Thiết kế máy in vân gỗ một mặt

Đến giai đoạn tiếp theo tạo dáng cho sản phẩm bằng các loại máy: Phay định hình, cưa lộng, máy khoan, máy vát mép, máy chà nhám.Sau đó,ta sử dụng máy in vân gỗ để tạo vân cho gỗ .Mục đíc

Trong quá trình làm luận án tốt nghiệp đề tài về “THIẾT KẾ MÁY IN VÂN GỖ MỘT MẶT” với mục đích là hệ thống lại kiến thức đã học ở trường trong những năm qua, đồng thời cũng cố thêm kiến thức chuyên môn, chuyên sâu vào những lĩnh vực mà sinh viên yêu thích Luận án cũng tập cho sinh viên thích nghi với phong cách làm việc thực tế ngoài xã hội, nhằm giúp sinh viên không bỡ ngỡ trước khi ra trường

Luận án đã được hoàn thành với sự giúp đỡ, hướng dẫn tận tình của thầy T.s NGUYỄN HỮU LỘC và các thầy cô trong bộ môn Thiết Kế Máy, đã tạo mọi điều kiện cho em hoàn thành luận án một cách tốt nhất Trong quá trình làm luận án

em đã được sự động viên, giúp đỡ của gia đình, bè bạn và những người thân

Qua lời ngỏ này, em chân thành cám ơn đến thầy T.s NGUYỄN HỮU LỘC, tất cả các thầy cô Khoa Cơ Khí nói chung và các thầy cô Bộ Môn Thiết Kế Máy nói riêng đã nhiệt tình dạy dỗ em trong những năm học Đại Học Em chân thành cám ơn Ba, Mẹ, Anh chị em, bạn bè đã hết lòng giúp đỡ em trong những năm qua

TP Hồ Chí Minh ngày 22 tháng 06 năm 2005

Sinh viên thực hiện

Chương1:GIỚI THIỆU TỔNG QUAN Trang

1.1 Giới thiệu về ngành công nghiệp chế biến gỗ 1

1.2 Giới thiệu về qui trình công nghệ chế biến gỗ 4

1.3 Giới thiệu một số máy in vân của các nước Nhật, Đài Loan 5

Chương 2: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY IN VÂN GỖ 2.1 Xác định yêu cầu của máy 9

2.2 Lựu chọn phương án thiết kế 10

Chương 3 : PHÂN TÍCH LỰC – TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT-CHỌN ĐỘNG CƠ 3.1 Phân Tích Lực: 25

3.2 Tính công suất và chọn động cơ 28

Chương4 :TÍNH TOÁN -THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT MÁY 4.1 Tính toán-thiết kế bộ truyền xích 36

4.2 Tính toán –thiết kế bộ truyền đai 38

4.3 Tính toán bộ truyền trục vít–bánh vít của hộp giảm tốc(trục vít dẫn động) 41

4.4 Tính toán –thiết kế trục-ổ –then trục vít 45

4.5 Tính Toán-Thiết Kế trục của bánh vít 51

4.5 Tính toán – thiết kế bộ truyền bánh răng 56

Chương 5: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU NÂNG HẠ BỘ PHẬN IN 5.1 Lực tác dụng 78

5.2 Tính toán bộ truyền vít me-đai ốc 78

5.3 Lựa chọn ổ trục 81

Chương 6: SƠ ĐỒ ĐIỆN CỦA MÁY IN VÂN VÀ CÔNG TÁC BẢO TRÌ MÁY 6.1 Giới thiệu các yêu cầu chung của mạch điện 82

6.2 Mạch cung cấp nguồn chung cho hệ thống điện 82

6.3 Thiết kế mạch điện 83

6.4 Công tác bảo quản-bảo dưỡng máy 84

6.5 An toàn lao động 84

Chương 1:

GIỚI THIỆU TỔNG QUAN

1.1 Giới thiệu về ngành công nghiệp chế biến gỗ:

Trong lịch sử phát triển của loài người, gỗ đóng vai trò hết sức quan trọng, không những giúp con người tự vệ, sản xuất mà còn góp phần tạo nên ngững tiện nghi cần thiết trong sinh hoạt Ngoài ra, nó chiếm một vị trí không thể thiếu trong lĩnh vực nghệ thuật và xây dựng Ngày nay, gỗ vẫn luôn hiện diện trong mọi lĩnh vực của đời sống chúng ta và trong tương lai gỗ vẫn còn phát triễn hơn nữa Do đó, ngày càng có nhiều yêu cầu về sản phẩm, mẫu mã và chất lượng, nhất là trong nền kinh tế thị trường của nước ta hiện nay thì năng suất cao, giá thành hạ, chất lượng cao là những yêu cầu tiên quyết Chính vì vậy, việc cơ giới hoá trong khâu gia công gỗ là hết sức cần thiết

Ở nước ta, ngành công nghiệp chế biến gỗ phát triển mạnh trong những năm gần đây Nguồn nguyên liệu cung cấp gỗ là rừng tự nhiên, rừng trồng và bên cạnh đó chúng ta còn sử dụng gỗ nhân tạo được sản xuất từ các phế liệu khai thác gỗ Gỗ nhân tạo được sản xuất từ các nguồn nguyên liệu: phoi từ cưa xẻ gỗ, gỗ tạp có

cơ tính thấp, các loại cây thuộc họ tre nứa…đã tạo ra ván ép có chất lượng cao Thực vậy, ta hãy nhìn vào tốc độ xây dựng trong nước từ năm 1992, ta có thể thấy được các vật dụng trang trí nội thất có chất lượng cao đều được nhập từ nước ngoài, mặc dù nước ta có nguồn tài nguyên gỗ vô cùng phong phú (hơn hai phần ba diện tích đai là rừng núi Có hơn 1000 loài cây lấy gỗ, với nhiều loại quí hiếm như : đinh, liêm, sến, táu, cẩm lai, lát hoa, gù hương ) Yếu tố chính của ngành gỗ nước

ta hiện nay là vấn đề quản lý việc khai thác gỗ có kế hoạch, khai thác đi đôi với trồng rừng, và thiếu các máy móc để có thể tự động quy trình gia công gỗ

Sản phẩm của ngành công nghiệp chế biến gỗ rất đa dạng: Gỗ xây dựng thì yêu cầu phải có độ bền cao, không bị khuyết tật, không bị mối mọt phá huỷ Gỗ làm nguyên liệu cho ngành công nghiệp giấy và hoá chất và chế tạo các sản phẩm phục vụ cho trang trí nội thất- Bàn ghế, tủ, giường, hàng thủ công mỹ nghệ…

Sản phẩm hàng tiêu dùng được sản xuất từ gỗ được xuất khẩu sang nhiều thị

trường: Nhật Bản, Châu Âu, Mỹ…đã đem lại nhiều lợi ích kinh tế cho đất nước Để mở rộng quy mô sản xuất, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của khách hàng, tìm kiếm thị trường mới cho ngành công nghiệp gỗ ở nước ta Các sản phẩm làm ra phải có tính cạnh tranh: Đảm bảo yêu cầu về kỹ thuật, độ bền, kiểu dáng, có tính thẩm mỹ và giá thành hạ

Trước những yêu cầu đó, ta cần đầu tư trang thiết bị cho ngành công nghiệp chế biến gỗ để tạo nên một quy trình công nghệ hoàn chỉnh, sản xuất khép kín, sử dụng máy gia công gỗ cho sản xuất

Một số sản phẩm của ngành công nghiệp gỗ sản xuất hàng trang trí nội thất:

+ Bàn học sinh

so với năm 1965 ở bảng 1.3

SỰ PHÁT TRIỂN CÁC LOẠI VÁN, GỖ TRÊN THẾ GIỚI

Hình 1.3

Ngoài ra,ván nhân tạo có tính kinh tế, tiết kiệm bằng việc tận dụng tối đa phoi và phế liệu của gỗ(mùn cưa,phoi của gỗ tự nhiên, ).Đặc biệt,ván nhân tạo còn có tính chất cơ lý giống gỗ tự nhiên như chất lượng và mẫu mã của sản phẩm Tuy nhiên,du ølà gỗ tự nhiên hoặc gỗ nhân tạo cũng cần phải qua giai đoạn sơ chế để tạo ra phôi cho nguyên công in vân gỗ: Cưa, bào, ghép tấm,tạo bóng bề mặt gỗ- để gỗ đạt các kích thước mà sản phẩm cần có Nguyên công này sử dụng các loại máy: cưa, bào, máy ép, máy tạo mộng ghép Đến giai đoạn tiếp theo tạo dáng cho sản phẩm bằng các loại máy: Phay định hình, cưa lộng, máy khoan, máy vát mép, máy chà nhám.Sau đó,ta sử dụng máy in vân gỗ để tạo vân cho gỗ Mục đích của việc in vân cho gỗ là in vân giả lên ván nhân tạo giống y như vân gỗ tự nhiên mà ván nhân tạo không có đặc tính đó và làm tăng tính thẩm mỹ.Sau quá trình in vân là quá trình sơn phủ bề mặt để tăng độ bền,quá trình sấy gỗ để làm khô bề mặt gỗ

ta sử dụng máy sấy bằng tia cực tím: Làm khô và không gây hư hỏng lớp sơn phủ bề mặt.Trong qui trình sản suất mỗi khâu đều có vị trí quan trọng của nó.Trong đó,khâu tạo vân cho gỗ là khâu quyết định đến mẫu mã của sản phẩm, quyết định đến hình thức bên ngoài của sản phẩm và là khâu không thể thiếu được đối với gỗ nhân tạo,và máy in vân gỗ đảm nhận nhiệm vụ đó.Đó là đề tài luận văn mà em chọn(máy in vân gỗ)

CÁC KIỂU VÂN GỖ

1.3 Giới thiệu một số máy in vân của các nước Nhật, Đài Loan

1 Máy in vân gỗ đơn loại con lăn:

2 Máy in vân gỗ đơn loại băng lăn:

3 Máy in vân gỗ hai trục công tác:

4 Máy in vân gỗ ba trục công tác:

5 Máy in vân gỗ bốn trục công tác:

6 Máy in vân gỗ hai mặt:

Chương 2:

PHÂN TÍCH LỰU CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

MÁY IN VÂN GỖ

2.1 Xác định yêu cầu của máy:

2.1.1 Yêu cầu chung của máy:

Cũng như các loại máy công cụ khác máy in vân gỗ cũng có các yêu cầu sau: a) Khả năng công nghệ:

 Máy có độ cứng vững cao,không va đập

 Các cơ cấu truyền động phải chính xác, làm việc êm

 Các bộ phận nâng hạ, tay quay, nút nhấn, công tắc v.v… được chế tạo một cách gọn nhẹ, mỹ thuật nhưng vẫn đáp ứng được yêu cầu về mặt kỹ thuật

 Mặc dù là dạng máy chuyên dùng nhưng máy cũng cần phải linh hoạt trong sản xuất, có khả năng mở rộng phạm vi sản xuất,có khả năng tự động hoá cao

b)Năng suất và tuổi thọ của máy:

 Năng suất và tuổi thọ của máy phải cao, ổn định, đáp ứng được yêu cầu sản xuất

 Trong điều kiện làm việc thực tế của nhà máy, làm việc theo dây chuyền công nghệ, năng suất của máy phải đồng bộ với năng suất chung của cả nhà máy

c) Tính công nghệ và thẩm mỹ trong kết cấu và hình dáng máy:

 Máy phải đảm bảo tính công nghệ trong kết cấu, gọn nhẹ nhưng vẫn đảm bảo yêu cầu

 Kiểu dáng máy phải phù hợp với điều kiện sản xuất, thuận tiện trong thao tác gia công cũng như bảo quản

 Các kích thước như: chiều cao, chiều dài, chiều rộng phải phù hợp với người công nhân

 Lựa chọn vật liệu cho các tiết máy phải đảm bảo khả năng làm việc đồng thời phải chú ý tới giá thành và hiệu quả sử dụng

 Nên sử dụng các cụm máy và các chi tiết máy tiêu chuẩn khi thiết kế

 Có hệ thống bảo hiểm, che chắn an toàn

 Bố trí các thiết bị, công tác điện, v.v… phải tiện lợi cho người sử dụng

2.1.2 Yêu cầu kĩ thuật của máy in vân gỗ:

Từ yêu cầu thực tế của chi tiết gia công, ta có thể xác định được các thông số cơ bản của máy như sau:

- In được các loại ván có bề dày từ 5mm-20mm

- In được các loại ván ép có độ cứng từ 180 N/cm2-280N/cm2

- Vận tốc in thay đổi từ10 m/phút-25m/phút

- Đường kính trục in từ 100mm-300mm

- Aùp lực riêng giữa trục in(trục cao su)với ván ép trong lúc in từ 24kg/cm

7kg/cm-2.2 Lựu chọn phương án thiết kế:

2.2.1 Phân loại theo dạng vân:

1 Trục vân kiểu in lồi:(dương bản)

Hình 2.1

In lồi là kiểu mà sơn được dính lên phần lồi của trục vân như hình bên.Sau đó, sơn được in trực tiếp lên trên bề mặt gỗ hay in gián tiếp lên trục trung gian và thông qua trục này in lên bề mặt gỗ

a)ưu điểm:

-Tiết kiệm sơn

-Có khả năng in trực tiếp lên trên bề mặt gỗ

b)Khuyết điểm:

-Sơn không được bơm trực tiếp lên trên bề mặt bản in(trục vân) mà chỉ được phép bơm lên bề mặt trục khác,rồi từ trục này sơn được ép truyền lên bề mặt lồi của bản

in

nên cấu trúc bộ phận in cồng kềnh,không gọn gàng

-Bản in mau bị mòn do ma sát trực tiếp lên bề mặt gỗ

-Do kiểu vân lồi nên trong quá trình in ép sơn sẽ dần dần lấp đầy phần lõm(phần không làm việc) nên vân sẽ mờ hay chỉ là một lớp sơn phủ lên bề mặt gỗ

-Khó hiệu chỉnh áp lực in do đó dễ làm hỏng ván

2 Trục vân kiểu in lõm:( âm bản)

Hình 2.2

In lõm là kiểu mà sơn được dính lên phần lõm của trục vân như hình 2.2.Sau đó, sơn được in gián tiếp lên trục trung gian và rồi thông qua trục này in lên bề mặt gỗ

a)Ưu điểm:

-Dễ hiệu chỉnh áp lực in do trục in có phủ một lớp cao su có độ đàn hồi cao

-Sơn được bơm trực tiếp lên bề mặt gỗ nên kết cấu bộ phận in gọn gàng

-Vân đẹp,rõ

-Bề mặt bản in ít bị mòn do không tiếp xúc với bề mặt gỗ

b)Khuyết điểm:

-Khó gia công trục vân kiểu lõm nên giá thành cao

-Không cho phép in trực tiếp lên gỗ

Qua hai phương án trên,vì sản phẩm gỗ đòi hỏi mẫu mã đẹp nên ta chọn trục vân kiểu in lõm

2.2.2 phân loại theo kết cấu:

1 In trực tiếp trên mặt gỗ:

Hình 2.3

 Nguyên lý hoạt động:Sơn được bơm vào giữa hai trục,thông qua hệ thống truyền động ,sơn được ép vào trục vân Ván ép được đặt vào băng tải,thông qua băng tải ván ép được đưa vào giữa hai trục công tác và trục vân in vân lên bề mặt gỗ.Sau khi ván ép ra khỏi hai trục công tác ,ta được vân gỗ

 Ưu điểm:

-Khả năng in dập tốt

 Khuyết điểm:

-Ván dễ bị hỏng do không khống chế áp lực khi in

-Máy làm việc không êm,hay bị va đập

-Vân gỗ không đẹp

-Kết cấu máy không gọn nhẹ

2 In gián tiếp trên bề mặt gỗ:

a)In vân gỗ một mặt:

 Máy in vân gỗ một cụm in vân:

Hình 2.4

 Nguyên lý hoạt động: Sơn được bơm vào giữa trục vân và trục in vân như hình 2.4 Sau đó,sơn được lấp đầy vào phần lõm của trục vân và đưa phần sơn được lấp đầy này qua trục in (trục cao su) Ván ép được đặt vào băng tải,thông qua băng tải ván ép được đưa vào giữa hai trục công tác và trục vân in vân lên bề mặt gỗ.Sau khi ván ép ra khỏi hai trục công tác ,ta được vân gỗ

 Ưu Điểm:

-Vân rõ,đẹp

-Máy êm,không va đập do trục in bề măt bằng cao su

-Cơ cấu máy đơn giản,gọn nhẹ

-Trục vân không bị mòn

-Dễ điều chỉnh máy

 Khuyết điểm:

-Do yêu cầu của trục in phải phủ một lớp cao su lên bề mặt trục và bề mặt cao su tiếp xúc với trục vân và ván ép phải nhẵn bóng nên khó chế tạo thường thì nhờ đến chuyên gia làm việc này

-Gia công vân trên trục vân rất khó

 Máy in vân gỗ hai cụm in vân:

Hình 2.5

 Nguyên lý hoạt động:Máy in vân loại có hai bộ phận in (hai trục in) xét về nguyên lý hoạt động thì nó giống máy in vân một trục in.Nhưng loại máy này chỉ khác ở chỗ là ứng với mỗi từng cụm in sơn có màu đậm nhạt khác nhau Do đó,khi ván ép sau khi in qua hai cụm in này,ván ép sẽ có được loại vân gỗ sắc sảo

-Máy cồng kềnh,không gọn nhẹ

-Việc điều chỉnh ban đầu sao cho trục in vân của cụm in thứ nhất và trục in vân của cụm in vân thứ hai cùng nằm trên một mặt phẳng và cùng song song với bề mặt băng tải.Do đó, việc điều chỉnh các bộ phận này là rất khó khăn

-Giá thành máy cao.vì phải sử dụng đến hai máy bơm và thêm một cụm in vân nữa -Không có tính kinh tế

-Máy lớn chiếm nhiều diện tích mặt bằng nhà sưởng

 Máy in vân gỗ ba cụm in vân:

Hình2.6 Máy in vân gỗ ba cụm in vềø nguyên lý hoạt động,ưu điểm và khuyết điểm giống như máy in vân gỗ hai cụm in.Nhưng,mẫu vân gỗ của loại này sắc sảo,đẹp hơn máy in vân gỗ hai cụm in.Nhưng máy quá cồng kềnh,phức tạp,chiếm nhiều diện tích nhà xưởng

 Máy in vân gỗ bốn cụm in vân:

Hình 2.7 Máy in vân gỗ ba cụm in vềø nguyên lý hoạt động,ưu điểm và khuyết điểm giống như máy in vân gỗ ba cụm in.Nhưng,mẫu vân gỗ của loại này sắc sảo,đẹp hơn máy

in vân gỗ ba cụm in.Nhưng máy quá lớn,không gọn nhẹ,không có tính kinh tế vì giá thành thiết kế chế tạo cao.Khả năng đáp ứng của loại này quá dư thừa

b)Máy in vân gỗ hai mặt:

 Nguyên lý hoạt động:Nhờ máy bơm sơn được bơm vào giữa trục vân và trục

in vân của bộ phận in vân bề mặt trên của gỗ và bộ phận in vân bề mặt dưới của gỗ.Sau đó,sơn được ép lên bề mặt trục in vân trên và dưới.Và ván ép được đưa trực tiếp đến khoảng giữa hai trục in vân ,khi đó hai trục này in vân lên bề mặêt trên dưới của ván ép

 Ưu điểm:

-In được vân trên cả hai mặt gỗ

-Kết cấu máy đơn giản,gọn nhẹ

 Nhược điểm:

-Giá thành cao

-Khả năng tự động hoá kém

2.2.3 Kết luận và chọn phương án in vân gỗ tối ưu cho máy

Qua các phương án in vân đã được đưa ra và phân tích ở trên ta nhận thấy các phương án (in vân bằng nhiều cụm trục, phương án in vân một cụm trục ,in vân một mặt và in vân hai mặt gỗ ) chỉ có phương án in vân một cụm trục đãø đáp ứng được yêu cầu đề ra:

-Chất lượng vân sau khi in

-Khả năng tự động hoá

-Dễ điều khiển máy

-Khả nâng an toàn cao

-Máy làm việc êm,không va đập

-Kết cấu máy đơn giản

-Có tính kinh tế

2.2.4 Phương án nâng hạ cụm trục in vân:

+ Để thay đổi bề dày của chi tiết khi in ta có thể thực hiện theo hai phương án sau: Nâng hạ bàn máy hoặc nâng hạ cụm trục in

+ Cụm bàn máy bao gồm: Động cơ truyền động cho trục chính, hộp giảm tốc, băng tải,nâng hạ bàn máy thực hiện rất phức tạp do kết cấu bàn máy cần chính xác

+ Nâng hạ cụm trục in thực hiện đơn giản hơn so với nâng hạ bàn máy, do chỉ có hai trục in và trục vân Sau đây ta xét một số phương án nâng hạ cụm trục in

1-Sử dụng bộ truyền thanh răng – bánh răng:

Cụm trục in bao gồm:trục in,trục vân ,các bánh răng liên kết hai trục… nên có khối lượng lớn Nếu ta sử dụng cơ cấu thanh răng – bánh răng thì quá trình thay đổi khoảng cách gia công phức tạp

Không có tính tự hãm, tỉ số truyền thấp, không chính xác về chiều dày

2-Sử dụng bộ truyền xy lanh – pittông

Trong quá trình in vân gỗ cần có sự cứng vững cao để đảm bảo chất lượng bề mặt sau khi in của ván ép Nếu ta sử dụng cơ cấu xy lanh – pittông thì để đạt được sự

cứng vững, độ ổn định của bàn máy thì cần nhiều thiết bị thuỷ lực Do đó giá thành máy sẽ cao

3- Sử dụng bộ truyền vít me – đai ốc:

Chiều dày gỗ khi in vân có nhiều kích thước khác nhau Ta sử dụng bộ truyền trục vít – đai ốc kết hợp với các cặp bánh răng côn thì đảm bảo yêu cầu kỹ thuật truyền động

Bộ truyền có tính tự hãm, tỉ số truyền cao, thay đổi chính xác chiều dày cần gia công

Kết luận:Vậy ta chọn bộ truyền vít me – đai ốc đế nâng hạ cụm trục in khi thay đổi chiều dày của ván ép.Vì những ưu điểm của chúng đáp ứng yêu cầu của

2.2.5 Phương án hộp biến tốc:

Truyền động vô cấp (hay còn gọi là hộp biến tốc cơ khí) là cơ cấu để thay đổi điều đặn và liên tục tốc độ quay của trục bị dẫn, trong khi số vòng quay của trục dẫn là không đổi Thông số đặc trưng của truyền động vô cấp là phạm vi điều chỉnh của trục bị dẫn D= n2max/n2min Bộ truyền làm việc được là nhờ sự ma sát giữa bánh dẫn và bánh bị dẫn hoặc qua bánh trung gian Công suất truyền <20Kw, vận tốc

v<50m/s Đối với bộ biến tốc có sự tiếp xúc trực tiếp giữa bánh dẫn và bánh bị dẫn có phạm vi điều chỉnh D = 3÷4 ; đối với bộ biến tốc có phần tử trung gian, phạm vi điều chỉnh D = 12÷16 Ngoài ra còn có bộ biến tốc vi sai

Ưu điểm bộ biến tốc :

+ Điều chỉnh số vòng quay của trục bị dẫn đơn giản, do đó thích hợp trong lĩnh vực tự động hóa và điều khiển để chọn tốc độ làm việc hợp lý

+ Làm việc không ồn khi vận tốc cao

+ Kết cấu đơn giản so với bộ biến tốc điện, thủy lực …, có thể điều chỉnh nhanh chóng, dễ dàng ngay khi máy đang làm việc

Nhược điểm :

+Tỉ số truyền phụ thuộc vào tải trọng cần truyền, vật liệu của đĩa và con lăn; đòi hỏi độ chính xác chế tạo và lắp ráp cao, do đó không thể nhận được tỉ số truyền tuyệt đối chính xác

+Tải trọng tác động lên trục và ổ lớn

+Các con lăn và đĩa ma sát dễ bị mòn và mòn không điều do trượt trơn Một số bộ biến tốc thường gặp :

Bộ biến tốc đai :

Bộ biến tốc dùng đĩa ma sát :

Qua các phân tích trên ta chọn bộ biến tốc đai, vì kết cấu đơn giản, dễ bảo trì, sữa chữa cũng như lắp ráp

1 Bộ biến tốc đai :

Các loại biến tốc đai làm việc được nhờ vào sự ma sát giữa đai 3 và bánh đai dẫn 1 , bánh đai bị dẫn 2 Tùy vào vị trí của đai 3 ta có các tỉ số truyền khác nhau Nếu bánh dẫn quay với số vòng quay n1 cố định, nếu bánh đai dịch chuyển về phía trái thì số vòng quay của bánh bị dẫn tăng lên

Cơ cấu Heymau :

Cơ cấu Heymau có bánh đai dẫn và bị dẫn là hai nửa bánh đai hình côn ghép lại Hai nửa của bánh đai dẫn được ép vào dây đai và có khả năng di chuyển dọc trục

Cơ cấu điều chỉnh tỉ số truyền bằng cách di chuyển dọc trục nửa bánh đai

a)ưu điểm:

-làm việc êm,không ồn

-Có thể truyền động với vận tốc lơn

-Thay đổi vận tốc liên tục

b)Khuyết điểm:

-kích thước bộ truyền lớn

-Tải trọng tác dụng lên ổ và trục lớn

-Tuổi thọ thấp

2 Bộ biến tốc sử dụng cơ cấu đĩa con lanh:

Bộ biến tốc đĩa con lăn

Đây là bộ truyền sử dụng sự ma sát trực tiếp mà trong đó vị trí bánh 1 có thể thay đổi liên tục làm cho vị trí trên bánh thứ hai thay đổi liên tục.Do đó, tỷ số truyền thay đổi và thay đổi tốc độ hệ thống

Ta có R2 thay đổi từ R2min-R2max

Do đó tỉ số truyền là u=R2/R1

Khi R2 thay đổi thì số vòng quay cũng thay đổi như sau:

N2max=n1 .R1/R2min

N2min= n1 .R1/R2max

Tữ đóhệ thống thay đổi tốc độ hoạt động

a)Ưu điểm:

-Điều chỉnh số vòng quay của trục bị dẫn đơn giản do đó thích hợp trong lĩnh vực tự động hoá và trong điều khiển để chọn chế độ làm việc tối ưu

-Hệ thống làm viêïc không ồn

-Kết cấu đơn giản

-Điều chỉnh nhanh chóng

b)Khuyết Điểm:

-Tỉ số truyền phụ thuộc vào tải trọng cần truyền

-Vật liệu của đĩa và con lăn đòi hỏi độ chính xác chế tạo,lắp ráp cao.Do đo,ùthường thì không thể nhận được tỉ số truyền tuyệt đối chính xác

-Tải trọng tác dụng lên ổ và trục lớn

-Con lăn và đĩa ma sát dễ bị mòn và không đều do trượt trơn

-Cơ cấu điều chỉnh tỉ số truyền bằng cách di chuyển dọc trục nửa bánh đai bị dẫn và hai nửa bánh đai dẫn ép vào nhau nhờ lò xo Ngoài ra, còn rất nhiều bộ biến tốc

ma sát khác như : Bộ biến tốc hai khối xuyến lõm, bộ biến tốc cầu, bộ biến tốc bánh ma sát côn, bộ biến tốc bánh ma sát cầu, bộ biến tốc nhiều đĩa ma sát, bộ biến tốc hai đĩa ma sát côn có bánh trung gian

3 Kết luận và chọn phương án:

Qua các hộp biến tốc trên ,ta chọn hộp biến tốc sử dụng cơ cấu truyền động bằng bánh đai.Vì loại này đáp ứng yêu cấu của máy in vân gỗ:

- Khả năng thay đổi tốc độ một cách liên tục

- Êm,không gây va đập

2.2.6 Phương án sơ đồ động máy in vân:

1 Phương án 1:

1-Ổ lăn 11-Hộp giảm tốc trục vít-bánh vít

2-Trục ép 12-Bộ truyền bánh răng thẳng

3-Trục in 13-Bánh căng xích

4-Ổ trượt 14-Bộ truyền xích 5-Trục vân 15-Con lăn băng tải

6-Băng tải 16-Thân máy

7-Khớp nối 17-Bộ truyền bánh răng côn

8-Bộ truyền đai 18-Bộ truyền vít me-đai ốc

9-Hộp biến tốc 19-Bộ truyền xích

10-Động cơ 20-Vô lăng a)Ưu điểm:

-Thay đổi được tốc độ nhờ hộp biến tốc

-Dễ điều chỉnh

-Máy làm việc êm

-Máy gọn ,nhẹ

-Có tính kinh tế vì chỉ sử dụng một động cơ và một hộp giảm tốc

b)Nhược điểm:

-Cần phải có một khớp nối có khả năng thay đổi khoảng cách giữa băng tải và trục

in.Do đó,chỉ có khớp nối các đăng kép mới đáp ứng yêu cầu này cho nên tính đa

dạng về khớp nối rất kép

-Khả năng thay đổi khoảng cách giữa trục in và băng tải nhỏ chỉ ở trong giới hạn

nhất định

10-Hộp giảm tốc trục vít-bánh vít

11-Bộ truyền đai

12-Động cơ

13-Hộp giảm tốc trục vít-bánh vít

14-Bộ truyền bánh răng thẳng

15-Bộ căng xích

16-Bộ truyền xích

17-Con lăn băng tải

18-Thân máy

19-Bộ truyền bánh răng côn

20-Bộ truyền vít me-đai ốc

21-Bộ truyền xích

22-Vô lăng

a)Ưu điểm:

-Khả năng thay đổi khoảng cách giữa trục in và băng tải là rất lớn

-Năng suất tương đối cao

-Máy làm việc êm

b)Nhược điểm:

-Máy cồng kềnh

-Giá thành cao

-Tốc độ in không thể thay đổi được

-Tính an toàn kém

-Bảo trì máy rất tốn kém

3 Chọn phương án:

Từ hai phương án trên ta chọn phương án 1 vì đáp ứng yêu cầu sau:

-Máy làm việc êm

-Khả năng thay đổi tốc độ

-Dễ điều chỉnh

-Máy làm việc êm

-Máy gọn ,nhẹ

-Có tính kinh tế

-Tính an toàn cao

Chương 3 :

PHÂN TÍCH LỰC – TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT

CHỌN ĐỘNG CƠ

3.1 Phân Tích Lực:

Khi in vân gỗ trên máy in vân, chất lượng in cao hay thấp, vân gỗ sau khi in ra xấu hay đẹp, đều phụ thuộc vào các yếu tố sau:

- Số lượng và chất lượng sơn in lên bề mặt gỗ

- Chất lượng nhẵn bóng trên bề mặt ván ép Sau khi qua công đoạn chà nhám

- Độ lớn của áp lực được chọn để in

- Tốc độ in được định sẵn

- Chất lượng máy để in cùng với kết quả lắp đặt, điều chỉnh các bộ phận chức năng của nó

- Sự hiểu biết về công nghệ và tay nghề của công nhân

- Điều kiện môi trường ở nơi tiến hành in

Trong các yếu tố trên, yếu tố về áp lực in là quan trọng Vì khi in với áp lực chưa đủ – thiếu thì kết quả sau khi in có hiện tượng bị loang sơn thành đốm mốc, nhạt sơn Ngược lại khi in với áp lực lớn quá mức yêu cầu – thừa thì vân có khuynh hướng bị kéo dài theo chiều quay của trục in và còn làm cho tấm cao su trên trục in

bị lực cơ học hủy hoại, mau hỏng và làm cho gỗ bị biến dạng Ngoài ra, áp lực giữa các ống theo chiều dài ống trong bộ phận ép in phải đồng đều Khi ép in diện tích tiếp xúc giữa các ống với nhau chỉ là 1 vệt nhỏ, có chiều dài bằng đường sinh của ống, có chiều rộng được tính theo công thức

Với S: Chiều rộng vùng tiếp xúc

R: Chiều dài đường sinh ống h: Độ biến dạng của tấm cao su khi bị ép

Độ biến dạng của tấm cao su khi tiếp xúc ép in đạt 0,2 – 0,5 mm Theo thực tế: S = 12 – 20 mm tùy thuộc vào độ lớn của áp lực

Khi tăng áp lực in thì lượng sơn in truyền từ trục cao su sang bề mặt gỗ tăng theo Người ta nói: Lượng sơn được truyền đi tăng tỷ lệ với việc tăng áp lực Nhưng quy luật đó chỉ ở trong giới hạn, qua giới hạn đó dù áp lực có tăng lên nhưng sơn truyền được không tăng mà còn giảm đi theo đồ thị sau:

 Đoạn CD: Chất lượng in đẹp hơn, độ bão hòa sơn in lớn hơn cả

 Đoạn DE: Aùp lực tăng, lượng sơn truyền giảm đi, gọi là áp lực dư, có khả năng gây bẩn gỗ in Khi áp lực in thừa lượng sơn truyền đi cũng giảm vì có một phần sơn do bị ép quá mạnh nên dồn ra giới hạn các phần tử in và ở lại đó Từ đó rút ra kết luận: Điểm D là điểm tới hạn của áp lực in hay đó chính là áp lực in tối

ưu In với áp lực đó chất lượng in sẽ tốt nhất Theo kinh nghiệm, người ta có áp lực tối ưu trong khi in từ 6 kg/cm2 – 12 kg/cm2 và chiều rộng vùng tiếp xúc là S = 12 –

20 mm tương ứng với áp lực riêng là 7,2 kg/cm – 24 kg/cm (70,632 N/cm-235,44 N/cm).Vậy để in được vân gỗ đẹp thì áp lực in phải nằm trong đoạn CD ứng với áp lực từ 70,632 N/cm đến 235,44 N/cm)

q

SƠ ĐỒ ĐỘNG MÁY IN VÂN GỖ

1-Ổ lăn 2-Trục ép

8-Bộ truyền đai

9-Hộp biến tốc

10-Động cơ

11-Hộp giảm tốc trục vít-bánh vít

12-Bộ truyền bánh răng thẳng

13-Bánh căng xích

14-Bộ truyền xích

15-Con lăn băng tải

16-Thân máy

17-Bộ truyền bánh răng côn

18-Bộ truyền vít me-đai ốc

19-Bộ truyền xích

20-Vô lăng

3.2 Tính công suất và chọn động cơ:

1 Tính công suất:

a)Tính công suất trục in:

chọn sơ bộ:

- Đường kính trục cao su: D1 = 200 (mm)

- Đường kính trục ép: D2 = 120 (mm)

- Chiều dài phần làm việc: L = 1300 (mm)

- Đường kính cổ trục của cả hai trục: d= 80 (mm)

- Chiều dài cổ trục: l = (1-1,5)d =80 -120 chọn l = 120 mm Công suất tiêu hao:

: Hệ số ma sát của vật liệu với trục thường  = 0,1 – 0,2

L: Chiều dài phần làm việc của trục in

P: Lực tổng của các lực phân bố trên trục (N)

P = p.L (N) Với p: Aùp lực riêng trên trục (N/m)

p = 70,632 N/cm – 235,44 N/cm

Chọn p = 170 N/cm

P = p.L = 170 130 = 22100 (N)

1 1



b/Tính công suất trên trục vân: Công suất tiêu hao trên trục vân do trọng lượng

bản thân trục vân gây ra, làm tăng sự cản trở trên hai gối đờ của trục vân Do đó, công suất này chính là công suất dùng để thắng moment cản do masát ở trong hai gối đỡ gây ra



dv: đường kính cổ trục của trục vân

c/Tính công suất trên trục phụ :

25 80

p p

p

V n

D

d/Công suất băng tải:

- Công suất cần thiết để khắc phục trở lực của nhánh có tải:

theo (24-8), [2]

P1 = 4.10-5 q1 V L1 (kw) V: Vận tốc của băng tải, m/s

L1: Chiều dài của nhánh có tải, m

q1: Tổng trọng lượng của các bộ phận tham gia chuyển động của nhánh có tải (theo [2], q1 = 250 N/m)

q2: Tổng trọng lượng của các bộ phận tham gia chuyển động trên 1 mét chiều dài băng của nhánh không tải, N/m

0,052 1, 634 0,95

1,88( ) 0,95 0, 96 0,96

p v

tt

P P

Trong đó: x : hiệu suất của bộ truyền xích

br: hiệu suất của bộ truyền bánh răng

Pbt: Công suất băng tải

Pi : Công suất của bộ phận in

Pv: Công suất do ma sát ở trong các gối đỡ của trục vân

Pp: Công suất do ma sát ở trong các gối đỡ của trục phụ

2 chọn động cơ:

Công suất động cơ xác định theo (2.8), [1]

1,88

2, 76( )

0, 68

tt ct

P



Trong đó: Pct: Công suất cần thiết trên trục động cơ

Ptt: Công suất tính toán cho toàn bộ hệ thống truyền động

của máy in vân

 = tv đ bt = 0,75 0,95 0,95 = 0,68 Với tv: Hiệu suất của bộ truyền trục vít-bánh vít đ : Hiệu suất của bộ truyền đai

bt: Hiệu suất của biến tốc đai

3 Xác định sơ bộ số vòng quay của động cơ

Tỷ số truyền toàn bộ ut của hệ thống được tính sau:

ut = ubr utv .uđ = 0,8 15 3 = 36 Trong đó:

ubr: Tỷ số truyền của bộ bánh răng từ hộp giảm tốc đến trục cao su

200 0,8 250

utv: tỷ số truyền của bộ truyền trục vít – bánh vít (utv = 15)

uđ: tỷ số truyền của bộ truyền đai (uđ = 3)

nsb = ni ut = 40.36 = 1440 (vòng/phút) Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ nđb = 1500 (V/p)

Theo bảng 1.1 phụ lục:

Với Pct = 2,76 KW, nsb = 1440 (vòng/phút) Chọn động cơ K112M4 có :

Pđc = 3 kw, nđc = 1445 vòng/phút, k

dn

T

T = 2,khối lượng 41 kg

Phân phối tỷ số truyền cho các bộ truyền

Tỷ số truyền cho cả hệ thống dc

t i

n u n

 Đối với tốc độ lớn nhất của trục in (ni = 40 vòng/ phút)

1445 36

40

dc t i

n u n

( ) 0,8.15.3

t bt

br tv d

u u

n u n

br tv d

u u

- công suất động cơ: Pđc = 3 (Kw)

- Số vòng quay của trục động cơ: nđc = 1445 (vòng/phút)

- Moment xoắn trên trục động cơ

9, 55.10 19827( )

1445

dc dc

n n u

nII = 578 193

3

I d

dc I bt

n n u

n

TIII = 9,55 106 2, 03 605828

Đối với tốc độ 16 vòng/ phút:

Công suất P

(Kw)

Số vòng quay

Đối với tốc độ 40 vòng/phút:

Công suất P

(Kw)

Số vòng quay

Chương4 :

TÍNH TOÁN -THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT MÁY

1-Ổ lăn 2-Trục ép

8-Bộ truyền đai

9-Hộp biến tốc

4.1 Tính toán-thiết kế bộ truyền xích:

Các thông số ban đầu:

- công suất:P1=0,055(KW)

- Số vòng quay:n1=13(vòng/phút)

- Tỉ số truyền :u=0,41

- Bộ truyền nầm ngang

- Môi trường không có bụi

- Tải trọng tĩnh,làm việc êm

1-Chọn loại xích:

Vì tải trọng nhỏ, vận tốc thấp, dùng xích con lăn

2-Xác định các thông số của bộ truyền:theo bảng (5.4),[1]

Với u=0.41, chọn số răng đĩa nhỏ z2=27,

Do đó đĩa xích lớn : z1 = z2 /u=27/0,41=65,85< zmax = 120(răng),

66

25

=0,38 Hệ số vòng quay: n01=50 (v/ph)

kn=n01/n1=50/13=3,85 Theo công thức 5.4,[1]:

 k = k0kakdckđkckbt

=1 1 1 1 1,25 0,8=1 Với k0=1 (đường tâm của các đĩa xích hợp với phương ngang 30o)

ka=1 (chọn a=50p)

kdc=1 (điều chỉnh bằng đĩa xích lớn)

kđ=1(tải trọng tĩnh)

kc=1,25 (bộ truyền làm việc 2 ca)

kbt=0,8(môi trường không có bụi) Như vậy Pt=0,055 1 0,38 3,85/1=0,08(KW)

Với n01=50v/ph, chọn bộ truyền xích 1 dãy có bước xích p=12,7mm thỏa mãn điều kiện bền mòn:

P t<[P] (KW)

Khoảng cách trục :

Chọn a=50.p=50 12,7=635(mm)

Theo công thức(5.12),[1]:Số mắc xích:

x=2a/p+0,5(z1+z2)+ (z1-z2)2p/(42a) =2 50+0,5(27+66)+ (66-27)2.12,7/(42.635)

=147,27

Lấy số chẵn x=148, tính lại khoảng cách trục theo công thức (5.13),[1]

1 2 2

1

2 )] 2[( )/ ](

5,0[x c z z  z z 

a = 0,25 12,7 {148-0,5(66+27)+[148-0,5(66+27)] 2-2.[(66-27)/  ]2}1/2 a= 633,26(mm)

Để xích không chịu lực căng quá lớn, giảm a một lượng bằng

kđ=1.7(tải trọng mở máy bằng 2 lần tải trọng danh nghĩa)

v = z1 .t n1/60000 =66 12,7 13/60000 =0,182m/s

Ft =1000.P/v =1000 0,055/0,182 =302,2(N)

Fv =q.v2=0,75 0,1822=0,025N

F0 =9,81kfqa =9,81 6 0,75 0,633 =27,94(N)

Trong đó kf=6(bộ truyền nằm ngang)

Do đó s=18200/(1.7 302,2+27,94 +0,025)=33,59

Theo bảng (5.10),[1]: [s]=7

Vậy s>[s] bộ xích đảm bảo đủ bền

4-Đường kính đĩa xích:theo công thức (5.17) và bảng (13.4),[1]:

=0,5025 8,51+0,05 = 4,33 mm theo bảng (5.2):dl=8,51(mm)

5-Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc:

Theo công thức 5.18,[1]:

H 0,47 k F K r t d F vd E/ AK d  H trong đó:

101,2)034,07,12,302(22,047,

  (với cùng vật liệu và nhiệt luyện)

Xác định lực tác dụng lên trục:

Fr=kxFt=1,15 302,2=347,53N Trong đó đối với bộ truyền nghiêng góc nhỏ hơn 40: kx=1.15

4.2 Tính toán –thiết kế bộ truyền đai:

Thông số ban đầu:

Công suất: P=2,85(KW)

Số vòng quay: n=578(vòng/phút)

Tỉ số truyền: u=3

1 - Chọn loại đai:Theo hình 4.1,[1]

Chọn loại đai sử dụng là loại đai thang bằng vải cao su: ký hiệu: Ь

2 - Xác định đường kính bánh đai

+ Theo bảng (4.13),[1],chọn đường kính bánh đai nhỏ (bánh chủ động):

d1=140(mm)

+ Vận tốc vòng: v1 =  d1 n1 / 60000

v1 =  140 578 / 60000 = 4,23( m/s)<Vmax=25(m/s)