GIỚI THIỆU VẬT LIỆU XÂY DỰNG VÀ CÁC
TỔNG QUAN VỀ GẠCH XÂY DỰNG
1.1.1 Gạch đất sét nung hay còn gọi gạch đỏ
Gạch đất sét nung, hay còn gọi là gạch đỏ, là loại gạch phổ biến nhất trong xây dựng hiện nay Loại gạch này được sản xuất từ nguồn đất sét và trải qua quá trình nung ở nhiệt độ cao bằng than hoặc củi đốt, tạo ra màu đỏ hoặc đỏ nâu đặc trưng Gạch đất sét nung có nhiều loại, trong đó nổi bật là gạch đỏ đặc.
Gạch đặc màu đỏ với kích thước chủ yếu 220x105x55 mm thường được sử dụng trong thi công tường, có khả năng chịu lực và chống thấm hiệu quả Loại gạch này thích hợp cho các kết cấu như móng gạch, móng tường, lanh tô cửa, xây bể nước và nhà vệ sinh Gạch đỏ đặc được phân loại theo cường độ, bao gồm các loại A1, A2 và B.
- Ưu điểm của gạch đỏ đặc: cường độ chịu lực tốt, khả năng chống thấm
Gạch đỏ đặc có nhược điểm là trọng lượng nặng, điều này ảnh hưởng đến kết cấu và tiến độ thi công Bên cạnh đó, chi phí của gạch đỏ đặc cũng cao hơn so với các loại gạch nhẹ khác Trong khi đó, gạch đỏ hai lỗ là một sự lựa chọn thay thế.
Gạch đỏ hai lỗ có kích thước 220x105x55 mm, với hai lỗ rỗng bên trong và màu sắc đỏ hoặc đỏ sẫm Loại gạch này thường được sử dụng cho các kết cấu không chịu lực và không ẩm ướt Để giảm tải trọng cho kết cấu, có thể thi công tường bao ngoài bằng cách kết hợp giữa gạch rỗng và gạch đặc.
Gạch đỏ rỗng hai lỗ có nhiều ưu điểm nổi bật, bao gồm trọng lượng nhẹ giúp dễ dàng thi công và giảm tải trọng kết cấu, từ đó giảm chi phí đầu tư so với gạch đặc Hơn nữa, chi phí của gạch đỏ rỗng hai lỗ cũng rẻ hơn so với gạch đặc, mang lại sự tiết kiệm cho các dự án xây dựng.
Gạch lỗ rỗng không nên được sử dụng cho tường chịu lực do khả năng chống thấm kém, đặc biệt là trong các khu vực ẩm ướt Gạch đỏ rỗng 6 lỗ cũng không phù hợp cho những ứng dụng này.
Gạch đỏ rỗng 6 lỗ với kích thước 220x105x150 mm thường được sử dụng cho kết cấu không chịu lực và khu vực không ẩm ướt Ngoài ra, gạch này còn có khả năng chống nóng cho sân mái nhờ vào các lỗ rỗng bên trong, giúp tăng cường khả năng cách nhiệt.
Gạch đỏ rỗng 6 lỗ có trọng lượng nhẹ, giúp thi công dễ dàng và nhanh chóng, từ đó rút ngắn tiến độ xây dựng Sản phẩm này còn giảm thiểu kết cấu và chi phí đầu tư, mang lại lợi ích kinh tế hơn so với gạch đặc.
Nhược điểm của tường gạch rỗng 6 lỗ là khả năng chống thấm và chịu lực kém Việc lắp đặt các thiết bị như điều hòa và tivi cần được thực hiện cẩn thận do tường này có khả năng chịu lực và liên kết không tốt.
1.1.2 Các loại gạch xây không nung
Gạch xây không nung, hay còn gọi là gạch không nung, là loại gạch không sử dụng đất sét để nung như gạch đỏ Thay vào đó, gạch không nung được sản xuất từ các nguyên liệu như xi măng, xỉ than, tro bay và chất tạo bọt Các loại gạch không nung chính bao gồm gạch bê tông nhẹ AAC và gạch bê tông nhẹ khí chưng áp AAC.
Hình 1.4 Gạch bê tông nhẹ AAC
Gạch bê tông nhẹ AAC tại Việt Nam đang được ưu chuộng sử dụng cho các công trình xây dựng Từ những ưu điểm như trọng lượng gạch bê tông nhẹ siêu nhẹ, cách âm, cách nhiệt tốt Sử dụng gạch bê tông nhẹ khí chưng áp AAC giúp nâng cao hiệu quả đầu tư rõ rệt như:
+ Đẩy nhanh tiến độ thi công: kích thước gạch bê tông nhẹ AAC lớn, trọng lượng siêu nhẹ nên thi công dễ dàng
+ Giảm chi phí đầu tư: Do tải trọng siêu nhẹ nên giảm kết cấu tòa nhà và giảm chi phí kết cấu liên quan
Gạch bê tông nhẹ AAC là giải pháp hoàn hảo giúp cải thiện công năng của tòa nhà nhờ khả năng cách âm và cách nhiệt vượt trội Với đặc tính chịu nhiệt cao, vật liệu này còn giúp bảo vệ ngôi nhà trong các tình huống hỏa hoạn Hơn nữa, gạch bê tông nhẹ AAC là vật liệu thân thiện với môi trường, đáp ứng đầy đủ các tiêu chí của vật liệu thông minh hiện nay.
Gạch bê tông nhẹ AAC được sản xuất từ xi măng, tro bay và xỉ than, với sự bổ sung các phụ gia để nâng cao tính năng Qua quá trình chưng áp hiện đại, gạch có cấu trúc với hàng triệu lỗ rỗng nhỏ, giúp giảm trọng lượng xuống chỉ còn bằng một phần ba so với gạch đỏ thông thường Điều này không chỉ giúp gạch nhẹ hơn mà còn tạo điều kiện thuận lợi cho việc cắt và tạo hình trong thi công công trình.
Gạch bê tông nhẹ AAC là giải pháp lý tưởng cho việc làm gạch tôn nền siêu nhẹ, giúp việc tôn nền tại các tòa nhà cao tầng trở nên dễ dàng hơn bao giờ hết Gạch bê tông bọt cũng mang lại nhiều lợi ích trong xây dựng, đảm bảo tính nhẹ và độ bền cao cho công trình.
Gạch bê tông bọt có nhiều điểm tương đồng với gạch bê tông khí chưng áp AAC, nhưng quy trình sản xuất gạch bê tông bọt đơn giản hơn và quy mô nhỏ hơn so với dây chuyền sản xuất gạch bê tông nhẹ AAC.
CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY ÉP GẠCH KHÔNG NUNG
2.1 CÁC YÊU CẦU KHI LỰA CHỌN MÁY ÉP
❖ Các thông số ban đầu:
- Năng suất: + 15000 – 25000 viên/ngày/8h làm việc
- Kích thước sản phẩm: + Chiều rộng 75cm, chiều dài 170cm, chiều cao 115cm
Khi chọn máy ép, cần xem xét các thông số kỹ thuật cơ bản như lực, công suất, trị số bước, chiều cao kín và kích thước khuôn ép để đảm bảo hiệu suất tối ưu.
Lực ép của máy cần phải lớn hơn lực dập, lực ép yêu cầu:
𝑃 𝑚 : Lực danh nghĩa của máy (kG)
P: Lực cần thiết cho nguyên công (kG)
Hành trình và tốc độ của máy cần phải phù hợp với yêu cầu công nghệ thực hiện Đối với những nguyên công có hành trình lớn, lực tại điểm bắt đầu thường nhỏ hơn nhiều so với lực danh nghĩa Do đó, cần lựa chọn lực danh nghĩa lớn, có trường hợp phải gấp 2 lần lực tính toán.
Chọn máy ép theo độ lớn của hành trình có ý nghĩa rất quan trọng trong việc ép cân đối hơn hành trình lớn
Chiều cao kín của máy ép là yếu tố quan trọng trong thiết kế máy và khuôn ép, cụ thể là khoảng cách từ mặt bàn máy đến mặt dưới của đầu trượt Chiều cao này cần phải phù hợp với các yêu cầu kỹ thuật để đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu.
𝐻 1 : Chiều cao kín lớn nhất của máy (mm)
𝐻 2 : Chiều cao kín nhỏ nhất của máy (mm)
𝐻 𝑘 : Chiều cao kín nhỏ của máy (mm)
2.2 CÁC PHƯƠNG ÁN ĐỘNG HỌC Để tạo ra sản phẩm từ máy ép thì ta có nhiều phương án Nhưng với phương án nào phù hợp với yêu cầu làm việc của máy có hiệu quả và năng suất cao mới tối ưu Để tìm ra một phương án tối ưu, thì yêu cầu phải phân tích các phương án và tìm ra đặc điểm của chúng
Máy nhấn có sử dụng cơ cấu trục khuỷu thanh truyền Máy nhấn trục khuỷu có lực ép từ 200 tấn đến 10000 tấn a) Sơ đồ nguyên lý
Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý máy ép trục khủy Trong đó:
1 Động cơ điện 9 Trục khủy
2 Bánh đai nhỏ 10 Cơ cấu phanh hãm
3 Bộ truyền đai 11 Rãnh trượt
4 Bánh đai lớn 12 Đầu trượt
6 Bánh răng nhỏ 14 Khuôn dưới
7 Bánh răng lớn 15 Đế máy
8 Cơ cấu ly hợp b Nguyên lý hoạt động: Động cơ (1) qua bánh đai nhỏ (2) và bộ truyền đai (3) truyền chuyển động cho bánh đai lớn (4) dẫn động trục dẫn (5), bánh răng nhỏ (6) ăn khớp với bánh răng lớn
(7) trên trục khuỷu (9) Khi đóng ly hợp (8) chuyển động được truyền đến trục khuỷu
(9) đồng thời cơ cấu phanh hãm (10) được nhả ra Trục khuỷu (9) quay làm cho chày
(13) chuyển động tịnh tiến lên xuống, tạo lực ép nhả thực hiện chu trình nhấn c Ưu và nhược điểm:
+ Bền, chắc chắn, dễ chế tạo, giá thành rẽ
Truyền động của trục khuỷu là một hệ thống truyền động cứng, giúp kiểm soát chính xác khoảng hành trình của máy, từ đó đảm bảo sản phẩm ép có chất lượng cao và đồng đều.
+ Chưa có tính tự động hóa cao
+ Tốc độ không đều, lực quán tính sinh ra trong quá trình chuyển động của đầu trượt lớn
+ Phạm vi điều chỉnh hành trình bé đòi hỏi phải tính toán phôi chính xác
2.2.2 Máy ép ma sát trục vít
Tạo hình bằng máy ép ma sát trục vít Các máy ép trục vít có lực ép từ 40 đến
630 tấn a) Sơ đồ nguyên lý:
Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý máy ép ma sát trục vít Trong đó:
1 Động cơ điện 9 Gối đỡ
2 Bộ truyền đai 10 Bàn đạp
3 Bánh ma sát chủ động 11 Trục vít me
4 Trục di động 12 Đầu trượt
5 Bánh ma sát bị động 13 Rãnh trượt
8 Cần điều khiển 16 Đế máy b) Nguyên lý hoạt động: Động cơ (1) truyền chuyển động qua bộ truyền đai (2) làm quay trục di động (4) trên đó có lắp các bánh ma sát chủ động (3) Khi nhấn bàn đạp (10), cần điều khiển (8) đi lên đẩy trục (4) dịch bên sang bên phải và bánh ma sát bị động (5) tiếp xúc với đĩa ma sát bên trái làm trục vít me (11) quay theo chiều thuận đưa đầu búa đi xuống Khi đến vị trí cuối của hành trình ép vấu tỳ (7) vào cữ chặn (6) làm cho cần điều khiển (8) đi xuống đẩy trục (4) qua trái và đĩa ma sát (5) tỳ vào bánh ma sát bên phải làm cho trục vít quay theo chiều ngược lại đưa đầu trượt đi lên đến cữ hành trình trên, cần (8) lại được nhất lên, trục (4) được đẩy sang phải lặp lại quá trình trên
DUT.LRCC c) Ưu điểm và nhược điểm:
Máy ép ma sát hoạt động với chuyển động đầu trượt êm ái và tốc độ ép thấp, giúp phôi biến dạng từ từ và triệt để hơn Hành trình làm việc của máy có thể điều chỉnh trong một phạm vi khá rộng, mang lại sự linh hoạt trong quá trình ép.
+ Đơn giản, dễ chế tạo, giá thành rẽ
+ Năng suất không cao + Lực ép tạo được không lớn + Chưa có tính tự động hóa cao
2.2.3 Máy ép lệch tâm a) Sơ đồ nguyên lý:
Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý máy ép trục lệch tâm Trong đó:
1 Động cơ điện 8 Trục truyền
2 Bộ truyền đai 9 Thanh truyền
3 Bộ ly hợp 10 Then chặn
6 Cơ cấu phanh hãm 13 Khuôn dưới
7 Bạc lệch tâm 14 Khuôn trên b) Nguyên lý hoạt động:
Khi mở máy, động cơ điện quay truyền động cho bánh đai chạy lồng mà không qua bộ truyền đai Bánh đà và ly hợp quay tự do trên trục lệch tâm Khi nhấn bàn đạp, ly hợp đóng, trục lệch tâm quay, thông qua bạc lệch tâm và thanh truyền, làm cho đầu trượt chuyển động lên, xuống, tạo ra lực ép nhả thực hiện mỗi chu trình làm việc Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống này cần được xem xét để đánh giá hiệu quả hoạt động.
+ Bền, chắc chắn, tạo lực ép riêng lớn + Dễ thiết kế, chế tạo, giá thành rẻ + Bàn máy có thể điều chỉnh + Dễ sử dụng
+ Lực ép nhỏ, từ 20 đến 2500 KN + Khi ép gây ra rung động lớn, kém chính xác + Chưa có tính tự động hóa cao
2.2.4 Máy ép thủy lực, a) Sơ đồ nguyên lý:
Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý máy ép thủy lực
1 Khuôn dưới 10 Động cơ điện
5 Van phân phối 14 Bể dầu
6 Van cản 15 Van an toàn và van tràn
7 Thiết bị làm mát 16 Van tiết lưu
8 Bơm nước 17 Đồng hồ đo áp suất
9 Bể nước b) Nguyên lý hoạt động:
Chất lỏng khoáng dầu từ bồn chứa được truyền đến piston xylanh nhờ bơm cao áp, với áp suất tương ứng phụ thuộc vào vật liệu và cường độ của thép Khi tác động vào tay gạt, van phân phối sẽ làm dịch chuyển piston Piston được nâng hạ nhờ áp lực dầu tạo ra ở khoang trên và khoang dưới của xylanh, từ đó sinh ra lực ép tại đỉnh piston, nơi có lắp một cơ cấu ép gọi là khuôn trên.
Khuôn ép, hay còn gọi là khuôn dưới, có hình dạng và biên dạng tương đương với sản phẩm cần chế tạo Khuôn này có thể được thay đổi để phù hợp với từng loại sản phẩm Khi hệ thống thủy lực đạt áp suất chất lỏng vượt quá mức điều chỉnh, quá trình ép sẽ diễn ra hiệu quả hơn.
Van an toàn DUT.LRCC (15) tự động mở để dầu chảy về bể, trong khi van cản (6) tạo sức cản trong hệ thống thủy lực, duy trì áp suất ổn định và đảm bảo dòng chất lỏng không bị gián đoạn Điều này giúp xylanh và động cơ thủy lực hoạt động êm ái, không bị va đập khi khởi động Hệ thống dầu được làm mát bởi bộ làm mát bằng nước (7), với nước được cung cấp từ bể nước (9) qua bơm nước (8) Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống này cần được xem xét kỹ lưỡng.
+ Hành trình ép và lực ép được kiểm tra chặt chẽ trong từng chu kỳ
+ Có khả năng tạo ra lực làm việc lớn, cố định ở bất kỳ vị trí nào của hành trình làm việc
+ Khó xảy ra quá tải + Lực tác dụng làm vật liệu biến dạng êm và từ từ
+ Tốc độ chuyển động của piston mang khuôn ép cố định và có thể điều chỉnh được, có thể thay đổi được chiều dài hành trình
Làm việc với mức độ tiếng ồn thấp, hệ thống có khả năng tự động hóa cao, giúp dễ dàng bố trí cơ cấu ép theo nhiều phương án khác nhau, mang lại năng suất hiệu quả cao.
+ Kết cấu cồng kềnh hơn do phải trang bị thêm hệ thống thủy lực + Vốn đầu tư lớn
+ Hệ điều khiễn tương đối phức tạp
Với những yêu cầu đặt ra để chế tạo 1 sản phẩm, máy thiết kế phải có những yêu cầu sau:
- Máy phải có lực ép lớn, độ bền cao
- Lực ép phải được kiểm soát chặt chẽ trong tưng chu kỳ
- Hành trình chuyển động của khuôn trên phải chính xác
- Tốc độ chuyển động của khuôn trên phải điều chỉnh được
- Cho năng suất và hiệu quả cao
Phương pháp ép gạch không nung bằng máy ép thủy lực cho phép tạo ra lực lớn trong quá trình gia công, nhờ vào cấu tạo đơn giản và dễ vận hành Máy hoạt động êm ái, mặc dù có kích thước lớn và cồng kềnh, nhưng lại dễ chế tạo trong nước, phù hợp với các cơ sở và phân xưởng cơ khí trung bình.
Máy ép thủy lực hiện đang được ứng dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực nhờ vào hiệu quả kinh tế cao và khả năng đảm bảo chất lượng sản phẩm Vì vậy, lựa chọn máy ép thủy lực là giải pháp tối ưu nhất cho các nhu cầu sản xuất.
==≫≫ Chọn phương án máy ép thủy lực
2.2.6 Sơ đồ động máy thiết kế
❖ Máy gồm có các cụm chính sau:
1/ Cụm piston – xilanh 4/ Khuôn ép
2/ Cụm thiết bị điều khiển 5/ Cơ cấu cấp liệu 3/ Cơ cấu tạo rung 6/ Cụm lấy sản phẩm
Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý phương án chọn máy ép gạch bằng thủy lực
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CHÍNH CỦA MÁY ÉP GẠCH KHÔNG NUNG
3.1 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỤM PISTON VÀ XYLANH (xem hình 2.5) 3.1.1 Tính toán đường kính piston, xylanh:
• Diện tích A, lực F và áp suất p
Hình 3 Áp suất p, lực F trong xilanh
A: Diện tích tiết diện piston (cm 2 )
D : Đường kính piston (cm) d : Đường kính của cần (cm) p : Áp suất (kG/cm 2 )
Nếu tính đến tổn thất thể tích ở xilanh, để tính toán đơn giản, ta chọn
4 10 -2 d : đường kính của piston (mm) ƞ : Hiệu suất, lấy theo bảng sau:
➢ Tính toán lực ép theo yêu cầu để tạo hình viên gạch ta dựa vào bảng sau:
Bảng 3.1: Lực ép cần thiết để tạo hình viên gạch
- Dựa vào bảng 3.1 ta có thể tính được lực cần thiết để tạo hình viên gạch
(trên 1cm 2 ), rồi từ đó có thể tính toán được lực ép cần thiết mà máy ta cần thiết kế
Ví dụ ta tính cho TT=2:
- Từ đó ta có thế suy ra được lực cần thiết đối với máy ta cần thiết kế với
- Diện tích thực tế cần ép 1 viên gạch (vì 1 viên gạch có 6 lỗ d,m)
- Do khuôn gạch ta thiết kế có 32 viên nên suy ra:
Trong đồ án này, chúng tôi thiết kế máy ép có hỗ trợ rung, khác với máy ép tĩnh có lực tính ở trên Công nghệ ép tĩnh có năng suất thấp, chỉ đạt khoảng 1/4 đến 1/5 so với máy ép rung.
- Để dễ dàng trong quá trình tính toán ta chọn áp suất p0bar ≈ 163 kG/cm 2
- Từ các công thức trên ta có thể tính và chọn được đường kính xi lanh:
3.1.2 Lực ma sát giữa piston và xylanh: Để đảm bảo tính công nghệ người ta sử dụng xylanh có nhiều secmăng lắp trên các rãnh ở đầu piston Ngoài ra còn dùng vòng chắn dầu ở cần piston để đảm bảo độ kín khít Ma sát giữa piston và xylanh xảy ra ở hai khu vực
- Khu vực giữa các vòng secmăng trên đầu piston với thành trong của xylanh (𝐹 𝑚𝑠𝑝 )
- Khu vực giữa các vòng chắn dầu với cần đẩy của piston (𝐹 𝑚𝑠𝑐 )
Hình 3.1 Cấu tạo Xylanh Trong đó:
Về mặt động lực học thì ma sát giữa piston và xylanh có hai loại đó là ma sát tĩnh (𝐹 𝑚𝑠𝑡 ) và ma sát động (𝐹 𝑚𝑠đ )
Hình 3.2 Sơ đồ xylanh Công thức tính:
𝛼: Hệ số tỷ lệ tính đến áp lực chắn khít giữa đầu piston và secmăng
Chọn hệ số ma sát tĩnh 𝛼 = 0,15, với hệ số ma sát tĩnh giữa secmăng và thành xylanh là f𝑡 = 0,25, khi cặp vật liệu xylanh là thép và secmăng là gang Đối với hệ số ma sát động, fđ có giá trị từ 0,05 đến 0,08 khi vận tốc v > 0,2 (m/s) và từ 0,1 đến 0,2 khi v < 0,2 (m/s).
G: Tải trọng qui đổi của bộ phận dịch chuyển (kG)
Theo máy chuẩn chọn G = 200 (kG)
Thay các số liệu ở trên ta có:
3.1.3 Lực quán tính giữa piston và xylanh:
Lực quán tính là lực phát sinh trong quá trình chuyển động của piston mang chày, với vận tốc và tải trọng càng lớn thì lực quán tính cũng tăng theo Lực này xuất hiện khi có sự thay đổi về hướng chuyển động hoặc tốc độ.
Phương trình xác định lực quán tính như sau:
𝐹 𝑞𝑡 : Lực quán tính giữa piston và xylanh (kG)
∆𝑡: Thời gian thay đổi tốc độ dịch chuyển (s)
∆𝑣: Độ thay đổi tốc độ (𝑚 𝑠)⁄ m: Khối lượng quy đổi (kG)
Khối lượng riêng của chất lỏng truyền lực (𝜌) được đo bằng kilogam trên centimet khối (𝑘𝐺 𝑐𝑚⁄ 3) Tiết diện tác dụng của động cơ thủy lực (F) được tính bằng centimet vuông (𝑐𝑚 2) Chiều dài đoạn đường xảy ra sự thay đổi tốc độ (l) được đo bằng centimet (cm).
Trong giai đoạn đầu tiên của việc tính toán và thiết kế, không thể hình dung một cách đầy đủ toàn bộ kết cấu máy và khối lượng các bộ phận chấp hành Do đó, có thể áp dụng công thức gần đúng để tính toán lực quán tính.
G: Khối lượng ước tính của bộ phận chuyển động (kG) Dựa theo máy chuẩn ta chọn G = 200 (kG) 𝑣: Vận tốc lớn nhất của cơ cấu chấp hành (m/s) g: Gia tốc trọng trường (g = 9,81) (m/𝑠 2 )
𝑡 0 : Thời gian quá độ của piston đến tốc độ xác lập
Thường lấy 𝑡 0 0,01 ÷ 0,5 (s) Giá trị lớn dùng cho máy cỡ nặng, máy có công suất lớn, và tốc độ lớn
3.1.4 Tính áp suất (p) và lưu lượng (q): a Hành trình xuống nhanh:
Chọn tốc độ chuyển động của piston ở hành trình xuống nhanh v = 15 (cm/s) 900 (cm/ph)
Hình 3.3 Xylanh trong hành trình xuống nhanh Phương trình cân bằng lực của cụm piston:
G: Khối lượng ước tính của bộ phận chuyển động (kG) Dựa theo máy chuẩn ta chọn G = 200 (kG)
𝐹 𝑚𝑠𝑡 : Lực ma sát tĩnh giữa piston và xylanh (kG)
𝐹 𝑞𝑡 : Lực quán tính ở giai đoạn bắt đầu chuyển động (kG)
𝐴 1 : Diện tích piston ở buồng công tác (𝑐𝑚 2 )
𝐴 2 : Diện tích piston ở buồng chạy không (𝑐𝑚 2 )
Thay các giá trị trên ta có:
Chọn tốc độ nén của piston theo máy 𝐯 𝐧 = 30 (cm/ph)
Hình 3.4 Xylanh trong hành trình ép phôi
Phương trình cân bằng lực của cụm piston:
G: Khối lượng ước tính của bộ phận chuyển động (kG) Dựa theo máy chuẩn ta chọn G = 200 (kG)
𝐹 𝑚𝑠đ : Lực ma sát động giữa piston và xylanh (kG)
𝐹 𝑡 : Tải trọng tác dụng vào cần piston (kG)
𝐴 1 : Diện tích piston ở buồng công tác (𝑐𝑚 2 )
𝐴 2 : Diện tích piston ở buồng chạy không (𝑐𝑚 2 )
Thay các giá trị trên ta có:
𝑄 2 = 2,94 (𝑙 𝑝ℎ)⁄ c Hành trình lùi về nhanh:
Chọn tốc độ nén của piston v = 12 (cm/s) = 720 (cm/ph)
Hình 3.5 Xylanh trong hành trình lùi về nhanh Phương trình cân bằng lực của cụm piston:
G: Khối lượng ước tính của bộ phận chuyển động (kG) Dựa theo máy chuẩn ta chọn G = 200 (kG)
𝐹 𝑚𝑠𝑡 : Lực ma sát tĩnh giữa piston và xylanh (kG)
𝐹 𝑞𝑡 : Lực quán tính ở giai đoạn bắt đầu lùi về (kG)
𝐴 1 : Diện tích piston ở buồng chạy không (𝑐𝑚 2 )
𝐴 2 : Diện tích piston ở buồng công tác (𝑐𝑚 2 )
Thay các giá trị trên ta có:
3.1.5 Tính sức bền của xylanh:
Trong quá trình hoạt động, xylanh thủy lực chịu áp lực từ chất lỏng và tải trọng bên ngoài, do đó cần tính toán sức bền của xylanh để đảm bảo đáp ứng các điều kiện làm việc an toàn.
Tính chiều dày thành xylanh (t)
Hình 3.6 Cấu tạo Xylanh Theo giáo trình Hệ thống truyền động thủy khí – PGS.TS Trần Xuân Tùy với xylanh thành mỏng ( 𝐷 𝑛
Đại lượng c là độ dày tối thiểu của thành xylanh, tính đến dung sai gia công (mm), với đường kính trong gia công theo tiêu chuẩn H8 và đường kính ngoài theo tiêu chuẩn h10 Theo Hệ thống truyền động thủy khí của PGS.TS Trần Xuân Tùy, chúng ta chọn c = 1 mm Hệ số m được xác định theo bảng 2.2 (trang 36) với σb = 70 (kG/mm²) và p = 259 (kG/cm²), cho ra giá trị m = 0,035.
Vậy chiều dày tối thiểu của thành xylanh phải đảm bảo 𝑡 𝑚𝑖𝑛 ≥ 7.3(mm) Chọn theo máy chuẩn t = 15 (mm)
3.1.6 Tính tổn thất áp suất: Để đảm bảo lực ép trong quá trình ép vật liệu thì khi tính áp suất ta cần tính đến tổn thất áp suất
Tổn thất áp suất trên đường vào xylanh tính từ sau cửa ra của bơm:
∆𝑃: Tổn thất áp suất trên đường vào xylanh (𝑘𝐺 𝑐𝑚⁄ 2 )
∆𝑃 1 : Tổn thất áp suất trên van tiết lưu (𝑘𝐺 𝑐𝑚⁄ 2 )
∆𝑃 2 : Tổn thất áp suất trên van giảm áp (𝑘𝐺 𝑐𝑚⁄ 2 )
∆𝑃 3 : Tổn thất áp suất trên van chỉnh hướng (𝑘𝐺 𝑐𝑚⁄ 2 )
∆𝑃 4 : Tổn thất áp suất trên các bộ lọc (𝑘𝐺 𝑐𝑚⁄ 2 )
Tổn thất áp suất trên các ống nối (∆𝑃 5) được đo bằng kG/cm² và có thể xác định thông qua các giá trị tổn thất tiêu chuẩn của các thiết bị trong hệ thống.
Vậy ta có tổn thất áp suất:
3.2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỤM BƠM (xem hình 2.5)
3.2.1 Áp lực của bơm cung cấp cho các hành trình:
Hành trình xuống nhanh: 𝑃 0 ′ = 1,6 (𝑘𝐺 𝑐𝑚⁄ 2 ) Hành trình ép phôi: 𝑃 1 = 163 (𝑘𝐺 𝑐𝑚⁄ 2 ) Hành trình lùi về: 𝑃 2 = 10,55 (𝑘𝐺 𝑐𝑚⁄ 2 )
Do có tổn thất áp suất trên hệ thống cho nên áp lực bơm cần cung cấp cho các hành trình là:
Hành trình xuống nhanh: 𝑃 0 = 𝑃 0 ′ + ∆𝑃 = 9.6 (𝑘𝐺 𝑐𝑚⁄ 2 ) Hành trình ép phôi: 𝑃 1 ′ = 𝑃 1 + ∆𝑃 = 171 (𝑘𝐺 𝑐𝑚⁄ 2 ) Hành trình lùi về: 𝑃 2 ′ = 𝑃 2 + ∆𝑃 = 18,55 (𝑘𝐺 𝑐𝑚⁄ 2 )
3.2.2 Tính chọn công suất bơm dầu:
Bơm dầu là thiết bị chuyển đổi năng lượng, biến cơ năng thành động năng và thế năng (dưới dạng áp suất) của dầu Trong hệ thống dầu ép, chỉ sử dụng bơm thể tích tức, loại bơm thực hiện việc chuyển đổi năng lượng thông qua việc thay đổi thể tích các buồng làm việc.
Khi thể tích buồng làm việc tăng, bơm hút dầu thực hiện chu kỳ hút; ngược lại, khi thể tích giảm, bơm đẩy dầu ra và thực hiện chu kỳ nén Nếu có vật cản trên đường dầu bị đẩy ra, dầu sẽ bị chặn lại, tạo ra áp suất nhất định phụ thuộc vào độ lớn của sức cản và cấu trúc của bơm.
DUT.LRCC a Nguyên lý bơm piston thủy lục b Ký hiệu bơm thủy lực
Hình 3.7 Nguyên lý và ký hiệu bơm thủy lực
Với yêu cầu của máy thiết kế, dựa vào áp suất làm việc lớn nhất của hệ thống
Bơm piston hướng trục, với áp suất tối đa 856 kG/cm², là lựa chọn lý tưởng cho hệ thống Loại bơm này có thiết kế piston song song với trục rôto, mang lại nhiều ưu điểm vượt trội.
- Do piston đặt theo dọc trục, nên rôto có kích thước bé, mômen quán tính nhỏ, rất thích hợp với động cơ dầu
- Hiệu suất làm việc tốt và hầu như không phụ thuộc vào tải trọng và số vòng quay
3.2.3 Nguyên lý làm việc: a Sơ đồ nguyên lý của bơm piston hướng trục: a Sơ đồ nguyên lý của bơm piston hướng trục
DUT.LRCC b Hình hảnh thực tế của bơm
Hình 3.8 Bơm piston hướng trục Trong đó:
2 Piston 4 Đĩa nghiêng b Nguyên lý làm việc:
Nguyên lý chuyển động của piston trong xylanh của máy bơm piston hướng trục cũng theo nguyên lý chuyển động thanh truyền tay quay Khi piston (2) và xylanh
Đĩa nghiêng (4) quay xung quanh trục của bơm, tạo ra chuyển động tương đối giữa piston (2) và xylanh (1) với hành trình S Sự nghiêng của đĩa so với trục bơm là yếu tố chính tạo ra chuyển động này.
Sự tịnh tiến tới lui của các piston trong xylanh sẽ tạo ra sự hút và đẩy dầu thông qua đĩa phân phối dầu
Lượng dầu phát ra trong mỗi vòng quay của động cơ phụ thuộc vào đường kính xy lanh, số piston và hành trình của piston Góc lệch của đĩa điều khiển xác định hành trình của piston, vì vậy việc điều chỉnh góc lệch này sẽ giúp kiểm soát lượng dầu được phát ra.
Trong thực tế, góc lệch của tấm điều khiến có thể cố định, có thể điều chỉnh được tùy từng loại trong bơm cụ thể
Ngoài ra người ta có thể điều khiển lưu lượng của bơm nhờ vào việc điều tốc độ quay của rôto
3.2.4 Tính toán công suất của bơm:
𝑁 𝑏 : Công suất của bơm (kW)
𝑄 𝑏 : Lưu lượng của bơm (𝑙 𝑝ℎ)⁄
CHƯƠNG 4: GIỚI THIỆU VỀ MỘT SỐ BỘ PHẬN KHÁC CỦA MÁY ÉP GẠCH KHÔNG NUNG
4.1 GIỚI THIỆU VỀ BỘ RUNG SỬ DỤNG CÓ CẤU RUNG LỆCH TÂM
Dựa trên nguyên lý tạo rung động bằng lệch tâm cơ khí, cần thiết phải thiết kế một cơ cấu trong đó động cơ dẫn động bánh lệch tâm quay tạo ra lực ly tâm, từ đó phát sinh rung động.
Cơ cấu tạo rung gồm các bộ phận sau:
4.1.1 Động cơ điện Để dẫn động cho bánh lệch tâm quay để tạo ra lực li tâm gây ra rung động, động cơ điện có thể điều chỉnh được tốc độ quay
Hình 4.1 Động cơ dẫn động cơ cấu rung
Giúp giảm tốc độ quay của động cơ khi truyền đến trục lệch tâm
4.1.3 Trục nối Đối với cơ cấu rung này ta sử dụng trục cac-dang
Bánh lệch tâm để tạo ra lực li tâm, gây rung động khi trục quay
Hình 4.4 Trục lệch tâm tạo rung động
4.1.5 Bệ rung,Thanh trượt và cơ cấu lò xo
Dùng để dẫn hướng khi trục quay trong quá trình tạo rung, lò xo được gắn trên thanh trượt tạo lực đàn hồi khi rung
Hình 4.5 Cơ cấu tạo rung
4.1.6 Mô hình 3D của cơ cấu tạo rung
Hình 4.6 Mô phỏng 3D bằng solidwork cơ cấu tạo rung khi ép
4.2 GIỚI THIỆU VỀ CƠ CẤU CẤP LIỆU VÀO KHUÔN ÉP
4.2.1 Băng tải đưa nguyên liệu vào phễu
Thùng chứa được sử dụng để trộn vật liệu trước khi đưa vào phễu Sau khi quá trình trộn hoàn tất, cửa xả sẽ được mở, cho phép băng tải hoạt động và đưa liệu vào phễu.
Hình 4.7 Hệ thống trộn và cấp liệu vào phễu
4.2.2 Hệ thống các xilanh và cơ cấu đẩy liệu vào khuôn ép
Hình 4.8 Hệ thống các xilanh và cơ cấu đẩy liệu vào khuôn ép
2 Xilanh và thanh đẩy 5 Vít – đai ốc
4.3 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG CẤP PALLET VÀO KHUÔN ÉP
Hình 4.9 Hệ thống cấp pallet vào khuôn ép Trong đó:
1 Cơ cấu nâng pallet 4 Băng tải con lăn
2 Khung đỡ 5 Xilanh đẩy pallet vào khuôn
3 Xilanh và các thanh đẩy pallet
4.4 GIỚI THIỆU CƠ CẤU ÉP GẠCH KHÔNG NUNG
Hình 4.10 Cơ cấu tạo lực ép gạch không nung Trong đó:
1 Khung đỡ 4 Giá lắp khuôn trên
2 Trụ trượt 5 Xilanh nâng khuôn dưới
3 Vít – đai ốc 6 Xilanh ép chính
4.5 GIỚI THIỆU CƠ CẤU LẤY SẢN PHẨM SAU KHI ÉP
Hình 4.11 Hệ thống băng tải lấy sản phẩm sao khi ép
1 Băng tải con lăn 3 Giá đỡ sản phẩm
2 Thanh gạt và chổi 4 Động cơ truyền động.
4.6 BẢN VẼ TỔNG THỂ TOÀN MÁY
Hình 4.12 Bản vẽ toàn máy
CHƯƠNG 5: ỨNG DỤNG PROENGINEER ĐỂ LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG LÕI KHUÔN CỦA BỘ KHUÔN ÉP
NGHỆ GIA CÔNG LÕI KHUÔN CỦA BỘ KHUÔN ÉP
5.1 PHÂN TÍCH KHẢ NĂNG CÔNG NGHỆ ĐỂ GIA CÔNG CHI TIẾT
Vật liệu chế tạo khuôn ép gạch không nung là thép C45, chọn phôi gia công là phôi thép cán, gia công đạt cấp chính xác chế tạo IT10
Máy CNC có khả năng gia công bề mặt và biên dạng phức tạp mà không cần thiết kế đồ gá chuyên dụng Đặc điểm nổi bật của máy CNC là tập trung vào nguyên công, làm cho nó phù hợp với sản xuất đơn chiếc các chi tiết phức tạp.
Máy phay đứng: Kiểu Máy phay CNC model FVP1300:
Với thiết kế chi tiết và sản xuất đơn chiếc, chúng ta không cần sử dụng các đồ gá phức tạp hay nhiều máy móc Thay vào đó, việc lựa chọn máy phay CNC 3 trục và đồ gá mâm cặp 3 chấu cùng chốt tì đầu cong giúp đơn giản hóa quá trình chuẩn bị gia công.
Máy phay CNC FVP1300 là một lựa chọn hàng đầu với thiết kế chắc chắn, gọn nhẹ và đạt tiêu chuẩn CE Được trang bị hệ thống giảm chấn hiện đại, máy tiêu thụ ít điện năng và mang lại hiệu suất cao trong gia công khuôn mẫu với bề mặt 3D phức tạp Đặc biệt, độ chính xác lặp lại của máy lên đến 0.01, giúp nâng cao hiệu quả công việc.
3 trục x, y, z hiệu quả và có thể phay theo chiều thẳng đứng, tiện, doa theo các mặt tọa độ như XY, XZ , YZ
Hình 5.1 Máy phay CNC FVP1300
Hình 5.2 Thông số máy phay CNC FVP1300
5.3 XÁC ĐỊNH THỨ TỰ CÁC NGUYÊN CÔNG, BƯỚC CÔNG NGHỆ
- Xác định phôi: Chọn phôi đúc có hình dáng gần giống với chi tiết
Hình 5.3: Bản vẽ lồng phôi Để chế tạo chi tiết này ta cần trải qua các nguyên công sau
Hình 5.4 Nguyên công phay mặt phẵng Chọn dao: Dao T1: dao phay mặt đầu với các thông số sau:
- Mô phỏng quá trình gia công
Hình 5.5 Mô phỏng đường chạy dao
Hình 5.6 Nguyên công phay mặt bậc Chọn dao: Dao T2: dao phay mặt bậc với các thông số sau:
- Mô phỏng quá trình gia công
Hình 5.7 Mô phỏng đường chạy dao
Hình 5.8 Nguyên công phay rảnh
- Chọn dao: Dao T3: dao phay rảnh với các thông số sau:
Hình 5.9 Mô phỏng nguyên công phay rảnh
Hình 5.10 Nguyên công phay mặt phẳng
- Chọn dao và các thông số gia công giống với nguyên công 1, bước 1
Hình 5.11 Nguyên công phay mặt bậc
- Chọn dao và các thông số gia công giống với nguyên công 1, bước 2
Hình 5.12 Nguyên công phay mặt bên và rảnh bên
- Chọn dao và các thông số gia công giống với nguyên công 1, bước 3
Hình 5.13 Mô phỏng đường chạy dao phay mặt bên
Hình 5.14 Mô phỏng đường chạy dao phay rảnh bên
CHƯƠNG 6: VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG MÁY
6.1.1 Kiểm tra máy móc và chuẩn bị phôi liệu
Lực ép để tạo sản phẩm được cung cấp bởi bộ nguồn thủy lực qua bơm pistôn đến các xylanh thủy lực Áp suất cao có thể gây ra hư hỏng thiết bị ngay lập tức nếu vận hành không đúng cách.
❖ Vận hành theo thứ tự sau:
- Đóng điện cầu dao nguồn
- Đóng át tô mát tủ điện
- Kiểm tra điện đủ 3 pha nhờ 3 đèn báo phía trên tủ điện
- Kiểm tra mức dầu trong thùng thông qua mắt báo dầu
- Kiểm tra van cung cấp dầu từ thùng qua bơm
Khi đóng điện cho bơm, cần chú ý đến tiếng kêu của bơm trong quá trình hoạt động Nếu phát hiện tiếng kêu bất thường, hãy kiểm tra điện áp, mức dầu cung cấp vào bơm có đủ hay không, cũng như xem xét các nguyên nhân khác như lọc dầu bị kẹt hoặc đường ống dẫn dầu bị ngắt Nếu bơm hoạt động êm và tiếng kêu bình thường, hãy cho bơm chạy không tải trong khoảng 3 đến 5 phút trước khi chuyển sang chế độ vận hành có tải.
- Kiểm tra dầu qua nút thăm dầu trên thùng dầu, đã đủ mức cần thiết cho bơm hoạt động hay chưa Nếu chưa cần cung cấp thêm
- Kiểm tra nguồn điện 3 pha qua hệ thống CP và hệ thống báo mất pha trên tủ điện bằng đèn báo pha
Trước khi bắt đầu công việc, công nhân cần kiểm tra mức độ dầu và mỡ bôi trơn, cũng như đảm bảo các bộ phận chuyển động được che chắn an toàn Cần chạy thử máy để xác định hiệu suất làm việc với khuôn đã lắp và chỉnh Khi giao ca, việc ép thử khuôn là cần thiết để đảm bảo hoạt động tốt Khi lắp chày máy, cần kiểm tra chiều cao kín của khuôn, xác nhận thứ tự khuôn đúng với bán kính cần thiết, và đảm bảo chày phù hợp với khuôn Cuối cùng, công nhân phải điều chỉnh tay vặn tủ điện của máy theo đúng chế độ trước khi khởi động máy.
DUT.LRCC được điều chỉnh từ từ để đạt chiều cao kín của máy tương đương với chiều cao kín của khuôn Sau khi bắt khuôn thật chặt, tiến hành ép thí nghiệm.
- Trong khi làm việc không cho tay vào giữa khuôn, phải cấp liệu đúng vị trí của khuôn theo đúng quy định
6.1.3 Chuẩn bị nguyên liệu và pallet
Chuẩn bị nguyên liệu là việc rất quan trọng để đạt được sản phẩm tốt
- Liệu phải đảm bảo được pha trộn đúng theo quy định, không quá ướt hoặc quá khô, ảnh hưởng đến sản phẩm sau này
Công nhân cần chú ý theo dõi liên tục quá trình từ khi trộn nguyên liệu cho đến khi cấp liệu vào khuôn ép, nhằm đảm bảo rằng liệu được cung cấp liên tục, không gây gián đoạn trong quá trình làm việc.
Cơ cấu cấp pallet cần phải ổn định, đảm bảo rằng liệu và pallet được cấp đồng thời Pallet phải có độ chắc chắn cao để tránh tình trạng vỡ hoặc gãy trong quá trình ép.
Máy thủy lực là thiết bị sử dụng dầu để hoạt động, do đó việc kiểm tra mức dầu định kỳ qua cửa sổ dầu là rất quan trọng Nếu phát hiện thiếu dầu, cần bổ sung dầu cùng loại ngay lập tức Thời gian thay dầu mới lý tưởng là sau 4000 giờ làm việc, tuy nhiên, nếu máy đã sử dụng đủ 3 năm, thì cũng cần phải thay dầu, dù chưa đạt đủ 4000 giờ.
- Cần phải thường xuyên lau chùi và súc rửa bầu lọc dầu, để tránh trường hợp tắc nghẽn dầu
Vào mùa hè, khi công việc diễn ra liên tục, nhiệt độ dầu có thể đạt hoặc vượt quá 50°C Do đó, việc kiểm tra hệ thống làm mát dầu là rất quan trọng, và điều này có thể thực hiện thông qua nhiệt kế trên thùng dầu.
Kinh nghiệm đóng vai trò quan trọng trong việc vận hành máy móc Khi người vận hành chưa có đủ khả năng để vận hành một cách tin cậy, họ nên thực hiện quy trình từ từ dưới sự hướng dẫn của người có kinh nghiệm.
- Thường xuyên châm dầu bôi trơn cho con trượt mỗi ngày một lần trước khi cho máy làm việc
- Định kỳ 10 ngày phải kiểm tra lại các bulong chỉnh các con trượt.Đảm bảo vừa khít vừa chạy êm mà không có khe hở
6.2.2 Bảo dưỡng piston và xylanh thủy lực
Để đảm bảo sự ổn định của mối ghép giữa xylanh và thân máy, cần kiểm tra các bulông kẹp xylanh thường xuyên Do lực ép liên tục, bulông có thể tự tháo, dẫn đến lệch tâm và độ song song không chính xác giữa xylanh, piston và trục tâm của con trượt Để tránh tình trạng này, nên siết lại toàn bộ các bulông liên kết mỗi 5 ngày trong quá trình vận hành liên tục.
Hãy sắp xếp nguyên liệu và sản phẩm đúng theo vị trí quy định Nếu ca làm việc tiếp theo không hoạt động, cần điều chỉnh máy về vị trí an toàn, ngắt nguồn điện và tiến hành dọn dẹp vệ sinh khu vực làm việc.
Trên bình chứa thường có ô kính kiểm soát hoặc que kiểm tra để người vận hành hệ thống thủy lực có thể kiểm tra mức dầu Thiếu dầu sẽ khiến bơm thủy lực bị hỏng do không được bôi trơn đầy đủ.
Bộ lọc trên đường ống nạp của bơm không cần bảo dưỡng thường xuyên, nhưng màng lọc trên đường ống dẫn trở về cần được thay thế theo thời gian quy định Do đó, bộ lọc trở về thường không được đặt bên trong bình chứa để thuận tiện cho việc bảo dưỡng.
Sau thời gian nghiên cứu và thiết kế dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Đinh Minh Diệm, tôi đã hoàn thành đề tài tốt nghiệp với chủ đề “Thiết kế máy ép gạch không nung bằng thủy lực” Đề tài này ứng dụng phần mềm SolidWorks để mô phỏng cấu hình và ProEngineer 5.0 để gia công khuôn ép Những vấn đề cụ thể đã được thực hiện trong quá trình nghiên cứu và thiết kế.
- Ứng dụng phần mềm để thiết kế tạo điều kiện cho quá trình thiết kế chính xác và nhanh chóng
Máy được chế tạo và đưa vào sử dụng thực tế thông qua việc áp dụng các phương pháp tối ưu nhất trong thiết kế, nhằm tiết kiệm chi phí sản xuất mà vẫn đảm bảo đầy đủ các tính năng kỹ thuật theo yêu cầu.
- Tăng năng suất cho quá trình sản xuất gạch không nung
- Giảm ô nhiễm môi trường, tận dụng nhiều loại phế phẩm từ các ngành công nghiệp và nông nghiệp, hạn chế chất thải rắn
- Cải thiện điều kiện làm việc cho công nhân
Với phạm vi đề tài này đã giúp em được nhiều kinh nghiệm, củng cố kiến thức, làm quen với nhiệm vụ người thiết kế DUT.LRCC
[1] Hoàng Minh Công, Giáo trình công nghệ tạo phôi, Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng, 1998
[2] Catalog dao CNC: Internal_Tool_Catalog, Widin catalog, GB_Holemaking, Miracle Catalogue
[3] Lê Công Dưỡng, Vật liệu học, NXB khoa học và kỹ thuật, 1997
[4] Lê Viết Giảng, Phan Kỳ Phùng, Sức bền vật liệu - T1,2, NXB giáo dục, 1997
[5] Lưu Đức Hòa, Giáo trình công nghệ kim loại, Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng,
[6] Nguyễn Trọng Hiệp, Chi tiết máy, NXB giáo dục, 1999
[7] Trần Hữu Quế, Vẽ kỹ thuật Cơ Khí, NXB giáo dục 2001
[8] Trần Xuân Tùy, Hệ thống điều khiển tự động thủy lực, NXB khoa học và kỹ thuật, 2002
[9] Các tài liệu hướng dẫn thao tác trên phần mềm Pro/engineer 5.0 – Youtobe