Thiết kế máy cán hình mặt lốp xe đạp hai màu

Sơ luyện làm giảm tính đàn hồi và tăng độ dẻo của cao su, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình hỗn luyện, cán tráng, ép đùn mặt lốp và lưu hoá…đáp ứng nhu cầu khi gia công các bán thành

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn: ThS TRẦN NGỌC HẢI

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN VĂN ĐÔNG

Đà Nẵng, 2018

MỞ ĐẦU

Như ta đã biết hiện nay nước ta đang đẩy mạnh quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa để đưa đất nước sánh vai với các nước trong khu vực và trên thế giới Muốn vậy các ngành công nghiệp phải không ngừng đẩy mạnh sản xuất, mở rộng nhà máy, xí nghiệp, cải tiến trang thiết bị để nâng cao chất lượng sản phẩm, nhằm đáp ứng nhu cầu thực tế của người tiêu dùng và nền kinh tế hiện có của nước ta hiện nay và tránh khỏi tình trạng nhập khẩu của nước ngoài Nhờ chính sách đó đã đưa đất nước ta phát triển nhanh chóng và tiến đến gia nhập tổ chức kinh tế thế giới WTO, mà trong đó có một phần đáng kể đến là ngành sản xuất vật liệu cao su, đặc biệt là ngành sản xuất lốp xe đạp-xe máy các loại

Từ nhu cầu trên em được giao đề tài : “Thiết kế máy cán hình mặt lốp xe đạp hai

màu” Đây là một công đoạn nhỏ trong dây chuyền sản xuất lốp xe đạp nhưng lại rất

cần thiết và không thể thiếu được

Chương 4: Quy trình công nghệ gia công trục cán hình

Chương 5: Một số vấn đề về lắp ráp và bảo dưỡng an toàn vận hành

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU, QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ

TẠO VẬT LIỆU VÀ SẢN XUẤT LỐP XE ĐẠP

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ VẬT LIỆU VÀ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO VẬT LIỆU LÀM LỐP XE ĐẠP

1.1.1 Giới thiệu về vật liệu làm lốp

1.1.1.1 Khái niệm

Vật liệu làm lốp chủ yếu là cao su: đó 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 hình thành từ một hoặc nhiều phần tử có cấu tạo hóa học giống nhau và được liên kết với nhau tạo thành chuỗi dài có trọng lượng phân tử lớn

1.1.1.2 Tính chất

Hoạt động hóa học và tính năng kỹ thuật của cao su phụ thuộc vào thành phần hóa học, cấu tạo, khối lượng phân tử, sự phân bố khối lượng phân tử và sự sắp xếp của các phần tử trong mạch

Độ bền nhiệt của cao su phụ thuộc chủ yếu vào năng lượng liên kết của các nguyên

tố hình thành mạch chính Năng lượng liên kết càng cao thì độ bền nhiệt của cao su càng lớn,và cao su càng có khả năng làm việc ở nhiệt độ cao

Khối lượng phân tử của cao su cũng ảnh hưởng rất lớn đến tính công nghệ, tính chất

cơ lý của vật liệu Đối với mỗi loại cao su khi khối lượng phân tử càng lớn thì các tính năng cơ lý đều tăng, đặc biệt là độ chịu mài mòn và tính đàn hồi của nó Trong khoảng nhiệt độ cao su ở trạng thái mềm cao và cháy nhớt thì sự phụ thuộc tính chất công nghệ vào khối lượng phân tử có thể đánh giá qua sự phụ thuộc của độ nhớt vật liệu vào khối lượng phân tử của nó

Cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật khác, yêu cầu kỹ thuật đối với cao su, và các sản phẩm từ cao su cũng khác nhau Ngày nay trong kỹ thuật chế biến và gia công cao su sử dụng không những cao su từ một loại monome mà các loại cao su có cấu tạo từ nhiều 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 nhau 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 được gọi là block-Sopolyme

Ngày nay tất cả các loại cao su đều được phân loại theo nguồn gốc sản xuất và lĩnh vực sử dụng Cách phân loại này giúp ta dễ dàng lựa chọn cao su, định hướng công nghệ chế biến và gia công ra sản phẩm phù hợp với yêu cầu kỹ thuật cần thiết Ngoài

ra ta 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 hoàn thiện dần công nghệ chế biến và gia công cao su

để nâng cao chất lượng sản phẩm đáp ứng ngày càng cao nhu cầu của thị trường

Có các cách phân loại cao su như sơ đồ hình 1.1 sau:

Hình1.1: Sơ đồ phân loại cao su

1.1.1.3 Cao Su Thiên Nhiên

a Nguồn gốc:

Cao su thiên nhiên được loài người phát hiện và sử dụng vào nửa cuối thế kỷ thứ XVI ở Nam Mỹ Và con người chỉ sử dụng cao su ở mức độ thấp cho đến năm 1839 thì loài người phát hiện ra quá trình lưu hóa chuyển cao su từ trạng thái chảy nhớt sang trạng thái đàn hồi cao bền vững và từ đó cao su được con người sử dụng để sản xuất ra

Cao Su Cao Su Tổng Hợp Cao Su Thiên Nhiên

Cao Su Butadien-Styren Cao Su Butadien

Cao Su IZOPREN Cao

Su Thông Dụng

Cao Su Butyl Cao Su Clopren

Cao Su Butadien-Nitrit

Cao

Su Thông Dụng Đặc Biệt Cao Su Thiokon

Cao Su Silicon

các sản phẩm khác Nó được lấy từ mủ của cây cao su, còn gọi là Heava được trồng nhiều ở các vùng nhiệt đới của Nam Mỹ, nước ta, và một số nước ở Đông Nam á Đến thế kỷ thứ XIX cây cao su mới được trồng ở Châu á, Châu Phi, và ở nước ta cây cao su chỉ có từ năm 1877 Hiện nay nước ta có một diện tích trồng cao su khá lớn khoảng (30-40) nghìn ha, cùng với các cơ sở công nghiệp cao su tại Hà Nội, Đà Nẵng ( công ty cổ phần cao su DRC), Đồng Nai, Sông Bé, TP Hồ Chí Minh…

Mủ cao su thiên nhiên là nhũ tương trong nước của các hạt cao su, nó chảy từ cây cao su ra thường có tính kiềm yếu (pH=7.2), sau vài giờ bảo quản thì trị số pH của mủ cao su giảm dần xuống và sau đó mới bị keo tụ

b Thành phần cấu tạo hóa học của cao su thiên nhiên

Thành phần hóa học của cao su thiên nhiên gồm nhiều nhóm chất hóa học khác nhau:

- Thành phần chủ yếu là CacbuaHydrô và các chất Axêtôn, nước,các chất chứa Nitơ, Prôtêin và các khoáng chất

- Hàm lượng của các chất này có thể dao động tương đối lớn và phụ thuộc vào các yếu tố: phương pháp sản xuất, tuổi của cây cao su, cấu tạo thổ nhưỡng, khí hậu nơi cây cao su sinh trưởng phát triển và mùa khai thác mủ cao su

Cao su thiên nhiên là một Polyme thuộc loại Polyzopen có cấu trúc mạch thẳng không gian điều hòa dạng Cis (98-100)% và dạng Trans (2- 10)% với mỗi mắt xích của Polyme là một phần tử Izopren:

c Tính chất vật lý của cao su thiên nhiên

Cao su thiên nhiên ở nhiệt độ thấp có dạng tinh thể, vận tốc kết tinh lớn nhất được xác định ở 250C Cao su thiên nhiên kết tinh có biểu hiện rõ ràng lên bề mặt như: Tăng

Cao su thiên nhiên không tan trong rượu, Xêtôn, nhưng tan trong các dung môi hữu

cơ mạch thẳng hay mạch vòng Khi pha vào dung dịch cao su các dung môi hữu cơ như rượu, Xêtôn thì xuất hiện hiện tượng kết tủa (keo tụ) cao su từ dung dịch

Cao su thiên nhiên có khả năng phối hợp tốt với các chất phụ da, chất độn trên máy luyện kín, máy luyện hở, dễ dàng cán tráng hay ép đùn Ngoài ra nó còn có khả năng lưu hoá bằng lưu hóa hợp với các xúc tác thông dụng khác

Tính chất cơ lý của cao su thiên nhiên được xác định theo tính chất cơ lý của hợp phần cao su tiêu chuẩn theo bảng 1.1 như sau :

Bảng 1.1 Tính chất cơ lý của cao su thiên nhiên

Các tính chất vật lý đặc trưng của cao su thiên nhiên theo bảng 1.2

Bảng 1.2 Các tính chất vật lý đặc trưng của cao su thiên nhiên

1 Khối lượng riêng 913 Kg/m3

2 Nhiệt dung riêng 1.88 KJ/Kg0K

3 Nhiệt dẫn riêng 0.14 W/m0K

4 Hệ số giãn nở thể tích 565.104 dm3

/0C

5 Nhiệt độ hoà thuỷ tinh 70 0C

6 Nữa chu kỳ kết tinh ở -250C 2.4 - 4 giờ

7 Thẩm thấu điện môi ở tần số dao động

1000Hz/s 2.4 - 2.7

8 Crepe trắng 5.1012

9 Crepe hong khói 3.1012

d Tính chất công nghệ của cao su thiên nhiên

Trong quá trình bảo quản cao su thiên nhiên thường chuyển sang trạng thái tinh thế:

ở nhiệt độ môi trường (25 – 30)0C hàm lượng pha tinh thể trong cao su thiên nhiên là 40% Trạng thái tinh thể trong cao su phụ thuộc vào loại chất lượng:

- Đối với cao su thiên nhiên loại thông dụng độ nhớt ở nhiệt độ 1440C là 95 Muni

- Đối với cao su loại SMK-50 có độ nhớt là 75 Muni

Để đảm bảo các tính chất công nghệ của cao su trong các công đoạn sản xuất thì phải xử lý bằng công đoạn sơ luyện đến độ dẻo P = 0.7 - 0.8

- Độ dẻo của cao su thiên nhiên có thể được xác định trên máy đo độ dẻo, hoặc được xác định qua độ nhớt Muni trên máy đo độ dẻo Uolle

- Để đánh giá mức độ ổn định các tính chất công nghệ của cao su thiên nhiên trên Quốc tế còn sử dụng hệ số ổn định độ dẻo PRI, nó được đánh giá bằng tỷ số % giữa độ dẻo mềm cao su được xác định sau 30 phút đốt nóng ở nhiệt độ 1400C so với độ dẻo ban đầu Hệ số ổn định độ dẹp PRI cho các loại cao su khác nhau là

khác nhau thể hiện ở bảng 1.3

Bảng 1.3 Hệ số ổn định độ dẹp PRI cho các loại cao su

1 Cao su hong khói mặt sàng loại I PRI = 80 – 90%

2 Cao su hong khói loại II (SMR-5) PRI 60%

3 Cao su hong khói loại III (SMR-50) PRI30%

Hệ số ổn định PRI càng cao thì vận tốc hoá dẻo cao su càng nhỏ, nghĩa là cao su có

hệ số này cao thì khả năng chống lão hoá càng cao

Để thận 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, bay hơi tự nhiên, tách lớp và điện ly…Bằng các phương pháp cô đặc khác nhau thì ta nhận được các loại cao su có tính chất và thành phần khác nhau

Thông thường cao su tự nhiên được sản xuất theo sơ đồ công nghệ hình 1.2:

Hình 1.2: Sơ đồ công nghệ sản xuất cao su thiên nhiên

Mủ cao su thiên nhiên thường được khuấy trộn với dung dịch Axít axêtíc 1% cho đến khi mũ đông tụ hoàn toàn Giai đoạn cán rửa nhằm mục đích loại bỏ các chất tan trong nước Axít dư 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 được chuyển sang máy băm để băm tạo hạt khi sản xuất cao su dạng cốm hoặc máy cán có vân hoa trên trục để sản xuất tấm khi sản xuất cao su dạng tờ

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

 Cao su thiên nhiên có các ưu nhược điểm sau:

- Ưu điểm : có sức dính tốt, có tính đàn hồi cao, lực kéo đứt và xé rách cao, sinh nhiệt thấp, tốc độ lưu hoá nhanh, giá thành rẻ, được trồng và khai thác nhiều trong thiên nhiên.Vì vậy được sử dụng chủ yếu trong công nghệ chế tạo lốp xe đạp, ôtô và một số sản phẩm thông dụng khác…

- Nhược điểm: Cao su thiên nhiên có tính chất tác dụng của 02 , 03, dầu, axít, kiềm yếu và chống lão hoá nhiệt yếu …

1.1.1.4 Cao su tổng hợp

 Khái niệm

Cao su tổng hợp là loại cao su không phải lấy từ thiên nhiên mà nó được tổng hợp

từ các hoá chất qua các phản ứng trùng hợp để tạo ra, nó là hợp chất cao phân tử Tuỳ

theo thành phần chất ban đầu, loại xúc tác, điều kiện phản ứng mà ta nhận được các loại cao su khác nhau, có tính chất cũng khác nhau Nguyên liệu chính dùng để sản xuất cao su tổng hợp là: dầu mỏ, khí thiên nhiên, than, nguyên liệu gỗ…

 Phân loại cao su tổng hợp

Căn cứ theo tính năng và công dụng ta có thể phân cao su tổng hợp ra các loại như sau:

- Cao su Butađien: Ký hiệu là BR Tuỳ thuộc các hãng sản xuất khác nhau mà ta

có các loại cao su Butađien là: BR40, BR100, BR01… Cao su Butađien có khả năng chống mài mòn tốt nên thường dùng trong công nghệ chế tạo mặt lốp xe đạp, xe máy, ôtô hoặc các sản phẩm làm việc trong môi trường chịu ma sát lớn như băng truyền tải, ngoài ra còn có tính chống mỏi tốt

o Nhược điểm của cao su Butađien là tính chống xé thấp, độ bền đứt nhỏ Nhưng nó lại phối hợp tốt với tất cả các loại cao su không phân cực như: cao su thiên nhiên, cao su Butađien-Styren, cao su Butađien-Nitrit

- Cao su Butađien-Styren:

o Ký hiệu: Theo Liên xô là CKC; Theo Mỹ, ý, Nhật là SBR

Theo CHLB Đức là Bunas

o Nó là loại cao su được trùng hợp từ Butađien với Styren trong dung dịch có

độ tinh khiết hơn nên có khả năng chống mài mòn, chống xé rách cao, ngoài ra còn có tính chống lão hoá ôxi, chịu nhiệt, chịu dầu cao nên được dùng để sản xuất lốp và các sản phẩm chịu mài mòn khác

o Nhược điểm chủ yếu của nó là chịu đàn hồi, uốn khúc, và chịu nứt thấp hơn cao su thiên nhiên Nếu biến dạng nhiều lần sẽ sản sinh ra nhiệt lượng lớn

vì vậy làm cho việc chế tạo lốp bằng cao su này sẽ kém chất lượng hơn Ngoài ra độ dẻo nhỏ, và quá trình sơ luyện bằng cơ học tăng độ dẻo là khó khăn hơn, khi gia công độ co cao su lớn

- Cao su Butađien-Nitrit:

o Ký hiệu: Theo Liên Xô là CKH

Theo Mỹ, ý, Nhật là NBR

o Cao su Butađien-Nitrit là sản phẩm của quá trình tổng hợp từ Acrylonitryl

và Butađien với sự có mặt của hệ xúc tác ôxi hoá khử pesunfat kali, qua trình trùng hợp trong dung dịch nhũ tương

o Đặc trưng của loại này là tính chịu dầu tốt, khi tăng hàm lượng Nitrit lên thì tính năng chịu dầu tăng lên và càng chịu nhiệt tốt nên thường dùng chủ yếu

- Cao su Butyl:

o Đây là loại sản phẩm đồng trùng hợp của Izobutylen cacbuahyđrô với sự có mặt của xúc tác AlCl và các hợp chất cation hoá như: nước, rượu…Có tính chịu nhiệt tốt, tính đàn hồi cao, bền với các tác động của môi trường hoá học nên thường dùng trong các sản phẩm chịu nhiệt như cốt hơi, màng lưu hoá hay trong các thiết bị chịu nhiệt, chịu axít, kiềm…Ngoài ra tính kín khít của nó rất cao nên thường dùng trong các sản phẩm như săm Nó còn dùng trong vật liệu bọc lót dây điện hay các vật liệu khác có tính bền với khí hậu

o Tính va đập cao nên còn dùng trong các sản phẩm yêu cầu chống rung cao

o Nhược điểm của loại này là khả năng chịu dầu mỡ kém, không trộn lẫn với các loại cao su khác, tốc độ lưu hoá thấp

- Cao su Clopren:

o 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 không lớn Nguyên tử Clo có khả năng che chắn các tác nhân tác dụng nên cao su Clopren là loại chịu dầu, chịu tác dụng hoá học tốt, có độ bền trong môi trường có dung môi hữu cơ như: rượu, axêtôn…có độ bền khí hậu tốt, có khả năng phân tán diện tích tốt nên được dùng chủ yếu để bọc cáp điện trong công nghiệp và điện tử

o Nhược điểm chủ yếu là kém bền trong môi trường dầu mỡ

- Ngoài ra còn có một số loại cao su tổng hợp khác như: Clobutyl, Silicon, Thikol…với nhiều tính năng khác nhưng ít sử dụng hơn tất cả các loại cao su tổng hợp điều được kiểm tra tính năng cơ lý theo đơn pha chế chuẩn riêng cho từng loại cao su, quy trình luyện, điều kiện lưu hoá mẫu, các số liệu về tính năng

cơ lý cũng khác nhau đối với từng loại cao su

1.1.1.5 Cao su tái sinh

a Khái niệm

Cao su tái sinh là loại cao su thu được bằng phương pháp 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 củ 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

Cao su tái sinh được dùng nhiều trong lĩnh vực sản xuất các sản phẩm thông dụng hằng ngày như: thảm cao su, ống cao su…

b Quy trình chung để sản xuất cao su tái sinh

Có nhiều phương pháp sản xuất cao su tái sinh như: Thoát lưu bằng hơi nước bão

hoà, dùng hoá chất hoặc dùng máy ép đùn… ở đây ta giới thiệu dây chuyền đơn giản

của quá trình thoát lưu như hình 1.3 sau:

Hình 1.3: Sơ đồ công nghệ sản xuất cao su tái sinh

Đun nóng bột cao su nghiền nhỏ, ủ với các chất làm mềm trong thời gian vài giờ với nhiệt độ (160-190)0C Chất làm mềm sẽ làm trương nở cao su, giảm lực liên kết giữa các phân tử trong cao su tạo điều kiện thuận lợi cho việc tái sinh, với lượng dùng

từ 10-30%

Trong quá trình thoát lưu, một số phần cấu trúc mang mạng lưới không gian của cao

su lưu hoá bị phá vỡ, sự phá vỡ mạng không gian có thể xảy ra ở các mạch ngang giữa các nguyên tử lưu huỳnh với nhau và giữa các nguyên tử C và C trong mạch chính Vậy cấu trúc không gian giảm xuống làm cho cao su tan một phần trong các dung môi hữu cơ và làm cho cao su trở nên mềm dẻo hơn

c Ưu nhược điểm của cao su tái sinh

Nhìn chung cao su tái sinh có những ưu điểm sau: cải thiện độ dẻo, giảm thời gian cho chất đệm 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 và sự tiêu hao năng lượng vì một phần chất độn đã có trong cao su tái sinh, cũng có khả năng tăng tính dính hơn Nhược điểm của cao su tái sinh là sự giảm các tính năng cơ lý làm giảm độ đàn hồi,

độ bền, độ xé rách của cao sự lưu hoá, giảm khả năng làm việc trong điều kiện biến dạng liên tục nên nó được dùng với hàm lượng thấp tuỳ theo yêu cầu của sản phẩm Vì vậy nó chỉ dùng thay thế một phần nhỏ cao su sống, nhất là trong các sản phẩm lưu hoá bằng khuôn như: thảm cao su, ống cao su, đặc biệt là các sản phẩm lớn vì nó có tính lưu động chậm nên dễ điền đầy khuôn, không tạo bọt khí

Ngoài ra dùng cao su tái sinh ta tiết kiệm được cao su sống và một số hoá chất, làm nhanh một số quá trình gia công, giảm lượng sinh nhiệt của hỗn hợp cao su khi gia công trên các thiết bị công nghệ và giảm độ co của cao su khi cán tráng làm cho công Cao su cũ Nghiền bột Lọc bỏ vải, kloại Sàng

Thành phẩm Tinh luyện Thoát lưu Trộn chất làm mềm

việc cán tráng nhanh và dễ hơn Cũng có thể làm nhanh quá trình lưu hoá và tăng một

số tính chất khác: tính chịu nhiệt, chịu dầu và hơi nóng…

Các loại cao su được tái sinh là: cao su thiên nhiên, cao su Butađien-Styren, Butyl…Sau khi thoát lưu cao su tái sinh cũng được kiểm tra tính năng cơ lý theo đơn pha chế cho từng loại cao su như các loại cao su trên

1.1.2 Quy trình công nghệ chế tạo vật liệu làm lốp xe đạp

1.1.2.1 Quá trình sơ luyện cao su

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, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình hỗn luyện, cán tráng, ép đùn mặt lốp và lưu hoá…đáp ứng nhu cầu khi gia công các bán thành phẩm cao su đạt yêu cầu chất lượng

b Lý thuyết sơ luyện

Khi sơ luyện đã xảy ra quá trình ôxi hoá giữa oxi 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 50-600C còn trong máy luyện kín thì nhiệt độ cao hơn 160-1800C

Nếu sơ luyện cao su sống thì sơ luyện phổ thông, còn sơ luyện có thêm chất xúc tiến thì sơ luyện chủ liệu

Các yếu tố ảnh hưởng đến qua trình sơ luyện:

o Thời gian sơ luyện tăng độ dẻo nhanh ở 15-20 phút 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 su cũng như cần thao tác của công nhân

o Nhiệt độ trục càng thấp thì hiệu quả sơ luyện càng cao và ngược lại

o Sơ luyện trên máy luyện hở hai trục thì tỷ tốc giữa hai trục càng lớn thì độ dẻo của cao su càng nhanh, gảm thời gian sơ luyện Thông thường tỷ tốc của máy sơ luyện hở là: 1:1,08; 1:1,17; 1:1,1…Nhưng nếu tỷ tốc quá lớn thì cao su bị đốt nóng nhanh dẫn đến hiệu quả sơ luyện kém, không an toàn cho thiết bị

o Đường kính trục lớn thì hiệu quả sơ luyện tốt

o Cự ly trục khoảng 1-1,5mm

o Trọng lượng mổi mẻ luyện phải phù hợp với quy cách của máy

o Chất lượng cao su sống phải đảm bảo…

Hỗn luyện là khâu quan trọng trong công nghệ sản xuất các sản phẩm cao su nói chung và lốp xe đạp-xe máy 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 Có các phương pháp hỗn luyện sau

 Hỗn luyện bằng máy luyện hở

Sơ đồ máy luyện hở thể hiện hình vẽ 1.4

2

7

6

5 4

3

1

Hình 1.4: Sơ đồ máy luyện hở hai trục cán

(1) Động cơ điện xoay chiều; (2) Khớp nối trục; (3)Hộp giảm tốc hai cấp

(4) Cặp bánh răng truyền động trục chính; (5) Trục cán;

(6) Cặp bánh răng thay thế; (7) Trục vít me điều chỉnh cự ly trục

Thao tác cho máy luyện hở:

- Trước tiên phải điều chỉnh nhiệt độ trục trước khoảng 55-600C, nhiệt độ trục sau khoảng 50-550C

- Điều chỉnh cự ly trục cán theo các quá trình

 Cán dẻo cao su sống là: 3-4 mm

 Cho hoá chất vào là: 8-10 mm

 Ép thông là: 2-2,5 mm

 Xuất tấm là: 9-10 mm

- Xác định trọng lượng mỗi mẻ cao su theo đơn pha chế

- Cho cao su lên trục cán để cán dẻo

- Cho cao su tái sinh vào nếu có

DUT-LRCC 3

4 2

1

- Cho hoá chất hạt nhỏ vào

- Cho chất độn và chất làm mềm lỏng vào

- Rồi cho lưu huỳnh và chất siêu xúc tiến vào

- Tiến hành ép thông hai lần rồi xuất tấm

- Làm lạnh trong bể nước có pha CaCO3

- Treo lên giá làm mát

- Nhập kho để kiểm tra

Thời gian thao tác khoảng 15-50 phút

Cao su sống cung cấp cho quá trình hỗn luyện phải đảm bảo đạt chất lượng, hoá chất phải qua kiểm nghiệm và cân đúng theo hoá đơn mẻ luyện

Chú ý trước khi cho hoá chất vào phải tắt máy hút bụi, các quạt thổi trực tiếp vào máy, và sau khi cho hoá chất vào rồi cần quét hết phần bị rơi xuống khay và cho lên máy để đảm bảo tỷ lệ và khi cho lưu huỳnh vào thì không nên cắt cao su nếu nó chưa pha trộn đều vào cao su

b Hỗn luyện bằng máy luyện kín

Sơ đồ máy luyện kín thể hiện ở hình 1.5

Hình 1.5: Sơ đồ máy luyện kín

(1) Động cơ điện xoay chiều; (2) Hộp giảm tốc hai cấp;

(3) Các trục xoắn quay ngược chiều nhau; (4) Xylanh luyện

Thao tác của quá trình luyện kín là:

- Đưa cao su sống đã cân sẵn theo từng đơn và các hoá chất tập trung về sàn máy

- Chọn chế độ làm việc thích hợp và khởi động máy cho máy chạy không tải khoảng (3-5) phút để theo dõi tình trạng máy

- Mở cửa nạp liệu và tiến hành nạp nhiên liệu vào xi lanh theo thứ tự: Cho cao su

đã cân vào, cho các hợp chất hạt nhỏ vào rồi chất độn làm mềm ở thể lỏng vào

- Tuỳ theo dạng bán thành phẩm mà việc luyện kín yêu cầu công nhân điều chỉnh máy với những thông số kỹ thuật đúng quy định

c Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hỗn luyện

Quá trình hỗn luyện phải phù hợp với từng chủng loại cao su theo đúng yêu cầu của bán thành phẩm sau này

Độ ẩm của cao su cũng ảnh hưởng xấu đến chất lượng bán thành phẩm trong quá trình hỗn luyện

Sử dụng các chất tăng cường độ phân tán như: EF44, Aktiplsat, và các chất làm mềm khác

Độ dẻo của cao su sơ luyện cũng phải đảm bảo chất lượng và phải phù hợp với từng

mẻ luyện

Độ mịn của các chất độn, các chất không tan, cũng như thứ tự của các chất phụ gia khi cho vào mẻ luyện

Đặc tính, kết cấu của thiết bị hỗn luyện, nhiệt độ và thời gian hỗn luyện

1.1.3 Các chất phối hợp cho cao su

Chất lưu hoá như: S, Fe, Te…

Chất xúc tiến lưu hoá: Sulfenamit, M, DM, Thiuram…

Chất trợ xúc tiến lưu hoá: Thường là các ôxit kim loại ZnO…

Chất phòng loãng: Parafin, Antifut…

Chất hoá mềm: Parafin, dầu thông…

Chất độn: than đen, SiO2

Chất làm dẻo: Aktiplast, T, EF44…

Chất màu: TiO2, ZnO…

1.2 GIỚI THIỆU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT LỐP XE ĐẠP

VÀ CẤU TẠO LỐP XE ĐẠP

1.2.1 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất.

Quy trình công nghệ sản xuất lốp xe đạp nhìn được thể hiện ở hình 1.6:

Hình 1.6: Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất lốp xe đạp

1.2.2 Cấu tạo lốp xe đạp

Lốp xe đạp được cấu tạo bởi 4 lớp chủ yếu:

- Lớp ngoài cùng gọi là lớp mặt lốp, nó được chế tạo bởi cao su sau khi đã qua các công đoạn: sơ luyện, hỗn luyện, nhiệt luyện lại, thành hình và lưu hóa, lớp này chịu nén và chịu mài mòn rất tốt Nó còn có tác dụng bảo vệ các lớp bên trong của lốp

Cao su bán thành phẩm các loại,vải mành,

vải phin, thép tanh…

Công đoạn Hàn tanh

Công đoạn cán hình/ép đùn mặt lốp

Công đoạn cắt vải

Công đoạn lưu hoá

Công đoạn dán mặt lốp

Công đoạn thành hình

Công đoạn KCS

Công đoạn bọc lốp

Công đoạn nhập kho Cty

Phúc tra sản phẩm phế

Công đoạn Nhiệt luyện

Công đoạn g/c

cốt hơi

Công đoạn cán tráng vải

Cắt lấy tanh, huỷ bỏ phần phế phẩm

Đạt

Đạt

K Đạt

K Đạt

1.2.3 Nội dung các công đoạn chính

1.2.3.1 Công đoạn nhiệt luyện cao su

Cao su bán thành phẩm các loại sau khi đã qua các quá trình sơ luyện, hỗn luyện và được phòng kỹ thuật kiểm tra đạt yêu cầu về chất lượng được nhập kho để cung cấp cho các công đoạn sản xuất sau này Công nhân nhận cao su bán thành phẩm từ kho về xưỡng theo đúng khối lượng yêu cầu và đưa lên các máy kuyện hở 250, xưởng45,

400, 450, 560…để tiến hành nhiệt luyện lại nhằm đạt yêu cầu về độ mềm dẻo cần thiết để cung cấp cho các máy công tác đặc chủng của các công đoạn tiếp theo của quy trình công nghệ sản xuất lốp xe đạp Công đoạn này đóng vai trò quan trọng hàng đầu trong quy trình công nghệ sản xuất, nó cung cấp hầu hết cao su bán thành phẩm đạt độ dẻo yêu cầu cho tất cả các công đoạn sau này

1.2.3.2 Công đoạn ép đùn mặt lốp

Cao su sau khi đã được nhiệt luyện đạt độ mềm dẻo cần thiết được đưa vào miệng phểu của máy ép đùn mặt lốp gồm một xi lanh và bên trong có trục xoắn ốc để đùn ép cao su ra miệng máy, đi qua khuôn mẫu để tạo hình dáng, kích thước của từng loại mặt lốp tương ứng với từng loại lốp khác nhau được sản xuất trong xí nghiệp.Trục được chuyển động nhờ động cơ xoay chiều rô to lồng sóc qua hộp giảm tốc, động cơ này có thể thay đổi tốc độ nhờ nguồn điện AC thay đổi qua ba bộ biến tần

Mặt lốp sau khi đã đùn ra được di chuyển trên dàn con lăn và được làm mát băng

hệ thống phun nước, các con lăn được truyền động bằng hệ thống đĩa-xích nhờ động

cơ điện một chiều công suất 11kw, nó được điều chỉnh tốc độ phù hợp với tốc độ của máy đùn

Cao su mặt lốp sau khi qua dàn con lăn làm mát sẽ được đưa đến tay công nhân để chuyển sang công đoạn dán mặt lốp

1.2.3.3 Công đoạn cán hình mặt lốp

Cao su sau khi được nhiệt luyện lại được cắt thành từng cuộn với trọng lượng thích hợp để chuyển sang đưa vào dàn trục cán của máy cán hình mặt lốp của công đoạn cán hình mặt lốp để tạo hình mặt lốp

Có các loại máy cán hình mặt lốp như sau: Máy cán hình hai trục, ba trục, bốn trục Các trục cán có hình dạng của từng loại mặt lốp khác nhau tùy theo yêu cầu sản phẩm của từng loại lốp khác nhau, trục được truyền động nhờ động cơ điện xoay chiều qua hộp giảm tốc đến cặp bánh răng truyền động Cao su mặt lốp sau khi ra khỏi trục cán được di chuyển trên hệ thống tang làm mát băng không khí rồi chạy qua băng tải đến tay công nhân chuyển sang công đoạn dán mặt lốp

Hệ thống tang làm mát được truyền động nhờ hệ thống đĩa-xích lấy từ động cơ chính qua trục cán Máy cán hình mặt lốp này cũng có thể cán ra loại mặt lốp một màu hoặc hai màu

1.2.3.4 Công đoạn cán tráng vải mành

Vải mành sau khi được sấy khô cùng với cao su đã được nhiệt luyện đưa vào máy cán tráng bốn trục để tạo ra vải mành có cán cao su cả hai mặt để làm bố của lốp

Máy cán tráng gồm bốn trục giống nhau được truyền động nhờ động cơ xoay chiều

rô to lồng sóc qua hộp giảm tốc đến cặp nhông truyền động, ngoài ra có các bộ phận

hỗ trợ điện để điều khiển vô cấp tốc độ qua bộ biến tần nhằm điều chính tốc độ của trục cáng phù hợp với năng suất cũng như nạp liệu

Ngoài ra còn có các bộ phận nhả vải và quấn vải sau khi cán tráng, trục sấy, trục làm lạnh Các bộ phận này được truyền động băng động cơ điện xoay chiều

Vải sau khi được cán tráng qua máy quấn vải sẽ được vận chuyển sang cung cấp cho máy cắt vải của công đoạn cắt vải

1.2.3.5 Công đoạn cắt vải

Vải sau khi đã cán tráng su qua máy cán tràng được cuộn thành từng cuộn và đưa lên máy cắt vải để cắt thành từng tấm theo kích thước xác định phù hợp với từng loại lốp được sản xuất

Máy cắt vải gồm một băng tải rộng 2m, dài 8m được truyền động nhờ các con lăn qua bộ truyền xích, bởi động cơ xoay chiều, có bộ phanh hãm dừng chính xác Bộ phận dao cắt gồm các môtơ chạy dao và các môtơ quay dao đều là động cơ xoay chiều công suất 1.5 kW, 1450 vòng/phút Dao cắt được chạy trên thanh dẫn hướng đặt chéo

so với băng tải một góc độ nào đó có thể điều chỉnh tùy theo yêu cầu của từng loại vải

để đáp ứng nhu cầu sản xuất Trên hai đầu thanh dẫn có hai công tắc hành trình để đổi chiều chạy dao và chiều quay dao sau mỗi lần cắt

Máy cắt vải làm việc hoàn toàn tự động, chiều dài tấm vải được cài đặt sẵn vào bộ đếm, khi băng tải chạy được một khoảng chiều dài xác định sẵn thì sensor phát tín hiệu cho băng tải dừng chính xác, sau đó dao cắt quay và chạy trên thanh dẫn để cắt tấm vải, khi dao cắt chạy đến đầu cuối thanh dẫn hướng tác động vào công tắc hành trình

thì băng tải chạy lại đoạn thứ hai và máy cứ hoạt động như thế cho đến khi ta bấm nút dừng mà thôi

1.2.3.6 Công đoạn sản xuất tanh

Những cuộn thép từ kho đưa vào được nắn thẳng nhờ các máy nắn thẳng tự động rồi cắt thanh thành từng đoạn thích hợp với kích thước của lốp được sản xuất Sau đó được đưa sang máy cuộn tạo hình cho từng sợi tanh theo dạng tròn của lớp rồi chuyển cho công nhân hàn lại thành hình tròn trên máy hàn tiếp điểm điện áp cao

Các máy nắn thẳng và máy cắt được truyền động nhờ các động cơ xoay chiều công suất 1.5 kW và các vòng tanh sau khi được chuyển sang cho công đoạn thành hình

1.2.3.7 Công đoạn thành hình

Thành hình lốp là giai đoạn tạo ra hình dạng của chiếc lốp với đầy đủ các bộ phận: Các vòng tanh, các lớp vải đã được cán tráng, nó nhận bán thành phẩm từ các khâu khác Vải sau công đoạn cắt vải đã được cuộn thành cuộn cung cấp cho máy thành hình, công nhân dán vải trên máy thành hình và cho các vòng tanh lên rồi cho máy hoạt động để tạo ra ống vải dạng chiếc lốp theo yêu cầu sản xuất

Máy thành hình ở đây là loại máy Liên Xô được truyền động quay tròn bằng một động cơ xoay chiều có hai bộ dây quấn với công suất 11 kw và 3.5 kw để tạo ra hai cấp tốc độ khác nhau

Khi bắt đầu quay động cơ được chạy ở tốc độ khởi động, các cuộn dây stator được nối qua các điện trở để giảm dòng khởi động của động cơ sau đó chuyển sang làm việc

ở chế độ tốc độ thấp hoặc cao

Khi dừng động cơ được hãm động năng nhờ nguồn điện một chiều đưa vào cuộn stator trong khoảng thời gian 2 giây làm động cơ dừng hẳn Ngoài ra máy còn có một động cơ công suất 1.5 kW để chuyển động bộ phận cà dưới và một động cơ bơm dầu 4

kW để điều khiển các ben thủy lực Máy có thể làm việc tự động hoặc điều khiển bằng tay

Bán thành phẩm của công đoạn này sẽ được chuyển sang công đoạn dán mặt lốp

1.2.3.9 Công đoạn lưu hóa

Lốp bán thành phẩm sau khi qua công đoạn dán mặt lốp sẽ được chuyển sang máy lưu hóa để lưu hóa tạo ra chiếc lốp hoàn thiện

bộ gia nhiệt và rơle thời gian qua bộ phận công tắc tơ, công tắc hành trình, van khí nén điện từ

1.2.3.10 Khâu KCS

Lốp sau khi lưu hóa xong được các nhân viên kiểm tra, kiểm tra ngoại quan theo tiêu chuẩn quy định, thử độ cứng của cao su mặt lốp, độ rộng đồng tâm của lốp… Theo định kỳ lốp được đưa lên máy chạy lý trình để kiểm tra sức chịu tải, độ mòn của mặt lốp Các quy định về tiêu chuẩn lốp được đề ra và thực hiện một cách chặt chẽ nhằm nâng cao chất lượng của sản phẩm

Nếu qua quá trình kiểm tra mà lốp không đạt yêu cầu sẽ được loại bỏ phế phẩm và lấy lại cao su tái sinh, sợi tanh Còn đạt thì sẽ được chuyển sang công đoạn bọc lốp

1.2.3.11 Công đoạn bọc lốp

Lốp sau khi đã được kiểm tra đưa lên máy bọc lốp để quấn quanh lốp một lớp ni lông màu PP và dán nhãn hiệu nhằm mục đích bảo vệ lốp và tạo mỹ quan cho sản phẩm đồng thời đảm bảo chống hàng giả và mang tính thương hiệu của công ty

Máy quấn lốp làm việc tự động được truyền động bằng động cơ xoay chiều qua bộ nhông truyền, nó có thể điều khiển qua bộ biến tần Chương trình điều khiển hoạt động của máy dùng các công tắc tơ và các rơle thời gian

Ta có thể bọc lốp bằng tay hoặc bằng máy theo từng chiếc hoặc theo kiện từ 5-10 lốp

Lốp sau khi bọc xong sẽ được nhập về kho để xuất ra thị trường

2.1.1 Giới thiệu qui trình công nghệ sản xuất mặt lốp xe đạp

Ta có sơ đồ QTCN sản xuất như hình 2.1:

Hình 2.1: Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất mặt lốp xe đạp 1 màu và 2 màu Thực chất của QTCN này là gồm hai giai đoạn chính:

Cao su mặt lốp đỏ, đen, trắng, vàng cam Nhiệt luyện

Xuất thành cuộn Xuất thành dãi

Ép đùn mặt lốp 1màu và 2 màu

Cán hình mặt lốp 1 màu và 2 màu

Hình 2.2: Phươnng pháp nhiệt luyện cao su bằng máy luyện hở

(1) Động cơ điện; (2) Khớp nối; (3) Hộp giảm tốc; (4) Cặp bánh răng_Bánh đà; (5) Gối đỡ trục; (6) Cặp bánh răng thay thế; (7) Trục luyện I; (8) Cao su nhiệt luyện;

(9) Trục luyện II

Như ta giới thiệu ở phần trước đây là giai đoạn nhiệt luyện lại cao su.Cao su bán thành phẩm mặt lốp đỏ, đen, trắng, vàng cam…sau khi đã qua quá trình sơ luyện, hỗn luyện được phòng kỹ thuật kiểm tra chất lượng đạt yêu cầu và nhập kho công ty sau đó cung cấp cho các xưởng sản xuất Công nhân phân xưởng xăm lốp xe đạp-xe máy nhận cao su này về và đưa lên các máy luyện hở để nhiệt luyện lại nhằm đạt độ dẻo yêu cầu phục vụ cho các công đoạn sản xuất sau này Sau khi nhiệt luyện xong cao su

sẽ được xuất thành từng cuộn hay từng dải để cung cấp cho các máy ép đùn mặt lốp, máy cán hình mặt lốp, máy cán tráng…

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

7 8 9

6

5

ĐCO

1 2

3 4

A

A A-A

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:

2.1.1.2 Giai đoạn tạo hình mặt lốp

Có các phương pháp tạo hình mặt lốp như sau:

a Phương pháp ép đùn mặt lốp (xem hình 2.3)

(1) Phễu nạp liệu; (2) Xi lanh; (3) Trục vít đùn; (4) Thước mặt lốp

Được tiến hành trên các máy ép đùn Φ115, Φ 200, Φ 250…Cao su sau khi đã nhiệt luyện lại trên các máy luyện hở đạt độ dẻo yêu cầu được xuất thành từng dãi chuyển sang cung cấp cho các máy ép đùn mặt lốp để tiến hành công đoạn tạo hình mặt lốp cung cấp cho công đoạn dán mặt lốp để tạo chiếc lốp xe đạp hoàn chỉnh cung cấp cho công đoạn lưu hoá sau này Mặt lốp sau khi ra khỏi máy ép đùn di chuyển trên dàn con lăn làm mát và qua hệ thống băng tải đến tay công nhân dán mặt lốp

Hình 2.3: Phương pháp tạo hình mặt lốp bằng trục vít đùn

3 4

Được tiến hành trên các máy cán hình mặt lốp 2 trục, 3 trục, 4 trục…Cao su sau khi

đã qua nhiệt luyện lại trên các máy luyện hở đạt độ dẻo yêu cầu được xuất thành từng cuộn chuyển sang cung cấp cho các máy cán hình mặt lốp để tiến hành tạo hình mặt lốp cung cấp cho công đoạn dán mặt lốp và tạo ra lốp xe đạp hoàn chỉnh hơn cung cấp cho công đoạn lưu hóa sau này Mặt lốp sau khi ra khỏi máy cán hình mặt lốp qua hệ thống tang làm mát để làm mát bằng không khí, rồi được di chuyển trên băng tải đến tay công nhân dán mặt lốp

11 12

2

Bảng 2.1 Kích thước một số chủng loại mặt lốp xe đạp

Quy cách

Mặt lốp rộng (mm)

Tấm dày 2 hông (mm)

Độ rộng mặt chạy (mm)

Tấm dày mặt chạy (mm)

Trọng lƣợng mặt lốp (Kg/chiếc)

Trọng lƣợng lốp (Kg/chiếc)

2.1.2.1 Chức năng và vị trí của máy cán hình mặt lốp xe đạp 4 trục Φ150

Máy cán hình mặt lốp là một trong những máy thuộc công đoạn tạo hình dạng mặt lốp xe đạp, nó là công đoạn cuối của QTCN sản xuất mặt lốp xe đạp và là công đoạn đóng vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất lốp xe đạp Nó cung cấp bán thành phẩm cho công đoạn dán mặt lốp để chuyển sang công đoạn lưu hoá tạo ra sản phẩm cuối cùng

Máy được truyền động nhờ động cơ điện xoay chiều rôto lồng sóc qua hộp giảm tốc truyền đến các trục luyện thông qua các bánh răng truyền động, bốn trục cán quay ngược chiều nhau và được điều khiển bằng cơ cấu cơ khí nhờ sự thao tác điều chỉnh của công nhân vận hành đứng máy qua các bộ phận điều khiển

Vùng làm việc của máy là khoảng giữa của bốn trục cán, vật liệu chủ yếu được ép giữa hai trục trên các rảnh có dạng mặt lốp và được nung nóng nhờ hệ thống cấp nhiệt

11 10

1

3 4

8 9

2 5

Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lý của máy cán hình mặt lốp xe đạp 4 trục

(1) Động cơ điện xoay chiều; (2) Khớp nói trục; (3) Hộp giảm tốc;

(4)Cặp bánh răng_bánh đà; (5) Trục vít me điều chỉnh khe hở;

(6) Trục cán trơn; (7) Vân hoa tạo hình mặt lốp; (8) Trục cán hình;

(9) Các cặp bánh răng thay thế; (10) Dàn con lăn; (11) Các tang làm mát;

(12) Dàn băng tải; (13) Đĩa xích; (14) Gối đỡ

Nguyên lý hoạt động: động cơ điện xoay chiều (1) hoạt động truyền chuyển động sang hộp giảm tốc (3) nhờ khớp nối trục (2) để giảm tốc độ, rồi truyền đến cặp bánh răng truyền động trục cán (4) để truyền chuyển động cho trục cán hình (8), sau đó nhờ cặp bánh răng thay thế (9) sẽ truyền chuyển động sang trục cán trơn khác (6), cự ly trục cán được điều chỉnh nhờ các trục vít me-bánh vít (5) Và máy cứ làm việc cán ra mặt lốp xe đạp đảm bảo năng suất cho các công đoạn sau thì công nhân dừng máy

máy, tắt động cơ Cao su dạng mặt lốp sau khi ra khỏi máy cán hình được di chuyển trên dàn con lăn (10) qua hệ thống tang làm mát bằng không khí (11) rồi chuyển sang dàn băng tải (12) đến tay công nhân dán mặt lốp

Máy cán hình mặt lốp xe đạp 4 trục có cấu tạo đơn giản, bộ phận công tác chính gồm bốn trục cán có đường kính như nhau 150, ba trục có dáng hình trục tròn có bề mặt tương đối nhẵn, một trục có dáng trục tròn có vân hoa tạo dạng mặt lốp, các trục này bên trong có cấu tạo rỗng với độ dày 2535mm để đảm bảo độ bền và biến dạng của trục trong suốt quá trình làm việc, sở dĩ được cấu tạo đặc biệt như vậy là nhằm đưa nước làm mát vào tuần hoàn trong lòng trục cán để làm mát trong quá trình cán hình Các cặp bánh răng truyền động thường là các cặp bánh răng chữ V nhằm đảm bảo

độ đồng tâm và để trục cán không bị xê dịch qua lại trong quá trình làm việc tạo ra mặt lốp có kích thước chính xác, vì cơ cấu ngõng trục dùng bạc đỡ nên không hạn chế được lực chiều trục

Khoảng cách giữa hai trục luyện được điều chỉnh nhờ hệ thống trục vít me – đai ốc

có thể điều khiển bằng tay hay tự động

Ngoài ra máy còn có các bộ phận hứng liệu, bộ phận bôi trơn, bộ phận cấp nhiệt và làm mát, dao cắt…

2.1.2.3 Đặc tính kỹ thuật của máy cán hình mặt lốp xe đạp 4 trục 150

Chiều dài làm việc trục cán: 620 mm

2.2 PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY VÀ LẬP SƠ ĐỒ

2.2.1 Phân tích chọn phương án thiết kế máy

2.2.1.1 Yêu cầu chế tạo mặt lốp xe đạp

Mặt lốp xe đạp là bán thành phẩm của sản phẩm lốp xe đạp, nên yêu cầu kỹ thuật không khắt khe lắm, nhưng phải đảm bảo một số yêu cầu cơ bản sau:

- Do vật liệu dẻo có tính đàn hồi tốt nên yêu cầu khuôn phải tạo được mặt lốp có

bề rộng và bề dày, đường gờ đúng yêu cầu đặt ra

- Tùy theo kích thước, cỡ lốp mà ta tạo bề rộng và đường gờ khác nhau Vì vậy cần phải thay đổi khuôn theo kích thước yêu cầu

- Phải có lực ép, cơ cấu ép để đưa cao su ra khỏi khuôn ép

- Phải đạt năng suất cao

a Phương pháp ép đùn mặt lốp

Thực tế cũng có rất nhiều phương pháp ép đùn mặt lốp khác nhau thoả mãn những

vấn đề yêu cầu chế tạo mặt lốp xe đạp như:

- Phương pháp ép đùn cơ khí liên tục

- Phương pháp ép đùn bằng cơ khí gián đoạn

- Phương pháp ép đùn bằng cơ cấu dẫn động thuỷ lực, khí nén

- Phương pháp ép đùn kết hợp thuỷ lực và khí nén, hay cơ khí nén…

Mỗi phương pháp điều có ưu nhược điểm riêng biệt khác nhau, tuy nhiên ta có thể nghiên cứu ở đây là phương pháp ép đùn bằng trục vít trụ, phương pháp này được sử dụng phổ biến nhất hiện nay ở công ty cao su Đà Nẵng cũng như trong các công nghệ chế tạo mặt lốp hiện nay

(1) Khớp nối; (2) Gối đỡ; (3)Phiếu cấp liệu;

(4) Trục vít trụ; (5) Xilanh; (6)Thước mặt lốp

Ưu điểm của phương pháp:

- Cho sản phẩm liên tục, phù hợp với sản xuất hàng loạt và cho năng suất cao

- Làm cho cao su có độ ép nén nên mặt lốp ép ra có độ ổn định về kích thước, ít có khả năng sinh ra bọt khí

- Cao su ít có tạp chất, chất lượng cao su có điểm lưu hoá tốt trong quá trình ép đùn

- Dễ thay đổi quy cách mặt lốp đùn vì ta chỉ cần thay đổi thước mặt lốp là đủ

Nhược điểm của phương pháp:

- Giá thành đầu tư cao, tốc độ đùn chậm

- Cao su dễ cự ly nên cần có những thiết bị hỗ trợ hiện đại hơn

- Khó khăn trong việc chế tạo trục vít…

 Phương pháp ép bằng trục vít côn

Sơ đồ Xem hình 2.7

1

Hinh 2.7: Sơ đồ cơ cấu ép bằng trục vít côn

(1)Khớp nối; (2) Gối đỡ; (3)Phiếu cấp liệu; (4) Xilanh;

(5) Cánh vít; (6)Trịc vít côn; (7)Thước mặt lốp

Khớp nối (1) truyền chuyển động qua làm vít côn quay , ép vật liệu đã được nạp sẵn

vào buồng ép qua phểu nạp liệu (3) qua khuôn ép (7) (hay còn gọi là thước mặt lốp) tạo thành sản phẩm có kích thước theo yêu cầu

b Phương pháp ép bằng máy ép loại dùng thuỷ lực

Đây là phương pháp dùng bánh lệch tâm để đẩy vì vậy vật liệu cấp vào không liên tục và sản phẩm ra cũng bị gián đoạn do đó sản phẩm không ổn định, cho năng suất

Hình 2.8: Sơ đồ cơ cấu ép bằng cần đẩy

(1) Bơm thuỷ lực; (2) Đồng hồ áp suất; (3) Van tràn; (4) Van 1 chiều;

(5) Van đảo chiều; (6) Xylanh thủy lực; (7) Cần đẩy; (8)Chày;

(9) Phểu cấp liệu; (10) Thước mặt lốp

Quá trình ép được thực hiện nhờ xy lanh thuỷ lực (6) nối vơí cần của buồng ép

Trước hết ta cho vật liệu vào buồng ép ,khởi động bơm dầu (1) truyền chuyển động xy lanh thuỷ lực ,làm cần đẩy (7) chuyển động tịnh tiến mang chày (8) chuyển động ép vật liệu qua khuôn ép (10) (kích thước khuôn ép có thể thay đổi được) Quá trình chuyển động tịnh tiến qua lại trong quá trình ép được điều chỉnh nhờ van đảo chiều (5)

- Ưu điểm của phương pháp này

o Kết cấu đơn giản, dễ thay thế, dễ chế tạo

o Chuyển động êm ít gây ồn, đươc truyền động vô cấp

o Có lực ép lớn và công suất với các cơ cấu nhỏ

o Dễ điều khiển tự động , đảo chiều chuyển động chống quá tải

- Nhược điểm của phương pháp này:

o Gia thành tương đối cao, và yêu cầu kỹ thuật cao

o Làm việc gián đoạn,

o Không đảo được su

c Phương pháp tạo hình mặt lốp bằng máy cán hình 4 trục 150

- Đây là phương pháp tạo hình mặt lốp đơn giản nhưng cũng là quá trình liên tục Vật liệu qua máy này đã được nhiệt luyện lại, nung nóng đến trạng thái dẻo và quá trình tạo hình là quá trình gây biến dạng tấm vật liệu để đạt đến hình dạng cuối cùng nhờ trục cán hình

- Sơ đồ cơ cấu tạo hình bằng trục cán thể hiện ở hình 2.9:

4 3

8

7 5

9

Hình 2.9: Sơ đồ cơ cấu tạo hình bằng máy cán 4 trục

(1)Hộp giảm tốc; (2) Cặp bánh răng_bánh đà;

(3) Trục cán hình;(4) Vân tạo hình mặt lốp;

(5) Trịc cán trơn;(6)(8)(9) Vít me-đai ốc điều chĩnh khoảng cách trục;

(7)Các bộ truyền bánh răng;(10) Khớp nối; (11)Động cơ

- Ưu điểm của phương pháp:

o Cùng một lúc có thể cán nhiều mặt lốp trên các trục

o Có thể thực hiện cán hình mặt lốp 1 màu và 2 màu

o Giá thành đầu tư rẻ, tốc độ cán nhanh

o Vật liệu cán có thể có tạp chất

o Thao tác dễ dàng, thuận tiện và có thể hiệu chỉnh thay đổi kích thước của mặt lốp cán ra dễ dàng nhờ bộ phân cự ly trục vít me khoảng cách trục

o Năng suất tương đối cao

- Nhược điểm của phương pháp:

o Mặt lốp tạo ra còn có nhiều bọt khí do tiếp xúc trực tiếp với không khí vì trục cán hở

o Chất lượng sản phẩm không ổn định, độ bền không cao, kích thước không đều do phụ thuộc vào trạng thái dẻo của vật liệu và cách điều chỉnh cự ly trục không chính xác

d Phân tích chọn phương án (Xem bảng 2.2)

Bảng 2.2:Ưu, nhược điểm của các phương pháp tạo hình mặt lốp

Phương pháp Ưu điểm Nhược điểm

- Dễ điều chỉnh nhiệt độ vì xilanh kín

- Giá thành đấu tư cao, tốc độ đùn chậm

- Cao su cấp liệu ở đây đòi hỏi không có tạp chất

- Khó khăn trong việc chế tạo trục vít trụ

Phương pháp ép bằng

vít côn

- Máy làm việc với áp suất ép lớn 810 KG/cm2

- Cho năng suất cao

- Gia nhiệt và giảm nhiệt dễ dàng

- Khó chế tạo trục vít côn

- Độ bền thấp ,dễ gãy cánh vít

- Thay đổi kích thước của mặt lốp cũng dễ dàng nhờ điếu chỉnh cự ly trục

- Sản phẩm tạo ra không ổn định về kích thước, có bọt khí

- Cần phải làm mát tốt nếu không mặt lốp không ổn định

- Khó điều chỉnh được nhiệt độ trên trục cán

Phương pháp ép bằng

máy ép loại thuỷ lực

- Tính toán và thiết kế các cơ cấu đơn giản

- Chuyển động êm ít gây ồn

- Truyền động vô cấp

- Có lực ép lớn

- Dễ điều khiển tự động, đảo chiều chuyển động chống quá tải

- Giá thành tương đối cao

- Yêu cầu kỷ thuật cao

Qua phân tích và dựa vào yêu cầu chế tạo cũng như điều kiện kinh tế thì ta chọn phương pháp tạo hình mặt lốp bằng phương pháp máy cán hình là hợp lý nhất Vì điều kiện chế tạo các thiết bị hiện đại không có và phương pháp tạo hình mặt lốp trên máy cán hình có thể sản xuất được nhiều loại mặt lốp cùng một lúc nhờ việc chế tạo các vân dạng mặt lốp trên trục cán với các kích thước khác nhau, hơn nữa máy móc thiết

12

11 10

1

3 4

8 9

2 5

Hình 2.10: Sơ đồ động máy cán hình mặt lốp 4 trục 150

(1) Động cơ điện xoay chiều; (2) Khớp nói trục; (3) Hộp giảm tốc;

(4)Cặp bánh răng_bánh đà; (5) Trục vít me điều chỉnh khe hở;

(6) Trục cán trơn; (7) Vân hoa tạo hình mặt lốp; (8) Trục cán hình;

(9) Các cặp bánh răng thay thế; (10) Dàn con lăn; (11) Các tang làm mát;

(12) Dàn băng tải; (13) Đĩa xích; (14) Gối đỡ 2.2.2.2 Nguyên lý hoạt động của máy cán hình mặt lốp

Động cơ điện xoay chiều (1) chuyển động sẽ truyền qua khớp nối trục (2) truyền đến hộp giảm tốc (3) rồi qua cặp bánh răng_bánh đà (4) truyền chuyển động từ hộp giảm tốc đến trục cán hình (8) và nhờ các cặp bánh răng thay thế (9) sẽ truyền chuyển động sang các trục cán trơn khác (6) lúc đó máy hoàn toàn hoạt động làm việc, dưới tác dụng của lực ép các trục và nhờ việc điều chỉnh cự ly các trục cán qua vít me (5)

mà được kích thước của hình dạng mặt lốp cung cấp cho công đoạn sau, tùy theo yêu cầu của từng loại lốp sản xuất sau này, nhằm đạt độ ổn định của cao su mặt lốp tạo ra

để chất lượng sản phẩm là tốt nhất Nhiệt cung cấp cho quá trình cán hình mặt lốp trong khoảng 70-800C và được cấp nhờ cơ cấu cấp nhiệt hơi nước lấy từ nguồn nhiệt của trạm cấp nhiệt dẫn đến

Ngoài ra còn có một số bộ phận cơ bản khác được bố trí để hỗ trợ như: Cơ cấu bôi trơn, cơ cấu an toàn,cơ cấu cấp nhiệt, cơ cấu cấp nước, thoát nước,hệ thống băng tải dẫn bán thành phẩm sau khi ra khỏi máy cán, hệ thống tang làm mát với mục đích ổn định nhiệt và để công nhân không bị bỏng tay trong quá trình dán mặt lốp và sản phẩm đạt chất lượng theo yêu cầu

Mặt khác máy còn được thiết kế thêm bộ biến tần để điều khiển vô cấp tốc độ nhằm đáp ứng nhu cầu năng suất cũng như cấp đủ bán thành phẩm cho công đoạn dán mặt lốp sau này để cung cấp cho công đoạn lưu hóa, tiết kiệm được công suất máy và lao động cấp liệu, lao động dán mặt lốp, tóm lại là nhằm mục đích lợi về kinh tế hơn tuy giá thành đầu tư tương đối cao

CHƯƠNG 3 :TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ KẾT CẤU MÁY TẠO HÌNH MẶT

LỐP XE ĐẠP 2 MÀU Φ150 (mm)

3.1 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC

3.1.1 Các số liệu ban đầu

Thực tế lấy từ công ty cổ phần cao su Đà Nẵng:

- Số vòng quay trục cán hình mặt lốp: nt = 19 (v/ph)

- Lực ép của trục luyện trong quá trình làm việc: PLV = 67 (KN)

- Đường kính trục luyện: Dt = 150 (mm)

3.1.2 Tính chọn động cơ điện truyền động chính

Ta có công suất làm việc của trục luyện được tính theo tài liệu [VII]

1000

LV LV LV

V P

 (KW) (1) Trong đó:

+ PLV: Lực ép của trục luyện (N)

+ VLV: Vận tốc dài của trục luyện (m/s)

100060

n D

(m/s) (2) Với: + Dt: Đường kính trục luyện (mm)

+ nt2 :Số vòng quay trục luyện bị động (v/ph)

Thay số vào công thức (2) ta được:

15 0 1000 60

19 150 14

05 10 1000

15 0 10

LV

dc

N

N  (KW) (3) Trong đó:

+ : Hiệu suất truyền động (Xem hình 6.1) ta có:

OT BR OL

+ OL= 0.99: Hiệu suất của một cặp ổ lăn

+ BR= 0.98: Hiệu suất của một cặp bánh răng

+ OT= 0.99: Hiệu suất của một cặp ổ trượt

Thay số vào công thức (4) ta có:

904 0 99 0 98 0 99 0

05



dc

N (KW) Vậy ta cần phải chọn động cơ điện có công suất định mức sao cho có N dm N dc Trong tiêu chuẩn chọn động cơ điện thì có nhiều loại động cơ thỏa mãn điều kiện này,

nhưng ta chọn theo Bảng 2P/323_[VII] được loại động cơ che kín có quạt gió loại

Để kết cấu hộp giảm tốc nhỏ gọn thì ta phải thêm một bộ truyền đai hay bộ truyền xích trước nó nhằm giảm tốc độ quay, nhưng ở đây do yêu cầu của kết cấu máy không cho phép và để đảm bảo điều kiện về độ ổn định và độ an toàn sử dụng và để máy được nhỏ gọn hơn ta thiết kế cặp Bánh răng-Bánh đà dặt sau hộp giảm tốc để giảm tốc

độ ở trục ra trước khi truyền đến trục cán của máy

Ta chọn hộp giảm tốc Bánh răng trụ - Răng nghiêng 2 cấp tốc độ khai triển để khử được lực dọc trục trong quá trình làm việc của máy và tỷ số truyền của hộp này trong khoảng i = (8 – 30)

Sơ đồ hộp giảm tốc 2 cấp tốc độ như hình 6.1

- I : Trục vào (trục I) hộp giảm tốc

- II: Trục trung gian (trục II) hộp giảm tốc

- III: Trục ra (trục III) hộp giảm tốc

n i

Mà theo hình 5.1 thì ta lại có tỷ số truyền chung được xác định như sau:

BR t

i   (5) Trong đó:

+ it: Tỷ số truyền của hộp giảm tốc

+ iBR: Tỷ số truyền của cặp Bánh răng-Bánh đà

Mặc khác ta có:

ch n

i   (6) Với: + in: Tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng cấp nhanh

+ ich: Tỷ số truyền của bộ truyền cấp chậm

Như ta đã biết tỷ số truyền là chỉ tiêu kỹ thuật có ảnh hưởng đến kích thước, chất lượng của bộ truyền cơ khí, vì vậy việc chọn và phân bố tỷ số truyền hộp giảm tốc itcho các bộ truyền trong hộp phải tuân theo các nguyên tắc sau:

+ Kích thước và trọng lượng của hộp giảm tốc là nhỏ nhất

+ Đảm bảo điều kiện bôi trơn là tốt nhất

Như vậy với hộp giảm tốc mà ta chọn thì để cho các bánh răng bị dẫn của cấp nhanh và cấp chậm được ngâm trong dầu gần như nhau, tức là đường kính của các bánh răng phải xấp xỉ như nhau ta phân bố tỷ số truyền in>ich và in= (1.2-1.3)ich và phải đảm bảo là it thuộc khoảng (8-40)

+ Để thỏa điều kiện trên ta chọn it = 20

08 4 20

2

n

ch ch

i

i i

Thay số vào công thức (5) ta được:

842.320

84

i

i i

3.1.5 Xác định số vòng quay, công suất và mômen của các trục trong hộp giảm tốc

a Số vòng quay các trục

Trục thứ nhất: n I n dc  1460 (v/ph)

Trục thứ hai: 298

9.4

i

n

n (v/ph)

b Công suất của các trục

Hiệu suất của các bộ truyền:

+ Hiệu suất bộ truyền bánh răng: BR 0.98

+ Hiệu suất của một cặp ổ lăn: OL  0 99

+ Hiệu suất của khớp nối: K 1

Công suất của các trục hộp giảm tốc:

49.1298.0)99.0(

12.12)98.0()99.0(

c Mômen xoắn trên các trục

- Công thức xác định mômen xoăn trên các trục [3-53/55_VII]

i

i X

n

N

M   6 

1055

9 (Nmm) (7)

55



III

M (Nmm) Lập bảng các kết quả tính được:

Để thuận tiện cho việc theo dõi các số liệu trong quá trình tính toán thiết kế của máy

cán hình mặt lốp ta lập bảng thông số các trục của hộp giảm tốc (Xem bảng 3.1):

Bảng 3.1 Thông số các trục của hộp giảm tốc Thông số/Trục Trục I Trục II Trục III

i 4.9 4.08

Ni (KW) 13 12.49 12.12

Mi (Nmm) 85034 400266.8 1585561.7

3.1.6 Thiết kế bộ truyền Bánh răng cấp nhanh

Bộ truyền bánh răng cấp nhanh có cặp bánh trụ răng nghiêng có các thông số:

a Chọn vật liệu chế tạo bánh răng

Chọn vật liệu làm bánh răng nhỏ là thép C45 thường hóa có đường kính phôi từ 100

– 300 (mm) [Bảng 3-8/40_VII] có:

580

) 1 ( 

bk

 (N/mm2)

290

) 1 ( 

ch

 (N/mm2)

HB(1) = 200 Chọn vật liệu làm bánh răng lớn là thép C35 thường hóa có đường kính phôi từ 300

– 500 (mm) [Bảng 3-8/40_VII] có:

480

) 2 ( 

bk

 (N/mm2)

240

) 2 ( 

ch

 (N/mm2)

HB(2) = 170

b Định ứng suất mỏi tiếp xúc và ứng suất mỏi uốn cho phép

 Ứng suất mỏi tiếp xúc cho phép [Cthức 3-1/38_VII]

+   N0tx(N/mm2): Ứng suất tiếp xúc cho phép khi bánh răng làm việc lâu

dài, phụ thuộc vào độ rắn HB [Bảng 3-9/43_VII] ta có :

  N0tx= 2.6HB (N/mm2) + '

N

K : Hệ số chu kỳ ứng suất tiếp xúc xác định theo

6 0'

td N

+ Ntd : Số chu kỳ tương đương

Do bánh răng chịu tải trọng thay đổi nên theo [Cthức 3-4/42_VII]

i i Max

i

M

M u

+ Mi(Nmm), ni(v/ph), Ti(giờ): là mômen xoắn, số vòng quay trong một phút

và tổng số giờ bánh răng làm việc ở chế độ thứ i

+ MMax(Nmm): Mômen xoắn lớn nhất tác dụng lên bánh răng

+ u =1: Số lần ăn khớp của một răng khi bánh răng quay một vòng

Ta có: MI = 58034 (Nmm)

MII = 400266.8 = MMax (Nmm)

nII = 298 (v/ph) Giả thiết rằng máy làm việc 5 năm, mổi năm 300 ngày, mỗi ngày làm 2 ca, một ca làm 8 giờ: nên T 53002824000 (giờ)

Thay số vào (9) ta có: Số chu kỳ tương đương của bánh răng lớn

7 2

8.400266

580341