Thiết kế máy xả cuộn giấy

LỜI CẢM ƠN
<< Cơm Cha, áo Mẹ, chữ Thầy>>
Câu nói đã có từ bao đời của người xưa nhắc nhở chúng ta phải biết công
ơn cha mẹ, Thầy cô những người đã nuôi nấng, dạy dỗ chúng ta nên người.
Con xin chân thành cảm ơn Cha Mẹ đã nuôi nấng dạy dỗ con để có được
ngày hôm nay.
Em xin chân thành cảm ơn quý Thầy cô trường Đai Học Bách Khoa
Thành Phố Hồ Chí Minh đã truyền đạt cho em những kiến thức quý báu trong
những năm học tại trường. Không chỉ giới hạn ở đó, Thầy cô còn giáo dục nhân
cách, đạo đức cho em để em có thể vững bước trên đường đời.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy PGS, TS: Nguyễn Thanh
Nam và Thầy Trần Văn Lợi đã tận tình hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành luận
văn tốt nghiệp.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn tất cả các bạn bè đã động viên,
giúp đỡ em trong suất quá trình học tập và đặc biệt trong quá trình làm luận
văn.
Thành Phố Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 12 năm 2007
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Trung

i


LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay dưới sự phát triển của khoa học kỹ thuật, đời sống con
người được nâng cao rất nhiều, xã hội thì ngày càng văn minh, con
người thì ngày càng tiến bộ và bên cạnh đó thì nhu cầu về vật chất
phục vụ cho con người ngày càng cao. Trong số những nhu cầu về vật
chất đó ta không thể không nói đến ngành sản xuất bao bì, túi xốp.
Có thể nói nó gắn liền với sự phát triển của xã hội, ta có thể bắt gặp
các sản phẩm dạng này ở bất cứ đâu, từ ứng dụng trong ngành sản

xuất lương thực thực phẩm cho đến hầu hết mọi lãnh vực khác, từ gói
một cái bánh nhỏ cho tới phủ một mặt sân lớn và còn rất nhiều thứ
khác. Theo thống kê của uỷ ban phát triển của Liên Hiệp Quốc
(UNDP) thì 70% nhu cầu vật chất phục vụ cho con người được làm từ
nhựa và trong đó 30% là sản phẩm dạng bao bì.
Quy trình công nghệ sản xuất bao bì nói chung và ngành sản xuất
bao xốp nói riêng đã và đang từng bước phát triển, hoàn thiện nhằm
mang lại hiệu quả về mặt kinh tế. Trước nhu cầu thực tế trên và cộng
với trong thời gian chuẩn bò cho luận văn tốt nghiệp em đã được tìm
hiểu và đôi nét về công nghệ này và dưới sự đồng ý của thầy hướng
dẫn em đã chọn đề tài “THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁY SẢN XUẤT
BAO XỐP”

ii


Tuy đã được sự tận tình hướng dẫn của q thầy, nhưng do trình độ
kiến thức còn hạn chế, tài liệu liên quan không nhiều và khuôn khổ
thời gian có hạn mặc dù đã cố gắng song khó tránh khỏi những thiếu
sót nhầt đònh trong quá trình thực hiện đề tài. Kinh mong được sự góp
ý và phê bình của quý thầy cô.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Thạnh đã
tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong suất thời gian làm luận văn
tốt nghiệp này.
Xin chân thành cảm ơn!

iii


TÓM TẮT LUẬN VĂN

Luận văn của em gồm 6 chương:
Chương 1: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ XẢ GIẤY CUỘN
Chương 2: CƠ SỞ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY XẢ GIẤY CUỘN
Chương 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỤM DAO CẮT
Chương 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHỤ TR
Chương 5: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG
Chương 6: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHUNG MÁY

iv


MỤC LỤC
Chương I:

Trang

TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ XẢ GIẤY CUỘN....................................... 1

1.1.

Giới thiệu công nghệ sản xuất giấy................................................................ 1

1.2.

Quy trình công nghệ sản xuất giấy ................................................................. 1

1.3.

Các công đoạn trong quy trình........................................................................ 2

1.4.

Giới thiệu về máy xả giấy cuộn ..................................................................... 4

1.5.

Nhiệm vụ luận văn ......................................................................................... 7

Chương II. CƠ SỞ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY XẢ GIẤY CUỘN .......................... 8
2.1.

Phân tích nguyên lý hoạt động của máy ........................................................ 8

2.2.

Yêu cầu thiết kế cần đạt được ........................................................................ 9

2.3.

Các phương án thiết kế .....................................................................................

2.4.

Phương án được chọn và nhiệm vụ thiết kế ................................................. 14

2.5.

Động học, động lực học của máy ................................................................. 16

Chương 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỤM DAO CẮT ................................................ 22
3.1.

Lựa chọn phương án cụm dao cắt ................................................................. 22

3.1.1.

Phương án 1 .......................................................................................... 22

3.1.2.

Phương án 1 .......................................................................................... 23

3.1.3.

Lựa chọn phương án ............................................................................. 23

3.2.

Tính toán thiết kế cụm dao cắt ..................................................................... 24

3.2.1.

Tính toán thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng ........................ 24

3.2.2.

Tính toán thiết kế trục mang dao cắt trên ............................................ 30

3.2.3.

Tính toán thiết kế bộ truyền trục vít, bánh vít ..................................... 38

3.2.4.

Tính toán thiết kế trục trung gian để nâng, hạ trục mang dao trên...... 44

3.2.5.

Tính toán thiết kế bộ truyền xích ......................................................... 53

3.2.6.

Tính toán thiết kế trục mang dao cắt dưới............................................ 56

3.2.7.

Tính toán chọn ổ lăn ............................................................................. 65

3.2.8.

Tính toán thiết kế vòng kẹp và gối trục ............................................... 70

3.2.8.1.

Vòng kẹp ổ lăn cho trục mang dao trên ....................................... 70

v

10

3.2.8.2.

Vòng kẹp trên trục trung gian ...................................................... 71

3.2.8.3.

Thiết kế vòng vít chặn để lắp dao cắt trên lên trục ..................... 73

Chương IV: THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHỤ TR .......................................................... 74
4.1.

Chọn đường kính trục cán ............................................................................. 74

4.2.

Kiểm nghiệm độ bền của trục cán ............................................................... 74

4.3.

Tính toán chọn bản lề ................................................................................... 77

4.4.

Tính toán chọn lò xo ..................................................................................... 78

4.5.

Tính bu lông của trục ép lò xo ...................................................................... 80

4.6.

Chọn bộ truyền xích cho trục cán ................................................................. 80

4.7.

Tính toán thiết kế bộ truyền bánh răng của trục cán ................................... 82

Chương V: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG ....................................................... 83
5.1.

Tính toán thiết kế bộ truyền xích đến các trục dẫn động trung gian ........... 83

5.2.

Thiết kế các trục truyền dẫn động trung gian .............................................. 86

5.2.1.

Trục truyền dẫn động từ motor ............................................................. 86

5.2.1.1

Tính đường kính của trục .............................................................. 86

5.2.1.2.

Chọn ổ lăn .................................................................................... 87

5.2.1.3.

Chọn khớp nối .............................................................................. 88

5.2.2.

Trục truyền dẫn động đến trục cuộn giấy vào ..................................... 88

5.2.2.1.

Tính đường kính trục..................................................................... 88

5.2.2.2.

Chọn ổ lăn .................................................................................... 89

5.2.3.

Trục truyền dẫn động từ motor đến cụm dao cắt ................................. 90

5.2.3.1.

Tính đường kính trục..................................................................... 90

5.2.3.2.

Chọn ổ lăn .................................................................................... 91

5.2.3.3.

Chọn khớp nối .............................................................................. 92

Chương VI: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KHUNG MÁY ................................................. 93
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 94

vi


LVTN: Thiết kế máy xả cuộn

GVHD: Ts: Nguyễn Thanh Nam

Chương 1: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ XẢ GIẤY CUỘN
1.1.

Giới thiệu công nghệ sản xuất giấy.

Ngày nay việc áp dụng máy móc tiên tiến vào sản xuất là việc làm cần
thiết để nâng cao hiệu quả sản xuất, giải phóng sức lao động của con người,
đồng thời tăng chất lượng và giảm giá thành cho sản phẩm cũng như tạo ra lợi
thế cạnh tranh trên thò trường.
Trong công nghệ sản xuất giấy cũng không phải là ngoại lệ. Từ nguyên liệu
thô ban đầu là các loại cây gỗ, các phế phẩm của việc sản xuất đồ gỗ, tre, nứa
. . .. Để cho ra những sản phẩm giấy phổ biến như ngoài thò trường đòi hỏi phải
qua nhiều công đoạn như: tạo bột, trộn keo, sấy, ép bột, cuộn giấy, cắt giấy....
Trong đó cắt giấy là một công đoạn quan trọng và mất nhiều công sức trước khi
có được những sản phẩm giấy thông dụng.
1.2.

Quy trình công nghệ sản xuất giấy

Sau đây là quy trình công nghệ sản xuất giấy từ tre, nứa:

1
SVTH: Nguyễn Trung


LVTN: Thiết kế máy xả cuộn

GVHD: Ts: Nguyễn Thanh Nam

Hình 1.1 Quy trình công nghệ sản xuất giấy
1.3.

Các công đoạn trong quy trình

1.3.1. Công đoạn chuẩn bò nguyên vật liệu
Vật liệu ban đầu là các loại tre, nứa, gỗ, các phế phẩm của việc sản xuất đồ
gỗ . . ., được lựa chọn, phân loại. Sau đó, chúng được làm sạch sơ bộ qua các
hệ thống xử lý, trước khi cho vào công đoạn tiếp theo.
1.3.2. Công đoạn cắt vụn vật liệu
Sau khi được xử lý sơ bộ, nguyên vật liệu sẽ được cắt nhỏ giúp cho việc xử
lý các công đoạn sau được thuận tiện hơn.
1.3.3. Công đoạn ngâm ủ
Đây là một công đoạn quan trọng, vì nó quyết đònh chất lượng giấy, như
màu sắc, độ bền của giấy. Ở công đoạn này, nguyên liệu vụn sẽ được rửa
nhiều lần, qua nhiều lần xử lý hóa học để có được chất lượng giấy như ý.
1.3.4 Công đoạn nghiền thô
Trước khi cho vào máy nghiền tinh để có được bột giấy mòn thì cần phải qua
nghiền thô, nhằm đảm bảo cho quá trình nghiền tinh được dễ dàng.

1.3.5. Công đoạn nghiền tinh
Đây là quá trình tạo bột giấy hoàn chỉnh cho quá trình xeo ép thành giấy
tấm.
1.3.6. Công đoạn xeo
Sau khi đã được nghiền thành bột mòn, người ta cho vào xeo thành những
tấm giấy lớn, nhỏ, dày, mỏng khác nhau.
1.3.7. Công đoạn sấy
2
SVTH: Nguyễn Trung


LVTN: Thiết kế máy xả cuộn

GVHD: Ts: Nguyễn Thanh Nam

Những tấm giấy mới xeo chưa khô sẽ được sấy khô qua những máy sấy cỡ
lớn, trước khi cuộn lại thành những cuộn giấy lớn.
1.3.8. Công đoạn cắt, cho ra thành phẩm
Sản phẩm giấy dạng bán thành phẩm, ở dạng khổ lớn có nhiều kích cỡ khác
nhau như: 1m, 1,2m, 1,35m, 1,4m . . . được cuộn lại với những cuộn có đường
kính bất kỳ xung quanh một lõi cứng rỗng. Lõi này có đường kính trong tiêu
chuẩn và có giá trò là: 3inch = 76.2mm. Hình dưới đây minh họa rõ điều này:
Từ những cuộn giấy như thế này sẽ được cắt thành những cuộn có khổ nhỏ
hơn khổ ban đầu nhằm cho ra những sản phẩm đủ loại kích cỡ khác nhau như :
A0, A1, A2……………...

Hình 1.1 Giấy cuộn.
Đây là hình chiếu của một cuộn giấy:

3

SVTH: Nguyễn Trung


LVTN: Thiết kế máy xả cuộn

GVHD: Ts: Nguyễn Thanh Nam

Hình 1.2 Cuộn giấy dưới dạng 2D
Đây là công đoạn mất khá nhiều công sức và thường được thực hiện bởi
nhiều nhà sản xuất khác nhau, ở những đòa điểm khác nhau. Sở dó có hiện
tượng này là do sau khi các nhà sản xuất giấy cho ra những loại giấy cuộn và
bán chúng cho những công ty, cơ sở sản xuất nhỏ hơn. Từ đó người ta sẽ cắt và
gia công thành những loại sản phẩm giấy khác nhau.
Vì lý do đó cho nên việc nghiên cứu, thiết kế, chế tạo những
chiếc máy chia cuộn giấy là cần thiết và có ý nghóa thiết thực. Đó
cũng là lý do cho sự lựa chọn đề tài này.
1.3.9. Các công đoạn xử lý nước
Quá trình xử lý nguyên vật liệu sẽ thải ra môi trường những chất thải hóa
học có trong các nguồn nước thải của quy trình công nghệ. Vì vậy, xử lý các
loại nước thải này trước khi đưa chúng vào tái sử dụng hoặc thải ra môi trường
là nhiệm vụ quan trọng trong việc góp phần bảo vệ môi trường.
1.4.

Giới thiệu về máy xả giấy cuộn

Hiện nay, việc ứng dụng máy này để chia giấy cuộn khổ lớn ra làm những
khổ nhỏ đã được một số công ty sản xuất giấy tại Việt Nam đưa vào ứng dụng.

4
SVTH: Nguyễn Trung

LVTN: Thiết kế máy xả cuộn

GVHD: Ts: Nguyễn Thanh Nam

Tuy nhiên, ở những mức độ tự động hóa khác nhau, tùy vào quy mô của từng
đơn vò.
Có thể kể ra sau đây một vài công ty trong ngành giấy như: công ty giấy Sài
gòn, công ty giấy Trúc Bạch( Hà Nội), công ty giấy Mai Lan và một số công ty
khác.
Sau đây xin giới thiệu một vài mẫu máy chia cuộn giấy mà sinh viên đã tìm
hiểu.
1.4.1. Máy bán tự động
Loại máy này thường được sử dụng rộng rãi, vì những ưu điểm của nó là:
kết cấu đơn giản, dễ thiết kế, giá thành thấp, dễ sử dụng. Tuy nhiên, nó có khá
nhiều nhược điểm như: tốn nhân công, khó điều chỉnh, kết cấu cồng kềnh, độ
chính xác khi cắt không cao, dễ bò đứt giấy do sự không đồng bộ về tốc độ của
các cơ cấu.

hình 1.5. máy bán tự động

5
SVTH: Nguyễn Trung


LVTN: Thiết kế máy xả cuộn

GVHD: Ts: Nguyễn Thanh Nam

Các cơ cấu được thiết kế ở máy này chủ yếu là những cơ cấu cơ khí truyền
thống, kết hợp với điều khiển khí nén.
Các bộ biến tốc được sử dụng đều là các bộ biến tốc cơ khí. Trong đó, biến
tốc đai được sử dụng chủ yếu để thay đổi tốc độ của các trục cuộn của máy.
1.4.2. Máy tự động
Loại máy này có được độ tự đọâng rất cao, gần như tất cả các quá trình đều
được tự động, loại trừ công việc tiếp liệu và tháo gỡ.
Các cơ cấu được sử dụng ở đây là các cơ cấu cơ khí, được điều khiển bởi
các chương trình số. Trong đó, các cơ cấu được điều khiển bởi bộ lập trình
PLC, tốc độ động cơ, tốc độ các trục hoạt động của máy thay đổi được đáp ứng
nhanh nhờ quá trình điều khiển này.
Điều khiển theo chương trình là một dạng điều khiển tự động mà tín hiệu
điều khiển (tín hiệu ra) được thay đổi theo một qui luật trước. Nói cách khác,
trên máy điều khiển theo chương trình, thứ tự, giá trò của các chuyển động cũng
như thứ tự đóng mở các bộ phận máy. Điều được thực hiện đúng theo một
chương trình đã vạch sẵn. Các cơ cấu mang chương trình này được đặt vào thiết
bò điều khiển, và sẽ làm tự động theo chương trình đã cho.
Nếu các chương trình được ghi lại bằng các dấu tì, bằng hệ thống cam, bằng
mẫu ghép hình … Ta gọi hệ thống điều khiển đó là hệ thống điều khiển theo
chương trình phi số. Nếu các chương trình được biểu thò bằng các chữ số dưới
dạng mã hiệu, ta gọi hệ điều khiển theo chương trình số.
Với loại máy này nhà sản xuất ứng dụng những công nghệ hiện đại, làm
cho máy đạt được rất nhiều ưu điểm mà máy bán tự động không có được, như
là: kết cấu đơn giản, gọn, tốc độ cắt cao, độ chính xác cao v..v.
6
SVTH: Nguyễn Trung


LVTN: Thiết kế máy xả cuộn

GVHD: Ts: Nguyễn Thanh Nam

hình 1.4. máy tự động và bảng thông số

7
SVTH: Nguyễn Trung


LVTN: Thiết kế máy xả cuộn

1.5.

GVHD: Ts: Nguyễn Thanh Nam

Nhiệm vụ luận văn.

Vì những lý do như đã nêu ở mục (1.2.8), nên nhiệm vụ của đề tài là thiết
kế máy cắt giấy cuộn ( còn gọi là máy xả giấy cuộn). Với mong muốn góp
phần cải thiện quy trình sản xuất, nâng cao hiệu quả sản xuất trong ngành sản
xuất giấy. Chúng em hy vọng, với những kiến thức có được trong những năm
học tại trường Đại học, cộng với kiến thức thực tế cùng với sự hướng dẫn tận
tình của các thầy hướng dẫn sẽ giúp chúng em hoàn thành đề tài đúng kế
hoạch và đạt yêu cầu tốt nhất trong giới hạn của khả năng có thể.
Với thiết kế này các đơn vò sản xuất giấy sẽ giảm được khá nhiều chi phí
cho sức lao động tay chân, cho công đoạn chia giấy cuộn vốn rất nặng nhọc và
mất thời gian.

8
SVTH: Nguyễn Trung

LVTN: Thiết kế máy xả cuộn

GVHD: Ts: Nguyễn Thanh Nam

Chương 2: CƠ SỞ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY XẢ
GIẤY CUỘN
2.1.

Phân tích nguyên lý hoạt động của máy

Mục tiêu mà máy cần thực hiện được thể hiện như dưới đây. Đầu vào
là giấy cuộn khổ lớn thì đầu ra phải là những cuộn giấy với khổ nhỏ hơn.

Những

CUỘN GIẤY
KHỔ LỚN

cuộn

giấy khổ nhỏ

MÁY

mong muốn.

-

Dưới đây là sơ đồ nguyên lý và nguyên lý hoạt động của máy:

9

7

8

6

5

4

3

2

1

10
11
12
13
14

hình 2.1. sơ đồ nguyên lý của máy

9
SVTH: Nguyễn Trung

LVTN: Thiết kế máy xả cuộn

GVHD: Ts: Nguyễn Thanh Nam

Trên đây là sơ đồ động của máy xả giấy cuộn. Với sơ đồ trên, nguyên tắc
làm việc được mô tả như sau:
(1) là bộ truyền động đai dẹt, nhiệm vụ của nó là truyền vận tốc, mômen
xoắn từ động cơ tới cuộn giấy chưa cắt ban đầu (2). Ngoài ra bộ truyền đai (1)
còn có nhiệm vụ quan trọng đó là luôn đảm bảo ổn đònh vận tốc dài tại điểm
tiếp xúc giữa bánh đai, dây đai với cuộn giấy là không thay đổi trong quá trình
làm việc của máy. Nếu vận tốc này hay nói cách khác là vận tốc dài tại đường
tròn ngoài cùng của cuộn giấy mà không ổn đònh, thì ngay lập tức giấy sẽ bò
đứt giữa chừng, do sự không đồng đều giữa tốc độ cắt, tốc độ cuộn vào và tốc
độ xả ra.
(3) là trục tạo ra lực căng cho giấy nhằm đảm bảo giấy không bò nhàu, gấp
nếp trước khi dao cắt và trước khi cuộn vào.
(4) là bộ trục cán có bề mặt làm bằng vật liệu cao su, nhằm góp phần ổn
đònh vận tốc dài trong một số trường hợp nó còn làm nhiệm vụ chuyển hướng
đi của giấy, đối với trường hợp xả giấy hai lớp.
(5), (6) là dao cắt và trục mang dao. Dao này có thể được dẫn động, hoặc
không tùy phương thiết kế, nhưng thông thường là được dẫn động nhằm đảm
bảo chất lượng vết cắt.
(7) trục dẫn động dao cắt và đồng thời cũng có chức năng như một cái thớt
để dao cắt.
(8) trục vừa làm nhiệm vụ dẫn động cuộn giấy đã cắt (9) vừa làm nhiệm vụ
đỡ cuộn giấy (9). Trục này được truyền động bằng bộ truyền xích . Vật liệu để
chế tạo là thép có bọc lớp cao su bên ngoài nhằm tăng ma sát với cuộn giấy
(9).
10
SVTH: Nguyễn Trung

LVTN: Thiết kế máy xả cuộn

GVHD: Ts: Nguyễn Thanh Nam

(10) và (11) là bánh căng xích và đóa xích của bộ truyền xích dẫn động trục
(8).
(12) là bánh căng đai của bộ truyền đai.
(13) là động cơ dẫn động của máy.
(14) là truyền đai có điều chỉnh hay còn gọi là cơ cấu bù tốc độ. Bộ này có
nhiệm vụ bù tốc độ khi xuất hiện trượt đai, khi đó tốc độ sẽ không đảm bảo ổn
đònh và bộ này có tác dụng như một bộ tiết chế làm ổn đònh lại tốc độ.
2.2.

Yêu cầu thiết kế cần đạt được

Từ những phân tích ở mục trên ta có thể nhận thấy một số vấn đề mà thiết
kế sẽ gặp phải.
1. Phải luôn đảm bảo vận tốc dài của cuộn giấy cả khi xả ra và khi cuộn vào
là không thay đổi đồng thời chúng phải bằng nhau. Nếu không đạt được điều
này giấy sẽ bò đứt ngay lập tức.
2. Hiện tượng giấy bò xé rách nếu dao cắt không tốt.
3. Các bộ truyền đai sẽ có hiện tượng trượt trong quá trình làm việc do đó sẽ
ảnh hưởng trực tiếp đến sự ổn đònh của tốc độ xả giấy, cuộn giấy.
4. Trục mang giấy phải chòu được trọng lượng của cuộn giấy, không oằn cong.
Vì vậy ta rút ra một số yêu cầu sau khi thiết kế:
-

Phải đảm bảo năng suất làm việc của máy.

-

Đảm bảo chất lượng giấy sau khi cắt không bò rách, bò lỗi.

-

Đảm bảo độ bền, độ cứng vững của các trục, của khung máy.

-

Thiết kế đơn giản, có tính khả thi, không gây khó khăn cho người sử
dụng.

11
SVTH: Nguyễn Trung


LVTN: Thiết kế máy xả cuộn

2.3.

GVHD: Ts: Nguyễn Thanh Nam

Các phương án thiết kế

Dưới đây là một số phương án, sau đó là phân tích cụ thể từng phương án.
Những ưu, khuyết điểm của chúng và lựa chọn phương án phù hợp.
2.3.1. Phương án thiết kế 1
9

7

8

6

5

4

3

2

1

10
11
12
13
14

hình 2.2. phương án 1
1. bộ truyền đai
căng giấy

2. cuộn giấy chưa xả

3.

4. trục cán có nhiệm vụ tạo lực căng đều cho giấy

trục

5,6. trục

mang dao và cơ cấu dẫn động dao. 7. trục dùng làm thớt cắt

8. trục ma

sát dẫn động cuộn giấy đã được cắt rồi. 9. cuộn giấy đã cắt.

10,11. bánh

căng xích và bộ truyền xích
13. động cơ

12. bánh căng đai
14. bộ truyền đai có bù tốc độ

Trên đây là phương án được áp dụng khá phổ biến trong thực tế. Trong đó
việc đảm bảo vận tốc dài của cuộn giấy được thực hiện trên nguyên tắc sử
dụng bộ biến tốc ma sát. Bánh đai (1) luôn được áp sát vào cuộn giấy nhờ một
cơ cấu được điều khiển bằng khí nén. Về phía trục cuộn cũng dựa trên nguyên
tắc tương tự. Tuy nhiên, vấn đề bố trí như thế nào của các trục sao cho hợp lý
12
SVTH: Nguyễn Trung

LVTN: Thiết kế máy xả cuộn

GVHD: Ts: Nguyễn Thanh Nam

và có lợi lại tùy thuộc vào người thiết kế đánh giá, do đó có nhiều cách bố trí
vò trí các trục này. Để giải quyết sự trượt dây đai khi làm việc ta sử dụng bộ
tiết chế đai (14) . Bộ này sẽ bù lại tốc độ khi có sự trượt đai xảy ra. Vì vậy tốc
độ sẽ đảm bảo được không đổi.
+ Ưu điểm: đây là một phương án có kết cấu, thiết kế đơn giản, không sử
dụng nhiều những cơ cấu đòi hỏi độ chính xác cao do đó nó có tính khả thi và
có thể được áp dụng rộng rãi. Tuy nhiên, phương án trên cũng có những khuyết
điểm tồn tại.
+ Nhược điểm: vì sử dụng bánh đai tiếp xúc trực tiếp với cuộn giấy nên rất
mau chóng mòn dây đai cũng như có thể làm rách giấy.
-

Do có sự trượt tương đối của đai, nên tốc độ làm việc của máy không
được ổn đònh.

-

Độ chính xác không cao, không nâng được tốc độ cắt lên cao.

2.3.2. Phương án thiết kế 2

13
SVTH: Nguyễn Trung


LVTN: Thiết kế máy xả cuộn

9

GVHD: Ts: Nguyễn Thanh Nam

7

8

6

5

4

3

2

1

10
11
12
13
14

hình 2.3. phương án 2
1. bộ truyền xích

2. trục ma sát

3. trục căng giấy 4. trục cán có nhiệm vụ tạo lực căng đều cho giấy
5,6. trục mang dao và cơ cấu dẫn động dao.

7. trục dùng làm thớt cắt

8. trục ma sát dẫn động cuộn giấy đã được cắt rồi. 9. cuộn giấy đã cắt.
10,11. bánh căng xích và bộ truyền xích
13. động cơ

12. bánh căng đai

14. bộ truyền đai có bù tốc độ

Ở phương án này cuộn giấy ban đầu không được dẫn động bằng bộ truyền
đai mà được dẫn động bởi bộ truyền xích thông qua một trục tiếp xúc trực tiếp
với cuộn giấy. Trục này được chế tạo bằng vật liệu thép. Được bao bọc bên
ngoài bởi một lớp hợp chất có hệ số ma sát lớn, độ ổn đònh trong khoảng nhiệt
độ rộng, độ hao mòn nhỏ như là các hợp chất của cao su, vật liệu asbo (hợp
chất nhựa với cao su, amiăng).

14
SVTH: Nguyễn Trung


LVTN: Thiết kế máy xả cuộn

-

GVHD: Ts: Nguyễn Thanh Nam

Ưu điểm: ở phương án này, ngoài những ưu điểm như kết cấu đơn
giản, giá thành thấp, có tính khả thi cao. Do sử dụng bộ truyền xích
nên tốc độ cuộn giấy chưa xả ra được ổn đònh hơn phương án 1. Sử
dụng trục có bọc lớp vật liệu tăng ma sát tại trục tiếp xúc với cuộn
giấy nên tăng được tính chống mài mòn trục, hạn chế rủi ro rách giấy
khi làm việc.

-

Nhược điểm: vì sử dụng nhiều bộ truyền xích nên khi làm việc sẽ gây
ra nhiều tiếng ồn, khả năng bôi trơn khó khăn.
Tốc độ không cao, độ cơ động của máy cũng không cao.

2.3.3. Phương án thiết kế 3
8

7

6 5

4

3

2

1

9
10
11
12

hình 2.3. phương án 3
1. cuộn giấy

2.li hợp điện từ

3.bộ truyền xích

4.trục căng giấy

15
SVTH: Nguyễn Trung


LVTN: Thiết kế máy xả cuộn

5,6. dao và bộ truyền động dao.

GVHD: Ts: Nguyễn Thanh Nam

7. trục dẫn động cuộn giấy đã cắt

8.cuộn giấy 9,10.bánh căng xích và bộ truyền xích

11. bánh căng đai

12.động cơ
Đối với phương án này, để giải quyết tốc độ dài ổn đònh của cuộn giấy, ta
không áp dụng nguyên tắc biến tốc bằng bánh ma sát nữa. Ở đây sử dụng bộ li
hợp điện từ (2) điều khiển bằng điện hay khí nén hoặc sử dụng nhiều động cơ
và tách đường truyền dẫn làm hai hay nhiều đường riêng biệt( trong đó động cơ
được sử dụng là động cơ thay đổi tốc độ vô cấp). Vì sử dụng bộ thay đổi tốc độ
này nên tốc độ được ổn đònh, và tốc độ làm việc cũng được nâng cao.
Động cơ ta sử dụng có nhiều cấp tốc độ hoặc sử dụng bộ biến tần để thay
đổi tốc độ động cơ.
- Ưu điểm: tốc độ làm việc nhanh, độ chính xác cao, giảm bớt được một
số cơ cấu. Máy làm việc ổn đònh.
- Nhược điểm: vì sử dụng một số cơ cấu hiện đại, nên đòi hỏi độ chính
xác cao, do đó dẫn đến giá thành cao. Khó làm đều tốc độ giữa trục cuộn
và trục xả. Phải sử dụng các cảm biến tốc độ và đưa tín hiệu về bộ xử lý
để đáp ứng kòp thời tốc độ giữa các bộ phận.
2.4.

Phương án được chọn và nhiệm vụ thiết kế

Qua những phân tích ở trên, để phù hợp với khối lượng công việc của đề
tài, tính khả thi của phương án, và những ưu điểm về phương diện kỹ thuật ta
chọn phương án (2). Sau đây ta sẽ phân tích rõ hơn về phương án được chọn.

16
SVTH: Nguyễn Trung


LVTN: Thiết kế máy xả cuộn

9

GVHD: Ts: Nguyễn Thanh Nam

7

8

6

5

4

3

2

1

10
11
12
13
14

hình 2.4. phương án được chọn
4

5

6

7

3

8
9

2
1

10
11
13
12

hình 2.5.Sơ đồ động phương án được chọn

2.4.1. Hệ thống dẫn động của bộ biến tốc ma sát:

17
SVTH: Nguyễn Trung


LVTN: Thiết kế máy xả cuộn

GVHD: Ts: Nguyễn Thanh Nam

2

1

hình 2.5. hệ dẫn động bộ biến tốc
Trong đó:
1 . Bộ truyền đai.

2. trục ma sát, luôn tiếp xúc với cuộn giấy

2.4.2. Hệ thống dao cắt:

3 2 1

4
hình 2.6. hệ thống dao cắt
Trong đó:
1. Dao cắt lắp trên trục có thể thay đổi được vò trí.
2. bộ truyền bánh răng
3. ổ trục
4. trục dẫn động vừa có nhiệm vụ như cái thớt kê
18
SVTH: Nguyễn Trung


LVTN: Thiết kế máy xả cuộn

GVHD: Ts: Nguyễn Thanh Nam

2.4.3. Hệ thống trục cuộn vào

3

2

1
hình 2.7. hệ thống trục cuộn vào

Trong đó:
1. Trục dẫn động
2.5.

2. bộ truyền xích

3.cuộn giấy đã cắt

Động học, động lực học của máy

Ta bắt đầu phân tích động học, động lực học của máy từ cơ cấu công tác,
tức là từ cuộn giấy xả và cuộn giấy cuộn.
-

Từ cuộn xả ra:
y

V
x
z

hình 2.8. các chuyển động
số vòng quay của cuộn giấy:

n

6.10 4.v
 .d

3.2[1]

19
SVTH: Nguyễn Trung