THIẾT kế máy nắn TRÒN THÙNG PHUY năng suất 500 thùng ca

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật trên thế giới đã và đang phát triển
mạnh mẽ, không ngừng vươn tới những đỉnh cao trong đó có những thành tựu tiên tiến
về tự động hoá sản xuất. Việc tăng năng suất lao động nhằm cho ra đời nhiều sản phẩm
có hiệu quả kinh tế lớn nhất là mục tiêu mà tất cả các ngành sản xuất đều nhắm tới.
Trong bối cảnh đó, mọi ngành sản xuất không ngừng áp dụng mọi thành tựu khoa học
kỹ thuật vào lónh vực của mình để đạt sự tiến bộ nhất. Nhưng đồng thời đi cùng với vấn
đề công nghiệp hóa, hiện đại hóa sản xuất là vấn đề môi trường ô nhiễm, sự lãng phí về
tài nguyên nhất là các sản Hiện nay, nguồn tài nguyên được khai thác từ thiên nhiên có
trữ lượng đang từ từ cạn kiệt, đi cùng với vấn đề ô nhiễm trong môi trường, việc tái chế
các sản phẩm có thể giải quyết hai vấn đề vừa đưa ra, đây là sự mong mỏi và yêu cầu
của tất cả mọi người
Ở nước ta hiện nay, nhu cầu về tái sản xuất từ các sản phẩm đã qua sử dụng rất
cao, nhưng máy móc thiết bò sử dụng cho việc tái sản xuất thùng phuy nói riêng còn
hạn chế so với các nước trên khu vực.
Với mong muốn góp phần vào sự phát triển của ngành công nghiệp Việt Nam,
em đã nhận đề tài “THIẾT KẾ MÁY NẮN TRÒN THÙNG PHUY NĂNG SUẤT
500 THÙNG/CA”. Đây là một máy đã có từ lâu nhưng còn khá hạn chế ở nước ta, do
đó đây là một đề tài mới mẻ đối với một sinh viên sắp ra trường như em.
Với điều kiện hạn hẹp về thời gian, các điều kiện về thông tin, kinh nghiệm và
tài liệu hỗ trợ còn nhiều hạn chế, nên trong đề tài này chỉ mới tìm hiểu, phân tích, tính
toán chưa hoàn thiện và vài bộ phận lấy số liệu từ thực tế đã giải quyết được phần
tổng thể máy.

ii


Trong bài tập này phân tích về các kết cấu cơ khí truyền thống, cơ cấu thủy lực
để áp dụng điều khiển bán tự động vào trong thiết bò như góp một chút nhỏ nhoi vào
công cuộc chung nhằm sự tiến bộ trong ngành cơ khí nước ta hiện nay.
Do trình độ còn hạn chế chắc chắn trong bài tập này còn nhiều thiếu sót, kính

mong nhận được sự phê bình và chỉ bảo của Qúy Thầy, Cô để em có thêm kinh nghiệm
cho các công việc sau này.
Em xin chân thành cám ơn các Quý Thầy, Cô đã dạy dỗ và truyền đạt cho em
những kiến thức quý báu, giúp em thêm vững bước trong công việc trong tương lai..
Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Nguyễn Tấn Tiến đã tận
tình hướng dẫn giúp em hoàn thành luận văn này.
Em xin chân thành cảm ơn.

Tp.HCM, ngày tháng 01 năm 2011
Sinh viên thực hiện
Trương Văn Huỳnh

ii


TÓM TẮT LUẬN VĂN
Nội dung luận văn gồm có 5 chương:
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TÁI SẢN XUẤT THÙNG PHUY
Chương này giới thiệu khái quát về lòch sử và tình hình phát triển của công nghệ tái sản
xuất thùng phuy ở nước ta hiện nay , nhiệm vụ thiết kế cũng như lựa chon phương án thiết kế
Chương 2: TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC V ĐỘNG LỰC HỌC CỦA MÁY
Tính toán cơ khí các chi tiết, bộ phận máyChương 3: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG THỦY LỰC & KHÍ NÉN
Chương 4: LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ SƠ ĐỒ MẠCH
Chương 5: VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ
Hướng dẫn cách vận hành máy cũng như cách sửa chữa và bảo trì máy

iii


MỤC LỤC

Nội dung
trang
Trang bìa --------------------------------------------------------------------------------------- i

LỜI NÓI ĐẦU ------------------------------------------------------------------------------ ii
TÓM TẮT LUẬN VĂN ----------------------------------------------------------------- iii
MỤC LỤC ----------------------------------------------------------------------------------- iv
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TÁI SẢN XUẤT THÙNG
PHUY
1.1 Giới thiệu chung --------------------------------------------------------------------------- 1
1.2 Giới thiệu về sản phẩm ------------------------------------------------------------------- 2
1.3 Tìm hiểu tổng quan về kim loại và vật liệu làm thùng phuy ----------------------- 4
1.3.1 Vật liệu làm thùng phuy --------------------------------------------------------- 4
1.3.2 Công dụng và phạm vi sử dụng của thùng phuy ----------------------------- 5
2.1 Sơ lược về máy nắn thùng phuy --------------------------------------------------------- 5
2.2 Nhiệm vụ thiết kế ------------------------------------------------------------------------- 7
2.3 Giới thiệu một số phương án ------------------------------------------------------------- 7
2.3.1 Phương án 1: dùng khí thổi vào thùng phuy ---------------------------------- 7
2.3.2 Phương án 2: dùng khí thổi vào thùng phuy ---------------------------------- 8
2.3.3 Phương án 3: hút chân khơng mặt ngồi thùng phuy --------------------------- 8
2.3.4 Lựa chọn phương án -------------------------------------------------------------- 9

Chương 2:

TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC MÁY

2.1 Sơ đồ động học ----------------------------------------------------------------------------- 10
2.1.1 Mô tả chức năng các bộ phận chi tiết của máy ------------------------------ 11
2.1.2 Nguyên lý hoạt động ------------------------------------------------------------- 11
2.1.3 Đònh sơ bộ thời gian cho quá trình làm việc ---------------------------------- 11

2.2 Tính sức bền của thùng phuy------------------------------------------------------------- 12
2.3 Thông số kết cấu bàn trên ---------------------------------------------------------------- 14
2.3.1 Tính công suất động cơ tònh tiến trục vít -------------------------------------- 14
2.3.2 Thiết Kế Bộ Truyền Đai Thang ------------------------------------------------ 17
2.3.3 Thiết Kế Bộ Truyền Bánh Răng Côn Răng Thẳng ------------------------- 20
2.3.4 Thiết Kế Bộ Truyền Vít – Đai ốc ---------------------------------------------- 24
2.3.4.1 Chọn vật liệu làm vít và đai ốc --------------------------------------- 24
2.3.4.2 Tính toán thiết kế ------------------------------------------------------- 24
2.4 Thông số kết cấu bàn dưới --------------------------------------------------------------- 27
2.4.1 Công suất động cơ quay bàn dưới --------------------------------------------- 27
2.4.2 Tính toán và thiết kế bộ truyền bánh răng quay bàn ----------------------- 29
iv


2.4.3 Tính toán và thiết kế bộ truyền bánh răng của hộp giảm tốc ------------- 36
2.4.3.1 Chọn vật liệu và chế độ nhiệt luyện -------------------------------------- 36
2.4.3.2 Tính tốn --------------------------------------------------------------------- 36
2.5 Tính kết cấu khung treo bàn trên ------------------------------------------------------ 40
2.6 Tính bulông treo xà ngang
------------------------------------------------------ 41

Chương 3: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG THỦY LỰC & KHÍ NÉN
3.1 Giới thiệu chung về hệ thống thủy lực ------------------------------------------------- 43
3.2 Các loại van dùng trong hệ thống thủy lực của máy -------------------------------- 43
3.2.1 Van đảo chiều 4/3 ---------------------------------------------------------------- 43
3.2.2 Van tràn điều khiển trực tiếp --------------------------------------------------- 43
3.3 Tính toán cho hệ thống pistong – xylanh thủy lực đóng mở cửa------------------- 44
3.3.1 Khả năng ứng dụng-phạm vi sử dụng của hệ thống thủy lực-------------- 44
3.3.1.1 Ngun tắc và phạm vi sử dụng ---------------------------------------- 44
3.3.1.2 Ưu và nhược điểm của hệ thống thủy lực ----------------------------- 44

3.3.2 Yêu cầu kỹ thuật của hệ thống thủy lực -------------------------------------- 45
3.3.3 Sơ đồ hệ thống thủy lực ---------------------------------------------------------- 46
3.3.4 Tính toán chọn piston – xylanh ------------------------------------------------ 47
3.3.5 Tính công suất động cơ bơm thủy lực ------------------------------------------ 49
3.3.6 Tính công suất động cơ bơm khí nén------------------------------------------- 50
Chương 4: LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ SƠ ĐỒ MẠCH
5.1 Giới thiệu về bộ điều khiển PLC -------------------------------------------------------- 52
5.1.1 Khái niệm PLC -------------------------------------------------------------------- 52
5.1.2 Đặc điểm bộ điều khiển lập trình ---------------------------------------------- 52
5.1.3 Sơ lược về lòch sử phát triển ----------------------------------------------------- 56
5.1.4 Hoạt động của một PLC --------------------------------------------------------- 56
5.1.5 Cổng truyền thông ---------------------------------------------------------------- 58
5.1.6 Ưu nhược điểm của PLC --------------------------------------------------------- 59
5.2 Chu trình điều khiển, sơ đồ mạch PLC ------------------------------------------------- 60

VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ
Chương 5:
6.1 Nguyên tắc vận hành chung ------------------------------------------------------------- 62
6.2 Qui trình vận hành máy ----------------------------------------------------------------- 62
6.2.1 Hiệu chỉnh máy lần đầu --------------------------------------------------------- 62
6.2.2 Vận hành máy thổi --------------------------------------------------------------- 63
6.2.2.1 Chế độ tay ------------------------------------------------------------ 63
6.2.2.2 Chế độ tự động ------------------------------------------------------ 63
6.3 Kiểm tra sửa chữa & bảo trì máy ------------------------------------------------------- 63
6.3.1 Hệ thống điện --------------------------------------------------------------------- 64
6.3.2 Hệ thống cơ khí & thủy lực ------------------------------------------------------ 64
iv


KET LUAN ---------------------------------------------------------------------------------- 65

TAỉI LIEU THAM KHAO -------------------------------------------------------------- 66

iv


Luận Văn Tốt Nghiệp

Chương 1 :
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TÁI SẢN XUẤT THÙNG PHUY
1.1 Giới thiệu chung
Trong nền sản xuất côn g nghiệp hiện nay, việc tái sử dụng một sản phẩm đã qua
sử dụn g là một điều rất cần thiết và bức xúc của nhà sản xuất. Từ trước đến nay,
nguyên liệu sử dụng cho hầu hết các ngàn h công nghiệp đều được khai thác từ thiên
nhiên với trữ lượng có hạn . Sự phát triển như vũ bão của tất cả các ngàn h công nghiệp
kéo theo nó là sự cạn kiệt của các nguồn tài nguyên thiên nhiên và vấn đề ô nhiễm
môi trườn g. Nếu có thể sử dụn g lại các sản phẩm đã qua sử dụn g chún g ta có thể giải
quyết hàn g lọat vấn đề : Tiết kiệm được nguyên liệu cho sản xuất, giảm giá thàn h sản
phẩm và điều quan trọn g là giảm bớt mức độ ô nhiễm môi trườn g do sản phẩm đã qua
sử dụng tác động. Điều này không chỉ là sự mong mỏi của các nhà kinh tế mà là yêu
cầu chung của tất cả mọi người.
Tùy theo yêu cầu kỹ thuật của từng lọai sản phẩm mà mức độ đòi hỏi tái sử dụn g
của nó cao hay thấp . Chẳn g hạn trong ngàn h sản xuất máy tính hiện nay trên thế giới,
việc tái sử dụng các sản phẩm đã qua sử dụng đang được các nhà sản xuất thực hiện
một cách rất hiệu quả tại các nước châu Âu và ngay cả tại Mỹ. Ngàn h nhựa, giấy …
cũng đang từng bước thực hiện việc tái sử dụn g các sản phẩm đã qua sử dụng một cách
hiệu quả nhất. Khi sản phẩm của một ngàn h công nghiệp nào đó được sử dụng càn g
rộng rãi thì yêu cầu về việc tái sử dụng các sản phẩm đã qua sử dụng là vấn đề bức
xúc cần đựơ c đặt lên hàng đầu. Đối với ngành cơ khí thì điều này còn quan trọn g hơn
tất cả.
Đề tài thiết kế máy nắn tròn thùn g phuy đã qua sử dụng cũng không nằm ngoài ý

đồ này. Thùng phuy trong quá trình sử dụng có hai loại hư hỏng thường gặp: biến dạn g
ở thân thùng và biến dạng ở mối ghép giữa không đạt yêu cầu kỹ thuật để sử dụng lại
lần thứ hai, do có sự biến dạng của nó gây nên, tạo ra hiện tượng rót sản phẩm dầu khí
khôn g đủ thể tích và đồn g thời xảy ra rò rỉ sản phẩm dầu khí ở mối ghép giữa nắp

SVTH: Trương Văn Huỳn h

1

GVHD: PGS.TS. Nguyễn Tấn Tiến


Luận Văn Tốt Nghiệp
thùng và thân thùng. Ngoài ra, nó còn khôn g đạt yêu cầu về thẩm mỹ cũng như vệ sinh
trong lòng thùng.
Do các yếu tố trên mà các nhà sản xuất thùn g phuy muốn tái sử dụn g lại một lần
nữa thì vấn đề đặt ra là phải khắc phục nhữn g yếu tố hư hỏn g trên.
1.2 Giới thiệu về sản phẩm
Thùng phuy là sản phẩm dạng ống, có hình trụ tròn, rỗng bên trong có khả năn g
chòu va đập, có độ đang hồi teat được chế tạo từ các lọai thép tấp có bề dày khác nhau
từ (0.8 – 1.2)mm, tùy theo mục đích yêu cầu, môi trườn g sử dụng mà ta chọn loại thùn g
thích hợp để đạt hiệu quả cao nhất.
Hiện nay, thùng phuy được chia làm 2 loại:
• Phuy nắp kín:

Hình 1.1: Thùn g phuy nắp kín
• Phuy nắp mở:

Hình 1.2: Thùn g phuy nắp mơ

SVTH: Trương Văn Huỳn h

2

GVHD: PGS.TS. Nguyễn Tấn Tiến


Luận Văn Tốt Nghiệp
Trong đề tài này, thùn g phuy mà máy thổi nắn thùn g phuy này có thể thổi là
thùng phuy nắp kín:

Hình 1.3 Hình dán g thôn g dụn g của thùn g phuy nắp kín
Giới thiệu về hình dán g, cấu tạo của thùng phuy
+ Thân thùn g.
+ Nắp trên (đáy trên): có hai miệng một lớn, một nhỏ
+ Nắp dưới (đáy dưới)
Đáy trên và đáy dưới được ghép với thân rất kỹ, đảm bảo đựơc độ kín khít, trán h
được tác động của yếu tố bên ngoài (môi trườn g, khí hậu, va đập…) nhằm giữ vật liệu
trong thùn g ở điều kiện tốt nhất. Ngoài ra thân chính còn có hai gân chòu lực nhằm tăn g
cao độ cứng vữn g cho thùng.
Các kích thước của thùng thể tích 200 lít:

Hình 1.4 Cấu tạo của thùn g p huy

SVTH: Trương Văn Huỳn h

3

GVHD: PGS.TS. Nguyễn Tấn Tiến

Luận Văn Tốt Nghiệp
1 : Trục thùng phuy
2 , 3 : gân chòu lực
4 : Thân thùng phuy
5 : Nắp thùn g phuy
+ Chiều cao thân chính

: 880 (mm)

+ Đườn g kính thân chính : 580 (mm)
+ Đườn g kính miệng lớn : 68 (mm)
+ Đườn g kính miệng nhỏ : 34 (mm)
+ Thể tích

: 200 (lít)

+ Chiều cao gân

: 10 (mm)

+ Bề rộng gân

: 30 (mm)

1.3 Tìm hiểu tổn g quan vật liệu làm thùn g phuy
1.3.1 Vật liệu làm thùn g phuy
Thùng phuy được làm từ thép CT3, đây là thép thường được sử dụng trong ngành
cơng nghiệp cơ khí và xây dựng hiện nay ( TLIII )
Thép CT3

Nga
CT3

Ke ywords
Thành phần
Cacbon (%)
Mangan (% )
Lưu huỳnh, khơng lớn hơn (%)
P hốt pho, khơng lớn hơn (%)
Crơm (% )
Niken (%)
Ngun tố khác (%)
Thơng số cơ tính (k éo nguội)
Giới hạn bền σ b , N/mm2

Việt Nam
CT38

0.14 – 0.22
0.3 – 0.65
0.05
0.04
380 – 490

23
Độ dãn dài tương đối δ ,%
Cán nguội hoặc uốn nguội
Ứng dụng
Bản g 1.1: Vật liệu làm thùn g p huy

SVTH: Trương Văn Huỳn h

4

GVHD: PGS.TS. Nguyễn Tấn Tiến


Luận Văn Tốt Nghiệp
1.3.2Công dụn g và phạm vi sử dụng của thùn g phuy :
Thùng phuy là một sản phẩm được sử dụng khá phổ biến . Từ các tập đoàn thương
mại kinh doanh xuất nhập khẩu, hay các công ty xí nghiệp, các cơ sở sản xuất nhỏ cho
đến các côn g việc sinh họat trong cuộc sống hằn g ngày của chún g ta.
Thùng phuy được dùng để chứa nguyên vật liệu , nhiên liệu cũng như các loại sản
phẩm khác từ nhiều lónh vực ngàn h nghề khác nhâu như trong công nghiệp, nôn g
nghiệp , hóa chất…
Ta có thể phân loại thùng phuy thành hai loại là loại chưa sử dụng và loại đã qua
sử dụng:
+ Loại chưa sử dụn g chờ đem đi sử dụn g để chứa đựn g các loại chất lỏn g như
dầu, nhớt, xăn g hoặc các loại sản phẩm cần bảo quản kín, trán h rò rỉ, hư hỏng trong
quá trình vận chuyển .
+ Loại đã qua sử dụn g :
Có hai loại :
Loại đã qua sử dụng như thùn g rỉ sét quá nhiều , móp méo biến dạn g nhiều
khôn g thể dùng được nữa thì chỉ có thể dùng để đựng các vật rắn có kích thước lớn
hoặc đem đi tái chế lại
Dạng thứ hai thì hầu như vẫn giữ ở trạng thái ban đầu tuy bò biến dạng, rỉ sét
nhưng có thể phục hồi lại ở trạng thái ban đầu
2.1 Sơ lược về máy nắn thùng phuy:
Dây chuyền để tái sản xuất lại thùn g phuy là một hệ thống các bộ phận bao gồm
các máy:

•

Máy cán mép và làm phẳng mặt thùn g phuy

•

Máy thổi khí nắn tròn thùng phuy

•

Máy làm sạch thùn g phuy bên trong

•

Máy hút chân không để làm khô bên trong thùn g phuy

•

Máy chà sạch lưng thùng phuy bên ngoài

•

Máy sơn thùn g phuy

SVTH: Trương Văn Huỳn h

5

GVHD: PGS.TS. Nguyễn Tấn Tiến

Luận Văn Tốt Nghiệp

•

Sơ đồ khối của dây chuyền làm tái sản xuất thùng phuy

THÙNG PHUY
THÀNH PHẨM
THÙNG PHUY CU?
ĐƯC THU HỒI LẠI
ĐƯA QUA MÁY SƠN
THÙNG PHUY
THÙNG PHUY XẤU
CHUYỂN QUA PHẾ
LIỆU

PHÂN LOẠI THÙNG
PHUY BẰNG THỦ
CÔNG

ĐƯA QUA MÁY CHÀ
SẠCH LƯNG THÙNG
PHUY BÊN NGOÀI

THÙNG PHUY TỐT ,
CÓ THỂ TÁI CHẾ
LẠI

ĐƯA QUA MÁY HÚT

HÚT CHÂN KHÔNG
ĐỂ HÚT KHÔ
THÙNG PHUY BÊN
TRONG

BẮT ĐẦU TÁI CHẾ
THÙNG PHUY

SỬA SƠ BỘ BẰNG
THỦ CÔNG ĐỐI VỚI
THÙNG PHUY MÓP
NHIỀU

PHÂN LOẠI MỨC ĐỘ
DƠ BÊN TRONG
THÙNG PHUY ( XÚC
SÉT HAY XÚC DẦU )

ĐƯA QUA MÁY XÚC
SÉT THÙNG PHUY

LÀM SẠCH THÙNG
PHUY BÊN TRONG (
XÚC SÉT HAY XÚC
DẦU )

CÁN MÉP VÀ LÀM
THẲNG MẶT
THÙNG PHUY

THỔI TRÒN LƯNG
THÙNG PHUY

ĐƯA QUA MÁY XÚC
DẦU THÙNG PHUY

Mô tả hoạt động của dây chuyền :
-

Thùn g phuy cũ sau khi thu hồi lại sẽ được kiểm tra sơ bộ, sau đó phân loại thùng
phuy thủ côn g bằng tay, thùn g phuy nào lỗi nhiều, khơng thể phục hồi
chuyển qua khu phế liệu , thùng phuy nào còn tốt, có thể tái chế lại được sẽ đưa
vào máy cán mép và làm phẳn g mặt thùng phuy để tránh hiện tượng xì khi rót
đựng chất lỏng sau này

-

Kế đến thùng phuy được đưa qua máy thổi tròn lưng thùn g phuy để làm tròn
phuy,ko còn móp méo nữa

-

Sau đó thùn g phuy được đưa vào máy làm sạch bên trong (xúc sét hay xúc dầu )

-

Đưa qua máy hút chân khôn g đểhút khô bên trong thùn g phuy

-

Đưa qua máy chà, làm sạch lưng thùn g phuy bên ngoài

SVTH: Trương Văn Huỳn h

6

GVHD: PGS.TS. Nguyễn Tấn Tiến


Luận Văn Tốt Nghiệp
-

Đưa qua máy sơn mới thùn g phuy,sau khi sơn xong, thùn g phuy được sấy khô
bằng khí, sau đó đưa vào nhà kho chờ đem đi tái sử dụn g.

2.2 Nhiệm vụ thiết kế:
Thiết kế máy nắn tròn thùng phuy, là khâu đầu tiên của dây chuyền tái sản xuất
thùng phuy
Yêu cầu kỹ thuật:
-

Có thể tái su dụng thùng phuy cũ với vật liệu là thép CT3

-

Năng suất: 500 thùng/ca (1ca = 8 tiến g)

-

Thiết kế với kết cấu hợp lý, đơn giản , nhỏ gọn

-

Tính ổn đònh và độ bền cao, ít hư hỏn g

-

Có thể hoạt độn g ở 2 chế độ tay và tự động hoàn toàn

-

Tính linh hoạt cao, có thể sử dụng cho nhiều loại thùng phuy dài hay ngắn khác
nhau (L=800 -1000 mm )

-

Khi hư hỏng có thể dễ dàng tìm thấy thiết bò thay thế trên thò trường

-

Dễ sử dụng, dễ thay thế,sửa chữa và bảo trì

-

Độ an toàn cao trong quá trình vận hành máy

2.3 Giới thiệu một số phương án:
2.3.1 Phương án 1: dùn g khí thổi vào thùng phuy và lăn ép
Nguyên lý hoạt động: dùng hệ thống khí thổi vào thùng phuy tới một áp suất đònh
trước làm thùng phuy trở về trạng thái ban đầu

Ưu điểm
-

Động cơ bơm khí gọn nhẹ, có thể bơm liên tục để tạo áp suất cần thiết

-

Sau khi thổi tròn thùn g phuy xong, khí được xả ra 1 cách dễ dàng

-

Môi trườn g làm việc thoáng, an toàn, sạch sẽ.
Khuyết điểm :

-

Bộ phận làm kín phức tạp , phải tuyệt đối kín để đảm bảo an toàn

-

Nếu thùng phuy bò xì, bò mục do đã tái sử dụn g nhiều lần, thùn g phuy quá cũ có

thể gây nổ

thùng phuy phải được phân loại kỹ càng

SVTH: Trương Văn Huỳn h

7

GVHD: PGS.TS. Nguyễn Tấn Tiến


Luận Văn Tốt Nghiệp
-

Nếu áp suất trong phuy cao quá mức cho phép thì sẽ nguy hiểm do có thể gây

nổ
2.3.2 Phương án 2: dùn g chất lỏng bơm vào phuy
Nguyên lý hoạt độn g
-

Chất lỏng dùn g để bơm vào thùng phuy để nắn tròn là dầu hoặc nước

-

Máy sơ đồ nguyên lý, kết cấu , hoạt động tương tự như khi dùng khí thổi
Ưu điểm

-

Hệ thống làm kín khôn g cần quá phức tạp

-

An toàn hơn khi bơm vào thùn g với áp suất lớn

-

Nếu thùn g phuy có bò mục, rò rỉ cũng ít nguy hiểm hơn khi dùng khí

-

Thời gian để đạt được áp suất cần thiết để làm tròn thùng phuy nhanh hơn khi
dùng khí
Nhược điểm

-

Môi trườn g làm việc khôn g an toàn dễ dẫn tới cháy nổ,chạm mạch điện

-

Khó tự động hóa giữa các khâu với nhau vì không gian làm việc nhiều chất lỏngõ,
dơ bẩn

-

Sau khi làm tròn thùng phuy xong, rất khó khăn trong việc hút hết chất lỏng
trong phuy ra

-

gây khó khăn cho quá trình xúc rửa sau này

Dễ cháy nổ, các tia lửa điện phát sinh trong quá trình sản xuất do chập mạch
hoặc do ma sát

2.3.3 Phương án 3:hút chân không mặt ngoài thùng phuy

Nguyên lý hoạt động : dùng máy hút chân không hút hết khí ở măt ngoài thùn g
phuy để nắn tròn lại các chỗ bò móp
Ưu điểm
-

Động cơ hút chân không nhỏ gọn, có thể hút chân không liên tục để tạo áp suất
cần thiết

- Môi trường làm việc tương đối sạch sẽ, thoán g mát
Nhược điểm

SVTH: Trương Văn Huỳn h

8

GVHD: PGS.TS. Nguyễn Tấn Tiến


Luận Văn Tốt Nghiệp
-

Bộ phận làm kín rất phức tạp ,phải tuyệt đối kín khít để đảm bảo khí được rút ra
hết

2.3.4 Lựa chọ n phương án
Dựa vào các ưu nhược điểm ở trên để đảm bảo quá trình vận hàn h hệ thống tốt
phải đảm bảo an toàn , sạch sẽ, ít dơ bẩn , hiệu quả kinh tế cao, kết cấu máy đơn giản ,
nhỏ gọn . Từ phân tích các ưu nhược điểm ở trên ta có thể chọn lựa phương án 1 và
phương án 3 ; nhưng do trong quá trình thiết kế thì phương án 3 mặc dù có nhiều ưu
điểm hơn phương án 1 nhưng phải thiết kế bộ phận lam kín ở măt ngoài thùn g phuy rất

phức tạp và phải tuyệt đố chính xác nên khả năng thực hiện hơn nhiều so với thổi khí
vào thùng phuy
Vậy phương án 1 là phương án được chọn

SVTH: Trương Văn Huỳn h

9

GVHD: PGS.TS. Nguyễn Tấn Tiến


Luận Văn Tốt Nghiệp

Chương 2:
TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA MÁY
2.1 Sơ đồ độn g học

A

A

A -A

M

Hình 2.1 Sơ đồ đ ộng họ c theo máy mẫu
1. Khung đóng mở các con lăn

10. Khung

2. Động cơ quay bàn trên

11. Van phân phối

3. Bộ truyền đai

12. Van an toàn

4. Bộ truyền bán h răng côn – bàn

13. Bơm thủy lực

trên

14. Bộ lọc dầu

5. Đường thổi khí vào thùng phuy

15. Bể chứa dầu

6. Con lăn

16. Xylanh thủy lực

7. Bàn trên

17. Bộ truyền bán h răn g -bàn dưới

8. Thùn g phuy

18. Hộp giảm tốc

9. Con lăn

19. Động cơ quay bàn dưới

SVTH: Trương Văn Huỳn h

10

GVHD: PGS.TS. Nguyễn Tấn Tiến


Luận Văn Tốt Nghiệp
2.1.1 Mô tả chức năn g các bộ phận chi tiết của máy
− Bàn dưới: có tác dụn g làm quay thùn g phuy quanh 1 trục cố đònh ( do thùn g
phuy được lên bàn dưới ở trạng thái đứn g, nắp ở phía trên). Bàn dưới được nối
cứng với 1 bán h răn g, bán h răn g này được dẫn động bởi 1 bánh răn g khác nối
liền với trục độn g cơ.
− Bàn trên: có tác dụng khống chế nắp phía trên thùng phuy và chứa bộ phận thổi
khí vào thùng phuy. Bàn trên được nối với trục vít qua 1 bộ phận làm kín khí.
− Trục vít: có tác dụn g dòch chuyển bàn trên lên xuống, đồng thời còn có tác dụn g
như 1 đườn g ốn g dẫn khí vào phuy thông qua 1 bộ phận làm kín
− Bộ phận làm kín khí: được gắn trung gian giữa trục vít và bàn trên nên phải
được đảm bảo độ kín khít, trán h hiện tượn g rò rỉ khí
− Con lăn : có tác dụn g ép giữ thùng phuy, và khống chế lực ly tâm khi thùng quay
− Xylanh thủy lực: dùn g để đón g mở cửa (các con lăn)
2.1.2 Nguyên lý hoạt độn g
− Thùn g phuy cũ sau khi được phân loại được đưa lên bàn máy ở trạn g thái đứng,
nắp rót ở phía trên.

− Trục vít đi xuống mang theo bàn trên ép xuốn g thùng, đồng thời vòi khí của bàn
trên được đưa vào nắp lớn của thùn g phuy để chuẩn bò thổi khí vào
− Xylanh thủy lực điều khiển 4 cánh cửa mang theo các con lăn ép vào thân thùng
phuy.
− Lúc này, bàn dưới quay, đồng thời khí được thổi vào thùn g phuy tới 1 áp suất
nhất đònh được cài đặt trước thông qua đồng hồ đo áp, đònh thời gian khi nào
thùng phuy tròn thì dừng máy, xả khí ra, rồi tuần tự thực hiện các côn g việc sau:
điều khiển bàn trên đi lên, mở cửa, lấy phuy ra. Hoàn thành công đoạn thổi nắn
thùng phuy.
2.1.3 Đònh sơ bộ thời gian cho quá trình làm việc
Năn g suất máy: 500 thùn g/ca
Thời gian nắn tròn 1 thùn g phuy:

SVTH: Trương Văn Huỳn h

11

GVHD: PGS.TS. Nguyễn Tấn Tiến


Luận Văn Tốt Nghiệp

t=

T 8.60.60
=
= 57, 6 giây
A
500

(2.1)

Với T: thời gian làm việc trong 1 ca
A: năng suất của máy
Đònh thời gian sơ bộ cho các côn g việc chính để dễ dàng cho việc tính toán sau
này:
− Đặt phuy vào + điều chỉnh phuy: 7 giây
− Đóng cửa + bàn trên đi xuống ép lên phuy: 9 giây
− Mở cửa + bàn trên đi lên: 9giây
Thời gian phuy quay + xả khí:57,6 –(7+9+9) = 32,6 giây
− Thời gian xả khí: 18 giây
− Thời gian phuy quay: 14 giây
2.2 Tính sức bền của thùn g phuy
Tính giới hạn bền
Thùng phuy là 1 sản phẩm dạn g ống hình trụ tròn xoay, vỏ mỏng. Ta có thể tính
ứn g suất bền của thùng phuy theo phương trình Laplace:

P

P

Hình 2.2 : Thùn g phuy chòu áp suất phân bố đều

SVTH: Trương Văn Huỳn h

12

GVHD: PGS.TS. Nguyễn Tấn Tiến

Luận Văn Tốt Nghiệp

σK
rK

+

σV
rV

=

p
t

(24.1 TL [III] )

(2.2)

Với σ K : ứn g suất kéo [KN/cm 2]

σ V : ứn g suất vòng [KN/cm2]
p: áp suất bên trong thùn g phuy [KN/cm2]
t: bề dày thùng phuy [mm]
Thùng phuy có hình trụ tròn nên rK=0
Mà R=rV

σV =

σV =

p.rV
t

p.R
t

(2.3)

Cắt thùn g bằng một mặt phẳng vuông góc với trục bình và xét sự cân bằng của 1
phân tố ta có:

σ K .2.π .R.t − p.π .R 2 = 0

σK =

p.R
2.t

Theo điều kiện ứng suất lớn nhất ta có: σ td = σ 1 − σ 3 = σ V − 0 =
Điều kiện bền:

p.R
t

(2.4)

[ p ] . R ≤ [σ ]
t

Vì vật liệu làm thùng là thép CT3, ta có

[σb ] = 37 ÷ 47 KN/cm2
[σ c ] = 22 ÷ 24 KN/cm2
Chọn [σ ] = 30 KN/cm2
Từ

[ p ] . R ≤ [σ ]
t

t
R

[ p ] ≤ . [σ ] =

1
1000
.30.
= 10,38kg / cm2 ≈ 10kg / cm 2 ≈ 10bar
289
10

Với t=1mm : bề dày thùn g phuy
R=290-1=289 mm: bán kính trong của thùng phuy
Với áp suất cho phép là 10 bar, ta có thể chọn hệ số an toàn K=2,5

SVTH: Trương Văn Huỳn h

13

GVHD: PGS.TS. Nguyễn Tấn Tiến


Luận Văn Tốt Nghiệp

p suất để nắn tròn thùng phuy bò móp : pn =

10
= 4bar (chọn theo thự c nghiệm và
2,5

đ iều kiện ban đ ầu)
2.3 Tính thông số kết cấu bàn trên

Hình 2.3 : Sơ đồ tính kết cấu hệ thốn g bàn trên
2.3.1 Tính côn g suất động cơ tònh tiến trục vít:
Hàn h trình dòch chuyển lên xuống của trục vít : L=100 mm
Chọn bước vít p = 10 mm
Số vòn g đai ốc quay trong khoảng L = 100 mm: nv =

L 100
=
= 10 (vòn g)
p 10

Thời gian bàn trên đi xuống : t=5 giây
Số vòn g quay trong 1 giây của đai ốc tònh tiến trục vít:

n =

nv 10
= = 2(v / s) = 120(v / ph)
t
5

(2.5)

Vận tốc dài của đai ốc: v = π .dv .n với dv=d2= 65 mm (đườn g kính trung bình của
đai ốc)

v = π .d v .n = π .0, 065.2 = 0,4084 (m/s)

Tính lực kéo cần thiết:
Tính khối lượng bàn trên :
mbàn=

π .D 2 .hbàn
4

.ρ =

Với Dbàn =550 mm
h bàn=25 mm

π .0,552
4

.0,25.7800 = 46,3 ≈ 47 (kg)

(2.6)

: đườn g kính bàn
: bề dày bàn

ρ =7800(kg/m3): khối lượn g riêng của thép

SVTH: Trương Văn Huỳn h

14

GVHD: PGS.TS. Nguyễn Tấn Tiến


Luận Văn Tốt Nghiệp
khối lượng trục vít:
mv =

π .0,065 2
4

.1000.7800 = 25,88 ≈ 26 (kg)

(2.7)

Khối lượng các chi tiết còn lại có liên quan đến trục vít như hệ thống ống khí, bộ
phận làm kín … để dễ tính toán ta cho 1 khối lượn g chung là 50 kg
m= mbàn+mv+50=47+26+50=123 kg
Vậy lực tác dụn g lên đai ốc xoay vít gồm trọng lượng P và lực ma sát F do trọn g
lượng gây ra

P1 = m.g = 123.10 = 1230 N = 1, 2KN

với: g=10 m/s2

F1 = N . f = 1230.0,1 = 123N = 0,123KN f=0,1: hệ số ma sát giữa đai ốc và vít
N = P1 = 1, 2 KN : phản lực

Khi thùn g đã được làm tròn thì tiếp theo sẽ là quá trình xả khí ra khỏi phuy, để
đảm bảo năng suất, khi áp suất trong phuy còn 1bar ta cho bàn trên đi lên , khi đó, với
áp suất 1 bar còn lại trong phuy, sẽ sinh ra 1 áp lực tác dụng lên bàn trên, áp lực này sẽ
sinh ra 1 lực ma sát giữa trục vít và đai ốc sinh ra hiện tượng dính chân ren. Vậy để đai
ốc có thể quay được dễ dàng thì côn g suất động cơ phải thắng được cả lực ma sát này .
p lực do áp suất sinh ra tác dụn g lên trên bàn trên :
P2 = p .A = p.

π .D2
4

= 105.

π .0,582
4

= 26420 N = 26, 42 KN

(2.8)

Với : p=1bar : áp suất còn lại trong phuy khi bàn trên bắt đầu đi lên
A: tiết diện trong của phuy
D=0,58 m : đường kính phuy

Lực ma sát sinh ra ở chân ren của trục vít và đai ốc:
(2.9)

F2 = P2 . f = 26, 42.0,1 = 2, 642 KN

Lực kéo tổng cộn g:

FK = P1 + F1 + F2 = 1,2 + 0,12 + 2,642 = 3,962KN

(2.10)

Côn g suất cần thiết của máy:

NCT = FK .v = 3,962.0, 4084 = 1, 5848Kw

SVTH: Trương Văn Huỳn h

15

(2.11)

GVHD: PGS.TS. Nguyễn Tấn Tiến


Luận Văn Tốt Nghiệp
Với v= 0,4084 m/s: vận tốc đai ốc
Hiệu suất truyền động:

η = η1 .η 2 .η 3

(2.12)

η1 =0,4 : Hiệu suất của bộ truyền vít – đai ốc
η 2 =0,93: Hiệu suất của bộ truyền đai
η3 =0,97: Hiệu suất bộ truyền bánh răng côn
η = η1 .η 2 .η3 = 0,4.0,93.0,97 = 0,361 ( bảng 2.3 - TLI )
Côn g suất cần thiết của độn g cơ:

N=

N CT

η

=

1,5848
= 4,39 Kw
0,361

(2.13)

Tính tỉ số truyền u t của hệ thống dẫn độn g bàn trên:
(2.14)

ut = u1 .u2
Với u1=4: tỷ số truyền của bộ truyền đai
u2=2.5: tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng côn

ut = u1 .u2 = 2,5.4 = 10

Ta có: nlv=120(v/ph)
Số vòng quay sơ bộ của động cơ:
n sb=n lv.u t =120.10=1200 (v/ph)

(2.14)

Theo phụ lục 1.3 trang 237 [I], ta chọn động cơ 4A112M4Y3, có các thông số kỹ
thuật như sau: Pdc = 5,5( KW ) ; n dc = 1425 (v/ph)

SVTH: Trương Văn Huỳn h

16

GVHD: PGS.TS. Nguyễn Tấn Tiến


Luận Văn Tốt Nghiệp
Bảng đặc tính kỹ thuật của hệ thống truyền động bàn trên

Trục

Động cơ

I

II

5,5

5,2272

5,02

Thông số
Côn g suất (kW)
Tỷ số truyền

4

2.5

Mômen xoắn (Nmm)

36860

140126

336428

Số vòng quay (v/ph)

1425

356,25

142,5

Bản g2.1: đặc tính kỹ thuật của hệ thốn g truyền độn g bàn trên
2.3.2 Thiết kế bộ truyền đai thang
- Pct = Pdc = 5, 5 (kw) ;

n dc = 1425 (v/p) ; u d = 4

-Dựa vào đồ thò hình 4.22[1], ta chọn đai thang loại A
-Theo bản g 4.3[1], đai thang loại A với: bp =11 (mm); bo =13 (mm); h =8 (mm); y o=2,8
(mm) A 1=81 (mm2); d min=100(mm)
⇒ đường kính bán h đai nhỏ: d 1=1,2d min=1,2.100=120 (mm).
⇒ Chọn d1 theo tiêu chuẩn: d1=125 (mm)
-Đường kính bán h đai lớn :
d 2=ud.d1.(1- ξ)
Chọn

(2.15)

ξ =0,01 ⇒d 2=4.125.0,99=495 (mm)

Chọn theo tiêu chuẩn : d2=500 (mm)
-Tỉ số truyền chính xác của đai:

u=

d2
500
=
= 4,04
d1 (1- ξ) 125.0,99

(2.16)

πd1n dc π.125.1425

=
= 9,33 (m/s)
60000
60000

(2.17)

-Vận tốc đai:

v=

SVTH: Trương Văn Huỳn h

17

GVHD: PGS.TS. Nguyễn Tấn Tiến


Luận Văn Tốt Nghiệp
-Khoản g cách trục a theo kiểm nghiệm:

0, 55(d1 + d 2 ) + h ≤ a ≤ 2(d1 + d 2 )

(2,18)

⇔

0,55(125 + 500) + 8 ≤ a ≤ 2(125 + 500)

⇔

351,75 ≤ a ≤ 1250

-Chọn sơ bộ a=d 2=500(mm); khi u=4
-Chiều dài dây đai:

π(d1 + d2 ) (d2 - d1 )2
L = 2a +
+
2
4a

(2.19)

π(125 + 500) (500 − 125) 2
⇔ L = 2.500 +
+
= 2052,06 (mm)
2
4.500
⇒Chọn chiều dài đai theo tiêu chuẩn (bản g 4.3[1]): L=2000 (mm)
-Số vòng chạy của đai trong 1s:

i=

v 9,33
=
= 4,665 (s-1) < [i]=10 (s-1) (thỏa điều kiện )
L
2

k + k 2 - 8∆ 2
-Tính lại khoảng cách trục: a =
4
π(d1 + d2 )
π(125 + 500)

= 2000 = 1018,25
k = L 2
2
với: 
∆ = d 2 - d1 = 500 -125 = 187,5

2
2
⇒a=

1018,25 + 1018,252 − 8.187,52
= 471,87 (mm)(thoả:230,75≤ a≤ 810)
4
⇔ Vậy : chọn a=472 (mm)

-Góc ôm đai bán h đai nhỏ :

(d 2 - d1 )
a

α1 = 180° - 57°
⇔ α1 = 180° - 57°

⇒ Chọn

(2.20)

(500 -125)
= 134,71° >120 0 (thỏa điều kiện)
472

α1 =1350

SVTH: Trương Văn Huỳn h

18

GVHD: PGS.TS. Nguyễn Tấn Tiến


Luận Văn Tốt Nghiệp
-Số dây đai:

z≥

Pct
[P0 ].C α .C u .C l .C z .C r .C v

(2.21)

• Theo bản g 4.19[3]: v ≈ 10 (m/s); d1=125 (mm); đai loại A ⇒[P0] ≈ 2 (kw)
• P1=5,5(kw); Cv=1-0,05(0,01.v 2-1)=1-0,05(0,01.9,33-1)
• Cα

-α 1
= 1,24(1 − e110 )

−135
= 1, 24(1 − e 110 ) =

≈1

0,919

• u=4 >3 ⇒ Cu=1,14
• Cl = 6

L 6 2000
=
= 0,95
L0
2240

• Cr =0,7 (va đập nhẹ theo bảng 4.8[I])
• Chọn sơ bộ z =2-4 ⇒ Cz = 0,95

⇒z≥

5,5
= 4,15
2.0,919.1,14.0,95.0,95.0,7.1

⇒ Chọn Z =5 (dây đai) (thỏa điều kiện z ≤ 6)

-Bềrộn gbán hđai: B=(z-1)t+2e=(5-1).15+2.10=80(mm)
với t,e tra bảng 4.21 [3]
-Đường kính ngoài bán h đai: da1=d 1+2h 0=125+2.3,3=131,6 (mm)
da2=d2+2h0=500+2.3,3=506,6 (mm)
-Lực căng ban đầu: F 0=A σ 0 = zA 1 σ 0 = 5.81.1,5 = 607,5 (N)

F 607,5
-Lực căng mỗi dây đai: 0 =
= 121,5 (N)
5

5

α 
 135 
-Lực tác dụng lên trục: Fr = 2F0sin  1  = 2.607,5.sin 
 = 1122,5 (N)
2

Vậy :

 2 

d 1 = 125 (mm)
d 2 = 500 (mm)
L = 2000 (mm)
a = 472 (mm)
B=80 (mm)

SVTH: Trương Văn Huỳn h

19

GVHD: PGS.TS. Nguyễn Tấn Tiến