thiết kế máy đùn thổi

Có nhiều phương pháp trong công nghệ sản xuất các sản phẩm nhựa, tuy nhiên, vớinhững sản phẩm chai lọ công nghiệp, phương pháp đùn thổi đã tỏ ra là 1 công nghệnổi trội.. Các sản phẩm làm

Luận Văn Tốt

Page 1

LỜI NÓI ĐẦU

Như chúng ta đã biết, nhựa (Polyme) là 1 loại vật liệu đặc biệt và ngày càng trở nênphổ biến trong mọi lĩnh vực của đời sống, bởi nó mang nhiều yếu tố thuận lợi như :nhẹ, dễ di chuyển, đa năng và đặc biệt là dễ sản xuất với chi phí thấp, công nghệkhông phức tạp Chúng ta có thể dễ dàng tìm thấy nhựa ở khắp mọi nơi trong cuộcsống từ vật dụng hằng ngày, các loại đồ chứa cho đến các thiết bị y tế … Có thể nóinhựa ngày càng phát triển và chiếm ưu thế hơn hẳn các loại vật liệu khác

Có nhiều phương pháp trong công nghệ sản xuất các sản phẩm nhựa, tuy nhiên, vớinhững sản phẩm chai lọ công nghiệp, phương pháp đùn thổi đã tỏ ra là 1 công nghệnổi trội 1 số yếu tố thuận lợi của phương pháp này như thời gian gia công ngắn, dâychuyền công nghệ đơn giản , dễ xử lý, năng suất cao …

Nội dung luận văn này chủ yếu tập trung vào phần thiết kế cơ khí cho các bộ phậncủa 1 máy thổi chai nhựa với năng suất là 120kg/h

Với trình độ của một sinh viên sắp tốt nghiệp, do kiến thức và thời gian làm đề tài

có hạn, em không thể trình bày mọi khía cạnh của đề tài cũng như còn có những thiếusót trong đề tài Vì vậy em kính mong quý thầy cô chỉ dạy thêm để em có cơ hội bổsung thêm kiến thức

Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Thạnh đã tận tình hướng dẫn em

trong quá trình từ khi thực tập tốt nghiệp cho tới khi hoàn thành xong luận văn tốtnghiệp của mình Với những gì em đã được học, được chỉ bảo, nhắc nhở trong suốtquá trình học tập với thầy, em tin chắc mình sẽ có khả năng làm việc và học hỏi tốt trongmôi trường mới khi ra trường Em cũng chân thành cảm ơn đến quý thầy cô đã dạy dỗ,chỉ bảo em trong suốt quá trình học của mình

Cuối cùng, em kính chúc quý thầy cô dồi dào sức khoẻ

Sinh viên

Nguyễn Tấn Bảo

Mục Lục

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN 4

1.1 Sản phẩm nhựa và tình hình sản xuất 4

1.2 Vật liệu nhựa 7

1.3 Tổng quan về các loại máy thổi 9

CHƯƠNG 2 : CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 16

2.1 Nhiệm vụ thiết kế 16

2.2 Các phương án thiết kế 17

2.2.1 Phương án 1: Nhựa sau khi nóng chảy, pittong đẩy nhựa ra ngoài 17

2.2.2 Phương án 2: Đùn 3 trạm 18

2.2.3 Phương án 3: Bộ đùn sử dụng đầu đùn tích trữ 19

2.3 Lựa chọn phương án 20

CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY 21

3.1 Tính toán thiết kế bộ đùn 21

3.1.1 Tính toán trục vít 21

3.1.2 Tính toán chọn xylanh cho bộ đùn 23

3.1.3 Tính toán chọn động cơ 23

3.2 Tính toán bộ truyền đai và chọn hộp giảm tốc 25

3.2.1 Hộp giảm tốc 25

3.2.2 Bộ truyền đai 26

3.2.3 Thiết kế , chọn chi tiết đỡ xylanh và trục vít 30

3.2.4 Thiết kế hệ thống ổ lăn giữ và truyền động cho trục vít 31

3.3 Tính toán nhiệt lượng và bộ truyền nhiệt cho bộ đùn 33

3.4 Tính toán thiết kế hệ thống thủy lực 34

3.4.1 Sơ đồ mạch thủy lực 34

a) Mạch điều khiển đóng mở kềm 36

b) Mạch điều khiển đầu thổi 36

c) Mạch chạy bộ kềm ra vào 37

d) Mạch bơm thủy lực 37

3.4.2 Tính toán bộ kềm 38

3.4.3 Tính toán chọn xylanh chạy bộ kềm 41

3.4.4 Chọn bơm và động cơ điện 42

3.4.5 Tính toán hệ thống làm nguội 43

3.4.6 Thiết kế đầu đùn 46

3.5 Hệ thống khí nén 47

CHƯƠNG 4 : VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ 50

4.1 Vận hành máy 50

4.1.1 Mở bộ gia nhiệt 50

4.1.2 Khi máy được nung nóng, mở động cơ 50

4.1.3 Chuyển sang chế độ tự động 50

4.1.4 Mở bộ đùn 50

4.1.5 Chạy máy trong quá trình hoạt động 50

4.1.6 Dừng máy 51

4.2 Bảo trì 51

4.2.1 Lau sạch máy 51

4.2.2 Bôi trơn 51

4.2.3 Thủy lực 51

4.2.4 Bộ đùn 51

Phụ lục 53

Tài liệu tham khảo 57

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN

1.1 Sản phẩm nhựa và tình hình sản xuất

Trong quá trình tìm kiếm vật liệu mới cho xã hội có nhu cầu ngày càng đa dạng vàphong phú, nhựa đã ra đời như 1 phương pháp hữu hiệu, an toàn và tiết kiệm nhất Vớicác thành phần là nhựa tổng hợp như PE, PS, PVC, ABS… các sản phẩm nhựa đãkhẳng định được vị thế của mình trên thị trường cũng như trong cuộc sống

Các sản phẩm làm từ nhựa rất phong phú và đa dạng , đáp ứng trong hầu hết cáclĩnh vực như ăn uống, dụng cụ lao động , hoặc cá nhân, bảo hộ, xây dựng, dân dụng…Riêng với lĩnh vực chai lọ công nghiệp, các sản phẩm nhựa với lợi thế là nhẹ nhàng, dễ

di chuyển, mức độ kín khít cao và an toàn, chúng đã thay thế hầu hết cho các sản phẩmbằng kim loại như nhôm, inox…

Theo đánh giá của Hiệp hội Nhựa Việt Nam (VPA), sản phẩm nhựa của Việt Namhiện tại đang có cơ hội lớn trong việc mở rộng thị phần xuất khẩu Nguyên nhân làthời gian gần đây, giá sản phẩm nhựa của Trung Quốc không còn rẻ nữa mà ngangbằng với giá sản phẩm nhựa của Việt Nam

Theo VPA, tính chung cả ba tháng đầu năm, kim ngạch xuất khẩu sản phẩm nhựacủa Việt Nam đạt 360 triệu USD, tăng mạnh so với cùng kỳ (tăng 26,5%) Với kimngạch xuất khẩu sản phẩm nhựa tháng 4/2012 đạt 160 triệu USD, VPA cho rằng đạtđược 400 triệu USD kim ngạch xuất khẩu trong quý II/2012 là con số hoàn toàn khảquan đối với ngành nhựa Việt Nam

Hiện nay, Nhật Bản vẫn là thị trường đứng đầu trong danh sách các thị trường nhậpkhẩu sản phẩm nhựa của Việt Nam; túi nhựa, sản phẩm nhựa dùng trong vận chuyểnđóng gói, sản phẩm nhựa công nghiệp là ba sản phẩm chính được xuất khẩu sang thịtrường này Cùng đó, Mỹ là thị trường đứng thứ 2 sau Nhật Bản về nhập khẩu sản phẩmnhựa của Việt Nam với kim ngạch đạt 15,58 triệu USD, chiếm 10,8% tỷ trọng xuấtkhẩu và tăng tới 81,1% so với cùng kỳ

Ngoài ra, thị trường Ấn Độ cũng được đánh giá là thị trường tiềm năng và đầytriển vọng về xuất khẩu sản phẩm nhựa của Việt Nam trong tương lai Phạm vi sửdụng sản phẩm nhựa trong các ngành công nghiệp của Ấn Độ đang được mở rộng, nhucầu đóng gói tăng mạnh, sự bùng nổ về cơ sở hạ tầng, hiện đại hóa nông nghiệp, thunhập khả dụng tăng và sự tập trung dân cư tại thành thị… đã đẩy nhu cầu về sản phẩmnhựa công nghiệp, hàng tiêu dùng có sử dụng nhựa tăng mạnh

Bộ Công Thương vừa phê duyệt Quy hoạch phát triển ngành nhựa Việt Nam đếnnăm 2020, tầm nhìn đến năm 2025 Theo đó, năm 2015, phấn đấu giá trị sản xuất côngnghiệp ngành nhựa đạt 78.500 tỷ đồng, năm 2020 đạt 181.577 tỷ đồng và tới năm 2025

là 390.000 tỷ đồng

Mục tiêu tổng quát của Quy hoạch là phát triển ngành nhựa Việt Nam thành ngànhcông nghiệp tiên tiến, sản xuất được những sản phẩm chất lượng cao, đa dạng hóa vềchủng loại, mẫu mã, có tính cạnh tranh cao, thân thiện với môi trường, đáp ứng phầnlớn nhu cầu của thị trường trong nước, có khả năng xuất khẩu những sản phẩm có giátrị gia tăng cao với sản lượng ngày càng cao.

Quy hoạch ngành nhựa còn nhằm chuyển dịch cơ cấu nhóm sản phẩm nhựa theohướng giảm tỷ trọng các nhóm sản phẩm nhựa bao bì và nhựa gia dụng, tăng dần tỷtrọng nhóm nhựa vật liệu xây dựng và nhựa kỹ thuật

Một trong những định hướng phát triển của ngành Nhựa Việt Nam là khuyến khíchđầu tư sản xuất khuôn mẫu, phụ tùng, thiết bị cho ngành, khuyến khích phát triểnmạnh công nghiệp xử lý phế liệu, phế thải ngành nhựa

Hình 1.1 : Tiêu thụ sản phẩm nhựa bình quân theo đầu người tại Việt Nam (đơn

vị: kg/người)

Hình 1.2 : Kim ngạch xuất khẩu nhựa của Việt Nam từ năm 2004 đến năm

2009 (đơn vị: triệu USD)

Hiện nay, Việt Nam phải nhập khẩu từ 70-80% nhựa nguyên liệu cần thiết cho hoạtđộng sản xuất Theo Hiệp hội nhựa Việt Nam, chỉ có 300 nghìn tấn nguyên liệu nhựa,chủ yếu là polyvinyl clorua (PVC) và Polyethylene Telephthalete (PET) được sản xuấttrong nước, trong khi toàn ngành cần phải nhập khẩu lên đến 1,6-1,7 tấn nguyên liệunhựa mỗi năm cộng với hàng trăm các phụ gia để phục vụ nhu cầu sản xuất Kimngạch nhập khẩu nhựa nguyên liệu của Việt Nam đã tăng 16%/năm từ năm 2000.Trong năm 2008, các công ty nhựa tại Việt Nam nhập khẩu 1,7 tấn nhựa nguyên liệutrị giá khoảng 3 tỷ USD; trong đó, Polypropylene (PP), nhựa polyetylen (PE) vàPolystyrene (PS) chiếm tương ứng khoảng 39%, 27% và 8%

Ngoài việc nhập khẩu 70% - 80% nguyên liệu nhựa đầu vào mỗi năm, Việt Nam nhậpkhẩu hầu như tất cả các thiết bị và máy móc cần thiết để sản xuất các sản phẩm nhựa.Phần lớn các thiết bị và các loại máy sản xuất nhựa được nhập khẩu từ một số nước châu

Á bao gồm Đài Loan, Trung Quốc, Hàn Quốc, và Nhật Bản Ngoài ra, Việt Nam cònnhập khẩu một số lượng các thiết bị sản xuất nhựa và máy móc từ Đức và Ý Năm 2008,nhập khẩu thiết bị sản xuất nhựa và máy móc từ Hoa Kỳ ước tính đạt 2,5% tổng kimngạch nhập khẩu

Thị trường nhập khẩu

2005 2006 2007 2008

Đài Loan 44,1 44,2 68,8 72,24 Trung Quốc 25,8 38 66,9 70,25 Hàn Quốc 12,7 14,3 61,8 64,89 Nhật Bản 32,9 34,2 44,8 47,04 Đức 7 10,5 12,8 13,44

Ý 6,5 4,8 11,5 12,08 Hoa Kỳ 3,64 4,34 7,92 8,32 Các quốc gia khác 12,96 23,26 42,35 49,53 Tổng 145,6 173,6 316,8 363,76

Hình 1.3 : Nhập khẩu thiết bị và máy móc sản xuất nhựa của Việt Nam (đơn

vị: triệu USD)

1.2 Vật liệu nhựa

Từ xa xưa con người đã biết đến những chất dẻo tự nhiên như cao su, cellulaze…với tính đàn hồi tốt, bền, dai… Tuy nhiên vì đó là những chất dẻo tự nhiên nên các ưuđiểm của chúng chưa rõ rệt và nổi trội Mặt khác các sản phẩm tự nhiên không thể chủđộng trong sản xuất bởi nguồn nguyên liệu còn phụ thuộc vào mùa vụ thu hoạch Ngàynay với sự phát triển của khoa học công nghệ, người ta tạo ra các loại nhựa chất dẻonhân tạo có các ưu điểm nổi trội và nó được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực củađời sống phục vụ con người

Một số loại Polymer thường gặp và các ứng dụng của chúng:

Chất dẻo trong kĩ thuật thường được phân loại theo phương pháp công nghệ gồm cónhựa nhiệt dẻo và nhựa nhiệt rắn

Nhựa nhiệt dẻo: Là loại chất dẻo có khả năng lặp lại nhiều lần quá trình chảy mềmdưới tác dụng của nhiệt độ và trở nên cứng rắn khi được làm nguội Trong quá trìnhtác động nó chỉ thay đổi tính chất vật lý chứ không có phản ứng hóa học xảy ra

Các loại nhựa nhiệt dẻo:

- Polyvinyl: Thường gọi là Vinyl ứng dụng làm bao bì, Vinyl house, vỏ bọc dâyđiện

- Polyetylen: Có ưu điểm chống va đập, chịu được ở nhiệt độ thấp, tính giữ nhiệt.Được dùng thay thế cho ống dẫn nước kim loại và tấm màng lọc.

- Polypropylen: Có tỷ trọng cực kỳ nhỏ, khả năng chịu nhiệt cao

- Polystyrene: Tính chảy loãng tốt thích hợp cho sản xuất tạo hình theo cách phun,ứng dụng làm vỏ tivi, radio, máy tính… Nhựa polystyrene có nhược điểm là chịu vađập kém

- Nhựa AS: Trong suốt, có tính chất bền trong xăng, ứng dụng làm acqui, vỏ bậtlửa

- Nhựa ABS: Tốt cho làm chi tiết máy, độ cứng bề mặt ngoài cao và khó bị xước,nhuộm màu tốt có tính ánh quang bề mặt và dễ tạo hình bằng phun

- Nhựa Acrylic: Độ trong suốt cao, tính chịu thời tiết cao, nhuộm màu tốt, tỷ trọngnhỏ, độ bền cơ học cao, khó bị xước bề mặt, ứng dụng thay thế thủy tinh, làm một sốchi tiết của ô tô

- Polyamit: Thường gọi là Nylon, là loại nhựa quan trọng đối với nhựa kĩ thuậtđược dùng trong công nghiệp (Engineering Plastic)

- Polycacbonat: Trong suốt, bền va đập, bền kéo, tính chịu nhiệt cao, là đại biểucho Plastic dùng trong công nghiệp, ứng dụng làm bulong, đai ốc, bánh răng đồnghộ,mũ bảo hiểm, nút bấm tivi

- Polyacetat: Đại diện cho Plastic có ma sát và chịu mài mòn tốt dùng trong côngnghiệp, ứng dụng làm bánh rang máy, trục…

Nhựa nhiệt rắn: Là loại chất dẻo khi có tác dụng nhiệt hay hóa học sẽ trở nên đóngrắn và không có khả năng chảy dẻo nữa Nhựa nhiệt rắn không có khả năng tái sinhcác sản phẩm đã sử dụng

Các loại nhựa nhiệt rắn:

- Nhựa Phenol, Ure: Không màu, trong suốt có thểnhuộm màu rất đẹp, dùng làmdụng cụ đồ ăn

- Nhựa Melamine: Vì không màu , độ cứng cao, tính chịu nước cao, độ bền cao,đẹp nên được dùng làm đồ trang trí, dụng cụ gia đình hoặc làm sơn

- Polyeste: Thường gọi là Plastics bền hóa dùng làm kính Tỷ trọng khoảng 1.8, độbền kéo 48 ÷ 245 N/m, rất nhẹ và bền được sử dụng trong chế tạo vỏ ô tô, thuyền,thùng, ống và mũ bảo hiểm

- Nhựa Epoxy: Có thể tạo hình ở nhiệt độ thường là áp lực thường, đặc tính bámdính tốt đối với kim loại và bê tông, tính chịu nhiệt,chịu dung môi, chịu nước và cáchđiện tốt Là plastic quan trọng trong công nghiệp Nhựa Epoxy dùng làm vật liệu tangbền sợi thủy tinh và sợi cacbon, làm vật liệu cách điện của mạch tích điện và của máyin

- Nhựa Silicon: Có tính cách điện và chịu nhiệt độ cao, có tính phát nước, ứng dụnglàm con dấu, li khuôn, phát nước, cách điện và chịu dầu và chịu nhiệt.

Mỗi loại chất dẻo đều có một phương pháp gia công và một nhiệt đô riêng, do vậytrong quá trình chế tạo phải chú ý để tránh tạo ra phế phẩm hoặc sai kích thước giacông

1.3 Tổng quan về các loại máy thổi

Đùn thổi là một quá trình gia công nhựa, nhựa nhiệt dẻo được gia nhiệt đến nhiệt độđịnh hình (forming temperature), tại điểm nóng chảy, nhựa được tạo hình sơ bộ Sau

đó nhựa được đưa vào khuôn đã được làm lạnh Hai nửa khuôn đóng chặt lại, khôngkhí được thổi vào trong khối nhựa đã được tạo hình sơ bộ Hai nửa khuôn đóng kínnên nhựa sẽ được tạo hình theo hình dạng bên trong của khuôn kín Làm lạnh và tháokhí ra Sản phẩm được lấy ra khi hai nửa khuôn tách ra

Đầu những năm 30, các sản phẩm như cellulose acetate, PS được nghiên cứu và sảnxuất bởi Plax Corp và Owens-Illinois, thiết bị được tự động hoá dựa trên nguyên tắcthổi thuỷ tinh Những năm 40, sản phẩm LDPE (low density polyethylene) được sảnxuất, tính chất bóp nén được đã làm cho sản phẩm vượt trôi hơn sản phẩm thuỷ tinh.Những năm 50, nghiên cứu thành công loại nhựa HDPE Cho đến ngày nay, sử dụngđùn thổi các sản phẩm HDPE là nhiều nhất (loại nhựa chiếm sản lượng lớn nhất trênthế giới, trên 1 tỷ pound)

Những năm gần đây, đùn thổi chủ yếu tạo các sản phẩm rỗng (hollow object) Haihình dưới là các máy thổi phun của Mỹ và Đức

Hình 1.4 : Máy ép phun 3 trạm với trục vít đứng được sản xuất bởi công ty Jomar,

Pleasantville, N.J., U.S.A.

- Tạo phôi từ nhựa nóng chảy ( parison)

- Đặt parison vào khuôn

- Thổi parison trong khuôn

- Các sản phẩm khối lập phương hoặc dạng trụ

- Các chai lọ, thùng chứa, bồn chứa, các ống dẫn, đồ chơi

 Các thông số quan trọng của quá trình đùn thổi

- Sự kéo căng của phôi

- Nhiệt độ của phôi và nhiệt độ không gian làm việc

- Đặc tính chảy của nhựa nóng chảy

- Tốc độ hình thành của phôi

- Bản chất tinh thể của polymer

- Khả năng nguội của khuôn

- Dạng nhựa

- Dạng thổi

- Áp suất thổi

- Tốc độ nguội của sản phẩm.

Các phương pháp gia công thổi

Để tạo các sản phẩm rỗng, các loại thùng chứa người ta thường áp dụng các phươngpháp: đúc ép phun (injection blow molding), đùn thổi (extrunsion blow molding) vàkéo thổi (stretch blow molding)

 Đúc ép phun (injection blow molding):

Ép phun chỉ với các sản phẩm chai nhỏ (<500ml) Quá trình không phát sinh nhựathừa (scrap), có thể điều chỉnh chính xác khối lượng và hoàn thiện sản phẩm ở cổ chai(neck finish).Tuy nhiên khó thao tác với các sản phẩm có tay cầm, chi phí cao

Nhựa nóng chảy được đưa vào khoang của phần nhựa được định hình sơ bộ, baoquanh trục lõi (core rod) Duy trì ở nhiệt độ này, toàn bộ được chuyển vào khoang củakhuôn đúc Thổi không khí vào để phình to phần nhựa định hình sơ bộ, làm lạnh sảnphẩm

Phương pháp Piotrowski: trục quay 180o, với hai bộ trục lõi, một bộ tạo hình sơ bộ

và khoang tạo chai Phương pháp của Farkas, Moslo, Gussoni có hai bộ trục lõi, một

bộ tạo hình sơ bộ, hai bộ tạo chai Khó khăn của các phương pháp này là khi tháo sảnphẩm,các khuôn đúc không hoạt động

Năm 1961, Gussoni (Ý), phát triển phuơng pháp 3 vị trí (3 position) Một đầu chianằm ngang 120o với khuôn tạo hình sơ bộ chia nhỏ, khoang tạo chai, 3 bộ trục lõi Với

cơ cấu này, tháo sản phẩm, tạo hình sơ bộ, đúc chai sẽ diễn ra đồng thời Nguyên lýnày áp dụng cho đến ngày nay (hình 3.)

Hình 1.6 : 1 loại máy thổi phun với 3 trạm.

Ép phun cần có hai khuôn: một để tạo hình sơ bộ (preform hay parison),và một đểđúc chai Khuôn tạo hình sơ bộ có: khoang tạo hình sơ bộ, đầu phun, phần đưa cổ chaivào, đưa trục lõi Khuôn thổi gồm khoang tạo hình chai, vòng cổ chai (neck-ring), chốtđáy (bottom-plug insert).

Hình 1.7 : 1 chày đúc chai thổi và các bộ phận của nó

Khi hoạt động liên tục, công đoạn đùn và tạo hình sơ bộ là liên tục Đùn liên tục sẽtạo nên nhựa tạo hình sơ bộ đồng nhất, thời gian lưu ngắn nhất Các hình dưới đây mô

tả thiết bị và quá trình đúc thổi đùn liên tục

Hình 1.9 : Quá trình đùn thổi gián đoạn

Khi làm việc gián đoạn, parison hình thành ngay sau khi sản phẩm đùn thổi đượclấy ra khỏi khuôn thổi Hình tạo sơ bộ được cắt ra, đưa vào khuôn thổi,đầu quay đưakhuôn thổi qua vị trí khác, một parison mới tiếp tục hình thành.Do quá trình tạoparison gián đoạn (có thời gian dừng và khởi động), phương pháp này không áp dụngvới vật liệu nhạy nhiệt như HDPE, ABS

Có thể sử dụng trục vít chuyển động qua lại Khi parison hình thành, trục vít chuyểnđộng lui và lấy nhựa Khi sản phẩm hình thành trong khuôn thổi,trục vít chuyển độnglên phía trước đẩy nhựa nóng chảy qua đầu đùn, tạo parison mới Các máy bây giờ, cóthể tạo đồng thời 12 parison

Các hình dưới đây mô tả quá trình đúc thổi, đúc đùn:

Đúc thổi kéo

Hình 1.10 : Quy trình đùn thổi

Phương pháp này sử dụng chủ yếu với các loại nhựa PET, PVC, PP Dựa vào tínhchất kết tinh của nhựa, parison được lưu ở một nhiệt độ, sau đó nhanh chóng kéo vàlàm lạnh Để cho kết quả tốt, nhựa cần được lưu giữ, kéo, định hướng chỉ trên nhiệt độhoá thuỷ tinh

Hình 1.11 : Quy trình đúc thổi kéo cơ bản

CHƯƠNG 2 : CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT

KẾ

2.1 Nhiệm vụ thiết kế

Thiết kế máy thổi chai nhựa công nghiệp từ các hạt nhựa có sẵn trên thị trường như

PE, PS, PP, HDPE, LDPE …

Sản phẩm là loại chai nhớt có hình dạng như sau:

 Bề dày sản phẩm : 0,1cm

thường khác để gia công, đây là 1 lợi thế cửa phương pháp đùn thổi

Khuôn thổi sản phẩm trên có các thông số sau:

Yêu cầu đặt ra cho máy như sau:

 Thời gian lắp ráp, chuẩn bị sản xuất ngắn

2.2 Các phương án thiết kế

2.2.1 Phương án 1: Nhựa sau khi nóng chảy, pittong đẩy nhựa ra ngoài.

đây, nhựa sẽ được gia nhiệt nhờ các băng gia nhiệt quanh nòng trục vít.Ngoài ra, do bị trục vít đùn, ép nên ma sát giữa các hạt nhựa cũng tạo ranhiệt Nhựa tan chảy ra khỏi nòng trục vít đi vào khuôn gia nhiệt Ở đây,dòng nhựa sẽ chuyển hướng thành phương thẳng đứng để dễ dàng quá trìnhsản xuất Khi ra khỏi khuôn gia nhiệt, dòng keo sẽ bị khuôn kẹp lại, 1 dao cắt

sẽ cắt dòng nhựa ra, khuôn di chuyển qua 1 trạm khác để thực hiện quá trìnhthổi Sau khi thổi, khuôn mở ra, sản phẩm rơi ra khuôn quay lại trạm ban đầu

để thực hiện chu trình mới

Hình 2.2: Phương án 1

có chất lượng ống keo cao, sản phẩm chất lượng tốt hơn

 Quá trình đùn nhựa diễn ra liên tục nên năng suất cao

dày của ống keo

 Quá trình thổi chia làm 2 trạm nên dễ tăng thêm 1 khuôn nữa hoạtđộng, tăng năng suất

mà không bị chạm vào đầu đùn

2.2.2 Phương án 2: Đùn 3 trạm

cho ống keo Phần lõi được khuôn tạo hình sơ bộ kẹp chặt, sau đó pittông épphun nén xuống đùn nhựa vào khuôn, khuôn tiếp tục được gia nhiệt Sau đókhuôn mở ra , lõi đưa nhựa vừa tạo hình sang trạm 2 để tiếp tục gia nhiệt lên

và thổi tạo hình sản phẩm, sản phẩm sau đó được đưa sang trạm thứ 3 đem rangoài

 Ưu điểm.

Hình 2.3 : Phương án 2

 Trục vít dài nên chiếm diện tích lớn khi đặt trên nền xưởng

2.2.3 Phương án 3: Bộ đùn sử dụng đầu đùn tích trữ.

motor điện điều khiển bơm thủy lực để tạo ra số vòng quay và áp suất cầnthiết cho động cơ hoạt động Khi đến bộ đùn thì nhựa đã tan chảy hoàn toàn,nhựa sau đó được chứa trong 1 khoang chứa ở đầu đùn Khi đã đủ khốilượng cần thiết, pittông đầu tích trữ sẽ đẩy nhựa ra ngoài tạo thành ống keo.Sau khi ống keo nhựa được đùn ra ngoài, khuôn kẹp lại rồi đầu thổi dichuyển lên để thổi tạo hình Sau khi thổi và làm nguội, khuôn tách ra, tay đẩysản phẩm đưa vào giữ sản phẩm, đầu thổi rút xuống, tay đẩy đưa sản phẩm rangoài Máy tiếp tục chu trình sản xuất kế tiếp

CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY3.1 Tính toán thiết kế bộ đùn

3.1.1 Tính toán trục vít

Dựa theo bảng 2.27, tài liệu [1] , ta chọn trục vít có đường kính D = 82,5mm vớinăng suất là từ 91kg/h đến 136kg/h, rất thích hợp khi cần thay đổi sản phẩm với khốilượng hoặc năng suất khác nhau Tra bảng 2.28 và các công thức trong tài liệu [2] , ta

có các thông số trục vít như sau:

 Chiều sâu ren vùng cấp liệu: hf = 10,7 mm

 Số vòng quay trục vít theo công thức 30-9 tài liệu [2] :

=> n

42.0,5

cos17,7

42 v/p

≅ƒ8,25 sin17,7 cos(17,7 + 15,6)

Hình 3.1 : Cấu tạo trục vít

Tính toán kiểm nghiệm lại năng suất máy đùn theo cộng thức 30-1, [2] Ta có :

q = 47.D2.S.n.ρ.φTrong đó :

S

75,5)82,5 ] [1

−

8,25 82,5] = 0,15

η : hệ số cung cấp thể tích , kể tới dòng chảy ngược của vật liệu, giá trị

từ 0,5 ÷ 0,9 Vì hạt nhựa có xu hướng dính vào bề mặt nóng hơn ( thành xylanh) nêndòng nhựa sẽ chảy liên tục , vậy ta chọn η = 0,8

3.1.2 Tính toán chọn xylanh cho bộ đùn :

Hình 3.2 : Xylanh

Xylanh có đường kính trong là 82,9 mm Ta có kích thước xylanh như sau :

Hình 3.3 : Cấu tạo xylanh

3.1.3 Tính toán chọn động cơ

Để đảm bảo công suất làm việc của bộ đùn và số vòng quay của trục vít, ta sử dụng

1 bộ truyền từ động cơ sang trục vít

Ta sử dụng động cơ điện roto lồng sóc vì chúng có ưu điểm: điều khiển bằng biến tầnnên có dải điều chỉnh vận tốc lớn, hoạt động êm dịu, không va đập Khi làm việc ở tốc

độ thấp motor không có khả năng tự làm mát bằng quạt sau đuôi nên với loại động cơnày quạt làm mát được tách biệt và chạy riêng biệt so với động cơ Nó luôn quay vớitốc độ ổn định nên khi ở tốc độ thấp động cơ vẫn được làm mát dảm bảo quá trình làmviệc không nóng và cháy động cơ

Trong catalogue Thông Số Động Cơ Điện của Công Ty Cổ Phần Đầu Tư Phát TriểnCông Nghiệp Việt Nam ở bảng 1 ta chọn loại động cơ dựa theo các thông số đầu vàonhư sau :

Trước tiên , ta chọn loại động cơ có số vòng quay đồng bộ là ndb =1000v/p Dựa vàocông suất hoạt động, ta chọn loại YZB 250M-6 với các thông số như sau:

 Số vòng quay : nđc = 982 v/p

Tính toán sơ bộ bộ truyền từ động cơ sang trục vít ta có :

 Tỷ số truyền tổng trong bộ truyền : u =nđc = 982 = 23,4

 Hiệu suất bộ truyền : 5 = 53 52 5đ 5kn

oS brTrong đó : 5oS = 0,995 : hiệu suất các cặp ổ lăn

5br = 0,97 : hiệu suất 2 bộ truyền bánh răng

5đ = 0,95 : hiệu suất bộ truyền đai

5kn = 1: hiệu suất khớp nối

Ta thấy Nct > Nđc nên ta phải chọn lại.

Với công suất vừa tính toán, ta chọn loại động cơ YZB 250M1-6 với các thông số như sau:

Ta thấy Tct < Tđc thỏa, vậy ta chọn động cơ YZB 250M1-6

3.2 Tính toán bộ truyền đai và chọn hộp giảm tốc.

3.2.1 Hộp giảm tốc :

Phân bố lại tỷ số truyền cho hộp giảm tốc và bộ truyền đai Ta chọn hộp giảm tốc có

tỷ số truyền theo tiêu chuẩn để chọn hộp giảm tốc và tính toán bộ truyền đai

Để chọn hộp giảm tốc cho bộ đùn, ta sẽ dựa vào catalogue có sẵn của Công Ty CổPhần Đầu Tư Phát Triển Công Nghiệp Việt Nam Bảng các tỷ số truyền của hộp giảmtốc ZQ(H) (bảng 3, phụ lục ) :

Máy đùn là loại máy làm việc với tải trọng trung bình vì các hạt nhựa được đùn đikhá êm, hạt nhựa khá nhạy nhiệt nên mau chuyển sang trạng thái dẻo, tải trọng độngkhông lớn Số vòng quay cần thiết ở trục nhanh là:

u

n = nđc = 982 = 419,67 v/p1

Với uh = 10, ta chọn theo uh = 10,35, công suất cần thiết từ động cơ là 32,92 kw, chế

độ tải trọng trung bình và số vòng quay cần thiết là 419,67 v/p, ta chọn loại hộp giảmtốc ZQ-500 với số vòng quay trục nhanh là 600 v/p

Hộp giảm tốc được chọn phải bảo đảm được momen xoắn lớn nhất khi trục vít làmviệc Ta thấy với hộp giảm tốc vừa chọn,tra theo bảng 2, phụ lục có momen xoắn lớnnhất trong trục ra là 20500Nm Momen xoắn lớn nhất trên trục vít theo tính toán là Ttv

= 6594 Nm Vậy hộp giảm tốc vừa chọn thõa mãn yêu cầu của máy

Theo hình 4.1 trang 59 [4] với P =32,92 KW và n = 982 v/p ta chọn đai loại B

Từ bảng 4.13 trang 128 [4] ta có các thông số của đai loại B là:

Theo tiêu chuẩn chọn d2 = 560 mm

Giá trị a vẫn thỏa mãn trong khoảng cho phép

Hệ số xét ảnh hưởng góc ôm đai: Cα = 0,92 tra theo bảng 4.15 trang 61

Hệ số xét ảnh hưởng tỷ số truyền: Cu = 1,13 tra theo bảng 4.17 trang 61

Hệ số xét ảnh hưởng số dây đai:CZ = 0,9

Hệ số xét ảnh hưởng chiều dài đai: