THIẾT KẾ MÁY GIA CÔNG CÁNH VÍT TẢI

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ - BỘ MƠN THIẾT KẾ MÁY

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÁY GIA CÔNG CÁNH VÍT TẢI

GVHD: Nguyễn Văn Thạnh

SVTH: MSSV

Nguyễn Đăng Khoa 1812651

TP.HCM, ngày ... tháng ... năm 2022

LỜI NÓI ĐẦU
Luận văn tốt nghiệp là một bước ngoặc quan trọng đối với tất cả sinh viên, là một

dấu ấn kết thúc thời sinh viên cũng là một sự khởi đầu mới trên con đường sự nghiệp.
Đối với riêng bản thân em, đây là một dấu ấn sâu đậm nhất ở trường Đại Học Bách Khoa
ĐHQG Tp.HCM, là bài kiểm tra cuối cùng để đánh giá năng lực bản thân trước khi trở
thành một kỹ sư.

Lời đầu tiên, em xin được gửi lời cảm ơn đến trường Đại Học Bách Khoa – ĐHQG
Tp.HCM đã tạo mọi điều kiện, cơ sở vật chất tốt nhất để em học tập và tìm hiểu kiến
thức về kỹ thuật suốt 4 năm qua, nhờ có cơ sở vật chất đầy đủ mà em được tự tay thực
hiện các thí nghiệm để trực quan hơn về kiến thức đọc được trong sách. Em xin chân
thành cảm ơn các quý thầy cô của trường và đặc biệt là các thầy cơ khoa cơ khí đã truyền
đạt tận tình những kiến thức quý giá trong suốt thời gian theo học trên giảng đường Bách

Khoa.

Em xin đặc biệt cảm ơn thầy Nguyễn Văn Thạnh, giảng viên hướng dẫn luận văn tốt
nghiệp đã giúp em hoàn thành luận văn này. Sau thời gian được tham gia trong khóa
thực tập tốt nghiệp do thầy hướng dẫn, em được học hỏi rất nhiều kiến thức hay trong
lĩnh vực cơ khí nói chung và lĩnh vực thiết kế máy nói riêng. Thầy đã truyền động lực
cho em đam mê với nghề nhiều hơn. Nhờ có niềm đam mê đó, em mới chủ động tìm
hiểu và thấy được lĩnh vực gia cơng cánh vít vẫn cịn thơ sơ và cần có máy móc chuyên
dụng, cải tiến hơn nữa. Qua quá trình nghiên cứu để làm dề cương tốt nghiệp, thầy hướng
dẫn đã nhiệt tình góp ý cho em ở những thiếu xót trong kiến thức và tổng kết các kiến
thức từ những mơn học liên quan lại, từ đó em có góc nhìn tổng quan về đề tài này, sau
đó em đã phát triển đề cương thành luận văn tốt nghiệp. Em xin cảm ơn những người
bạn trong khoa Cơ Khí, đã khơng ngại bỏ ra thời gian để hướng dẫn em sử dụng các
phần mềm để áp dụng cho đề tài.

Cuối cùng em xin chúc tất cả mọi người có thật nhiều sức khỏe và những điều tốt
đẹp nhất sẽ đến trong tương lai.

Sinh viên thực hiện
Nguyễn Đăng Khoa

i

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN ĐỀ TÀI .........................................................................1

1.1. Tổng quan về vít tải............................................................................................1
1.1.1 Sơ lượt về vít tải.............................................................................................1
1.1.2 Khái quát về cánh vít tải ................................................................................3
1.1.3 Gia cơng cánh vít ...........................................................................................4

1.2. Quy cách sản phẩm và mục tiêu hướng đến của đề tài ..................................8
1.2.1 Quy cách sản phẩm của máy .........................................................................8
1.2.2 Nhu cầu khách hàng.......................................................................................8
1.2.3 Tính cấp thiết của đề tài.................................................................................9
1.2.4 Mục tiêu cho đề tài.........................................................................................9

CHƯƠNG 2 :CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ TÍNH TỐN LỰC CẢN KỸ
THUẬT .........................................................................................................................11

2.1. Các phương án gia công cánh vít....................................................................11
2.1.1 Phương án uốn theo phương vng góc với chiều dày tấm thép ................11
2.1.2 Phương án dùng ngàm kẹp vừa xoay vừa tịnh tiến .....................................14
2.1.3 Phương án sử dụng con lăn hình nón cụt.....................................................16
2.1.4 So sánh và chọn các phương án...................................................................18
2.1.5 Sơ đồ động phương án chính .......................................................................20

2.2. Tính lực cản kỹ thuật .......................................................................................22
2.2.1 Tính tốn sơ bộ kích thước bộ phận công tác..............................................22
2.2.2 Tính tốn lực tác động lên đầu cơng tác ......................................................24
2.2.3 Tính tốc độ vịng quay trục công tác ...........................................................25
2.2.4 Tính chọn động cơ .......................................................................................26
2.2.5 Phân phối tỉ số truyền ..................................................................................28

ii

CHƯƠNG 3 :TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC CỤM CƠ CẤU ...............................32
3.1. Tính tốn bộ truyền đai ...................................................................................32
3.1.1 Chọn loại đai................................................................................................32
3.1.2 Tính tốn các thơng số bộ truyền đai...........................................................32

3.2. Tính tốn thiết kế cặp bánh răng côn 3-4 ......................................................38
3.2.1 Thông số của bộ truyền................................................................................38
3.2.2 Chọn loại vật liệu làm bánh răng:................................................................38
3.2.3 Xác định ứng suất uốn cho phép..................................................................39
3.2.4 Tính tốn kích thước bộ truyền....................................................................40
3.2.5 Xác định lực tác động lên bộ truyền ............................................................42
3.2.6 Kiểm nghiện điều kiện bền uốn ...................................................................43
3.2.7 Bảng kết quả ................................................................................................43
3.3. Tính tốn thiết kế cặp bánh răng côn 1-2 ......................................................45
3.3.1 Thông số của bộ truyền................................................................................45
3.3.2 Chọn loại vật liệu làm bánh răng:................................................................45
3.3.3 Xác định ứng suất uốn cho phép..................................................................45
3.3.4 Tính tốn kích thước bộ truyền....................................................................46
3.3.5 Xác định lực tác động lên bộ truyền ............................................................48
3.3.6 Kiểm nghiện điều kiện bền uốn ...................................................................49
3.3.7 Bảng tính tốn..............................................................................................50
3.4. Tính tốn thiết kế cặp bánh răng côn 10-11 ..................................................51
3.4.1 Thông số của bộ truyền................................................................................51
3.4.2 Chọn loại vật liệu làm bánh răng:................................................................51
3.4.3 Xác định ứng suất uốn cho phép..................................................................52
3.4.4 Tính tốn kích thước bộ truyền....................................................................52

iii

3.4.5 Xác định lực tác động lên bộ truyền ............................................................55
3.4.6 Kiểm nghiện điều kiện bền uốn ...................................................................55
3.4.7 Bảng kết quả tính tốn .................................................................................56
3.5. Tính tốn thiết kế trục I...................................................................................58
3.5.1 Chọn vật liệu thiết kế trục............................................................................58
3.5.2 Phân tích lực tác động lên trục.....................................................................58

3.5.3 Biểu đồ momen trục I ..................................................................................61
3.5.4 Chọn then .....................................................................................................62
3.6. Tính tốn thiết kế trục III ...............................................................................63
3.6.1 Chọn vật liệu chế tạo trục ............................................................................63
3.6.2 Phân tích lực tác động lên trục.....................................................................63
3.6.3 Biểu đồ momen trục III................................................................................65
3.6.4 Chọn then trên trục III .................................................................................66
3.7. Tính tốn thiết kế trục IV................................................................................67
3.8. Tính tốn thiết kế trục V .................................................................................67
3.8.1 Chọn vật liệu chế tạo trục V ........................................................................67
3.8.2 Phân tích lực tác động lên trục V.................................................................67
3.8.3 Biểu đồ momen trục V.................................................................................69
3.8.4 Chọn then trên trục V ..................................................................................70
3.9. Tính tốn thiết kế trục VII ..............................................................................71
3.9.1 Chọn vật liệu chế tạo trục VII......................................................................71
3.9.2 Phân tích lực tác động lên trục VII ..............................................................71
3.9.3 Biểu đồ momen trên trục VII.......................................................................73
3.9.4 Chọn then trên trục VII................................................................................74
3.10. Chọn ổ lăn .......................................................................................................75

iv

3.10.1 Ổ lăn trên trục I..........................................................................................75
3.10.2 Ổ lăn trên trục III và trục IV ......................................................................77
3.10.3 Lựa chọn ổ trên trục V ...............................................................................78
3.10.4 Chọn ổ lăn trên trục VII.............................................................................79
3.11. Thiết kế thân máy...........................................................................................80
3.11.1 Tính bu lơng lắp cụm công tác ..................................................................80
3.12. Thiết kế hệ thống điện....................................................................................81
CHƯƠNG 4 : KIỂM NGHIỆM .................................................................................84

4.1. Kiểm nghiệm trục.............................................................................................84
4.1.1 Trục I và II ...................................................................................................84
4.1.2 Trục III và IV ...............................................................................................85
4.1.3 Trục V và VI ................................................................................................87
4.1.4 Trục VII .......................................................................................................88
CHƯƠNG 5 : BẢO TRÌ BẢO DƯỠNG....................................................................90
5.1. Bảo dưỡng .........................................................................................................90
5.1.1 Mỡ bôi trơn bánh răng hở ............................................................................90
5.1.2 Làm mát bộ phận công tác...........................................................................90
5.2. Bảo dưỡng định kì ............................................................................................91
5.2.1 Thời gian kiểm tra và thay đai .....................................................................91
5.2.2 Thời gian thay ổ lăn .....................................................................................91
5.2.3 Đầu công tác ................................................................................................93
5.2.4 Chế độ bảo trì...............................................................................................93
PHỤ LỤC .....................................................................................................................93
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................101

v

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Hình ảnh minh họa vít trong nhà máy.........................................................2
Hình 1.2: Hình ảnh minh họa các bộ phận trên vít tải ................................................2
Hình 1.3 Hình ảnh minh họa cánh vít liên tục.............................................................3
Hình 1.4 Hình ảnh minh họa cánh vít khơng liên tục .................................................4
Hình 1.5 Hình ảnh minh họa máy gia cơng cánh vít tải sử dụng thủy lực.................5
Hình 1.6 Hình ảnh minh họa máy gia cơng cánh vít bằng động cơ điện ...................7
Hình 1.7 Máy CNC gia cơng cánh vít............................................................................7
Hình 2.1 Sơ đồ ngun lí phương án số 1...................................................................11
Hình 2.2 Hình ảnh minh họa phương án số 1............................................................13
Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lí phương án số 2...................................................................14

Hình 2.4 Hình ảnh minh họa cho phương án số 2.....................................................15
Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lí phương án số 3...................................................................16
Hình 2.6 Hình ảnh mơ tả phương án được tham khảo từ máy đã có........................17
Hình 2.7 Hình chiếu đứng sơ đồ động ........................................................................20
Hình 2.8 Kích thước sơ bộ đầu cơng tác .....................................................................24
Hình 3.1 Sơ đồ phân tích lực tác dụng lên trục..........................................................58
Hình 3.2 Biểu đồ momen trục I ...................................................................................61
Hình 3.3 Sơ đồ phân tích lực tác động lên trục III ....................................................63
Hình 3.4 Biểu đồ momen trục III ................................................................................65
Hình 3.5 Sơ đồ phân tích lực tác động lên trục V ......................................................67
Hình 3.6 Biểu đồ momen trục V ..................................................................................69
Hình 3.7 Sơ đồ phân tích lực tác động lên trục VII ...................................................71
Hình 3.8 Biểu đồ momen trên trục VII .......................................................................73
Hình 3.9 Hình ảnh thực tế cầu dao điện EBN 103c...................................................81
Hình 3.10 Hình ảnh thực tế cầu chì ABB E90 ...........................................................82
Hình 3.11 Hình ảnh thực tế rơ le nhiệt của ABB.......................................................83
Hình 3.12 Hình ảnh thực tế của contactor hãng ABB...............................................83
Hình 5.1 Hình ảnh thực tế của mỡ bơi trơn Texclad 2 ..............................................90

vi

DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1 Bảng đánh giá so sánh các phương án .......................................................19
Bảng 2.2 Bảng thơng số cơ tính vật liệu .....................................................................24
Bảng 2.3 Bảng thông số động cơ điện .........................................................................28
Bảng 2.4 Bảng đặc tính bộ truyền động ......................................................................31
Bảng 3.1 Bảng các thông số của đai theo tiêu chuẩn ISO 1081-95...........................32
Bảng 3.2 Bảng thông số bộ truyền đai ........................................................................37
Bảng 3.3 Bảng đặc tính vật liệu...................................................................................39
Bảng 3.4 Kết quả tính tốn bộ truyền bánh răng cơn 3-4 .........................................43

Bảng 3.5 Đặc tính vật liệu bộ bánh răng 1-2 ..............................................................45
Bảng 3.6 Kết quả tính tốn bộ truyền bánh răng cơn 1-2 ..........................................50
Bảng 3.7 Đặc tính vật liệu chế tao bánh răng 10-11 ..................................................51
Bảng 3.8 Kết quả tính tốn bộ truyền báh răng 10-11 ..............................................56
Bảng 3.9 Bảng kích thước then bằng trên trục I ........................................................62
Bảng 3.10 Kích thước then hoa trên trục I .................................................................63
Bảng 3.11 Bảng kích thước then trên trục III ............................................................66
Bảng 3.12 Kích thước then trên trục V .......................................................................70
Bảng 3.13 Kích thước then trên trục VII ....................................................................74

vii

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
1.1. Tổng quan về vít tải
1.1.1 Sơ lượt về vít tải

Vít tải là một công cụ, thiết bị dùng để vận chuyển vật liệu rời từ vị trí A đến vị trí
B theo hướng nằm ngang, nằm nghiêng hoặc thẳng đứng theo nguyên lí tịnh tiến theo
trục vít. Được sử dụng phổ biến trong các lĩnh khác nhau như: nông nghiệp, xây dựng,
... Hiện nay vít tải được sử dụng nhiều nhất trong các nhà máy xay xát lúa gạo và các
công ty chế biến lương thực, vít tải được dùng để trải đều lúa trên lị sấy, ví tải được
dùng để bơm lúa vào hoặc là xả lúa ra khỏi lò và để trộn đều lúa trong lị sấy. Rất nhiều
cơng việc có thể sử dụng vít tải để giải quyết. Ngồi ra vít tải cịn có thể vận chuyển các
vật liệu hỗn hợp ướt hoặc nhão thường thấy trong chế biến thức ăn và chế biến lương
thực.Về phân loại vít tải, ta phân loại vít tải theo các tính chất sau:

- Theo công dụng: Máy vận chuyển thuần túy, máy để trộn, máy để thu hồi,
máy để thực hiện các q trình cơng nghệ.

- Theo dạng cấu tạo của cánh: Cánh liền một mối, cánh băng nhiều mối, cánh

mái chèo

- Theo sự làm việc của trục vít vận chuyển: Trục vít quay chậm, trục vít quay
nhanh.

- Theo hướng vận chuyển vật liệu: Vít tải nằm ngang, vít tải nằm nghiêng, vít
tải thẳng đứng.

- Theo điều kiện sử dụng: Vít tải cố định, vít tải di động.
- Theo số lượng trục vít: Vít tải đơn, vít tải kép.
Ưu điểm của vít tải so với các cách vận chuyển nguyên liệu khác là vít tải hoạt động
liên tục, chi phí đầu tư thấp, nhỏ gọn khơng chiếm q nhiều khơng gian, có hành trình
vận chuyển đa dạng, có thể vận chuyển lên cao hoặc xả xuống thấp. Độ hao hụt của vít
tải so với băng tải là thấp hơn vì vít tải kín cịn băng tải hở nên nguyên liệu sẽ bị rơi
trong lúc vận chuyển.

1

Hình 1.1: Hình ảnh minh họa vít trong nhà máy
Vít tải gồm có ba bộ phận chính: máng vít, trục vít và cánh vít. Tùy vào mục đích
sử dụng mà người ta có các u cầu kỹ thuật và u cầu kích thước cho từng bộ phân.
Ví dụ như: để vít nhỏ gọn nhưng năng suất cao thì người ta sẽ điều chỉnh bước của cánh
vít dài ra hoặc là bề rộng của cánh vít rộng ra, để giảm tải cho động cơ thì làm bước vít
ngắn lại hoặc làm bề rộng của cánh vít nhỏ hơn để tải liệu ít đi, ...

Hình 1.2: Hình ảnh minh họa các bộ phận trên vít tải
Nhu cầu sử dụng của vít tải chủ yếu đến từ các đơn vị sản suất như nhà máy xay sát
lúa gạo có nhu cầu nhiều nhất, vì lúa là dạng hạt nhỏ nên rất dễ rơi vãi, nên nếu chỉ để

2

di chuyển một đoạn ngắn từ 10 đến 30 mét thì dùng vít tải là phương án tối ưu để đảm
bảo năng suất nhưng lại hạn chế thất thoát. Đối với lĩnh vực xây dựng, vít tải có thể
dùng để tải xi măng, bê tông hoặc để bơm bê tông đến các vị trí khác và trải đều bê tơng.
Trong ngành cơng nghiệp chế biến thức ăn gia xúc thì vít tải cịn được dùng để vận
chuyển các loại thịt xay để tạo thức ăn viên,... Ứng dụng rộng rãi của vít tải khiến cho
nhu cầu về vít tải cao vì giá trị sử dụng của nó.
1.1.2 Khái qt về cánh vít tải

Cánh vít tải là bộ phận cơng tác chính của vít tải, khác với các loại vít khác như vít
đùn, vít me trượt, ... thì vít tải có bề rộng cánh vít lớn, được gia công bằng phương pháp
gia công không phoi. Trong đề tài luận văn này, trọng tâm là ở phần cánh vít tải nên chia
thành hai loại cánh chính là cánh vít liên tục (cánh liền một mối) và cánh vít khơng liên
tục (cánh băng nhiều mối).
1.1.2.1 Cánh vít tải liên tục

Hình 1.3 Hình ảnh minh họa cánh vít liên tục
Cánh vít liên tục có ưu điểm là khơng có mỗi hàn ghép giữa các bước vít với nhau,
đồng bộ về kích thước từ đầu đến cuối vít tải. Thường được ứng dụng để tải các vật liệu
nhẹ và nhuyễn vì cánh vít tải liên tục thường mỏng và bề rộng cánh nhỏ, giải thích cho
điều này thì bởi vì hạn chế về mặt gia cơng nên cánh vít tải liền trục khơng thể có những
cánh vít cỡ khủng và độ dày lớn. Thơng thường về rộng cánh vít liền trục dưới 130 mm
và có độ dày dưới 6 mm.

3

1.1.2.2 Cánh vít tải khơng liên tục
Cánh vít tải khơng liên tục là loại cánh vít được ghép từ từng cánh rời nhau với mỗi

cánh sẽ có chiều dài đúng một bước vít. Đặc điểm của cánh vít tải khơng liên tục là mối

ghép mỗi bước vít là mối hàn, kích thước của bước vít trên cánh vít khơng liên tục có
thể thay đổi để phù hợp với yêu cầu kỹ thuật của người thiết kế. Cánh vít tải khơng liên
tục thường được dùng tải các loại vật liệu nặng. Vít tải khơng liên tục gia cơng đơn giản
hơn và có thể gia cơng được loại cánh lớn và có độ dày cao.

Hình 1.4 Hình ảnh minh họa cánh vít khơng liên tục
1.1.3 Gia cơng cánh vít

Các loại vít như vít me, vít đùn thì thường sẽ được gia cơng bằng phương pháp gia
cơng có phoi, cụ thể là tiện. Nhưng với vít tải, vì đặc thì là cánh vít to để tải lượng lớn
vật liệu nên khơng thể gia cơng có phoi vì thứ nhất là khơng hiệu quả, thứ 2 là khơng có
thiết bị đáp ứng, nên cánh vít tải sẽ được gia công theo phương pháp gia công không
phoi, thông thường sẽ là gia công theo phương pháp nguội.
1.1.3.1 Các phương pháp gia cơng hiện có

Có rất nhiều cách gia cơng cánh vít hiện nay, từ thủ cơng cho đến máy móc. Từ lâu
thì phương pháp thủ cơng là gị miếng thép vành khăn để thành một cánh vít, sau này
khi máy móc phát triển thì người ta thay thế sức người bằng máy và để tăng năng suất

4

hơn người ta dùng palang để gò nhiều miếng thép cùng lúc, nhưng nói chung đây cũng
là phương pháp thủ công

Với sự phát triển của công nghệ thì hiện nay cánh vít đã được gia cơng chính xác
hơn, năng suất cao hơn thơng qua việc áp dụng phân tích vật liệu và tính tốn các mối
liên hệ giữa thơng số cơ tính của vật liệu và kích thước yêu cầu của sản phẩm để thiết
kế máy. Có hai kiểu máy dùng để gia cơng hai loại cánh vít đặc thù là cánh liên tục và
cánh khơng liên tục, hai loại máy dùng để đáp ứng các loại nhu cầu khác nhau và mức
năng suất khác nhau nên về cơ bản so sánh với nhau thì khơng cân xứng nhưng cả hai

đều rất hiệu quả. Nhưng vẫn còn các yếu tố khuyết điểm là để vận hành các máy này thì
địi hỏi người sử dụng phải có kinh nghiệm, vì nó thường khơng có du xích rõ ràng và
được hệ thống hóa nên người sử dụng phải thử đi thử lại khi muốn thay đổi kích thước
của sản phẩm và chưa áp dụng tự động hóa được vì chưa hệ thống hóa được các liên hệ
giữa kích thước sản phẩm và các điều chỉnh thông số trên máy.
1.1.3.2 Máy gia cơng cánh vít khơng liên tục bằng thủy lực

Hình 1.5 Hình ảnh minh họa máy gia cơng cánh vít tải sử dụng thủy lực
Mô tả sơ bộ về máy: Loại máy này sử dụng thủy lực để ép miếng thép hình vành
khăn có xẻ rãnh thành cánh vít với chiều dài đúng một bước vít. Với dịng máy thì dùng
để gia cơng các loại cánh vít lớn và nặng dùng cho các nhiệm vụ như tải đá hoặc vật liệu
xây dựng địi hỏi cánh vít phải cứng và dày.

5

Nguyên lí hoạt động của máy là dùng xy lanh thủy lực để tạo lực đẩy cho một đầu
gọi là đầu chấn, nhiệm vụ của đầu chấn này sẽ là ép miếng thép theo biên dạng vít xoắn.
Mỗi chu kì của xy lanh thì một phần của tấm thép được đẩy ra theo biên dạng xoắn và
sau đó người thợ vận hành sẽ xoay miếng thép hình vành khăn qua phần chưa được ép,
như thế sau nhiều chu kì thì đến khi xoay hết 360° của hình vành khăn thì ta sẽ hồn
thiện được một bước vít.

Ưu điểm của máy này là với lực đẩy của xylanh thủy lực, có thể gia cơng được nhiều
loại cánh vít lớn, hoặc các loại thép có độ cứng lớn, khơng sinh nhiệt q lớn vì không
tiếp xúc ma sát liên tục quá lâu và không có cắt xén hay làm biến đổi cấu trúc của thép
quá nhiều nên không sinh nhiệt cao, không cần phải giải nhiệt. Nhược điểm là địi hỏi
phải có kinh nghiệm sử dụng vì để gia cơng được đúng kích thước u cầu của vít thì
phải canh đo vị trí tương đối của cánh vít với đầu chấn, có sai lệch ví dụ như đường
đường kính trong khi chấn ra nhỏ hơn đường kính ống và bước vít dài hơn so với yêu
cầu, vì thế kinh nghiệm của người thợ là điều cần thiết, vậy nên máy còn quá phụ thuộc

vào yếu tố con người.
1.1.3.3 Máy gia cơng cánh vít liên tục sử dụng động cơ điện

Mô tả sơ bộ về máy: Sản phẩm của máy là loại cánh vít liên tục, máy sử dụng 2 động
cơ điện cùng loại để vận hành. Máy sản xuất liên tục nên cho năng suất rất cao, khi thay
đổi thông số kích thước sản phẩm thì chỉ cần một cơng nhân điều chỉnh, vận hành máy
chỉ cần một người.

Nguyên lí hoạt động: Máy cuốn cánh vít này có nguyên liệu là thép dạng thanh. Để
tạo ra cánh vít xoắn thì trước tiên thanh thép sẽ đi qua 2 đầu côn được ghép sao cho 2
đường sinh song song nhau và hở 1 khoản vừa đủ, miếng thép đi qua sẽ biến dạng cong
và sau 2 đầu cơn sẽ có 1 bánh xe để uốn biên dạng cong này thành hình vít xoắn.

Ưu điểm của máy này là năng suất cao, máy vận hành liên tục và chỉ cần giám sát
không tốn sức người quá nhiều, rất thích hợp cho việc sản xuất hàng loạt. Nhược điểm
lớn là không thể gia công các loại cánh dày và các loại thép có độ đàn hồi cao, khi vận
hành do ma sát liên tục nên nhiệt sinh ra rất lớn phải có thêm bộ phận giải nhiệt, chiếm
không gian lớn trong nhà xưởng. Vận hành tuy hạn chế sức người nhưng vẫn cần thủ

6

cơng để canh chỉnh, chưa có du xích và chưa hệ thống được các thơng số hình học của
vít.

Hình 1.6 Hình ảnh minh họa máy gia cơng cánh vít bằng động cơ điện
1.1.3.4 Máy CNC gia cơng cánh vít

Hình 1.7 Máy CNC gia cơng cánh vít
Mơ tả sơ bộ về máy: Máy có khả năng gia cơng chính xác, với yêu cầu nắm các
thông số như loại vật liệu, kích thước yêu cầu của sản phẩm, máy tính sẽ tự tính tốn

góc xoay, lực kéo để gia cơng cánh vít chính xác nhất, thường dùng cho các loại vít nhỏ
và yêu cầu chính xác cao

7

Nguyên lý hoạt đông: máy cũng dùng miếng thép vành khăn như má thủy lực, nhưng
kích thước không lớn được như máy thủy lực, hai đầu hở của miếng thép sẽ được khóa
cứng và máy bắt đầu kéo ra, vị trí kéo được máy tính tốn dựa trên cơ tính vật liệu và
thơng số hình học yêu cầu.

Ưu điểm của máy là độ chính xác cao, năng suất cao, sản phẩm hồn chỉnh. Nhược
điểm duy nhất là chi phí đầu tư, với chi phí bỏ ra cho máy thì cao hơn rất nhiều so với
máy thủy lực.
1.2. Quy cách sản phẩm và mục tiêu hướng đến của đề tài
1.2.1 Quy cách sản phẩm của máy

Trong đề tài luận văn này, máy gia cơng loại cánh vít là cánh vít liên tục. Cánh vít
có bề rộng từ 80 đến 150 mm, độ dày từ 3 – 5 mm, bước vít 200 – 350 mm, đường kính
trong để lắp ống 74 – 90 mm. Các kích thước được tham khảo từ các loại vít tải cỡ nhỏ
dùng để tải trấu hoặc là lò sấy lúa cỡ nhỏ.

Loại vật liệu để gia công là các loại thép ít cacbon, thường thấy trên thị trường là
ss400, các loại này do đặc thù là khơng q cứng có thể tạo hình được. Để gia cơng cánh
vít liên tục thì gia cơng tạo hình cánh vít từ thép tấm có quy cách là độ dày tấm thép
bằng hoặc nhỏ hơn độ dày cánh vít, bề rộng cánh vít là bề rộng của tấm thép, chiều dài
tấm thép phải đủ gia cơng 2 bước vít, có thể để kéo ra từ cuộn thép đến khi gia cơng đủ
chiều dài cánh vít thì sẽ có dụng cụ cắt.
1.2.2 Nhu cầu khách hàng

Việc gia cơng cánh vít trước đây chủ yếu là thủ công là dùng palang để kéo dãn và

hàn từng mối để định hình. Về sau có nhiều loại máy gia cơng cánh vít ra đời và được
sử dụng ở thị trường Việt Nam đa số là các loại máy nhập mới có độ chính xác cao. Máy
do Việt Nam sản xuất vẫn còn rất nhiều lỗi và khơng đạt độ chính xác như mong muốn,
vì đa phần khơng tính tốn kỹ hoặc chỉ là sao chép lại như máy của nước ngồi nên bí
mật cơng nghệ khơng tìm hiểu hết.

Những máy đạt độ chính xác mong muốn đều được nhập từ các nước công nghiệp
phát triển như: Trung Quốc, Nhật Bản, Đức, ... Giá thành các loại máy này rất cao nên

8

về tính cạnh tranh thì hồn thiện thiết kế thì có thể cạnh tranh tốt với giá 60% của các
loại máy trên với bất kì máy sử dụng ngun lí nào.

Các khách hàng có nhưng mong muốn chung về yêu cầu cho máy như sau:
1. Vận hành liên tục một ngày 2 ca, mỗi ca 8 giờ
2. Có thể gia cơng được các loại cánh vít cỡ vừa (độ dày 3-5 mm và bề rộng 80-
120mm)
3. Năng suất phải đạt 200 mét vít/ca làm việc
4. Hạn chế tối đa số lượng công nhân vận hành
5. Những linh kiện mau hao mịn có thể tìm mua trên thị trường để thay thế
6. Hạn chế chiếm không gian của nhà xưởng

1.2.3 Tính cấp thiết của đề tài
Tính đến thời điểm hiện tại, vẫn chưa tìm được giải pháp vận chuyển nguyên liệu

trong các khoản cách ngắn hiệu quả hơn vít tải. Nên vít tải vẫn đang được sử dụng rất
rộng rãi, nhu cầu vít tải vẫn cịn thì nhu cầu máy gia cơng cánh vít sẽ tồn tại song song.
Vậy nên phát triển các máy đã có để cập nhật thêm các tính năng mới hoặc là chỉ đơn
giản là tối ưu hóa một dịng máy nào đó thơng qua việc thay đổi một hoặc nhiều cụm cơ

cấu trong đó là nhiệm vụ của người kỹ sư.

Với sự cạnh tranh trên thị trường còn thấp trong lĩnh vực chế tạo loại máy này thì
việc cập nhật tính năng mới như áp dụng tự động hóa hoặc là tăng độ chính xác của máy
là điều cấp thiết. Chi phí nghiên cứu sẽ không đáng kể khi trở thành người đi đầu, vì lúc
này thị trường sẽ tập trung về cơng ty đi đầu và thu về lợi nhuận kinh tế rất lớn.

Nếu chỉ trong đợi việc nhập khẩu máy từ nước ngồi thì chúng ta đang phí phạm tài
năng của kỹ sư Việt và làm chậm đi tốc độ phát triển của ngành cơ khí trong nước vì họ
khơng có khách hàng và phải cạnh tranh rất mệt mỏi với máy nước ngoài.

1.2.4 Mục tiêu cho đề tài
Mục tiêu của đề tài luận văn tốt nghiệp mà tác giả hướng tới là nghiên cứu và thiết

kế máy gia cơng cánh vít, loại cánh liên tục. Phát triển từ những máy đã có sẵn, thiết kế
bổ sung các bộ phận như du xích để canh chỉnh thơng số hình học của cánh vít. Đề tài
hướng tới việc thiết kế máy chính xác nhưng giá thành thấp và hạn chế sức người.

9

Tính tốn và thiết kế máy gia cơng cánh vít
- Năng suất yêu cầu: 100 - 150 mét/ ngày
- Số ca làm việc: 2 ca, mỗi ca làm việc 4 tiếng
- Vật liệu chọn làm phôi: Thép độ dày dưới 5 mm

Trong đề tài này yếu tố tiên quyết là tính khả thi của bộ phận công tác và yếu tố quan
trọng là năng suất làm việc của máy.

Yếu tố quyết định sự khác biệt so với các máy có trên thị trường là độ chính xác,
thơng qua nghiên cứu phân tích vật liệu từ đó đưa ra các quan hệ giữa các thơng số kích

thước của sản phẩm và các bộ phận công tác, để chế tạo du xích điều chỉnh các kích
thước chính xác nhất.

Trong phần phát triển đề tài này, tự động hóa là mục tiêu hướng đến đầu tiên, để hạn
chế sử dụng sức người và đơn giản khi sử dụng. Thay thế các bộ phận điều chỉnh kích
thước bằng các thiết bị có điều khiển như motor hoặc hệ thống khí nén có điều khiển.

10

CHƯƠNG 2 :CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ TÍNH TỐN LỰC CẢN KỸ
THUẬT

2.1. Các phương án gia cơng cánh vít
2.1.1 Phương án uốn theo phương vng góc với chiều dày tấm thép
2.1.1.1 Sơ đồ nguyên lí

Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lí phương án số 1

Chú thích:

1. Bánh lăn 1
2. Bánh lăn 2
3. Con lăn hình cơn 3
4. Bánh lăn 4
5. Bánh lăn 5
6. Bánh lăn 6

2.1.1.2 Mô tả phương án

Phương án này sẽ thực hiện cuốn tấm thép qua 2 giai đoạn:

11

- Giai đoạn 1 tạo độ cong cho tấm thép:
Tấm thép được đưa và cụm bánh lăn số 1, 5, 6 để uốn tâm thép cong cong lần đầu.
Bánh lăn số 1 và 6 là hai bánh bị dẫn và cố định, bánh số 5 là bánh dẫn, có thể di chuyển
theo phương đường trung trực của đoạn thẳng nối hai tâm bánh lăn số 1 và 5. Quai giai
đoạn 1 thì thanh thép sẽ cong lên với 1 đường kính lớn.

- Giai đoạn 2 tạo độ cong vừa với ống trục và tạo biên dạng xoắn vít:
Ở giai đoạn 2 thì tấm thép sẽ đi cụm bánh lăn 1, 2, 4 để tiếp tục tạo biên dạng cong
với đường kính nhỏ hơn và vừa với đường kính ống trục. Bánh lăn số 4 đóng vai trị
tương tự như bánh lăn số 5, có thể di chuyển để điều chỉnh độ cong của tấm thép. Cụm
cơ cấu số 3 sẽ đóng vai tạo bước vít, cụm này gồm có 2 con lăn hình cơn ghép với nhau
tạo thành khe hở vừa đủ cho tấm thép đi qua để thép không bị biến dạng không mong
muốn, cụm này có thể di chuyển theo phương vng góc với mặt phẳng chứa các bánh
lăn 1, 2, 4, 5, 6. Khi vít đi qua khe này thì phương chuyển động là vừa xoay vừa tịnh
tiến tạo thành xoắn vít, bước vít phụ thuộc vào khoản cách của cụm này so với mặt
phẳng chứa các con lăn còn lại, khoản cách lớn thì bước vít lớn và ngược lại.
Cấu tạo của các bánh lăn đều có rảnh để khóa bậc tự do của tấm thép chỉ cho biến
dạng theo các phương trên mặt phẳng của các bánh lăn. Vì lực tác dụng lên tấm thép rất
lớn nên nếu khơng có các rãnh để khóa bậc tự do thì tấm thép sẽ bị lệch khỏi quỹ đạo
và cấn vào các cơ cấu, làm cho bánh dẫn bị kẹt và khiến động cơ bị tổn hại.
Việc thực hiện uốn qua 2 giai đoạn là để tránh việc kéo dãn tấm thép với độ cong
quá lớn trong thời gian ngắn sẽ làm cho tấm thép bị phá hủy hoặc biến dạng. Trong các
máy uốn khác như uống thép ống, thép hộp thì các máy sẽ cho cuốn nhiều lần bằng cách
đảo chiều xoay của bánh dẫn, nhưng với sản phẩm cánh vít liên tục thì khơng thể cho
xoay ngược lại nên phương án uốn qua nhiều giai đoạn được áp đụng. Có thể qua nhiều
hơn 2 giai đoạn và bố trí các cụm cơ cấu theo hình xoắn ốc.
Với các máy có sẵn trên thị trường sử dụng nguyên lí này chỉ đi qua 1 giai đoạn và

dùng để uốn loại cánh vít nhỏ, cho các trục vít nhỏ. Đối với các loại vít có bề rộng cánh
từ 80 – 120 mm thì khơng khả thi.

12