THIẾT kế hệ THỐNG NGHIỀN PHÂN LOẠI NHỰA PPS NĂNG SUẤT 40KG GIỜ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ
BỘ MÔN: THIẾT KẾ MÁY

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

THIẾT KẾ HỆ THỐNG NGHIỀN VÀ PHÂN LOẠI NHỰA PPS
NĂNG SUẤT 40KG/GIỜ

CBHD: TS. BÙI TRỌNG HIẾU
SVTH : MAI HỒNG PHÚC
MSSV :206T1592
LỚP: BT06CTM

TP HỒ CHÍ MINH , tháng 6 năm 2011


Nội dung
Lời nói đầu .......................................................................................................................1
CHƯƠNG 1. TỔN G QUAN VỀ TÁI SINH NHỰA
1.1Vai trò của vật liệu nhựa ..............................................................................2
1.2 Đặc điểm , tính năng và ứn g dụng ............................................................2
1.2.1. đặc điểm .........................................................................................2
1.2.2 Tính năng ........................................................................................2
1.2.3 Ứng dụng .........................................................................................3
1.3 Sơ lược về tái sinh nhựa trên thế giới và ở nước ta ............................3
1.4 Quy trình côn g nghệ tái sinh nhựa PPS.................................................4
1.5 Nhiệm vụ thiết kế ........................................................................................6

CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN ĐỘN G HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC CỦA MÁY CẮT NHỰA

2.1 Chọn phương án thiết kế ...........................................................................7
2.1.1 Tổng quan các loại máy nghiền ................................................7
2.1.2 Phương án thiết kế .....................................................................14
2.2 Giới thiệu các thông số động học , động lực học máy nghiền .....14
2.3 Tính toán thiết kế máy nghiền nhựa....................................................16
2.3.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy cắt nhựa..........16
2.3.2 Tính toán thiết kế.......................................................................17
2.4 Chọn độn g cơ và phân phối tỉ số truyền .............................................24
2.4.1 Xác đònh công suất động cơ .....................................................24
2.4.2 Chọn tỷ số truyền .......................................................................24
2.4.3 Lập bảng thông số ......................................................................25


CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN KẾT CẤU CỦA MÁY NGHIỀN NHỰA
3.1 Tính toán truyền động đai thang...........................................................26
3.2 Tính toán trục .............................................................................................29
3.3 Chọn ổ lăn....................................................................................................35
3.4 Thiết kế và chọn vỏ hộp ..........................................................................37
3.5 Dung sai lắp ghép.......................................................................................41
CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ , LỰA CHỌN MÁY PHÂN LOẠI NHỰA
4 . Máy phân loại đ iện từ ..............................................................................43
4.1 Chức năn g và phạm vi ứng dụng ...........................................................43
4.2 Các thiết bò phân loại từ tính .................................................................44
4.2.1 Thiết bò phân loại bằng nam châm vónh cửu .......................44
4.2.2 Thiết bò phân loại điện từ........................................................51
4.3 Lựa chọn máy phân loại nhựa...............................................................56
4.4 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy phân loại ........................57
4.4.2 Cấu tạo ..........................................................................................57
4.4.3 Nguyên lý hoạt động ..................................................................58

4.5 Thôn g số của máy phân loại ....................................................................58
CHƯƠNG 5. TÌM HIỂU , LỰA CHỌN THIẾT BỊ VẬN CHUYỂN BẰNG KHÍ

5.1 Vận chuyển vật liệu bằng khí................................................................59
5.2 Phân loại ....................................................................................................60
5.3 Vận tốc tối thiểu của dòn g khí.............................................................62
5.4 Máy thổi khí ..............................................................................................67
5.5 Lựa chọn máy thổi (hút) cho hệ thống ............................................72
Kết luận .........................................................................................................................73
Tài liệu tham khảo .......................................................................................................74


LUẬ N VĂ N TỐT NGHIỆP

GVHD : TS BÙ I TRỌ NG HIẾU

LỜI CẢM ƠN
Là một sinh viên trước khi ra trườn g, làm luận văn tốt nghiệp giúp em hiểu rõ
thêm kiến thức mình đã học, vận dụng kiến thức vào trong thực tế; đồn g thời , giúp
cho em đỡ bỡ ngỡ hơn khi tốt nghiệp ra trườn g.
Luận văn đã hoàn thành nhờ sự hướng dẫn tận tình của Thầy BÙI TRỌN G
HIẾU cùn g với các Thầy Cô trong bộ môn . Em xin chân thành cảm ơn sự chỉ dẫn quý
báu của Thầy Cô.
Lần đầu tiên em thực hiện một đề tài lớn nên không trán h khỏi những thiếu sót .
Em rất mong sự đóng góp và chỉ dẫn quý báu của Thầy Cô cùng các bạn để hệ thốn g
tái sinh PPS ngày càng hoàn thiện hơn và đạt năng suất cao hơn.
Sinh viên MAI HỒN G PHÚC

SVTH : MAI HỒNG PHÚC

Page 1


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD : TS BÙI TRỌNG HIẾU

CHƯƠNG1 : TỔN G QUAN VỀ TÁI SINH NHỰA
1.1. Vai trò của vật liệu nhựa
Trên thế giới hiện nay hầu hết các ngàn h công nghiệp đều sử dụn g vật liệu
nhựa . Nhựa chia ra làm hai loại là nhựa kỹ thuật và nhựa dân dụng. Nhựa dân dụn g
để sản xuất các loại bao bì, bình chứa, bàn, ghế …., nhựa kỹ thuật dùn g sản xuất các
chi tiết cơ khí trong xe ô tô , máy bay…..
Gần đây với sự phát triển mạnh mẽ của công nghiệp chế biến polymer . Tạo ra
các chi tiết bằng polymer có ưu điểm vượt trội so với kim loại và gốm nên việc ứn g
dụng chất dẻo gia tăng nhanh hơn kim loại và gốm.
1.2. Đặc điểm, tính năn g và ứng dụng
1.2.1. Đặc điểm
PPS (polyphenylene sulfide) là một hữu cơ polymer gồm thơm vòn g
benzene liên kết với sulfua. Tổng hợp sợi và dệt may có nguồn gốc từ polymer.
PPS là một nhựa kỹ thuật hiệu suất cao, nhiệt dẻo, PPS có thể được đúc,
ép , đùn …
1.2.2 Tính năng
PPS là một trong những polymer nhiệt độ cao quan trọng nhất bởi vì nó
có một số đặc trưng sau.
Khả năng chống cháy, bôi trơn, kháng hoá chất tốt …
Công thức hoá học là
ClC6H4Cl + Na2S → 1/n[C6H4S] n + 2NaCl
Độ bền kéo

30-35 CN/tex

Độ bền cắt

30MPa

Mật độ

1,38 g/cm^3

SVTH : MAI HỒNG PHÚC

Page 2


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD : TS BÙI TRỌNG HIẾU

Độ ẩm

0,6 tại %RH65 và 20 độ C

Nhiệt độ hoạt độn g liên tục

(180-190 ) độ C

Tỷ trọn g

1,35 g/cm^3

Năng suất căng thẳn g

90 MPa

Mô đun đàn hồi

4150

1.2.3 Ứng dụng
Nghàn h công nghiệp ô tô, hàn g khôn g, hạt nhân .
Kỹ thuật điện , điện tử.
Thiết bò kỹ thuật .
Y tế kỹ thuật .
1.3 Sơ lược về công nghệ tái sinh nhựa trên thế giới và nước ta
Sự tái sinh những chất dẻo đã trở thành một nền côn g nghiệp quốc gia của
nhiều nước. nhữn g quốc gia có nền công nghiệp chất dẻo phát triển mạn h như Mỹ,
Nhật , Hàn Quốc ….
Mặc dù sự phát triển của nó vẫn phải đối diện với nhiều khó khăn về đảm bảo
vệ sinh an toàn . Tuy nhiên nhiều công ty đã nắm bắt và cải tiến cho ra nhữn g chất
dẻo đảm bảo an toàn cho người sử dụn g. Tốc độ tái sinh năm 1999 hơn 6 lần so với
năm 1986.
Khả năng xử lý vật liệu và những đòi hỏi của thò trườn g cho việc khôi phục lại
nhữn g chất dẻo đã qua sử dụn g hiện thời đã vượt quá số lượn g của khách hàng sử
dụng.
Ở nước ta hiện nay tuy có những côn g ty nhựa đã tiến hành tái sinh nhựa.
Nhưng việc tái sinh nhựa PPS chưa được đưa vào sản xuất chủ yếu là tái sinh nhựa
dân dụng, đa số nhựa PPS phải nhập từ nước ngoài với giá thành cao.

SVTH : MAI HỒNG PHÚC

Page 3


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD : TS BÙI TRỌNG HIẾU

1.4 Quy trình côn g nghệ tái sinh nhựa PPS
1.4.1 Sơ đồ tái sinh nhựa PPS
PHẾ PHẨM NHỰA

MÁY NGHIỀN

LƯỚI SÀNG

MÁY PHÂN LOẠI

MÁY ĐÙN

BỒN LÀM NGUỘI
MÁY CẮT

THÀN H PHẨM

Hình 1.1 Sơ đồ quá trình tái sinh nhựa PPS

SVTH : MAI HỒNG PHÚC

Page 4

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD : TS BÙI TRỌNG HIẾU

1.4.2 Quy trình tái sinh nhực PPS

Hình 1.2 Sơ đồ bố trí hệ thốn g tái chế nhựa
1 : Dao nghiền

12: Xylanh

2: Môt ơ

13: Thùn g chứa nhựa

3: Bộ truyền đai

14: Bơm hút

4: Thùng chứa nhựa nguyên liệu

15: Cuộn coil

5: Thùng chứa điện và bán h đai

16: Cần gạt

6: Đường ống

17: Máy đùn

7: Ống dẫn

18:thùn g chứa nhựa nhiễm từ

8: Thùng chứa nhựa đã nghiền

19:Bồn làm nguội

9: Đường ống

20:Máy cắt hạt

10 : Phễu chứa

21:Bể chứa nhựa

11 : Tấm chặn

22:Lưới sàn g

SVTH : MAI HỒNG PHÚC

Page 5


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD : TS BÙI TRỌNG HIẾU

23:Van khí
Từ sơ đồ trên quá trình công nghệ tái sinh được tiến hành như sau. Nhữn g phế
phẩm nhựa PPS được lấy từ các máy đùn, ép được vận chuyển bằn g băng tải hoặc tay
sẽ được đưa đến máy nghiền. Tại đây chún g sẽ được cắt ra thàn h nhữn g mản h nhỏ
nhờ các dao cắt , có hai loại dao là cố đònh và quay .
Dao cố đònh được lắp cố đònh trên thành máy cắt , còn dao quay được bố trí trên
trục rô to máy cắt, các mảnh nhỏ rơi ra máy cắt đi qua lưới sàng. Nếu nhữn g mản h
nhựa được cắt ra mà có kích thước lớn hơn lỗ sàng được gắn phía dưới máy cắt thì sẽ
được máy cắt một lần nữa cho đến khi toàn bộ đi qua lỗ sàng. Khi những mảnh nhựa
đi qua lưới sàng chúng sẽ rơi xuống một cái bể chứa nhựa .
Tại bể chứa chún g sẽ được vận chuyển sang thùng chứa qua hệ thốn g khí. Sau
đó nhựa tiếp tục được vận chuyển lên phễu của máy phân loại.
Tại máy phân loại nhựa sẽ được phân loại qua hệ thống từ. Khi mà nhữn g
mảnh nhựa bò nhiễm từ sẽ được giữ lại máy từ và đi ra ngoài để huỷ bỏ, các hạt nhựa
khôn g bò nhiễm từ tiếp tục đi đến phễu chứa của máy đùn và đi vào máy đùn. Tại đây
nhựa được ép nón g chảy sau đó qua hệ thống làm nguội rồi đến máy cắt để cắt thàn h
hạt , đóng vào bao và mang đến nơi sản xuất .
Những hạt nhựa tái sinh được trộn với nhựa nguyên chất với một tỷ lệ nào đó.
1.5 Nhiệm vụ thiết kế
Từ quy trình công nghệ tái sinh nhựa PPS ta thấy hệ thống tái sinh nhựa bao
gồm các máy : máy nghiền , máy phân loại, máy đùn , máy cắt. Với đề tài này nhiệm
vụ thiết kế của em là thiết kế máy nghiền và máy phân loại.

SVTH : MAI HỒNG PHÚC

Page 6

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD : TS BÙI TRỌNG HIẾU

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN ĐỘN G HỌC , ĐỘN G LỰC HỌC CỦA MÁY NGHIỀN
2.1 Chọn phương án thiết kế
2.1.1 Tổn g quan các loại máy nghiền
Máy nghiền đóa
a.Cấu tạo
Trong côn g nghiệp thực phẩm, máy nghiền đóa được sử dụng để nghiền bột vừa
và mòn. Do máy nghiền đóa có năn g suất thấp hơn một số loại máy nghiền bột khác
cho nên loại máy này ít được sử dụng. Tuy vậy trong một số ngàn h công nghiệp vẫn
còn sử dụng 4 loại dưới đây.
-Máy nghiền có trục thẳng đứn g làm quay đóa trên.
-Máy nghiền thẳn g đứng làm quay đóa dưới .
-Máy nghiền có trục nằm ngang làm quay một đóa .
-Máy nghiền có trục nằm ngang làm quay hai đóa .
Các đóa nghiền thườn g được chế tạo bằn g kim loại hoặc bằn g hỗn hợp bột vô
cơ cứng. Do lực liên kết của đóa đá kém hơn kim loại nên phải làm thêm đai thép và
thường cho đóa đá làm việc với vận tốc tiếp tuyến là 10m/s đối với trục nằm ngang.
Đóa gang đúc thì vận tốc tiếp tuyến có thể lên tới 28m/s, còn thép đúc là 68m/s.
Chế tạo đóa nghiền phải đảm bảo các yêu cầu sau: bề mặt nghiền cần có độ
cứng cao, độ nhám lớn, cơ tính đồn g đều trên toàn bộ bề mặt nghiền để khi làm việc
thì mòn đều , khôn g bò sứt mẻ.
Để tăng khả năn g nghiền của đóa người ta thườn g gia công mặt đóa thàn h
các vành, các rãnh chìm có rophin hình tam giác trên hai mặt đóa.
Rãn h có hai loại là rãn h cong và rãn h thẳn g. Rãn h cong có khả năn g
nghiền mạn h hơn rãnh thẳng.

SVTH : MAI HỒNG PHÚC

Page 7


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD : TS BÙI TRỌNG HIẾU

b.Nguyên lý làm việc .
Cấu tạo máy nghiền đóa loại trục quay nằm ngang được mô tả.

Hình 2.1 Cấu tạo máy nghiền đóa
Hạt nghiền từ hộp cấp liệu 1 chảy qua nam châm tách vụn sắt 2 rồi chảy xuốn g
vít xoắn 4. Vít này có nhiệm vụ đẩy hạt vào khoang nghiền của cặp đóa nghiền 6 và
7. Đóa nghiền 6 cố đònh còn đóa 7 được lắp với trục quay do puly 9 dẫn động. Bột
nghiền được cần gạt 8 đẩy vào cửa tháo liệu. Điều chỉnh khe nghiền bằng cần 5. Từ
trục xoay được truyền độn g bằng đai 10 lên cơ cấu tháo liệu 11 của hộp chứa liệu 1.
SVTH : MAI HỒNG PHÚC

Page 8


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD : TS BÙI TRỌNG HIẾU

Cửa quan sát 3 vừa để theo dõi lớp hạt chảy xuống đóa nghiền, vừa để lấy vụn sắt
bám trên nam châm 2 ra đảm bảo an toàn cho cặp đóa nghiền .
Đối với máy nghiền có trục quay thẳn g đứng. Sau khi chế tạo phải đảm bảo
điều kiện trọng tâm của đóa quay nằm trên trục quay và trục này cũng là trục quán

tính chính của đóa quay. Có như vậy mới đảm bảo đóa làm việc cân bằn g không tạo
nên tải trọn g động tác dụn g lên trục và gối đỡ gây phá hỏng máy.
Ngoài khả năng nghiền, máy nghiền đóa còn dùng để nghiền ướt rất thích hợp
khi cần sản xuất dòch bột , dòch bào của các loại hạt đậu trong chế biến đậu phụ , nước
chấm …..
Máy nghiền trục
a. Cấu tạo máy nghiền trục
Các máy nghiền loại hai, ba hay nhiều trục được dùng rộn g rãi trong nghàn h
công nghiệp thực phẩm, trong sản xuất vật liệu xây dựn g đặc biệt là nghiền nhữn g
loại vật liệu dính và ẩm ướt. Về cấu tạo thì máy nghiền trục có hai loại.

SVTH : MAI HỒNG PHÚC

Page 9


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD : TS BÙI TRỌNG HIẾU

Hình 2.2 Cấu tạo máy nghiền trục
Loại thứ nhất có một trục di động và một trục cố đònh.
Lò xo sẽ bò nén lại khi có vật la cứn g rơi vào máy làm tăn g khe hở hai trục, cho
phép vật lạ ïr ơi ra khỏi máy, sau đó lò xo sẽ đưa trục về vò trí ban đầu.
Loại thứ hai là loại có hai trục di động. Khi có vật lạ cứng rơi vào máy lò xo bò
nén lại hai trục cùng dòch chuyển làm tăng khe hở hai trục cho phép vật lạ rơi ra khỏi
máy. sau đó, lò xo sẽ đưa hai trục về vò trí ban đầu.
b. Nguyên lý làm việc
SVTH : MAI HỒNG PHÚC

Page 10


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD : TS BÙI TRỌNG HIẾU

Dẫn động trong máy dập trục thườn g từ động cơ qua bộ truyền đai. Trườn g hợp
dùng bộ truyền bánh răn g thì răng của cặp truyền thứ hai thường có độ cao lớn hơn để
đảm bảo sự ăn khớp khi trục di độn g bò dòch chuyển .
Máy nghiền chậu con lăn
a. Cấu tạo
Máy nghiền chậu con lăng là loại máy nghiền mà lực nghiền chủ yếu là lực
nén, ép , chà xát .
Có các loại máy nghiền con lăn sau .
Máy nghiền có chậu vật liệu nghiền đứn g yên, còn các con lăn hình trụ quay
quanh trục thẳn g đứng của chậu (ngoài sự tự quay quanh của trục con lăn ).
Máy nghiền có chậu vật liệu nằm ngang, còn các con lăn hình trụ đứn g yên so
với trục thẳng đứn g của chậu nhưng cũn g tự quay quanh trục chúng dưới tác dụn g của
lực ma sát .
Máy nghiền có chậu vật liệu nghiền ngang, còn các con lăn hình trụ nón đứn g
yên sự tự quay quanh trục bản thân.
Máy nghiền có chậu vật liệu quay nằm ngang hoặc thẳng đứn g, còn các con
lăn dùn g để nghiền có hình cầu .
Máy nghiền gồm nhiều tầng chậu quay, còn các con lăn cầu xếp thàn h một
hoặc hai dãy.
Máy nghiền trục lăn với vòng nghiền quay theo trục dùng để chà xát vật liệu .
b. Nguyên lý làm việc
Máy nghiền ba trục lăn với vòn g nghiền quay được trình bày ở hình dưới .

SVTH : MAI HỒNG PHÚC

Page 11


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD : TS BÙI TRỌNG HIẾU

Hình 2.3 Cấu tạo máy nghiền chậu con lăn
Trong quá trình nghiền, các con lăn hình cầu, trụ hay nón đều tự quay quanh
trục của chún g do lực ma sát giữa chậu nghiền với vật liệu và giữa vật liệu với con
lăn . Khi chưa có vật liệu thì sự tiếp xúc giữa con lăn cầu với chậu nghiền là tiếp xúc
điểm, còn giữa các con lăn hình trụ, hình nón là tiếp xúc đườn g, đoạn tiếp xúc này có
chiều rộn g con lăn và có phương hướn g nên vận tốc tiếp tuyến của mỗi điểm tiếp xúc
so với trục của chậu có trò số khác nhau. Điểm gần trục có trò số nhỏ, điểm xa trục có
trò số lớn .
Máy nghiền búa
a. Cấu tạo
SVTH : MAI HỒNG PHÚC

Page 12


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD : TS BÙI TRỌNG HIẾU

Máy nghiền búa có hai loại là máy nghiền búa một rôt o và hai rôt o. Máy gồm
các búa treo trên rôt o bằn g bu lông. Mặt trong thân máy ta bố trí tấm dập , phía dưới

là lưới sàng dùng để loại sản phẩm ra khỏi buồn nghiền và làm nhiệm vụ điều chỉnh
mức độ nghiền .
Các búa được lắp theo kiểu trung gian nhằm hạn chế dao động khi rôto quay
và được chế tạo từ thép CT3 hoặc thép CT5.
b. Nguyên lý làm việc

Hình 2.4 Cấu tạo máy nghiền búa

SVTH : MAI HỒNG PHÚC

Page 13


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD : TS BÙI TRỌNG HIẾU

Quá trình nghiền vật liệu trong máy dập búa được thực hiện ở trong khôn g gian
tạo thành bởi vỏ và mặt trong có lót các tấm dập . Khi trục quay dưới tác dụng của lực
ly tâm các búa chiếm vò trí hướng tâm. Trục cùng với cán h búa và búa tạo thàn h một
bộ phận gọi là rôt o của máy đập búa .
Khi vật liệu cho vào máy qua phễu nạp liệu ở phía trên các cục vật liệu bò búa
quay đập và nâng đến thành vỏ lót các tấm dập . Sản phẩm bò đập được tháo qua các
thanh ghi ở phía dưới.
2.1.2 Phương án thiết kế
Từ những loại máy nghiền được giới thiệu ở trên để áp dụng thiết kế máy cắt
nhựa PPS của đề tài . Em chọn phương án thiết kế máy băm nhựa PPS tương tự như
máy nghiền đóa răn g một trục, loại máy nghiền này được sử dụn g rất rộn g rãi trong
công nghiệp chế biến thực phẩm cũn g như nhiều nghàn h khác. Tham khảo một số
loại máy nghiền của các hãng như: Rapid của Đức, nissui của Nhật … Với cách thiết

kế các lưỡi dao hình cán h quạt là dạn g đóa được lắp bằng then lên trục quay. Các dao
cố đònh dạn g bản được lắp cố đònh bằng bu lôn g lên thân máy. Với phương án thiết kế
này khi rô to quay thì dao trên rôt o quay và dao bắt vào thân máy sẽ cắt vật liệu như
dạng cắt kéo ăn khớp nhau.
2.2 Giới thiệu các thông số động học, động lực học của máy cắt nhựa
2.2.1 Giới thiệu máy nghiền răng
Máy nghiền răn g là loại máy thườn g dùng để chế biến thức ăn gia súc, nghiền
các loại củ, quả thường dùn g các loại máy nghiền răng một trục hoặc hai trục. Ở các
máy này vật liệu bò nghiền theo nguyên lý chặt, cắt, xé, bẻ.
Máy nghiền răn g hai trục, trên trục 1 và 2 quay ngược chiều nhau được lắp các
đóa dao dạng lưỡi liềm dày 10-12 mm dùn g để nghiền củ, quả và các đóa trên trục
được lắp sole và xen kẻ nhau. Phía dưới có lắp các ghi sao cho các đóa dao vẫn quay
được tự do giữa các khe ghi. Trục dẫn độn g được truyền chuyển độn g quay từ puly
SVTH : MAI HỒNG PHÚC

Page 14


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD : TS BÙI TRỌNG HIẾU

qua khớp ly hợp ma sát điều khiển bằn g tay gạt . Trục 1 được truyền chuyển độn g từ
truc 1 bằng cặp bánh răn g với tỷ số truyền I khác 1 nhằm tạo chuyển động quay
nghược chiều và khác vận tốc để cuốn vật liệu vào khe trục để cắt , xé và nghiền nhỏ.
Vật liệu được nạp vào phễu phía trên và tháo ra ở phần dưới máy .
2.2.2 Các thông số động học, động lực học của máy nghiền răng
Máy nghiền răng một trục có thể nghiền được các loại vật liệu nhựa có độ
cứng cao. Vật liệu được nghiền bằng lực xé của dao vì vậy vận tốc dài của dao phải
lớn (thường 30m/s) để tạo động lượng đủ để phá vỡ vật liệu .

Theo phương trình cân bằn g động lượng ta có công thức:
m(v1 + v2 ) =p.ττ

(2.1)

Trong đó :
m – Khối lượng của vật liệu bò nghiền
v1 , v 2 – Vận tốc trước và sau va đập của dao
h – Chiều cao của răng (m)
l – Tổn g chiều dài lưỡi dao (m)
Công suất cần thiết của máy tính theo côn g thức
N=p.l.z.v/1000(kw)

(2.2)

Trong đó
P – Trở lực cắt xé lớn nhất của vật liệu nghiền ,(N)
L – Chiều dài lưỡi dao (m)
Z – Số dao hoặc răn g làm việc đồn g thời
V – Vận tốc dài của các răng (m/s)

SVTH : MAI HỒNG PHÚC

Page 15


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD : TS BÙI TRỌNG HIẾU

2.3 Tính toán thiết kế máy nghiền nhựa
2.3.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt độn g của máy cắt nhựa
a. Cấu tạo

Hình 2.5 Cấu tạo máy nghiền răng
1- động cơ
2- bộ truyền đai
3- thân máy
4- dao cố đònh
5- dao quay
Dao quay được lắp lên trục quay của máy cắt bằng then và nằm so le với nhau.
Dao cố đònh được thiết kế có dạng bản được lắp trên máy cắt bằn g bulông. Dao di
động và dao cố đònh được thiết kế sao cho khe hở giữa chúng là cố đònh để đảm bảo
sự cắt xảy ra tốt nhất.
b.Nguyên lý hoạt độn g

SVTH : MAI HỒNG PHÚC

Page 16


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD : TS BÙI TRỌNG HIẾU

Khi mở độn g cơ thông qua bộ truyền đai trục mang dao di độn g sẽ quay. Khi có
vật liệu rơi vào máy (thôn g qua thùn g cấp liệu) thì các dao di độn g sẽ thực hiện việc
cắt vật liệu ra thành từn g mản h nhỏ có tiết diện là khe hở giữa dao quay và dao cố
đònh. Khi cắt xong các mảnh nhựa sẽ rơi xuốn g lưới sàng và đi qua lỗ sàng xuống bể
chứa . Nếu như còn các mản h nhựa lớn không lọt qua lỗ sàn g thì dao quay sẽ móc

chún g lên cắt tiếp . Quá trình cứ diễn ra theo tuần tự đến khi cắt hết vật liệu .
2.3.2 Tính toán thiết kế
1. Các thôn g số của dao
Dao của máy cắt gồm hai loại : dao cố đònh và dao quay.
Loại dao cố đònh là dao dạng bản được thiết kế như hình vẽ

Hình 2.6 Cấu tạo dao cố đònh
Loại dao di độn g là dao dạng đóa có dạn g.

SVTH : MAI HỒNG PHÚC

Page 17


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD : TS BÙI TRỌNG HIẾU

Hình 2.7 Cấu tạo dao quay
Khe hở kẹp cắt và góc dao cố đònh.
Khe hở kẹp cắt là khe hở dao cắt và tấm kê (dao cố đònh). Khe hở này càn g
nhỏ thì hiệu quả cắt càn g cao. Khe hở tối ưu đảm bảo sự cắt xảy ra với lực ma sát tối
thiểu của lớp vật liệu đối với các máy cắt thái kiểu đóa có khe hở thường <=1mm ,
các máy cắt kiểu trống có khe hở từ 1,5-4,5mm.
Như vậy khe hở cắt của máy cắt nhựa ta chọn là 1mm vì dao cắt có dạng đóa
như hình.

SVTH : MAI HỒNG PHÚC

Page 18

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD : TS BÙI TRỌNG HIẾU

Hình 2.8 Cấu tạo khe hở và góc kẹp dao
Từ hình vẽ trên ta tính góc đặt dao cố đònh như sau:
Để vật liệu đi xuống thì :
Qsinα – Fms> 0

(2.3)

→ mà Fms = f.N = fQcosα
=>Qsinα > fQcosα
=>tgα>f với f=0,3.
=>α>17 độ
Vậy ta chọn α=42 độ
Góc cắt
Góc cắt là phần đườn g tròn của dao tiếp xúc với vật liệu cắt . Góc cắt được
thiết kế β=82 độ như hình vẽ.

SVTH : MAI HỒNG PHÚC

Page 19


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD : TS BÙI TRỌNG HIẾU

Hình 2.9 Cấu tạo góc cắt dao quay
Tính góc kẹp chặt
Điều kiện kẹp chặt vật liệu đem cắt cần và đủ phải thoả mãn :
×≤2φ
φ min.

(2.4)

Với × : góc kẹp chặt ; góc hợp bởi cạnh sắc lưỡi dao và cạnh sắc tấm kê.
φmin : góc ma sát nhỏ nhất giữa dao, tấm kê và vật liệu cắt.
Đối với dao kiểu đóa, góc kẹp vật liệu cắt , thái ×=40÷50 độ . Đối với dao kiểu
trống ×=24÷30 độ.

SVTH : MAI HỒNG PHÚC

Page 20


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD : TS BÙI TRỌNG HIẾU

Như hình vẽ trên thì ta chọn ×=α+ (π/2 – β) = 42 0 +(900 – 82 0)=500 . góc × cũn g
chính là góc cắt trượt .
2. Chế độ động học
a). Lực cắt
Phân tích lực cắt như hình vẽ.

SVTH : MAI HỒNG PHÚC

Page 21


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD : TS BÙI TRỌNG HIẾU

Hình 2.10 Cấu tạo dao quay
Với τ là góc cắt trượt và nó cũn g chính là góc kẹp.
Theo điều kiện bền của vật liệu :
P/F≤[ττ c]

(2.5)

Với P là lực tác dụng vào vật liệu (N).
F tiết diện cắt của vật liệu (mm 2).
[τc] giới hạn bền cắt của vật liệu (MPa).
Từ điều kiện bền trên ta thấy để cắt vật liệu thì phải thoả mãn điều kiện sau:
P/F≥[τ c]=>P≥[τc].F.
Với [τc] là giới hạn chòu cắt của nhựa PPS [τ c] =30MPa
F là tiết diện của mản h vật liệu cắt được bởi một răn g dao F=b.h
Với b=5mm (chiều dài răn g dao) , h =2mm (chiều dày vật liệu được cắt
Vậy ta có F=10mm2
Vậy ta được P 1=10.30=300N.
SVTH : MAI HỒNG PHÚC

Page 22