Thiết kế dây chuyền sản xuất ống săm xe đạp

Tính chất của polyme cũng được tổng hợp từ một loại monome như nhau nhưng có thể khác nhau phụ thuộc vào thứ tự, vị trí liên kết để tạo thành mạch đại phân tử và cách sắp xếp chúng trong

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn: PGS.TS NGUYỄN VĂN YẾN

Sinh viên thực hiện: ĐINH QUỐC SƠN

Đà Nẵng, 2019

TÓM TẮT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT ỐNG SĂM XE ĐẠP

Họ và tên: Đinh Quốc Sơn

Lớp: 14C1VA

Khoa: Cơ khí

Ngành: Công nghệ chế tạo máy

Nội dung đã làm được bao gồm các vấn đề sau:

1 Nhu cầu thực tế của đề tài:

Xe đạp là một phương tiện rất gần gủi và an toàn với môi trường và khá phổ biến với nước mình Trong đó săm xe đạp là một bộ phận dễ bị hư hỏng nhất

Ngày nay công ty sản xuất săm xe đạp theo yêu cầu thực tế của khách hàng nên việc đảm bảo tiêu chuẩn, chất lượng ngày càng được tăng cao Tùy theo yêu cầu sử dụng nên nhà chế tạo mới lập kế hoạch và lên phương án sản xuất chi tiết Hiện với sự phát triển của công nghệ và các thiết bị máy móc thì việc sản xuất hệ thống máy đạt tiêu chuẩn cũng được rút ngắn lại và đảm bảo chất lượng hơn

Do đó thiếu kế dây chuyền sản xuất ống săm xe đạp là cần thiết cho nhà sản xuất

xe đạp

2 Phạm vi nghiên cứu của đề tài tốt nghiệp:

✓ Thiết kế dây chuyền sản xuất ống săm xe đạp

3 Nội dung đề tài đã thực hiện : Thiết kế dây chuyền sản xuất ống săm xe đạp

✓ Số trang tuyết minh: 106 trang

4 Kết quả đã đạt được:

• Phần lý thuyết

✓ Cao su và công nghệ sản xuất săm xe đạp

✓ Cơ sở lý thuyết về ép đùn cao su

✓ Một số vấn đề về lắp ráp, bảo hành máy

• Phần tính toán thiết kế

✓ Phân tích chọn phương án thiết kế

✓ Thiết kế máy ép đùn ống săm xe đạp

✓ Thiết kế hệ thống phun phấn

✓ Thiết kế băng tải kéo săm

✓ Thiết kế giàn làm nguội

✓ Thiết kế máy vuốt săm

Đà Nẵng, Ngày 25 tháng 5 năm 2019

Sinh viên thực hiện Đinh Quốc Sơn DUT.LRCC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BACH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Bộ môn Hệ thống công nghiệp - Thiết kế máy

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: Đinh Quốc Sơn Số thẻ sinh viên: 101140249

Lớp: 14C1VA Khoa: cơ khí Ngành: Công nhệ chế tạo máy

1- Tên đề tài: THIẾT KẾ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT ỐNG SĂM XE ĐẠP 2- Các số liệu ban đầu:

- Kích thước săm xe đạp lấy theo tiêu chuẩn

- Năng suất gia công chọn phù hợp với công nghệ sản xuất

3- Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

- Phần lý thuyết:

Cao su và công nghệ sản xuất săm xe đạp

Cơ sở lý thuyết về ép đùn cao su

Một số vấn đề về lắp ráp, bảo hành máy

- Phần tính toán và thiết kế:

Phân tích chọn phương án thiết kế

Thiết kế máy ép đùn ống săm xe đạp

Thiết kế hệ thống phun phấn

Thiết kế băng tải kéo săm

Thiết kế giàn làm nguội

Thiết kế máy vuốt săm

4- Các bản vẽ và đồ thị:

Bản vẽ sơ đồ sản xuất 01 bản vẽ A0 Bản vẽ hệ thống dây chuyền sản xuất ống săm xe đạp 01 bản vẽ A0 Bản vẽ hộp giảm tốc 01 bản vẽ A0 Bản vẽ máy ép đùn 01 bản vẽ A0 Bản vẽ máy phun phấn 01 bản vẽ A0 Bản vẽ băng tải kéo săm 01 bản vẽ A0 Bản vẽ dàn tải nguội 01 bản vẽ A0 Bản vẽ máy vuốt săm 01 bản vẽ A0

5- Cán bộ hướng dẫn:

DUT.LRCC

6- Ngày giao nhiệm vụ: / / 2019

7- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 25 / 5 / 2019

Đã thông qua Bộ môn

Ngày tháng năm 2019 Cán bộ hướng dẫn

Tổ trưởng bộ môn

DUT.LRCC

TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

LỜI NÓI ĐẦU Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định CAM ĐOAN Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định

MỤC LỤC i

DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH ẢNH iv

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: CAO SU VÀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SĂM XE ĐẠP 2

1.1 Giới thiệu chung về cao su 2

1.1.1 Khái niệm 2

1.1.2 Tính chất 2

1.2 Các loại cao su 5

1.2.1 Cao su thiên nhiên 5

1.2.2 Cao su tổng hợp 9

1.2.3 Cao su tái sinh Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.1 1.2.4 Các chất phối hợp cho cao su Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.2 1.3 Cơ sở lý thuyết về luyện cao su .Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.3 1.3.1 Sơ luyện Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.3 1.3.2 Hỗn luyện .Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.3 1.4 Các sản phẩm được sản xuất từ cao su .Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.4 1.5 Dây chuyền công nghệ sản xuất ống săm xe đạp Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.6 1.5.1 : Chủng loại sản phẩm săm xe đạp Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.6 1.5.2: Sơ đồ dây chuyền sản xuất săm xe đạp Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.6 1.5.3.Các công đoạn trong dây chuyền sản xuất ống săm xe đạp Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.7 1.6 Cơ sở lý thuyết về ép đùn cao su Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.9 1.6.1 Khái niệm về ép đùn vật liệu Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.9 1.6.2 Cơ sở lý thuyết về ép đùn vật liệu 20

1.6.3 Điều chỉnh và kiểm tra quá trình ép đùn: Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.3

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MÁY ÉP ĐÙN ỐNG SĂM XE ĐẠP Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.5

2.1 Phân tích và lựa chọn máy hợp lý: Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.5 2.1.1 Chọn xylanh Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.5 2.1.2 chọn trục vít đùn Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.5 2.1.3.Lựa chọn truyền động cho máy trục Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.6 2.2 Tính toán động học Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.8 2.2.1 Giới thiệu chung về động học máy Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.8 2.2.2 Các số liệu ban đầu Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.8

DUT.LRCC

2.3.3 Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp chậm Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.1

2.4 Tính toán thiết kế trục và tính chọn then Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.7

2.4.1 Thiết kế trục Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.7 2.4.2 Tính chọn then Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.9

2.5 Chọn ổ lăn 60

2.6 Tính toán động lực học toàn máy Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.2 2.6.1 Định các kích thước yêu cầu Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.2 2.6.2 Xác định các tải trọng tác dụng lên trục vít Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.5

2.6 3 Tính sức bền của trục vít đùn Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.9 2.6.4 Tính sức bền vòng xoắn vít ép Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.1 2.6.5 Tính toán năng lượng tiêu thụ trong quá trình ép Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.3

2.6.6 Tính toán cân bằng nhiệt cho khoang ép Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.4

2.6.7 Xác định đường kính làm việc của buồng xuắn Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.5

2.6.8 Tính toán khuôn ép Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.9 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHUN PHẤN Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.1

3.1 Tìm hiểu chung về bột chống dính Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.1 3.2 Quá trình và nguyên tắc chống dính Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.1 3.3 Phân tích và chọn phương án thiết kế Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.1 3.3.1 Phương án thổi trực tiếp Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.1 3.3.2 Phương án hai bình trích Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.2 3.3.3 Phương án hổn hợp Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.3 3.3.4 Phương án đĩa quay Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.3 3.4 Đánh giá và chọn phương án thiết kế Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.5 3.5 Phân tích và tính toán động lực học máy Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.5

3.5.1 Phân tích chung Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định 3.5.2 Tính toán chung Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.6 3.5.3 Thiết kế và tính toán bánh vít Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.7 3.5.4 Thiết kế trục vít Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.7 CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ BĂNG TẢI LÀM MÁT VÀ VẬN CHUYỂN ỐNG SĂM

XE ĐẠP Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.9 4.1 Tìm hiểu chung về băng tải Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.9 4.2 Đặc tính kĩ thuật Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.9

DUT.LRCC

xác định.9

4.4 Phân loại băng tải Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.9

4.5 Thiết kế băng tải 90 4.5.1 Tính chiều rộng băng vải cao su 90

4.5.2 Tính độ bền băng tải (số lớp lõi Z) Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.1 4.5.3 Tính chọn động cơ Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.2 4.6 Tính chọn tang Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.2 4.6.1 Cơ sở lí thuyết Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.2 4.6.2 Chọn và tính toán Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.3 CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ GIÀN LÀM NGUỘI Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.4

5.1 Vị trí của giàn làm nguội trong dây chuyền sản xuất ống săm xe đạp Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.4

5.2 Tính chọn động cơ điện Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.4 5.3 Thiết kế hộp giảm tốc Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.4 5.3.1 Chọn vật liệu Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.4 5.3.2 Định ứng suất cho phép của răng bánh vít Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.4

5.3.3 Tính tỉ số truyền I và chọn số mối ren trục vít và số răng bánh vít Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.5

5.3.4 Sơ bộ chọn trị số hiệu suất  và hệ số tải trọng K Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.5

5.3.5 Đinh m và q Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.5 5.3.6 Kiểm nghiệm vận tốc trượt, hiệu suất và hệ số tải trọng Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.5

5.3.7 Kiểm nghiệm ứng suất uốn của răng bánh vít Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.6

5.3.8 Định các thông số hình học Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.6 5.3.9 Tính lực tác dụng Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.6 CHƯƠNG 6 : THIẾT KẾ MÁY VUỐT SĂM Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.8

6.1 Tìm hiểu chung về công đoạn vuốt săm Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.8

6.2 Nguyên lí hoạt động Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.8 6.3 Tính chọn động cơ điện Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.8 6.4 Thiết kế các bộ truyền Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.8 6.4.1 Thiết kế bộ truyền đai Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.8

DUT.LRCC

7.3 Bôi trơn Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.3 7.3.1 Bôi trơn hộp giảm tốc Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.3 7.3.2 Bôi trơn bộ phận ổ Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.3 7.4 An toàn và vận hành Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.4 7.4.1 An toàn về điện Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.4 7.4.2 An toàn phòng cháy chữa cháy Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.4 7.4.3 An toàn vận hành máy Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.4 KẾT LUẬN CHUNG Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.5 TÀI LIỆU THAM KHẢO Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.6

DUT.LRCC

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Thành phần tiêu chuẩn để xác định tính cơ lý của cao su 8

Bảng 2.1: Thông số trên các trục Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.2 Bảng 3.1: Phân tích đánh giá phương án thiết kế Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.5

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Bảng phân loại trong kỹ thuật và chế biến cao su 5 Hình 1.2: Sơ đồ dây chuyền sản xuất crepe 6 Hình 1.3: Sơ đồ sản xuất cao su thiên nhiên 8

hình 1.4: Sơ đồ sản xuất cao su tái sinh Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.2 Hình1.5 : Sơ đồ động máy luyện hở 2 trục cán Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.4

Hình 1.8: Sơ đồ sản xuất săm xe đạp Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.7 Hình 1.9 Đồ thị chỉ sự phụ thuộc của áp suất và chiều cao .Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.1

Hình 1.10 Đồ thị chỉ sự phụ thuộc của hệ số ma sát vào áp suất của vật liệu Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.2

Hình 1.11 Đồ thị chỉ sự phụ thuộc của lực chiều trục vào áp suất ép của vật liệu Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.2

Hình 2.1 Sơ đồ cơ cấu ép bằng trục vít đùn Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác

định.5

Hình 2.2 Sơ đồ cơ cấu ép bằng vít xoắn Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.6 Hình 2.3: Sơ đồ động máy đùn ép Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.8 Hình 2.4: Sơ đồ tiết diện đai thang Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.2 Hình 2.5: Thông số bánh đai Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.4 Hình 2.6: Sơ đồ biểu diễn lực tác dụng len bánh răng Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.1

Hình 2.7: Sơ đồ biểu diễn lực tác dụng len bánh răng Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.7

Hình 2.8: Phác họa hộp giảm tốc Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.8 Hình 2.9: Sơ đồ các kích thước của then và trục Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.9

Hình 2.10: Sơ đồ các kích thước của ổ lăn 60

Hình 2.11:Sơ đồ mặt cắt ngang của cánh vít Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.5

Hình 2.12: Sự biến đổi áp suất theo chiều dài .Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.5

Hình 2.13: Sơ đồ tải trọng tác dụng lên vít ép Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.7

Hình 2.15: Sơ đồ áp suất tác dụng lên vòng xoắn vít ép Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.1

Hình 2.16: Sơ đồ biểu diễn sự thay đổi áp suất theo chiều dài Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.6

DUT.LRCC

Hình 4.1: Băng tải 90

Hình 4.2: Băng tải Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.1 Hình 4.2: Sơ đồ băng tải Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.3 Hình 5.1: Sơ đồ dàn làm nguội Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.7

Hình 6.1: Kích thước bánh đai 100

Hình 6.2: Cơ cấu căng xích Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.2 Hình 6.3: Miệng vuốt Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.2

DUT.LRCC

MỞ ĐẦU

Trong ngành công nghiệp cơ khí và các ngành khác, máy móc chiếm vị trí quan

trọng không thể thiếu Có nhiều loại máy móc thiết bị cho các lĩnh vực khác nhau như: nông nghiệp, y tế, xây dựng Mỗi một loại máy móc thiết bị cho ra sản phẩm phục vụ cho một hoặc một số lĩnh vực Sản phẩm cao su được ứng dụng nhiều trong cuộc sống Cùng với sự phát triển nhanh chóng của xã hội thì phương tiện giao thông cũng

phát triển nhanh chóng ngày càng tiện dụng và an toàn Trong phương tiện giao thông thì săm lốp xe là dễ gặp trục trặc và được sửa chữa nhiều Vì thế dây chuyền sản xuất

ống săm xe là cần thiết cho nhà sản xuất săm

Với mục tiêu và tầm quan trọng trên thì việc thiết kế một dây chuyền sản xuất săm

xe đạp là cần thiết Được sự nhất trí cho phép của khoa cơ khí và thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Văn Yến em xin thiết kế dây chuyền sản xuất ống săm xe đạp làm đề tài tốt nghiệp

Nội dung đồ án tốt nghiệp gồm 7 chương:

Chương 1: Cao su và công nghệ sản xuất săm xe đạp

Chương 2: Thiết kế máy ép đùn ống săm xe đạp

Chương 3: Thiết kế hệ thống phun phấn

Chương 4: Thiết kế băng tải làm mát và vận chuyển ống săm xe đạp

Chương 5: Thiết kế giàn làm nguội

Chương 6: Thiết kế máy vuốt săm

Chương 7: Một số vấn đề về lắp ráp và bảo dưỡng An toàn và vận hành

CHƯƠNG 1:

CAO SU VÀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SĂM XE ĐẠP

1.1 Giới thiệu chung về cao su:

1.1.1 Khái niệm:

Cao su là hợp chất cao phân tử mà mạch đại phân tử của nó có chiều dài lớn hơn rất nhiều lần chiều rộng và được cấu tạo từ một hoặc nhiều loại mắt xích có cấu tạo hóa học giống nhau được lặp đi lặp lại nhiều lần

1.1.2 Tính chất:

Hoạt động hóa học, tính năng kĩ thuật của cao su phụ thuộc vào thành phần hóa học, khối lượng phân tử, sự phân bố khối lượng phân tử và sự sắp xếp tương ứng các mạch đại phân tử trong khối polyme Độ bền nhiệt của cao su phụ thuộc vào năng lượng liên kết các nguyên tố hình thành mạch chính Năng lượng liên kết càng cao thì

độ bền nhiệt càng lớn, cao su có khả năng làm việc ở nhiệt độ càng cao

Bảng năng lượng liên kết các nguyên tố có khả năng hình thành mạch chính:

Kí hiệu Năng lượng [ KJ/ mol]

C-C 349

C-O 353

Si- O 454

Si – Si 233

S –S 243 – 260

Cấu tạo mạch phân tử của cao su phụ thuộc vào bản chất các liên kết tạo nên mạch chính Các liên kết không phân cực hình thành các mạch phân tử có cấu trúc thẳng Các liên kết phân cực hình thành các mạch phân tử dạng lò xo Cao su silicon

có mạch đại phân tử cấu tạo từ các nguyên tố Silic (Si), Oxi (O) xen kẽ nhau Do liên kết Si - O có độ phân cực lớn, góc liên kết hóa trị nguyên tố Oxi lớn nên mạch đại phân tử Silicon có cấu trúc dạng lò xo (quanh nó được che đậy bằng các gốc Ankyl)

Lực tác dụng tương hỗ giữa các phân tử, các nhóm thế của mạch đại phân tử

mà đại lượng để đánh giá nó là mật độ năng lượng kết dính nội gây ảnh hưởng lớn đến

độ tương tác và hòa tan polyme vào các loại dung môi hữu cơ Mặt khác, phụ thuộc vào lực tác dụng tương hỗ giữa các phân tử đàn tính của vật liệu thay đổi khi thay đổi nhiệt độ

Polyme chứa các nhóm phân cực lớn ở mạch chính có tác dụng tương hỗ giữa các phân tử lớn thì đàn tính của vật liệu giảm nhanh chóng khi nhiệt độ giảm Những polyme như vậy có tính nhiệt độ hóa thủy tinh cao Ngược lại, các polyme không phân cực có lực tác dụng tương hỗ giữa các phân tử nhỏ, mềm dẻo ngay cả khi nhiệt độ thấp Tính chất của polyme cũng được tổng hợp từ một loại monome như nhau nhưng

có thể khác nhau phụ thuộc vào thứ tự, vị trí liên kết để tạo thành mạch đại phân tử và cách sắp xếp chúng trong không gian Chẳng hạn, khi trùng hợp butadien có thể nhận được 4 loại polyme có cấu trúc điều hòa không gian mà chúng có những đặc trưng lý học, cơ học, và các tính chất hóa học khác nhau:

HC

HC CH2

1,2 Polybutadien izotactic 1,4 Cis Polybutadien

+ 1,4 Cis poly butadiene là cao su butadiene được dùng trong công nghiệp chế biến và gia công cao su để sản xuất ra các sản phẩm cao su dân dụng

Trong khối polyme, các monome có cấu trúc không gian khác nhau, có thể sắp xếp xen kẽ nhau theo một thứ tự nào đó hoặc chúng có thể sắp xếp tự do Tỉ số giữa các mắt xích sắp xếp theo thứ tự và tổng số các mắt xích trong khối polyme là đại lượng đánh giá mức độ điều hòa không gian của polyme Polyme có mức độ điều hòa không gian lớn có khả năng kết tinh và chuyển sang trạng thái tinh thể lớn hơn ngay cả trong trường hợp không có biến dạng Cao su tinh thể và cao su kết tinh trong quá trình biến dạng được đặc trưng bằng độ bền cơ học cao Tuy nhiên, cùng với tăng của hàm lượng pha tinh thể khả năng bảo toàn tính chất vật lý, đàn tính ở nhiệt độ thấp (giảm) Nhiệt độ hóa thủy tinh của cao su tinh thể cao hơn nhiệt độ hóa thủy tinh của cao su có cùng bản chất hóa học nhưng nằm trong cấu trúc vô định hình

Khối lượng phân tử dài phân bố khối lượng phân tử của cao su cũng có những ảnh hưởng rất lớn đến tính công nghệ, tính chất cơ lícủa vật liệu Đối với mỗi loại cao

su, khi tăng khối lượng phân tử đến một giá trị nào đó, các tính chất cơ lí đều tăng, đặc biệt là độ bền mài mòn và đàn tính của vật liệu Trong khoảng nhiệt độ, cao su ở trạng thái mềm cao và chảy nhớt Sự phụ thuộc tính chất công nghệ vào khối lượng phân tử

có thể đánh giá qua sự phụ thuộc độ nhớt vật liệu vào khối lượng phân tử theo phương trình:

: hằng số, nhập các giá trị α = 3;4

k: hằng số phụ thuộc vào bản chất polyme

Cùng với sự phát triển của các ngành kĩ thuật khác, yêu cầu kĩ thuật đối với cao su, các sản phẩm cao su cũng khác nhau Nhu cầu sản xuất ra các loại cao su đáp ứng những yêu cầu kĩ thuật đa dạng là cần thiết Ngày nay trong kĩ thuật chế biến và gia công cao su sử dụng không những cao su tờ một loại monome mà các loại cao su cấu tạo từ các loại monome khác nhau Những polyme nhận được có trong mạch các mắt xích từ những monome khác nhau được gọi là sopolyme Sự sắp xếp khác nhau các monome trong mạch đại phân tử tạo cho cao su những tính chất cơ học, lý học, hóa học và các tính chất công nghệ khác Sopolyme có cấu trúc từ mạch đại phân tử mà các đoạn mạch được hình thành từ một loại monome sắp xếp xen kẽ với các đoạn mạch được hình thành từ một loại monome khác nhau được gọi là block- sopolyme

nA + mB  - (A)x – (B)y – (A)a – (B)b –

Sopolyme mà mạch đại phân tử của nó được hình thành từ các monomer sắp xếp xen kẽ nhau được gọi là sopolyme có cấu trúc điều hòa:

…- A – B – A – B – A – B - …

Mạch chính mạch đại phân tử không những chỉ được tạo thành từ các nguyên

tử cacbon mà nó còn được tạo thành từ các nguyên tố của nhiều nguyên tố hóa học khác nhau: cao su silicon có mạch đại phân tử cấu tạo từ các nguyên tử silic và oxi sắp xếp xen kẽ nhau:

Tìm hiểu đi sâu về cao su hết sức cần thiết để từ đó người kĩ sư cơ khí có thể

có những nhận định tổng quan về máy móc, thiết bị sẽ được chế tạo để đưa vào sản xuất, chế biến và gia công cao su Phương pháp gia công ra sản phẩm cao su là yếu tố quan trọng có ảnh hưởng đến tính năng kĩ thuật, thời gian sử dụng sản phẩm đó Thực vậy, trong quá trình sơ hỗn luyện phụ thuộc vào phương pháp hỗn luyện, máy và thiết

bị tiến hành hỗn luyện, có thể nhận được hỗn hợp cao su mà mức độ phân tán đồng đều các cấu tử trong nó khác nhau, phụ thuộc vào phương pháp thành hình sản phẩm, định hình sản phẩm (phương pháp lưu hóa) có thể nhận được các sản phẩm cao su có cấu tử ngoại vi phân tử, cấu trúc mạng lưới không gian khác nhau Để có được sản phẩm cao su với tính năng kỹ thuật cho trước không những lựa chọn các chất phối hợp thích hợp với hàm lượng thích hợp mà còn phải nghiên cứu lựa chọn phương án thiết

kế máy móc thiết bị công nghệ tối ưu nhất để chế tạo và từng bước hòan thiện dần

công nghệ chế biến và gia công cao su để nâng cao dần chất lượng sản phẩm đáp ứng ngày càng cao nhu cầu thị trường

1.2 Các loại cao su:

1.2.1 Cao su thiên nhiên:

a Lịch sử phát triển: cao su thiên nhiên được loài người phát hiện và sử dụng vào nửa cuối thế kỷ XVI ở Nam Mỹ Con người chỉ sử dụng cao su ở mức độ thấp và đến năm 1839 thì loài người phát minh được quá trình lưu hóa chuyển cao su từ trạng thái chảy nhớt sang trạng thái đàn hồi cao bền vững và cao su từ đó được sử dụng để sản xuất ra sản phẩm tăng lên

Năm 1975 sản lượng cao su thiên nhiên thế giới: 3,5 tr tấn

Năm 1980 sản lượng cao su thiên nhiên thế giới: 5 tr tấn

Năm 1990 sản lượng cao su thiên nhiên thế giới: 7,5 tr tấn

Năm 2000: sản lượng ước đạt gần 10 tr tấn

b Mủ cao su thiên nhiên: mủ cao su thiên nhiên là nhũ tương trong nước của

các hạt cao su với hàm lượng phần khô ban đầu từ 28% đến 40% Các hạt cao su này

vô cùng nhỏ bé và có hình dạng của quả trứng gà, kích thước các hạt từ 0,05 – 3 m, một gam mũ cao su với hàm lượng khoảng 40% chứa 5.1013 hạt với đường kính trung bình khoảng 0,26m

Mủ cao su chảy từ cây cao su ra có kiềm tính yếu ( PH = 7,2) Sau vài giờ bảo quản trị số PH của mủ cao su giảm dần xuống từ 6,9 – 6,6 sau đó latec dần dần bị keo

tụ

CAO SU

Hình 1.1 Bảng phân loại trong kỹ thuật và chế biến cao su

CAO SU DÂN DỤNG

CAO SU CÓ CÔNG DỤNG ĐẶC BIỆT CAO SU BUTADIEN NITRYL

Mủ cao su thiên nhiên chứa nhiều nước Để giảm giá thành vận chuyển và tiện

sử dụng latec thường được cô đặc

c Cao su sống: Cao su thiên nhiên được sản xuất từ latec chủ yếu bằng 2

phương pháp: keo tụ mủ cao su và cho bay hơi nước ra khỏi mủ cao su

Ta giới thiệu sơ đồ dây chuyền sản xuất crepe hong khói từ mủ cao su thiên nhiên:

Hình 1.2: sơ đồ dây chuyền sản xuất crepe

d Thành phần và cấu tạo của cao su thiên nhiên:

Thành phần của cao su thiên nhiên gồm nhiều nhóm các chất hóa học khác nhau: cacbuahydro (phần chủ yếu), độ ẩm, các chất tách ly bằng axeton, các chất chứa Nitơ mà thành phần chủ yếu của nó là protein và các chất khoáng Hàm lượng các chất này có thể dao động tương đối lớn và phụ thuộc vào nhiều yếu tố: phương pháp sản xuất, tuổi của cây cao su, cấu tạo thổ nhưỡng, khí hậu nơi cây sinh trưởng và mùa khai thác mủ cây cao su

Tính chất cơ lý, tính năng kĩ thuật của cao su thiên nhiên được xác định bằng mạch cacbuahydro tạo thành từ các mắt xích izopenten:

Khối lượng phân tử trung bình của cao su thiên nhiên là 1,3.106 Mức độ dao động khối lượng phân tử rất nhỏ (105  2.106)

e Tính chất vật lý của cao su thiên nhiên:

Cao su thiên nhiên ở nhiệt độ thấp có cấu trúc tinh thể Vận tốc kết tinh lớn nhất được xác định ở nhiệt độ - 250C Cao su thiên nhiên kết tinh có biểu hiện rõ ràng lên bề mặt: độ cứng tăng bề mặt vật liệu mờ ( không trong suốt) Cao su thiên nhiên tinh thể nóng chảy ở nhiệt độ 400 C Quá trình nóng chảy các cấu trúc tinh thể của cao

su thiên nhiên xảy ra cùng với hiện tượng hấp thụ nhiệt (17 Kj/ Kg)

CÁN RÃNH

NGÂM NƯỚC SẤY HONG KHÓI

KCS + Đ ÓNG KIỆN

Ở nhiệt độ 200C  300 C cao su sống dạng Crepe kết tinh ở đại lượng biến dạng dãn dài là 200% Tính cách âm của cao su mềm trên cơ sở cao su thiên nhiên được đánh giá bằng vận tốc truyền âm trong đó Ở nhiệt độ 250C, vận tốc truyền âm trong cao su thiên nhiên là 37m/s Vận tốc truyền âm giảm khi nhiệt độ hợp phần cao

su Cao su thiên nhiên tan tốt trong các dung môi hữu cơ mạch thẳng, mạch vòng, tetraclorua cacbon và sunfua cacbon

Tính chất vật lý của cao su thiên nhiên:

Các tính chất vật lý Giá trị của tính chất

Khối lượng riêng 913 [ kg/m3]

Nhiệt độ hóa thủy tinh -70 [ 0C]

Hệ số giãn nở thể tích 656.10-14 [dm3/0C]

Nhiệt dẫn riêng 0,14 [w/ m0K]

Nhiệt dung riêng 1,88 [ Kj/kg0K]

Nửa chu kỳ kết tinh -250C 2  4h

Thẩm thấu điện môi ở tần số dao động 1000hec ( giây 2,4  2,7 h)

f Tính công nghệ của cao su thiên nhiên:

Trong quá trình bảo quản, cao su thiên nhiên thường chuyển sang trạng thái tinh thể, ở nhiệt độ môi trường từ 250C  300C hàm lượng pha tinh thể trong cao su thiên nhiên là 40% Trạng thái tinh thể làm giảm tính mềm dẻo của cao su thiên nhiên

Để đánh giá mức độ ổn định các tính chất công nghệ của cao su thiên nhiên trên thương trường quốc tế còn sử dụng hệ số ổn định độ dẻo PRI PRI được đánh giá bằng

tỉ số (%) độ dẻo mềm cao su được xác định sau 30’ đốt nóng ở nhiệt độ 1400C so với

độ dẻo ban đầu

Độ nhớt của cao su thiên nhiên phụ thuộc vào loại chất lượng:

- Cao su thiên nhiên thông dụng độ nhớt ở 1440 C là 95%

- Cao su loại SMR – 50 có độ nhớt là 75%

Để đảm bảo tính chất công nghệ của cao su trong các công đoạn sản xuất, cao

su được xử lý bằng sơ luyện đến độ dẻo p = 0,70,8

+ Độ dẻo của cao su thiên nhiên có thể xác định trên máy đo độ dẻo TM-2 của Liên Xô cũ hoặc xác định qua độ nhớt  trên máy đo độ dẻo UOLLE (po) Độ dẻo po

có quan hệ với độ nhớt theo phương trình:

= 5,06 + 2,25 po – 0,001 p2

+ Để đánh giá mức độ ổn định các tính chất công nghệ của cao su thiên nhiên dùng PRI Hệ số ổn định PRI cho các loại cao su khác nhau thì khác nhau:

- Cao su hong khói mắt sàng loại I: PRI = 80% -90%

- Cao su hong khói loại SMR – 5: PRI  60%

- Cao su hong khói loại SMR - 50: PRI  30%

Hệ số PRI càng cao thì vận tốc hóa dẻo cao su càng nhỏ Điều đó có nghĩa là cao su có hệ số PRI càng cao thì khả năng chống lão hóa càng cao

- Để thuận tiện cho quá trình vận chuyển và sử dụng mủ cao su thường được

cô đặc lại Có nhiều phương pháp cô đặc như: ly tâm hay bay hơi tự nhiên, tách lớp, điện ly…bằng các phương pháp cô đặc khác nhau thì nhận được cao su có tính chất và thành phần khác nhau

- Thông thường cao su thiên nhiên được sản xuất theo sơ đồ công nghệ sau:

Hình 1.3: sơ đồ sản xuất cao su thiên nhiên

+ Mủ cao su thiên nhiên thường được khuấy trộn với dung dịch axit axetic 1% cho đến khi mủ đông tụ hoàn toàn Giai đoạn cán rửa với mục đích loại bỏ các chất tan trong nước axit dơ khi đông tụ cao su được cho qua các máy cán 2 trục và phun nước vào khe trục cán nhiều lần cho sạch Sau đó chuyển sang máy băm tạo hạt khi sản xuất cao

su dạng cốm hoặc máy cán có vân hoa trên trục để cán tấm khi sản xuất cao su tờ

Công đoạn sấy cao su có tác dụng ngăn ngừa sự phát triển của vi sinh tăng thời gian sử dụng cao su, sau đó cao su được đưa vào máy ép thủy lực để đóng kiện thành các bánh cao su

Cao su thiên nhiên có ưu, nhược điểm:

+ Ưu điểm: là sức dính tốt, đàn hồi tốt, lực kéo đứt và xé rách cao, sinh nhiệt

thấp, tốc độ lưu hóa nhanh, giá thành rẻ

+ Nhược điểm: của cao su thiên nhiên là tính chất tác dụng của O2, O3, dầu, axit, kiềm yếu, chống lão hóa nhiệt kém

g Tính chất cơ lý của cao su thiên nhiên:

Cao su thiên nhiên có khả năng lưu hóa bằng lưu huỳnh phối hợp với các loại xúc tiến lưu hóa thông dụng

Tính chất cơ lý của cao su thiên nhiên được xác định theo tính chất cơ lý của hợp phần cao su tiêu chuẩn xác định ở bảng sau:

Bảng thành phần tiêu chuẩn để xác định các tính chất cơ lý của cao su thiên nhiên:

Bảng 1.1: thành phần tiêu chuẩn để xác định tính cơ lý của cao su

a Cao su izopren:

Cao su izopren (poly izopren) lần đầu được tổng hợp ở Liên Xô (cũ) năm

1949 Cao su izopren nhận được trong phản ứng trùng hợp 2- metylbutadien 1,3 trong pha khí hoặc trong dung dịch cacbuahydro no với sự có mặt của xúc tác Liti (Li) kim loại hoặc hệ xúc tác ziegler – Natha ( TiCl4 + AlR3) phụ thuộc vào tỉ lệ alkyl nhôm tetra cloruatitan, các gốc ankyl khác nhau các nước, hãng sản xuất đã cho ra thương trường quốc tế các loại cao su izopren khác nhau

Cao su izopren có mạch chính được cấu tạo từ 94%  98% các mắt xích ở 1,4 six izopren

Mạch chính mạch đại phân tử của cao su izopren có cấu tạo gần giống với cấu tạo mạch chính mạch phân tử cao su thiên nhiên nên cao su izopren có tính công nghệ

và tính chất cơ lý tương đương với tính chất của cao su thiên nhiên

b Cao su butadien (BR): có khả năng chống mài mòn tốt nên thường dùng

trong mặt lốp ôtô, xe máy hoặc các sản phẩm làm việc trong môi trường chịu ma sát lớn như: băng chuyền, băng tải,…tính chống mỏi tốt Nhược điểm của BR là tính chống cắt xé thấp, cao su BR phối hợp tốt với các loại cao su không phân cực như: cao

su thiên nhiên, SBR, NBR Tùy thuộc vào hãng sản xuất mà cao su BR có các kí hiệu sau: BR 40, BR100, BR 01…

c Cao su butadien styren: ( SBR)

+ Kí hiệu : Liên Xô : CKC

Tỷ trọng biến đổi thì tính chât cũng biến đổi theo

+ Tính năng chịu lão hóa oxi, chịu nhiệt độ, chịu dầu và chịu mài mòn, nhưng đàn hồi, cưỡng lực, chịu uốn khúc, xé rách đều kém hơn cao su thiên nhiên

+ Biến dạng nhiều lần sẽ sản sinh nhiệt lượng lớn, nhược điểm này làm cho lốp ôtô chế tạo bằng cao su CKC kém chất lượng hơn chế tạo bằng cao su thiên nhiên

+ Độ dẻo nhỏ, sơ luyện bằng cơ học tăng độ dẻo khó khăn hơn, khi gia công

Thường gặp là: SBR – 1502 cao su không độn dầu trùng hợp ở nhiệt độ thấp

SBR – 1712 cao su có độn dầu trùng hợp ở nhiệt độ thấp

Cao su SBR có nhược điểm là tính chống xé rách và nứt thấp, lực kéo đứt thấp, sinh nhiệt cao, ít kín khí, tính chịu nhiệt và chống lão hóa thấp

d Cao su butadien – nitryl:

+ Ký hiệu : CKH ( Liên Xô)

NBR ( Mỹ, Ý, Nhật)

Là sản phẩm đồng trùng hợp của butadien 1,3 và acrylonitryl với sự có mặt của hệ xúc tác oxy hóa khử persunfat kali và trietanolamin Cao su butadien nitryl công nghiệp ra đời 1937 ở CHLB Đức Sản phẩm chủ yếu có mạch phân tử dài – mạch đại phân tử của butadien nitryl là :

e Cao su Clopren:

Là sản phẩm nhận được trong quá trình trùng hợp huyền phù Clopren hoặc trong quá trình đồng trùng hợp clopren với một hàm lượng monome loại diên không lớn Cao su clopren huyền phù được trùng hợp ở nhiệt độ 40  20C và 6  2oC với sự

có mặt của xúc tác oxy hóa persunfatkali Sản phẩm nhận được trong quá trình trùng

hợp gọi là cao su clopren nhiệt độ cao và cao su clopren nhiệt độ thấp tương ứng Cao

su clopren là cao su phân cực lớn Nguyên tử Clo có khả năng che chắn các tác nhân tác dụng tốt nên Clopren là cao su chịu dầu, chịu tác dụng hóa học tốt Độ bền trong môi trường dầu mỡ của cao su clopren thua cao su nitryl, tuy nhiên trong các dung môi hữu cơ như: axeton, rượu Cao su Clopren chịu tốt hơn Cao su clopren bền với các tác dụng hóa chất như: axit, bazơ, muối nên trong công nghiệp cao su, clopren dùng

để bọc lót thiết bị, chống ăn mòn tốt Cao su Clopren có độ bền khí hậu tốt, có khả năng phân tích điện tốt nên nó được dùng để bọc cáp điện trong công nghiệp và điện

tử

f Cao su Butyl:

Là cao su có tính chịu nhiệt tốt, có tính đàn hồi tốt, bền với tác động của môi trường hóa học nên thường dùng trong các loại sản phẩm chịu nhiệt như cốt hơi, màng lưu hóa, hoặc trong các thiết bị chịu nhiệt acid, kiềm Tính kín khí tốt nên thường dùng trong các sản phẩm như săm Butyl còn dùng trong vật liệu bọc lót dây điện hoặc các vật liệu khác do tính bền với khí hậu Butyl còn có tính chịu va đập tốt nên thường dùng trong các sản phẩm có yêu cầu chống rung cao

Nhược điểm của Butyl là khả năng chịu dầu mỡ kém sức dính kém, không trộn lẫn với các loại cao su khác, tốc độ lưu hóa thấp

* Ngoài ra, còn có nhiều loại cao su tổng hợp khác như: clopren, clobutyl, thiokol, silicon…có nhiều tính năng khác nhưng ít sử dụng hơn Tất cả các loại cao su tổng hợp đều được kiểm tra tính năng cơ lý theo đơn pha chế chuẩn riêng cho từng loại cao su, qui trình luyện, điều kiện lưu hoá mẫu, các số liệu về tính năng cơ lý cũng khác nhau đối với từng loại cao su

1.2.3 Cao su tái sinh:

a Khái niệm: Cao su tái sinh là loại cao su thu được bằng phương pháp thoát lưu cao

su đã qua lưu hoá, qua đó, có thể sử dụng lại các sản phẩm cao su đã qua sử dụng, sản phẩm cao su cũ (cao su đã lưu hoá), hư hỏng và những phế liệu của các nơi gia công vật liệu cao su với mục đích giảm giá thành sản phẩm

b Ý nghĩa và tác dụng của cao su tái sinh:

+ Cao su tái sinh được dùng nhiều trong lĩnh vực sản xuất các sản phẩm cao su

+ Dùng cao su tái sinh tiết kiệm được cao su ống và một số hoá chất khác, giảm giá thành sản phẩm

+ Làm nhanh một số quá trình gia công và tăng một số tính chất của sản phẩm

+ Làm nhanh một quá trình trộn và phân tán đều cao su ống và các hoá chất của sản phẩm

+ Giảm lượng sinh nhiệt độ của hỗn hợp cao su khi gia công trên các thiết bị công nghệ

+ Giảm độ co của cao su khi cán tráng, ép xuất làm cho công việc cán tráng, ép xuất nhanh và dễ hơn

+ Các hỗn hợp có cao su tái sinh dễ tạo hình và làm nhanh quá trình lưu hoá

+ Tăng một số tính chất của cao su như tăng độ cứng, bền với nhiệt độ

+ Tăng khả năng chống lão hoá thiên nhiên (ánh sáng, oxi,nhiệt độ)

+ Tăng khả năng chịu nhiệt độ, chịu dầu, và hơi nóng

c Quy trình chung để sản xuất cao su tái sinh:

hình 1.4: sơ đồ sản xuất cao su tái sinh

Cĩ nhiều phương pháp sản xuất cao su tái sinh như thốt lưu bằng hơi nước bão hồ,

dùng hố chất hoặc dùng máy ép đùn

+ Đun nĩng bột cao su nghiền nhỏ, ủ với các chất làm mềm sẽ làm trương nở cao su, giảm lực liên kết giữa các phần tử trong cao su tạo thuận lợi cho việc tái sinh, lượng dùng từ: 1030%

+ Trong quá trình thốt lưu, một số phần cấu trúc mang mạng lưới khơng gian

cĩ thể xảy râ ở các mạch ngang giữa các nguyên tố lưu huỳnh S với nhau, và giữa các nguyên tử C và C trong mạch chính

Vậy cấu trúc khơng gian giảm xuống làm cho cao su tan một phần trong các dung mơi hữu cơ làm cho cao su trở nên mềm dẻo hơn

d Ưu, nhược điểm của cao su tái sinh:

* Ưu điểm:

- Cải thiện độ dẻo, giảm thời gian cho chất độn vào mẻ luyện

- Tăng tốc độ ép đùn, giảm độ nở của cao su tại miệng đùn

- Cải thiện ngoại quan của sản phẩm ép đùn, giảm độ co rút

- Giảm tiêu hao năng lượng vì một phần chất đột đã cĩ trong cao su tái sinh

- Tăng tính dính

* Nhược điểm: sự giảm các tính năng cơ lý: làm giảm độ đàn hồi, độ bền, độ

xé rách của cao su lưu hĩa, giảm khả năng làm việc trong điều kiện biến dạng liên tục nên nĩ được sử dụng với hàm lượng thấp Bởi thế, cao su tái sinh chỉ thay thế một phần nhỏ cao su sống, nĩ được dùng nhiều trong các sản phẩm lưu hĩa bằng khuơn nhỏ như: thảm cao su, ống cao su đặc biệt là các sản phẩm lớn vì chúng cĩ tính lưu động chậm nên dễ điền đầy khuơn, khơng tạo bọt khí

Các loại cao su thường được tái sinh là: cao su thiên nhiên, SBR, Butyl Sau khi thốt lưu cao su tái sinh cũng được kiểm tra tính năng cơ lý theo đơn pha chế cho từng loại cao su

1.2.4 Các chất phối hợp cho cao su:

Để tạo cho cao su cĩ những tính chất cần thiết, cao su sống được hỗn luyện với các chất khác Các hợp chất này cĩ thể ở dạng bột lỏng, cĩ nguồn gốc hữu cơ hay

vơ cơ, lượng dùng cĩ thể rất nhỏ (0,01%) đến rất lớn (vài trăm phần khối lượng), phụ thuộc vào tính năng tác dụng của các chất phối hợp được phân loại thành các loại sau:

a Chất lưu hĩa: S, Se, Te

b Xúc tiến lưu hĩa : Sulfenamit, M,DM, Thiuram

c Trợ xúc tiến lưu hĩa : thường là oxit kim loại như : ZnO

d Chất phịng lỗng : parafin, Antilut

e Chất hĩa mềm : parafin, dầu thơng

f Chất độn : than đen, SiO2

g Chất làm dẻo: Aktiplast T, EF 44…

Thành phẩm Tinh luyện Thoát lưu Trộn chất làm mềm

Sàng Lọc bỏ vải, kim loại

Nghiền bột Cao su cũ

h Chất màu : TiO2, ZnO…

1.3 Cơ sở lý thuyết về luyện cao su :

1.3.1 Sơ luyện:

a Khái niệm : Sơ luyện là quá trình dưới tác dụng của lực cơ học và sự tác

dụng của cao su với không khí làm phá vỡ các phân tử cao su và kết quả là làm tăng

độ dẻo, khả năng hấp thụ các phụ gia và tạo điều kiện gia công các công đoạn sau được dễ dàng Sơ luyện làm giảm tính đàn hồi và tăng độ dẻo của cao su, thuận lợi cho quá trình hỗn luyện, cán tráng, ép xuất và lưu hóa Đáp ứng yêu cầu khi gia công các bản thành phẩm về cao su đạt chất lượng

b Lý thuyết về sơ luyện :

+ Khi sơ luyện đã xảy ra quá trình oxi hóa giữa O2 trong không khí và cao su dẫn đến sự phá vỡ các phân tử cao su làm cho độ dẻo của nó tăng lên

+ Khi sơ luyện cao su thiên nhiên bằng máy luyện hở, ta thấy hiệu quả tốt ở nhiệt độ cao thấp hơn.(500 – 600), còn luyện kín thì nhiệt độ cao hơn (160 – 1800)

+ Nếu sơ luyện có cao su sống thì sơ luyện phổ thông

+ Nếu sơ luyện có thêm chất xúc tiến là sơ luyện chủ liệu

+ Khi sơ luyện, độ dẻo cao su sẽ khác nhau, ở các đoạn khác nhau:

Đoạn 1 0,23  0,34 Uolle

Đoạn 2 0,35  0,44 Uolle

Đoạn 3 0,45  0,54 Uolle

Đoạn 4 0,59 trở lên

* Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sơ luyện :

+ Thời gian sơ luyện tăng độ dẻo nhanh ở 15’  20’ ban đầu Sau đó chậm dần và hiệu quả sơ luyện kém Nếu muốn tăng độ dẻo nhiều thì phải sơ luyện gián đoạn, có bộ phận đảo cao su cũng như cần thao tác của công nhân

+ Nhiệt độ trục càng thấp thì hiệu quả sơ luyện càng cao

+ Sơ luyện trên máy luyện hở 2 trục thì tỉ tốc giữa 2 trục càng lớn thì độ dẻo của cao su càng nhanh tăng giảm thời gian sơ luyện Thường tỉ tốc của máy sơ luyện

hở là : 1 :1,08 ; 1 : 1,17

Nhưng nếu tỉ tốc quá lớn thì cao su bị đốt nóng nhanh dẫn đến hiệu quả sơ luyện kém, không an toàn cho thiết bị

+ Cự ly trục : 1  1,5 (mm)

+ Đường kính trục: trục lớn thì hiệu quả sơ luyện tốt

+ Trọng lượng mỗi mẻ luyện: phù hợp với quy cách máy thì tốt

+ Phương pháp thao tác của công nhân phải có kĩ thuật

+ Chất lượng cao su sống phải đảm bảo

1.3.2 Hỗn luyện :

a Khái niệm, ý nghĩa hỗn luyện :

+ Hỗn luyện là quá trình trộn các chất phối hợp vào cao su sơ luyện, là quá trình phân tán đều các chất phối hợp vào cao su để trở thành một hỗn hợp cao su đồng nhất theo đơn pha chế

+ Hỗn luyện là khâu quan trọng trong công nghệ sản xuất các sản phẩm cao

su nói chung và lốp ôtô nói riêng Nếu cao su và các chất phối hợp không được trộn đều thì không phát huy được công dụng của chúng, ảnh hưởng đến tính năng sử dụng của sản phẩm

b Hỗn luyện bằng máy luyện hở:

Hình1.5 Sơ đồ động máy luyện hở 2 trục cán

c Hỗn luyện bằng máy luyện kín :

Hình 1.6 Sơ đồ động học máy luyện kín

1 Động cơ

2 Hộp giảm tốc

3 2 trục xoắn quay ngược chiều

4 Xilanh

1.4 Các sản phẩm được sản xuất từ cao su :

Cao su thiên nhiên dùng để sản xuất ra các mặt hàng dân dụng như : săm lốp

xe đạp, xe máy, ôtô

3 4

2

Hình 1.7 : sản phẩm từ cao su

1.5 Dây chuyền cơng nghệ sản xuất ống săm xe đạp :

1.5.2: Sơ đồ dây chuyền sản xuất săm xe đạp

Sơ đồ dây chuyền cơng nghệ sản xuất săm xe đạp:

Cắt, đục lổ, nối dán chân van.

Tiếp sau

GIAI ĐOẠN 1:

GIAI ĐOẠN 2:

Ko Đạt Đạt

Kiểm tra

Lưu hoá

Kiểm tra

Đóng gói ghi nhãn

Nhập kho công ty

Phế, cắt lấy chân van

Xử lí van chân van

Hình 1.8: sơ đồ sản xuất săm xe đạp

1.5.3.Các cơng đoạn trong dây chuyền sản xuất ống săm xe đạp:

a Cơng đoạn sơ luyện bán thành phẩm: Là giai đoạn gia cơng cơ học nhằm tăng

độ dẻo của cao su Vì vậy, sơ luyện cao su cĩ thể tiến hành trên máy cán 2 trục, máy luyện kín và máy trục vít Để tiến hành và khống chế quá trình sơ luyện và cơ chế của những biến đổi đĩ

Sơ luyện cao su bằng máy trục vít được sử dụng rộng rãi cho các xí nghiệp gia công cao su với công suất tiêu thụ cao su lớn vì các quá trình gia công trên máy đều là quá trình liên tục và thời gian lưu ở vật liệu trogn máy không lớn như ở các phương gia công trên máy cán, phụ thuộc vào cấu tạo của máy sơ luyện trục vít, nó được chia thành các loại khác nhau:

- Máy sơ luyện trục vít một giai đoạn với một trục vít

- Máy sơ luyện trục vít hai giai đoạn với 2 trục vít

Bộ phận chính của máy (phần làm việc của máy) được cấu tạo từ xi lanh và một vít xoắn có bước răng thay đổi quay trong xilanh với vận tốc khoảng 20 

25(v/ph) phụ thuộc vào yêu cầu công nghệ

Để di trì chế độ nhiệt cho quá trình gia công, ở vỏ máy xung quanh xilanh của trục vít xoắn có những khoảng thông nhau mà qua khoảng này chất lỏng được đưa vào để làm lạnh hoặc hơi nước được chảy qua nếu cần gia nhiệt

b Công đoạn nhiệt luyện trên máy luyện hở:

Để luyện cao su trên máy luyện hở thì cao su phải qua sơ luyện (hóa dẻo) trước Công đoạn được thực hiện như sau: các chất phối hợp được cán ép qua khe hở giữa 2 trục cán quay hướng vào nhau Các lớp cao su do có lực ma sát với trục cán kéo các chất phối hợp vào khe hở trục cán với vận tốc bằng vận tốc dài của trục cán Các lớp cao su tiếp sau do lực kéo dính với lớp trước cũng được kéo vào khe hở với vận tốc giảm dần so với khoảng cách bề mặt trục cán Do có sự khác nhau về vận tốc nên giữa các lớp cao su hỗn hợp cao su luôn xuất hiện ứng suất trượt nhào luyện chúng lại với nhau Mặt khác, do quá trình cán khe hở giữa các trục cán nhỏ nên phần không gian trên trục luôn xuất hiện một lượng cao su (hỗn hợp cao su) dự trữ Sự tồn tại liên kết dính giữa các lớp cao su đã kéo khối cao su dự trữ trên khe hở vào chuyển động theo những hướng khác nhau Phần cao su ở lớp giữa bị đẩy lên như lực đẩy của nêm, còn phần cao su sát với bề mặt trục cán thì quay theo chiều quay của trục

Sự chảy vật liệu trong khoảng cách giữa 2 trục cán Trong vòng quay của nguyên vật liệu dư đại lượng biến dạng trượt là lớn nhất Vì vậy, ở đây ứng suất trượt của cao su cũng lớn nhất và quá trình trộn luyện cũng xảy ra trong vùng mạnh nhất

Trong thực tế sản xuất, các máy cán luyện sử dụng để hỗn luyện cao su có vận tốc dài ở các trục khác nhau Vì thế, khe hở giữa các trục đại lượng biến dạng trượt giữa các lớp su tăng lên đáng kể Mức độ tăng biến dạng trượt phụ thuộc vào tỉ tốc của máy, khoảng khe hở giữa các trục  và được đặc trưng bằng Gradien vận tốc G:

c Công đoạn trộn hóa chất: Lưu huỳnh và xúc tiến

Đây là công đoạn có tầm quan trọng đến việc quyết định tính chất của cao su Tùy theo yêu cầu của sản xuất mà tẩm S nhiều hay ít vào hỗn hợp cao su

d Ép đùn:

Ép đùn hay còn gọi là ép phun là quá trình hình thành sản phẩm bán thành phẩm với mặt cắt xác định bằng phương pháp đẩy ép hỗn hợp cao su nóng dưới áp suất qua đầu đùn định hình Quá trình ép đùn được thực hiện bằng máy ép trục vít, khác với máy ép đúc hoạt động gián đoạn vật liệu ép được đẩy qua đầu đùn bằng chuyển động tịnh tiến của pitton trong xilanh thì ở đây, máy ép đùn đẩy vật liệu liên tục qua đầu đùn bằng vít trục quay với vận tốc xác định

Nhờ trục vít đùn làm việc trong xilạnh vừa quay vừa đẩy sản phẩm tạo ra lực

ép và nhiệt độ làm độn đều cao su và hóa chất giúp cho sản phẩm được đồng đều hơn Dưới tác dụng của áp suất ép các vật liệu trong xilanh được nén chặt lại, ngoài ra trong quá trình làm việc tạo ra một lượng nhiệt lớn làm cho cao su nhão ra Chính nhờ sự nhão này làm cho sự hòa tan các chất được dễ dàng hơn Để chống dính, người ta cho bột cách ly vào trong lòng đầu định hình Bán thành phẩm được đưa qua hệ thống băng chuyền Trên hệ thống băng chuyền, ta bố trí một vài con lăn ép sản phẩm và thêm hệ thống làm lạnh bằng nước phun, sau đó, săm đi qua hệ thống cắt và thổi khí làm khô Trong vùng đầy trục vít giữ vai trò của bơm răng cưa đẩy vật liệu khỏi đầu đùn để tạo hình bán thành phẩm

e Công đoạn cắt, đục lỗ, nối dán chân van, lưu hóa:

Đây là các công đoạn tương hỗ nhau có liên quan chặt chẽ để hoàn thành một sản phẩm săm hoàn chỉnh Săm sau khi qua máy ép đùn được đưa vào lõi nhôm ống và cho vào thùng lưu hóa sau một khoảng thời gian săm được đưa ra ngoài và chuyển qua máy vuốt săm Săm được nối dán lại và bắt đầu làm dán chân van và sau đó bơm vào một áp lực nhất định rồi đem đi lưu hóa

f Công đoạn KCS:

Săm sau khi đã qua các giai đoạn trên, được các nhân viên kiểm tra ngoại quan theo tiêu chuẩn qui định

Sau khi kiểm tra đạt tiêu chuẩn thì săm được đóng gói vào, nhập vào kho công

ty chờ ngày tung ra thị trường

Mục tiêu của công ty DRC: “năng suất – chất lượng - hiệu quả”

1.6 Cơ sở lý thuyết về ép đùn cao su

1.6.1 Khái niệm về ép đùn vật liệu:

Ép đùn vật liệu là một trong những phương pháp sử dụng rất phổ biến ở các nhà máy xí nghiệp, nhất là ở các nhà máy sản xuất gạch (nhà máy gạch Đại Hiệp - Quảng Nam, nhà máy sản xuất thức ăn cho tôm, nhà máy cao su…) thì máy ép đùn đóng một vai trò rất quan trọng

Mỗi nhà máy, xí nghiệp sản xuất mỗi sản phẩm và máy đùn ép các loại vật liệu khác nhau tùy theo sản phẩm của nhà máy Ở đây ta chỉ xét máy ép đùn vật liệu cao

su

Theo ý nghĩa của nó thì ép đùn được hiểu là tờ chất dẻo ban đầu sau khi qua máy đùn (máy đùn vít xoắn, xilanh đẩy…) ta sẽ thu được sản phẩm liên tục (chất dẻo ban đầu có thể thu được dạng bột hoặc dạng hạt)

* Phương pháp ép đùn cao su:

Cao su là vật liệu vừa dẻo vừa có tính đông đặc tốt, nên muốn tạo được sản phẩm yêu cầu thì phải cần khuôn ép Muốn qua khuôn ép dễ dàng, cao su cần có độ giãn nhất định và phải có lực ép và cơ cấu ép để đưa cao su qua khuôn ép

Ép đùn có 3 nhiệm vụ chính:

+ Tách pha lỏng

+ Làm cho bán thành phẩm có hình dạng xác định

+ Làm chặt sản phẩm nhằm cải tiến điều kiện vận chuyển với điều kiện giới hạn đề tài, ta chỉ xét 2 trường hợp:

a Tách pha lỏng:

- Chất lỏng ở trong sản phẩm ép có thể chia làm chất lỏng tự do và chất lỏng liên kết

+ Chất lỏng tự do dễ dàng tách khỏi bã khô

+ Chất lỏng liên kết (dạng phân tử) muốn tách thì phải cung cấp cho nó một năng lượng để khắc phục lực bám dính nhằm làm biến dạng cấu trúc và khắc phục lực cản do khi dịch chuyển chất lỏng, hơn nữa trở lực đó lại tăng lên cùng với sự tăng lực nén

- Lượng chất lỏng nhỏ nhất có thể chứa trong bã sau một thời gian ép đẳng nhiệt ở áp suất không đổi sẽ được gọi theo qui ước độ ẩm cân bằng, và hông ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất như nhau chất lỏng này có thể hấp thụ một chất nào đó tốt hơn chất kia Chính nhờ đó mà ta dùng phương pháp ép để tách pha lỏng một cách dễ dàng

b Ép định hình:

+ Để tăng độ bền cho vật thể rời ta dùng phương pháp ép (nén chặt) trong không gian kín, dưới tác dụng của áp suất bên ngoài cho đến khi thu được một khối có

độ chặt và nó không thể tự tách rời nhau được

+ Khi ép cần có kèm theo sự nghiền nát và sự di chuyển tương đối giữa các chất và có sự trộn lẫn nhau Do đó, xảy ra sự biến dạng dẻo và biến dạng đàn hồi Những yếu tố quyết định quá trình ép sản phẩm phân tán có thể chia thành 2 nhóm:

(1) Yếu tố đặc trưng cho tính cơ lý:

- Môđun ép: đặc trưng cho khả năng của sản phẩm khi bị nén chặt dưới tác dụng của áp suất (bỏ qua tổn thất do ma sát), yếu tố này không đổi và phụ thuộc vào loại sản phẩm, cấu trúc và kích thước của các hạt thành phần

- Hệ số áp suất bền: là tỉ số giữa áp suất mặt bên của vật liệu ép với áp suất tác dụng thẳng đứng

- Hình dáng bánh ép, dụng cụ ép và tương quan kích thước của nó

- Chế độ ép có thể là ép chu kỳ hoặc ép liên tục

- Hệ số bề mặt của vật liệu ép trực tiếp chịu áp suất ép, phụ thuộc vào số bề mặt trực tiếp mà quá trình ép có thể tiến hành được, hệ số cụ thể như sau:

+ Một mặt: áp suất nén chặt tác dụng vào một bề mặt của vật liệu ép

+ Hai mặt: áp suất nén chặt tác dụng lên 2 bề mặt đối diện của vật liệu ép

+ Nhiều mặt: áp suất nén chặt tác dụng lên 3 đến 6 mặt của vật liệu ép

Hệ số nén chặt đối với tiết diện ép là không đổi được xác định theo công thức:

Nói chung ép 2 phía sẽ giảm được áp suất ép từ 10 đến 20% so với ép một phía Ép 2 phía sẽ thu được sản phẩm theo chiều cao đồng đều hơn, cải tiến được nhiều

về chất lượng sản phẩm

1.6.2 Cơ sở lý thuyết về ép đùn vật liệu: (cao su)

Ép đùn vật liệu là một quá trình phức tạp, gồm rất nhiều yếu tố Mỗi yếu tố tác động đến quá trình ép khác nhau và mang đặc trưng khác nhau Ở đây ta chỉ xét các yếu tố chính trong quá trình ép đó là: hệ số lèn chặt , hệ số rỗng, áp suất ép P (KG/m3), hệ số ma sát f, chiều cao bánh ép h (cm), năng suất lý thuyết của máy ép Qlt (kg/h), công suất yêu cầu của máy N (Kw)

a Hệ số lèn chặt: Thể hiện khả năng nén chặt vật liệu của máy với một

lượng vật liệu và áp suất nhất định

b Hệ số rỗng: là tỉ số giữa thể tích chất lỏng và phần khí với thể tích khô,

 được xác định theo công thức sau:

k

khi Lg V

f Năng suất lý thuyết của máy ép: Qlt (kg/h)

Qlt được tính theo công thức sau:

).

cos 2 ).(

.(

1500

1 2 2

b b S R R

(kg/h)

Hay: Qlt = m R R S b b ).n

cos 2 ).(

.(

25 ,

1 2

m: số đầu mối ren của guồng xoắn

R1, R2: bán kính ngoài và trong của guồng xoắn (cm)

b1,b2: chiều rộng của cánh vít ở mặt cắt pháp tuyến theo bán kính ngoài và trong của guồng xoắn (cm)

S: bước cánh vít của guồng xoắn

: góc nâng đường vít xoắn của cánh vít theo đường kính trung bình của guồng xoắn (độ)

n: số vòng quay của guồng xoắn trong một phút( v/ph)

: vận tốc của guồng xoắn (rad/s)

g Công suất yêu cầu: N (Kw)

Công suất yêu cầu trên trục động cơ trong máy ép xác định như sau:

102 60 1000

n: số vòng quay của trục vít đẩy (v/ph)

W0: công lực động xác định như sau:

tg

.1

)(

: góc ma sát giữa bề mặt cánh vít và vật liệu (rad, độ)

1.6.3 Điều chỉnh và kiểm tra quá trình ép đùn:

Nhiệm vụ cơ bản của quá trình ép đùn là chế tạo ra các bán thành phẩm từ hỗn hợp cao su với mặt cắt xác định cho trước

Trong quá trình ép phun vận tốc vật liệu rất lớn Vì vậy, bán thành phẩm ra khỏi đầu đùn thay đổi kích thước của nó: chiều dài theo chiều đùn giảm còn kích thước theo chiều vuông góc với chiều đùn tăng Khi vận tốc ép đùn lớn, xuất hiện hiện

tượng hồi phục đàn hồi không đồng đều theo chiều dày bán thành phẩm làm biến dạng mặt cắt sản phẩm

Để khắc phục hiện tượng này có thể sử dụng các phương pháp kỹ thuật thay đổi các điều kiện công nghệ ép đùn sao cho thời gian tác dụng lực (đánh giá bằng vận tốc đùn và thời gian hồi phục tương đương nhau) Các phương pháp đó là tăng nhiệt

độ hỗn hợp cao su ép đùn, tăng chìêu dài của đầu đùn định hình, giảm vận tốc vật liệu của đầu đùn

Mức độ co ngót của sản phẩm được xác định bằng đại lượng biến dạng đàn hồi, phụ thuộc vào thành phần của hỗn hợp cao su ép đùn Mức độ co ngót giảm đáng

kể khi tăng hàm lượng đơn hoặc hợp phân cao su có chứa các chất định hình, các chất hóa dẻo cấu trúc làm tăng vận tốc của quá trình hồi phục

Vận tốc ép đùn giảm đáng kể khi trong thành phần của hỗn hợp cao su có chứa các chất phối hợp có khả năng bám dính tốt vào kim loại ở nhiệt độ cao: bitum, colofunvà các nhựa tổng hợp khác

Để nhận được bán thành phẩm ép đùn có bề mặt phẳng láng cần phải thực hiện ép đùn ở nhiệt độ cao Tuy nhiên một số hợp nhất cao su, khi sử dụng hệ thống lưu hóa mạnh ( thiunum + S) nhiệt độ ép đùn cao sẽ gây hiện tượng tự lưu làm giảm khả năng định hình của hỗn hợp cao su

Chất lượng sản phẩm đồng nhất được điều chỉnh chủ yếu bằng nhiệt độ ở 3 vùng của máy ép đùn: vùng nạp liệu, vùng nhào luyện, vùng đẩy Nhiệt độ ở 3 vùng này có thể điều chỉnh bằng tay, bằng nước nóng hoặc nước lạnh chảy qua xilanh Tuy nhiên, chế độ nhiệt trong máy ép đùn phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ ban đầu của hỗn hợp cao su, trước khi vào máy khống chế nhiệt độ đầu vào, có thể khống chế nhiệt độ đầu đùn nhỏ hơn 1400 C một cách dễ dàng…

Chất lượng của bán thành phần ép đùn được đánh giá bằng mức độ đồng đều của khối lượng định hướng Để xác định và khống chế các chất tốt, ở đầu đùn được trang bị một hệ thống cân khối lượng liên tục Sản phẩm được chấp nhận khi dao động khối lượng nhở hơn 2%

Hình 2.1 Sơ đồ cơ cấu ép bằng trục vít đùn

2 4

CHƯƠNG 2:

THIẾT KẾ MÁY ÉP ĐÙN ỐNG SĂM XE ĐẠP

2.1 Phân tích và lựa chọn máy hợp lý:

Các bộ phận chính của một máy đùn gồm : thành phần chính của máy là một xylanh làm bằng trụ thép, bên trong có một trụ rỗng hay đặc có tạo các rãnh xoắn trên bề mặt Trục này gọi là trục vít, do vậy máy đùn còn được gọi là máy đùn trục vít

Năng lượng để làm quay trục vít được cung cấp bởi bộ truyền động có tốc độ thay đổi theo từng bậc ( khi thay đổi ở hộp số ) hay vô cấp ( dùng động cơ có tốc độ thay đổi được )

2.1.1 Chọn xylanh

Xylanh là một ống thành dày được đặt cố định trên giá đỡ Hệ thống giá đỡ này phải đảm bảo khi gắn đầu khuôn xylanh cong và bộ phận đỡ xylanh phải đảm bảo xylanh có thể giản nở được theo chiều dài khi nung nóng và co lại khi làm nguội

Vật liệu chế tạo xylanh phải có tính bền mài mòn, chống ăn mòn và có độ bền cơ học tốt Vì vậy, phải dùng thép có độ bền cao và bề mặt làm việc thường được thấm Nitơ

Tỷ lệ chiều dài/ đường kính trong xylanh (L/D) là một đặc tính quan trọng trong xylanh vì nó xác định tỉ lệ giữa bề mặt xylanh dùng để trộn và tạo nhiệt ma sát và bề mặt xylanh dùng để nhận/thải gia nhiệt từ/ra bên ngoài

Tỷ lệ L/D của xylanh được định nghĩa là tỷ lệ giưa chiều dài xylanh ứng với phần trục vít có răng và đường kính trong của xylanh Tỷ lệ này thường nằm trong khoảng 16/1-32/1 nhưng thông thường là các tỷ lệ 20/1 24/1 28/1

+ Vật liệu và sản phẩm vào ra liên trục

+ Phù hợp cho cao su đưa vào máy là nóng hoặc nguội đều

+ Gia nhiệt hoặc giảm nhiệt trong quá trình ép được thể hiện dể dàng nhờ kín trong xi lanh

+ Có thể thay khác theo kích cở yêu cầu của sản phẩm

+ Cho năng suất cao phù hợp với sản xuất hàng loạt

- Nhược điểm

+ Khó khăn trong việc chế tạo trục vít đùn

2.1.2.2 Phương pháp ép bằng trục vít xoắn:

a Sơ đồ:

1.Phểu cấp liệu 2.Xi lanh 3.Trục xoắn 4.Cánh vít 5.Thước mặt lốp

b Ưu và nhược điểm:

Từ phân tích trên kết hợp với yêu cầu chế tạo săm xe đạp ta chọn phương pháp

ép đùn mặt ống săm xe đạp làm phương án cho máy thiết kế Vì phương án này thỏa mản những yêu cầu chế tạo săm và phù hợp với vật liệu là cao su, máy này có kết cấu nhỏ gọn, tạo được lực ép lớn, trộn được cao su đều trước khi đưa qua thước măt lốp, cho sản phẩm ổn định, cho năng suất cao, phù hợp với dạng sản xuất hàng loạt, phù hợp với điều kiện công nghiệp hóa hiện đại hóa của thời đại

2.1.3.Lựa chọn truyền động cho máy trục

Chức năng của bộ truyền động cho máy đùn là làm quay trục vít ( khi trục vít quay sẻ tạo ra năng lượng vận chuyển nguyên liệu dọc theo ống xylanh, tạo ra áp lực đẩy cao su ra khỏi đầu khuôn ) Bộ truyền động cho máy đùn gồm có: động cơ, hộp số,

ổ đỡ cho trục vít…

a) Động cơ : thường dùng hai loại động cơ là DC và AC Động cơ DC có giá thành thấp hơn AC nhưng hiệu suất thấp hơn, vận tốc có thể giảm khi chịu tải nặng Ngoài ra các tính năng khác của hai loại này như nhau Động cơ DC có

thể thay đổi được tốc độ bằng cách tahy đổi tần số dòng điện

b) Hộp giảm tốc : Vì động cơ thường có tốc độ quay từ 1750-100 vong/ph, trong khi đó vận tốc của trục vít chỉ từ 15-200 vong/ph nên giữa động cơ và trục vít

Hộp giảm tốc khai triển có ưu điểm sau:

+Kết cấu đơn giản, số lượng các chi tiết trong hộp ít

+Phương án cố định các bánh răng, ổ trên trục, ổ trên gối đỡ dễ thực hiện

+Độ chính xác về vị trí tương đối giữa các trục không yêu cầu cao lắm

+Điều chỉnh sự ăn khớp của các cặp bánh răng, khe hở của các ổ lăn dễ dàng

+Giá thành thấp

Nhược điểm của hộp khai triển:

+Bánh răng phân phối không đối xứng so với gối đở trục, làm tăng sự tập trung tải trọng lên một phần của răng

+Tải trọng phân bố không đều lên hai ổ trục, kích thước của ổ được chọn theo tải trọng lớn, do đó khối lượng hộp giảm tốc khai triển thường lớn hơn các loại hộp giảm tốc khác

Hộp giảm tốc khai triển được dùng khá rộng rải trong các hệ thống dẫn động

* Đối với hộp giảm tốc hai cấp phân đôi:

Hộp giảm tốc phân đôi có ưu điểm sau:

+ Bánh răng phân bố đối xứng so với gối đỡ trục, giảm được sự tập trung tải trọng trên một phần của răng

+ Tải trọng phân bố tương đối đều trên hai ổ, nên kích thước ổ không lớn và tận dụng hết khả năng của các ổ

+ Cấp phân đôi tương ứng với một cặp bánh răng chử V, có khả năng tải lớn, do đó khối lượng hộp phân đôi nhỏ hơn hộp khai triển có cùng thông số làm việc

Nhược điểm của hộp giảm tốc phân đôi:

+ Một trong hai trục của cặp bánh răng chử V cần tự lựa lực dọc trục, do đó cấu tạo của gối đở trục phức tạp

+ Chế tạo cặp bánh răng chử V yêu cầu chính xác cao

+ Số lượng bánh răng tăng , chiều rộng hộp lớn hơn hộp khai triển

+ Giá thành cao hơn hộp khai triển

Dựa vào ưu điểm và nhược điểm của hai loại hgt trên ta chọn hgt khai triển

để thiết kế

c) Chọn ổ đĩa : tại chân của trục vít có gắn một ổ đỡ, ổ đỡ là loại ổ đũa đỡ chặn (

bi có dạng trụ ) khi hoạt động ổ này luôn bị mài mòn, vì vậy luôn phải kiểm tra

và bôi trơn đúng Nếu bi quá mòn có thể làm cho trục vít không quay đồng tâm

và chạm vào bề mặt xylanh gây hư hỏng mề mặt xylanh và trục vít

2.2 Tính toán động học:

2.2.1 Giới thiệu chung về động học máy:

Sơ đồ động của máy ép đùn:

6

3 4 5

2

7 8 9

10 11

1

nu ?c cao su

Hình 2.3: sơ đồ động máy đùn ép Ghi chú:

1 Động cơ 7 Phểu nạp liệu

2.2.2 Các số liệu ban đầu:

* Q: năng suất làm việc của máy Q = 225 (kg/h)

* Tỉ số giữa chiều dài và đường kính buồng ép L/D = 6

* Số vòng quay của trục vít đùn n = 19 (vg/ph)

2.2.3 Phương trình chuyển động, vận tốc, gia tốc

a Phương trình chuyển động của trục vít đùn:

>0 thì vật quay theo chiều dương

<0 thì vật quay theo chiều âm

Với n là số vòng quay của trục vít đùn thì trị số vận tốc góc là:

30

n



  (rad/s)

c Phương trình gia tốc của trục vít đùn:

Phương trình gia tốc là đại lượng biểu thị sự biến thiên của  về trị số và dấu:

Khi 0 thì   0 và  0t Khi ấy trục vít quay đều

Khi trục vít quay biến dổi đều: Chọn chiều quay ban đầu làm chiều dương và vị trí đầu làm gốc

e Xét chuyển động của điểm thuộc trục vít đùn:

* Phương trình chuyển động của điểm S = OM = R(t)

* Vận tốc của điểm thuộc vật (V)

+ Có phương vuông góc với CM

+ Có chiều theo chiều quay

+ Có trị số: V = R

* Gia tốc a của điểm thuộc vật gồm gia tốc pháp tuyến và gia tốc tiếp tuyến:

Hướng vào trục quay Có trị số an = R.2

+ Gia tốc tiếp tuyến at:

Cùng phương với phương vận tốc V Có chiều phù hợp với  Có trị số at = R.

2.2.4 Phân phối tỉ số truyền:

id: tỉ số truyền của bộ truyền đai

in: tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng cấp nhanh

ic: tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng cấp chậm

2.2.5 Xác định số vòng quay và công suất của các trục:

a Tính chọn công suất của động cơ:

Công suất cần thiết của đọng cơ dùng cho máy ép kiểu trục vít đẩy xác định theo công thức:

N: công suất của động cơ (Kw)

Q: Năng suất làm việc của máy (m3/s)

P = 267.105 N/m2: Áp suất lớn nhất

: Hệ số nạp liệu chọn theo tính chất vật lý của sản phẩm   (0,2  0,7)

d: Hiệu suất của cơ cấu dẫn d= (0,70,8)

k: Hệ số chỉ sự không đồng đều về tính chất vật lý của sản phẩm đưa vào k

225 3

= 62,5 (g/s)