TÍNH TOÁN THIẾT kế máy ép bẹ CAU THÀNH sản PHẨM GIA DỤNG

1b - Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá; - Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình đáp ứng yêu cầu đặt ra; 3,0 1c - Chất lượng sản phẩm ĐATN về nộ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ CHUYÊN NGÀNH: CƠ KHÍ CHẾ TẠO

ĐỀ TÀI:

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY ÉP BẸ CAU

THÀNH SẢN PHẨM GIA DỤNG

Người hướng dẫn: ThS Đào Thanh Hùng

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Trường Văn

Mã sinh viên: 1811504110250 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Đạt

Mã sinh viên: 1811504110209 Lớp: 18C2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ CHUYÊN NGÀNH: CƠ KHÍ CHẾ TẠO

ĐỀ TÀI:

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY ÉP BẸ CAU

THÀNH SẢN PHẨM GIA DỤNG

Người hướng dẫn: ThS Đào Thanh Hùng

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Trường Văn

Mã sinh viên: 1811504110250 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Đạt

Mã sinh viên: 1811504110209 Lớp: 18C2

Đà Nẵng, tháng 6 năm 2022

KHOA CƠ KHÍ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho người hướng dẫn)

1 Thông tin chung:

1 Họ và tên sinh viên:

- Nguyễn Thành Đạt 1811504110209 Lớp:18C2

- Nguyễn Trường Văn 1811504110250 Lớp: 18C2

2 Tên đề tài: Tính toán thiết kế Máy ép bẹ câu thành sản phẩm gia dụng

3 Người hướng dẫn: Đào Thanh Hùng Học hàm/ học vị: Thạc sĩ

II Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp:

1 Về tính cấp thiết, tính mới, mục tiêu của đề tài: (điểm tối đa là 1đ)

Đề tài đáp ứng được nhu cầu thực tiễn đó là tính toán thiết kế máy để tạo hình sản

phẩm từ các bẹ câu khô 1 điểm

2 Về kết quả giải quyết các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của đồ án: (điểm tối đa là 4đ)

Nhóm sinh viên đã thực hiện tương đối tốt yêu cầu của đồ án 3.5 điểm

3 Về hình thức, cấu trúc, bố cục của đồ án tốt nghiệp: (điểm tối đa là 2đ)

Hình thức, cấu trúc và bố cục của đồ án tương đối hoàn thiện 1.5 điểm

4 Kết quả đạt được, giá trị khoa học, khả năng ứng dụng của đề tài: (điểm tối đa là 1đ)

Tốt 1 điểm

5 Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa:

Cần kiểm nghiệm tính ổn định khi hoạt động của máy trong thực tế so với kết quả tính

toán thiết kế

III Tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên: (điểm tối đa 2đ)

Khá 1.5 điểm

IV Đánh giá:

1 Điểm đánh giá: 8.5/10 (lấy đến 1 số lẻ thập phân) mỗi sinh viên

2 Đề nghị: ☒ Được bảo vệ đồ án ☐ Bổ sung để bảo vệ ☐ Không được bảo vệ

Đà Nẵng, ngày tháng 06 năm 2022

Người hướng dẫn

Đào Thanh Hùng

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHẬN XÉT PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho người phản biện)

I Thông tin chung:

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Trường Văn– Nguyễn Thành Đạt

1 Lớp: 18C2 Mã SV: 1811504110250 – 1811504110209

2 Tên đề tài: Tính toán thiết kế máy ép bẹ cau thành sản phẩm gia dụng

3 Người phản biện: ……….………… Học hàm/ học vị: …………

II Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp: 1 Về tính cấp thiết, tính mới, mục tiêu của đề tài: ………

………

2 Về kết quả giải quyết các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của đồ án: ………

………

3 Về hình thức, cấu trúc, bố cục của đồ án tốt nghiệp: ………

………

4 Kết quả đạt được, giá trị khoa học, khả năng ứng dụng của đề tài: ………

………

5 Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa: ………

………

………

………

tối đa

Điểm đánh giá

1 Sinh viên có phương pháp nghiên cứu phù hợp, giải quyết

1a

- Tính cấp thiết, tính mới (nội dung chính của ĐATN có những phần mới so với các ĐATN trước đây);

- Đề tài có giá trị khoa học, công nghệ; giá trị ứng dụng thực tiễn;

1,0

1b - Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá;

- Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy

trình đáp ứng yêu cầu đặt ra;

3,0

1c - Chất lượng sản phẩm ĐATN về nội dung báo cáo, bản vẽ, chương

1d

- Có kỹ năng sử dụng phần mềm ứng dụng trong vấn đề nghiên cứu

(thể hiện qua kết quả tính toán bằng phần mềm);

- Có kỹ năng sử dụng tài liệu liên quan vấn đề nghiên cứu (thể hiện

qua các tài liệu tham khảo)

1,0

2 Kỹ năng trình bày báo cáo đồ án tốt nghiệp 2,0

2a - Bố cục hợp lý, lập luận rõ ràng, chặt chẽ, lời văn súc tích; 1,0

3 Tổng điểm theo thang 10 (lấy đến 1 số lẻ thập phân)

1 Câu hỏi đề nghị sinh viên trả lời trong buổi bảo vệ: ………

………

………

………

………

………

2 Đề nghị: ☐ Được bảo vệ đồ án ☐ Bổ sung để bảo vệ ☐ Không được bảo vệ

Đà Nẵng, ngày tháng năm 20…

Người phản biện

Tên đề tài: Tính toán thiết kế máy ép bẹ cau thành sản phẩm gia dụng

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Trường Văn

Mã SV: 1811504110250 Lớp: 18C2

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Đạt

Mã SV: 1811504110209 Lớp: 18C2

Cây cau là một loài cây được trồng nhiều ở những vùng quê thôn của nước ta Khi

xã hội ngày càng phát triển, nhịp sống ngày càng nhanh thì vấn đề ô nhiễm môi trường cũng do đó mà gia tăng, đặc biệt là ô nhiễm chất thải rắn do sử dụng những sản phẩm nhựa sử dụng một lần như hộp xốp, ly nhựa Vì lý do tiện lợi hơn trong quá trình đóng gói thực phẩm mà những sản phẩm nhựa sử dụng một lần này ngày càng phổ biến, đặc biệt là ở Việt Nam Một phần trong chúng được thu gom, xử lý nhưng những phần còn lại sẽ gây ô nhiễm môi trường Do đó ý tưởng sử dụng những vật liệu hữu cơ để tạo ra những sản phẩm giúp đóng gói thực phẩm được hình thành Ưu điểm khi sử dụng những vật liệu này là chúng sẽ tự phân hủy trong môi trường tự nhiên sau một thời gian ngắn, không gây ô nhiễm môi trường Để hiện thực hóa ý tưởng, những loại vật liệu hữu cơ phải được nghiên cứu và thực nghiệm khả năng tạo ra sản phẩm, từ đó thiết kế khuôn

và máy ép tự động Sau nhiều loại mẫu thử vật liệu, học hỏi từ các nước trên thế giới,

bẹ cau là vật liệu được chọn Những tính chất cơ bản như: cơ tính, đặc tính sinh học, thành phần hóa học được nghiên cứu để phục vụ cho quá trình tạo ra sản phẩm Mặt khác, mối liên hệ giữa khả năng định hình sản phẩm với các yếu tố như: nhiệt độ, độ

ẩm, thời gian ép gia nhiệt được tìm ra bằng phương pháp thực nghiệm Sản phẩm được tạo ra bằng cách sử dụng khuôn dập định hình kết hợp với gia nhiệt được tác động lực thông qua hệ thống xy lanh khí nén Nếu như điều kiện cho phép thì trong tương lai một

số loại vật liệu mới sẽ được thử nghiệm thêm và năng suất của máy sẽ được cải thiện

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn: Ts Đào Thanh Hùng

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Trường Văn Mã SV: 1811504110250

: Nguyễn Thành Đạt Mã SV: 1811504110209

1 Tên đề tài: Tính toán thiết kế máy ép bẹ cau thành sản phẩm gia dụng

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

Khổ máy: Dài: 1236mm, Rộng: 736mm, Cao: mm

Năng suất máy: Tối đa

3 Nội dung chính của đồ án:

Lý thuyết: Tổng quan về máy ép bẹ cau

Thiết kế cơ cấu cơ khí

Mô hình 3D vẽ trên phần mềm Solidworks

Bản vẽ sơ đồ động máy ép bẹ cau 1 (A0)

Bản vẽ lắp của máy ép bẹ cau 3 (A0)

Bản vẽ chi tiết trục xylanh 1(A0)

Bản vẽ nguyên công 1(A0)

5 Ngày giao đồ án: 14/03/2022

6 Ngày nộp đồ án: 21/06/2022

i

Hiện nay sự phát triển của nền công nghiệp nước ta nói riêng và thế giới nói riêng, đã

và đang dần đổi mới bước vào trời kì công nghiệp hóa hiện đại hóa, nước ta đang mở

rộng việc xây dựng và phát triển các khu công nghiệp, nhà máy, các cơ sở sản xuất…

Do đó việc sử dụng các chất thải nhựa ( PS, PET ) là rất nhiều, các chất này bền trong

môi trường tự nhiên và rất khó bị phân hủy Chỉ một phần trong số chúng được đưa vào

quy trình tái chế, còn lại bị thải ra ngoài môi trường Khi thải ra môi trường chúng sẽ có

ở trên biển, xen lẫn vào chuỗi thức ăn( các sinh vật sẽ ăn phải những loại nhựa này), khi

trong môi trường đất chúng sẽ ảnh hưởng tiêu cực đến thực vật và các loài động vật ở

dưới mặt đất Vì thế ảnh hưởng đến hệ sinh thái, gây ô nhiễm môi trường đất, nước nặng

nề

Chúng em đã chọn làm đồ án tốt nghiệp với đề tài “ Tính toán thiết kế máy ép bẹ cau

thành sản phẩm gia dụng” Chúng em chọn đề tài này vì tính mới mẻ đề tài, giúp cho

chúng em có hứng thú tìm tòi những thứ mới lạ mà chúng em chưa biết, chưa hiểu để

chúng em có thể cũng cố thêm kiến thức và hoàn thiện bản thân mình trước khi ra trường

Sau thời gian 4 tháng làm đề tài tốt nghiệp bằng chính nổ lực của nhóm em và

được sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy ThS Đào Thanh Hùng, các thầy trong khoa Cơ

Khí, trường Đại học Sư Phạm Kỹ thuật – Đại học Đà Nẵng và các anh kỹ thuật nơi công

ty chúng em thực tập đến nay nhóm đã hoàn thành xong đồ án tốt nghiệp này đúng với

thời gian quy định

Mặc dù đã được sự hướng dẫn của thầy ThS Đào Thanh Hùng nhưng cũng không

tránh khỏi những bở ngỡ, thiếu sót và gặp nhiều khó khăn Nên rất mong được sự giúp

đỡ vả chỉ bảo của các thầy trong khoa

Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Khoa Cơ Khí, trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật

– Đại học Đà Nẵng với lòng biết ơn sâu sắc nhất trong thời gian học tập tại trường

Em xin được cam đoan: Đề tài “Tính toán thiết kế máy ép bẹ cau thành sản phẩm gia dụng” là sản phẩm nghiên cứu của nhóm em trong thời gian qua Mọi số liệu sử dụng phân tích trong báo cáo là do chúng em tự tìm hiểu, phân tích một cách khách quan, trung thực, có nguồn gốc rõ ràng và chưa được công bố dưới bất kỳ hình thức nào Em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm nếu có sự không trung thực trong thông tin sử dụng trong công trình nghiên cứu này

Sinh viên thực hiện

NGUYỄN TRƯỜNG VĂN NGUYỄN THÀNH ĐẠT

MỤC LỤC

Trang

PHẦN MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3

3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 3

4 Phạm vi nghiên cứu và đối tượng nghiên cứu 4

4.1 Phạm vi nghiên cứu 4

4.2 Đối tượng nghiên cứu 4

4.3 Phương pháp nghiên cứu 4

5 Kết cấu tổng quan của đồ án tốt nghiệp 4

5

TỔNG QUAN VỀ BẸ CAU 5

Tổng quan về ứng dụng vật liệu xanh, tái chế 5

Tổng quan chính sách của một số nước đối với việc sử dụng sản phẩm nhựa sử dụng một lần 5

Quy trình tạo ra sản phẩm 5

Hạn chế của việc sản xuất sản phẩm với vật liệu xanh trên thế giới 6

Một số thành phẩm và máy sản suất sản phẩm đĩa từ bẹ cau 6

Giới thiệu chung về cây cau 8

Vị hăng 9

Công dụng của cau 9

Sử dụng trong y học 9

Vị trí trong văn hóa việt nam 9

Cấu trúc của bẹ cau 10

Độ bền và biến dạng của vật liệu 14

Độ bền của vật liệu bẹ cau 14

Biến dạng của vật liệu 15

1.6.2.1 Tính biến dạng 15

1.6.2.2 Biến dạng dẻo 15

Đàn hồi ngược (Spring back) và đàn hồi thuận (Spring in) 16

Lớp trung gian(lớp trung hòa) và sự dịch chuyển của lớp trung gian 18

Phương pháp uốn 19

1.6.5.1 Sơ đồ lực và góc uốn 19

1.6.5.2 Uốn bộ phận 20

Ảnh hưởng của độ ẩm và nhiệt độ đến biến dạng của vật liệu 21

22

PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 22

Phân tích phương án thiết kế 22

Phương án 1: Bố trí 2 chốt dẫn hướng nằm phía dưới 22

2.1.1.1 Mô hình 22

2.1.1.2 Ưu điểm: 22

2.1.1.3 Nhược điểm: 22

Phương án 2: Bố trí 1 chốt dẫn hướng nằm phía trên 23

2.1.2.1 Mô hình 23

2.1.2.2 Ưu điểm 23

2.1.2.3 Nhược điểm: 24

Lựa chọn phương án thiết kế: 24

25

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ 25

Tổng quan về dập tấm 25

Các dạng sản phẩm dập 25

Khái niệm dập 25

Một số đặc điểm của công nghệ dập 26

Phân loại công nghệ dập tấm 26

Các nhóm nguyên công 26

3.1.5.1 Nhóm nguyên công cắt vật liệu 26

3.1.5.2 Nhóm các nguyên công biến dạng dẻo 27

Các loại máy dập 28

3.1.6.1 Phân loại máy dập 28

3.1.6.2 Thông số kỹ thuật cơ bản của máy dập: 28

3.1.6.3 Hiệu suất dập Error! Bookmark not defined

Tính toán thiết kế khuôn dập 28

Các thông số trước khi dập 29

3.2.1.1 Tính kích thước của phôi 29

3.2.1.2 Hệ số dập chi tiết có vành rộng 30

3.2.1.3 Tốc độ dập 31

3.2.1.4 Lực dập 31

3.2.1.5 Tính đàn hồi khi uốn: 32

Tính toán và thiết kế khuôn dập 33

3.2.2.1 Những yêu cầu cơ bản của khuôn 33

3.2.2.2 Tính toán tối ưu giá trị khoảng cách từ mép phần cắt đến cạnh bên của vật liệu 34

3.2.2.3 Vật liệu làm khuôn 35

3.2.2.4 Bán kính góc lượn miệng chày và cối khuôn dập vuốt 36

3.2.2.5 Khe hở giữa chày và cối 37

3.2.2.6 Kết cấu khuôn dập 38

3.2.2.7 Tính toán kích thước chày cối 39

Lắp ráp và kiểm tra khuôn 41

3.2.3.1 Yêu cầu kỹ thuật khi lắp ráp khuôn 41

3.2.3.2 Lắp ráp khuôn 42

3.2.3.3 Kiểm tra khuôn 44

Tính toán – thiết kế hệ thống dập 45

Cơ cấu dập 45

3.3.1.1 Tính toán chọn xy lanh dập 45

3.3.1.2 Thiết kế khung máy 47

Tính kích thước tiết diện dầm chịu uốn (công xôn) 54

Kiểm nghiệm mối hàn 55

Quy trình dập 57

60

THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 60

Hệ thống khí nén 60

Thiết bị chấp hành 60

Máy nén khí 60

Xy lanh khí nén 61

Van điện từ 5/2 62

Thiết bị phản hồi 63

Công tắc hành trình 63

Trở nhiệt 64

Nút ấn (Start/ Stop) 65

Timer 66

4.3.4.1 Cấu tạo timer 67

Bộ khống chế nhiệt độ 68

Nguyên lí hoạt động 69

Vị trí tương quan giữa các cơ cấu trong hệ thống 69

Nguyên lí hoạt động 70

Sơ đồ mạch điện 70

71

Lập quy trình công nghệ gia công điển hình Error! Bookmark not defined Error! Bookmark not defined 73

82

HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG MÁY 82

Hướng dẫn sử dụng máy 82

Bảo dưỡng kỹ thuật và sửa chữa 82

An toàn lao động khi sử dụng máy 82

KẾT LUẬN 84

1.Vấn đề đã được giải quyết 84

2.Hướng phát triển 84

TÀI LIỆU THAM KHẢO 85

1.1 Quy trình sản xuất và đóng gói đĩa bẹ cau 1 6

1.2 Một số loại máy ép bẹ cau 6

1.3 Các sản phẩm từ bẹ cau 7

1.4 Chén dĩa bẹ cau thay thế sản phẩm nhựa 7

1.5 Cau ở việt nam 8

1.7 Hình ảnh bẹ cau khi còn trên cây và khi già 10

1.8 Vị trí tương quan của Cenllulose, hemicellulose, lignin 13

1.9 Mẫu kiểm tra độ bền kéo 14

1.11 Các vùng biến dạng thông qua tải trọng và độ biến dạng 15

1.13 Lớp trung gian và dự dịch chuyển của vật liệu 17

3.1 Các dạng sản phẩm dập 25

3.2 Phân loại công nghệ dập 26

3.3 Nguyên công cắt vật liệu 27

3.4 Hình dạng sản phẩm 29

3.5 Sự đàn hồi sau khi uốn 33

3.6 Tiết kiệm vật liệu bằng việc phân bố phần cắt 34

3.7 Bán kính góc lượn chày và cối 36

3.12 Lắp chày và nối trục xy lanh vào áo chày 43

3.23 Biểu đồ momen của tấm đỡ xy lanh 55

3.24 Sơ đồ tác dụng lực lên khung trên 56

3.25 Sơ đồ tác dụng lực lên khung dưới 57

4.1 Máy nén khí áp suất làm việc 8 bar 61

4.11 Thông số kích thước Digital Timer OMRON Model H3BA-8 67

DANH MỤC CÁC BẢNG

5.3 Bảng chế độ cắt nguyên công 3 78

3.1 Lượng dư cắt mép chi tiết có vành rộng, mm 30

3.2 Hệ số dập vuốt đối với chi tiết tròn xoay có vành rộng 31

3.3 Giá trị tuyệt đối cho m và n 34

3.4 Tính chất của một số mác thép dụng cụ (theo tiêu chuẩn

3.6 Khe hở giữa chày và cối khi dập 37

3.7 Trị số gia a phụ thuộc vào vật liệu 38

3.8 Dung sai làm việc của chày và cối 40

3.9 So sánh các loại máy dập 45

3.10 So sánh các loại vật liệu thiết kế khung 45

3.11 Quy chuẩn trọng lượng ống thép vuông – chữ nhật 52

3.12 Quy chuẩn cơ tính chất lượng thép 53

5.1 Bảng chế độ cắt nguyên công 1 74

5.2 Bảng chế độ cắt nguyên công 2 76

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trích dẫn từ bài đăng trên tạp chí môi trường 8/2016: “Theo báo cáo của Tổ

chức Bảo tồn Ðại dương, hơn một nửa số rác thải nhựa trong các đại dương trên thế

giới đến từ 5 quốc gia châu Á, Trung Quốc, Inđônêxia, Philípin, Việt Nam và Sri

Lanka Có thể thấy, quy mô kinh tế và mức độ tiêu dùng chỉ là một phần yếu tố quyết

định mức độ gây ô nhiễm biển Ðiểm quan trọng nhất ở đây chính là việc thu gom,

xử lý và tái chế rác thải Dự đoán, lượng nhựa được tiêu thụ hàng năm tại châu Á sẽ

tăng tới 80% trong vòng 10 năm tới, vượt ngưỡng 200 triệu tấn vào năm 2025 Nếu

các quốc gia bắt đầu hành động ngay từ hôm nay, các nước có thể giảm được tới 65%

lượng rác thải trước năm 2025, giúp giảm tới 45% tổng lượng rác thải toàn cầu.”[6]

Hình 1: Ô nhiễm môi trường hiện nay

Việt Nam là một đất nước đang trong giai đoạn phát triển mạnh mẽ, nhịp sống

ngày càng nhanh hơn nên nhu cầu sử dụng những sản phẩm nhựa sử dụng một lần

như: ly, tô, dĩa, hộp để dựng thức ăn càng nhiều hơn Trong nhịp sống hối hả ấy, ta

không thể phủ nhận sự tiện lợi của các sản phẩm nhựa sử dụng một lần Nhưng bên

cạnh mặt ưu điểm đó thì nhược điểm mà nó mang lại cũng rất lớn Lượng chất thải

rắn ngày một tăng lên Theo báo cáo môi trường quốc gia năm 2011 thì lượng chất

thải rắn sinh hoạt ở các đô thị tăng từ 10% đến 16% mỗi năm và chỉ có 8% đến 12%

tái chế được từ những chất thải rắn thu gom được, trong đó có

các sản phẩm nhựa sử dụng một lần

Vật liệu để làm những sản phẩm đó là các loại nhựa như PS, PET , các chất

này bền trong môi trường tự nhiên và rất khó bị phân hủy Chỉ một phần trong số

chúng được đưa vào quy trình tái chế, còn lại bị thải ra ngoài môi trường Khi thải ra

môi trường chúng sẽ có ở trên biển, xen lẫn vào chuỗi thức ăn( các sinh vật sẽ ăn phải

những loại nhựa này), khi trong môi trường đất chúng sẽ ảnh hưởng tiêu cực đến thực

vật và các loài động vật ở dưới mặt đất Vì thế ảnh hưởng đến hệ sinh thái, gây ô

nhiễm môi trường đất, nước nặng nề

Mặt khác, khi sử dụng những sản phẩm nhựa trên để đựng thức ăn nóng thì

cũng mang lại tác hại tiêu cực cho sức khỏe nếu sử dụng thường xuyên và lâu dài

Theo tiến sĩ hóa chất Trần Thị Ngọc Lan, trường Đại học Khoa học Tự nhiên

TP.HCM cho biết: “ nhựa làm hộp xốp là nhựa làm từ Polystyren (nhựa PS) giãn

nở, trong quá trình chế biến dù thế nào cũng còn tồn dư lại, dù là lượng nhỏ, hoạt

chất Styren Khi cho đồ ăn nóng, dầu mỡ hoặc những thức ăn có tính chua vào hộp

xốp, chất này sẽ thoát ra ngoài bám lấy thức ăn Styren bản thân là một chất độc có

thể gây ung thư và các bệnh về thần kinh như: giảm trí nhớ, mất tập trung, giảm thính

giác, thị giác.”

Hình 2: Sản phẩm hộp xốp sử dụng hiện nay

Theo kết quả của một cuộc khảo sát về vấn đề rác thải cho thấy kết quả rất rõ

ràng là hướng tới sự an toàn cho người sử dụng sản phẩm và giảm tối đa ô nhiễm môi

trường Trong đó có một số câu hỏi nổi bật như sau:

- Có 96,5% số người được hỏi qua tâm đến ô nhiễm môi trường

- 88,4% số người khảo sát biết được sử dụng những sản phẩm chén đĩa sử

dụng một lần là ảnh hưởng đến sức khỏe và gây ra ô nhiễm môi trường

- 80,4% những người được hỏi tuy không thích sử dụng những sản phẩm đó

nhưng bắt buộc phải sử dụng(ví dụ như trong trường hợp mua đồ ăn thì người bán

phải sử dụng hộp xốp để đóng gói)

- Chỉ có 1,8% số người khảo sát là không bao giờ sử dụng sản phẩm nhựa sử

dụng một lần và 12,5% cảm thấy chúng không tiện lợi khi sử dụng

- Có 42,9% người đồng ý chi trả thêm 20% chi phí cho việc sử dụng sản phẩm

mới an toàn cho sức khỏe và tránh ô nhiễm môi trường và 42,9% đồng ý sử dụng sản

phẫm mới

Như vậy, tác hại khi sử dụng những sản phẩm nhựa sử dụng một lần mang lại

là lớn hơn với sự tiện ích mà nó đem lại Đã từ lâu, một số nước châu Âu, Thái Lan,

Myanmar, nhiều bang của Mỹ đã hạn chế và cấm tuyệt đối sử dụng hộp xốp trong

việc đựng thực phẩm mà thay vào đó sử dụng những sản phẩm có vật liệu an toàn với

sức khỏe và thân thiện với môi trường hơn, đồng thời cũng không làm mất đi tính

tiện dụng của sản phẩm hộp đựng thức ăn Do đó, nhóm cũng muốn góp một phần

nhỏ vào việc tạo ra những sản phẩm an toàn với người sử dụng, thân thiện với môi

trường và tiện lợi qua đề tài máy ép sản phẩm tái chế thành đồ gia dụng Qua đó,những

vật liệu tự nhiên hoặc thân thiện với môi trường được dùng để làm ra những sản phẩm

gia dụng để đáp ứng tiêu chí trên

2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Ý nghĩa khoa học của đề tài: nghiên cứu sử dụng các vật liệu tái chế hoặc xuất

xứ tự nhiên như bẹ cau, lá cây và ứng dụng chúng để tạo ra sản phẩm hữu ích

Làm phong phú thêm kho tàng kiến thức về vật liệu học, tìm hiểu những thông số,

thuộc tính mới của vật liệu xanh, từ có có thể làm dữ liệu cho những nghiên cứu khác

liên quan

Ý nghĩa thực tiễn của đề tài: tạo ra các sản phẩm gia dụng sử dụng một lần

Những sản phẩm này vừa tiện dụng trong cuộc sống hiện đại, lại vừa an toàn với

người dùng và thân thiện với môi trường Giúp giảm lượng rác thải rắn ra môi trường

3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

Trong đồ án này, nhóm tập trung tìm hiểu, nghiên cứu ứng dụng vật liệu xanh

Sau đó thiết kế, chế tạo máy ép vật liệu xanh thành sản phẩm gia dụng sử dụng một

lần ứng dụng vào thực tiễn để sản xuất ra sản phẩm với vật liệu thân thiện môi trường

4 Phạm vi nghiên cứu và đối tượng nghiên cứu

4.1 Phạm vi nghiên cứu

Trong đề tài này, phạm vi nghiên cứu nằm trong nhiều lĩnh vực như vật liệu

học, chế tạo khuôn dập, chế tạo máy ép và tự động hóa

Đối với vật liệu, nhóm tập trung nghiên cứu vật liệu hữu cơ có trong tự nhiên

Đối với khuôn dập thì trong đề tài này chỉ nghiên cứu mức độ ứng dụng cơ bản để

tạo ra sản phẩm

4.2 Đối tượng nghiên cứu

Trong phạm vi đề tài, vật liệu nghiên cứu chính: bẹcau

Loại máy chế tạo là máy ép với khuôn dập sản phầm có kích thước trung bình

4.3 Phương pháp nghiên cứu

Trước hết, nghiên cứu lý thuyết của phần biến dạng dẻo kim loại bằng phương

pháp “phân loại và hệ thống hóa lý thuyết”, từ đó rút ra cấu trúc nghiên cứu và ứng

dụng lên loại vật liệu được nghiên cứu trong đề tài Tiếp đến sẽ là tính toán thiết kế

máy ép, khuôn Sau cùng sẽ chế tạo và đánh giá thực nghiệm

5 Kết cấu tổng quan của đồ án tốt nghiệp

Chương 1: Tổng quan về vật liệu

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

Chương 3: Tính toán thiết kế hệ thống cơ khí: trình bày tổng quan về dập

tấm, tính toán thiết kế khuôn dập và hệ thống máy ép

Chương 4: Thiết kế hệ thống điều khiển

Chương 5:Kiểm tra đánh giá thực nghiệm, đánh giá thực nghiệm xem kết quả

có đạt chất lượng không, nguyên nhân của những lỗi xảy ra trong quá trình sản xuất

và cách khắc phục, cải thiện

Chương 6: Hướng dẫn sử dụng máy Trong chương này nói về các vấn đề sau:

Những lưu ý khi sử dụng máy, các thao tác khi vận hành máy, sửa chữa và

cách bảo quản máy

TỔNG QUAN VỀ BẸ CAU Tổng quan về ứng dụng vật liệu xanh, tái chế

Tổng quan chính sách của một số nước đối với việc sử dụng sản phẩm nhựa

sử dụng một lần

Trên thế giới hiện nay làn sóng sử dụng vật liệu xanh, tái chế phế thải đang

diễn ra rất mạnh mẽ trong bối cảnh mà môi trường ngày càng ô nhiễm, khối lượng

rác thải rắn ngày một tăng lên, chúng có mặt ở khắp nơi trên thế giới từ đất liền cho

tới đại dương và mang lại hậu quả nghiêm trọng Trước tình trạng này, một số nước

châu âu đã cấm và hạn chế sử dụng túi nilon, bao bì, hộp đựng thực phẩm được làm

từ nhựa đề sử dụng một lần

Ở Ấn độ, người dân nước này thay vì sản xuất ra những hộp nhựa dựng thực

phẩm một lần thì họ sử dụng bẹ cau, giấy và lá cây để ép thành những sản phẩm đó

Ở châu Âu, Nhật Bản họ sử dụng túi, bịch bằng giấy khi đi siêu thị nhiều hơn

để thân thiện với môi trường hơn

Ở Nhật Bản, đất nước hạn hẹp về tài nguyên nhưng phát triển bậc nhất trên thế

giới, họ giáo dục trẻ em xử lý những bước cơ bản ban đầu với những vật liệu tái chế

như hộp sữa, giấy, hộp đựng thực phẩm để thuận tiện cho quá trình thu gom và tái

chế

Ở Thái Lan, một số thành phố đã cấm sử dụng túi nilon để đựng thức ăn, thực

phẩm, thay vào đó họ dùng các loại lá như lá chuối để gói thức ăn

Trong đề tài, ta tập trung nhiều vào cách mà người Ấn Độ đã làm, phương

hướng giải quyết vấn đề của đề tài được lấy ý tưởng từ đó và áp dụng tại Việt Nam

Quy trình tạo ra sản phẩm

Theo một doanh nghiệp sản xuất công bố trên trang web của người Ấn Độ,

quy trình tạo ra sản phẩm đĩa sử dụng 1 lần từ bẹ cau như sau:

Những bẹ cau khô rụng được thu gom và vận chuyển đến nhà máy, sau đó rửa

sạch, rồi phơi cho ráo nước Những lá này sau đó được cho vào máy ép với những

kích cỡ, hình dạng khác nhau để tạo ra những sản phẩm tùy theo nhu cầu sử dụng

Cuối cùng chúng được đóng gói và những sản phẩm sau khi được đóng gói có hạn sử

dụng khoảng 6 tháng

Hình 1.1: Quy trình sản xuất và đóng gói đĩa bẹ cau 2

Hạn chế của việc sản xuất sản phẩm với vật liệu xanh trên thế giới

Đa số những sản phẩm này được tạo ra ở những xưởng sản xuất cá nhân( hộ

gia đình) nên những máy móc khá đơn giản, không có hệ thống tự động, chủ yếu là

những thao tác thủ công nên chất lượng sản phẩm chưa được đồng đều Vấn đề vệ

sinh an toàn thực phẩm chưa được đảm bảo do môi trường sản suất và cách quản lý

sản phẩm chưa được tốt

Một số thành phẩm và máy sản suất sản phẩm đĩa từ bẹ cau

Hình 1.2: Một số loại máy ép bẹ cau

Hình 1.3: Các sản phẩm từ bẹ cau

Hình 1.4: Chén dĩa bẹ cau thay thế sản phẩm nhựa

Giới thiệu chung về cây cau

Hình 1.5: Cau ở việt nam Hình 1.6: Cây cau

Cau (danh pháp hai phần: Areca catechu), còn gọi là Tân lang hay Nhân

lang, là một loài cây trong họ Cau (Arecaceae) được trồng nhiều tại khu vực nhiệt

đới châu Á và Thái Bình Dương cũng như ở phía đông châu Phi Nó là loại cây thân

gỗ trung bình, cao tới 20 m, với đường kính thân cây có thể tới 20–30 cm Các lá dài

1,5–2 m, hình lông chim với nhiều lá mọc dày dặc Chi Cau có khoảng 50 loài Ở

Malabar, Areca dicksoni mọc hoang dã và những người nghèo dùng nó thay cho cau

thực thụ

Areca catechu được trồng vì giá trị kinh tế đáng kể của nó có từ việc thu hoạch

quả Quả cau chứa các ancaloit như arecain và arecolin, khi được nhai thì gây say và

có thể hơi gây nghiện Cau được trồng tại Ấn Độ, Malaysia, Đài Loan, Việt Nam và

nhiều nước châu Á khác Đảo Penang, ngoài khơi bờ biển phía tây bán đảo Mã Lai,

được đặt tên theo từ pinang, tên gọi địa phương của cau

Cây cau được trồng ở các khu vực ấm áp của châu Á để lấy quả khi còn non

có màu xanh ánh vàng, kích thước xấp xỉ cỡ quả trứng gà, có chứa hạt kích thước cỡ

hạt của quả cây sồi, hình nón với đáy phẳng và màu bên ngoài có ánh nâu; bên trong

lốm đốm như hạt nhục đậu khấu Quả của nó được bổ (hay cắt) thành các lát mỏng

cuộn trong lá trầu không và têm vôi thành miếng trầu

Người dùng nhai trầu rồi bỏ bã Cau, trầu và vôi làm răng và môi người nhai

đỏ thẫm Vị trầu rất nóng và hăng Quả cau có vị thơm nồng và hăng và có thể gây

say khi lần đầu tiên sử dụng nó Người Đài Loan là những người buôn bán và ăn trầu

cau nổi tiếng thế giới Hàng năm, họ nhập khẩu rất nhiều cau từ Sumatra, Malacca,

Thái Lan, Việt Nam Bẹ cau có thể dùng làm quạt Lá cau khô được dùng làm chổi

Vị hăng

Quả cau chứa một lượng lớn ta nanh (tannin), axít galic, tinh dầu gôm, một lượng

nhỏ tinh dầu dễ bay hơi, li nhin (lignin), và một loạt các chất muối Có

4 ancaloit (alkaloid) đã được tìm thấy trong quả cau - Arecolin, Arecain, Guraxin và

một chất chưa rõ tên do số lượng quá ít Arecolin tương tự như Pilocarpin về mặt tác

động lên cơ thể Arecain là chất hoạt hóa chính trong quả cau

Công dụng của cau

Sử dụng trong y học

Catechu thông thường được chiết từ quả cau bằng cách luộc chúng cho đến khi

cô đặc được, nhưng Catechu tinh khiết sử dụng ở Anh được sản xuất từ Acacia

catechu Hoa cau có mùi thơm ngọt và ở Borneo người ta dùng nó như một loại bùa

để chữa bệnh Tại Ấn Độ, hạt cau được sử dụng để tẩy giun Tác động của Arecain

tương tự như của Muscarin và Pilocarpin khi sử dụng bên ngoài, còn khi sử dụng bên

trong cơ thể nó gây ra hiện tượng co đồng tử

Arecolin Hiđrôbrômua, một muối có giá trị thương phẩm, là một chất kích

thích tuyến nước bọt mạnh hơn Pilocarpin và là một chất nhuận tràng mạnh

hơn Eserin Nó được sử dụng để chữa bệnh đau bụng cho ngựa Để tẩy giun, hạt ở

dạng bột dùng từ 1-2 thìa trà Ở dạng chiết xuất thành chất lỏng là khoảng 3,56 ml

Để chữa bệnh cho ngựa, dùng 0,065-0,097 gam arecolin Đối với người, dùng không

quá 0,0043 đến 0,0065 gam

Vị trí trong văn hóa việt nam

Trong kho tàng truyện cổ tích Việt Nam, có truyện Sự tích trầu cau Câu

chuyện này nhân cách hóa nguồn gốc của cây cau, cây trầu không và tảng đá vôi là

những thứ được sử dụng để ăn trầu cũng như giải thích tục lệ sử dụng trầu cau trong

các đám cưới

Câu chuyện kể về việc hai anh em Tân và Lang cùng người vợ của Tân Chỉ

vì một sự hiểu lầm rất nhỏ mà cả ba người đã biến thành cau, trầu và tảng đá vôi Tân

biến thành cây cau, Lang biến thành tảng đá và vợ Tân biến thành cây trầu quấn quanh

cây cau để minh chứng cho sự trong sáng, tình nghĩa anh em, vợ chồng của họ Cho

đến ngày nay, trầu cau vẫn là thứ không thể thiếu trong các lễ cưới của người Việt

Trầu cau là những thứ ngày xưa không thể thiếu trong các dịp xã giao hay lễ

hội của người Việt; là một thứ đầu các lễ nghĩa Phàm việc tế tự tang ma, cưới xin

việc gì cũng lấy miếng trầu làm trọng “Miếng trầu là đầu câu chuyện”, dân thôn ai

có việc gì đến nhà người nhà tôn trưởng hoặc vào cửa quan, cũng đem buồng cau vào

là quý Nhà tư gia cúng giỗ tổ tiên tất phải có cơi trầu Khách đến chơi nhà, phải có

trầu thiết đãi Đám hương ẩm, tùy người tôn ty mà chia phần trầu có thứ tự, nếu kém

một khẩu trầu có khi sinh sự tranh kiện nhau Kẻ buôn bán, đã ăn trầu của nhau rồi

thì phải nể nhau có câu rằng: miếng trầu là đầu thuốc cấm

Tuy rằng ngày nay các phong tục tập quán này mất đi khá nhiều nhưng nó vẫn

còn mang ý nghĩa sâu đậm trong văn hóa và văn chương Việt Nam

Cấu trúc của bẹ cau

Hình1.7: Hình ảnh bẹ cau khi còn trên cây và khi già

Là phần cuốn của lá cau, nó gồm rất nhiều sợi cứng liên kết với nhau thành dạng

tấm bầu ôm sát thân cây, có nhiệm vụ liên kết phần thân lá với thân cây Chúng được

đặt với cái tên dân dã và gần gũi là “bẹ cau” Cái tên này còn được xuất hiện trong

một bài hát và trò chơi dân gian của Việt Nam Trong các vật liệu tự nhiên, “bẹ cau”

là vật liệu hữu cơ đầy hứa hẹn, có giá thành thấp, độ bền cơ học cao và là vật liệu hữu

cơ thân thiện với môi trường

Khi còn trên cây, bẹ cau có màu xanh lục, là do chất diệp lục trong các tế bào ,

diệp lục cũng là nơi xảy ra các phản ứng quang hợp cực kỳ quan trọng của cây (và

gián tiếp tạo ra toàn bộ Oxy và tầng Ozone của Trái đất) Quá trình rụng lá của cây

kèm theo bẹ cau, khi đó chất diệp lục trong vật liệu bị mất đi làm cho chúng mất đi

màu xanh lục đặc trưng và chuyển sang màu ngà vàng

Vì là vật hữu cơ nên chúng đặc điểm rất khác so với kim loại và phi kim, nếu ở

kim loại có cấu trúc nguyên tử, phi kim có cấu trúc phân tử thì ở bẹ cau có cấu trúc

tế bào Các cơ quan của thực vật đều được “cấu tạo tế bào”

Hình dạng, kích thước của các tế bào thực vật khác nhau, nhưng chúng đều gồm

các thành phần sau: Vách tế bào làm cho tế bào có hình dạng nhất định; màng sinh

chất bao bọc ngoài chất tế bào là chất keo lỏng, trong chứa các bào quan như lục lạp

(chứa chất diệp lục ở tế bào thịt lá); nhân: thường chỉ có một nhân, cấu tạo phức tạp,

có chức năng điều khiển mọi hoạt động sống của tế bào; lục lạp tạo ra chất dinh dưỡng

nuôi cây; ngoài ra tế bào còn có không bào: chứa dịch tế bào Vì thành tế bào có tác

dụng bảo vệ các nội chất sống bên trong tế bào, quy định hình dạng và độ bền vững

cơ học của tế bào, vậy chúng có những đặc điểm và cấu tạo như thế nào?

Khác với tế bào động vật ở tế bào thực vật bên ngoài màng sinh chất còn có

một lớp vững chắc bao quanh tế bào đó là thành tế bào (vách tế bào) Tế bào thực vật

được bao bọc bởi những thành tế bào, các thành này nằm ngoài màng sinh chất và là

tổ hợp đơn giản của gluxit Đã từ lâu, các nhà sinh học biết tế bào thực vật, nấm và

phần lớn các vi khuẩn có thành dày và chất giàu gluxit

Thành phần hóa học của vách tế bào bao gồm cellulose, hemicellulose và pectin,

ngoài ra còn có lignin Tỉ lệ giữa các thành phần này có trong thành tế bào khác nhau

ở từng loài, từng giai đoạn phát triển và độ tuổi của cơ thể

Phần đầu tiên của thành tế bào do tế bào trẻ đang phát triển tạo ra gọi là thành

sơ cấp Nơi thành của 2 tế bào chạm nhau, lớp giữa chúng được gọi là tấm trung gian

sẽ gắn chúng với nhau Pectin một polysaccharide tổng hợp trong dạng pectatecanxi

là cấu trúc cơ bản của tấm trung gian Nếu pectin bị hoà tan, tế bào sẽ kém liên kết

chặt chẽ với nhau

Thành thứ cấp thường dày hơn thành sơ cấp và được cấu tạo từ các lớp rất

chặt hoặc tấm Sợi cellulose của mỗi sợi tấm nằm song song với nhau và có góc 60 -

900 với sợi của tấm bên cạnh Ngoài cellulose, thành thứ cấp còn chứa các chất khác

như lignin và hemicellulose làm cho chúng chắc hơn Trên thành tế bào có những cầu

nối, qua đó, các tế bào cạnh nhau liên hệ với nhau gọi là, cầu sinh chất

(plasmadesmata)

Ở thành tế bào bẹ cau, các thành phần hóa học cấu tạo bao gồm 13-24.8% lignin,

35-64.8% hemicellulose, 4 -4.4% tro và 8-25% nước Hemicellulose là một loại

polymer phức tạp và phân nhánh, độ trùng hợp khoảng 70 đến 200 đơn phân

Hemicellulose chứa các đường đơn 6 cacbon: glucose, mannose, galactose và đường

5 cacbon gồm xylose và arabinose Thành phần cơ bản của hemicellulose là

β-D-xylopyranose, liên kết với nhau bằng liên kết β-1,4-D-xylopyranose tạo nên mạch

chính của hemicellulose Mạch nhánh cấu tạo từ các nhóm đơn giản, thông thường là

disaccharide hoặc trisaccharide Sự liên kết của hemicellulose với các polysaccharide

khác và với lignin là nhờ các mạch nhánh này Hemicellose là nguyên liệu dự trữ

năng lượng cho các quá trình trao đổi chất của tế bào Hemicellulose có trong màng

tế bào, nằm trong khoảng trống giữa các sợi cenlullose giữ nhiệm vụ kết dính các tết

bào Hemicellulose kém bền và khối lượng nhỏ hơn cenlullose (Trong trường hợp

cấu tạo thành tế bào ở bẹ cau không có cenlullose)

Cùng với hemicellulose, lignin chiếm 13-24,8 % trong bẹ cau, là hợp chất cao

phân tử, cũng có cấu tạo vô đình hình như hemicellulose Bao gồm một polyphenol

mạch vòng được cấu thành từ các đơn vị phenylpropene như: guaiacyl (G),

trans-coniferyl alcohol; syringyl (S), trans sinapyl alcohol; p-hydroxylphenyl (H),

trans-p-courmary alcohol

Trong thành tế bào bẹ cau, chúng như chất xi măng liên kết các tế bào lại với

nhau, làm tăng độ bền cơ học của tế bào, tăng khả năng chống thấm nước, ngăn chặn

độc tố và các vi sinh vật từ bên ngoài

Hình 1.8: Vị trí tương quan của Cenllulose, hemicellulose, lignin

Ở bảng 1.1 ta sẽ so sánh thành phần hóa học thành tế bào của bẹ cau với các

thành phần hóa học của thành tế bào một số sợi tự nhiên quan trọng khác

Bảng 1.1: Thành phần cấu tạo của sợi cau và một số sợi khác

Sợi Lignin % Cellulose % Hemicellulose

Ta thấy rằng, các sợ cau có thành phần hemicellulose cao và lớn hơn bất kì sợi

nào khác Mặc khác, thành phần lignin có trong sợi của vỏ dừa có tỉ lệ % cao hơn các

sợi khác và ở Xydan thì thành phần cellulose cao nhất Tính chất của sợi tự nhiên phụ

thuộc chủ yếu vào tính chất của cây trồng, địa bàn nơi cây phát triển, và tuổi của cây

trồng Sợi của bẹ cau rất cứng cho thấy sự tương đồng với xơ dừa trong cấu trúc tế

bào

Độ bền và biến dạng của vật liệu

Độ bền của vật liệu bẹ cau

Khi tính toán lực cắt khi dập bẹ cau phải dựa trên độ bền của loại vật liệu này

Độ bền của bẹ cau được nhiều tác giả trên thế giới nghiên cứu

Theo nghiên cứu của tác giả Oi-Ka-Jong và các cộng sự cho thấy độ bền của

sợi bẹ cau khi đặt lực ép 5 bar đạt tối đa 32 MPa trong công trình“Tensile Properties

of Areca Leaf Sheath (ALS) Subjected to Flattening Process for Disposable Plate

Making Application: Effect of Thickness And Flattening Pressure” được đăng trên

tạp chí Trên tạp chí International Journal of Mechanical and Production Engineering

Research Research and Development(IJMPERD) ISSN:2249-6890, Vol.10.Issue

1.Fev 2020, 21-36

Hình 1.9: Mẫu kiểm tra độ bền kéo

Hình 1.10: Độ bền của sợi cau

Trong đồ án này, giá trị độ bền của bẹ cau σ = 22,2 MPa được sử dụng để tính

toán ứng với khi không dùng lực ép phẳng(p=0) và chiều dày bẹ cau thực tế t= 1 mm

< 2,5 mm

Biến dạng của vật liệu

1.6.2.1 Tính biến dạng

Biến dạng đàn hồi có quan hệ giữa biến dạng (Δl) và tải trọng (P) nằm trong

giai đoạn bậc nhất (vùng I)

Biến dạng dẻo là biến dạng xảy ra khi tải trọng vượt quá tải trọng đàn hồi, khi

quan hệ Δl - P không còn là bậc nhất (vùng II) Nguyên nhân gây ra biến dạng dẻo là

sự trượt mạng tinh thể

Giai đoạn phá hủy là khi tải trọng đã đạt tới giá trị cực đại (Pmax), vết nứt

xuất hiện và mẫu bị phá hoại (vùng III)

Hình 1.11: Các vùng biến dạng thông qua tải trọng và độ biến dạng

1.6.2.2 Biến dạng dẻo

Việc hình thành biên dạng mong muốn ta cần đưa vùng biến dạng của vật liệu

vào vùng biến dạng dẻo Trong vật lý và khoa học vật liệu, biến dạng dẻo là biến

dạng của một vật liệu chịu sự thay đổi hình dạng không thể đảo ngược dưới tác dụng

của một lực bên ngoài

Ứng suất kéo là đại lượng vật lý đặc trưng cho tác dụng kéo của lực F tác dụng

dọc theo trục của một vật rắn đồng chất có tiết diện là S

Biểu thức của ứng suất:

Trong đó:

F: lực nén hoặc kéo (N) A: tiết diện của vật rắn đồng chất (m2) σ: ứng suất của vật rắn (N/m2 hoặc Pa) Trong không gian ba chiều của các hướng ứng suất, có một số vô hạn các điểm

chảy dẻo hợp thành bề mặt chảy dẻo

Ví dụ, khi hai tay cầm hai đầu một mẫu cau bẻ cong, giữ nguyên trạng thái đó

và quan sát ta thấy mẫu đã bị biến dạng cong nhưng khi ta rời tay thì mẫu cau lại trở

về trạng thái thẳng ban đầu

Có nghĩa là khi tác dụng một ngoại lực thì mẩu cau bị biến dạng nhưng khi

ngoại lực mất đi thì lại quay trở về trạng thái ban đầu Đây được gọi là biến dạng đàn

hồi Tuy nhiên nếu bẻ mạnh hơn nữa thì mẩu bẹ cau có thể sẽ bị cong hẳn Khi đó dù

có bỏ tay ra mẫu cũng không trở về trạng thái ban đầu nữa Có nghĩa là dù có loại bỏ

ngoại lực thì cũng không thể khôi phục lại hình dạng ban đầu Hiện tượng duy trì

trạng thái biến dạng này được được gọi là biến dạng dẻo hay biến dạng tạo hình

Đàn hồi ngược (Spring back) và đàn hồi thuận (Spring in)

Khi ta tác dụng một ngoại lực vượt quá giới hạn đàn hồi để làm biến dạng mẫu

cau, khi loại bỏ ngoại lực thì mẫu cau có xu hướng quay trở về trạng thái ban đầu dù

chỉ là một chút ít Nguyên nhân là do tính đàn hồi dù chỉ tồn tại một chút thôi cũng

khiến cho mẫu cau bị đẩy về trạng thái cũ Đặc biệt trong gia công uốn, lực nén xuất

hiện ở mặt trước và lực kéo xuất hiện ớ mặt sau của tấm bẹ cau thì sẽ phát sinh ra

phản lực được biểu diễn như hình dưới đây, cho nên cho dù có uốn đến góc độ cần

thiết thì tấm vật liệu cũng sẽ bị đàn hồi trở lại như biểu diễn trong hình vẽ Hiện tượng

này được gọi là đàn hồi ngược (spring back)

Hình 1.12: Đàn hồi ngược của vật liệu

Lực đàn hồi thường tập trung ở phần góc nhưng còn tuỳ thuộc vào tính chất

vật liệu, chiều dày, áp lực và bán kính uốn mà có sự thay đổi nên việc dự đoán chính

xác lực này là rất khó

Hình 1.13: Lớp trung gian và dự dịch chuyển của vật liệu

Đàn hồi thuận (spring in) là hiện tượng xảy ra trong quá trình uốn chữ V

Trong quá trình uốn, vật liệu được đặt giữa chày và cối ban đầu sẽ tì lên hai vai của

cối như trạng thái cong (hình a)

Tiếp tục quá trình uốn thì vật liệu sẽ biến dạng qua các mức (hình b) và (hình

c) Có nghĩa là điểm tựa của vật liệu sẽ di chuyển dọc theo đường dốc của thân cối

Phần bẹ cau nằm ở bên ngoài điểm tựa sẽ tách ra khỏi đường dốc của thân cối và

chạm vào chày và bị đập ngược lại do chày

Tiếp tục quá trình uốn thì cuối cùng vật liệu sẽ bị ép giữa chày và cối và sẽ có

hình dạng gần giống với hình dạng của chày (hình d)

Khi đó vật liệu có thể coi là sự kết hợp liên tiếp từng phần được tạo thành do

nguyên nhân của đàn hồi ngược (+) và đàn hồi thuận (-) Do đó tuỳ thuộc vào cách

tác dụng lực mà tạo nên vật có cả trạng thái của đàn hồi ngược và đàn hồi thuận

Xu hướng của hiện tượng đàn hồi ngược: Thứ nhất: Vật liệu mà có giới hạn

đàn hồi cao thì hiện tượng đàn hồi ngược lớn Ví dụ: Trong trường hợp bán kính uốn

R=2t (t là chiều dày tấm bẹ cau), đàn hồi ngược nhỏ hơn trường hợp bán kính uốn

R-5t

Lớp trung gian(lớp trung hòa) và sự dịch chuyển của lớp trung gian

Giả sử ta tiến hành gia công uốn vật liệu bằng chày và cối, sau khi kết thúc gia

công hình chữ V thì mặt bên trong sẽ phát sinh biến dạng nén và mặt ngoài sẽ

phát sinh biến dạng kéo

Độ lớn của sự biến dạng này sẽ lớn nhất ở bề mặt của tấm bẹ cau và nhỏ dần

khi đi sâu vào trong chiều dày tấm, ở phần trung tâm xuất hiện lớp bẹ cau mà không

có biến dạng nén lẫn biến dạng kéo

Lớp bẹ cau này được gọi là lớp trung gian và được thể hiện trên đường X-X

Hình 1.14: Lớp trung gian

Vị trí của lớp trung gian này ở phần trung tâm của chiều dày tấm bẹ cau khi

bán kính uốn trong (ir) lớn hơn 5 lần chiều dày, nếu nhỏ hơn thì chiều dày giảm dần

từ t thành t’ và lớp trung gian sẽ di chuyển vào phía bên trong

Hình 1.15: Sự dịch chuyển của lớp trung gian

Nếu gọi bán kính của lớp trung gian là p thì thông thường ta có:

ir < 5t thì p – ir = (0.25 – 0.4)t (2.3) Việc lớp trung gian di chuyển vào trong khi chiều dày của vật liệu giảm, đơn

giản có nghĩa là vật liệu đã bị kéo dài ra Mức kéo này là không dự đoán được, nếu

ta lấy vị trí giữa tấm vật liệu làm kích thước tính khai triển của phôi thì kích thước

của sản phẩm uốn sẽ trở thành lớn quá

Lớp trung gian dù là kéo hay nén thì cũng không thay đổi chiều dài so với

trước khi gia công nên có thể sử dụng trong việc tính toán khai triển chiều dài vật liệu

của sản phẩm gia công uốn

Phương pháp uốn

Hình 1.16: Các phương pháp uốn

Có 3 phương pháp bao gồm: uốn bộ phận (part bending), uốn đáy (bottoming)

và uốn đồng xu (coining) Trong đó uốn bộ phận và uốn đáy được gọi là uốn không

khí (air bending) Với những đặc điểm và tính chất đặc thù của bẹ cau, ta sẽ sử dụng

phương pháp uốn là uốn bộ phận

1.6.5.1 Sơ đồ lực và góc uốn

Khi tác dụng lực lên trên tấm vật liệu phẳng và biển diễn sự biến đổi của nó

trên đổ thị ta được một đường cong như dưới đây Đổ thị này được gọi là sơ đổ lực

và góc độ uốn, tuỳ từng vật liệu khác nhau mà ta có sơ đồ khác nhau

Biểu đồ dưới đây là sơ đồ quan hệ giữa lực và góc uốn của mẫu bẹ cau dựa

trên tài liệu của một nhóm nghiên cứu Đại học Khoa học Tự nhiên TP.HCM, trục

tung là lực uốn kN/m (số kN trên l m chiều dài uốn) và trục hoành là góc độ uốn (góc

độ uốn sau khi hình dạng đã được tạo thành) Điều kiện gia công: vật liệu: mẫu bẹ

cau; chiều dày: 2 mm; chiều dài đường uốn:140,2 mm; góc chày 145,42o ; chiều rộng

V: 140,2 mm; góc cối: 145,42ᵒ

Hình 1.17: Biểu đồ quan hệ giữa lực và góc uốn

Khi tác dụng lực vào vật liệu được đặt giữa chày và cối, ban đầu chỉ tác dụng

một lực mà không hề làm cong vật liệu sau đó từ từ gia tăng lực và việc uốn được

nhanh chóng diễn ra

Ở giai đoạn đầu, với sự thay đổi giá trị lực nhỏ nhưng sự biến đổi góc lớn và

ở giá trị góc uốn 175° giá trị lực đạt F = 25N Từ góc độ uốn 170° trở đi thì biến đổi

góc giảm dần nhưng ngược lại, lực tác dụng lại tăng lên và đạt giá trị khoảng 120 N

tại góc 145,42° Khi đó lực được gọi là tải trọng cần thiết “necessary tonnage” để vật

liệu đạt độ bẻ cong mong muốn Nếu tiếp tục gia tăng lực thì góc uốn sẽ không thay

đổi vì vật liệu đã nằm sát vào khuôn, hoặc sẽ thay đổi 2° - 3° do lực tác dụng lớn làm

vật liệu bị nén

1.6.5.2 Uốn bộ phận

Khái niệm: Đây là phương pháp uốn vật liệu với 3 điểm là 2 vai A và B của

cốichữ V và đỉnh chày C

Hình 1.18: Phương pháp uốn bộ phận

Đặc điểm: Phạm vi góc uốn là tự do nên giả sử ta sử dụng khuôn uốn góc 30°

thì phạm vi góc uốn là từ 180° đến 30° nghĩa là tất cả các kiểu góc từ uốn góc vuông,

uốn góc nhọn và uốn góc tù

Chiều rộng V (khoảng cách hai vai cối): Chiều rộng V trong uốn bộ phận lớn

hơn so với phương pháp uốn đáy và bằng khoảng (12 -15) lần chiều dày vật liệu là

tốt nhất

Ảnh hưởng của độ ẩm và nhiệt độ đến biến dạng của vật liệu

Ngoài ra, để ép được bẹ cau ở hình dạng mong muốn, ta cần điều chỉnh nhiệt

độ và độ ẩm phù hợp cho quá trình định hình của sản phẩm

Độ ẩm vật liệu (W) là chỉ tiêu đánh giá lượng nước có trong vật liệu tại thời

điểm khảo sát Nếu khối lượng của vật liệu lúc ẩm là ma và khối lượng của vật liệu

sau khi sấy khô là mk thì: W = [(ma – mk)/ mk].100% Bẹ cau có độ ẩm cao dễ định

hình hơn so với bẹ cau khô vì bẹ cau khô giòn và cứng

PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Phân tích phương án thiết kế

Phương án 1: Bố trí 2 chốt dẫn hướng nằm phía dưới

- Khó khăn trong việc đưa phôi vào và lấy thành phẩm ra

- Bố trí tủ điều khiển ở nơi khó theo giỏi các đèn báo cũng như điều chỉnh

thời gian và nhiệt độ cần thiết

- Bố trí 2 chốt dẫn hướng ở phía dưới sẽ thu hẹp không gian thao tác

- Khung máy to, thiếu tính thẩm mỹ

Phương án 2: Bố trí 1 chốt dẫn hướng nằm phía trên

2.1.2.1 Mô hình

Hình 2.2: Mô hình tổng quát máy ép bẹ cau dung 1 chốt dẫn hướng nằm phía trên

2.1.2.2 Ưu điểm

- Không gian đưa phôi vào, và thành phẩm ra không bị cản trở

- Khung máy chắc chắn, đơn giản

- Bố trí 1 thanh dẫn hướng hướng lên trên sẽ tạo không gian làm việc cho công

nhân

-Tiết kiệm được vật liệu hơn phương án 1

- Tủ điện bố trí phù hợp cho người công nhân điều khiển hoặc dể xử lý khi xảy

ra sự cố