thiết kế máy ép lon phế liệu (lon nhôm)

Tài nguyên ngày càng giảm do nhu cầu khai thác và sử dụng của con người ngàycàng tăng, chi phí để sản xuất nhôm từ quặng cao hơn nhiều so với chi phí tái chế lonnhôm phế thải.. Việc thu

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến tập thể quý thầy cô trường Đại học BáchKhoa, các thầy cô khoa Cơ khí, đặc biệt là các thầy cô bộ môn Thiết kế máy, nhữngngười đã tận tình truyền đạt cho em nhiều kiến thức và kinh nghiệm quý báu trongsuốt quá trình học

Cùng với đó, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến PGS.TS Phan Đình Huấn đãtận tình giúp đỡ, chỉ bảo và tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em trong suốt quá trìnhthực tập tại xưởng và làm luận văn tốt nghiệp Nhờ đó, em vừa có thể củng cố kiếnthức chuyên môn, vừa có thêm kinh nghiệm thực tiễn cũng như học hỏi được nhữngbài học quý báu về những nhân cách cần có của một người kỹ sư Và em tin rằng,những kiến thức đó cũng sẽ là hành trang hỗ trợ đắc lực cho chúng em trong công việcmai sau

Và cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn đến tập thể Ban giám đốc và anh em kỹ sư,công nhân thuộc Cty TNHH Công Nghệ Sài Gòn đã hỗ trợ trong quá trình thực tập tạixưởng

Trong quá trình thực hiện luận văn này, mặc dù đã cố gắng nhưng do thời gianngắn và hạn chế về kiến thức, năng lực của bản thân nên luận văn không tránh khỏinhững sai sót, khuyết điểm Em kính mong thầy cô xem xét và chỉ bảo để em có thểhoàn thiện sau này

Em xin kính chúc mọi người dồi dào sức khỏe và đạt được nhiều thành côngtrong công việc cũng như trong cuộc sống

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện Nguyễn Đức Trường

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Lon nhôm được sản xuất nhiều trong các ngành sản xuất nước giải khát

Nguyên nhân đầu tiên có lẽ là do khả năng chịu lực của nhôm

Một lý do khác khiến lon nhôm được dùng nhiều trong ngành công nghiệp sảnxuất đồ uống có gas là lon nhôm có vẻ ngoài láng bóng và ăn sơn hơn

Một yếu tố khác liên quan đến công nghệ là vật liệu nhôm dẻo hơn sắt nhiều lầnnên gia công nhôm thành dạng ống dài có thể dễ dàng thực hiện hàng loạt

Bởi vậy, hiện nay, cho dù giá nhôm nguyên liệu đắt hơn sắt nhưng cuối cùng,dùng nhôm làm vật liệu chế tạo lon nước uống có gas vẫn là giải pháp tối ưu

Việc tái chế lại các sản phẩm từ nhôm là yêu cầu thiết yếu

Tài nguyên ngày càng giảm do nhu cầu khai thác và sử dụng của con người ngàycàng tăng, chi phí để sản xuất nhôm từ quặng cao hơn nhiều so với chi phí tái chế lonnhôm phế thải

Lượng tiêu thụ các sản phẩm nước ngọt ngày càng cao nên số lượng lon nhômphế thải cũng tăng cao, thêm vào đó là các nhà máy sản xuất lon nhôm cung cấp chothị trường cũng có lượng lon nhôm phế thải lớn

Việc thu gom nhôm từ các cơ sở phế liệu tổng hợp về các nhà máy luyện nhôm

để nấu nhôm thành nhôm nguyên chất phục vụ cho việc tái sử dụng nhôm, trong quátrình thu gom thì lon nhôm rỗng nên chiếm nhiều diện tích làm quá trình vận chuyểnphức tạp và tốn nhiều chi phí hơn Do vậy việc chế tạo ra các cỗ máy ép lon nhôm phếthải là quan trọng để ép các lon nhôm thành khối dễ dàng cho quá trình vận chuyểnđến nơi tái chế

Vì vậy đề tài em chọn là thiết kế máy ép lon phế liệu (lon nhôm), em muốn ápdụng kiến thức đã học từ trường đại học để nghiên cứu thiết kế với khả năng của mình

và trên nền tản kiến thức về cơ khí thiết kế máy

Nội dung chính của luận văn: tổng quan về máy ép phế liệu, lựa chọn phương ánthiết kế, tính toán thiết kế kết cấu cơ khí, hệ thống thủy lực, hệ thống cấp liệu, hệthống điều khiển

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN I

TÓM TẮT LUẬN VĂN II

DANH SÁCH HÌNH VẼ VI

DANH SÁCH BIỂU MẪU VIII

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY ÉP PHẾ LIỆU 1

1.1 Tổng quan về sản xuất và nhu cầu 1

1.1.1Nguồn gốc và đặc tính nhôm 1

1.1.2Sản xuất sản phẩm từ nhôm và nhu cầu tái chế 1

1.2 Tình hình tái chế nhôm hiện nay 3

1.3 Một số máy ép trên thị trường hiện nay 4

1.4 luậnKết 9

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN 10

2.1 Phân tích và chọn dạng khối của sản phẩm 10

2.1.1Phương án 1: Sản phẩm ép dạng khối hộp 10

2.1.2Phương án 2: Sản phẩm ép dạng khối trụ 10

2.2 Lựa chọn kết cấu máy 10

2.2.1 Kiểu máy đứng 10

2.2.2 Kiểu máy nằm 11

2.3 Lựa chọn phương án truyền động 11

2.3.1Máy ép sử dụng cơ cấu tay quay con trượt 11

2.3.2 Máy ép sử dụng cơ cấu thủy lực 12

2.4 Lựa chọn phương án điều khiển 14

2.5 luậnKết 14

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ 15

3.1 Tính toán lực ép 15

3.1.1Lon nhôm nằm song song với phương ép 15

3.1.2Lon nhôm nằm vuông góc với lon ép 18

3.2 Tính toán thiết kế khuôn ép 19

3.2.2Tính toán kích thước khuôn ép .20

3.3 Thiết kế lõi khuôn ép .21

3.4 Thiết kế cửa khuôn ép .22

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC 25

4.1 Tính toán và thiết kế mạch thủy lực ban đầu của máy ép lon 25

4.1.1 Sơ đồ mạch thủy lực 25

4.2 Tính toán xy lanh thủy lực 27

4.2.1Tính toán hành trình ép 27

4.2.2Tính toán chọn xy lanh ép và kiểm tra bền 28

4.2.3Tính toán xy lanh cửa và kiểm tra bền 30

4.2.4Tra thông số gioăng chỉ, phớt chịu áp cho xy lanh thủy lực 32

4.3 Tính toán chọn các thiết bị trong hệ thống thủy lực 34

4.3.1Tính toán lưu lượng 34

4.3.2Tính toán đường ống thủy lực 35

4.3.3Tính toán chọn bơm nguồn 36

4.3.4Tính toán chọn động cơ 38

4.3.5Chọn van cho hệ thống .39

4.3.6Thiết kế bể dầu 43

4.3.7Chọn bộ làm mát 45

4.3.8Chọn bộ lọc dầu 46

4.4 Phương án thay đổi tốc độ làm việc của xy lanh chính 50

4.4.1 Thay đổi mạch thủy lực 51

4.4.2 Sử dụng hai bơm nguồn 51

4.4.3 Thay đổi kết cấu của xy lanh 52

4.4.4 Kết luận 54

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP LIỆU 56

5.1 Phân tích lựa chọn hệ thống cấp liệu 56

5.1.1Gầu tải 56

5.1.2Vít tải 57

5.1.3Băng tải 57

5.1.4Máng khí động 58

5.1.5Lựa chọn phương án 58

5.2 Băng gầu tải 58

5.2.1Phân loại 58

5.2.2Tính toán thiết kế băng tải gầu nghiêng .59

CHƯƠNG 6: VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG MÁY .64

6.1 Vận hành máy .64

6.1.1Yêu cầu điều khiển và giải thuật điều khiển .64

6.1.2Vị trí đặt cảm biến .66

6.1.3Sơ đồ nối dây và chương trình điều khiển .67

6.1.4Vận hành máy .71

6.2 Bảo dưỡng máy .71

6.2.1Kiểm tra định kì .71

6.2.2Bảo trì bảo dưỡng .71

CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN .72

7.1 luậnKết 72

7.2 Hướng phát triển đề tài .72

TÀI LIỆU THAM KHẢO .73

DANH SÁCH HÌNH VẼ

Hình 1.1 Máy ép thủy lực kiểu nằm bán tự động 5

Hình 1.2 Máy ép phoi kim loại 6

Hình 1.3 Máy ép kiểu đứng bán tự động 8

Hình 2.1 Cơ cấu tay quay con trượt 11

Hình 2.2 Cơ cấu thủy lực 12

Hình 3.1 Lon nhôm đặt song song với phương ép 15

Hình 3.2 Lực ép khi đặt lon song song với phương ép 16

Hình 3.3 Lon đặt vuông góc với phương ép 17

Hình 3.4 Lực ép khi đặt lon vuông góc với phương ép 18

Hình 3.5 Khuôn ép 21

Hình 3.6 Lõi khuôn ép 21

Hình 3.7 Biểu đồ chuyển vị lõi khuôn ép 22

Hình 3.8 Biểu đồ ứng suất lõi khuôn ép 22

Hình 3.9 Cửa khuôn ép 23

Hình 3.10 Biểu đồ chuyển vị cửa khuôn ép 23

Hình 3.11 Biểu đồ ứng suất cửa khuôn ép 24

Hình 4.1 Mạch thủy lực của máy ép lon 25

Hình 4.2 Mạch làm mát 27

Hình 4.3 Hành trình xy lanh chính 28

Hình 4.4 Phớt piston 32

Hình 4.5 Phớt trục 32

Hình 4.6 Phớt lọc bụi 33

Hình 4.7 Gioăng chỉ 33

Hình 4.8 Bơm piston Yuken 37

Hình 4.9 Van đảo chiều 4/3 điều khiển bằng điện 39

Hình 4.10 Van an toàn 41

Hình 4.11 Van tiết lưu 42

Hình 4.12 Van 1 chiều kích 42

Hình 4.13 Minh họa thiết kế thùng dầu 45

Hình 4.14 Bộ làm mát AOR - 60 46

Hình 4.15 Ký hiệu bộ lọc dầu 46

Hình 4.16 Màng lọc lưới 47

Hình 4.17 Màng lọc bằng sợi thủy tinh 48

Hình 4.18 Bộ lọc dầu MF-08 49

Hình 4.19 Cách lắp bộ lọc dầu trong hệ thống 49

Hình 4.20 Mạch bù dầu 51

Hình 4.21 Phương án sử dụng hai bơm song song 52

Hình 4.22 Tiết diện làm việc của xy lanh 52

Hình 4.23 Phương án sử dụng xylanh ép đã thay đổi kết cấu 53

Hình 4.24 Sơ đồ nguyên lý mạch bù dầu 55

Hình 4.25 Mạch thủy lực sử dụng đường dầu hồi 55

Hình 5.1 Phân bố lực căng bộ phận kéo xích tải 59

Hình 5.2 Băng xích tải gầu nghiêng 61

Hình 6.1 Lưu đồ giải thuật điều khiển 65

Hình 6.2 Sơ đồ đặt cảm biến 66

Hình 6.3 Sơ đồ nối dây 68

Hình 6.4 Chương trình điều khiển viết cho PLC 70

DANH SÁCH BIỂU MẪU

Bảng 1.1 Thông số máy ép thủy lực kiểu nằm bán tự động 5

Bảng 1.2 Thông số máy ép phoi kim loại 7

Bảng 1.3 Thông số máy ép kiểu đứng bán tự động 8

Bảng 2.1 Chỉ tiêu so sánh giữa các hệ thống điều khiển 14

Bảng 4.1 Thông số kỹ thuật bơm piston Yuken 37

Bảng 4.2 Thông số kỹ thuật động cơ điện 3 pha 38

Bảng 4.3 Bảng tra van phân phối 4/3 hãng Yuken 40

Bảng 4.4 Bảng thông số của van an toàn hãng Yuken 41

Bảng 4.5 Thông số van tiết lưu Yuken 42

Bảng 6.1 Các tín hiệu ngõ ra trên PLC 67

Bảng 6.2 Các tín hiệu ngõ vào trên PLC 67

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY ÉP PHẾ LIỆU

1.1 Tổng quan về sản xuất và nhu cầu

1.1.1 Nguồn gốc và đặc tính nhôm

Nhôm là kim loại màu trắng bạc, mềm, nhẹ, độ phản chiếu cao, có tính dẫn nhiệt

và dẫn điện cao, không độc, chống mài mòn Nhôm là kim loại có nhiều thành phầnnhất, chiếm 1/12 trong vỏ trái đất Tuy nhiên, ta không tìm thấy nhôm tinh khiết trong

tự nhiên, chỉ có thể tìm thấy nhôm kết hợp với oxygen và những nguyên tố khác.Trong đời sống nhôm thường được gọi là hợp kim nhôm

Trong số các kim loại, nhôm vượt trội về thuộc tính cũng như hình thức và nhờvào kỹ thuật sản xuất làm cho nhôm có giá cả cạnh tranh Nhôm được sử dụng ngàycàng nhiều trong nhiều ngành, những thị trường lớn như ngành công nghiệp ô tô bắtđầu nhận ra đặc tính không thể so sánh được của nhôm

Nhôm là kim loại phổ biến nhất trong vỏ quả đất Trong tự nhiên, Al có trong:

- Đất sét: Al2O3.2SiO2.2H2O

- Mica: K2O.Al2O3.6SiO2.2H2O

- Boxit: Al2O3.nH2O

- Criolit: 3NaF.AlF3 hay (Na3AlF6)

Quặng Boxit là nguồn nhôm chủ yếu

Sau khi lọc, làm mát và kết tủa, hỗn hợp nhôm được lọc một lần nữa trước khiđược nung thành bột Sau đó là quá trình lọc , nung và nấu thành thỏi nhôm nguyênchất

Khối lượng riêng nhỏ chỉ khoảng 1/3 so với thép

Tính chống ăn mòn trong khí quyển: do đặc tính oxi hóa của nó đã biến lớp bề mặt nhôm thành oxit nhôm rất xít chặc nên chống ăn mòn trong khí quyển

Tính dẻo: rất dẻo nên rất thuận tiện cho việc kéo thành tấm, dây, ép chảy thành các biên dạng đặc biệt

Nhiệt độ nóng chảy thấp nên thuận tiện việc nấu chảy khi đúc

1.1.2 Sản xuất sản phẩm từ nhôm và nhu cầu tái chế

a Sản xuất sản phẩm từ nhôm

Nguyên nhân đầu tiên có lẽ là do khả năng chịu lực của nhôm Chúng ta đều biết

là nhôm nhẹ hơn rất nhiều so với sắt Một cục nhôm và một cục sắt nếu có kích thướcnhư nhau thì cầm cục nhôm sẽ thấy nhẹ hơn rất nhiều lần so với cục sắt Số liệu cho

thấy, khả năng chịu lực trên 1 đơn vị diện tích (cùng độ dày) của nhôm là tốt hơn sắt,nói cách khác, hai cái lon có cùng khối lượng thì lon nhôm chịu áp lực của gas trongnước giải khát tốt hơn lon sắt.

Một lý do khác khiến lon nhôm được dùng nhiều trong ngành công nghiệp sảnxuất đồ uống có gas là lon nhôm có vẻ ngoài láng bóng và sơn bám tốt hơn, do đó,người ta dễ dàng trang trí các họa tiết, biểu tượng và hình ảnh lên lon nhôm Đối vớilĩnh vực có tính cạnh tranh cao và đề cao tầm quan trọng của việc thu hút người tiêudùng như sản xuất nước uống có gas, đây là yếu tố rất quan trọng

Một yếu tố khác liên quan đến công nghệ là vật liệu nhôm dẻo hơn sắt nhiều lầnnên gia công nhôm thành dạng ống dài có thể dễ dàng thực hiện hàng loạt nhờ côngnghệ “dập sâu” – từ một tấm nhôm mỏng có thể ngay lập tức dập ra được một cái ốngdài Do đó, dùng nhôm rất tiện lợi

Bởi vậy, hiện nay, cho dù giá nhôm nguyên liệu đắt hơn sắt nhưng cuối cùng,dùng nhôm làm vật liệu chế tạo lon nước uống có gas vẫn là giải pháp tối ưu

b Nhu cầu tái chế

Một thực tế là kể từ đầu những năm 1900 và mở rộng trong suốt Chiến tranh thếgiới thứ II, tái chế nhôm không phải là điều mới mẻ Tuy nhiên, một hoạt động có quy

mô nhỏ cho đến cuối những năm 1960, khi có sự bùng nổ của lon nước giải khát nhômthì việc tái chế nhôm mới bắt đầu có những bước phát triển

Nguồn nguyên liệu cho việc tái chế nhôm bao gồm máy bay, ô tô, xe đạp, tàuthuyền, máy tính, dụng cụ nhà bếp, máng xối, dây và nhiều sản phẩm khác mà cần mộtloại vật liệu nhẹ hoặc có độ dẫn nhiệt cao Quá trình tái chế không chuyển hóa cácnguyên tố, nhôm có thể được tái chế vô hạn định và được sử dụng để sản xuất bất kỳsản phẩm nào với chất lượng mà không hề thua kém nhôm mới

Ưu điểm

- Việc tái chế nhôm thường tiết kiệm đáng kể chi phí sản xuất so với sảnxuất nhôm mới, bao gồm cả chi phí thu mua phế liệu, phân loại và tái chế Vềlâu dài, việc tiết kiệm kinh phí có thể thực hiện thông qua việc tái chế nhôm dogiảm chi phí vốn đầu tư liên quan đến việc xây dựng các bãi chôn lấp, nhập

- Tái chế nhôm sử dụng chỉ khoảng 5% năng lượng so với năng lượng cầnthiết để tạo ra nhôm từ quặng boxit - là lượng năng lượng cần thiết để chuyểnđổi oxit nhôm thành nhôm.

1.2 Tình hình tái chế nhôm hiện nay

Brazil tái chế 98,2% sản lượng nhôm lon của nó, tương đương với 14,7 tỷ lonnước giải khát mỗi năm, xếp hạng đầu tiên trên thế giới, nhiều hơn của Nhật Bản tỷ lệthu hồi đạt 82,5% Brazil đã đứng đầu các bảng xếp hạng lon nhôm tái chế tám nămliên tiếp

Các ngành công nghiệp tái chế lon nhôm năm 2014 ở Mỹ, trong đó đánh giá tất

cả các lon tái chế (bao gồm cả nhập khẩu) của ngành công nghiệp như là một tỷ lệphần trăm của các lô hàng Mỹ, là 66,5% trong năm 2014, phản ánh gần 60 triệu lon táichế, tăng gần 20% từ 56,7% trong năm 2013

Tỷ lệ tái chế tổng thể cho lon nhôm nước giải khát tại Liên minh châu Âu, Thụy

Sĩ, Na Uy và Iceland tăng 1,8% lên mức kỷ lục mới 71,3% vào năm 2013 Châu Âuxem xét kết quả này là một cột mốc quan trọng trên con đường hướng tới mục tiêu táichế tự nguyện cho lon nước giải khát sử dụng 80% vào năm 2020 Từ giới thiệu đầutiên của mình hơn 50 năm trước, lon nhôm đã là một phần không thể thiếu của nềnkinh tế Nó là vô hạn tái chế mà không mất tính chất của nó và giá trị của nó Điều nàylàm cho nó là giải pháp đóng gói lý tưởng để giúp đạt được các mục tiêu tái chế, thamvọng mới được đề xuất cho năm 2025 và thậm chí năm 2030

Hiện nay chưa có con số chính thức về lượng nhôm được tái chế ở Việt Nam Tuynhiên, theo một số thống kê sơ bộ, ở các làng nghề có đến 95,2% lượng phế thải kimloại được tái chế, mang lại tổng số 700.000 tấn sản phẩm mỗi năm

Tuy nhiên, quá trình thu gom các lon nhôm phế thải khó khăn do lon nhôm saukhi được sử dụng thường bị vứt rác nên chủ yếu do những người thu gom phế liệu nhặtmang về tập trung ở các cơ sở phế liệu sau đó mới được chở đến cơ sở tái chế Lonnhôm rỗng chiếm rất nhiều thể tích nên cần phải ép để giảm thể tích dễ dàng cho quátrình vận chuyển và hạn chế diện tích tiếp xúc với không khí để làm giảm quá trình oxihóa khi để ngoài môi trường

Do vậy các lon nhôm sau khi thu gom thì các lon nhôm cần được ép lại thànhkhối để thuận tiện cho việc lưu kho và vận chuyển, giảm diện tích kho chứa, giảm chiphí vận chuyển đến cơ sở tái chế.

1.3 Một số máy ép trên thị trường hiện nay

Trên thế giới hiện nay có nhiều công ty chế tạo máy ép phục vụ cho ngành côngnghiệp nặng và nhẹ như các loại máy ép dùng trong sản xuất giày, máy ép dùng để épgạch, dùng để ép ván dăm, ép lon phế thải… Tuy nhiên tính đa dạng trong khâu thiết

kế sản phẩm này chưa có, vì lí do nhu cầu sử dụng mặt hàng này không nhiều Nên đa

số các công ty chuyên sản xuất máy ép luôn sản xuất theo đơn đặt hàng của đối tác.Điều này đã dẫn đến thực trạng nước ta chưa có công ty nào thiết kế và chế tạo ra máy

ép hoàn chỉnh Do kinh nghiệm cũng như công nghệ là chưa đủ, mà các công ty chủyếu là phân phối lại sản phẩm của các công ty nước ngoài hoặc nhận đơn đặt hàng tạiViệt Nam rồi đưa về các công ty chính để chế tạo

Qua tìm hiểu các công ty chuyên sản xuất và chế tạo máy ép chủ yếu tập trung ởnhững nước có nền công nghiệp phát triển mạnh như tại Mĩ có công ty DENISONđược thành lập từ năm 1900, tại Ấn Độ có công ty VELJAN, công ty YOKEN của ĐàiLoan chuyên cung cấp các loại van và bơm thủy lực khí nén, tại Đức có tập đoànREXROTH chuyên về sản xuất chế tạo, sửa chữa và bảo dưỡng các loại máy ép thủylực cũng như cung cấp thiết bị phụ tùng cho các hệ thống thủy lực khí nén Tại ViệtNam có công ty Cổ phần Công nghệ Quỳnh, công ty T.A.T tại Tp HCM, công ty LongQuân tại Hà Nội là các công ty chuyên về phân phối, lắp đặt, thiết kế, tư vấn hệ thốngthủy lực khí nén hàng đầu tại Việt Nam

LONG Máy chuyên dùng ép các loại phế liệu như phoi bào, phoi tiện, các loại sợi vải,các loại bã như bã mía, vỏ chai nhựa, vỏ lon, hộp bìa các tông…

Máy được kết hợp với băng tải tiếp liệu và hệ thống móc cẩu tạo nên một hệthống hoàn chỉnh từ nguyên liệu tới các kiện xếp lên xe

Hình 1.1 Máy ép thủy lực kiểu nằm bán tự động Bảng 1.1 Thông số máy ép thủy lực kiểu nằm bán tự động

Máy ép khối tự động kiểu đứng

bông vải, bìa các tông, tấm nhựa mềm…

nhựa

 Máy ép các phoi kim loại

Hình 1.2 Máy ép phoi kim loại

Bảng 1.2 Thông số máy ép phoi kim loại

Thời gian 1 chu trình

 Ngoài ra còn có các kiểu máy bán tự động

Hình 1.3 Máy ép kiểu đứng bán tự động Bảng 1.3 Thông số máy ép kiểu đứng bán tự động

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN

2.1 Phân tích và chọn dạng khối của sản phẩm

Các phương án thiết kế được đưa ra đều dựa trên những tiêu chí sau: giá thành,kích thước của máy ép, độ tin cậy của hệ thống, khả năng bảo trì, tính đổi lẫn của từng

bộ phận trong máy, hệ số an toàn, chỉ số khả năng sẵn sàng…

Do mục đích chính của máy ép lon phế thải là dễ dàng trong khâu vận chuyển, đỡtốn diện tích trong vận chuyển và lưu trữ kho bãi nên ta chọn phương án 1

2.2 Lựa chọn kết cấu máy

- Nhược điểm:

+ Giá thành chế tạo cao

+ Kết cấu máy chiếm nhiều diện tích

Từ yêu cầu đặt ra máy hoạt động tự động năng suất cao giá cả hợp lý

2.3 Lựa chọn phương án truyền động

Để tạo một sản phẩm từ máy ép thì ta có nhiều phương án Nhưng với phương ánnào phù hợp với yêu cầu làm việc của máy cho có hiệu quả và năng suất cao thì mới làtối ưu Có nhiều phương án như:

+ Máy ép sử dụng cơ cấu tay quay con trượt

+ Máy ép sử dụng hệ thống thủy lực

2.3.1 Máy ép sử dụng cơ cấu tay quay con trượt

Hình 2.1 Cơ cấu tay quay con trượt

Trong đó:

Đông cơ (2) quay, lon nhôm được băng tải (1) đưa vào phễu chứa lon (9) Động

cơ (6) kéo theo bộ truyền đai (5) làm cho tay quay (7) quay, khi tay quay (7) quay kéotheo một đầu của thanh truyền (3) quay, đầu còn lại của thanh truyền (3) chuyển độngtịnh tiến đẩy lõi khuôn ép di chuyển trong khuôn ép (10) để ép sản phẩm

+ Lực quán tính lớn gây rung động nên khó đạt độ chính xác

2.3.2 Máy ép sử dụng cơ cấu thủy lực

thống thủy lực được thể hiện như hình 2.2

Hình 2.2 Cơ cấu thủy lực

Trong đó:

Phôi được băng tải (6) đưa vào phiễu chứa lon khi động cơ (11) quay Xy lanh ép(1) rút về vị trí cảm biến CB1 để lon rớt vào buồng ép Xy lanh (1) tiến tới để ép lon vào khuôn ép đến khi chạm CB2 thì dừng lại Quá trình này diễn ra liên tục khoảng 8 lần Sau khi hoàn thành 8 lần ép thì xy lanh ép (1) dừng lại, xy lanh cửa (7) sẽ rút cửa (6) lên, khi chạm cảm biến CB4 thì dừng lại, xy lanh ép đẩy sản phẩm ra ngoài, khi chạm cảm biến CB3 thì xy lanh ép rút về để tiến hành quá trình ép sản phẩm cho lần tiếp theo, xy lanh cửa hạ cửa (6) xuống khi chạm đến cảm biến CB5 thì dừng lại Quá trình này được diễn ra liên tục

đơn giản, hoạt động với độ tin cậy cao, đòi hỏi ít về chăm sóc và bảo dưỡng

 Dễ biến đổi chuyện động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiếncủa cơ cấu chấp hành

cao 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 mà không sợ bị va đập mạnh như trong trường hợp cơ khíhay điện

 Dễ theo dõi và quan sát bằng áp kế, ngay cả những hệ mạch phức tạp

 Giảm tiếng ồn

 Lực tác dụng làm vật biến dạng từ từ

 Dễ đề phòng quá tải nhờ van an toàn

 Hệ thống điều khiển tự động hóa

 Mất mát trong đường ống dẫn và rò rỉ bên trong các phần tử, làm giảm nhẹ hiệu suất và phạm vi ứng dụng.

 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 khan khi thay đỗi chương trình làm việc

 Khi mới khởi động, nhiệt độ của hệ thống chưa ổn định, vận tốc làm việc thay đổi do độ nhớt của chất lỏng thay đổi

Với yêu cầu máy chạy ổn định, lực ép lớn và hoạt động tự động nên luận văn chọn phương án sử dụng thủy lực cho phương án truyền động

2.4 Lựa chọn phương án điều khiển

Bảng 2.1 Chỉ tiêu so sánh giữa các hệ thống điều khiển

Mất thời

lậptrình

Mất thời gian lập trình

Lậptrình vàlắp đặt đơngiản

 Sản phẩm ép dạng khối hộp

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU CƠ KHÍ

Ta có kích thước cơ bản của lon nhôm:

Hình 3.2 Lực ép khi đặt lon song song với phương ép

Theo kết quả ở hình 3.2, ta có lực ép của quá trình này là:

F1  637,67N

Mặt khác: Ta có kích thước bề mặt ép là 325 x 250 mm2

Suy ra số lon nhôm nhiều nhất được xếp nếu lon nhôm nằm song song với mặt ép như hình là 20 lon

Hình 3.3: Số lon nhôm được xếp khi thẳng đứng với mặt ép

Vậy lực cần thiết để ép là:

F1  F  n  637,67 20  1275,4(N)1 1

3.1.2.Lon nhôm nằm vuông góc với lon ép

Hình 3.3 Lon đặt vuông góc với phương ép

Hình 3.4 Lực ép khi đặt lon vuông góc với phương ép

Theo kết quả ở hình 3.4, ta có lực ép của quá trình này là:

F2  1412,2 N

Với: k là hệ số an toàn trong khoảng từ 2-4, ở đây chọn k thông thường là 3, 5.

3.2 Tính toán thiết kế khuôn ép

Theo nhiệm vụ của luận văn: Thiết kế máy ép phế liệu có năng suất sản phẩm

sau khi ép là 20 sản phẩm/giờ và khối lượng sản phẩm nặng 10 kg

3.2.1 Tính toán hệ số nén

Ta có thể tích của từng lon nhôm là V1 =330ml

Thể tích nhôm để tạo thành một lon nhôm là:

Bề dày của nắp lon: r2 = 120 µm

330 20 16,6

V k V

Đây là hệ số ép tối đa vì lúc này lon nhôm được ép tối đa đến giới hạn không thể

ép được nữa Muốn đạt được ta cần lực ép rất lớn để phá vỡ cấu trúc kim loại

Do cần ép nhiều lấn để ra 1 khối nhôm ta chọn k = 10

3.2.2 Tính toán kích thước khuôn ép

Ta chọn số lần nén của piston để ép thành một khối là 8 lần

Kích thước của khuôn ép là:

V k  a bl

Suy ta ta hệ số ép của lần nén piston đầu tiên là:

1

k sp

V a b l l k

sp sp

Chiều dài của khuôn ép:

V  a bl  325250400mm3

Hình 3.5 Khuôn ép 3.3 Thiết kế lõi khuôn ép

- Vì lon nhôm khi ép khó dính chặt với nhau để tạo thành một khối Do đó

khi ép lõi khuôn sẽ lõm vào trong để cho các lon nhôm cài vào nhau và khối nhôm

sẽ khó bị tách ra

- Lõi khuôn ép sẽ được bắt chặt vào đầu piton của xy lanh ép bằng đai ốc

thông qua các lỗ được khoan trên mặt ép Có kích thước 249x325x160mm

- Tấm thép mỏng được hàn và bắt bu lông vào phía trên của lõi khuôn ép để

chặn lon rơi xuống buồng ép khi ép lon

Hình 3.7 Biểu đồ chuyển vị

Hình 3.8 Biểu đồ ứng suất

Từ biểu đồ ứng suất và biểu đồ chuyển vị ta thấy lõi khuôn ép đủ điều kiện bền

3.4 Thiết kế cửa khuôn ép

- Cửa khuôn ép được thiết kế để chặn lon, là một phần của khuôn ép để định hình

khối sản phẩm trong quá trình ép

- Cửa xy lanh được bắt vào đầu piston của xy lanh cửa, khi đủ số lần ép để hình

thành khối sản phẩm thì xy lanh cửa sẽ kéo cửa khuôn ép lên tạo khoảng trống để xy

lanh ép đẩy sản phẩm ra ngoài, sau khi xy lanh ép lùi về thì xy lanh cửa sẽ đẩy cửa khuôn ép xuống vị trí cũ để định hình khuôn ép sản phẩm.

- Cửa khuôn ép chịu lực nén tương đương lực ép tạo ra từ xy lanh ép là 150KN.

Hình 3.9 Cửa khuôn ép

Hình 3.11 Biểu đồ ứng suất

Từ biểu đồ ứng suất và biểu đồ chuyển vị ta thấy cửa khuôn ép đảm bảo điều kiện bền

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC 4.1 Tính toán và thiết kế mạch thủy lực ban đầu của máy ép lon:

- Sơ đồ mạch thủy lực:

Mạch thủy lực chính

Hình 4.1: Mạch thủy lực của máy ép lon Chú thích:

Ta chọn hệ thống truyền động dùng cho máy ép là hệ truyền động thủy lực thểtích Cơ cấu chấp hành của hệ là xy lanh Để điều khiển cơ cấu chấp hành này ta

sử dụng van phân phối 4/3

Hệ truyền động gồm các phần chính và chức năng của nó như sau:

Trạm nguồn: Có chức năng cung cấp năng lượng của dòng chất lỏng công táccho cơ cấu chấp hành Thiết bị tạo ra năng lượng cho dòng chất lỏng ở đây làbơm thủy lực với động cơ dẫn động là động cơ điện xoay chiều ba pha

Van phân phối: Loại van được sử dụng là van điều khiển bằng điện xoay chiều(điện áp 220V) Van này có chức năng phân phối dòng chất lỏng làm việc đếncác khoang làm việc của xy lanh

Cơ cấu chấp hành: Cơ cấu chấp hành được dùng trong hệ truyền động ở đâychính là xy lanh Cơ cấu này có chức năng nhận năng lượng của dòng chất lỏngcông tác, rồi biến năng lượng đó thành động năng chuyển động tịnh tiến

Các thiết bị đường ống và thiết bị hiển thị: Đây là những thiết bị dùng để kếtnối các thiết bị khác tạo thành một hệ thống và hoạt động được Các đường ống

để dẫn dòng chất lỏng công tác từ trạm nguồn đến cơ cấu chấp hành và ngượclại Bao gồm các đường ống thép chịu áp và đường ống mềm cao su chịu áp.Thiết bị hiễn thị ở đây là đồng hồ đo áp, Thiết bị này có chức năng hiển thị giátrị áp suất của dòng chất lỏng tại những vị trí mà ta cần biết để ta có thể điềuchỉnh kịp thời khi cần thiết

Ban đầu bộ làm mát được đặt trực tiếp vào đường dầu về bể của mạch trên để là mátnhưng một thời gian dầu thường bị tắc và hiệu suất làm mát k ổn định nên ta thêm 1mạch làm mát với một bơm riêng

Hình 4.2: Mạch làm mát Chú thích:

 l’  80  1000  80  1080mm

Hình 4.3 : Hành trình xylanh chính

Năng suất tính toán của máy là 20 khối/giờ Suy ra thời gian để ép một khối là:

(s)Theo như ở trên ta chọn số lần nén của piston để ép được một khối

n=8 Suy tổng quãng đường mà piston phải di chuyển cho 8 ép là:

Ta chọn thời gian ép với hành trình: S1  6820 mm là: t1  140s

Ta chọn thời gian lùi về với hành trình: S2  6820 mm là: t2 40s

- Tính toán chọn xylanh chính và kiểm tra bền:

 Thông số thiết kế

Theo như tính toán ở trên ta có F=150 (KN)

Thời gian ép với hành trình: S1  6820 mm là: t1  140s

Thời gia lùi về với hành trình: S2 = 6820mm là: t2 = 40s

Hành trình của piston: l1  1080mm.