhựa băm có kích thước 2-8 mm DP3: Lưới lọc đường kính lỗ Ø2-8 mm
FR4: Băm nhanh (không cần băm đi băm
lại nhiều) DP4: Chiều dày dao < 8mm
FR5: Lấy sản phẩm nhựa băm dễ dàng. DP5: Cụm thu liệu FR6: Điều khiển dễ dàng DP6: Hộp điều khiển
2
FR1: Chai nhựa được định hướng đi vào
máy DP1: Cơ cấu cấp liệu
FR11: Chai nhựa khơng văng ra ngồi DP11: Phễu cấp liệu
FR12: Định hướng vào dao băm DP12: Độ nghiêng của phễu FR13: Phễu được cố định DP13: Bulong phễu
FR2: Chai nhựa được băm DP2: Cơ cấu băm FR21: Chai nhựa được cuốn vào trong máy DP21: Dao động
FR22: Lực băm được sinh ra DP22: Sự kết hợp dao động và dao tĩnh FR23: Nhựa băm chỉ đi xuống cụm thu liệu DP23: Hộp dao
FR24: Hộp dao được cố định DP24: Bulong hộp dao, khung FR5: Lấy sản phẩm nhựa băm dễ dàng DP5: Cụm thu liệu
FR51: Nhựa băm được gom tập trung DP51: Thùng chứa
FR52: Nhựa băm khơng bị văng ra ngồi DP52: Khung máy có chiều cao phù hợp FR6: Điều khiển dễ dàng DP6: Hộp điều khiển
FR61: Nhanh DP61: Nút nhấn
FR62: An toàn DP62: CB tự động
3
FR21: Chai nhựa được cuốn vào trong
máy DP21: Dao động
FR211: Khơng xoay trịn DP211: Biên dạng mũi dao chữ S
FR212: Không bị kẹt DP212: Phần vát ở mũi dao
FR22: Lực băm được sinh ra DP22: Sự kết hợp của dao động và dao tĩnh
FR222: Lực băm được phân bố đều lên các dao
DP222: Dao động ăn khớp vào dao tĩnh
FR223: Lực băm tập trung không quá lớn DP223: Các dao được bố trí lệch nhau tạo thành 1 vịng trịn
FR23: Nhựa băm chỉ đi xuống cụm thu
liệu DP23: Hộp dao
FR231: Khơng văng ra tứ phía DP231: Hộp dao gồm 4 tấm
FR232: Bền chắc DP232: Bulong hộp dao
4
FR221: Dao động quay DP221: Bộ truyền động
FR2211: Moment quay DP2211: Động cơ
FR2212: Vòng quay phù hợp DP2212: Hộp số
FR2213: Trục dao quay DP2213: Khớp nối
FR2214: Dao động quay theo trục dao DP2214: Trục dao dạng lục giác FR2215: Lực cản đủ nhỏ DP2215: 2 ổ bi
FR2216: Dao đủ bền (không bị biến dạng
dẫn đến bị kẹt) DP2216: Chiều dày dao đủ lớn
FR2217: Dao động không ma sát với hộp dao
DP2217: Dao tĩnh ở hai đầu hộp dao
FR2218: Độ đồng trục DP2218: Miếng đệm căn chỉnh động cơ FR222: Lực băm được phân bố đều lên
các dao
DP222: Dao động ăn khớp vào dao tĩnh
FR2221: Dao tĩnh được bố trí thẳng hàng DP2221: Dao tĩnh được gắn vào hộp dao FR2222: Dao động được bố trí thẳng hàng DP2222: Trục dao
FR2223: Khoảng cách giữa các dao động
không đổi DP2223: Miếng chêm dao động
FR2224: Khoảng cách giữa các dao tĩnh
không đổi DP2224: Miếng chêm dao tĩnh