thiết kế máy làm mũ y tế dạng trùm đầu

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

LỜI CẢM ƠN
Sau gần bốn năm học tập tại Khoa Cơ Khí, Trường Đại học Bách Khoa thành phố
Hồ Chí Minh, em xin chân thành biết ơn Quý Thầy Cô đã nhiệt tình giảng dạy, truyền
đạt cho em nhiều kiến thức cũng như kinh nghiệm quý báu trong suốt quá trình học tập.
Luận văn tốt nghiệp là một thử thách và cũng là một cơ hội để em vận dụng những
kiến thức và kinh nghiệm đã tích luỹ được trong quá trình học tập qua đó cũng giúp em
có thêm kiến thức mới, tích luỹ thêm kinh nghiệm thực tiễn cho công việc sau này. Em
xin gửi lòng biết ơn sâu sắc đến Quý Thầy Cô Trường Đại học Bách Khoa thành phố
Hồ Chí Minh mà đặc biệt là quý thầy cô Khoa Cơ Khí đã truyền đạt những kiến thức
cũng như kinh nghiệm thực tiễn vô cùng quý báu để chúng em có thể hoàn thành chương
trình đào tạo này.
Em xin chân thành cảm ơn Thầy Bùi Trọng Hiếu đã tận tình hướng dẫn và hỗ trợ
em trong suốt thời gian thực tập tốt nghiệp cũng như làm luận vân tốt nghiệp.
Em cũng không quên gửi lòng biết ơn đến gia đình đã động viên, tạo điều kiện tốt
nhất để em có thể hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp này.
Lời cuối, em xin chúc Quý Thầy Cô nhiều sức khoẻ và gặt hái nhiều thành công
hơn nữa trong công tác giảng dạy.

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2019
Sinh viên thực hiện

Trần Lê Thái Nguyên

SVTH: TRẦN LÊ THÁI NGUYÊN - 1512230

1


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN......................................................................................10
1.1. Giới thiệu về mũ trùm đầu ..................................................................................... 10
1.1.1. Mũ trùm đầu được sử dụng trong nhiều lĩnh vực của đời sống ..................... 10
1.1.2. Các dạng mũ trùm đầu phổ biến .................................................................... 10
1.1.3. Kết luận .......................................................................................................... 12
1.2. Quy trình sản xuất mũ trùm đầu y tế ..................................................................... 12
1.2.1. Quy trình sản xuất .......................................................................................... 12
1.2.2. Lựa chọn phương pháp hàn dán vải không dệt .............................................. 13
1.3. Tìm hiểu về phương pháp hàn siêu âm.................................................................. 13
1.3.1. Định nghĩa ...................................................................................................... 13
1.3.2. Các thành phần chính của máy hàn siêu âm .................................................. 13
1.3.3. Ưu, nhược điểm và tình hình sử dụng ............................................................ 14
1.3.3.1. Ưu, nhược điểm ...................................................................................... 14
1.3.3.2. Tình hình sử dụng ................................................................................... 14
CHƯƠNG 2: CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ.....................................................17
2.1. Yêu cầu kỹ thuật .................................................................................................... 17
2.2. Các phương án thiêt kế .......................................................................................... 17
2.3. Chọn phương án thiết kế........................................................................................ 23
2.4. Kích thước của các cơ cấu tạo hình của máy ........................................................ 23
2.4.1. Đề xuất các kích thước của mũ trùm đầu ....................................................... 23
2.4.2. Kích thước cơ bản của các cơ cấu định hình.................................................. 24
2.5. Sơ đồ động ............................................................................................................. 28
CHƯƠNG 3: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN...................30
3.1. Các thông số động học máy................................................................................... 30
3.2. Tính lực tác dụng lên các bộ phận máy ................................................................. 30
3.2.1. Lực tác dụng lên trục lắp cuộn vải ................................................................. 30
3.2.2. Lực tác dụng lên ru lô bị động ....................................................................... 31
3.2.3. Lực tác dụng lên trục lắp hai đe hàn xoay ..................................................... 32

3.2.4. Lực tác dụng lên trục lắp ru lô kéo................................................................. 33
3.2.5. Lực tác dụng lên trục con lăn định hình lớn bị động......................................34
3.2.6. Lực tác dụng lên trục con lăn định hình lớn chủ động ................................... 34

SVTH: TRẦN LÊ THÁI NGUYÊN - 1512230

2


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
3.2.7. Lực tác dụng lên trục con lăn định hình nhỏ bị động..................................... 35
3.2.8. Lực tác dụng lên trục con lăn định hình nhỏ chủ động .................................. 36
3.2.9. Lực tác dụng lên trục con lăn đứng ................................................................ 36
3.2.10. Lực tác dụng lên trục lắp con lăn hàn .......................................................... 37
3.2.11. Lực tác dụng lên trục lắp bánh răng định hình và cắt .................................. 38
3.2.12. Lực tác dụng lên trục lắp pulley đai dẹt ....................................................... 39
3.3. Tính toán công suất cần thiết và chọn động cơ ..................................................... 41
3.3.1. Công suất cần thiết của động cơ..................................................................... 41
3.3.1.1. Công suất cần thiết trên các trục đứng .................................................... 41
3.3.1.2. Công suất cần thiết trên các trục ngang .................................................. 43
3.3.2. Tính toán số vòng quay sơ bộ của động cơ .................................................... 45
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT MÁY............................47
4.1. Tính toán thiết kế bộ truyền xích có hai đĩa xích .................................................. 47
4.1.1. Thiết kế bộ truyền xích 1 ............................................................................... 47
4.1.1.1. Chọn loại xích ......................................................................................... 47
4.1.1.2. Thông số bộ truyền ................................................................................. 47
4.1.1.3. Tính toán kiểm nghiệm xích về độ bền................................................... 48
4.1.1.4. Xác định các thông số đĩa xích ............................................................... 50
4.1.1.5. Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của các đĩa xích ...................................... 50
4.1.1.6. Xác định lực tác dụng lên trục ................................................................ 51

4.1.2. Tính toán thiết kế các bộ truyền xích tương tự bộ truyền xích 1 ................... 52
4.1.2.1. Tính toán thiết kế bộ truyền xích 9 ......................................................... 52
4.1.2.2. Tính toán thiết kế bộ truyền xích 10 ....................................................... 52
4.1.2.3. Tính toán thiết kế bộ truyền xích 11 ....................................................... 53
4.1.2.4. Tính toán thiết kế bộ truyền xích 12 ....................................................... 54
4.2. Tính toán thiết kế bộ truyền xích có nhiều hơn hai đĩa xích ................................. 54
4.2.1. Thiết kế bộ truyền xích 13 ............................................................................. 54
4.2.1.1. Chọn loại xích ......................................................................................... 54
4.2.1.2. Thông số bộ truyền ................................................................................. 55
4.2.1.3. Tính toán kiểm nghiệm xích về độ bền................................................... 56
4.2.1.4. Xác định các thông số đĩa xích ............................................................... 57
4.2.1.5. Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của các đĩa xích ...................................... 58
4.2.1.6. Xác định lực tác dụng lên trục ................................................................ 59
SVTH: TRẦN LÊ THÁI NGUYÊN - 1512230

3


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
4.2.2. Tính toán thiết kế bộ truyền xích 3 ................................................................ 60
4.2.3. Tính toán thiết kế bộ truyền xích 4 ................................................................ 61
4.3. Tính toán thiết kế bộ truyền bánh răng .................................................................. 62
4.3.1. Tính toáng thiết kế bộ truyền bánh răng côn răng thẳng 2 ............................ 62
4.3.1.1. Thông số kỹ thuật.................................................................................... 62
4.3.1.2. Chọn vật liệu ........................................................................................... 62
4.3.1.3. Xác định ứng suất cho phép .................................................................... 62
4.3.1.4. Xác định các thông số bộ truyền:............................................................ 64
4.3.1.5. Kiểm nghiệm ứng suất uốn tại chân răng ............................................... 66
4.3.2. Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng 5 ............................................... 67
4.3.2.1. Thông số kỹ thuật.................................................................................... 67

4.3.2.2. Chọn vật liệu ........................................................................................... 67
4.3.2.3. Xác định các thông số bộ truyền ............................................................. 67
4.3.2.4. Kiểm nghiệm ứng suất uốn tại chân răng ............................................... 69
4.4. Tính toán thiết kế trục............................................................................................ 70
4.4.1. Thiết kế trục 1 ................................................................................................ 70
4.4.2. Thiết kế trục 9 ................................................................................................ 73
4.4.3. Thiết kế trục 12 .............................................................................................. 74
4.4.4. Thiết kế trục 13 .............................................................................................. 75
4.4.5. Thiết kế trục 15 .............................................................................................. 76
4.4.6. Thiết kế trục 20 .............................................................................................. 77
4.4.7. Thiết kế trục 2 ................................................................................................ 78
4.4.8. Thiết kế trục 4 ................................................................................................ 79
4.4.9. Thiết kế trục 3 ................................................................................................ 80
4.4.10. Thiết kế trục 6 .............................................................................................. 81
4.5. Tính chọn ổ lăn ...................................................................................................... 82
4.5.1. Ổ lăn lắp trục 1 ............................................................................................... 82
4.5.2. Ổ lăn lắp trục 2: .............................................................................................. 83
4.5.3. Ổ lăn lắp trục 13: ............................................................................................ 85
4.6. Tính toán thiết kế lò xo .......................................................................................... 87
4.6.1. Thiết kế lò xo chịu nén tại cụm con lăn định hình lớn ................................... 87
4.6.2. Thiết kế lò xo chịu nén tại cụm con lăn định hình nhỏ .................................. 88
4.6.3. Thiết kế lò xo chịu nén tại cụm ru lô kéo ....................................................... 89
SVTH: TRẦN LÊ THÁI NGUYÊN - 1512230

4


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
4.6.4. Thiết kế lò xo chịu nén tại cụm trục lắp đe hàn ............................................. 90
4.7. Thiết kế bộ hàn siêu âm ......................................................................................... 92

4.7.1. Chọn tần số hàn .............................................................................................. 92
4.7.2. Chọn biên độ hàn............................................................................................ 92
4.7.3. Chọn các linh kiện của bộ hàn ....................................................................... 92
4.8. Mô hình máy hoàn chỉnh ....................................................................................... 96
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN...........................................97
5.1. Xác định và phân tích các đối tượng điều khiển của máy ..................................... 97
5.2. Chọn phương pháp điều khiển ............................................................................... 97
5.2.1. Yêu cầu của bộ điều khiển ............................................................................. 97
5.2.2. Lựa chọn bộ điều khiển .................................................................................. 97
5.3. Lưu đồ điều khiển .................................................................................................. 98
5.3. Chế độ điều khiển .................................................................................................. 98
5.3.1. Chế độ tay....................................................................................................... 98
5.3.2. Chế độ tự động ............................................................................................... 98
5.4. Thiết kế mạch điện của máy .................................................................................. 99
CHƯƠNG 6: VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG MÁY............................................100
6.1. Vận hành máy ...................................................................................................... 100
6.1.1. Chuẩn bị trước khi vận hành ........................................................................ 100
6.2.2. Vận hành máy............................................................................................... 100
6.2. Bảo dưỡng máy.................................................................................................... 101
CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI........................102
7.1. Kết quả đạt được của luận văn ............................................................................ 102
7.2. Những vấn đề còn thiếu sót ................................................................................. 102
7.3. Hướng phát triển đề tài ........................................................................................ 102
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................103

SVTH: TRẦN LÊ THÁI NGUYÊN - 1512230

5

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Mũ vải không dệt ........................................................................................... 10
Hình 1.2 Mũ vải thường................................................................................................ 11
Hình 1.3 Mũ vải nylon .................................................................................................. 11
Hình 1.4 Quy trình sản xuất mủ trùm đầu vải không dệt ............................................. 12
Hình 1.5 Bộ siêu âm và nguồn phát tiêu biểu (tài liệu [10]) ....................................... 13
Hình 1.6 Máy làm mũ trùm đầu KHBC (tài liệu [15]) ................................................. 14
Hình 1.7 Máy làm mũ y tế trùm đầu KP-1004 (tài liệu [16]) ...................................... 15
Hình 1.8 Máy làm mũ y tế trùm đầu JP (tài liệu [17])................................................. 16
Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý phương án 1 ........................................................................ 17
Hình 2.2 Mô hình mô phỏng máy theo phương án 1 .................................................... 18
Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý phương án 2 ........................................................................ 19
Hình 2.4 Mô hình mô phỏng theo phương án 2............................................................ 20
Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý phương án 3 ........................................................................ 21
Hình 2.6 Mô hình mô phỏng theo phương án 3............................................................ 22
Hình 2.7 Kích thước ban đầu của tấm vải .................................................................... 23
Hình 2.8 Kích thước của tấm vải sau khi hàn mép và qua các con lăn nằm ngang .... 23
Hình 2.9 Các kích thước của tấm vải khi đi qua các con lăn đứng và con lăn cắt ...... 24
Hình 2.10 Các kích thước cơ bản của cơ cấu gấp mép ................................................ 24
Hình 2.11 Mô Hình tấm gấp mép ................................................................................. 25
Hình 2.12 Hình dạng hình học của tấm vải khi đi qua các con lăn định hình ngang .. 25
Hình 2.13 Sơ đồ tính toán kích thước cặp con lăn định hình lớn................................. 26
Hình 2.14 Cặp bánh răng định hình và cắt .................................................................. 27
Hình 2.15 Sơ đồ động các trục đứng ............................................................................ 28
Hình 2.16 Sơ đồ động của các trục nằm ngang ........................................................... 29
Hình 3.2 Mô hình tính toán moment quán tính trục lắp đe hàn xoay .......................... 32
Hình 3.3 Mô hình tính toán moment quán tính của trục lắp ru lo kéo ......................... 33
Hình 3.4 Mô hình tính toán moment quán tính con lăn định hình lớn bị động ............ 34

Hình 3.5 Mô hình tính toán moment quán tính trục con lăn định hình lớn chủ động .. 34
Hình 3.6 Mô hình tính toán moment quán tính trục con lăn định hình nhỏ bị động.... 35
Hình 3.7 Mô hình tính toán moment quán tính con lăn định hình nhỏ chủ động ........ 36
Hình 3.8 Mô hình tính toán moment quán tính trục con lăn kéo ................................. 37
Hình 3.9 Mô hình tính toán moment quán tính can lăn hàn ........................................ 38
SVTH: TRẦN LÊ THÁI NGUYÊN - 1512230

6


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Hình 3.10 Mô hình tính toán moment quán tính trục lắp bánh răng định hình ........... 39
Hình 3.11 Mô hình tính toán moment quán tính trục lắp đai dẹt vận chuyển.............. 40
Hình 3.12 Sơ đồ các trục đứng ..................................................................................... 41
Hình 3.13 Sơ đồ các trục ngang ................................................................................... 43
Hình 3.14 Các kích thước cơ bản của động cơ G3L22N10-MF4AEN (tài liệu [13]).. 45
Hình 3.15 Các thông số kỹ thuật của động cơ G3L22N10-MF4AEN (tài liệu [13]) ... 46
Hình 4.1 Sơ đồ bộ truyền xích 13 ................................................................................. 56
Hình 4.2 Sơ đồ bộ truyền xích 3 ................................................................................... 60
Hình 4.3 Sơ đồ bộ truyền xích 4 ................................................................................... 61
Hình 4.4 Sơ đồ tính toán trục 1 .................................................................................... 71
Hình 4.5 Sơ đồ tính toán trục 9 .................................................................................... 73
Hình 4.6 Sơ đồ tính toán trục 12 .................................................................................. 74
Hình 4.7 Sơ đồ tính toán trục 13 .................................................................................. 75
Hình 4.8 Sơ đồ tính toán trục 15 .................................................................................. 76
Hình 4.9 Sơ đồ tính toán trục 20 .................................................................................. 77
Hình 4.10 Sơ đồ tính toán trục 2 .................................................................................. 78
Hình 4.11 Sơ đồ tính toán trục 4 .................................................................................. 79
Hình 4.12 Sơ đồ tính toán trục 3 .................................................................................. 80
Hĩnh 4.13 Sơ đồ tính toán trục 6 .................................................................................. 81

Hình 4.14 Ổ trục ESP206 (tài liệu [14]) ...................................................................... 82
Hình 4.15 Ổ trục UCF306 (tài liệu [14]) ..................................................................... 84
Hình 4.16 Bảng tính toán lò xo tại cụm con lăn định hình lớn .................................... 87
Hình 4.17 Các thông số của lò xo tại cụm con lăn dịnh hình lớn ................................ 88
Hình 4.18 Các thông số của lò xo tại cụm con lăn định hình nhỏ ............................... 89
Hình 4.19 Các thông số của lò xo tại cụm ru lô kéo .................................................... 90
Hình 4.20 Các thông số của lò xo tại cụm trục lắp đe hàn .......................................... 91
Hình 4.21 Phương pháp xác định biên độ dao động tại mặt làm việc của cực hàn (tài
liệu 9) ............................................................................................................................ 93
Hình 4.22 Các kích thước cơ bản của bộ chuyển đổi CR-20C (tài liệu [9]) ............... 93
Hình 4.23 Bộ chuyển đổi CR-20C (tài liệu [9]) ........................................................... 94
Hình 4.24 Cực hàn 108-017-123 (tài liệu [9]) ............................................................. 94
Hình 4.25 Bộ khuếch đại 101-149-053 (tài liệu [9]) ................................................... 95
Hình 4.26 Bộ siêu âm ................................................................................................... 95

SVTH: TRẦN LÊ THÁI NGUYÊN - 1512230

7


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Hình: 4.27 Bộ nguồn phát siêu âm ELMD20/STR (tài liệu [12]) ................................ 96
Hình 4.28 Mô hình máy hoàn chỉnh ............................................................................. 96
Hình 5.1 Lưu đồ giải thuật mạch điều khiển ................................................................ 98
Hình 5.2 Mạch relay điều khiển và mạch động lực của máy ....................................... 99
Hình 5.3 Sơ đồ đấu dây của động cơ và các bộ nguồn siều âm ................................... 99

SVTH: TRẦN LÊ THÁI NGUYÊN - 1512230

8

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật của máy KHBC ................................................................ 15
Bảng 1.2 Thông số kỹ thuật của máy KP-1004 ............................................................ 15
Bảng 1.3 Thông số kỹ thuật của máy JP ...................................................................... 16
Bảng 2.1 Đánh giá các phương án (theo điểm số 1÷3, có tính trọng số) .................... 23
Bảng 2.2 Kích thước của con lăn dịnh hình lớn ........................................................... 26
Bảng 2.3 Kích thước của con lăn định hình nhỏ .......................................................... 27
Bảng 4.1 Các thông số cơ bản bộ truyền xích 1 ........................................................... 51
Bảng 4.2 Các thông số cơ bản của bộ truyền xích 9 .................................................... 52
Bảng 4.3 Các thông số cơ bản của bộ truyền xích 10 .................................................. 53
Bảng 4.4 Các thông số cơ bản của bộ truyền xích 11 .................................................. 53
Bảng 4.5 Các thông số cơ bản của bộ truyền xích 12 .................................................. 54
Bảng 4.6 Các thông số cơ bản của bộ truyền xích 13 .................................................. 59
Bảng 4.7 Các thông số cơ bản của bộ truyền xích 3 .................................................... 60
Bảng 4.8 Các thông số cơ bản của bộ truyền xích 4 .................................................... 61
Bảng 4.9 Giá trị biên độ hàn ứng với một số loại vật liệu theo tài liệu [11]: ............. 92
Bảng 5.1 Các đối tượng điểu khiển của máy: .............................................................. 97

SVTH: TRẦN LÊ THÁI NGUYÊN - 1512230

9


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về mũ trùm đầu
1.1.1. Mũ trùm đầu được sử dụng trong nhiều lĩnh vực của đời sống
Trong y tế việc sử dụng các dụng cụ chống nhiểm khuẩn là rất quan trọng, chúng
không những giúp bảo vệ bản thân người cán bộ y tế mà còn bảo vệ bệnh nhân. Có
nhiều loại vi khuẩn đối với người khỏe mạnh là vô hại nhưng đối với bệnh nhân lại là
sát thủ. Mũ trùm đầu y tế được trang bị tại các cơ sở y tế có vai trò hạn chế tối đa sự
tiếp xúc qua da, qua tóc với bệnh nhân, từ đó hạn chế nguy cơ lây bệnh từ người này
sang người khác.
Trong ngành chế biến thực phẩm mũ trùm đầu giúp ngăn tóc của người chế biến
rơi rụng vào thực phẩm làm mất vệ sinh, giúp đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm.
Trong sản xuất công nghiệp: đối với các nhà máy sản xuất tiên tiến, nhằm đảm
bảo tuyệt đối chất lượng sản phẩm, yêu cầu về vệ sinh là rất nghiêm ngặt, người nhân
viên bắt buộc phải mặc trang phục bảo hộ theo quy định mà trong đó mũ trùm đầu là
thành phần không thể thiếu.
1.1.2. Các dạng mũ trùm đầu phổ biến
 Mũ vải không dệt

Hình 1.1 Mũ vải không dệt
SVTH: TRẦN LÊ THÁI NGUYÊN - 1512230

10


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
 Mũ vải thường

Hình 1.2 Mũ vải thường
 Mũ vải nylon

Hình 1.3 Mũ vải nylon

SVTH: TRẦN LÊ THÁI NGUYÊN - 1512230

11


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
 Nhận xét
Trong các loại mũ trùm đầu kể trên mũ làm bằng chất liệu vải không dệt là nổi trội
nhất vì có khả năng đảm bảo an toàn vệ sinh, có tính tiện dụng và đem lại sự thoải mái
cho người sử dụng cũng như đơn giản trong khâu sản xuất.
1.1.3. Kết luận
Cùng với sự phát triển kinh tế xã hội các yêu cầu về đảm bảo vệ sinh an toàn
ngày càng tăng cao. Do đó nhu cầu sử dụng mũ trùm đầu mà đặc biệt là mũ vải không
dệt ngày càng tăng. Tuy nhiên việc sản xuất mặt hàng này ở nước ta còn phụ thuộc phần
lớn vào máy móc nhập khẩu từ nước ngoài, đặt ra yêu cầu cần phải thiết kế, chế tạo
được máy làm mủ trùm đầu y tế của người Việt nhằm giảm giá thành sản phẩm, nâng
cao năng suất và chất lượng sản phẩm, tăng lợi nhuận cho người sản xuất. Vì vậy đề tài
lựa chọn máy làm mũ y tế dạng trùm đầu để nghiên cứu tính, toán và thiết kế.
1.2. Quy trình sản xuất mũ trùm đầu y tế
1.2.1. Quy trình sản xuất

Hình 1.4 Quy trình sản xuất mủ trùm đầu vải không dệt
 Giải thích quy trình sản xuất
Vải không dệt và dây chun nguyên liệu được mua từ nhà cung cấp với dạng cuộn.
Trước tiên vải được các con lăn dẫn động kéo chạy qua cơ cấu định hình giúp gấp hai
bên mép vải vào trong, tại vị trí gấp mép này dây chun được luồn vào tấm vải. Sau đó
tấm vải tiếp tục chạy đến hai trạm hàn tại đây hai nếp gấp được hàn kín lại như vậy
dây chun đã được giữ lại bên trong nếp gấp. Tiếp theo tấm vải được keo chạy qua hai

cặp con lăn định hình, tại đây tấm vải từ dạng phẳng được gấp lại theo dạng đường
ziczac do đó kích thước theo chiều rộng giảm xuống. Kế tiếp tấm vải được kéo đi qua
phễu định hình có lối ra hẹp, sau giai đoạn này kích thức về chiều rộng của tấm vải
còn rất nhỏ gần bằng với sản phẩn hoàn thiện. Sau đó tấm vải đi qua cặp con lăn kéo
và được hàn hai đầu khi đi qua trạm hàn. Cuối cùng sau khi đi ra khỏi cặp bánh răng
định hình do mất đi lực kéo nên dây chun co lại và tạo thành nếp gấp của sản phẩm,
cũng tại đây tấm vải được cắt ra để tạo thành sản phẩm hoàn thiện.

SVTH: TRẦN LÊ THÁI NGUYÊN - 1512230

12


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
1.2.2. Lựa chọn phương pháp hàn dán vải không dệt
Đối với việc hàn dán vải không dệt trước đây việc sử dụng phương pháp ép nhiệt
để dán là rất phổ biến tuy nhiên trong những năm gần đây phương pháp hàn siêu âm nổi
lên như là một giải pháp thay thế với nhiều ưu điểm. Vì vậy đề tài sử dụng phương pháp
này làm phương pháp hàn dán sản phẩm cũng như tính toán thiết kế.
1.3. Tìm hiểu về phương pháp hàn siêu âm
1.3.1. Định nghĩa
Hàn siêu âm là quá trình hàn áp lực sử dụng năng lượng cơ học của sóng siêu âm
gây ra biến dạng dẻo cục bộ tại bề mặt mối ghép làm cho các phần tử của chi tiết hàn
khuếch tán, thẩm thấu vào nhau và liên kết với nhau tạo thành mối hàn.
1.3.2. Các thành phần chính của máy hàn siêu âm
Một máy hàn siêu âm gồm hai thành phần là nguồn phát siêu âm và bộ siêu âm,
trong đó:
 Nguồn phát siêu âm (ultrasonic generator): Biến đổi nguồn điện xoay chiều thành
dòng điện có tần số phù hợp với tần số cộng hưởng của bộ siêu âm.
 Bộ siêu âm gồm có những thành phần cơ bản sau: Bộ chuyển đổi hay là bộ áp điện

(converter), bộ khuếch đại (booster) và cực hàn (horn). Cả ba chi tiết của bộ siêu
âm có thể cộng hưởng cùng một tần số siêu âm với chức năng như sau:
 Bộ chuyển đổi: chuyển đổi tín hiệu điện thành dao động cơ học
 Bộ khuếch đại: khuếch đại biên độ dao động
 Cực hàn: truyền dao động cơ lên chi tiết hàn.

Hình 1.5 Bộ siêu âm và nguồn phát tiêu biểu (tài liệu [10])

SVTH: TRẦN LÊ THÁI NGUYÊN - 1512230

13


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
1.3.3. Ưu, nhược điểm và tình hình sử dụng
1.3.3.1. Ưu, nhược điểm
 Ưu điểm
 Tiết kiệm thời gian: Hàn siêu âm có tốc độ nhanh hơn hầu hết các phương pháp
hàn dán truyền thống khác vì mối hàn được tạo ra gần như ngay lập tức và không
cần thực hiện một thao tác xử lý bổ sung nào
 Chất lượng mối hàn cao: Hàn siêu âm tạo ra sự khuếch tán vật liệu giữa các chi
tiết hàn, do đó phương pháp này tạo ra liên kết bền chặt giữa các chi tiết cũng
như không tạo ra một vết nối rõ ràng, tạo thẩm mỹ cho mối hàn
 Tự động hóa dể dàng: Do quy trình hàn siêu âm khá đơn giản vì vậy rất thuận
tiện để thực hiện tự động hóa trong sản suất, đảm bảo giá thành sản phẩm.
 Nhược điểm
 Không hàn được chi tiết có độ dày lớn hoặc bằng vật liệu có độ cứng cao
 Chi phí đầu tư khá cao.
1.3.3.2. Tình hình sử dụng
Ngày nay phương pháp hàn siêu âm được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành

công nghiệp như:
 Linh kiện điện tử và công nghệ thông tin: Vi mạch điện tử, đĩa máy tính, bộ nhớ
flash, tụ điện,...
 Y tế: Ông lọc máu, quần áo bảo hộ, khẩu trang, mũ y tế,...
 Bao bì và đóng gói: Đóng gói dạng vĩ, hộp hay túi đựng thực phẩm,...
 Hàng tiêu dùng: Dụng cụ nhựa, bật lửa gas,...
1.4. Tìm hiểu các loại máy làm mũ y tế dạng trùm đầu hiện có trên thị trường
Hiện nay một số công ty Trung Quốc và Ấn Độ tham gia sản xuất loại máy này với
giá dao động trong khoản từ 150 đến 350 (triệu đồng).
Trên hình 1.6 giới thiệu máy làm mũ y tế dạng trùm đầu của công ty Khandhala
Enterprise (Ấn Độ). Với giá thiết bị: US$ 10000 – 12000 (230 – 276 triệu đồng chưa
thuế).

Hình 1.6 Máy làm mũ trùm đầu KHBC (tài liệu [15])
SVTH: TRẦN LÊ THÁI NGUYÊN - 1512230

14


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật của máy KHBC
Kích thước

3800x800x1000 (Dài x Rộng x Cao)

Năng suất

60 ÷ 100 (cái/phút)

Kích thước sản phẩm

480 x 200 (mm)

Công suất
Trọng lượng

4,5 (kW)
1055 (kg)

Trên hình 1.7 Giới thiệu máy làm mũ y tế trùm đầu của công ty KP Tech Machine (Ấn
Độ).

Hình 1.7 Máy làm mũ y tế trùm đầu KP-1004 (tài liệu [16])
Bảng 1.2 Thông số kỹ thuật của máy KP-1004
Kích thước
Năng suất thiết kế
Năng suất tối ưu
Công suất
Trọng lượng

3330x900x1350 (Dài x Rộng x Cao)
120 (cái/phút)
60 ÷ 90 (cái/phút)
4,5 (kW)
800 (kg)

SVTH: TRẦN LÊ THÁI NGUYÊN - 1512230

15

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Trên hình 1.8 giới thiệu máy làm mũ y tế dạng trùm đầu của công ty JIAPU (Trung
Quốc). Với giá thiết bị: US$ 7000÷15000 (161÷345 triệu đồng chưa thuế).

Hình 1.8 Máy làm mũ y tế trùm đầu JP (tài liệu [17])
Bảng 1.3 Thông số kỹ thuật của máy JP
Kích thước

3800x800x1100 (Dài x Rộng x Cao)

Năng suất

90 ÷ 120 (cái/phút)

Công suất

3 (kW)

Trọng lượng

500 (kg)

 Quy trình sản xuất của các loại máy hiện có trên thị trường
Nhìn chung quy trình sản xuất của các loại máy có trên thị trường hiện nay đều gồm
9 giai đoạn như đã trình bày ở mục 1.2 tuy nhiên do phương án thực hiện của từng bước
có thể không giống nhau từ đó năng suất và chất lượng của sản phẩm cũng khác nhau.

SVTH: TRẦN LÊ THÁI NGUYÊN - 1512230

16


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
CHƯƠNG 2

CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
2.1. Yêu cầu kỹ thuật






Đối tượng khác hàng là doanh nghiệp vừa và nhỏ
Máy sản xuất ra sản phẩm mũ trùm đầu hoàn thiện
Sản phẩm có chất lượng đồng đều
Năng suất 3600 sản phẩm trong một giờ
Dể chế tạo, bảo trì, sửa chữa, thay thế.

2.2. Các phương án thiêt kế
 Phương án 1

Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý phương án 1
1. Cuộn dây chun
2. Cuộn vải không dệt
3. Con lăn dẫn hướng vải 1
4. Con lăn dẫn hướng vải 2
5. Con lăn dẩn hướng dây chun

6. Cơ cấu gấp mép
7. Trạm hàn mép vải
8. Cặp ru lô kéo

9. Cặp con lăn định hình lớn
10. Cặp con lăn định hình nhỏ
11. Phễu định hình
12. Cặp con lăn kéo
13. Xylanh hàn
14. Cặp bánh răng định hình và cắt.
15. Sản phẩm.

SVTH: TRẦN LÊ THÁI NGUYÊN - 1512230

17


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

 Nguyên lý hoạt động
Vải không dệt và dây chun nguyên liệu mua về ở dạng cuộn (1), (2). Trước tiên vải
được cặp ru lô kéo (8) kéo chạy qua các con lăn dẫn hướng (3), (4) và cơ cấu gấp mép
(6) giúp gấp hai bên mép của tấm vải vài trong, song song đó dây chun cũng được kéo
qua con lăn dẫn hướng (5) tới cơ cấu gấp mép (6) tại vị trí này dây chun được luồn vào
giữa nếp gấp. Sau đó tấm vải tiếp tục chạy đến hai trạm hàn (7) tại đây hai nếp gấp được
hàn dính và dây chun cũng được hàn dính vào tấm vải. Tiếp theo tấm vải được cặp con
lăn kéo (12) kéo đi qua hai cặp con lăn định hình (9), (10) sau bước này tấm vải từ dạng
phẳng được gấp lại theo dạng đường ziczac do đó kích thước theo chiều rộng giảm
xuống. Sau đó tấm vải được kéo đi qua phễu định hình có lối ra hẹp (11), tại đây kích
thức về chiều rộng của tấm vải còn rất nhỏ, gần bằng với sản phẩn hoàn thiện. Tiếp đó

tấm vải được hàn hai đầu tại xylanh hàn (13). Cuối cùng sau khi đi ra khỏi cặp bánh
răng định hình (14) do mất đi lực kéo nên dây chun co lại và tạo thành nếp gấp của sản
phẩm, cũng tại đây tấm vải được cắt ra để tạo thành sản phẩm hoàn thiện (15).

Hình 2.2 Mô hình mô phỏng máy theo phương án 1
 Ưu điểm
 Kết cấu đơn giản
 Dể chế tạo và sửa chữa.
SVTH: TRẦN LÊ THÁI NGUYÊN - 1512230

18


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

 Nhược điểm
 Năng suất chưa cao
 Khó khăn trong việc điều khiển hoạt động của xylanh
 Cần nguồn cấp khí nén cho xylanh hoạt động.
 Phương án 2

Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý phương án 2
1. Cuộn dây chun

9. Lược định hình lớn

2. Cuộn vải không dệt

10. Lược định hình nhỏ

3. Con lăn dẫn hướng vải 1

11. Phễu định hình

4. Con lăn dẫn hướng vải 2

12. Cặp con lăn kéo

5. Con lăn dẫn hướng dây chun

13. Xylanh hàn

6. Cơ cấu gấp mép

14. Cặp bánh răng định hình và cắt.

7. Trạm hàn mép vải

15. Sản phẩm.

8. Cặp ru lô kéo
 Nguyên lý hoạt động
Cơ bản giống với phương án 1, tuy nhiên ở vị trí (9) và (10) ta sử dụng hai cặp lược
mỏng, cố định để định hình tấm vải, thay thế cho các con lăn xoay.

SVTH: TRẦN LÊ THÁI NGUYÊN - 1512230

19

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Hình 2.4 Mô hình mô phỏng theo phương án 2
 Ưu điểm
 Nguyên lý hoạt động đơn giản
 Hệ thống truyền động đơn giản.
 Nhược điểm
 Cần nguồn khí nén cho xylanh hàn hoạt động
 Khó khăn trong việc điều khiển hoạt động của xylanh hàn
 Có ma sát lớn giữa vải và phiến lược, vải dễ bị rách nếu máy hoạt động với tốc độ
cao
 Năng suất chưa cao.

SVTH: TRẦN LÊ THÁI NGUYÊN - 1512230

20


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
 Phương án 3

Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý phương án 3
1. Cuộn dây chun

9. Cặp con lăn định hình lớn

2. Cuộn vải không dệt

10. Cặp con lăn định hình nhỏ

3. Con lăn dẫn hướng vải 1

11. Phễu định hình

4. Con lăn dẫn hướng vải 2

12. Cặp con lăn kéo

5. Con lăn dẫn hướng dây chun

13. Con con lăn hàn

6. Cơ cấu gấp mép

14. Cặp bánh răng định hình và cắt.

7. Trạm hàn mép vải

15. Sản phẩm.

8. Cặp con ru lô kéo
 Nguyên lý hoạt động
Cơ bản giống với phương án 1 tuy nhiên tại vị trí (13) ta sử dụng con lăn xoay
thay cho xilanh để hàn.

SVTH: TRẦN LÊ THÁI NGUYÊN - 1512230

21

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Hình 2.6 Mô hình mô phỏng theo phương án 3
 Ưu điểm
 Nguyên lý hoạt động đơn giản
 Năng suất cao.
 Nhược điểm
 Hệ thống truyền động cơ khí phức tạp
 Cần sự chính xác cao trong việc chế tạo.

SVTH: TRẦN LÊ THÁI NGUYÊN - 1512230

22


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
2.3. Chọn phương án thiết kế
Bảng 2.1 Đánh giá các phương án (theo điểm số 1÷3, có tính trọng số)
Tiêu chí
Phương án
1
2
3

Năng suất Độ bền Độ tin
(x10)
(x9)
cậy (x8)

Khả năng

chế tạo
(x8)

Chi phí
(x5)

Khả năng
bảo trì
(x3)

Tổng
cộng

2
1

3
3

1
1

3
3

2
3

3
3

98
93

3

3

3

2

2

3

116

Thông qua các phân tích đã nêu và bảng 2.1 ta nhận thấy phương án số 3 là tối ưu
nhất vì đảm bảo được năng suất cũng như độ tin cậy cao. Với lý do đó đề tài chọn
phương án số 3 để tiến hành tính toán thiết kế.
2.4. Kích thước của các cơ cấu tạo hình của máy
2.4.1. Đề xuất các kích thước của mũ trùm đầu

Hình 2.7 Kích thước ban đầu của tấm vải

Hình 2.8 Kích thước của tấm vải sau khi hàn mép và qua các con lăn nằm ngang
1. Nếp gấp sau khi đi qua các con lăn nằm ngang
2. Mép vải sau khi được gấp vào
SVTH: TRẦN LÊ THÁI NGUYÊN - 1512230

3. Mối hàn
4. Dây chun.
23


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Hình 2.9 Các kích thước của tấm vải khi đi qua các con lăn đứng và con lăn cắt
1. Nếp gấp
2. Dây chun

3. Mối hàn
4. Vết cắt.

2.4.2. Kích thước cơ bản của các cơ cấu định hình
 Kích thước cơ bản của cơ cấu gấp mép

Hình 2.10 Các kích thước cơ bản của cơ cấu gấp mép

SVTH: TRẦN LÊ THÁI NGUYÊN - 1512230

24


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Hình 2.11 Mô Hình tấm gấp mép
 Kích thước cơ bản của các con lăn định hình
 Cặp con lăn định hình lớn

Hình 2.12 Hình dạng hình học của tấm vải khi đi qua các con lăn định hình ngang

SVTH: TRẦN LÊ THÁI NGUYÊN - 1512230

25