thiết kế máy ép lon phế liệu (lon nhôm)

LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến tập thể quý thầy cô trường Đại học Bách
Khoa, các thầy cô khoa Cơ khí, đặc biệt là các thầy cô bộ môn Thiết kế máy, những
người đã tận tình truyền đạt cho em nhiều kiến thức và kinh nghiệm quý báu trong
suốt quá trình học.
Cùng với đó, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến PGS.TS Phan Đình Huấn đã
tận tình giúp đỡ, chỉ bảo và tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em trong suốt quá trình
thực tập tại xưởng và làm luận văn tốt nghiệp. Nhờ đó, em vừa có thể củng cố kiến
thức chuyên môn, vừa có thêm kinh nghiệm thực tiễn cũng như học hỏi được những
bài học quý báu về những nhân cách cần có của một người kỹ sư. Và em tin rằng,
những kiến thức đó cũng sẽ là hành trang hỗ trợ đắc lực cho chúng em trong công việc
mai sau.
Và cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn đến tập thể Ban giám đốc và anh em kỹ sư,
công nhân thuộc Cty TNHH Công Nghệ Sài Gòn đã hỗ trợ trong quá trình thực tập tại
xưởng.
Trong quá trình thực hiện luận văn này, mặc dù đã cố gắng nhưng do thời gian
ngắn và hạn chế về kiến thức, năng lực của bản thân nên luận văn không tránh khỏi
những sai sót, khuyết điểm. Em kính mong thầy cô xem xét và chỉ bảo để em có thể
hoàn thiện sau này.
Em xin kính chúc mọi người dồi dào sức khỏe và đạt được nhiều thành công
trong công việc cũng như trong cuộc sống.
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Đức Trường

I


TÓM TẮT LUẬN VĂN
Lon nhôm được sản xuất nhiều trong các ngành sản xuất nước giải khát.
Nguyên nhân đầu tiên có lẽ là do khả năng chịu lực của nhôm.

Một lý do khác khiến lon nhôm được dùng nhiều trong ngành công nghiệp sản
xuất đồ uống có gas là lon nhôm có vẻ ngoài láng bóng và ăn sơn hơn.
Một yếu tố khác liên quan đến công nghệ là vật liệu nhôm dẻo hơn sắt nhiều lần
nên gia công nhôm thành dạng ống dài có thể dễ dàng thực hiện hàng loạt.
Bởi vậy, hiện nay, cho dù giá nhôm nguyên liệu đắt hơn sắt nhưng cuối cùng,
dùng nhôm làm vật liệu chế tạo lon nước uống có gas vẫn là giải pháp tối ưu.
Việc tái chế lại các sản phẩm từ nhôm là yêu cầu thiết yếu.
Tài nguyên ngày càng giảm do nhu cầu khai thác và sử dụng của con người ngày
càng tăng, chi phí để sản xuất nhôm từ quặng cao hơn nhiều so với chi phí tái chế lon
nhôm phế thải.
Lượng tiêu thụ các sản phẩm nước ngọt ngày càng cao nên số lượng lon nhôm
phế thải cũng tăng cao, thêm vào đó là các nhà máy sản xuất lon nhôm cung cấp cho
thị trường cũng có lượng lon nhôm phế thải lớn.
Việc thu gom nhôm từ các cơ sở phế liệu tổng hợp về các nhà máy luyện nhôm
để nấu nhôm thành nhôm nguyên chất phục vụ cho việc tái sử dụng nhôm, trong quá
trình thu gom thì lon nhôm rỗng nên chiếm nhiều diện tích làm quá trình vận chuyển
phức tạp và tốn nhiều chi phí hơn. Do vậy việc chế tạo ra các cỗ máy ép lon nhôm phế
thải là quan trọng để ép các lon nhôm thành khối dễ dàng cho quá trình vận chuyển
đến nơi tái chế.
Vì vậy đề tài em chọn là thiết kế máy ép lon phế liệu (lon nhôm), em muốn áp
dụng kiến thức đã học từ trường đại học để nghiên cứu thiết kế với khả năng của mình
và trên nền tản kiến thức về cơ khí thiết kế máy.
Nội dung chính của luận văn: tổng quan về máy ép phế liệu, lựa chọn phương án
thiết kế, tính toán thiết kế kết cấu cơ khí, hệ thống thủy lực, hệ thống cấp liệu, hệ
thống điều khiển.

III


MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN............................................................................................................... I
TÓM TẮT LUẬN VĂN.............................................................................................. II
DANH SÁCH HÌNH VẼ........................................................................................... VI
DANH SÁCH BIỂU MẪU..................................................................................... VIII
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY ÉP PHẾ LIỆU............................................. 1
1.1 Tổng quan về sản xuất và nhu cầu........................................................................ 1
1.1.1 Nguồn gốc và đặc tính nhôm.......................................................................... 1
1.1.2 Sản xuất sản phẩm từ nhôm và nhu cầu tái chế.............................................. 1
1.2 Tình hình tái chế nhôm hiện nay.......................................................................... 3
1.3 Một số máy ép trên thị trường hiện nay................................................................ 4
1.4 Kết luận................................................................................................................ 9
CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN.............................................................. 10
2.1 Phân tích và chọn dạng khối của sản phẩm........................................................ 10
2.1.1 Phương án 1: Sản phẩm ép dạng khối hộp................................................... 10
2.1.2 Phương án 2: Sản phẩm ép dạng khối trụ..................................................... 10
2.2 Lựa chọn kết cấu máy........................................................................................ 10
2.2.1 Kiểu máy đứng............................................................................................ 10
2.2.2 Kiểu máy nằm............................................................................................. 11
2.3 Lựa chọn phương án truyền động...................................................................... 11
2.3.1 Máy ép sử dụng cơ cấu tay quay con trượt................................................... 11
2.3.2 Máy ép sử dụng cơ cấu thủy lực................................................................... 12
2.4 Lựa chọn phương án điều khiển........................................................................ 14
2.5 Kết luận.............................................................................................................. 14
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ.............................. 15
3.1 Tính toán lực ép.................................................................................................. 15
3.1.1 Lon nhôm nằm song song với phương ép..................................................... 15
3.1.2 Lon nhôm nằm vuông góc với lon ép........................................................... 18
3.2 Tính toán thiết kế khuôn ép................................................................................ 19
3.2.1 Tính toán hệ số nén...................................................................................... 19

IV


3.2.2 Tính toán kích thước khuôn ép.....................................................................20
3.3 Thiết kế lõi khuôn ép..........................................................................................21
3.4 Thiết kế cửa khuôn ép........................................................................................22
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỦY LỰC.......................25
4.1 Tính toán và thiết kế mạch thủy lực ban đầu của máy ép lon.............................25
4.1.1 Sơ đồ mạch thủy lực..................................................................................... 25
4.2 Tính toán xy lanh thủy lực.................................................................................. 27
4.2.1 Tính toán hành trình ép................................................................................ 27
4.2.2 Tính toán chọn xy lanh ép và kiểm tra bền................................................... 28
4.2.3 Tính toán xy lanh cửa và kiểm tra bền......................................................... 30
4.2.4 Tra thông số gioăng chỉ, phớt chịu áp cho xy lanh thủy lực.........................32
4.3 Tính toán chọn các thiết bị trong hệ thống thủy lực............................................ 34
4.3.1 Tính toán lưu lượng...................................................................................... 34
4.3.2 Tính toán đường ống thủy lực...................................................................... 35
4.3.3 Tính toán chọn bơm nguồn........................................................................... 36
4.3.4 Tính toán chọn động cơ................................................................................ 38
4.3.5 Chọn van cho hệ thống.................................................................................39
4.3.6 Thiết kế bể dầu............................................................................................. 43
4.3.7 Chọn bộ làm mát.......................................................................................... 45
4.3.8 Chọn bộ lọc dầu........................................................................................... 46
4.4 Phương án thay đổi tốc độ làm việc của xy lanh chính.......................................50
4.4.1 Thay đổi mạch thủy lực................................................................................51
4.4.2 Sử dụng hai bơm nguồn...............................................................................51
4.4.3 Thay đổi kết cấu của xy lanh........................................................................52
4.4.4 Kết luận........................................................................................................54
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP LIỆU................................................. 56
5.1 Phân tích lựa chọn hệ thống cấp liệu.................................................................. 56

5.1.1 Gầu tải.......................................................................................................... 56
5.1.2 Vít tải........................................................................................................... 57
5.1.3 Băng tải........................................................................................................ 57
5.1.4 Máng khí động............................................................................................. 58

V


5.1.5 Lựa chọn phương án..................................................................................... 58
5.2 Băng gầu tải........................................................................................................ 58
5.2.1 Phân loại....................................................................................................... 58
5.2.2 Tính toán thiết kế băng tải gầu nghiêng........................................................59
CHƯƠNG 6: VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG MÁY..............................................64
6.1 Vận hành máy.....................................................................................................64
6.1.1 Yêu cầu điều khiển và giải thuật điều khiển.................................................64
6.1.2 Vị trí đặt cảm biến........................................................................................66
6.1.3 Sơ đồ nối dây và chương trình điều khiển....................................................67
6.1.4 Vận hành máy..............................................................................................71
6.2 Bảo dưỡng máy..................................................................................................71
6.2.1 Kiểm tra định kì...........................................................................................71
6.2.2 Bảo trì bảo dưỡng.........................................................................................71
CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN.........................................................................................72
7.1 Kết luận..............................................................................................................72
7.2 Hướng phát triển đề tài.......................................................................................72
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................73

VI


DANH SÁCH HÌNH VẼ

Hình 1.1 Máy ép thủy lực kiểu nằm bán tự động..................................................5
Hình 1.2 Máy ép phoi kim loại..............................................................................6
Hình 1.3 Máy ép kiểu đứng bán tự động...............................................................8
Hình 2.1 Cơ cấu tay quay con trượt.....................................................................11
Hình 2.2 Cơ cấu thủy lực.....................................................................................12
Hình 3.1 Lon nhôm đặt song song với phương ép...............................................15
Hình 3.2 Lực ép khi đặt lon song song với phương ép........................................16
Hình 3.3 Lon đặt vuông góc với phương ép........................................................17
Hình 3.4 Lực ép khi đặt lon vuông góc với phương ép.......................................18
Hình 3.5 Khuôn ép..............................................................................................21
Hình 3.6 Lõi khuôn ép.........................................................................................21
Hình 3.7 Biểu đồ chuyển vị lõi khuôn ép............................................................22
Hình 3.8 Biểu đồ ứng suất lõi khuôn ép..............................................................22
Hình 3.9 Cửa khuôn ép........................................................................................23
Hình 3.10 Biểu đồ chuyển vị cửa khuôn ép.........................................................23
Hình 3.11 Biểu đồ ứng suất cửa khuôn ép...........................................................24
Hình 4.1 Mạch thủy lực của máy ép lon..............................................................25
Hình 4.2 Mạch làm mát.......................................................................................27
Hình 4.3 Hành trình xy lanh chính......................................................................28
Hình 4.4 Phớt piston............................................................................................32
Hình 4.5 Phớt trục...............................................................................................32
Hình 4.6 Phớt lọc bụi ..........................................................................................33
Hình 4.7 Gioăng chỉ............................................................................................33
Hình 4.8 Bơm piston Yuken................................................................................37
Hình 4.9 Van đảo chiều 4/3 điều khiển bằng điện...............................................39
Hình 4.10 Van an toàn.........................................................................................41
Hình 4.11 Van tiết lưu..........................................................................................42
Hình 4.12 Van 1 chiều kích.................................................................................42
Hình 4.13 Minh họa thiết kế thùng dầu...............................................................45
Hình 4.14 Bộ làm mát AOR - 60.........................................................................46

Hình 4.15 Ký hiệu bộ lọc dầu..............................................................................46
Hình 4.16 Màng lọc lưới.....................................................................................47
Hình 4.17 Màng lọc bằng sợi thủy tinh...............................................................48
Hình 4.18 Bộ lọc dầu MF-08...............................................................................49
Hình 4.19 Cách lắp bộ lọc dầu trong hệ thống....................................................49
Hình 4.20 Mạch bù dầu.......................................................................................51
Hình 4.21 Phương án sử dụng hai bơm song song..............................................52
Hình 4.22 Tiết diện làm việc của xy lanh............................................................52
Hình 4.23 Phương án sử dụng xylanh ép đã thay đổi kết cấu..............................53
Hình 4.24 Sơ đồ nguyên lý mạch bù dầu.............................................................55
Hình 4.25 Mạch thủy lực sử dụng đường dầu hồi...............................................55
Hình 5.1 Phân bố lực căng bộ phận kéo xích tải..................................................59
Hình 5.2 Băng xích tải gầu nghiêng....................................................................61
Hình 6.1 Lưu đồ giải thuật điều khiển.................................................................65
Hình 6.2 Sơ đồ đặt cảm biến...............................................................................66
Hình 6.3 Sơ đồ nối dây........................................................................................68
Hình 6.4 Chương trình điều khiển viết cho PLC.................................................70


DANH SÁCH BIỂU MẪU
Bảng 1.1 Thông số máy ép thủy lực kiểu nằm bán tự động...................................5
Bảng 1.2 Thông số máy ép phoi kim loại..............................................................7
Bảng 1.3 Thông số máy ép kiểu đứng bán tự động...............................................8
Bảng 2.1 Chỉ tiêu so sánh giữa các hệ thống điều khiển......................................14
Bảng 4.1 Thông số kỹ thuật bơm piston Yuken...................................................37
Bảng 4.2 Thông số kỹ thuật động cơ điện 3 pha..................................................38
Bảng 4.3 Bảng tra van phân phối 4/3 hãng Yuken...............................................40
Bảng 4.4 Bảng thông số của van an toàn hãng Yuken.........................................41

Bảng 4.5 Thông số van tiết lưu Yuken.................................................................42
Bảng 6.1 Các tín hiệu ngõ ra trên PLC................................................................67
Bảng 6.2 Các tín hiệu ngõ vào trên PLC.............................................................67


X


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY ÉP PHẾ LIỆU
1.1.

Tổng quan về sản xuất và nhu cầu

1.1.1.

Nguồn gốc và đặc tính nhôm

Nhôm là kim loại màu trắng bạc, mềm, nhẹ, độ phản chiếu cao, có tính dẫn nhiệt
và dẫn điện cao, không độc, chống mài mòn. Nhôm là kim loại có nhiều thành phần
nhất, chiếm 1/12 trong vỏ trái đất. Tuy nhiên, ta không tìm thấy nhôm tinh khiết trong
tự nhiên, chỉ có thể tìm thấy nhôm kết hợp với oxygen và những nguyên tố khác.
Trong đời sống nhôm thường được gọi là hợp kim nhôm.
Trong số các kim loại, nhôm vượt trội về thuộc tính cũng như hình thức và nhờ
vào kỹ thuật sản xuất làm cho nhôm có giá cả cạnh tranh. Nhôm được sử dụng ngày
càng nhiều trong nhiều ngành, những thị trường lớn như ngành công nghiệp ô tô bắt
đầu nhận ra đặc tính không thể so sánh được của nhôm.
Nhôm là kim loại phổ biến nhất trong vỏ quả đất. Trong tự nhiên, Al có trong:
-

Đất sét: Al2O3.2SiO2.2H2O.

-

Mica: K2O.Al2O3.6SiO2.2H2O.

-

Boxit: Al2O3.nH2O.
- Criolit: 3NaF.AlF3 hay (Na3AlF6).
Quặng Boxit là nguồn nhôm chủ yếu.
Sau khi lọc, làm mát và kết tủa, hỗn hợp nhôm được lọc một lần nữa trước khi

được nung thành bột. Sau đó là quá trình lọc , nung và nấu thành thỏi nhôm nguyên
chất.
Khối lượng riêng nhỏ chỉ khoảng 1/3 so với thép.
Tính chống ăn mòn trong khí quyển: do đặc tính oxi hóa của nó đã biến lớp bề
mặt nhôm thành oxit nhôm rất xít chặc nên chống ăn mòn trong khí quyển.
Tính dẻo: rất dẻo nên rất thuận tiện cho việc kéo thành tấm, dây, ép chảy thành
các biên dạng đặc biệt.
Nhiệt độ nóng chảy thấp nên thuận tiện việc nấu chảy khi đúc.
1.1.2 Sản xuất sản phẩm từ nhôm và nhu cầu tái chế
a. Sản xuất sản phẩm từ nhôm
Nguyên nhân đầu tiên có lẽ là do khả năng chịu lực của nhôm. Chúng ta đều biết
là nhôm nhẹ hơn rất nhiều so với sắt. Một cục nhôm và một cục sắt nếu có kích thước
như nhau thì cầm cục nhôm sẽ thấy nhẹ hơn rất nhiều lần so với cục sắt. Số liệu cho
1


thấy, khả năng chịu lực trên 1 đơn vị diện tích (cùng độ dày) của nhôm là tốt hơn sắt,
nói cách khác, hai cái lon có cùng khối lượng thì lon nhôm chịu áp lực của gas trong

nước giải khát tốt hơn lon sắt.
Một lý do khác khiến lon nhôm được dùng nhiều trong ngành công nghiệp sản
xuất đồ uống có gas là lon nhôm có vẻ ngoài láng bóng và sơn bám tốt hơn, do đó,
người ta dễ dàng trang trí các họa tiết, biểu tượng và hình ảnh lên lon nhôm. Đối với
lĩnh vực có tính cạnh tranh cao và đề cao tầm quan trọng của việc thu hút người tiêu
dùng như sản xuất nước uống có gas, đây là yếu tố rất quan trọng.
Một yếu tố khác liên quan đến công nghệ là vật liệu nhôm dẻo hơn sắt nhiều lần
nên gia công nhôm thành dạng ống dài có thể dễ dàng thực hiện hàng loạt nhờ công
nghệ “dập sâu” – từ một tấm nhôm mỏng có thể ngay lập tức dập ra được một cái ống
dài. Do đó, dùng nhôm rất tiện lợi.
Bởi vậy, hiện nay, cho dù giá nhôm nguyên liệu đắt hơn sắt nhưng cuối cùng,
dùng nhôm làm vật liệu chế tạo lon nước uống có gas vẫn là giải pháp tối ưu.
b. Nhu cầu tái chế
Một thực tế là kể từ đầu những năm 1900 và mở rộng trong suốt Chiến tranh thế
giới thứ II, tái chế nhôm không phải là điều mới mẻ. Tuy nhiên, một hoạt động có quy
mô nhỏ cho đến cuối những năm 1960, khi có sự bùng nổ của lon nước giải khát nhôm
thì việc tái chế nhôm mới bắt đầu có những bước phát triển.
Nguồn nguyên liệu cho việc tái chế nhôm bao gồm máy bay, ô tô, xe đạp, tàu
thuyền, máy tính, dụng cụ nhà bếp, máng xối, dây và nhiều sản phẩm khác mà cần một
loại vật liệu nhẹ hoặc có độ dẫn nhiệt cao. Quá trình tái chế không chuyển hóa các
nguyên tố, nhôm có thể được tái chế vô hạn định và được sử dụng để sản xuất bất kỳ
sản phẩm nào với chất lượng mà không hề thua kém nhôm mới.
Ưu điểm
- Việc tái chế nhôm thường tiết kiệm đáng kể chi phí sản xuất so với sản
xuất nhôm mới, bao gồm cả chi phí thu mua phế liệu, phân loại và tái chế. Về
lâu dài, việc tiết kiệm kinh phí có thể thực hiện thông qua việc tái chế nhôm do
giảm chi phí vốn đầu tư liên quan đến việc xây dựng các bãi chôn lấp, nhập
khẩu nhôm nguyên liệu…
-

Tiết kiệm năng lượng.
2


- Tái chế nhôm sử dụng chỉ khoảng 5% năng lượng so với năng lượng cần
thiết để tạo ra nhôm từ quặng boxit - là lượng năng lượng cần thiết để chuyển
đổi oxit nhôm thành nhôm.
1.2. Tình hình tái chế nhôm hiện nay
Brazil tái chế 98,2% sản lượng nhôm lon của nó, tương đương với 14,7 tỷ lon
nước giải khát mỗi năm, xếp hạng đầu tiên trên thế giới, nhiều hơn của Nhật Bản tỷ lệ
thu hồi đạt 82,5%. Brazil đã đứng đầu các bảng xếp hạng lon nhôm tái chế tám năm
liên tiếp.
Các ngành công nghiệp tái chế lon nhôm năm 2014 ở Mỹ, trong đó đánh giá tất
cả các lon tái chế (bao gồm cả nhập khẩu) của ngành công nghiệp như là một tỷ lệ
phần trăm của các lô hàng Mỹ, là 66,5% trong năm 2014, phản ánh gần 60 triệu lon tái
chế, tăng gần 20% từ 56,7% trong năm 2013.
Tỷ lệ tái chế tổng thể cho lon nhôm nước giải khát tại Liên minh châu Âu, Thụy
Sĩ, Na Uy và Iceland tăng 1,8% lên mức kỷ lục mới 71,3% vào năm 2013. Châu Âu
xem xét kết quả này là một cột mốc quan trọng trên con đường hướng tới mục tiêu tái
chế tự nguyện cho lon nước giải khát sử dụng 80% vào năm 2020. Từ giới thiệu đầu
tiên của mình hơn 50 năm trước, lon nhôm đã là một phần không thể thiếu của nền
kinh tế. Nó là vô hạn tái chế mà không mất tính chất của nó và giá trị của nó. Điều này
làm cho nó là giải pháp đóng gói lý tưởng để giúp đạt được các mục tiêu tái chế, tham
vọng mới được đề xuất cho năm 2025 và thậm chí năm 2030.
Hiện nay chưa có con số chính thức về lượng nhôm được tái chế ở Việt Nam. Tuy
nhiên, theo một số thống kê sơ bộ, ở các làng nghề có đến 95,2% lượng phế thải kim
loại được tái chế, mang lại tổng số 700.000 tấn sản phẩm mỗi năm.
Tuy nhiên, quá trình thu gom các lon nhôm phế thải khó khăn do lon nhôm sau
khi được sử dụng thường bị vứt rác nên chủ yếu do những người thu gom phế liệu nhặt
mang về tập trung ở các cơ sở phế liệu sau đó mới được chở đến cơ sở tái chế. Lon

nhôm rỗng chiếm rất nhiều thể tích nên cần phải ép để giảm thể tích dễ dàng cho quá
trình vận chuyển và hạn chế diện tích tiếp xúc với không khí để làm giảm quá trình oxi
hóa khi để ngoài môi trường.

3


Do vậy các lon nhôm sau khi thu gom thì các lon nhôm cần được ép lại thành
khối để thuận tiện cho việc lưu kho và vận chuyển, giảm diện tích kho chứa, giảm chi
phí vận chuyển đến cơ sở tái chế.
1.3. Một số máy ép trên thị trường hiện nay
Trên thế giới hiện nay có nhiều công ty chế tạo máy ép phục vụ cho ngành công
nghiệp nặng và nhẹ như các loại máy ép dùng trong sản xuất giày, máy ép dùng để ép
gạch, dùng để ép ván dăm, ép lon phế thải…. Tuy nhiên tính đa dạng trong khâu thiết
kế sản phẩm này chưa có, vì lí do nhu cầu sử dụng mặt hàng này không nhiều. Nên đa
số các công ty chuyên sản xuất máy ép luôn sản xuất theo đơn đặt hàng của đối tác.
Điều này đã dẫn đến thực trạng nước ta chưa có công ty nào thiết kế và chế tạo ra máy
ép hoàn chỉnh. Do kinh nghiệm cũng như công nghệ là chưa đủ, mà các công ty chủ
yếu là phân phối lại sản phẩm của các công ty nước ngoài hoặc nhận đơn đặt hàng tại
Việt Nam rồi đưa về các công ty chính để chế tạo.
Qua tìm hiểu các công ty chuyên sản xuất và chế tạo máy ép chủ yếu tập trung ở
những nước có nền công nghiệp phát triển mạnh như tại Mĩ có công ty DENISON
được thành lập từ năm 1900, tại Ấn Độ có công ty VELJAN, công ty YOKEN của Đài
Loan chuyên cung cấp các loại van và bơm thủy lực khí nén, tại Đức có tập đoàn
REXROTH chuyên về sản xuất chế tạo, sửa chữa và bảo dưỡng các loại máy ép thủy
lực cũng như cung cấp thiết bị phụ tùng cho các hệ thống thủy lực khí nén. Tại Việt
Nam có công ty Cổ phần Công nghệ Quỳnh, công ty T.A.T tại Tp HCM, công ty Long
Quân tại Hà Nội là các công ty chuyên về phân phối, lắp đặt, thiết kế, tư vấn hệ thống
thủy lực khí nén hàng đầu tại Việt Nam.
 Máy ép thủy lực ở hình 1 được sản xuất tại Công Ty TNHH KỸ THUẬT GIA

LONG. Máy chuyên dùng ép các loại phế liệu như phoi bào, phoi tiện, các loại sợi vải,
các loại bã như bã mía, vỏ chai nhựa, vỏ lon, hộp bìa các tông…
Máy được kết hợp với băng tải tiếp liệu và hệ thống móc cẩu tạo nên một hệ
thống hoàn chỉnh từ nguyên liệu tới các kiện xếp lên xe.

4


Hình 1.1 Máy ép thủy lực kiểu nằm bán tự động
Bảng 1.1 Thông số máy ép thủy lực kiểu nằm bán tự động
Máy ép khối tự động kiểu đứng
Kích thước khối
Nguyên liệu ép
Tỷ trọng
Kích cỡ cửa tiếp
liệu

Tùy theo đơn dặt hàng
Vỏ lon bia, vỏ lon sữa, thùng sắt, giấy vụn, bìa vụn,
bông vải, bìa các tông, tấm nhựa mềm…
Tùy theo từng loại nguyên liệu
1800mm×800mm

Động cơ chính

5 - 45kw

Lực ép xy lanh

80T – 450T

Lực nén làm việc
cao nhất

22MPa

Trọng lượng máy

2 - 5 tấn

Kich thước máy

Tùy theo từng loại sản phẩm cần ép

Số dây đóng gói
Thời gian ép

2 - 6 hàng φ2.75～φ3.0mm3 dây thép hoặc dây
nhựa
≤30S/ ( tiến và lùi)

5


 Máy ép các phoi kim loại

Hình 1.2 Máy ép phoi kim loại

6

Bảng 1.2 Thông số máy ép phoi kim loại

Xy lanh ép thủy lực
chính

Xy lanh thủy lực cho
cửa

Xy lanh cửa dỡ liệu

Ký hiệu

YG250/160-1720

Áp lực ép

1350KN

Chiều dài

1720mm

Số lượng

1 bộ

Ký hiệu

YG160/105-1160

Lực ép

530KN

Chiều dài

1160mm

Số lượng

1 bộ

Ký hiệu

YG110/70-260

Lực ép

250KN

Chiều dài

260mm

Số lượng

2 bộ

Kích cỡ buồng ép

1400×600×600mm

Kích thước ép

600×240mm

Áp lực dầu thủy lực

≤ 26.5MPa

Thời gian 1 chu trình
ép

～70 giây

Động cơ

Ký hiệu

Y200L2-6

Công suất

22KW

Tốc

độ

Quay

Bơm dầu thủy lực

vòng

970 v/p

Số lượng

1 bộ

Ký hiệu

160YCY14-1B

Lưu lượng

160ml/r

Áp suất

31.5MPa

Số lượng

1 bộ

7

 Ngoài ra còn có các kiểu máy bán tự động

Hình 1.3 Máy ép kiểu đứng bán tự động
Bảng 1.3 Thông số máy ép kiểu đứng bán tự động
Áp lực xy lanh chính

60 tấn.

Áp lực xy lanh cạnh

15 tấn.

Trọng lượng máy

1500 kg.

Kích cỡ máy

1300x950x2800mm (L.W.H).

Kích cỡ khối ép

300x300x150~400mm (L.W.H).

Kích cỡ cửa tiếp liệu

400x300 mm.

Công suất động cơ

7.5KW/380V 50 Hz

8


1.4. Kết luận
Nhận thấy khả năng ứng dụng, ưu điểm lớn và nhu cầu cao ở trong nước là động
lực lớn để nghiên cứu cải tiến máy ép lon phế thải trong đề tài luận văn.
Nội dung luận văn:


Tổng quan.



Phân tích và chọn phương án.



Tính toán thiết kế.



Vận hành bảo dưỡng.



Kết luận.

9


CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN
2.1.

Phân tích và chọn dạng khối của sản phẩm

Các phương án thiết kế được đưa ra đều dựa trên những tiêu chí sau: giá thành,
kích thước của máy ép, độ tin cậy của hệ thống, khả năng bảo trì, tính đổi lẫn của từng
bộ phận trong máy, hệ số an toàn, chỉ số khả năng sẵn sàng…
2.1.1. Phương án 1: Sản phẩm ép dạng khối hộp
Sản phẩm sau khi ép có dạng khối hộp, do vậy khuôn ép sẽ có dạng hình hộp.
 Ưu điểm:
Kích thước và hình dạng dễ dàng cho việc khuôn vác và đỡ tốn nhiều diện tích
trong vận chuyển và lưu trữ trong kho bãi.
 Nhược điểm:
Khó khăn trong khâu tính toán lực ép vì ta phải tính thêm tải trọng tập trung ở
các góc của hình vuông.
2.1.2. Phương án 2: Sản phẩm ép dạng khối trụ
 Ưu điểm:
Khối trụ dễ gia công, phần thân ép hình trụ ta có thể lựa chọn các ống thép có sẵn
tiêu chuẩn ngoài thị trường.
Phần tính toán lực ép dễ dàng vì chỉ cần tính lực ép tại tâm hình tròn.


Nhược điểm:

Do sản phẩm khối trụ nên sẽ khó khăn hơn trong việc khuân vác và sẽ lãng phí
một phần diện tích trong vận chuyển và lưu trữ kho bãi, do có khe hở khi xếp các khối

trụ với nhau.
Do mục đích chính của máy ép lon phế thải là dễ dàng trong khâu vận chuyển, đỡ
tốn diện tích trong vận chuyển và lưu trữ kho bãi nên ta chọn phương án 1.
2.2. Lựa chọn kết cấu máy
2.2.1. Kiểu máy đứng
Kiểu máy ép đứng là kiểu ép mà trục ép nằm thẳng đứng so với mặt đất.Thường
được dùng trong các máy ép gạch, ép trấu.
- Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo
- Nhược điểm: Phôi không được cấp tự động, do đó phôi được công nhân đưa
vào bằng tay dẫn đến năng suất thấp
10


2.2.2. Kiểu máy nằm
Kiểu máy nằm là kiểu máy có trục chính là trục ép được đặt nằm ngang so với
mặt đất.
-

Ưu điểm: Hoạt động tự động nên cho năng suất cao. Phôi được đưa vào tự động
bằng băng tải. Trục ép được điều khiển ép liên tục nhiều lần để được khối sản
phẩm như yêu cầu.

-

Nhược điểm:
+ Giá thành chế tạo cao.
+ Kết cấu máy chiếm nhiều diện tích.
Từ yêu cầu đặt ra máy hoạt động tự động năng suất cao giá cả hợp lý.
 Luận văn chọn phương án thiết kế kiểu máy nằm.
2.3. Lựa chọn phương án truyền động

Để tạo một sản phẩm từ máy ép thì ta có nhiều phương án. Nhưng với phương án

nào phù hợp với yêu cầu làm việc của máy cho có hiệu quả và năng suất cao thì mới là
tối ưu. Có nhiều phương án như:
+ Máy ép sử dụng cơ cấu tay quay con trượt.
+ Máy ép sử dụng hệ thống thủy lực.
2.3.1. Máy ép sử dụng cơ cấu tay quay con trượt
 Sơ đồ nguyên lý

11


Hình 2.1 Cơ cấu tay quay con trượt

12


Trong đó:
1: Băng tải lon

5: Bộ truyền đai

9: Phễu chứa lon

2: Động cơ (kéo băng tải)

6: Động cơ (kéo đai)

10: Khuôn ép

3: Thanh truyền

7: Tay quay

11: Cửa lấy sản phẩm

4: Ly hợp

8: Lõi khuôn ép

 Nguyên lý làm việc
Đông cơ (2) quay, lon nhôm được băng tải (1) đưa vào phễu chứa lon (9). Động
cơ (6) kéo theo bộ truyền đai (5) làm cho tay quay (7) quay, khi tay quay (7) quay kéo
theo một đầu của thanh truyền (3) quay, đầu còn lại của thanh truyền (3) chuyển động
tịnh tiến đẩy lõi khuôn ép di chuyển trong khuôn ép (10) để ép sản phẩm.
 Ưu điểm và nhược điểm
Ưu điểm:
+ Kết cấu bền, chắc.
+ Giá thành thiết kế và chế tạo rẻ.
+ Lực ép ổn định.
Nhược điểm:
+ Khó tự động hóa.
+ Lực quán tính lớn gây rung động nên khó đạt độ chính xác.
2.3.2. Máy ép sử dụng cơ cấu thủy lực


Sơ đồ nguyên lý làm việc của máy ép lon nhôm phế thải sử dụng hệ

thống thủy lực được thể hiện như hình 2.2.

13


Hình 2.2 Cơ cấu thủy lực

14


Trong đó:
1: Xylanh chính

5: Cửa chặn

9: Khớp nối

2: Thân máy

6: Băng tải

10: Hộp giảm tốc

3: Lõi khuôn ép

7: Xy lanh cửa

11: Động cơ

4: Khối lon phế liệu

8: Phểu chứa lon

Nguyên lý hoạt động:



Phôi được băng tải (6) đưa vào phiễu chứa lon khi động cơ (11) quay. Xy lanh ép
(1) rút về vị trí cảm biến CB1 để lon rớt vào buồng ép. Xy lanh (1) tiến tới để ép lon
vào khuôn ép đến khi chạm CB2 thì dừng lại. Quá trình này diễn ra liên tục khoảng 8
lần. Sau khi hoàn thành 8 lần ép thì xy lanh ép (1) dừng lại, xy lanh cửa (7) sẽ rút cửa
(6) lên, khi chạm cảm biến CB4 thì dừng lại, xy lanh ép đẩy sản phẩm ra ngoài, khi
chạm cảm biến CB3 thì xy lanh ép rút về để tiến hành quá trình ép sản phẩm cho lần
tiếp theo, xy lanh cửa hạ cửa (6) xuống khi chạm đến cảm biến CB5 thì dừng lại. Quá
trình này được diễn ra liên tục.
 Ưu điểm và nhược điểm:
 Ưu điểm:
 Truyền động được công suất cao và lực lớn nhờ các cơ cấu tương đối
đơn giản, hoạt động với độ tin cậy cao, đòi hỏi ít về chăm sóc và bảo dưỡng.
 Dễ biến đổi chuyện động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến
của cơ cấu chấp hành.
 Có khả năng giảm khối lượng và kích thước nhờ chọn áp suất thủy lực
cao. Nhờ quán tính nhỏ của bơm và động cơ thủy lực , nhờ tính chịu nén của dầu nên
có thể sử dụng vận tốc cao mà không sợ bị va đập mạnh như trong trường hợp cơ khí
hay điện.
 Dễ theo dõi và quan sát bằng áp kế, ngay cả những hệ mạch phức tạp.
 Giảm tiếng ồn.
 Lực tác dụng làm vật biến dạng từ từ.
 Dễ đề phòng quá tải nhờ van an toàn.
 Hệ thống điều khiển tự động hóa.
 Nhược điểm:
15

 Mất mát trong đường ống dẫn và rò rỉ bên trong các phần tử, làm giảm
nhẹ hiệu suất và phạm vi ứng dụng.
 Khó giữ được vận tốc không đổi khi phụ tải thay đổi do tính nén được
của dầu và tính đàn hồi của đường ống dẫn.
 Nhiệt độ và độ nhớt thay đổi làm ảnh hưởng đến độ chính xác điều
khiển.
 Khả năng lập trình và tích hợp hệ thống kém nên khó khan khi thay đỗi
chương trình làm việc.
 Khi mới khởi động, nhiệt độ của hệ thống chưa ổn định, vận tốc làm
việc thay đổi do độ nhớt của chất lỏng thay đổi.
Với yêu cầu máy chạy ổn định, lực ép lớn và hoạt động tự động nên luận văn
chọn phương án sử dụng thủy lực cho phương án truyền động.
2.4. Lựa chọn phương án điều khiển
Bảng 2.1 Chỉ tiêu so sánh giữa các hệ thống điều khiển
Chỉ

R

tiêu
Giá
thành
Kích
thước
Tốc độ
Chống
nhiễu

Linh

Máy tính

Thấp

Cao

LC
Cao

Lớn

Rất gọn

Khá gọn

Khá gọn

Chậm

Rất nhanh

Rất tốt

Tốt

Khá tốt

Tốt

Mất thời

Mất thời

Lập

Mất

thời

gian thiết
kế và lắp
đặt
Rất khó

gian thiết

kế

Khá
nhanh

trình
Khó
Khá

trình và
lắp

đặt

đơn

giản
Rất đơn

Khá đơn
giản

Bảo trì Kém

Nhanh

gian lập trình

lập

động

2.5.

P

ơ-le
Khá thấp

Thiết
kế và lắp đặt

Vi xử lý

giản
Kém

Tốt

Kết luận
16