CHUYÊN ĐỀ MÁY CẮT BĂNG GIẤY

Khi động cơ mở, hệ thống điều khiển bằng thủy lực hoạt động.Lúc đó, hệ thống hệ thống cấp phôi tự động gồm( xilanh kẹp phôi và xilanh đẩy phôi)sẽ đưa phôi vào đúng vị trí cần cắt , Khi đó, hệ thống dao cắt đi xuống mang theo dao cắt và khối vật liệu kẹp chặt, do khối vật liệu kẹp chặt bố trí thấp hơn lưỡi cắt nên sẽ chạm vào băng cần kẹp và kẹp chặt trước, sau đó lưỡi cắt xuống sau, sau khi cắt xong thì hệ thống dao và cơ cấu kẹp chặt đi lên để chuẩn bị chu kì cắt kế tiếp. Các chuyển động đuợc điều chỉnh đúng vị trí làm việc nhờ vào các công tắc hành trình Các lớp giấy sẽ không bị xê dịch lẩn nhau nhờ cơ cấu kẹp ngang làm bằng cơ khí Khi cắt băng giấy bằng dao nghiêng thì lực cắt không nằm trên toàn bộ diện tích của vật cắt như khi cắt bằng dao phẳng song song Pmax = K1.K2 .K3 . Trong đó: : độ sâu tương đói của vật cắt . vật liệu cắt là giấy, cắt ở trạng thái nguội = 0,35 K1 : hệ số phụ thuộc vào độ cứng vật liệu, K1 = 0,7 0,75 Chọn K1= 0,72 . K2 : hệ số xét đến ảnh hưởng độ mòn dao .Khi cắt nguội K2 = 0.9 1.1, ta chọn K2 = 1 K3 :hệ số tính dến độ tăng khe hở cạnh dao, cắt nguội K3= 0.9 1.1, chọn K3=1. S : chiều dày lớn nhất của thép cắt, S = 200 mm . :giới hạn bền của giấy, =(3 7)Nmm2 chọn =150 Nmm2 Do đó : Pmax = 0,72 x 1 x 1 x 5x = 309013 (N) Vậy lực cắt lớn nhất là 309013 (N)

Trang 1

Đề tài: MÁY CẮT BĂNG GIẤY

*Nguyên lý hoạt động:

Khi động cơ mở, hệ thống điều khiển bằng thủy lực hoạt động.Lúc đó, hệ

thống hệ thống cấp phôi tự động gồm( xilanh kẹp phôi và xilanh đẩy phôi)sẽ đưa

phôi vào đúng vị trí cần cắt , Khi đó, hệ thống dao cắt đi xuống mang theo dao cắt

và khối vật liệu kẹp chặt, do khối vật liệu kẹp chặt bố trí thấp hơn lưỡi cắt nên sẽ

chạm vào băng cần kẹp và kẹp chặt trước, sau đó lưỡi cắt xuống sau, sau khi cắt

xong thì hệ thống dao và cơ cấu kẹp chặt đi lên để chuẩn bị chu kì cắt kế tiếp

Các chuyển động đuợc điều chỉnh đúng vị trí làm việc nhờ vào các công tắc

hành trình

Các lớp giấy sẽ không bị xê dịch lẩn nhau nhờ cơ cấu kẹp ngang làm bằng

cơ khí 8 A-A

A

1

2 3 8 4 5

9 6 11

10 7

A

1.xilanh kẹp phôi 2.xilanh đẩy phôi

7.công tắc hành trình 8.xilanh cắt đứt

Trang 2

I. Các thông số cơ bản của máy cắt băng giấy

Băng giấy cần cắt có chiều rộng Bmax = 600mm, gồm nhiều lớp giấy xếp chồng lên nhau có chiều dày amax = 200mm

 Lực cắt băng giấy

Khi cắt băng giấy bằng dao nghiêng thì lực cắt không nằm trên toàn bộ diện tích của vật cắt như khi cắt bằng dao phẳng song song

Pmax = K1.K2 K3

2 2

2

2 / 3

S tg b

ϕ

ε

Trong đó: ε2

: độ sâu tương đói của vật cắt vật liệu cắt là giấy, cắt

ở trạng thái nguộiε2

= 0,35

K1 : hệ số phụ thuộc vào độ cứng vật liệu, K1 = 0,7÷0,75 Chọn K1= 0,72

K2 : hệ số xét đến ảnh hưởng độ mòn dao Khi cắt nguội K2

= 0.9÷1.1, ta chọn K2 = 1

K3 :hệ số tính dến độ tăng khe hở cạnh dao, cắt nguội K3= 0.9÷1.1, chọn K3=1

S : chiều dày lớn nhất của thép cắt, S = 200 mm

b

σ

:giới hạn bền của giấy, σb

=(3÷7)N/mm2 chọnσb

=150 N/mm2

Trang 3

Do đó : Pmax = 0,72 x 1 x 1 x 5x

2

0 200 15

2

35 , 0 2 / 3

tg

−

= 309013 (N) Vậy lực cắt lớn nhất là 309013 (N)

 xác định vận tốc cắt

Vận tốc cắt của dao có ảnh hưởng đến tuổi thọ, năng suất cắt và chất lượng của mép cắt, mặt khác vận tốc còn ảnh hưởng đến độ rung động

va đập của máy Vì vậy ta phải tính và chọn vận tốc cắt phù hợp để máy làm việc tốt, đạt năng suất và yêu cầu thiết kế

Đối với cắt băng giấy, với chiều dày cắt amax = 200mm là khá lớn, vì vậy vận tóc cắt nằm trong khoảng (5÷100 )mm/s, với amax như vậy ta chọn

v = 20(mm/s )

 Tính lực kẹp phôi:

Để khi cắt thép mép cắt được thẳng, vuông góc với phương tấm cắt ta ta

sử dụng công thức tính lực kẹp Q như sau:

Q= (0,03÷0,04) x Trong đó lực cắt, = 309013 (N)

Suy ra : Q= 0,035 x 309013 = 10815 (N) Vậy lực kẹp phôi cần thiết khi cắt là Q= 10815 (N)

 Xác định lực kẹp và vận tốc của bộ phận cấp phôi

Sơ đồ hệ thống cấp phôi:

Trong đó:

Trang 4

1:Piston-Xilanh giữ phôi 2:Piston-xilanh đua phôi vào vị trí cắt 3:Băng giấy

4:Đầu kẹp 5:Bàn máy 6:Dao cắt 7.công tắc hành trình

Sơ đồ phân tích lực đẩy phôi vào vị trí cắt:

Ta có phương trình cân bằng lực:

–fms=ma

Do phôi chuyển động thẳng đều →

–fms

→

=kmg Giả sử phôi có l=5000mm,b=600mm,h=200mm

→

mphôi=l.b.h ygiấy =(2000.600.200).10-6.7,8=1872(kg)

→

=0,1.1872.9,8=1834(kg)

Vậy lực đẩy cần thiết là 1834kg

Lực kẹp phôi: ≥.Ta chọn =1900(N)

Lực cắt cần thiết của đầu dao để cắt đứt băng giấy ,thêm vào đó cơ cấu xi lanh thủy lực phải tác động thêm một lực F để tác động lên lò xo kẹp chặt.Do đó lực cần thiết mà cơ cấu Piston –xilanh thủy lực phải tạo ra là

P=Pcắt +Fmax=309013+10815=319828(N)

II. Tính toán thiết kế hệ thống thuỷ lực.

1. Các thông số ban đầu

Pcắt =319828 N; Vmin=10 mm/s; Vmax=22 mm/s.

Pkẹp =1834 N ; Vmin=14 mm/s; Vmax=28 mm/s

Pđẩy=1900 N; Vmin=14 mm/s; Vmax=28 mm/s.

Băng giấy cần cắt có chiều rộng Bmax = 600mm, gồm nhiều lớp giấy xếp chồng lên nhau có chiều dày amax = 200mm.

Trang 5

2. Tính toán và chọn xilanh.

a. Tính toán và chọn xilanh cho hệ thống cắt

Pcắt =319828 N;Vmin=10 mm/s; Vmax=22 mm/s

Ta chọn đường kính trong của xi lanh là D= 250mm

Tiết diện piston là: Fpt=

).

( 5 , 49062 4

250 14 , 3 4

2 2

2

mm

π

Đường kính cần của piston là:

d=KxD=0,7x250=170mm.(do Pb>30bar nên chọn K=0,7) Lưu lượng làm việc của xilanh là:

Qmin=Fpt.Vmin Trong đó

Vmin: vận tốc đầu dao khi ở hành trình cắt: Vmin=10mm/s

Do đó:

Qmin=Fpt.Vmin=49062,5.10=490625 (mm3/s)=0,96(dm3/s)=29.4(l/ph) Lưu lượng của đầu dao khi đi lên:

Qmax=(Fpt - Fcần).Vmax=(49062,5 - 4

2

d

π

).22=

580272(mm3/s)=0,58(dm3/s)=34,8(l/ph)

Áp suất cần thiết tác dụng lên bề mặt pittong là:

Phương trình cân bằng tĩnh của pittông là:

0

. 1 max 2 2

P2=1 bar Do ta dùng van cản

F1=49062,5 mm2

F2= 4

2

d

π

= 22686,5mm2

Pmax=319828 N

Pms=0,2x3000=600N (G=3000 N )

Từ phương trình cân bằng, ta rút ra trị số áp suất ở buồng lớn của xilanh:

7 5 , 49062

5 , 22686 5

, 49062

600 319828

1

2 2 1

max

F

F p F

P P

N/mm2

Trang 6

Trong hệ thống thủy lực tạo lực cho cặp dao cắt, kẹp và đẩy phôi có tổn thất áp suất khi dầu đi qua các hệ thống điều khiển như bộ lọc, van tràn, van tiết lưu điều chỉnh được ,van một chiều,tổn thất trên dường ống… Phương trình cân bằng áp suất trong hệ thống như sau:

Pb=Pax+∆P1+∆P2+∆P3+∆P4+∆P5+∆P6+∆P7

Trong đó :

P1: áp suất dầu tác dụng lên bề mặt piston –xilanh

∆P1: Tổn thất áp suất của bộ lọc dầu: ∆P1=1,5bar

∆P2: Tổn thất áp suất của van tràn: ∆P2=2,5bar

∆P3: Tổn thất áp suất của van tiết lưu điều chỉnh được: ∆P3=2.4=8bar

∆P4: Tổn thất áp suất của van đảo chiều: ∆P4=2bar

∆P5: Tổn thất áp suất của van một chiều: ∆P5=1,5bar

∆P6: Tổn thất áp suất trên đường ống dẫn dầu: ∆P6=1,5bar

∆P7: Tổn thất áp suất của van giảm áp: ∆P7=2.1,5=3bar

 Pb= 70+1,5+2,5+8+2+1,5+3+1,5=90 ( bar )

b. Tính toán và chọn xilanh cho hệ thống kẹp phôi

Pkẹp =1834 N ; Vmin=14 mm/s; Vmax=28 mm/s

).

( 314 4

20 14 , 3 4

2 2

2

mm

π

d=KxD=0,7x20=14mm (do Pb>30bar nên chọn K=0,7)

Lưu lượng làm việc của xilanh là:

Qmin=Fpt.Vmin

Trong đó

Vmin: vận tốc đầu dao khi ở hành trình cắt: Vmin=14mm/s

Do đó:

Qmin=Fpt.Vmin=314x15=4396 (mm3/s)=0,004396(dm3/s)=0,2632(l/ph) Lưu lượng của đầu dao khi đi lên:

Trang 7

Qmax=(Fpt-Fcần).Vmax=(314- 4

2

d

π

).28=

4484(mm3/s)=0,00448(dm3/s)=0,2688(l/ph)

0

F1=310mm2

F2= 4

2

d

π

= 153,86mm2

Pmax=1834 N

Pms=0,2x800=160N ( G = 800 N )

84 , 6 314

86 , 153 1 314

160 1834

1

2 2 1

max

F

F p F

P P

N/mm2 Trong hệ thống thủy lực tạo lực cho cặp dao cắt, kẹp và đẩy phôi có tổn thất

áp suất khi dầu đi qua các hệ thống điều khiển như bộ lọc, van tràn, van tiết lưu điều chỉnh được ,van một chiều,tổn thất trên dường ống…

Phương trình cân bằng áp suất trong hệ thống như sau:

Pb=Pax+∆P1+∆P2+∆P3+∆P4+∆P5+∆P6+∆P7

Trong đó :

∆P2: Tổn thất áp suất của van tiết lưu điều chỉnh được: ∆P2=4bar

∆P4: Tổn thất áp suất của van một chiều: ∆P4=1,5bar ∆P5: Tổn thất áp suất trên đường ống dẫn dầu: ∆P5=1,5bar

∆P6: Tổn thất áp suất của van giảm áp : ∆P6=1,5bar

 Pb= 68+1,5+4+2+1,5+1,5+1,5= 76 (bar)

c. Tính toán và chọn xilanh cho hệ thống đẩy phôi

Trang 8

Pđẩy=1900N; Vmin=14 mm/s; Vmax=28 mm/s

).

( 314 4

20 14 , 3 4

2 2

2

mm

π

d=KxD=0,7x20=14mm.(do Pb>30bar nên chọn K=0,7)

Lưu lượng làm việc của xilanh là:

Qmin=Fpt.Vmin

Trong đó

Vmin: vận tốc đầu dao khi ở hành trình cắt: Vmin=14 mm/s

Do đó:

Qmin=Fpt.Vmin=314x14=4396 (mm3/s)=0,004396(dm3/s)=0,2632(l/ph) Lưu lượng của đầu dao khi đi lên:

Qmax=(Fpt-Fcần).Vmax=(314- 4

2

d

π

).28=

4484(mm3/s)=0,0048(dm3/s)=0,2688(l/ph)

0

1 F −P −P −p F =

F1=314mm2

F2= 4

2

d

π

= 153,86mm2

Pmax=1900N

Pms=0,2x2000=400N ( G = 2000 N )

81 , 7 314

86 , 153 1 314

400 1900

1

2 2 1

max

F

F p F

P P

N/mm2 Trong hệ thống thủy lực tạo lực cho cặp dao cắt, kẹp và đẩy phôi có tổn thất

áp suất khi dầu đi qua các hệ thống điều khiển như bộ lọc, van tràn, van tiết lưu điều chỉnh được ,van một chiều,tổn thất trên dường ống…

Trang 9

Phương trình cân bằng áp suất trong hệ thống như sau:

Pb=Pax+∆P1+∆P2+∆P3+∆P4+∆P5+∆P6+∆P7

Trong đó :

∆P2: Tổn thất áp suất của van tiết lưu điều chỉnh được: ∆P2=4bar

∆P4: Tổn thất áp suất của van một chiều: ∆P4=1,5bar ∆P5: Tổn thất áp suất trên đường ống dẫn dầu: ∆P5=1,5bar

∆P6: Tổn thất áp suất của van giảm áp : ∆P6=1,5bar

 Pb= 78+1,5+4+2+1,5+1,5+1,5=86 ( bar )

 Sỏ đồ mạch thủy lực

Trang 10

1. Bỏm dầu 2 Bộ lọc thô.

7.xilanh kẹp phôi 8.xilanh đẩy phôi

 Bảng tóm tắt:

Trang 11

TT D(mm) Qmax(l/ph) Qmin P(N/mm2) Vchận Vnhanh

Kẹ

p

Đẩ

y

III. Tính công suất và chọn máy.

IV.

Ta có: N=P.V

Trong đó :

P=2x319828=639656 N: là lực cắt tấm thép và lực ép lên lò xo của xilanh

V=22mm/s=0,022m/s: là vận tốc khi ở hành trình cắt

⇒

N=639656.0,022=14072 (W)

Công suất cần thiết của động cơ làm quay bơm dầu là:

Nct=

18763 75

, 0

14052 =

= µ

N

(W)=18,7 (KW)

Qua tính toán ta thấy cần phải chọn động cơ dùng để quay bơm dầu thích hợp vừa đảm bảo công suất cho yêu cầu của quá trình cắt vừa phải có tính năng phù hợp với yêu cầu truyền động cho bơm, phù hợp với môi trường bên ngoài, vận hành được an toàn và ổn định Hơn nữa chọn công suất động cơ phải phù hợp để đảm bảo tính kinh tế, giá thành của sản phẩm, tăng hiệu suất của động cơ và làm cho kết cấu không cồng kềnh

Từ những yêu cầu cân thiết đặt ra, ta chọn động cơ có công suất Ndc

≥

Nct Do vậy ta chọn loại động cơ đồng bộ, che kín có quạt gió loại có công suất là với số vòng quay là vòng /phút

V. Chọn bơm dầu cho hệ thống cung cấp thủy lực.

Ta có lưu lượng cần thiết cho các xi lanh hoạt động là:

Qxl cắt=2.34,8=69,6 (l/ph); Qxlk=0,2688 (l/ph); Qxlđ=0,2688 (l/ph)

Do vậy lưu lượng cần thiết mà bơm phải cung cấp cho hệ thống là:

Trang 12

Qct= Qxl cắt+ Qxlk+ Qxlđ=69,6+0,2688+0,2688=70,14 (l/ph).

Mặt khác áp suất cần thiết mà bơm phải tạo ra là Pct=90bar, do vậy ta phải so sánh chọn loại bơm hợp lý để đảm bảo lưu lượng và áp suất theo yêu cầu

Bơm dầu là phần đầu tiên trong hệ thống dầu ép để biến đổi cơ năng thành thế năng và động năng nhằm thực hiện một công có ích

Trong hệ thống dầu ép chỉ dùng loại bơm thể tích, tức là loại thực hiện việc biến đổi năng lượng bằng cách thay đổi thể tích các buổng làm việc Khi thể tích buồng làm việc tăng, bơm hút dầu, thực hiện chu kì hút, và khi thể tích buồng làm việc giảm, bơm đẩy dầu ra thực hiện chu kì nén Nếu trên đường dầu bị đẩy ra ta đặt một vật cản, dầu bị chặn sẽ tạo nên một áp suất nhất định phụ thuộc vào độ lớn của sức cản và kết cấu của bơm

Tùy thuộc vào lượng dầu do bơm đẩy ra trong một chu kì làm việc, ta cóthể phân biệt được hai loại bơm thể tích: Bơm có lưu lượng cố định và bơm có lưu lượng có thể điều chỉnh được Về mặt kết cấu, bơm thể tích(cả bơm cố định và bơm diều chỉnh được)có thể phân ra các loại chính như: bơm bánh răng, bơm cánh gạt, bơm pittong Mỗi loại kết cấu bơm có những

ưu nhược điểm riêng, do vậy ta phải phân tích lựa chọn loại bơm có hiệu quả

về kinh tế và tính kết cấu dơn giản của nó, đồng thời phải đáp ứng được yêu cầu làm việc đặt ra

Sau khi phân tích, ta chọn bơm pittong kiểu HIIP-705 M loại có áp suất 100 (bar) ,công suất truyền động 22 (kW) ,lưu lượng tạo ra là 100(l/ph)

VI. Xác định tiết diện ống dẫn dầu:

Ống dẫn dầu: thường dùng trong hệ thống thủy lực là ống bằng nhôm, đồng, thép hoặc ống su mềm có các sợi nilon

Chọn đường kính ống: chọn dường kính ống theo công thức sau:

d = 4.6 V

Q (mm) Vận tốc dầu trong ống dẫn thường dùng là:

Ống hút: V = 1,5 ÷ 2 (m/s) chọn V = 2(m/s)

Ống đẩy: V = 3 ÷ 5 (m/s) chọn V = 4(m/s)

Lưu lượng dầu qua ống: Q = 70,14 (l/ph)

Do đó:

Đường ống hút:

Trang 13

dh= 4.6

=

2

14 , 70

29

Chọn dh = 30 (mm)

Đường ống đẩy:

dd = 4.6

2 , 19 4

14 , 70

=

(mm)

Chọn dd = 20(mm)

VII. Phân tích chọn loại dầu trong hệ thống :

Hệ thống dầu làm việc trong giới hạn vận tốc, áp suất và nhiệt độ khá lớn Trong điều kiện như thế, dùng dầu trong hệ thống dầu ép phải thỏa mãn hàng loạt các yêu cầu mới đảm bảo các cơ cấu làm việc được bình thường Do vậy dầu phải có các yêu cầu sau:

Phải có tính bôi trơn tốt để đảm nhiệm chức năng bôi trơn các chi tiết máy

mà nó chảy ra

Dầu phải có chỉ số độ nhớt cao, tức là độ nhớt thay đổi theo nhiệt độ ít nhất Phải có tính trung hòa với tất cả các vật liệu mà nó tiếp xúc nhưng không gây ra han rỉ đối với kim loại, không gây hư hỏng dối với các chất sơn, chất nhựa, chất dẻo

Phải có độ nhớt thích hợp với điều kiện chắn khít và khe hở của các chi tiết

di trượt nhằm đảm bảo độ rò dầu bé nhất cũng như tổn thất ma sát bé nhất Dầu phải có ít sỏi bọt, ít bốc hơi khi làm viêc,ít hòa tan trong nước và không khí, có mô đun dàn hồi tỉ nhiệt lớn, dẫn nhiệt tốt, hệ số nhiệt và khối lượng riêng nhỏ

Trong những yêu cầu trên, dầu khoáng chất thỏa mãn dược đầy đủ nhất, hiện tại người ta chế tạo rất nhiều dầu khoáng chất khác nhau cho hệ thống truyền động bằng dầu ép

Đối với hệ thống dầu ép mà ta sử dụng có áp suất cao 100 bar, yêu cầu độ rò dầu thấp, làm việc liên tục trong diều kiện khắc nghiệt, vì vậy ta sử dụng loại dầu có độ nhớt 60.10-6 m2/s, tức dầu công nghiệp 60 ( hay D = 60 cst ) có khối lương riêng ( 890÷930 ) kg/ m3

VIII. Xác định tổn thất thể tích trong hệ thống:

Tổn thất áp suất là sự giảm áp suất do sức cản trên đường chuyển động của dầu từ bơm đến cơ cấu chấp hành (xi lanh thủy lực) Sức cản này được hình thành do chiều dài ống dẫn,sự thay dổi tiết diện ống dẫn, thay đổi hướng chuyển động cũng như sự thay đổi vận tốc của chuyển động và độ nhớt dầu gây nên

Trang 14

Vì vậy tổn thất áp suất có thể xảy ra ở nhiều bộ phận trong hệ thống thủy lực

Nếu gọi p0 là áp suất mà bơm cung cấp vào hệ thống, p1 là áp suất tại buồng công tác của cơ cấu chấp hành, thì tổn thất của áp suất được biểu thị ở dạng η :

η = 0 0

1 0

p

p p

p

p − = ∆

Xét về mặt kết cấu của hệ thống thủy lực thì tổn thất áp suất có thể qui về hai dạng tổn thất áp suất chính:

Tổn thất áp suất qua van

Tổn thất áp suất trên ống dẫn

a.Tổn thất áp suất qua van :(∆p1)

Đối với mỗi kết cấu van ta có những tổn thất áp suất khác nhau.Bằng thực nghiệm người ta đã xác định được những khoảng giá trị tổn thất áp suất đối với từng loại van

Để đơn giản trong quá trình thiết kế, ta có thể dựa vào bảng tra sau đây để tìm được các giá trị tổn thất áp suất

Kiểu van Tổn thất áp suất ∆p1

Khóa điều chỉnh 1,5÷ 2(KG/cm2)

Van đảo chiều 1,5÷ 3(KG/cm2)

Van tiết lưu 2÷3,5(KG/cm2)

Van tiết lưu điều chỉnh 3÷6(KG/cm2)

Van một chiều 1,5÷2(KG/cm2)

Như vậy qua sơ đồ trên, ta có giá trị tổn thất áp suất củ hệ thống là:

Tổn thất áp suất qua van đảo chiều: 3.2=6(KG/cm2)

Tổn thất áp suất qua van an toàn: 2.5(KG/cm2)

Tổn thất áp suất qua van tiết lưu điều chỉnh :5.4=20(KG/cm2)

Tổn thất áp suất qua van giảm áp: 5.3=15(KG/cm2),

Tổn thất áp suất qua van một chiều:3.1,5=4,5(KG/cm2)

Định dạng
Số trang	20
Dung lượng	336,68 KB