Thiết kế Dây chuyền sản xuất bìa Carton 3 lớp

Thiết
Trang i

kế

DCSX

bìa

Carton

3

lớp

LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành cảm ơn Thầy Nguyễn Văn Giáp đã tận
tình hướng dẫn em làm Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành
Cơ Điện Tử. Thầy đã dành cho em sự giúp đỡ nhiệt tình
trong suốt thời gian làm Luận văn tốt nghiệp.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến quý Thầy/Cô
trong Bộ môn Cơ Điện Tử đã dành thời gian quý báu để
nhận xét và chấm Luận văn tốt nghiệp.
Cuối cùng em xin cảm ơn tất cả qúy Thầy/Cô trong Khoa
Cơ Khí, Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM đã trang bò
cho em những kiến thức cơ sở cũng như đã giúp đỡ em
trong thời gian làm Luận văn tốt nghiệp.
SVTH: Nguyễn Đức Thònh

GVHD:
TS.Nguyễn

SVTH :Nguyễn Đức Thònh

Văn

Giáp


Thiết
Trang ii

kế

DCSX

bìa

Carton

3

lớp

TÓM TẮT ĐỀ TÀI
Không ngừng nâng cao chất lượng hạ giá thành và đa dạng
hoá sản phẩm là sách lược của rất nhiều cơ sở sản xuất hiện nay.
Để thực hiện sách lược ấy các công ty, xí nghiệp … phải luôn tích
cực áp dụng kỹ thuật và công nghệ mới, nghiên cứu thò trường và
tìm kiếm cơ hội đầu tư trong và ngoài nước.
Công ty Kỹ Nghệ Thực Phẩm Việt Nam–VIFON, thuộc Bộ
Công Nghiệp, là một trong số các công ty có sách lược như trên.

Với bề dày kinh nghiệm gần 30 năm từ sản xuất bột ngọt đến
các sản phẩm: Mì ăn liền, Phở ăn liền, Bún ăn liền, bột súp, bột
canh, tương ớt… công ty đã dần đáp ứng được nhu cầu của người
tiêu dùng. Để công ty ngày càng thỏa mãn tốt hơn nhu cầu thò
trường trong và ngoài nước ngày càng tăng thì ngoài việc nghiên
cứu cải tiến chất lượng sản phẩm, công ty còn luôn chú ý đến
vấn đề mẫu mã bao bì sao cho đáp ứng nhu cầu, thò hiếu của
người tiêu dùng đồng thời nâng cao năng suất lao động. Để đáp
ứng được điều này, cần phải có một dây chuyền sản xuất bao bì
hợp lý, hiệu quả và có tính kinh tế. Trong các loại mẫu mã, bao
bì thì bìa Carton là một mặt hàng không thể thiếu trong việc
đóng gói sản phẩm để vận chuyển và bảo quản… do những ưu
điểm của nó so với các vật liệu khác: nhẹ, giá thành thấp, đặc
biệt là có thể chòu được những va đập nhẹ. Chính bởi những ưu
điểm trên của bìa Carton nên em đã chọn đề tài “Thiết kế dây
chuyền sản xuất bìa Carton 3 lớp“ và chọn khâu “Tạo sóng và
xếp lớp “ là khâu trọng điểm để nghiên cứu và thiết kế.

GVHD:
TS.Nguyễn
SVTH :Nguyễn Đức Thònh

Văn

Giáp


Thiết
Trang iii

kế

DCSX

bìa

Carton

3

lớp

MỤC LỤ C
LỜI CẢM ƠN...........................................................................................................i
TÓM TẮT ĐỀ TÀI.................................................................................................ii
MỤC LỤC..............................................................................................................iii
TỔNG QUAN..........................................................................................................1
1.1CÁC LOẠI GIẤY CARTON ...........................................................................1
1.2ỨNG DỤNG GIẤY CARTON .........................................................................2
1.3CÁC DẠNG QUY TRÌNH SẢN XUẤT BÌA CARTON 3 LỚP ....................3
1.3.1Cấu tạo của bìa giấy Carton 3 lớp...................................................................3
1.3.2Quy trình sản xuất............................................................................................3
1.4NHIỆM VỤ CỤ THỂ .......................................................................................5
THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC........................................................................................6
2.1NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA KHÂU TẠO SÓNG, XẾP LỚP ............6
2.1.1Phương án 1......................................................................................................6
2.1.1.1Sơ đồ và nguyên lý hoạt động.........................................................6
2.1.1.2Ưu và nhược điểm...........................................................................7
2.1.2Phương án 2......................................................................................................7
2.1.3Kết luận............................................................................................................8

2.2XÁC ĐỊNH VẬN TỐC CỦA CƠ CẤU CHẤP HÀNH..................................9
2.3PHÂN CHIA TỈ SỐ TRUYỀN..........................................................................9
2.3.1Khâu tạo sóng, xếp lớp (bìa 2 lớp)...................................................................9
2.3.1.1Xác đònh lực cản chuyển động........................................................9
2.3.1.2Xác đònh công suất động cơ và chọn động cơ...............................11
2.3.1.3Phân phối tỉ số truyền...................................................................11
2.3.2Hệ thống kéo giấy...........................................................................................12
2.3.2.1Xác đònh lực cản chuyển động......................................................12
2.3.2.2Xác đònh công suất động cơ và chọn động cơ...............................13
THIẾT KẾ ĐỘNG LỰC HỌC............................................................................15
3.1TÍNH CÔNG SUẤT.........................................................................................15
3.1.1Khâu tạo sóng, xếp lớp bìa giấy 2 lớp...........................................................15
3.1.1.1Trục I.............................................................................................15
3.1.1.2Trục II ...........................................................................................15
3.1.1.3Trục III..........................................................................................16
3.1.2Hệ thống kéo giấy ..........................................................................................16
3.1.2.1Trục I.............................................................................................16

GVHD:
TS.Nguyễn
SVTH :Nguyễn Đức Thònh

Văn

Giáp


Thiết
Trang iv

kế

DCSX

bìa

Carton

3

lớp

3.1.2.2Trục II...........................................................................................16
3.2TÍNH CÁC BỘ TRUYỀN...............................................................................17
3.2.1Khâu tạo sóng, xếp lớp...................................................................................17
3.2.1.1Tính bộ truyền đai.........................................................................17
3.2.1.2Tính bộ truyền trục vít – bánh vít..................................................19
3.2.1.3Tính toán bộ truyền bánh răng (1), (2)..........................................22
3.2.1.4Thiết kế trục I và II của hộp giảm tốc trục vít – bánh vít.............26
3.2.1.5Thiết kế trục chính trục cán sóng :................................................38
3.2.1.6Bộ phận bôi hồ:.............................................................................48
3.2.2Thiết kế hệ thống kéo giấy.............................................................................49
3.2.2.1Tính bộ truyền xích.......................................................................49
3.2.2.2Tính trục dẫn :...............................................................................52
3.3NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA DÂY CHUYỀN....................................55
TÍNH TOÁN HỆ THỐNG NHIỆT......................................................................56
4.1TÍNH TOÁN NHIỆT CHO CÁC LÔ CÁN SÓNG.......................................56
4.1.1Nguyên lý sấy của khâu tạo sóng xếp lớp......................................................56
4.1.2Tính truyền nhiệt qua lớp giấy.......................................................................57
4.1.3Tính truyền nhiệt qua lô cán sóng (1)............................................................58

4.1.4Tính truyền nhiệt qua lô cán sóng (2)............................................................59
4.1.5Tính nhiệt qua lô (3).......................................................................................59
4.2TÍNH TOÁN NHIỆT CHO DÀN SẤY BÌA CARTON 3 LỚP....................60
THIẾT KẾ BỘ PHẬN ĐIỀU KHIỂN...............................................................64
5.1THIẾT KẾ BỘ ĐẾM NĂNG SUẤT..............................................................64
5.1.1Máy phát tốc một chiều..................................................................................64
5.1.2Máy phát tốc xoay chiều.................................................................................65
5.1.3Máy phát tốc quang học.................................................................................65
5.1.4Kết luận..........................................................................................................66
5.2THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH CỬ CẮT BẰNG “MẮT THẦN”
66
5.2.1Cảm biến tiếp cận điện-quang.......................................................................66
5.2.2Các phương pháp dùng chùm sáng để phát hiện mục tiêu............................67
5.2.2.1Phương pháp truyền trực tiếp........................................................67
5.2.2.2Phương pháp truyền phản xạ.........................................................67
5.2.2.3Phương pháp truyền khuếch tán....................................................67
5.2.3Kết luận..........................................................................................................68
5.3THIẾT KẾ BỘ PHẬN ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ......................................68
5.3.1Các phương pháp đo nhiệt độ.........................................................................69
5.3.1.1Đo nhiệt bằng cặp nhiệt................................................................69
5.3.1.2Đo nhiệt bằng Diod và Transitor...................................................69

GVHD:
TS.Nguyễn
SVTH :Nguyễn Đức Thònh

Văn

Giáp

Thiết
Trang v

kế

DCSX

bìa

Carton

3

lớp

5.3.2Lựa chọn phương pháp...................................................................................70
VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỢNG MÁY................................................................72
6.1VẬN HÀNH MÁY...........................................................................................72
6.1.1Hệ thống điện.................................................................................................72
6.1.2Máy tạo sóng, xếp lớp....................................................................................73
6.1.2.1Căn chỉnh giấy và các lô cán sóng................................................73
6.1.2.2Vận hành máy...............................................................................73
6.2CÔNG TÁC BẢO TRÌ.....................................................................................73
6.2.1Vệ sinh máy....................................................................................................73
6.2.2Bảo quản và sửa chữa....................................................................................73
KẾT LUẬN............................................................................................................74
7.1NHỮNG VẤN ĐỀ ĐÃ GIẢI QUYẾT ĐƯC...............................................74
7.2HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI....................................................................75
TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................76

GVHD:
TS.Nguyễn
SVTH :Nguyễn Đức Thònh

Văn

Giáp


Thiết
Trang 1

kế

DCSX

bìa

Carton

3

lớp

1
TỔNG QUAN

1.1 CÁC LOẠI GIẤY CARTON
Kể từ khi con người phát minh ra giấy thì giấy đã trở thành một sản phẩm

đóng góp nhiều vai trò có ý nghóa trong đời sống của con người: ghi chép, truyền
tải thông tin, bao bì, đóng gói …
Nguyên liệu để sản xuất ra giấy là bột giấy hỗn hợp nước và sớ sợi được
khai thác từ tre, nứa, thông …
Ngày nay, sản phẩm giấy ngày càng được cải tiến đưa vào phục vụ cho
nhiều mục đích khác nhau đáp ứng nhu cầu ngày càng gia tăng trong sản xuất và
tiêu dùng. Một trong những ứng dụng của giấy trong sản xuất và tiêu dùng là bìa
giấy Carton được dùng để bảo quản, vận chuyển sản phẩm… Tuỳ vào yêu cần
cầu đảm bảo an toàn, tính chất và khối lượng của sản phẩm bên trong thùng
Carton mà người ta chế tạo ra nhiều loại giấy Carton: 3 lớp 5 lớp, 7 lớp … và với
những bước sóng khác nhau.
Trong các loại đó thì loại giấy bìa Carton 3 lớp là loại được dùng phổ biến
nhất, các loại khác cũng dựa trên cơ sở của loại 3 lớp mà phát triển thêm ra.
Trong loại 3 lớp thì cũng tùy thuộc vào công dụng của nó mà người ta thay đổi
bước sóng của lớp ruột bìa Carton và chất liệu giấy.

GVHD:
TS.Nguyễn
SVTH :Nguyễn Đức Thònh

Văn

Giáp


Thiết
Trang 2

kế

DCSX

bìa

Carton

3

lớp

Lớp ngoài mặt 1
Lớp sóng giữa
Lớp ngoài mặt 2

Hình 1.1 : Giấy bìa Carton 3 lớp
Lớp ngoài mặt 1
Lớp dợn
sóng

Lớp bìa giữa
Lớp ngoài mặt 2

Hình 1.2 : Giấy bìa Carton 5 lớp
Ngoài ra còn rất nhiều loại khác, nhưng ở đây ta chỉ giới hạn nghiên cứu
thiết kế đối tượng là bìa giấy Carton 3 lớp phục vụ cho đóng thùng các loại sản
phẩm như mì ăn liền, bún, phở, cháo ăn liền, bột canh…
1.2 ỨNG DỤNG GIẤY CARTON
Ngày nay, trong việc chứa đựng, đóng gói, vận chuyển các loại sản phẩm
như hàng điện tử, Tivi, máy lạnh, máy giặt… các mặt hàng thực phẩm như bánh,
kẹo, đồ hộp, mì ăn liền… người ta thường dùng bao bì Carton bởi do nó có những

ưu điểm sau:
- Khối lượng riêng khoảng 50kg/cm³, tương đối nhẹ khi vận chuyển.
- Lớp giữa là lớp sóng cách đều hình sin làm cho kết cấu của bao bì Carton có
tính đàn hồi và có độ cứng chắc giữ cho sản phẩm bên trong được an toàn,
tránh bò va đập.
- Trên bao bì Carton có thể in quảng cáo, giới thiệu về sản phẩm một cách tiện
lợi và có hiệu quả.
- Vì làm bằng giấy nên không gây ô nhiễm môi trường và có thể tái chế để sử
dụng lại.
- Giá thành rẻ và rất phổ biến trên thò trường.
Nhưng để sử dụng những ưu điểm trên một cách có hiệu qủa bên cạnh đó
ta cũng cần phải biết những nhược điểm của bìa giấy Carton là: dễ hút ẩm nên
khó bảo quản tốt trong môi trường không khí ẩm, dễ cháy do vật liệu làm bằng
giấy…

GVHD:
TS.Nguyễn
SVTH :Nguyễn Đức Thònh

Văn

Giáp


Thiết
Trang 3

kế

DCSX

bìa

Carton

3

lớp

1.3 CÁC DẠNG QUY TRÌNH SẢN XUẤT BÌA CARTON 3 LỚP
1.3.1 Cấu tạo của bìa giấy Carton 3 lớp
- Gồm 1 lớp dợn sóng ở giữa và 2 lớp mặt ngoài như hình vẽ.

Lớp ngoài mặt 1
Lớp sóng giữa
Lớp ngoài mặt 2

Hình 1.3 : Cấu tạo bìa Carton 3 lớp
1.3.2 Quy trình sản xuất
Bao gồm 3 cuộn giấy được lấy từ Nhà máy giấy Đồng Nai: cuộn tạo sóng
giữa, 2 cuộn giấy mặt 1 và mặt 2 đi qua lô cán sóng và được lô bôi hồ quét hồ
vào cuộn giấy lớp mặt ngoài thứ nhất được sấy bằng nhiệt điện trở qua lô số 2
và được dán vào lớp dợn sóng giữa tạo ra bìa giấy 2 lớp. Sau đó bìa giấy 2 lớp
này được đưa qua lô bôi hồ để bôi hồ tiếp lớp ruột và dán với lớp giấy mặt ngoài
thứ hai (cuộn giấy lớp mặt hai cũng được sấy để giấy cứng lại và hồ mau khô).
Tiếp theo bìa giấy 3 lớp được đưa qua dàn sấy để sấy hồ cho khô lại và giấy
được cứng chắc. Qua hệ thống “Mắt Thần” bìa giấy Carton sẽ được cắt ra thành
tấm rồi xén cạnh, chấn tạo vết, ghim thành hộp và đưa vào sử dụng. Quy trình
sản xuất trên được khái quát thành sơ đồ sau đây:

GVHD:
TS.Nguyễn
SVTH :Nguyễn Đức Thònh

Văn

Giáp


Thiết
Trang 4

kế

DCSX

bìa

Carton

CUỘN TẠO LỚP MẶT NGOÀI 2

CUỘN TẠO LỚP DN SÓNG

CUỘN TẠO LỚP MẶT NGOÀI 1

SẤY

SẤY

SẤY

3

lớp

TẠO SÓNG CHO LỚP GIỮA

BÔI HỒ LỚP DN SÓNG

DÁN LỚP DN SÓNG VỚI
LỚP MẶT NGOÀI 1

Gia Nhiệt
BÌA GIẤY 2 LỚP

BÔI HỒ LỚP DN SÓNG

DÁN BÌA 2 LỚP VỚI
LỚP MẶT NGOÀI 2

BÌA GIẤY CARTON 3 LỚP

SẤY KHÔ BÌA CARTON 3 LỚP

Mắt Thần
CẮT THÀNH TẤM

XÉN CẠNH

CHẤN TẠO VẾT

GHIM THÀNH HỘP

ĐƯA VÀO SỬ DỤNG

Hình 1.4 : Sơ đồ tổng quan qui trình sản xuất giấy bìa Carton 3 lớp
Ngoài ra còn nhiều dạng quy trình sản xuất hiện đại khác nhưng chủ yếu
cũng dựa trên nền của quy trình sản xuất trên.

GVHD:
TS.Nguyễn
SVTH :Nguyễn Đức Thònh

Văn

Giáp


Thiết
Trang 5

kế

DCSX

bìa

Carton

3

lớp

1.4 NHIỆM VỤ CỤ THỂ
Trong dây chuyền sản xuất bìa Carton 3 lớp thì phần quan trọng và cốt lõi
nhất là khâu tạo sóng và xếp lớp cho bìa Carton vì từ khâu này mà bìa giấy
Carton 3 lớp được hình thành. Do đó khi thiết kế ta chọn khâu tạo sóng, xếp lớp
là khâu trọng điểm để nghiên cứu và phát triển.

GVHD:
TS.Nguyễn
SVTH :Nguyễn Đức Thònh

Văn

Giáp


Thiết
Trang 6

kế

DCSX

bìa

Carton

3

lớp

2
THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC

2.1 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA KHÂU TẠO SÓNG, XẾP LỚP
Thiết kế máy cán sóng bìa Carton có thể có nhiều phương án khác nhau
nhưng ở đây em lựa chọn trong 2 phương án sau:
2.1.1 Phương án 1
2.1.1.1 Sơ đồ và nguyên lý hoạt động
Lớp ruột
(1)
(4)
Lô bôi hồ
(6)

(7)

(2)

(8)
(5)

(3)

Bìa 2lớp đã cán sóng

Lớp mặt ngoài

Hình 2.1 : Sơ đồ nguyên lý khâu tạo sóng, xếp lớp bìa Carton

GVHD:
TS.Nguyễn
SVTH :Nguyễn Đức Thònh

Văn

Giáp


Thiết
Trang 7

kế

DCSX

bìa

Carton

3

lớp

• 2 lô tạo sóng (1), (2) và lô trơn (3) nằm trên 1 trục thẳng đứng
• Các lô (6), (7), (2) nằm trên trục ngang
• (4), (5): Bộ dẫn hướng giấy

• (8): Máng đựng hồ
- Lớp giấy tạo sóng (lớp ruột) được đưa vào qua 2 lô (1) và (2) ăn khớp với
nhau nhờ những răng song song trên đường sinh tạo nên lớp sóng cho giấy
đồng thời 2 lô này cũng gia nhiệt cho lớp sóng nhờ hệ thống nhiệt điện trở
bên trong các lô rỗng (1), (2) để lớp giấy khô cứng lại giữ nguyên dãy sóng
ban đầu tạo bởi 2 lô (1) và (2).
- Bộ phận đònh vò giấy (4), (5) được đặt sát lô (2) có tác dụng giữ cho giấy
cứng không xê dòch, ôm sát lô và chỉ trượt theo một chiều.
- Bộ phận bôi hồ bao gồm 2 lô (6), (7) và máng đựng hồ (8). Lô (7) được đặt
sát lô (2) có tác dụng quét hồ vào lớp giấy đã được cán sóng trên lô (2). Lô
(6) có tác dụng phân phối hồ cho đều trên mặt lô (7) trước khi lô (7) quét hồ
lên lớp giấy ruột.
- Lớp giấy mặt ngoài được đưa vào lô (3) cũng được gia nhiệt cho giấy khô
cứng để khi dán với lớp ruột thì hồ sẽ chóng khô. Bộ phận gia nhiệt cho lô
(3) cũng là hệ thống nhiệt điện trở đặt trong lô rỗng (3). Từ đây ta tạo ra
được bìa Carton 2 lớp. Sau đó bìa Carton 2 lớp sẽ được bôi hồ lớp ruột và dán
với lớp mặt ngoài thứ hai tạo bìa Carton 3 lớp.
2.1.1.2 Ưu và nhược điểm
• Ưu điểm:
- Sản xuất hàng loạt đa dạng, nhiều kích cỡ, tuỳ theo nhu cầu.
- Khâu tạo sóng, xếp lớp có nguyên lý hoạt động tương đối đơn giản, dễ chế
tạo, dễ căn chỉnh.
- Để điều khiển dây chuyền chỉ cần khoảng 1 đến 2 công nhân là đủ. Do đó
chi phí cho nhân công ít tốn kém.
- Kết cấu máy khá đơn giản nên dễ sửa chữa, bảo trì.
• Nhược điểm:
- Do hệ thống gia nhiệt cho giấy bằng điện trở nên còn tốn kém.
2.1.2 Phương án 2
Tương tự như phương án 1 nhưng có điểm khác biệt là lô (1) được đặt nằm
nghiêng 1 góc α so với trục thẳng đứng sao cho kết cấu máy nhỏ gọn hơn.

GVHD:
TS.Nguyễn
SVTH :Nguyễn Đức Thònh

Văn

Giáp


Thiết
Trang 8

kế

DCSX

bìa

Carton

3

lớp

Lớp ruột
(1)
Lô bôi hồ
(6)

(7)

(2)
α°

(8)
(3)

Bìa 2lớp đã cán sóng

Lớp mặt ngoài

Hình 2.2 : Sơ đồ nguyên lý khâu tạo sóng, xếp lớp bìa Carton
• Ưu điểm:
- Máy nhỏ gọn hơn phương án 1, chiều cao máy thấp thích hợp với những vò trí
đặt có kết cấu hạn chế chiều cao.
- Có thể không cần bộ dẫn hướng giấy (4), (5).
• Nhược điểm:
- Không thuận lợi cho việc chế tạo, rất khó căn chỉnh khoảng cách giữa các
trục của các lô dẫn đến sản phẩm làm ra có chất lượng không cao và không
theo ý muốn.
2.1.3 Kết luận
Ta có thể có rất nhiều phương án khác nữa nhưng 2 phương án trên theo em
là 2 phương án có kết cấu máy đơn giản, dễ chế tạo, căn chỉnh và rất thực tế.
Trong 2 phương án đó phương án nào cũng có những ưu, nhược điểm của nó
nhưng theo em thì phương án 1 là phương án tối ưu nhất vì những nhược điểm
của nó có thể khắc phục được bởi sự tiên tiến của khoa học kỹ thuật ngày nay.
Còn phương án 2 tuy có kích thước nhỏ gọn nhưng việc chế tạo và căn chỉnh rất
khó khăn dẫn đến không kinh tế.
Tóm lại thì với đề tài thiết kế khâu tạo sóng, xếp lớp bìa Carton 3 lớp thì

phương án 1 là phương án tối ưu nhất để em lựa chọn thiết kế.

GVHD:
TS.Nguyễn
SVTH :Nguyễn Đức Thònh

Văn

Giáp


Thiết
Trang 9

kế

DCSX

bìa

Carton

3

lớp

2.2 XÁC ĐỊNH VẬN TỐC CỦA CƠ CẤU CHẤP HÀNH
Do yêu cầu năng suất của máy phải đạt khoảng 4800m/ca, với mỗi ca làm
việc 8 giờ nên ta có thể xác đònh được vận tốc trung bình của máy là:
V = = 10 (m/ph)

Từ đó ta suy ra vận tốc trung bình của lô cán sóng là v = 10m/ph
2.3 PHÂN CHIA TỈ SỐ TRUYỀN
2.3.1 Khâu tạo sóng, xếp lớp (bìa 2 lớp)
2.3.1.1 Xác đònh lực cản chuyển động
Lực cản tổng : Wt = W1 + W2 + W3 + W4 + W5
(2-1)
Trong đó :W1 ,W2,W3 lần lượt là lực cản của các lô (1),(2),(3)
W4 : Lực cản của lô (1) lên lô (2). Lực này tạo ra lớp dợn sóng giữa của bìa giấy
Carton.
W5 : Lực cản của cuộn giấy lớp mặt 1 và cuộn giấy lớp ruột.
Ta có :
W1 = P1.f.
(2-2)
Với :
P1 : Trọng lượng lô 1 : P1 = 950N
f : Hệ số ma sát ổ lăn, f = 0,5
r1: Bán kính ngỗng trục 1, chọn r1 = 55mm
R1 : Bán kính phân lô cán 1, R1 = 313 mm
Thay số vào ta được : W1 = 950 x 0,5 x ≈ 199 (N)
Ta có:
W2 = P2.f.
(2-3)
Với P2: Trọng lượng lô 2 : P2 = 1050N
f : Hệ số ma sát ổ lăn, f = 0,5
r2 : Bán kính ngỗng trục 2, chọn r2 = 55mm
R2 : Bán kính phầân lô cán 2, R2 = 181 mm
Thay số vào ta được : W2 = 1050 x 0,5 x ≈ 160 (N)
Ta có:
W3 = P3.f.
(2-4)

Với :
P3 : Trọng lượng lô 3 : P3 = 1200N
f : Hệ số ma sát ổ lăn, f = 0,5
r3 : Bán kính ngỗng trục 3, chọn r3 = 55mm
R2 : Bán kính phần lô cán 1, R2 = 181 mm
Thay số vào ta được : W3 = 1200 x 0,5 x ≈ 182 (N)
W4 : lực cản của lô (1) lên lô (2)
Theo giả thiết ta chọn W4 = 400N

GVHD:
TS.Nguyễn
SVTH :Nguyễn Đức Thònh

Văn

Giáp


Thiết
Trang 10

kế

DCSX

bìa

Carton

3

lớp

W5 = Wc1 + Wc2
(2-5)
Wc1 : Lực cản cuộn lớp ruột.
Wc2 : Lực cản cuộn mặt ngoài 1.
Vì hai cuộn giấy như nhau ⇒ Wc1 = Wc2 = Wc
Mà: Wc = Fc = P.f.
(2-6)
Trong đó :
P : Trọng lượng cuộn giấy, P = 8000N
f : Hệ số ma sát trượt, f = 0,75
r : Bán kính trục đỡ cuộn giấy, r = 30mm
R : Bán kính cuộn giấy, R = 375 mm
Thay số vào ta được : Wc = 8000 x 0,75 x = 480 (N)
Mặt khác khi cuộn giấy quay với tác dụng của lực kéo giấy F như hình vẽ
thì cuộn giấy sẽ có gia tốc sinh ra lực quán tính. Để loại bỏ lực quán tính này ta
cần bố trí 1 phanh hãm trên trục đỡ giấy để thắng gia tốc khi dây chuyền có sự
cố và giữ cho giấy không bò chùng khi đang hoạt động.
N
F

Dp

D
Fms

O

d

Q

G

Hình 2.3: Bộ phận phanh hãm
Trong đó:
N: Phản lực tại tâm trục
F: Lực kéo của giấy
Q: Trọng lượng cuộn giấy
Fms: Lực ma sát
Trên trục đỡ mỗi cuộn giấy ta bố trí 1 bộ phận phanh đai như hình vẽ trên.
Bánh đai làm bằng gang có Rp = 100 mm, dây đai bằng cao su có bề dày đai là
50 mm.
Lấy Momen tại tâm trục O ta được :

GVHD:
TS.Nguyễn
SVTH :Nguyễn Đức Thònh

Văn

Giáp


Thiết
Trang 11

kế

DCSX

bìa

Carton

3

lớp

MFO = F. Rgiấy – Fms . Rphanh = 0
⇒ F. Rgiấy = Fms . Rphanh = G. (efB – 1) Rphanh
⇒G=
Với: F = W5 = 480 (N)
Rgiấy = 375 mm
Rphanh = 100 mm
(efB – 1) = 0,85
480 x375
Thay vào ta được G =
≈ 2118 (N)
0,85 x100
Vậy để cho hệ cân bằng thì ta phải tác dụng vào G một lực G = 2118 (N)
Các thông số của giấy :
+ Ứng suất kéo giới hạn: Gk = 15 ÷ 20 (N)
+ Lực kéo tới hạn: Fgh = 2250 ÷ 3000 (N)
Kết luận: Lực cản tổng của toàn khâu tạo sóng và xếâp lớp là:
Wt = W1 + W2 + W3 + W4 + W5 = 199 + 160 + 182 + 480 + 3000 = 3941 (N)
2.3.1.2 Xác đònh công suất động cơ và chọn động cơ
Ta có : Nđc ≥

(2-7)
Trong đó :
V : Vận tốc cán giấy, V = 10m/ph
ϕ : Hiệu suất trạm dẫn, ϕ = ϕ1 . ϕ2 . ϕ3 … ϕn
với ϕ1 = 0,96: Bộ truyền đai
ϕ2 = 0,7: Bộ truyền trục vít
ϕ3 = 0,95: Bộ truyền bánh răng (để hở)
⇒ ϕ = 0,96 x 0,7 x 0,95 ≈ 0,64
3941x 10 60
⇒ Công suất động cơ : Nđc ≥
≈ 1,03 (KW)
1000 x 0,64

Theo bảng P1.3 [1]
Chọn động cơ : 4AX90L4Y3
Công suất máy : P = 2,2 KW
Số vòng quay : n = 1420 (v/ph)
Hiệu suất η% = 80%, cos α = 0,83
= 2,2; = 2
2.3.1.3 Phân phối tỉ số truyền
Ta có:
+ Số vòng quay trục chính là : n1 = =

1000 x10
= 12,15 (v/f)
3,14 x262

Trong đó:

GVHD:

TS.Nguyễn
SVTH :Nguyễn Đức Thònh

Văn

Giáp


Thiết
Trang 12

kế

DCSX

bìa

Carton

3

lớp

V : Vận tốc trục chính, V = 10 m/ph
D : Đường kính trục chính, D = 262 mm
+ Số vòng quay của động cơ vừa chọn là : n2 = 1420 (v/f)
1420
Do đó ta có tỉ số truyền chung : i chung = =
= 116,9
12,15

Với tỉ số truyền trên ta có thể phân chia tỉ số truyền từng bộ truyền như sau:
i chung = iH . iBR . iđai
Chọn : iH = 35 ; iBR = 3,34 ; iđai = 1
2.3.2 Hệ thống kéo giấy
Bao gồm các lô nhám có thông số:
D = 105 mm; L = 1000 mm; bước nhám P = 1
Bố trí theo sơ đồ sau :
Bộ truyền
xích
Động cơ

HGT

Bộ truyền BR côn
i=1

Các cặp
lô nhám

Hình 2.4 : Sơ đồ truyền động
Ta có : Vận tốc giấy: V =
1000 x10
⇒ Số vòng quay của lô nhám : n1 = =
≈ 30,33 (v/f)
3,14 x105
2.3.2.1 Xác đònh lực cản chuyển động
Lực cản tổng: Wt = ∑ Wc = Wcng + Wxích
Trong đó:
∑ Wc : Tổng lực cản của lô nhám
Wcng : Lực cản của lô kéo giấy ngoài

Wxích : Lực cản của bản thân xích
Lực cản của 1 lô nhám : Wc = P + P0.f.

GVHD:
TS.Nguyễn
SVTH :Nguyễn Đức Thònh

Văn

(2-8)

(2-9)

(2-10)

Giáp


Thiết
Trang 13

kế

DCSX

bìa

Carton

lớp

A-A

Bìa
Carton

ØD

Ød

A

3

A
L

Hình 2.5 : Nguyên lý làm việc của cặp lô kéo giấy
Trong đó :
P : Lực ép giữa 2 lô, P = 20N
P0 : Trọng lượng của 1 lô nhám, P0 = 350 N
f : Hệ số ma sát ổ lăn, f = 0,5
r : Bán kính trục, r = 20mm
R : Bán kính lô nhám, R = 51
20
⇒ Wc = 20 + 350 x 0,5 x
≈ 87 (N)
52,5
mà: Wcng = 400N (theo giả thiết) ; Wxích : bỏ qua vì quá nhỏ.
⇒ Wt = 2 x Wc x 5 + Wcng = 2 x 87x5 + 400 ≈ 1270 (N)

2.3.2.2 Xác đònh công suất động cơ và chọn động cơ
Ta có: Nđc ≥
Trong đó :
Nđc : Công suất cần thiết của động cơ
Wt : Lực cản tổng
V : Vận tốc lô kéo giấy (V = 10m/ph)
ϕ = ϕ1.ϕ2.ϕ3.ϕ4 : hiệu suất trạm dẫn.
Với : ϕ1 = 0,78 ; ϕ2 = 0,6 ; ϕ3 = 0,94 ; ϕ4 = 0,96
⇒ ϕ = 0,78 x 0,6 x 0,94 x 0,96 = 0,43
1270 x 10 60
⇒ Nđc ≥
≈ 0,49 (KW)
1000 x 0,43
Theo bảng P1.3 [1] :
Chọn động cơ loại : 4A80B4Y3
Công suất : P2 = 1,5 kW
Số vòng quay n2 = 1400 v/f
Hiệu suất : ϕ = 77%; = 2,2; = 2
1400
⇒ Tỉ số truyền chung của hệ thống kéo giấy : ichung = =
≈ 46,2
30,33

GVHD:
TS.Nguyễn
SVTH :Nguyễn Đức Thònh

Văn

(2-11)

Giáp


Thiết
Trang 14

kế

DCSX

bìa

Carton

3

lớp

Mà : ichung = uxích . uHGT . ại
uxích : tỉ số truyền bộ truyền xích.
uHGT : tỉ số truyền hộp giảm tốc vít – bánh vít.
ại : tỉ số truyền bộ truyền đai.
Chọn : uxích = 1,32 ; uHGT = 35 ; ai = 1

3
GVHD:
TS.Nguyễn
SVTH :Nguyễn Đức Thònh

Văn

Giáp


Thiết
Trang 15

kế

DCSX

bìa

Carton

3

lớp

THIẾT KẾ ĐỘNG LỰC
HỌC

3.1 TÍNH CÔNG SUẤT
3.1.1

Khâu tạo sóng, xếp lớp bìa giấy 2 lớp

I

II

HGT
Động cơ

III

1
2

3
4

Hình 3.1 : Sơ đồ truyền động
3.1.1.1 Trục I
+ Công suất : P1 = Pc . ϕd . ϕ02 = 2,2 x 0,98 x 0,99 = 2,13 (KW)
+ Số vòng quay : n1 = 1420 (v/f)
9,55x10 6 xP1
9,55x10 6 x2,13
+ Momen xoắn: T1 =
=
= 14325 (N.mm)
n1
1420
3.1.1.2 Trục II
+ Công suất : P2 = P1 . ϕTV . ϕ02 = 2,13 x 0,75 x 0,98 = 1,58 (KW)
+ Số vòng quay : n2 = = 40,6 (v/f)

GVHD:
TS.Nguyễn

SVTH :Nguyễn Đức Thònh

Văn

Giáp


Thiết
Trang 16

kế

DCSX

bìa

Carton

3

lớp

9,55x10 6 xP2
9,55x10 6 x1,58
+ Momen xoắn: T2 =
=
= 371650 (Nmm)
n2
40,6
3.1.1.3 Trục III

+ Công suất : P3 = P2 . ϕBR . ϕ02 = 1,58 x 0,98 x 0,99 = 1,53 (KW)
40,6
+ Số vòng quay : n3 =
= 12,2 (v/f)
3,34
9,55x10 6 xP3
9,55x10 6 x1,53
+ Momen xoắn: T3 =
=
= 1197664 (Nmm)
n3
12,2
3.1.2 Hệ thống kéo giấy
I
Động cơ

Bộ truyền
xích
II

HGT

Bộ truyền BR côn
i=1

Các cặp
lô nhám

Hình 3.2 : Sơ đồ truyền động
3.1.2.1 Trục I

+ Công suất : P1 = Pc . ϕd . ϕ02 = 1,5 x 0,95 x 0,99 = 1,41 KW
+ Số vòng quay : n1 = 1400 v/f
9,55x10 6 xP1
9,55x10 6 x1,41
+ Momen xoắn: T1 =
=
≈ 9618 (Nmm)
n1
1400
3.1.2.2 Trục II
+ Công suất : P2 = P1 . ϕTV . ϕ0L = 1,41 x 0,75 x 0,99 = 1,05 (KW)
+ Số vòng quay : n2 = = 40 (v/f)
9,55x10 6 xP2
9,55x10 6 x1,05
+ Momen xoắn: T2 =
=
≈ 250688 (N.mm)
n2
40

GVHD:
TS.Nguyễn
SVTH :Nguyễn Đức Thònh

Văn

Giáp


Thiết

Trang 17

kế

DCSX

bìa

Carton

3

lớp

3.2 TÍNH CÁC BỘ TRUYỀN
3.2.1 Khâu tạo sóng, xếp lớp
3.2.1.1 Tính bộ truyền đai
•
Chọn loại đai theo công suất : P = 2,2 kW, n = 1420 v/f
Vì cơ cấu có vận tốc V ≤ 30 m/s nên theo H4.1 [1] ta sử dụng đai thang
thường loại A, có các thông số: bt = 11 mm, b = 13 mm, h = 8 mm, y0 = 2,8 mm
Diện tích : A = 81 mm2
Đường kính bánh đai nhỏ : d1 = 100 ÷ 200mm
Chiều dài giới hạn : l = 560 ÷ 4000 mm
Đường kính bánh đai nhỏ : d1 = 1,2 dmin ⇒ d1 = 1,2 x 100 = 120 mm
Theo dãy tiêu chuẩn trang 60 [1] ta chọn : d1 = 140 mm
3,14 x140 x1420
⇒ V1 =
= 10,4 m/s
60000

Vì tỉ số truyền = 1 ⇒ V1 = V2 (vận tốc 2 bánh bằng nhau)
•
Chọn sơ bộ khoảng cách trục a theo điều kiện d 2 :
Vì = 1 ⇒ a = 1,5 d2 [1]
⇒ a = 1,5 x 140 = 210 mm
Với điều kiện : 0,55 (d1 + d2) + h ≤ a ≤ 2 (d2 + d2)
⇔
162 ≤ a ≤ 560 (mm)
Vì khoảng cách từ vò trí đặt Motor đến hộp giảm tốc khá xa nên ta chọn :
aw = 520 mm
•
Xác đònh chiều dài L theo aw :
Ta có: L = 2a + +
(3-1)
3,14x(140 + 140)
⇒ L = 2 x 50 +
+0
2
⇒ L ≈ 1480 mm
Theo dãy tiêu chuẩn bảng 4.13 [1] ta chọn : L = 1400 mm
Kiểm nghiệm đai về tuổi thọ :
Tacó: i = ≤ imax = 10
10,4
⇒i=
x 1000 = 7,43 ≤ 10
1400
⇒ L = 1400 mm thỏa điều kiện về tuổi thọ
Theo CT 4.6 trang 54 [1] ta tính chính xác khoảng cách trục a w theo L đã chọn :
a=
(3-2)

Trong đó :
3,14x(140 + 140)
λ = L - = 1400 = 960
2
∆= =0

GVHD:
TS.Nguyễn
SVTH :Nguyễn Đức Thònh

Văn

Giáp


Thiết
Trang 18

kế

DCSX

bìa

Carton

3

lớp

⇒ a = = 480 mm
⇒ aw = 480 thỏa mãn điều kiện 162 ≤ a ≤ 560 mm
• Tính góc ôm đai α :
α1 = 180o - với α1 ≥ 120
⇒ α1 = 1800
• Tính số đai Ζ :
Ζ=
(3-3)
Trong đó:
P1 : công suất trên trục bánh đai chủ động, P1 = 2,2 kW
[P0]= 2,2 kW, bảng 4.19 [1]
Kđ : hệ số tải trọng động theo bảng 4.7 [1]
⇒ Kđ = 1,1 + 0,1 = 1,2
CL : hệ số kể đến ảnh hưởng của chiều dài đai
Ta có : = ≈ 0,8
⇒ Theo bảng 4.16 trang 61 [1] ta lấy C2 = 0,95
Cα : hệ số kể đến ảnh hưởng góc ôm α1,Theo Bảng 4.15 [1] ⇒ Cα = 1
Cu : hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các dây đai
Theo bảng 4.18 [1] ta lấy Cz = 1
2,2x1,2
⇒Z≥
= 1,5
2,2x1x 0,8x1x1
⇒ Lấy Z = 3
• Tính chiều rộng bánh đai và đường kính ngoài da của các bánh đai :
+ Chiều rộng bánh đai :
B = (Z - 1) + 2Z
(3-4)
Trong đó:
t = 15, e = 10 (Bảng 4.21 [1])

⇒ B = 50 (mm)
+ Đường kính ngoài của đai : da = d + 2h0
Theo bảng 4.21 ⇒ ho = 3,3 ⇒ da = 140 + 2 x 3,3 = 146,6 (mm)
Vậy da1 = da2 = 146,6 (mm)

GVHD:
TS.Nguyễn
SVTH :Nguyễn Đức Thònh

Văn

Giáp


kế

DCSX

bìa

da = 146.6 mm

e = 10 mm

Carton

3

lớp

t = 15 mm

h = 12.5 mm

Thiết
Trang 19

B = 50 mm

Hình 3.3 : Kết cấu bánh đai
•
Lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục :
Ta có : F0 = + Fv
(3-5)
Trong đó:
Kđ = 1,2
Fv : lực căng do li tâm sinh ra Fv = qm.V2
Theo Bảng 4.22 [1] ⇒ qm = 0,105 kg/m³
⇒ Fv = 12,47 (N)
3,14x146,6x1420
⇒V=
= 10,9 (m/s)
60000
P1 : công suất trên trục bánh đai chủ động P1 = 2,2 KW
780x2,2x1,2
⇒ Fo =
+ 12,47 = 75,4 (N)
10,9x1x3
+ Lực tác dụng lên trục :
α1

Fr = 2 F0Z x sin (
) = 2 x 74,5 x 3 x sin () = 452,4 (N)
2
3.2.1.2 Tính bộ truyền trục vít – bánh vít
•
Chọn vật liệu :
Ta tính vận tốc trượt sơ bộ : Vsb = 8,8 x 10-3
(3-6)
Với :
n1 : số vòng quay của trục vít; n1 = 1420 v/f
P1 : công suất trên trục vít I, P1 = 2,13 KW
u : tỉ số truyền bộ truyền trục vít - bánh vít
Thay số vào ta được : Vsb = 8,8 x 10-3 3 2,13x35x1420 2 ≈ 5 (m/s)
Vì Vsb ≥ 5 m/s, do đó ta chọn vật liệu bánh vít là đồng thanh thiếc kẽm chì
(chứa thiếc từ 3 ÷ 6%) БрОЦС 5-5-5
Vật liệu trục vít là thép C45

GVHD:
TS.Nguyễn
SVTH :Nguyễn Đức Thònh

Văn

Giáp


Thiết
Trang 20

kế

DCSX

bìa

Carton

3

Xác đònh ứng suất cho phép :
Theo bảng 7.1 trang 146 [1] ta có:
σb = 200 … 250 MPa, σch = 80 … 100 MPa
Ta chọn: σb = 250 MPa, σch = 100 MPa
+ Ứng suất tiếp xúc cho phép : [σH] = [σH0] . KHL
Với : [σH0]= 0,9 σb (trục vít có HRC ≥ 45)
⇒ [σH0]= 0,9 x 250 = 225 (MPa)
KHL = với NHE = 25x107
⇒ KHL ≈ 0,67
⇒ [σH]= 225 x 0,67 ≈ 150 (MPa)
+ Ứng suất uốn cho phép [σF] : [σF] = [σF0] . KFL
Vì bộ truyền làm việc 1 chiều ⇒ [σF0] = 0,25 x 250 x 100 = 70,5 (MPa)
KFL : hệ số tuổi thọ
KFL = ≈ 0,54
⇒ [σF] = 70,5 x 0,54 = 38,07
Vì thép C45 được tôi HRC ≥ 45 ⇒ [σF] = 38,07 x 1,25 ≈ 47,6 (MPa)
+ Ứng suất cho phép khi quá tải:
[σH]max = 4σch = 4 x 100 = 400 (MPa)
[σF]max = 0,8σch = 0,8 x 100 = 80 (MPa)
•
Xác đònh các thông số cơ bản của bộ truyền :

+ Xác đònh khoảng cách trục aw :
T K
170 2
2 H
aw = (Z2 + q) 3 2
x
2
q
Z 2 [σ H ]

lớp

•

(3-7)

Ta có : uTV = 35, chọn Z1 = 1, Z2 = 35
⇒ chọn sơ bộ hiệu suất η = 0,7 (trang 150 [1])
T1 = 14325 Nmm, T2 = 371650 Nmm (đã tính ở phần trên)
- Chọn sơ bộ KH = 1,1 ÷ 1,3, lấy KH = 1,2
- Chọn sơ bộ q ≥ (0,25 … 0,3)Z2 ⇒ q ≥ 0,3Z2 = 0,3 x 35 = 10,5 ⇒ Chọn q =11
170 2
371650 x1,2
3
x
Thay số vào ta được : aw = (35 + 11)
2
2
11
35 x150

⇒ aw = 160,5 (mm)
2x160,5
+ Môđun dọc của trục vít : m = =
≈ 6,98
35 + 11
Lấy m = 8 theo tiêu chuẩn (Bảng 7.3 [1])
aw = (q+ Z2) = (11 + 35) = 184 mm
+ Xác đònh hệ số dòch chỉnh : x = - 0,5 (q+ Z2) = - (11 + 35)
⇒x=0
•
Kiểm nghiệm răng bánh vít về độ bền tiếp xúc :

GVHD:
TS.Nguyễn
SVTH :Nguyễn Đức Thònh

Văn

Giáp