BÁO cáo bài tập lớn THỦY lực KHÍ nén THIẾT kế hệ THỐNG THỦY lực

Trong lĩnh vực nghiên cứu , tại châu âu một số đề tài nghiên cứu rất có hiệu quả như: Mô phỏng quá trình phun ép và dự kiến độ co rút của sản phẩm qua chương trình máy tính và tối ưu hóa

TỔNG QUAN

Tình hình ngành công nghiệp nhựa

Ngành công nghiệp nhựa trên toàn cầu đang phát triển mạnh mẽ và ngày càng phủ sóng ở mọi lĩnh vực, từ các sản phẩm tiêu dùng hàng ngày đến các ứng dụng trong xây dựng, điện tử và công nghiệp, bao gồm cả ô tô và nhiều ngành khác Xu hướng phát triển hiện nay là nhựa hóa các sản phẩm bằng các vật liệu truyền thống, đồng thời tăng sự đa dạng về chủng loại và nâng cao chất lượng sản phẩm Ở hầu hết các nước công nghiệp phát triển, ngành nhựa được xem là một ngành công nghiệp chủ lực, cạnh tranh sòng phẳng với các ngành công nghiệp khác.

Trong bối cảnh ngành nhựa toàn cầu, môi trường là thách thức hàng đầu mà các nhà sản xuất nhựa cần vượt qua Quá trình sản xuất và phát triển nhựa hiện đối mặt với nhiều vấn đề về xử lý chất thải, tái chế phế liệu nhựa và ngăn ngừa ô nhiễm môi trường Giải pháp tái sinh hiệu quả được thể hiện qua hệ thống tái sinh EREMA, có thể biến đổi mọi chất phế thải bằng nhựa thành viên đặc, sạch, không bọt và tối ưu diện tích lưu trữ Từ phim, sợi, bọt mềm cho đến nhựa sản phẩm đúc, hệ thống này có tính linh hoạt cao và cải thiện hiệu năng tái chế, góp phần giảm thiểu tác động môi trường và tăng giá trị của phế liệu nhựa.

Trong lĩnh vực nghiên cứu , tại châu âu một số đề tài nghiên cứu rất có hiệu quả như:

Đề tài trình bày mô phỏng quá trình phun ép và dự báo độ co rút của sản phẩm thông qua chương trình máy tính, nhằm tối ưu hóa công nghệ ép sản phẩm tự động Mục tiêu của chương trình là mô tả đầy đủ quá trình điền đầy khuôn, quá trình nén và làm nguội sản phẩm, từ đó xác định các tham số vận hành tối ưu Chương trình còn có chức năng xác định tính năng của vật liệu để cung cấp các thông số phù hợp cho từng loại sản phẩm Đề tài được ứng dụng phổ biến trong công nghệ dự báo khả năng gia công các sản phẩm mới dựa trên polyme, giúp khắc phục các điểm yếu do ứng suất nội trên khuôn mới.

Phần mềm thiết kế khuôn: phát triển hệ thống CAD/CAM kết hợp với gia công và kiểm tra khuôn theo công nghệ SME Mục tiêu là xây dựng hệ thống CAD/CAM tích hợp, kết nối toàn bộ chu trình thiết kế, gia công và kiểm tra khuôn, nhằm tối ưu hoá quy trình sản xuất và nâng cao chất lượng khuôn Hệ thống này sẽ hỗ trợ thiết kế khuôn chính xác, lập trình gia công hiệu quả và kiểm tra chất lượng khuôn theo chuẩn SME, mang lại sự đồng bộ và tăng năng suất cho quá trình sản xuất.

Đề tài tập trung vào công nghệ gia công và tối ưu hóa thiết kế, vận hành và sản xuất thử nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất và rút ngắn thời gian giao khuôn Quá trình nghiên cứu bao gồm kiểm tra đầu lò và khuôn trong từng bước sản xuất từ thử nghiệm đến sản xuất hàng loạt, đánh giá hiệu suất và chi phí để chọn phương án tối ưu Sau khi đạt được kết quả khả thi, các nhà sản xuất sẽ chọn đầu lò tốt nhất và có chi phí thấp nhất, giúp giảm thiểu vật liệu tiêu hao trong quá trình chạy thử và tối ưu hóa vòng đời sản phẩm Đề tài này thường được ứng dụng trong thiết kế sản phẩm nhựa gia dụng, ứng dụng nhựa trong kỹ thuật xe hơi và các ứng dụng công nghiệp khác.

Xử lý bề mặt nhựa cacbon đóng vai trò then chốt trong liên kết giữa các sợi nhựa và nền nhựa, ảnh hưởng trực tiếp tới tính năng cơ học và quá trình phá hủy của vật liệu composite khi gia cường bằng sợi cacbon Nghiên cứu tập trung vào sự liên kết và độ bám dính giữa bề mặt sợi cacbon với các loại nền nhựa khác nhau, từ đó xác định các yếu tố quyết định hiệu suất liên kết và độ bền của composite Đề tài này thường được ứng dụng trong các nhà máy sản xuất sợi cacbon nhằm tối ưu quy trình xử lý bề mặt và nâng cao chất lượng sản phẩm.

Composite nhựa thay thế sắt thép với công nghệ RIM (Reaction Injection Molding) giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất và tiết kiệm năng lượng trong ngành công nghiệp nhựa nhiệt dẻo gia cường sợi Kết quả cho thấy sợi thủy tinh được xử lý để giảm hiện tượng tách lớp và rạn nứt, cho khả năng tương thích tương đối tốt với composite và nylon Loại vật liệu này có tiềm năng thay thế kim loại trong nhiều chi tiết và thiết bị, mang lại lợi ích về trọng lượng nhẹ, độ bền và hiệu quả kinh tế cho các ứng dụng công nghiệp.

Một số nước trong khu vực có ngành nhựa phát triển như:

THÁI LAN MALAYSIA PHILIPPIN SINGAPORE

1.1.2 Tình hình ngành công nghiệp nhựa ở Việt Nam:

Bộ Thương mại dự báo xuất khẩu sản phẩm nhựa của Việt Nam sẽ đạt 500 triệu USD trong năm 2006 và tăng lên 1,3 tỷ USD vào năm 2010, chứng tỏ nhựa Việt Nam có tiềm năng xuất khẩu ở quy mô lớn Mặt hàng nhựa có thể đáp ứng nhu cầu nhập khẩu trên toàn cầu rất cao, với quy mô khoảng 200 tỷ USD năm 2005 và mức tăng 8% so với năm trước Tuy nhiên, các doanh nghiệp nhựa Việt Nam vẫn đối mặt với nhiều khó khăn khi mở rộng thị trường ra nước ngoài.

Theo quy hoạch phát triển ngành nhựa đến năm 2010 được Bộ Công nghiệp phê duyệt, ngành nhựa Việt Nam đã có sự tăng trưởng ổn định và lâu dài Trong những năm qua, tốc độ tăng trưởng của ngành nhựa vẫn giữ vững ở mức 20-25%/năm và dự kiến sẽ duy trì mức tăng trưởng này cho đến năm 2010.

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com Đặc biệt, từ nay đến năm 2010, ngành nhựa sẽ tăng tỷ lệ nội địa hoá nguyên vật liệu lên trên 50% và dần dần thay thế nguyên liệu nhập khẩu Ngoài ra, Chính phủ cũng đã thông qua kế hoạch dành gần 1 tỷ USD để hỗ trợ việc xây dựng và cải tạo nhà máy sản xuất nguyên liệu thô như PVC và PP để có thể đáp ứng 50-60% nhu cầu nguyên liệu thô của ngành nhựa.

Bảng 1.1: Kim ngạch nhập khẩu thiết bị ngành nhựa Việt Nam(triệu $)

Ngành nhựa Việt Nam đã ghi nhận sự tăng trưởng ấn tượng trong những năm gần đây: năm 2007, doanh thu nhập khẩu thiết bị sản xuất cho ngành nhựa tăng trên 80% so với năm 2006 và lần đầu vượt ngưỡng 300 triệu USD Do trình độ sản xuất thiết bị còn yếu kém nên hầu hết thiết bị sản xuất nhựa đều phải nhập khẩu Song song với nhập khẩu thiết bị, tiêu thụ nguyên liệu nhựa cũng tăng lên; riêng nhựa PVC, Việt Nam chưa tự sản xuất được nguyên liệu đầu vào cho nhựa.

Nguyên nhân chính thúc đẩy tăng trưởng kim ngạch nhập khẩu nguyên liệu và thiết bị ngành nhựa là sự mở rộng và tăng trưởng của thị trường nội địa, đặc biệt ở các lĩnh vực hàng tiêu dùng, xây dựng và vận tải Sự tăng trưởng này kéo theo nhu cầu nhập khẩu nguyên liệu nhựa và thiết bị công nghiệp để đáp ứng sản xuất trong nước và duy trì chu kỳ cung ứng Đồng thời, mức tăng trưởng xuất khẩu các mặt hàng nhựa như giày dép nhựa, bao bì nhựa và dụng cụ văn phòng bằng nhựa đang được ghi nhận, góp phần cân đối cung cầu và nâng cao vị thế của ngành nhựa trên thị trường quốc tế.

Bảng 1.2: Kim ngạch nhập khẩu nhiên liệu nhựa vào Việt Nam(triệu $)

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com

Toàn cầu ngành nhựa hiện có tổng doanh thu ước tính khoảng 400 tỉ đô la, với 50% dành cho nguyên liệu, 25% cho bán thành phẩm và 25% cho thành phẩm Khi thị trường thành phẩm đạt khoảng 100 tỉ đô la, đây là một cơ hội thị trường hấp dẫn cho ngành nhựa Việt Nam được thể hiện rõ ở bảng 3.

Ngành nhựa Việt Nam hiện có khoảng 1.400 doanh nghiệp trên toàn quốc, phần lớn là doanh nghiệp nhỏ Khoảng 70% nguyên liệu và bán thành phẩm phải nhập khẩu, khiến giá nguyên liệu biến động mạnh, lạm phát cao và tỷ giá ngoại tệ dao động, đặt ra nhiều thách thức cho các doanh nghiệp trong ngành.

Bảng 1.3 Kim ngạch xuất khẩu nhựa và cao su của Việt Nam

Khái quát về vật liệu nhựa

Vật liệu nhựa nhiệt dẻo có thể được nung nóng để mềm ra và nung nguội, cho phép tái chế và gia công nhiều lần Nhựa nhiệt dẻo có thể phun khuôn thành sản phẩm, sau đó nghiền vụn hoặc tái chế thành dạng pellets để tiếp tục quá trình gia công Quá trình này có thể lặp lại nhiều lần, giúp tối ưu hóa sử dụng nguyên liệu và tiết kiệm chi phí sản xuất Tuy nhiên, mỗi chu kỳ tái chế sẽ làm giảm phẩm chất của vật liệu nhựa nhiệt dẻo, làm giảm độ bền và tính chất cơ học nếu lặp lại quá nhiều lần.

Vật liệu nhựa cơ bản được phân làm 2 loại: a/ Nhựa dẻo:

Loại nhựa này thường trong suốt, không màu và có độ co rút thấp từ 0,5% đến 0,8%, đồng thời có tính đàn hồi cao nên thường được sử dụng cho các sản phẩm có hình dạng phức tạp Những vật liệu thuộc nhóm này có thể được xác định là PS (polystyrene), PC (polycarbonate) và SAN (styrene-acrylonitrile).

Polymethymethacrylate, chúng rất thông dụng trong công nghiệp và đòi hỏi sự trong suốt. b/ Nhựa cứng:

Loại vật liệu này có đặc tính cứng và bền dai nhưng thường không trong suốt do cấu trúc tinh thể gây cản trở sự truyền sáng; nhờ độ bền và khả năng chịu nhiệt tốt, nó được ưa chuộng trong công nghiệp sản xuất đồ gia dụng, với các loại phổ biến như nhựa PP và HDPE.

1.2.2 Phân loại nhựa theo công dụng : a/ Nhựa thông dụng: là nhựa được sử dụng nhiều như PE,PP, PS , PVC , ABS , PMMA b/ Nhựa kỹ thuật : là loại nhựa có chất lượng vượt trội hơn những loại khác như

Trong quá trình hoạt động, nhựa PE và PS duy trì các đặc tính chính như độ bền, độ dẻo và tính dai, với sự kháng nhiệt ít biến đổi, nên được dùng rộng rãi để sản xuất các chi tiết máy và các chi tiết đòi hỏi tính năng kỹ thuật cao; các loại nhựa tiêu biểu cho mục đích này gồm PA (nylon), PC (polycarbonate), PPS, PPO biến tính và polyester bão hòa Nhựa chuyên dụng là nhóm nhựa có phân tử kích thước cực kỳ lớn, không phụ thuộc vào các loại nhựa thông dụng và nhựa kỹ thuật; tiêu chuẩn của chúng thường gặp là FEP (fluorinated ethylene propylene) và Si (silicon).

1.2.3 Đặc điểm của nhựa: a/ Ưu điểm:

+Dễ tạo hình +Tạo màu và thay đổi màu xét một cách dễ dàng.

+Nhẹ và sản phẩm có độ bền cao.

+Không rỉ sắt và ăn mòn hóa học.

+Dẫn nhiệt thấp +Không dẫn điện nhưng có thể làm cho nó dẫn điện.

+Làm giảm giá thành sản phẩm. b/ Nhược điểm:

+Nhiệt độ nóng chảy thấp.

+Tính chất vật lý thay đổi khi thay đổi nhiệt độ.

+Độ biến dạng dẻo thấp.

+Độ cứng thấp hơn kim loại.

Giới thiệu về hệ thống thủy lực

Hiện nay, những tiến bộ khoa học kỹ thuật đã đưa máy móc vào sản xuất trên nhiều lĩnh vực, thay thế sức lao động của con người và tạo ra năng suất cao Có rất nhiều loại máy được ứng dụng để từ gia công cơ khí, chế biến thực phẩm đến phụ trợ cho chuỗi sản xuất, giúp tối ưu hóa quy trình và đáp ứng yêu cầu sản xuất đa dạng Việc đẩy mạnh tự động hóa và sử dụng thiết bị hiện đại không chỉ giúp giảm chi phí vận hành mà còn đảm bảo chất lượng sản phẩm ổn định và tăng tính cạnh tranh cho doanh nghiệp.

Luận văn mẫu download từ địa chỉ skknchat123@gmail.com phục vụ trong nhiều lĩnh vực khác nhau và đáp ứng các mục đích đa dạng, từ máy năng lượng với động cơ điện, động cơ đốt trong và turbine đến máy công tác như ô tô, máy bay, máy cày và máy cắt kim loại, mang lại nguồn tài liệu tham khảo hữu ích cho nghiên cứu kỹ thuật và ứng dụng công nghiệp.

Tuy có nhiều loại và chức năng khác nhau, nhưng mỗi máy thường gồm 3 phần chính:

- Bộ phận phát động: Cung cấp nguồn động lực cho máy hoạt động, có nhiều loại nguồn phát động như: động cơ, tay quay, bàn đạp,…

Bộ phận truyền động đóng vai trò thiết yếu trong hệ thống máy móc, dùng để truyền công suất và chuyển động từ bộ phận phát động sang bộ phận công tác Nó có thể thực hiện truyền động cơ khí thông qua các cơ cấu như bánh răng và bánh đai, hoặc áp dụng truyền động thủy lực, truyền động khí nén và truyền động điện để đáp ứng các yêu cầu về tốc độ và mô-men trong nhiều ứng dụng công nghiệp.

Bộ phận công tác là phần chịu trách nhiệm thực hiện các chức năng qui định của máy, như thay đổi hình dạng, kích thước và trạng thái của vật thể trong quá trình gia công; quá trình này quyết định chất lượng và hiệu quả của sản phẩm Ví dụ điển hình bao gồm lưỡi cày trong máy cày có thể điều chỉnh để đạt được hình dạng và sắc cạnh mong muốn, và trục đá mài trong máy mài tham gia biến đổi trạng thái bề mặt và kích thước của chi tiết gia công.

Trong các loại truyền động thì truyền động bằng thủy lực với những ưu điểm riêng đang được sử dụng ngày càng rộng rãi.

Trong truyền động bằng thủy lực, cơ năng của máy bơm được biến đổi thành thế năng của dầu và sau đó chuyển thành cơ năng của các cơ cấu tác động như động cơ và xy-lanh Thông qua truyền động thủy lực, chuyển động quay của máy bơm có thể được biến đổi thành chuyển động tịnh tiến của xy-lanh hoặc thành chuyển động quay của động cơ với vận tốc thay đổi khác nhau, độc lập với máy bơm để phù hợp với bộ phận công tác.

Hệ thống thủy lực được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và đóng vai trò then chốt trong nhiều thiết bị như máy ép thủy lực, máy nâng chuyển, máy dập, máy xúc và các máy công cụ gia công kim loại Nhờ áp lực và kiểm soát dòng dầu, hệ thống thủy lực mang lại sức mạnh lớn, khả năng điều khiển lực và vận tốc chính xác, cùng độ ổn định và vận hành êm ái, linh hoạt Tuy nhiên, hệ thống này có nhược điểm gồm chi phí lắp đặt ban đầu cao, yêu cầu bảo trì định kỳ, sự phụ thuộc vào chất lỏng và nguy cơ rò rỉ dầu, cũng như hiệu suất có thể bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ và chất lượng dầu thủy lực Việc chọn đúng thiết kế, vật liệu và phương án bảo trì sẽ tối ưu hóa hiệu suất và tuổi thọ của hệ thống thủy lực trong sản xuất công nghiệp.

- Truyền động được công suất cao, chịu lực lớn nhưng kết cấu tương đối đơn giản, đạt độ tin cậy cao, chi phí bảo dưỡng thấp.

- Dễ biến đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của cơ cấu chấp hành.

- Nhờ quán tính nhỏ của bơm và động cơ thủy lực, nhờ tính chịu nén của dầu nên có thể sử dụng vận tốc cao.

- Tự động hóa đơn giản dùng các phần tử tự động hóa.

- Mất mát trong đường ống dẫn và rò rỉ bên trong các phần tử.

- Khó giữ được vận tốc không đổi khi phụ tải thay đổi do tính nén được của dầu và tính đàn hồi của đường ống dẫn.

- Nhiệt độ và độ nhớt thay đổi làm ảnh hưởng đến độ chính xác điều khiển.

- Khả năng lập trình và tích hợp hệ thống kém nên khó khăn khi thay đổi chương trình làm việc.

Một số ứng dụng của hệ thống thủy lực:

Hình 1.1 Hệ thống nâng bảo dưỡng xe

Hình 1.2 máy cắt thủy lực

Hình 1.3 Máy ép thủy lực.

1.3.2 Giới thiệu về máy ép phun nhựa:

Thiết bị phun ép trục vít chiếm phần lớn thị phần trong công nghiệp nhựa nhờ hiệu suất và độ ổn định cao Do sự đa dạng về chủng loại, hiện nay các máy phun ép trục vít được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau, từ cấu hình trục và hệ thống cấp liệu đến khả năng xử lý vật liệu và phạm vi ứng dụng Việc phân loại này giúp lựa chọn thiết bị phù hợp cho từng quy trình sản xuất và tối ưu hóa hiệu quả kinh tế.

+ Phân loại theo lực kẹp khuôn: Loại 50T,100T,8000T…

+ Phân loại theo trọng lượng tối đa sản phẩm 1 lần phun:30g,60g,90g,280g….

Phân loại theo phương của trục vít công tác gồm hai loại chính: trục vít nằm ngang và trục vít thẳng đứng, dẫn đến sự hình thành của máy ép nằm và máy ép đứng Trục vít nằm ngang phù hợp với không gian làm việc rộng, dễ bố trí hệ thống cấp liệu và thao tác, trong khi trục vít thẳng đứng tối ưu hóa chiều cao làm việc và cho khả năng tích hợp hệ thống cấp liệu tự động, từ đó tăng hiệu suất sản xuất Ưu điểm của máy ép nằm thường là bố trí linh hoạt, ít hạn chế về chiều cao và vận hành êm ái, còn máy ép đứng nổi bật với khả năng chịu tải và tối ưu hóa quy trình ép theo chiều dọc Việc lựa chọn giữa máy ép nằm và máy ép đứng phụ thuộc vào yêu cầu sản phẩm, điều kiện lắp đặt và mục tiêu tối ưu hóa chu trình gia công.

+Kết cấu máy đơn giản dễ sử dụng.

+ Nhờ cơ cấu thủy lực đòn bẩy nên lực đóng khuôn có thể thay đổi dễ dàng,tốc độ đóng khuôn lớn.

+Tiêu tốn ít năng lượng.

+Sản phẩm có thể tự rơi ra khi mở khuôn.

+Máy gọn nhẹ,chiếm không gian nhỏ.

+Sản phẩm đạt độ bóng,độ chính xác cao.

+Vận hành an toàn,dễ điều chỉnh sữa chữa đáp ứng nhu cầu sản xuất đa dạng. ٭ Nhược điểm:

Việc lựa chọn thiết bị cho từng loại sản phẩm là yếu tố then chốt trong quá trình sản xuất và vận hành Để giải quyết tốt vấn đề này, cần phân tích kỹ lưỡng các tính năng kỹ thuật và công suất sử dụng của từng loại thiết bị sao cho phù hợp với yêu cầu kỹ thuật của từng nhóm sản phẩm, từ đó tối ưu hóa hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống.

Trong đề tài này chọn loại máy ép nhựa trục vít nằm.

Hình 1.4: Máy ép phun (BJ500 – V1)

1.3.3 Cấu tạo chung của máy ép nhựa:

Hình 1.5 : Cấu tạo chung của máy ép nhựa.

 Các bộ phận chính của máy ép nhựa:

Bệ máy được thiết kế để mang hầu hết các bộ phận của máy, chịu lực lớn và giảm rung động trong quá trình vận hành Thông thường, khuôn kẹp, bộ phận phun và bộ phận điều khiển thủy lực được lắp đặt trên bệ máy, còn bộ phận điện được đặt dưới bệ máy Ngoài ra, một bộ phận thủy lực có thể được đặt bên ngoài bệ máy, ở phía đối diện với người vận hành.

Nhiệm vụ của bộ phận kẹp khuôn là kẹp kín khuôn với một lực đủ lớn để khuôn không thể mở ra do áp suất phun và đảm bảo sản phẩm sau khi mở khuôn đã ở trạng thái đông đặc; bộ phận này hoạt động đồng bộ với hệ thống làm lạnh và điều khiển chu trình để duy trì điều kiện đóng - mở khuôn chính xác và chất lượng sản phẩm được đảm bảo Các thành phần chính của bộ kẹp khuôn thường gồm xy-lanh kẹp, cơ cấu đóng mở, tấm kẹp khuôn và liên kết truyền động, hệ thống điều khiển và cảm biến để giám sát lực kẹp, cùng với các cơ cấu an toàn nhằm ngắt bỏ khi có sự cố.

Tấm kiềm khuôn cố định và di động:

Khuôn nhựa được lắp trên hai tấm kiềm Tấm kiềm cố định được lắp chặt vào bệ máy bằng bulong, đảm bảo độ cố định và an toàn cho quá trình ép khuôn Tấm kiềm di động được dẫn hướng bởi một thanh dẫn trong quá trình đóng mở khuôn, giúp khuôn vận hành mượt mà Đồng thời xi lanh đẩy sản phẩm được lắp trên tấm kiềm di động, thực hiện quá trình đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn sau khi ép.

Các thanh này dùng để dẫn hướng chính xác cho tấm di động tiến về tấm cố định nhằm đóng mở khuôn.

Các thanh được liên kết với nhau bằng khớp bản lề và là phần chịu lực kẹp chính khi ở trạng thái vươn thẳng ra Sự duỗi thẳng được thực hiện nhờ chuyển động tiến tới của đầu piston liên kết với tay quay bản lề, từ đó tạo ra lực kẹp mạnh ở vị trí cần thiết.

3 Cụm phun: Đây là bộ phận cung cấp nhựa ở dạng chảy dẻo vào lòng khuôn với áp suất cao Nhựa được hóa dẻo dưới dạng hạt được cung cấp bởi thùng liệu.Sự hóa dẻo ấy là nhờ vào nhiệt năng cung cấp từ nhiệt điện trở và một phần nhiệt do ma sát của nhựa ở dạng hạt với thành xylanh.

Bộ phận này có thể liên kết chặt với bạc cuống phun trong suốt thời gian làm việc hoặc di chuyển theo chu kỳ máy, tùy thuộc vào loại máy, loại sản phẩm và quy trình vận hành tự động hay bán tự động.

1.3.4 Các thông số quan trọng của máy ép nhựa

Giới thiệu phần mền automation studio

Trong quá trình thiết kế và tính toán các hệ thống thủy lực cũng như các ngành kỹ thuật khác, gặp nhiều khó khăn, tốn nhiều thời gian và chi phí cao, khiến hiệu quả đạt được có thể chưa tối ưu Vì thế, các nhà kỹ thuật ngày càng tìm cách cải thiện bằng cách mô phỏng trước hệ thống trên máy tính, xem đây là giải pháp mang lại hiệu quả cao Nhờ sự trợ giúp của máy tính và sự ra đời của các phần mềm mô phỏng, các hệ thống và công trình đã giảm đáng kể chi phí và thời gian để tìm ra các phương án tối ưu áp dụng vào thực tế.

Automation Studio là phần mềm mô phỏng thủy lực có hiệu quả cao, được sử dụng rộng rãi trong thiết kế và điều khiển hệ thống thủy lực Nó cho phép mô phỏng trực quan hoạt động của từng thành phần và sự tương tác giữa chúng, giúp tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm thời gian phát triển Bên cạnh mô phỏng thủy lực, Automation Studio còn tích hợp khả năng điều khiển và mô phỏng đồng thời hệ thống điện, cùng với lập trình PLC, mang lại giải pháp mô phỏng tổng thể cho cả hệ thống thủy lực và điện.

Automation Studio là phần mềm về thủy lực và khí nén của hãng Famic, được thiết kế để hỗ trợ thiết kế, mô phỏng và kết hợp vẽ đồ thị mô phỏng hệ thống Nhờ thư viện phong phú các phần tử thủy lực và khí nén, người dùng có thể thiết kế các sơ đồ mong muốn với các ký hiệu được chuẩn hóa để dễ đọc và trao đổi Mỗi chi tiết cho phép điều chỉnh các tham số dữ liệu sao cho phù hợp với sơ đồ đang triển khai Người dùng có thể tham khảo catalog của các chi tiết trong phần mềm để lựa chọn và tùy biến các thành phần theo yêu cầu của hệ thống.

Automation Studio là công cụ thiết kế và mô phỏng hệ thống điện, PLC và cơ cấu thủy lực, khí nén, cho phép người dùng thiết kế mạch điện và lập trình PLC kết hợp với sơ đồ thủy lực, khí nén trong quá trình thiết kế và mô phỏng Phần mềm không chỉ mô phỏng nguyên lý hoạt động của toàn bộ hệ thống mà còn cho phép khảo sát hoạt động của từng chi tiết bằng cách vẽ đồ thị hoạt động của chi tiết đó Ngoài ra, Automation Studio còn hỗ trợ tạo dữ liệu từ các ứng dụng ngoài như Word, Excel và Web Page, giúp bạn làm việc hiệu quả trong cùng một môi trường.

Môi trường làm việc của Automation Studio gồm có 3 phần chính:

- Diagram Editor: cho phép chúng ta thiết kế và mô phỏng.

- Project Explorer: quản lý file cũng như chia lớp trong một Project.

- Library Explorer: cung cấp các phần tử cần thiết để thiết kế sơ đồ.

SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MÁY ÉP NHỰA

Lựa chọn cơ cấu truyền động cho máy ép nhựa

Sơ đồ khối cụm hoạt động của máy ép nhựa:

Khuôn và cơ cấu kẹp

Kiểm soát nhiêt độ Ép phun

2.3.1 Chọn phương án kẹp khuôn:

Bộ phận kẹp khuôn có liên quan tới hoạt động của khuôn.Các chức năng chínhcủa nó là:

 Giữ cho hai nửa khuôn đồng tâm một cách chính xác với nhau.

 Giữ cho khuôn đóng trong khi phun nhựa bằng 1 lực kẹp đủ để chống lại lực phun.

 Mở và đóng khuôn trong một chu kỳ ép Các thành phần chính của bộ phận kẹp khuôn:

 Bộ phận kẹp khuôn bao gồm hai khuôn, một khuôn cố định và một khuôn di động.

Một cơ cấu dẫn động khuôn di động cho phép thực hiện các chuyển động đóng mở khuôn một cách chính xác và ổn định Để thực hiện các chuyển động này, ta có thể sử dụng các bộ phận truyền chuyển động như động cơ (servo hoặc motor bước), hộp số để điều chỉnh tốc độ và mô-men, các cơ cấu truyền động như vít me đai ốc, thanh truyền và đòn bẩy, hệ thống bánh răng và trục, cũng như xi-lanh thủy lực hoặc xi-lanh khí nén để sinh lực đóng mở Ngoài ra có thể dùng van điều khiển, cảm biến vị trí và bộ điều khiển để giám sát và điều chỉnh quá trình vận hành, nhằm đảm bảo chu trình đóng mở khuôn diễn ra liên tục, an toàn và đạt yêu cầu về hiệu suất.

2.3.1.1 Sử dụng các cơ cấu truyền động cơ khí:

Phương án 1: Dùng cơ cấu vitsme – đai ốc:

Hình 2.6 Cơ cấu kẹp khuôn dùng vítme- đai ốc

Nguyên lý hoạt động của hệ thống: động cơ truyền chuyển động cho bánh răng chủ động 3 khiến bánh răng bị động 4 quay, từ đó truyền động cho cơ cấu và làm cho vít me quay Quá trình quay của vít me đồng thời làm cho đai ốc tịnh tiến, mang theo tấm khuôn di động 5 và đẩy tấm khuôn vào vị trí mong muốn.

+ Độ chính xác truyền động cao +Truyền động được êm.

+Kết cấu đơn giản, dễ vận hành và bảo trì.

+ Những loại vít me ngắn, độ chính xác thông thường thì dễ chế tạo nhưng những loại vít me dài, độ chính xác cao thi khó chế tạo.

+ Cơ cấu vít me đai ốc có hiệu quả truyền động thấp.

Phương án 2: Dùng cơ cấu tay quay con trượt

Hình 2.7 Cơ cấu kẹp khuôn dùng cơ cấu tay quay con trượt

Hoạt động của hệ thống được mô tả như sau: khâu dẫn 1 quay và truyền chuyển động qua thanh truyền 3 tới khuôn di động 4, khiến khuôn di động thực hiện động tác tịnh tiến để đóng mở khuôn Quá trình chuyển động này tạo ra sự đồng bộ giữa các thành phần, đảm bảo việc đóng mở khuôn diễn ra chính xác, nhanh chóng và ổn định nhờ cơ chế truyền động từ khâu dẫn tới khuôn di động Đây là nguyên lý cơ bản của cơ cấu đóng mở khuôn, tối ưu hóa hiệu suất sản xuất và giảm thiểu sai lệch trong quá trình gia công.

+ Khuôn chuyển động với vận tốc nhanh.

+ Số chi tiết của cơ cấu ít và tương đối dễ chế tạo.

+ Lực truyền chuyển động không lớn.

+ Truyền động không được êm.

2.3.1.2 Dùng pistong thủy lực để kẹp khuôn :

Phương án 3: Dùng pistong thủy lực để kẹp khuôn

Hình 2.8 Cơ cấu kẹp khuôn dùng khuôn pistong thủy lực.

Khuôn di động trên hai thanh dẫn hướng thực hiện việc đóng mở khuôn nhờ pistong dẫn động. Ưu điểm:

+ Điều khiển được chính xác.

+ Có khả năng giữ tải tốt.

+ Dễ chế tạo, lắp rắp và bảo trì Nhược điểm:

+ Công suất truyền động không cao

2.3.1.3 Dùng pistong kết hợp với cơ cấu phẳng toàn khớp thấp được dẫn động bằng pistong thủy lực :

Phương án 4: Dùng pistong đặt thẳng đứng

Hình 2.9 Cơ cấu kẹp khuôn dùng pistong đặt thẳng đứng.

Phương án 5: Dùng pistong đặt nằm ngang

Hình 2.10 Cơ cấu kẹp khuôn dùng pistong đặt nằm ngang.

4 Thanh truyền chuyển động kẹp khuôn.

Lực từ pistong 1 được truyền qua cơ cấu phẳng tác động vào khuôn di động 6, làm cho khuôn trượt trên thanh dẫn hướng 7 để thực hiện đóng mở khuôn.

+ Điều khiển được chính xác

+ Có khả năng giữ tải tốt, tạo ra các lực khóa khuôn lớn.

+ Khó lắp rắp và đòi hỏi độ chính xác cao.

+ Các khớp bản lề cần độ chính xác cao.

Trong các phương án truyền động được xem xét để kẹp khuôn, mỗi phương án mang theo những ưu nhược điểm riêng; Tuy vậy, cơ cấu kẹp khuôn dùng piston đặt nằm ngang, như hình (2.10), là lựa chọn thích hợp nhất cho máy ép nhựa mà chúng ta đang thiết kế Với cơ cấu truyền động này, ta có thể ép khuôn với lực lớn và kiểm soát được quá trình kẹp chính xác hơn so với các phương án còn lại.

2.3.2 Chọn phương án tải và ép nhựa vào khuôn:

Phương án 1: Dùng pistong đẩy và ép nhựa vào khuôn

Hình 2.11 Dùng pistong đẩy và ép nhựa vào khuôn

5 Lỗ phun. Ở phương án này nhựa phải ở trạng thái chảy dẻo trước khi được đưa vào xylanh, tại đây nhựa được gia nhiệt rồi được pistong đẩy vào khuôn Phương pháp này không được sử dụng rộng rãi vì nhựa cấp vào xylanh phải ở trạng thái dẻo.

+ Đơn giản dễ chế tạo.

+ Nhỏ gọn, không chiếm khoảng không gian lớn.

+ Nhựa trước khi vào xi lanh phải ở trạng thái chảy dẻo.

+ Pistong và xylanh dễ bị mài mòn do ma sát.

Phương án 2: Dùng trục vít kết hợp pistong đẩy và ép nhựa vào khuôn.

Hình 2.12 Dùng trục vít kết hợp đẩy và ép nhựa vào khuôn

5 Lỗ phun. Ở phương án này nhựa được cấp vào xylanh có trục vít quay ép nhựa và hóa dẻo trước khi đẩy nhựa vào xylanh có pistong Tại đây nhựa tiếp tục được gia nhiệt trước khi được pistong đẩy vào khuôn.

Các loại máy cũ thường sử dụng phương pháp này , tuy nhiên ngày nay loại ép phun này ít được sử dụng.

+ Quá trình nhựa hóa dẻo được thực hiện tốt.

+ Cấu tạo đơn giản dễ chế tạo.

+ Rất khó bôi trơn cho pistong và xylanh nên dễ bị mài mòn.

Phương án 3 : Dùng trục vít vừa quay vừa tịnh tiến để đẩy và ép nhựa vào khuôn

Hình 2.13 Dùng trục vít vừa quay vừa tịnh tiến để đẩy và ép nhựa vào khuôn

4 Vòi phun. Ở phương pháp này dùng trục vít quay và tịnh tiến , nhựa được cấp vào xylanh dưới dạng hạt, sau đó nhiệt nhựa trở nên gắng quanh xylanh và nhiệt sinh ra khi trục vít quay tạo ma sát giữa nhựa , xylanh , trục vít Nhựa tiếp tục được gia nhiệt đến khi trục vít tịnh tiến và phun nhựa vào khuôn.

+ Điều khiển thể tích nhựa phun vào khuôn.

+ không cần bảo trì thường xuyên.

Nhược điểm của phương pháp ép nhựa bằng trục vít là kết cấu phức tạp do trục vít vừa quay vừa tịnh tiến, làm tăng độ phức tạp và chi phí chế tạo Đây là phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay vì cơ cấu gọn, có thể điều chỉnh thể tích nhựa đưa vào khuôn một cách chính xác Đồng thời, hệ thống này giúp tiết kiệm năng lượng và ít cần bảo trì nhờ tính ổn định và hiệu quả của quá trình đổ đầy khuôn.

Ta chọn phương án 3, dùng trục vít vừa quay vừa tịnh tiến để đẩy và ép nhựa vào khuôn So với các phương án còn lại, cơ cấu này có thiết kế gọn, có thể điều chỉnh được thể tích nhựa đưa vào khuôn Nhờ vậy tiết kiệm năng lượng và không cần bảo trì thường xuyên.

KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC

Thiết kế hệ thống thủy lực cho máy ép nhựa

3.2.1 Các cụm làm việc của máy ép phun nhựa:

Nhựa ở dạng viên được cho vào phễu nạp liệu, phễu cố định và giữ các viên nhựa Dưới tác dụng của trọng lực, các hạt nhựa được đưa vào bên trong thùng chứa và được trục vít đẩy tới khuôn để thực hiện quá trình sản xuất.

* trong xi cho thay dính, ma Phía i gia Xylanh vì keo phía phun

Hình 3.2 : Xy lanh chứa nhiên liệu.

* Đ xy dính ma Khe vít thu tích phía t theo Phớa vớt cụ van chổ cho ủi phớa khi nhửng khi bụm cho ủi phớa sau.

* vít quay motor phía sau xylanh

* vít tònh xylanh phía sau vít.

nay ta cụ vỡ vi chổnh cụ na y ủụn hụn.

 phun: xylanh xylanh hình cu ̉a phun gian duy trì nghóa chu kì phun 3 sau:

* phun keo cho trong xylanh ra trong khi phun

Hình 3.4 : Đầu phun nhiên liệu

Hình 3.5 Hình vẽ minh họa cụm nhựa hóa trong xy lanh nhiên liệu

… ửu nay ta khuynh xylanh nhau cô ủi thỡ hai sau:

Bộ phận kẹp khuôn bao gồm hai khuôn , một khuôn cố định và một khuôn di động một cơ cấu dẫn động khuôn di động.

Ta chọn phương án dùng pistong thủy lực đặt nằm ngang để kẹp khuôn :

Vì so với những cơ cấu đã đưa ra ở chương 2 thì cơ cấu kẹp khuôn bằng pistong thủy lực có những ưu điểm sau:

+ Phương truyền lực tốt +Lực truyền động lớn.

+ Điều khiển được chính xác

+ Có khả năng giữ tải tốt, tạo ra các lực khóa khuôn lớn Nguyên lý hoạt động:

Lực từ pistong 1 được truyền qua cơ cấu phẳng tác động vào khuôn di động 6 , làm cho khuôn trượt trên thanh dẫn hướng 7 để thực hiện đóng mở khuôn.

Hình 3.6 Cơ cấu kẹp khuôn dùng khuôn piston thủy lực đặt nằm ngang

Trong một bộ khuôn ép nhựa, việc đẩy sản phẩm là một trong những yếu tố quan trọng nhất Nếu thiết kế không phù hợp, sau khi ép được ra sản phẩm lại không tháo sản phẩm ra được Thông thường có 2 phương án đẩy sản phẩm chủ yếu: đẩy bằng tấm đẩy và phương pháp đẩy bằng chốt.

Trong 2 phương án trên, phương án đẩy bằng chốt đẩy thường được sử dụng nhiều hơn vì

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com nó áp dụng được cho nhiều loại hình thù của sản phẩm khác nhau Khi một sản phẩm không có nhiều không gian để đẩy thì dùng phương án tấm đẩy.

Quá trình sản xuất bắt đầu khi sản phẩm được hình thành trong khuôn và được đẩy ra ngoài bằng cụm đẩy sản phẩm Cụm đẩy này được điều khiển bằng xilanh thủy lực gắn với cơ cấu chuyển động tịnh tiến nằm ngang tại trọng tâm của tấm khuôn di động, nhằm đẩy sản phẩm ra ngoài một cách linh hoạt, chính xác và an toàn.

Hình 3.7 Mô tả chuyển động các cụm làm việc

I - Cụm nhựa hóa gồm các thành phần:

Chuyển động của cụm này gồm có cả chuyển động quay và tinh tiến.

+ Trục vít chuyển động quay tròn theo 1 chiều đồng thời chuyển động tịnh tiến II- Cụm đóng mở khuôn:

Cụm này gồm 1 khuôn cố định và 1 khuôn di động Khuôn di động chuyển động tịnh tiến nhờ cơ cấu kẹp khuôn.

III- Cụm đẩy sản phẩm:

Cụm này chuyển động tịnh tiến bằng chốt đẩy vào khoảng trống ngay giữa trọng tâm khuôn di động để lấy sản phẩm ra khỏi khuôn.

3.2.2 Quá trình ép phun: gia sau khi bò quay ủửa vít.

Trong trình ma sang vít chia 3 chính: ủũnh phía tr gia cho vớt, gia ủửa phía ủũnh ủũnh chớnh nguy

Trong giai ủũnh vớt quay qua giai Sau khi ủũnh vớt sang trình Trong trình vít tònh xylanh bụm ủũnh lửụ hỡnh trỡnh bao giai sau:

Quá trình làm nguội được tiến hành song song với quá trình định hình sản phẩm, giúp rút ngắn thời gian chu trình và đảm bảo chất lượng sản phẩm Khi thời gian làm nguội đã đủ, khuôn được mở ra, sản phẩm được lấy ra ngoài và chuyển sang các bước tiếp theo trong quy trình sản xuất Sau đó khuôn được đóng lại để chuẩn bị cho chu kỳ định hình sản phẩm tiếp theo.

Lựa chọn sơ đồ thủy lực

3.3.1 Các phần tử thủy lực:

Trong một hệ thống thủy lực có thể chia thành các nhóm bộ phận sau:

- Phần cấp nguồn: bơm, bộ lọc,

- Phần xử lý: van áp suất,…

- Phần điều khiển: van đảo chiều,…

- Phần chấp hành: xy lanh, động cơ dầu,… Phần cấp nguồn : a – Bơm thủy lực:

Bơm thủy lực là nguồn năng lượng của hệ thống thủy lực, có nhiệm vụ chuyển đổi năng lượng thành động lực bằng cách nén và bơm chất lỏng thủy lực Áp suất và lưu lượng do bơm tạo ra đẩy chất lỏng tới các bộ chấp hành, cho phép nâng và hạ tải trọng, mở và đóng thiết bị, cũng như quay các thành phần của bộ phận chấp hành Nhờ đó hệ thống thủy lực có thể điều khiển chính xác hoạt động của máy móc và thiết bị công nghiệp.

Bơm cánh gạt là một loại máy thủy lực roto có kết cấu đơn giản, hoạt động êm và có khả năng điều chỉnh lưu lượng Cấu tạo và nguyên lý làm việc của bơm cánh gạt cho phép vận hành ổn định với tiếng ồn thấp đồng thời đòi hỏi lọc chất lỏng khắt khe để đảm bảo hiệu suất và tuổi thọ hệ thống Phạm vi làm việc của bơm cánh gạt tác dụng đơn tương đối hẹp, trong khi bơm tác dụng kép mở rộng đáng kể phạm vi cấp nước và khả năng điều chỉnh lưu lượng Máy thủy lực cánh gạt được ứng dụng phổ biến trong hệ thống máy công cụ như khoan, doa, phay, tiện và mài nhờ tính linh hoạt, hiệu suất cao và khả năng kiểm soát lưu lượng.

Bơm cánh gạt tác dụng đơn gồm một vỏ hình trụ chứa rôto, với tâm của vỏ và rôto lệch nhau một khoảng e Trên rôto có các cánh phẳng được gọi là cánh gạt, chúng trượt trong các rãnh khi rôto quay và gạt chất lỏng Phần không gian giới hạn bởi vỏ bơm và rôto được gọi là thể tích làm việc.

Với cấu trúc bơm cánh gạt, mỗi vòng quay của máy thể hiện một lần hút và một lần đẩy, được gọi là bơm tác dụng đơn Bơm càng nhiều cánh gạt thì lưu lượng càng đồng đều, do đó thông thường số cánh gạt của loại bơm này dao động từ 4 đến 12 cánh để tối ưu hóa hiệu suất và lưu lượng.

Nhược điểm của bơm cánh gạt tác dụng đơn là gây lên lực hướng kính lệch (từ khoang đẩy). b - Bể dầu:

Bể dầu có nhiệm vụ chính sau:

- Cung cấp dầu cho hệ thống làm việc theo chu trình khép kín.

- Giải tỏa nhiệt sinh ra trong quá trình bơm dầu làm việc.

- Lắng đọng các chất cặn bã trong quá trình làm việc.

Kết cấu của bể dầu:

Bể dầu được ngăn làm hai ngăn bởi một màng lọc (5), tạo điều kiện cho sự lưu thông và phân phối dầu hiệu quả giữa các ngăn Khi động cơ được khởi động (1), bơm dầu hoạt động, dầu được hút qua bộ lọc (3) để cấp cho hệ thống điều khiển, sau đó dầu xả trở về một ngăn khác, đảm bảo tuần hoàn và hoạt động ổn định của hệ thống.

Dầu được cấp vào bể thông qua cửa 8 nằm trên nắp bể lọc, với ống xả 9 được đặt ở gần sát bể chứa để đảm bảo dòng dầu được dẫn vào bể một cách an toàn và hiệu quả Mức dầu đạt yêu cầu có thể kiểm tra nhanh chóng nhờ mắt dầu 7, giúp vận hành hệ thống được liên tục và dễ dàng điều chỉnh khi cần.

Nhờ các màng lọc và bộ lọc, dầu được cung cấp cho hệ thống với độ sạch cao và liên tục Sau một thời gian vận hành định kỳ, bộ lọc cần được tháo ra để rửa sạch hoặc thay mới nhằm duy trì hiệu suất lọc và bảo vệ các chi tiết của hệ thống dầu Trên đường ống cấp dầu sau khi qua bơm, người ta lắp đặt một van tràn điều chỉnh áp suất dầu nhằm kiểm soát áp suất cung cấp và đảm bảo an toàn cho đường ống cấp dầu Vai trò của bộ lọc là yếu tố then chốt trong việc loại bỏ tạp chất và kéo dài tuổi thọ của hệ thống dầu.

Trong quá trình vận hành, dầu dễ bị nhiễm bẩn bởi chất ô nhiễm từ bên ngoài hoặc do chính dầu sinh ra các chất bẩn Những chất bẩn này làm tắc nghẽn khe hở và các tiết diện chảy có kích thước nhỏ, gây ra trở ngại và hư hỏng cho các cơ cấu và hệ thống Vì vậy, các hệ thống dầu ép đều được trang bị bộ lọc dầu nhằm ngăn ngừa sự xâm nhập của chất bẩn vào bên trong các cơ cấu vận hành và đảm bảo hoạt động ổn định của cả hệ thống.

Bộ lọc thường được lắp ở đầu ống hút của bơm để lọc sạch dầu trước khi vào bơm, giúp bảo vệ bơm và nâng cao hiệu suất của hệ thống Khi yêu cầu độ sạch của dầu cao hơn, có thể bổ sung thêm một bộ lọc ở đầu ra của bơm và một bộ ở hệ thống xả của hệ thống dầu ép để đảm bảo dầu thành phẩm có chất lượng cao và hạn chế tạp chất.

Tùy thuộc vào kích thước chất bẩn có thể lọc được, bộ lọc dầu có thể được phân thành các loại sau:

- Bộ lọc thô: có thể lọc được chất bẩn đến 0,1 mm.

- Bộ lọc trung bình: có thể lọc được chất bẩn đến 0,01 mm.

- Bộ lọc tinh: có thể lọc được chất bẩn đến 0,005 mm.

- Bộ lọc đặc biệt tinh: có thể lọc được chất bẩn đến 0,001 mm.

Các hệ thống dầu trong máy công cụ thường dùng bộ lọc trung bình và bộ lọc tinh.

Hình 3.10: Hình ảnh bộ lọc

Để đảm bảo chất lượng dầu và hiệu suất hoạt động của hệ thống điều khiển, cách lắp bộ lọc dầu nên dựa trên yêu cầu chất lượng dầu ở từng khu vực trong hệ thống Tùy vào mức độ tinh lọc và áp suất cần thiết, ta có thể lắp bộ lọc dầu ở các vị trí khác nhau trên đường dẫn dầu, nhằm loại bỏ cặn và tạp chất một cách hiệu quả Việc chọn vị trí lắp phù hợp giúp giảm tổn thất áp suất, ngăn ngừa ô nhiễm tái phát và tăng tuổi thọ của các bộ phận nhạy cảm với dầu, đồng thời hỗ trợ bảo dưỡng và kiểm tra định kỳ thuận tiện hơn.

- Lắp bộ lọc dầu ở đường hút.

- Lắp bộ lọc dầu ở đường nén.

- Lắp bộ lọc dầu ở đường xả.

Hình3.11 Cách lắp bộ lọc trong hệ thống

Dòng dầu thủy lực được bơm lên các đường ống dẫn tới bộ phận chấp hành, tạo điều kiện cho hệ thống thủy lực hoạt động hiệu quả và ổn định Để kiểm soát vận tốc của các cơ cấu chấp hành ta dùng van tiết lưu, điều tiết lưu lượng dầu và tối ưu hóa quá trình vận hành Để ngăn ngừa quá tải, hệ thống sử dụng van tràn và van an toàn nhằm bảo vệ thiết bị và an toàn cho người vận hành Đặc điểm các loại van sẽ được trình bày ở phần tiếp theo.

Van áp suất dùng để điều chỉnh áp suất, tức là cố định hoặc tăng, giảm trị số áp suất trong hệ thống điều khiển bằng thủy lực.

Van áp suất có thể chia thành các loại sau:

- Van tràn và van an toàn.

- Van đóng mở cho bình trích chứa thủy lực a Van tràn và van an toàn:

Van an toàn có tác dụng ngăn ngừa áp suất vượt quá một giá trị đặt trước bởi người vận hành, nhằm bảo vệ hệ thống hoặc cụm thiết bị khỏi bị hỏng do áp suất Thông thường van này có hai cửa dầu: một cửa nối với nguồn cấp áp suất để gây áp lực và một cửa nối về thùng chứa để xả dầu ra thùng chứa Lưu lượng xả bỏ qua van an toàn hầu như không phụ thuộc vào áp suất, tức là khi áp suất đạt ngưỡng giới hạn, van mở và xả dầu về thùng chứa với lưu lượng gần như cố định.

Van tràn làm việc thường xuyên còn van an toàn làm việc khi quá tải.

3.12 Hình vẽ cấu tạo của van an toàn. b- Van 1 chiều:

Van này chỉ cho phép dòng lưu chất đi qua theo 1 chiều và cấm theo chiều ngược lại.

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com c – Van tiết lưu:

Thiết bị này được thiết kế để giảm tiết diện dòng chảy của khí Nó có thể điều chỉnh được hoặc không điều chỉnh được.

Trong đề tài này ta chọn van tiết lưu điều chỉnh lưu lượng được. Để điều chỉnh lưu lượng theo 1 chiều điều chỉnh được ta kết hợp 2 van trên

Van đảo chiều được sử dụng để đóng mở các ống dẫn nhằm điều khiển khởi động và vận hành các cơ cấu biến đổi năng lượng, đồng thời đảo ngược hướng chuyển động của cơ cấu chấp hành khi cần thiết Nhờ chức năng này, hệ thống truyền động có thể thay đổi hướng lưu chất và thực hiện các chu trình làm việc linh hoạt mà vẫn đảm bảo an toàn và hiệu suất cao Một số loại van đảo chiều phổ biến bao gồm van đảo chiều 2/2 (hai cửa, hai vị trí), van đảo chiều 3/2, van đảo chiều 4/2 và các phiên bản tùy biến khác, được hoạt động bằng điện từ (solenoid), thủy lực hoặc khí nén để đáp ứng các yêu cầu điều khiển khác nhau.

- Van đảo chiều 2 cửa, 2 vị trí (2/2).

- Van đảo chiều 3 cửa , 2 vị trí (3/2).

- Van đảo chiều 4 cửa , 2 vị trí (4/2).

- Van đảo chiều 4 cửa, 3 vị trí (4/3)…

Van đảo chiều có tín hiệu tác động đa dạng, mang lại sự linh hoạt cho hệ thống thủy lực Trong ứng dụng phổ biến, người ta sử dụng van đảo chiều 4 cửa 3 vị trí được trang bị lò xo định tâm và vận hành bằng solenoid, giúp điều khiển lái thủy lực một cách chính xác và ổn định.

Cơ cấu chấp hành có nhiệm vụ biến năng lượng thủy lực thành năng lượng cơ học.

Cơ cấu chấp hành chuyển động tịnh tiến va chuyển động quay tròn.

Xi lanh gồm hai loại: xi lanh lực và xi lanh moment Trong xi lanh lực, chuyển động tương đối giữa piston và thân xi lanh là chuyển động tịnh tiến Về kết cấu, xi lanh lực chia làm hai loại: xi lanh tác động đơn và xi lanh tác động kép.

Chất lỏng làm việc tác động một lực cần thiết khi đi cũng như khi về,tạo nên chuyển động ở cả 2 chiều khi đi cũng như khi về

Hình 3.15 Xy lanh tác động kép. ٭ Nguyên lý hoạt động:

Chất lỏng làm việc tác động lên cả hai phía của pittong và tạo nên chuyển động hai chiều.

Tính toán và chọn các phần tử thủy lực

Ta chọn máy ép phun (BJ500-V1) với các thông số cụ thể:

Hình 3.16 máy ép phun (BJ500 – V1)

Kích mm 1260 x 1260 hai thanh mm 820 x 780 cao ủa mm cao mm di thanh mm

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com kính vis mm

L/D L/D phun Mpa tớch phun ủa cm 3 2736 phun ủa g 2597 phun ủa g/s g/s tònh vis mm quay vis rpm

3.4.1 Tính toán chọn xy lanh:

Tính toán và chọn xy lanh cho bộ phận kẹp khuôn:

Dựa vào sơ đồ của cơ cấu cho bộ phận kẹp khuôn ta phân tích lực ra làm 2 phần: ở đây ta xét phần phía trên,phần dưới tương tự:

Hình 3.17 : Lực tác dụng vào các khâu của nữa trên bộ phận kẹp khuôn

Vì lực kẹp khuôn là 5000KN, do đó ta có lực tác dụng vào nữa trên của bộ phận kẹp khuôn là F= 2500 (KN)

2496.6 Trong tam giác IJP ta có:

F 2 F cos770 2500 cos770 561, 6(KN ) F F sin10 0 561.6 sin10 0 97, 5(KN )

Lực tổng hợp tác động vào cần của xy lanh:

Mà ta có F= p.A Trong đó: p: áp suất trong xylanh= áp suất của hệ thống,5

(Mpa) A: tiết diện của xy lanh kẹp khuôn.

A (3.2) p 17.5 Đường kính của xy lanh kẹp khuôn:

Chọn theo tiêu chuẩn: D0 (mm)

Tính toán chọn xy lanh di chuyển cụm phụn nhựa: Đường kính xy lanh trục vít : D= 95(mm)

Diện tích của trục vít : A 7088.22(

Ta có áp lực phun : p= 130(Mpa) Lực tác dụng vào trục vít : F=p A0 7088.221,468(KN) Áp suất của hệ thống p,5(Mpa) Diện tích của xy lanh di chuyển cụm phun:

52, 657(mm 2 ) p 17.5 Đường kính của xy lanh di chuyển cụm phun:

Chọn theo tiêu chuẩn D%0 (mm) Dựa vào đường kính vừa tìm được ta chọn xy lanh theo tiêu chuẩn chế tạo của hãng Yuken (nhật bản):

Với xy lanh kẹp khuôn D0 (mm) tra bảng ta chọn được d= 60(mm)

Mã hiệu của xy lanh: D-210-MF3-120/60-450-A/10-B-1C-H-U-M-WW

Xy lanh di chuyển trục vít có các thông số D (mm) và d0 (mm) được tra bảng chọn để lựa chọn phù hợp với yêu cầu sử dụng Mã hiệu của xy lanh là D-210-M00-250/120-450-A/20-B-1-C-H-U-M-WW, mô tả đầy đủ cấu hình và các tham số cơ bản của sản phẩm Thông số hình học cụ thể của xy lanh xem trong phụ lục kèm theo.

Hình 3.18 Xy lanh thủy lực

3.4.2 Tính toán chọn bơm thủy lực và động cơ điện:

Tính toán công suất kẹp khuôn:

Ta có diện tích của pittong kep khuôn:

A,14 10 3 ( m 2 ) Áp suất trong hệ thống: p= 17,5 (Mpa)

Hành trình của xy lanh : l"0 (mm) trong khoảng thời gian t=4s

Vận tốc của xy lanh kẹp khuôn: v l 220 55( mm ) 0.055( m ) t 4 s s

Lưu lượng bơm cần cấp là cho xy lanh kẹp khuôn:

Công suất của bơm cần cung cấp cho xy lanh kẹp khuôn:

- kb: Là hệ số tổn thất năng lượng do ma sát dầu trong đường ống Tính toán công suất phun:

Thể tích nhựa phun tối đa là:Vmax= 2736 ( cm 3 )

Khối lượng nhựa phun tối đa: m%97(g) Tốc độ phun tối đa: vR2(g/s)

Lưu lượng phun tối đa:

Công suất phun tối đa:

Khi trục vít lùi về nạp liệu:

Thông số của trục vít: Đường kính đỉnh răng : D(mm) Đường kính chân răng : d`(mm) Bước vít : p c 32(mm)

Khi quay 1 vòng trục vít vận chuyển được :

Thể tích nhựa phun tối đa là: Vmax= 2736 ( cm 3 )

Số vòng quay cần thiết để vận chuyển lượng nhựa phun trên là:

Mà ta có vận tốc quay của trục vít là: n= 120(vòng/phút)

Thời gian trục vít quay 10 vòng trên là: t20 1 ( phút) 10(s) n 120 6

Diện tích của phần đầu phun chứa nhiên liệu:

Quãng đường di chuyển của trục vít : l

Vận tốc di chuyển của trục vít: v l 38.6 3.86( cm ) 2.32( m

Lưu lượng khi trục vít lùi về:

4 Công suất bơm cần cung cấp để đẩy lùi trục vít:

Tính toán chọn motor thủy lực làm quay trục vít:

Tốc độ quay của trục vít là: n0 rpm

Bộ truyền động bánh răng trụ hộp giảm tốc 2 cấp, ta chọn tỉ số truyền u=8 Suy ra vận tốc quay của động cơ thủy lực :

Dựa vào vận tốc quay của động cơ ta chọn động cơ :

TE series HY13-1590-007/US có vận tốc quay của động cơ n00 (rpm), lưu

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com lượng dầu tối đa :Q = 20(gpm) v(lit/phut)

Hình 3.19: Motor thủy lực TE series HY13-1590-007/US

Tính toán chọn động cơ điện:

Công suất tối đa của bơm trong điều kiện làm việc của hệ thống dưới áp suất p,5 Mpa là :

Trong chu trình hoạt động của máy ép nhựa, có hai quá trình diễn ra đồng thời: bơm nhựa nóng chảy để quay trục vít và xy lanh đẩy trục vít lùi về để chuẩn bị cho chu trình tiêm tiếp theo Quá trình bơm nhựa kết hợp với quay trục vít giúp nhựa được nung chảy, hòa trộn và nén lên áp suất tiêm cần thiết vào khuôn Song song, xy lanh điều khiển sự di chuyển lùi của trục vít, xác lập thể tích tiêm và tạo khoang chứa nhựa trước khi tiêm Sự phối hợp nhịp nhàng giữa hai quá trình này quyết định chất lượng sản phẩm ép nhựa, kích thước và bề mặt của sản phẩm Do đó, việc kiểm soát tốc độ quay của trục vít, nhiệt độ gia nhiệt và áp suất tiêm là rất quan trọng để đạt hiệu quả và độ chính xác trong chu trình ép nhựa.

Công suất tối đa cần thiết cho 2 quá trình này là:

Ta nhận thấy N lớn nhất so với các quá trình còn lại Do đó công suất này được dùng để chọn bơm và động cơ của hệ thống cung cấp năng lượng cho hoạt động của toàn mạch.

Loại bơm được chọn là 3K280sb6, có công suất NdcU(kW), tốc độ quay n5 (vg/ph) và điện áp 380V AC, phù hợp với yêu cầu vận hành Các thông số hình học cần thiết để lắp đặt được thể hiện ở hình 3.12 và tham khảo trong phụ lục để xác định kích thước và vị trí lắp đặt chính xác.

Hình 3.20: Thông số hình học động cơ 3 pha lồng sóc.

Tín toán chọn bơm thủy lực cho hệ thống:

Lưu lượng lớn nhất mà bơm tạo ra trong hệ thống là:

Dung tích bơm cung cấp trong một vòng quay của động cơ chọn ở trên là: q Q b 20 7.43 1000210(ml

Dựa vào dung tích trên ta chọn bơm cánh gạt có mã số PV2R4-237 có dung tích q#7(ml/vg) Thông số hình học của bơm tham khảo phục lục.

Van tràn chỉnh áp suất của bơm:

Van tràn được chọn là model RF/RCF-16-H-20 [6], có lưu lượng tối đa qua van 500 l/phút và áp suất làm việc tối đa 21 MPa (Hình 3.15) Van này được dùng để chỉnh áp suất đầu ra của bơm, cung cấp áp lực cho mạch điều khiển.

Hình 3.21: Van tràn và sơ đồ nguyên lý van tràn [6].

Chọn van điều khiển lưu lượng 1 chiều model SRCT/SRCG- 03/06/10.Áp suất làm việc tối đa là 25Mpa, lưu lượng tối đa cho phép qua valve là 200(l/phut).

Hình 3.22: Van tiết lưu 1 chiều SRCT/SRCG- 03/06/10.

Chọn valve phân phối 3 cửa 4 vị trí model DSG-01-3C2 hoạt động với áp suất tối đa cho phép p= 25Mpa lưu lượng Q = 100 (lit/phut)

Hình 3.23: Van phân phối 3 cửa 4 vị trí DSG-01-3C2.

Dựa trên các số liệu thiết kế đã cung cấp, quá trình tính toán được thực hiện để lựa chọn các phần tử thủy lực phù hợp với yêu cầu của hệ thống Việc đánh giá tham số và xác định chuẩn tham gia cho mỗi thành phần giúp đảm bảo hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống thủy lực Sau khi chọn lựa, các phần tử được lắp ráp đúng quy trình để hình thành một hệ thống đồng bộ, đáp ứng yêu cầu vận hành và tối ưu hóa hiệu suất.

Sơ đồ hệ thống thủy lực của máy ép nhựa:

Hình 3.24 Hệ thống thủy lực của máy ép nhựa.

KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

Lưu đồ giải thuật mô phỏng quá trình hoạt động của máy ép nhựa

Mở khuôn hết yes Đóng khuôn no ĐĐónónggkhkuhôunônhhếết t yes Cụm phun tới no cụmphun đếncuối ht yes Bơm nhiên liệu no

Cụm phun lui, làm nguội Motor thủy no

CCụmmpphhu Motor quay unnlluuii cuối Đẩy rơi sản phẩm yes

Phân tích chu trình hoạt động của máy ép nhựa

Chu trình hoạt động của máy ép phun nhựa như sau:

Sau khi nhấn nút khởi động,máy thực hiện:

+Bước 1:pistong (mang tấm khuôn di động) đi vào đóng khuôn lại. Đến cuối hành trình thì dừng lại.

+Bước 2: Trục vít tiến vào bắt đầu phun nhựa.

Sau khi phun nhựa xong, trục vít lùi ra và động cơ dầu được khởi động để quay trục vít Khi trục vít lùi đến cuối hành trình, động cơ dầu dừng lại Piston A lùi ra để mở khuôn, chuẩn bị cho chu kỳ phun tiếp theo.

+Bước 5: Pistong C( dùng để đẩy sản phẩm) tiến vào.

Khi kết thúc ,nếu nút khởi động vẫn còn tác dụng thì chu trình được lặp lại

Mạch điều khiển chương trình bằng phần mền automation studio

4.3.1 Mạch điều khiển bằng tín hiệu điện:

Khi nhấn nút Start, nguồn điện được cấp cho mạch và các công tắc hành trình bắt đầu nhận tín hiệu để điều khiển piston di chuyển theo chu trình đã được lập trình trong phần mềm mô phỏng Hệ thống này gồm các công tắc hành trình thường mở (NO), thường đóng (NC), các cuộn dây điện, solenoid và timer Khi cảm biến hành trình gửi tín hiệu, công tắc hành trình NO sẽ đóng để dòng điện chạy qua và ngược lại sẽ mở khi không có tín hiệu; công tắc hành trình NC sẽ đóng khi không có tín hiệu và ngắt khi có tín hiệu.

Trong mô hình điều khiển bằng tín hiệu điện, khi không có tín hiệu, công tắc đóng và dòng điện được cấp; khi có tín hiệu điện, công tắc hở và ngắt dòng điện Các cuộn dây đóng vai trò thiết bị trung gian điều khiển tín hiệu đóng mở của chương trình Khi có tín hiệu điện, các cuộn dây sẽ chuyển thành màu đỏ trong mô phỏng Các solenoid cũng hoạt động tương tự: khi có tín hiệu, chúng chuyển thành màu đỏ trong chương trình và điều khiển, chỉnh hướng hoạt động của các valve phân phối Nhờ vậy, bộ phận chấp hành là xy lanh sẽ di chuyển theo hướng đã được xác định trong chương trình.

Hình 4.1 Mạch điều khiển điện.

Automation Studio hỗ trợ người dùng lập trình PLC để điều khiển các cơ cấu chấp hành thủy lực và khí nén trong tự động hóa Trong thư viện của phần mềm có các mẫu lập trình Ladder từ các hãng nổi tiếng như Siemens và Allen-Bradley Khi kết nối với card giao tiếp I/O riêng của Automation Studio, người dùng có thể mô phỏng chương trình PLC với thiết bị thực Thư viện của Automation Studio cho phép tối đa 32 cổng I/O.

Hình 4.2 Mạch điều khiển PLC.

PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

Mạch thủy lực hoạt động theo kết quả mô phỏng bằng automation studio

Hình 5.1 Mạch thủy lực của trong automation studio

Mô phỏng trên máy tính

Mô phỏng hoạt động của máy bằng phần mền automation studio.File mô phỏng xem video.

Qua file mô phỏng, chu trình hoạt động của máy được thực hiện đúng trình tự đã thiết kế cho hệ thống điều khiển ở chương 4, cho thấy thiết kế trong chương 4 phản ánh đầy đủ các bước vận hành và sự tương tác giữa các thành phần Do đó, phần thiết kế ở chương 4 là phù hợp với yêu cầu vận hành và mục tiêu của hệ thống, khẳng định tính đúng đắn của cấu trúc điều khiển và tính khả thi khi triển khai thực tế.

Tiêu đề	Báo Cáo Bài Tập Lớn Thủy Lực Khí Nén: Thiết Kế Hệ Thống Thủy Lực
Tác giả	Trần Xuân Ân, Nguyễn Minh Hĩa, Nguyễn Thanh Tú, Nguyễn Thanh Kiên, Trần Quang Vương, Bùi Lê Trung, Trương Minh Thiện, Bùi Xuân Nhật, Phạm Hải Long
Người hướng dẫn	GV. Hồ Triết Hưng
Trường học	Trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Thủy Lực Khí Nén
Thể loại	Báo cáo bài tập lớn
Năm xuất bản	2019
Thành phố	TP. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	82
Dung lượng	1,84 MB

Tài liệu tham khảo	Loại	Chi tiết
[1] Michael J Pinches , John G Ashby .Power hydraulic	Khác
[2] Trịnh Chất- Lê Văn Uyển . Tinh toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí- tập1, tập2	Khác
[3] Lê Khánh Điền . Vẽ kỹ thuật cơ khí	Khác
[4] Lê Hoài Quốc – Chung Tấn Lâm. PLC trong điều khiển các quá trình công nghiệp.Bộ điều khiển khả lập trình plc	Khác
[7] Htt p://www.injection-molding-resource.org/injection-molding-machines/[8] Http: Điều khiển.net	Khác