(Đồ án tốt nghiệp) thiết kế dây chuyền sản xuất ống săm xe đạp

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT ỐNG
SĂM XE ĐẠP

Người hướng dẫn: PGS.TS NGUYỄN VĂN YẾN
Sinh viên thực hiện: ĐINH QUỐC SƠN

Đà Nẵng, 2019


TÓM TẮT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT ỐNG SĂM XE ĐẠP
Họ và tên:
Lớp:
Khoa:
Ngành:

Đinh Quốc Sơn
14C1VA
Cơ khí
Cơng nghệ chế tạo máy

Nội dung đã làm được bao gồm các vấn đề sau:
1. Nhu cầu thực tế của đề tài:
Xe đạp là một phương tiện rất gần gủi và an tồn với mơi trường và khá phổ biến
với nước mình. Trong đó săm xe đạp là một bộ phận dễ bị hư hỏng nhất.
Ngày nay công ty sản xuất săm xe đạp theo yêu cầu thực tế của khách hàng nên
việc đảm bảo tiêu chuẩn, chất lượng ngày càng được tăng cao. Tùy theo yêu cầu sử
dụng nên nhà chế tạo mới lập kế hoạch và lên phương án sản xuất chi tiết. Hiện với sự
phát triển của công nghệ và các thiết bị máy móc thì việc sản xuất hệ thống máy đạt
tiêu chuẩn cũng được rút ngắn lại và đảm bảo chất lượng hơn.
Do đó thiếu kế dây chuyền sản xuất ống săm xe đạp là cần thiết cho nhà sản xuất
xe đạp
2. Phạm vi nghiên cứu của đề tài tốt nghiệp:
✓ Thiết kế dây chuyền sản xuất ống săm xe đạp
3. Nội dung đề tài đã thực hiện : Thiết kế dây chuyền sản xuất ống săm xe đạp
✓ Số trang tuyết minh:
106 trang
✓ Số bản vẽ:
8 bản vẽ A0
4. Kết quả đã đạt được:
• Phần lý thuyết
✓ Cao su và công nghệ sản xuất săm xe đạp
✓ Cơ sở lý thuyết về ép đùn cao su
✓ Một số vấn đề về lắp ráp, bảo hành máy
• Phần tính tốn thiết kế
✓ Phân tích chọn phương án thiết kế
✓ Thiết kế máy ép đùn ống săm xe đạp
✓ Thiết kế hệ thống phun phấn
✓ Thiết kế băng tải kéo săm
✓ Thiết kế giàn làm nguội
✓ Thiết kế máy vuốt săm.

C
C

R
L
T.

DU

Đà Nẵng, Ngày 25 tháng 5 năm 2019
Sinh viên thực hiện
Đinh Quốc Sơn


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BACH KHOA

Bộ môn Hệ thống công nghiệp - Thiết kế máy

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Đinh Quốc Sơn

Số thẻ sinh viên: 101140249

Lớp: 14C1VA

Ngành: Công nhệ chế tạo máy

Khoa: cơ khí

1- Tên đề tài: THIẾT KẾ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT ỐNG SĂM XE ĐẠP
2- Các số liệu ban đầu:
- Kích thước săm xe đạp lấy theo tiêu chuẩn.
- Năng suất gia công chọn phù hợp với công nghệ sản xuất.
3- Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn:
-

-

Phần lý thuyết:
Cao su và cơng nghệ sản xuất săm xe đạp
Cơ sở lý thuyết về ép đùn cao su
Một số vấn đề về lắp ráp, bảo hành máy.
Phần tính tốn và thiết kế:
Phân tích chọn phương án thiết kế
Thiết kế máy ép đùn ống săm xe đạp
Thiết kế hệ thống phun phấn
Thiết kế băng tải kéo săm
Thiết kế giàn làm nguội
Thiết kế máy vuốt săm.

C
C

R
L
T.

U
D

4- Các bản vẽ và đồ thị:
Bản vẽ sơ đồ sản xuất
Bản vẽ hệ thống dây chuyền sản xuất ống săm xe đạp
Bản vẽ hộp giảm tốc
Bản vẽ máy ép đùn
Bản vẽ máy phun phấn
Bản vẽ băng tải kéo săm
Bản vẽ dàn tải nguội
Bản vẽ máy vuốt săm

01 bản vẽ A0
01 bản vẽ A0
01 bản vẽ A0
01 bản vẽ A0
01 bản vẽ A0
01 bản vẽ A0
01 bản vẽ A0
01 bản vẽ A0

5- Cán bộ hướng dẫn:
Phần:
Toàn phần

Họ và tên cán bộ:
Nguyễn Văn Yến


6- Ngày giao nhiệm vụ:
7- Ngày hoàn thành nhiệm vụ:

/ / 2019
25 / 5 / 2019

Đã thông qua Bộ môn
Ngày
tháng năm 2019
Tổ trưởng bộ môn

Cán bộ hướng dẫn

C
C

TS. Vũ Thị Hạnh

PGS. TS. Nguyễn Văn Yến

U
D

R
L
T.

MỤC LỤC

TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
LỜI NĨI ĐẦU ................................................. Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định.
CAM ĐOAN .................................................... Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.
MỤC LỤC..................................................................................................................................i
DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH ẢNH ........................................................................... iv
MỞ ĐẦU ...................................................................................................................................1
CHƯƠNG 1: CAO SU VÀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SĂM XE ĐẠP ....................2
1.1. Giới thiệu chung về cao su ..............................................................................................2
1.1.1. Khái niệm .......................................................................................................................2
1.1.2. Tính chất .........................................................................................................................2
1.2. Các loại cao su ..................................................................................................................5
1.2.1. Cao su thiên nhiên .........................................................................................................5
1.2.2. Cao su tổng hợp .............................................................................................................9
1.2.3. Cao su tái sinh .....................................Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.1
1.2.4. Các chất phối hợp cho cao su............Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.2
1.3. Cơ sở lý thuyết về luyện cao su ..........Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.3
1.3.1. Sơ luyện ...............................................Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.3
1.3.2 .Hỗn luyện ...........................................Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.3
1.4. Các sản phẩm được sản xuất từ cao su ..........Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác
định.4
1.5. Dây chuyền công nghệ sản xuất ống săm xe đạp .Lỗi! Thẻ đánh dấu không được
xác định.6
1.5.1 : Chủng loại sản phẩm săm xe đạp ....Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.6
1.5.2: Sơ đồ dây chuyền sản xuất săm xe đạp .......Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác
định.6

1.5.3.Các công đoạn trong dây chuyền sản xuất ống săm xe đạp ......Lỗi! Thẻ đánh dấu
không được xác định.7
1.6. Cơ sở lý thuyết về ép đùn cao su .........Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.9
1.6.1 Khái niệm về ép đùn vật liệu..............Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.9
1.6.2. Cơ sở lý thuyết về ép đùn vật liệu ............................................................................ 20
1.6.3. Điều chỉnh và kiểm tra quá trình ép đùn: ....Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác
định.3
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MÁY ÉP ĐÙN ỐNG SĂM XE ĐẠP ..Lỗi! Thẻ đánh dấu
không được xác định.5
2.1. Phân tích và lựa chọn máy hợp lý: ......Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.5
2.1.1. Chọn xylanh ........................................Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.5
2.1.2. chọn trục vít đùn .................................Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định.5
2.1.3.Lựa chọn truyền động cho máy trục Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định.6
2.2. Tính tốn động học ................................Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.8
2.2.1. Giới thiệu chung về động học máy ..Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.8
2.2.2 Các số liệu ban đầu..............................Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.8

C
C

DU

R
L
T.


2.2.3. Phương trình chuyển động, vận tốc, gia tốc........Lỗi! Thẻ đánh dấu không được
xác định.8
2.2.4. Phân phối tỉ số truyền ................................................................................................ 30

2.2.5. Xác định số vịng quay và cơng suất của các trục .................................................. 30
2.3. Thiết kế các bộ truyền ...........................Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.2
2.3.1. Thiết kế bộ truyền đai ........................Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.2
2.3.2. Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp nhanh......Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác
định.5
2.3.3. Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp chậm.......Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác
định.1
2.4. Tính tốn thiết kế trục và tính chọn then ........Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác
định.7
2.4.1. Thiết kế trục ........................................Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định.7
2.4.2. Tính chọn then ....................................Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.9
2.5. Chọn ổ lăn ....................................................................................................................... 60
2.6. Tính tốn động lực học tồn máy ........Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định.2
2.6.1. Định các kích thước yêu cầu .............Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.2
2.6.2. Xác định các tải trọng tác dụng lên trục vít Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác
định.5
2.6..3. Tính sức bền của trục vít đùn...........Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định.9
2.6.4. Tính sức bền vịng xoắn vít ép ..........Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định.1
2.6.5. Tính tốn năng lượng tiêu thụ trong quá trình ép ........Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng
được xác định.3
2.6.6. Tính tốn cân bằng nhiệt cho khoang ép ....Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác
định.4
2.6.7. Xác định đường kính làm việc của buồng xuắn Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được
xác định.5
2.6.8. Tính tốn khn ép ............................Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.9
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHUN PHẤN......Lỗi! Thẻ đánh dấu không
được xác định.1
3.1. Tìm hiểu chung về bột chống dính ......Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định.1
3.2. Q trình và ngun tắc chống dính....Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định.1
3.3. Phân tích và chọn phương án thiết kế .Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.1

3.3.1. Phương án thổi trực tiếp ....................Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.1
3.3.2. Phương án hai bình trích....................Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định.2
3.3.3 Phương án hổn hợp..............................Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.3
3.3.4. Phương án đĩa quay ............................Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.3
3.4. Đánh giá và chọn phương án thiết kế ..Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.5
3.5. Phân tích và tính tốn động lực học máy ........Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác
định.5
3.5.1 Phân tích chung...................................... Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định.
3.5.2. Tính tốn chung ..................................Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.6
3.5.3. Thiết kế và tính tốn bánh vít ...........Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định.7
3.5.4. Thiết kế trục vít...................................Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định.7
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ BĂNG TẢI LÀM MÁT VÀ VẬN CHUYỂN ỐNG SĂM
XE ĐẠP .........................................................Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định.9
4.1. Tìm hiểu chung về băng tải ..................Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định.9
4.2. Đặc tính kĩ thuật .....................................Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.9

C
C

DU

R
L
T.


4.3. Mơ hình chung về băng tải hoặc băng chuyền .......Lỗi! Thẻ đánh dấu không được
xác định.9
4.4. Phân loại băng tải...................................Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.9
4.5. Thiết kế băng tải............................................................................................................. 90

4.5.1. Tính chiều rộng băng vải cao su ............................................................................... 90
4.5.2. Tính độ bền băng tải (số lớp lõi Z)...Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định.1
4.5.3. Tính chọn động cơ ..............................Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.2
4.6. Tính chọn tang........................................Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định.2
4.6.1. Cơ sở lí thuyết .....................................Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định.2
4.6.2. Chọn và tính tốn................................Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định.3
CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ GIÀN LÀM NGUỘI Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác
định.4
5.1. Vị trí của giàn làm nguội trong dây chuyền sản xuất ống săm xe đạp......... Lỗi! Thẻ
đánh dấu khơng được xác định.4
5.2. Tính chọn động cơ điện ........................Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.4
5.3. Thiết kế hộp giảm tốc............................Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.4
5.3.1. Chọn vật liệu .......................................Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.4
5.3.2. Định ứng suất cho phép của răng bánh vít ..Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác
định.4
5.3.3. Tính tỉ số truyền I và chọn số mối ren trục vít và số răng bánh vít. Lỗi! Thẻ đánh
dấu không được xác định.5
5.3.4. Sơ bộ chọn trị số hiệu suất  và hệ số tải trọng K .......Lỗi! Thẻ đánh dấu không
được xác định.5
5.3.5. Đinh m và q .........................................Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.5
5.3.6. Kiểm nghiệm vận tốc trượt, hiệu suất và hệ số tải trọng ..........Lỗi! Thẻ đánh dấu
không được xác định.5
5.3.7. Kiểm nghiệm ứng suất uốn của răng bánh vít ....Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được
xác định.6
5.3.8. Định các thơng số hình học ...............Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định.6
5.3.9. Tính lực tác dụng ................................Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.6
CHƯƠNG 6 : THIẾT KẾ MÁY VUỐT SĂM....Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác
định.8
6.1. Tìm hiểu chung về cơng đoạn vuốt săm .........Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác
định.8

6.2. Ngun lí hoạt động ..............................Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định.8
6.3. Tính chọn động cơ điện ........................Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.8
6.4. Thiết kế các bộ truyền ...........................Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.8
6.4.1. Thiết kế bộ truyền đai ........................Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.8
6.4.2. Thiết kế bộ truyền xích ............................................................................................ 100
6.5. Các cơ cấu và bộ phận trong máy vuốt săm ...Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác
định.1
6.5.1. Cơ cấu căng xích ................................Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.1
6.5.2. Miệng vuốt ..........................................Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.2
CHƯƠNG 7: MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ LẮP RÁP VÀ BẢO DƯỠNG AN TOÀN VÀ
VẬN HÀNH ..................................................Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.3
7.1. Lắp ráp ....................................................Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.3
7.1.1. Lắp hộp tốc độ ....................................Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.3
7.1.2. Lắp hệ thống máy ...............................Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.3

C
C

DU

R
L
T.


7.2. Bảo dưỡng máy ......................................Lỗi! Thẻ
7.3. Bôi trơn ...................................................Lỗi! Thẻ
7.3.1. Bôi trơn hộp giảm tốc ........................Lỗi! Thẻ
7.3.2. Bôi trơn bộ phận ổ ..............................Lỗi! Thẻ
7.4. An toàn và vận hành ..............................Lỗi! Thẻ

7.4.1. An tồn về điện ...................................Lỗi! Thẻ
7.4.2. An tồn phịng cháy chữa cháy .........Lỗi! Thẻ
7.4.3. An toàn vận hành máy .......................Lỗi! Thẻ
KẾT LUẬN CHUNG..................................Lỗi! Thẻ
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................Lỗi! Thẻ

đánh
đánh
đánh
đánh
đánh
đánh
đánh
đánh
đánh
đánh

dấu
dấu
dấu
dấu
dấu
dấu
dấu
dấu
dấu
dấu

không được
không được

không được
không được
không được
không được
không được
không được
không được
không được

C
C

DU

R
L
T.

xác định.3
xác định.3
xác định.3
xác định.3
xác định.4
xác định.4
xác định.4
xác định.4
xác định.5
xác định.6

DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH ẢNH
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Thành phần tiêu chuẩn để xác định tính cơ lý của cao su .................................8
Bảng 2.1: Thông số trên các trục.................Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định.2
Bảng 3.1: Phân tích đánh giá phương án thiết kế..Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác
định.5
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Bảng phân loại trong kỹ thuật và chế biến cao su................................................5
Hình 1.2: Sơ đồ dây chuyền sản xuất crepe ..........................................................................6
Hình 1.3: Sơ đồ sản xuất cao su thiên nhiên .........................................................................8
hình 1.4: Sơ đồ sản xuất cao su tái sinh......Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.2
Hình1.5 : Sơ đồ động máy luyện hở 2 trục cán .....Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác
định.4
Hình 1.8: Sơ đồ sản xuất săm xe đạp ..........Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định.7
Hình 1.9 Đồ thị chỉ sự phụ thuộc của áp suất và chiều cao. .Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng
được xác định.1
Hình 1.10 Đồ thị chỉ sự phụ thuộc của hệ số ma sát vào áp suất của vật liệu .... Lỗi! Thẻ
đánh dấu không được xác định.2
Hình 1.11 Đồ thị chỉ sự phụ thuộc của lực chiều trục vào áp suất ép của vật liệu .... Lỗi!
Thẻ đánh dấu khơng được xác định.2
Hình 2.1 Sơ đồ cơ cấu ép bằng trục vít đùn ..........Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác
định.5
Hình 2.2 Sơ đồ cơ cấu ép bằng vít xoắn.....Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định.6
Hình 2.3: Sơ đồ động máy đùn ép...............Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định.8
Hình 2.4: Sơ đồ tiết diện đai thang..............Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định.2
Hình 2.5: Thơng số bánh đai ........................Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.4
Hình 2.6: Sơ đồ biểu diễn lực tác dụng len bánh răng..Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được
xác định.1
Hình 2.7: Sơ đồ biểu diễn lực tác dụng len bánh răng..Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được
xác định.7

Hình 2.8: Phác họa hộp giảm tốc ................Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định.8
Hình 2.9: Sơ đồ các kích thước của then và trục...Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác
định.9
Hình 2.10: Sơ đồ các kích thước của ổ lăn ........................................................................ 60
Hình 2.11:Sơ đồ mặt cắt ngang của cánh vít .........Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác
định.5
Hình 2.12: Sự biến đổi áp suất theo chiều dài. ......Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác
định.5
Hình 2.13: Sơ đồ tải trọng tác dụng lên vít ép .......Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác
định.7
Hình 2.15: Sơ đồ áp suất tác dụng lên vịng xoắn vít ép ........Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng
được xác định.1
Hình 2.16: Sơ đồ biểu diễn sự thay đổi áp suất theo chiều dài..........Lỗi! Thẻ đánh dấu
không được xác định.6

C
C

DU

R
L
T.


Hình 2.17: Sơ đồ cấu tạo mặt cắt ngang của xilanh......Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được
xác định.7
Hình 2.18: Sơ đồ cấu tạo ống ngoài của xilanh .....Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác
định.8
Hình 3.1:Phương án phun phấn thổi trực tiếp........Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác

định.2
Hình 3.2: Phương án hai bình trích .............Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định.2
Hình 3.3: Phương án hổn hợp ......................Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.3
Hình 3.4: Phương án đĩa xoay .....................Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định.4
Hình 4.1: Băng tải ................................................................................................................. 90
Hình 4.2: Băng tải .........................................Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định.1
Hình 4.2: Sơ đồ băng tải ...............................Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định.3
Hình 5.1: Sơ đồ dàn làm nguội ....................Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định.7
Hình 6.1: Kích thước bánh đai........................................................................................... 100
Hình 6.2: Cơ cấu căng xích ..........................Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định.2
Hình 6.3: Miệng vuốt....................................Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.2

C
C

DU

R
L
T.


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế dây chuyền sản xuất ống săm xe đạp

MỞ ĐẦU

Trong ngành cơng nghiệp cơ khí và các ngành khác, máy móc chiếm vị trí quan
trọng khơng thể thiếu. Có nhiều loại máy móc thiết bị cho các lĩnh vực khác nhau như:

nông nghiệp, y tế, xây dựng... Mỗi một loại máy móc thiết bị cho ra sản phẩm phục vụ
cho một hoặc một số lĩnh vực. Sản phẩm cao su được ứng dụng nhiều trong cuộc sống.
Cùng với sự phát triển nhanh chóng của xã hội thì phương tiện giao thơng cũng
phát triển nhanh chóng ngày càng tiện dụng và an toàn. Trong phương tiện giao thơng
thì săm lốp xe là dễ gặp trục trặc và được sửa chữa nhiều. Vì thế dây chuyền sản xuất
ống săm xe là cần thiết cho nhà sản xuất săm.
Với mục tiêu và tầm quan trọng trên thì việc thiết kế một dây chuyền sản xuất săm
xe đạp là cần thiết. Được sự nhất trí cho phép của khoa cơ khí và thầy giáo hướng dẫn
PGS.TS Nguyễn Văn Yến em xin thiết kế dây chuyền sản xuất ống săm xe đạp làm đề
tài tốt nghiệp.
Nội dung đồ án tốt nghiệp gồm 7 chương:
Chương 1: Cao su và công nghệ sản xuất săm xe đạp
Chương 2: Thiết kế máy ép đùn ống săm xe đạp
Chương 3: Thiết kế hệ thống phun phấn
Chương 4: Thiết kế băng tải làm mát và vận chuyển ống săm xe đạp
Chương 5: Thiết kế giàn làm nguội
Chương 6: Thiết kế máy vuốt săm
Chương 7: Một số vấn đề về lắp ráp và bảo dưỡng An toàn và vận hành

SVTH: Đinh Quốc Sơn – Lớp: 14C1VA

GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Yến

1


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế dây chuyền sản xuất ống săm xe đạp

CHƯƠNG 1:
CAO SU VÀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SĂM XE ĐẠP
1.1. Giới thiệu chung về cao su:
1.1.1. Khái niệm:
Cao su là hợp chất cao phân tử mà mạch đại phân tử của nó có chiều dài lớn
hơn rất nhiều lần chiều rộng và được cấu tạo từ một hoặc nhiều loại mắt xích có cấu
tạo hóa học giống nhau được lặp đi lặp lại nhiều lần.
1.1.2. Tính chất:
Hoạt động hóa học, tính năng kĩ thuật của cao su phụ thuộc vào thành phần
hóa học, khối lượng phân tử, sự phân bố khối lượng phân tử và sự sắp xếp tương ứng
các mạch đại phân tử trong khối polyme. Độ bền nhiệt của cao su phụ thuộc vào năng
lượng liên kết các ngun tố hình thành mạch chính. Năng lượng liên kết càng cao thì
độ bền nhiệt càng lớn, cao su có khả năng làm việc ở nhiệt độ càng cao.
Bảng năng lượng liên kết các nguyên tố có khả năng hình thành mạch chính:
Kí hiệu
Năng lượng [ KJ/ mol]
C-C
349
C-O
353
Si- O
454
Si – Si
233
S –S
243 – 260
Cấu tạo mạch phân tử của cao su phụ thuộc vào bản chất các liên kết tạo nên
mạch chính. Các liên kết khơng phân cực hình thành các mạch phân tử có cấu trúc
thẳng. Các liên kết phân cực hình thành các mạch phân tử dạng lị xo. Cao su silicon
có mạch đại phân tử cấu tạo từ các nguyên tố Silic (Si), Oxi (O) xen kẽ nhau. Do liên

kết Si - O có độ phân cực lớn, góc liên kết hóa trị nguyên tố Oxi lớn nên mạch đại
phân tử Silicon có cấu trúc dạng lị xo (quanh nó được che đậy bằng các gốc Ankyl).
Lực tác dụng tương hỗ giữa các phân tử, các nhóm thế của mạch đại phân tử
mà đại lượng để đánh giá nó là mật độ năng lượng kết dính nội gây ảnh hưởng lớn đến
độ tương tác và hịa tan polyme vào các loại dung mơi hữu cơ. Mặt khác, phụ thuộc
vào lực tác dụng tương hỗ giữa các phân tử đàn tính của vật liệu thay đổi khi thay đổi
nhiệt độ.
Polyme chứa các nhóm phân cực lớn ở mạch chính có tác dụng tương hỗ giữa các
phân tử lớn thì đàn tính của vật liệu giảm nhanh chóng khi nhiệt độ giảm. Những
polyme như vậy có tính nhiệt độ hóa thủy tinh cao. Ngược lại, các polyme khơng phân
cực có lực tác dụng tương hỗ giữa các phân tử nhỏ, mềm dẻo ngay cả khi nhiệt độ
thấp. Tính chất của polyme cũng được tổng hợp từ một loại monome như nhau nhưng
có thể khác nhau phụ thuộc vào thứ tự, vị trí liên kết để tạo thành mạch đại phân tử và
cách sắp xếp chúng trong khơng gian. Chẳng hạn, khi trùng hợp butadien có thể nhận
được 4 loại polyme có cấu trúc điều hịa khơng gian mà chúng có những đặc trưng lý
học, cơ học, và các tính chất hóa học khác nhau:
nCH2

CH

CH

SVTH: Đinh Quốc Sơn – Lớp: 14C1VA

CH2

GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Yến

2

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế dây chuyền sản xuất ống săm xe đạp

HC

CH2

2HC

1,4 Trans Polybutadien

HC
n
CH2

CH2

1,4 Cis Polybutadien
CH

CH

n

CH3

CH2

C

1,2 Polybutadien izotactic

CH

CH2

CH

CH

CH2

CH2

n

CH2

C
CH2

CH

CH2

CH

1,2 Polybutadien Sindiotatic

CH

CH2

n

+ 1,4 Trans poly butadien; 1,2 poly butadiene izotactic; 1,2 poly butadiene
sindotactic: là các chất dẻo kết tinh trong quá trình biến dạng, có độ cứng lớn và màu
trắng. Từ các loại polyme này có thể sản xuất ra sợi tổng hợp.
+ 1,4 Cis poly butadiene là cao su butadiene được dùng trong công nghiệp chế
biến và gia công cao su để sản xuất ra các sản phẩm cao su dân dụng.
Trong khối polyme, các monome có cấu trúc khơng gian khác nhau, có thể sắp
xếp xen kẽ nhau theo một thứ tự nào đó hoặc chúng có thể sắp xếp tự do. Tỉ số giữa
các mắt xích sắp xếp theo thứ tự và tổng số các mắt xích trong khối polyme là đại
lượng đánh giá mức độ điều hòa khơng gian của polyme. Polyme có mức độ điều hịa
khơng gian lớn có khả năng kết tinh và chuyển sang trạng thái tinh thể lớn hơn ngay cả
trong trường hợp khơng có biến dạng. Cao su tinh thể và cao su kết tinh trong quá
trình biến dạng được đặc trưng bằng độ bền cơ học cao. Tuy nhiên, cùng với tăng của
hàm lượng pha tinh thể khả năng bảo toàn tính chất vật lý, đàn tính ở nhiệt độ thấp
(giảm). Nhiệt độ hóa thủy tinh của cao su tinh thể cao hơn nhiệt độ hóa thủy tinh của
cao su có cùng bản chất hóa học nhưng nằm trong cấu trúc vơ định hình.
Khối lượng phân tử dài phân bố khối lượng phân tử của cao su cũng có những
ảnh hưởng rất lớn đến tính cơng nghệ, tính chất cơ lí của vật liệu. Đối với mỗi loại cao
su, khi tăng khối lượng phân tử đến một giá trị nào đó, các tính chất cơ lí đều tăng, đặc
biệt là độ bền mài mịn và đàn tính của vật liệu. Trong khoảng nhiệt độ, cao su ở trạng
thái mềm cao và chảy nhớt. Sự phụ thuộc tính chất cơng nghệ vào khối lượng phân tử
có thể đánh giá qua sự phụ thuộc độ nhớt vật liệu vào khối lượng phân tử theo phương
trình:
  k.M .

 : độ nhớt của vật liệu.
M . : giá trị trung bình khối lượng phân tử của cao su.
SVTH: Đinh Quốc Sơn – Lớp: 14C1VA

GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Yến

3


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế dây chuyền sản xuất ống săm xe đạp

 : hằng số, nhập các giá trị α = 3;4.
k: hằng số phụ thuộc vào bản chất polyme.
Cùng với sự phát triển của các ngành kĩ thuật khác, yêu cầu kĩ thuật đối với cao su,
các sản phẩm cao su cũng khác nhau. Nhu cầu sản xuất ra các loại cao su đáp ứng
những yêu cầu kĩ thuật đa dạng là cần thiết. Ngày nay trong kĩ thuật chế biến và gia
công cao su sử dụng không những cao su tờ một loại monome mà các loại cao su cấu
tạo từ các loại monome khác nhau. Những polyme nhận được có trong mạch các mắt
xích từ những monome khác nhau được gọi là sopolyme. Sự sắp xếp khác nhau các
monome trong mạch đại phân tử tạo cho cao su những tính chất cơ học, lý học, hóa
học và các tính chất cơng nghệ khác. Sopolyme có cấu trúc từ mạch đại phân tử mà
các đoạn mạch được hình thành từ một loại monome sắp xếp xen kẽ với các đoạn
mạch được hình thành từ một loại monome khác nhau được gọi là block- sopolyme.
nA + mB  - (A)x – (B)y – (A)a – (B)b –
Sopolyme mà mạch đại phân tử của nó được hình thành từ các monomer sắp
xếp xen kẽ nhau được gọi là sopolyme có cấu trúc điều hịa:
…- A – B – A – B – A – B - …
Mạch chính mạch đại phân tử không những chỉ được tạo thành từ các ngun

tử cacbon mà nó cịn được tạo thành từ các nguyên tố của nhiều nguyên tố hóa học
khác nhau: cao su silicon có mạch đại phân tử cấu tạo từ các nguyên tử silic và oxi sắp
xếp xen kẽ nhau:
R

Si

O

R

Si

R

O
R

R
Si

O
R
n

Mạch đại phân tử cao su có thể chứa liên kết đơi và cũng có thể khơng chứa
các liên kết đơi…Sự khác nhau về cấu tạo hóa học, cấu trúc mạch phân tử đã tạo cho
cao su những tính chất cơ, lý, hóa đa dạng khác nhau. Phương pháp phân loại cao su
theo những tính chất đặc trưng khác nhau không đáp ứng được yêu cầu của công nghệ.
Ngày nay tất cả các loại cao su được phân loại theo nguồn gốc sản xuất và lĩnh vực sản

xuất. Cách phân loại này giúp cho nhà công nghệ dễ dàng lựa chọn cao su, định hướng
công nghệ chế biến và gia công ra sản phẩm với những yêu cầu kĩ thuật cần thiết.
Tìm hiểu đi sâu về cao su hết sức cần thiết để từ đó người kĩ sư cơ khí có thể
có những nhận định tổng quan về máy móc, thiết bị sẽ được chế tạo để đưa vào sản
xuất, chế biến và gia công cao su. Phương pháp gia công ra sản phẩm cao su là yếu tố
quan trọng có ảnh hưởng đến tính năng kĩ thuật, thời gian sử dụng sản phẩm đó. Thực
vậy, trong q trình sơ hỗn luyện phụ thuộc vào phương pháp hỗn luyện, máy và thiết
bị tiến hành hỗn luyện, có thể nhận được hỗn hợp cao su mà mức độ phân tán đồng
đều các cấu tử trong nó khác nhau, phụ thuộc vào phương pháp thành hình sản phẩm,
định hình sản phẩm (phương pháp lưu hóa) có thể nhận được các sản phẩm cao su có
cấu tử ngoại vi phân tử, cấu trúc mạng lưới khơng gian khác nhau. Để có được sản
phẩm cao su với tính năng kỹ thuật cho trước khơng những lựa chọn các chất phối hợp
thích hợp với hàm lượng thích hợp mà cịn phải nghiên cứu lựa chọn phương án thiết
kế máy móc thiết bị cơng nghệ tối ưu nhất để chế tạo và từng bước hòan thiện dần
SVTH: Đinh Quốc Sơn – Lớp: 14C1VA

GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Yến

4


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế dây chuyền sản xuất ống săm xe đạp

công nghệ chế biến và gia công cao su để nâng cao dần chất lượng sản phẩm đáp ứng
ngày càng cao nhu cầu thị trường.

1.2. Các loại cao su:
CAO SU

CAO SU THIÊN NHIÊN

CAO SU TỔNG HỢP

CAO SU DÂN DỤNG

CAO SU IZOPREN

CAO SU BUTADIEN

CAO SU POLYBUTADIEN STYREN

CAO SU CÓ CÔNG
DỤNG ĐẶC BIỆT

CAO SU BUTADIEN NITRYL

CAO SU CLOPREN

CAO SU BUTYL

CAO SU THIOCOL

CAO SU FLO

CAO SU SILICON

CAO SU URCTAN

CAO SU CACBOXYL

Hình 1.1 Bảng phân loại trong kỹ thuật và chế biến cao su
1.2.1. Cao su thiên nhiên:
a. Lịch sử phát triển: cao su thiên nhiên được loài người phát hiện và sử dụng
vào nửa cuối thế kỷ XVI ở Nam Mỹ. Con người chỉ sử dụng cao su ở mức độ thấp và
đến năm 1839 thì lồi người phát minh được q trình lưu hóa chuyển cao su từ trạng
thái chảy nhớt sang trạng thái đàn hồi cao bền vững và cao su từ đó được sử dụng để
sản xuất ra sản phẩm tăng lên.
Năm 1975 sản lượng cao su thiên nhiên thế giới: 3,5 tr tấn.
Năm 1980 sản lượng cao su thiên nhiên thế giới: 5 tr tấn.
Năm 1990 sản lượng cao su thiên nhiên thế giới: 7,5 tr tấn.
Năm 2000: sản lượng ước đạt gần 10 tr tấn.
b. Mủ cao su thiên nhiên: mủ cao su thiên nhiên là nhũ tương trong nước của
các hạt cao su với hàm lượng phần khô ban đầu từ 28% đến 40%. Các hạt cao su này
vơ cùng nhỏ bé và có hình dạng của quả trứng gà, kích thước các hạt từ 0,05 – 3 m ,
một gam mũ cao su với hàm lượng khoảng 40% chứa 5.1013 hạt với đường kính trung
bình khoảng 0,26 m .
Mủ cao su chảy từ cây cao su ra có kiềm tính yếu ( PH = 7,2). Sau vài giờ bảo
quản trị số PH của mủ cao su giảm dần xuống từ 6,9 – 6,6 sau đó latec dần dần bị keo
tụ.
SVTH: Đinh Quốc Sơn – Lớp: 14C1VA

GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Yến

5


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế dây chuyền sản xuất ống săm xe đạp

Thành phần và tính chất của mủ cao su thiên nhiên phụ thuộc vào tuổi của cây,
khí hậu, thổ nhưỡng nơi cây phát triển.
Thành phần chính của mủ cao su thiên nhiên cho ở bảng sau:
Tên
Thành phần (%)
Nước
52,3  67
Cacbuahydro
37,3  29,5
Poyxacrit
4,2  1,2
Nhựa thiên nhiên
3,4  1,0
Protein
2,7  0,9
Chất khoáng
0,2  0,4
Mủ cao su thiên nhiên chứa nhiều nước. Để giảm giá thành vận chuyển và tiện
sử dụng latec thường được cô đặc.
c. Cao su sống: Cao su thiên nhiên được sản xuất từ latec chủ yếu bằng 2
phương pháp: keo tụ mủ cao su và cho bay hơi nước ra khỏi mủ cao su.
Ta giới thiệu sơ đồ dây chuyền sản xuất crepe hong khói từ mủ cao su thiên
nhiên:
PHA LỎNG

LỌC

KCS + ĐÓNG KIỆN

KEO TỤ

SẤY HONG KHĨI

CÁN ÉP NƯỚC

NGÂM NƯỚC

CÁN RÃNH

Hình 1.2: sơ đồ dây chuyền sản xuất crepe
d. Thành phần và cấu tạo của cao su thiên nhiên:
Thành phần của cao su thiên nhiên gồm nhiều nhóm các chất hóa học khác
nhau: cacbuahydro (phần chủ yếu), độ ẩm, các chất tách ly bằng axeton, các chất chứa
Nitơ mà thành phần chủ yếu của nó là protein và các chất khống. Hàm lượng các chất
này có thể dao động tương đối lớn và phụ thuộc vào nhiều yếu tố: phương pháp sản
xuất, tuổi của cây cao su, cấu tạo thổ nhưỡng, khí hậu nơi cây sinh trưởng và mùa khai
thác mủ cây cao su.
Tính chất cơ lý, tính năng kĩ thuật của cao su thiên nhiên được xác định bằng
mạch cacbuahydro tạo thành từ các mắt xích izopenten:
CH2

C

CH

CH2

CH3

*

n

Khối lượng phân tử trung bình của cao su thiên nhiên là 1,3.106. Mức độ dao
động khối lượng phân tử rất nhỏ (105  2.106)
e. Tính chất vật lý của cao su thiên nhiên:
Cao su thiên nhiên ở nhiệt độ thấp có cấu trúc tinh thể. Vận tốc kết tinh lớn
nhất được xác định ở nhiệt độ - 250 C. Cao su thiên nhiên kết tinh có biểu hiện rõ ràng
lên bề mặt: độ cứng tăng bề mặt vật liệu mờ ( không trong suốt). Cao su thiên nhiên
tinh thể nóng chảy ở nhiệt độ 400 C. Q trình nóng chảy các cấu trúc tinh thể của cao
su thiên nhiên xảy ra cùng với hiện tượng hấp thụ nhiệt (17 Kj/ Kg)
SVTH: Đinh Quốc Sơn – Lớp: 14C1VA

GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Yến

6


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế dây chuyền sản xuất ống săm xe đạp

Ở nhiệt độ 200C  300 C cao su sống dạng Crepe kết tinh ở đại lượng biến
dạng dãn dài là 200%. Tính cách âm của cao su mềm trên cơ sở cao su thiên nhiên
được đánh giá bằng vận tốc truyền âm trong đó. Ở nhiệt độ 250C, vận tốc truyền âm
trong cao su thiên nhiên là 37m/s. Vận tốc truyền âm giảm khi nhiệt độ hợp phần cao
su. Cao su thiên nhiên tan tốt trong các dung mơi hữu cơ mạch thẳng, mạch vịng,
tetraclorua cacbon và sunfua cacbon.
Tính chất vật lý của cao su thiên nhiên:

Các tính chất vật lý
Giá trị của tính chất
Khối lượng riêng
913 [ kg/m3]
Nhiệt độ hóa thủy tinh
-70 [ 0C]
Hệ số giãn nở thể tích
656.10-14 [dm3/0C]
Nhiệt dẫn riêng
0,14 [w/ m0K]
Nhiệt dung riêng
1,88 [ Kj/kg0K]
Nửa chu kỳ kết tinh
-250C 2  4h
Thẩm thấu điện môi ở tần số dao động 1000hec ( giây 2,4  2,7 h)
f. Tính cơng nghệ của cao su thiên nhiên:
Trong quá trình bảo quản, cao su thiên nhiên thường chuyển sang trạng thái
tinh thể, ở nhiệt độ môi trường từ 250C  300C hàm lượng pha tinh thể trong cao su
thiên nhiên là 40%. Trạng thái tinh thể làm giảm tính mềm dẻo của cao su thiên nhiên.
Để đánh giá mức độ ổn định các tính chất cơng nghệ của cao su thiên nhiên trên
thương trường quốc tế còn sử dụng hệ số ổn định độ dẻo PRI. PRI được đánh giá bằng
tỉ số (%) độ dẻo mềm cao su được xác định sau 30’ đốt nóng ở nhiệt độ 1400C so với
độ dẻo ban đầu.
Độ nhớt của cao su thiên nhiên phụ thuộc vào loại chất lượng:
- Cao su thiên nhiên thông dụng độ nhớt ở 1440 C là 95%
- Cao su loại SMR – 50 có độ nhớt là 75%
Để đảm bảo tính chất cơng nghệ của cao su trong các công đoạn sản xuất, cao
su được xử lý bằng sơ luyện đến độ dẻo p = 0,7  0,8
+ Độ dẻo của cao su thiên nhiên có thể xác định trên máy đo độ dẻo TM-2 của
Liên Xô cũ hoặc xác định qua độ nhớt  trên máy đo độ dẻo UOLLE (po). Độ dẻo po

có quan hệ với độ nhớt theo phương trình:
 = 5,06 + 2,25 po – 0,001 p2o
+ Để đánh giá mức độ ổn định các tính chất cơng nghệ của cao su thiên nhiên
dùng PRI. Hệ số ổn định PRI cho các loại cao su khác nhau thì khác nhau:
- Cao su hong khói mắt sàng loại I: PRI = 80% -90%.
- Cao su hong khói loại SMR – 5: PRI  60%.
- Cao su hong khói loại SMR - 50: PRI  30%.
Hệ số PRI càng cao thì vận tốc hóa dẻo cao su càng nhỏ. Điều đó có nghĩa là
cao su có hệ số PRI càng cao thì khả năng chống lão hóa càng cao.
- Để thuận tiện cho quá trình vận chuyển và sử dụng mủ cao su thường được
cơ đặc lại. Có nhiều phương pháp cơ đặc như: ly tâm hay bay hơi tự nhiên, tách lớp,
điện ly…bằng các phương pháp cơ đặc khác nhau thì nhận được cao su có tính chất và
thành phần khác nhau.
- Thông thường cao su thiên nhiên được sản xuất theo sơ đồ công nghệ sau:

SVTH: Đinh Quốc Sơn – Lớp: 14C1VA

GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Yến

7


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế dây chuyền sản xuất ống săm xe đạp

Mủ cao su
Loại bỏ tạp chất
Đông tụ
Cán rửa

Băm tạo hạt

Cán tấm

Xông khói

Sấy bằng khí nóng

Đóng kiện (cao su tờ)

Đóng kiện(cao su gốm)

Hình 1.3: sơ đồ sản xuất cao su thiên nhiên
+ Mủ cao su thiên nhiên thường được khuấy trộn với dung dịch axit axetic 1% cho đến
khi mủ đơng tụ hồn tồn. Giai đoạn cán rửa với mục đích loại bỏ các chất tan trong
nước axit dơ khi đông tụ cao su được cho qua các máy cán 2 trục và phun nước vào
khe trục cán nhiều lần cho sạch. Sau đó chuyển sang máy băm tạo hạt khi sản xuất cao
su dạng cốm hoặc máy cán có vân hoa trên trục để cán tấm khi sản xuất cao su tờ.
Cơng đoạn sấy cao su có tác dụng ngăn ngừa sự phát triển của vi sinh tăng thời
gian sử dụng cao su, sau đó cao su được đưa vào máy ép thủy lực để đóng kiện thành
các bánh cao su.
Cao su thiên nhiên có ưu, nhược điểm:
+ Ưu điểm: là sức dính tốt, đàn hồi tốt, lực kéo đứt và xé rách cao, sinh nhiệt
thấp, tốc độ lưu hóa nhanh, giá thành rẻ.
+ Nhược điểm: của cao su thiên nhiên là tính chất tác dụng của O2, O3, dầu,
axit, kiềm yếu, chống lão hóa nhiệt kém.
g. Tính chất cơ lý của cao su thiên nhiên:
Cao su thiên nhiên có khả năng lưu hóa bằng lưu huỳnh phối hợp với các loại
xúc tiến lưu hóa thơng dụng.

Tính chất cơ lý của cao su thiên nhiên được xác định theo tính chất cơ lý của
hợp phần cao su tiêu chuẩn xác định ở bảng sau:
Bảng thành phần tiêu chuẩn để xác định các tính chất cơ lý của cao su thiên
nhiên:
Bảng 1.1: thành phần tiêu chuẩn để xác định tính cơ lý của cao su
STT
Thành phần
Hàm lượng [ P.K.L]
1.
Cao su thiên nhiên
100,0
2.
Lưu huỳnh
3,0
3.
Mercaptobenzo thiazol
0,7
4.
ZnO
5,0
5.
Axit steoric
0,5
o
Hỗn hợp cao su lưu hóa ở nhiệt độ 145 trong thời gian lưu hóa: 20  30 phút. Các
tính chất cơ lý cần phải đạt là:
+ Lực kéo đứt  1800 N/cm2.
SVTH: Đinh Quốc Sơn – Lớp: 14C1VA

GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Yến

8


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế dây chuyền sản xuất ống săm xe đạp

+ Dãn dài khi đứt  800%.
+ Biến hình < 12 %.
1.2.2. Cao su tổng hợp:
Là loại cao su khơng có nguồn gốc tự thiên nhiên mà được tổng hợp từ các
hóa chất qua các phản ứng trùng hợp để tạo ra các loại cao su khác nhau tùy theo thành
phần chất ban đầu, loại xúc tác, điều kiện phản ứng....Điều này cũng dẫn đến các tính
chất khác nhau của cao su tổng hợp được. Một số loại cao su thường gặp:
a. Cao su izopren:
Cao su izopren (poly izopren) lần đầu được tổng hợp ở Liên Xô (cũ) năm
1949. Cao su izopren nhận được trong phản ứng trùng hợp 2- metylbutadien 1,3 trong
pha khí hoặc trong dung dịch cacbuahydro no với sự có mặt của xúc tác Liti (Li) kim
loại hoặc hệ xúc tác ziegler – Natha ( TiCl4 + AlR3) phụ thuộc vào tỉ lệ alkyl nhôm
tetra cloruatitan, các gốc ankyl khác nhau các nước, hãng sản xuất đã cho ra thương
trường quốc tế các loại cao su izopren khác nhau.
Cao su izopren có mạch chính được cấu tạo từ 94%  98% các mắt xích ở 1,4
six izopren.
Mạch chính mạch đại phân tử của cao su izopren có cấu tạo gần giống với cấu
tạo mạch chính mạch phân tử cao su thiên nhiên nên cao su izopren có tính cơng nghệ
và tính chất cơ lý tương đương với tính chất của cao su thiên nhiên
b. Cao su butadien (BR): có khả năng chống mài mịn tốt nên thường dùng
trong mặt lốp ôtô, xe máy hoặc các sản phẩm làm việc trong môi trường chịu ma sát
lớn như: băng chuyền, băng tải,…tính chống mỏi tốt. Nhược điểm của BR là tính

chống cắt xé thấp, cao su BR phối hợp tốt với các loại cao su không phân cực như: cao
su thiên nhiên, SBR, NBR. Tùy thuộc vào hãng sản xuất mà cao su BR có các kí hiệu
sau: BR 40, BR100, BR 01….
c. Cao su butadien styren: ( SBR)
+ Kí hiệu : Liên Xơ : CKC
Mỹ, Ý, Nhật : SBR
CHLB Đức : Bunas
Là loại cao su được trùng hợp từ Butadien [ CH3 – CH = CH – CH3] với
styren :
CH2

CH

+ Công thức cấu tạo :

CH2

CH

CH

CH2

CH2

CH

n

SVTH: Đinh Quốc Sơn – Lớp: 14C1VA

GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Yến

9


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế dây chuyền sản xuất ống săm xe đạp

Tỷ lệ butadien và styren trong cao su CKC thường là : 70 :30; 50 :50; 90 :10;
khi tỷ lệ giữa butadien và styren tăng ta thu được các loại cao su CKC khác nhau có
cơng dụng khác nhau.
+ Tính chất và ứng dụng :
Trọng lượng riêng phụ thuộc vào Styren :
CKC 10
0,919 [g/cm3]
CKC 30
0,949 [ g/cm3]
CKC 50
0,979 [ g/ cm3]
Tỷ trọng biến đổi thì tính chât cũng biến đổi theo
+ Tính năng chịu lão hóa oxi, chịu nhiệt độ, chịu dầu và chịu mài mòn, nhưng
đàn hồi, cưỡng lực, chịu uốn khúc, xé rách đều kém hơn cao su thiên nhiên.
+ Biến dạng nhiều lần sẽ sản sinh nhiệt lượng lớn, nhược điểm này làm cho
lốp ôtô chế tạo bằng cao su CKC kém chất lượng hơn chế tạo bằng cao su thiên nhiên.
+ Độ dẻo nhỏ, sơ luyện bằng cơ học tăng độ dẻo khó khăn hơn, khi gia công
độ co cao su lớn.
+ Cao su CKC có ít nối đơi hơn cao su thiên nhiên, khi pha chế dùng ít lưu
huỳnh (S), dùng nhiều chất xúc tác hơn lưu hóa.

Cao su SBR (CKC) có tính ma sát và mài mòn tốt nên được sản xuất mặt
lốp ôtô, xe máy và các sản phẩm chịu mài mịn khác. Tùy thuộc vào phương
pháp tổng hợp mà có các loại CKC (SBR) khác nhau.
Thường gặp là: SBR – 1502 cao su không độn dầu trùng hợp ở nhiệt độ
thấp.
SBR – 1712 cao su có độn dầu trùng hợp ở nhiệt độ thấp.
Cao su SBR có nhược điểm là tính chống xé rách và nứt thấp, lực kéo đứt
thấp, sinh nhiệt cao, ít kín khí, tính chịu nhiệt và chống lão hóa thấp.
d. Cao su butadien – nitryl:
+ Ký hiệu : CKH ( Liên Xô).
NBR ( Mỹ, Ý, Nhật).
Là sản phẩm đồng trùng hợp của butadien 1,3 và acrylonitryl với sự có mặt
của hệ xúc tác oxy hóa khử persunfat kali và trietanolamin. Cao su butadien nitryl
công nghiệp ra đời 1937 ở CHLB Đức. Sản phẩm chủ yếu có mạch phân tử dài – mạch
đại phân tử của butadien nitryl là :
nCH2

CH

CH

+

CH2

mCH2

CH
N

C

2HC CH

CH

CH2

CH2

a

CH2
HC

b
N

e. Cao su Clopren:
Là sản phẩm nhận được trong quá trình trùng hợp huyền phù Clopren hoặc
trong quá trình đồng trùng hợp clopren với một hàm lượng monome loại diên không
lớn. Cao su clopren huyền phù được trùng hợp ở nhiệt độ 40  20C và 6  2oC với sự
có mặt của xúc tác oxy hóa persunfatkali. Sản phẩm nhận được trong quá trình trùng
SVTH: Đinh Quốc Sơn – Lớp: 14C1VA

GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Yến

10

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế dây chuyền sản xuất ống săm xe đạp

hợp gọi là cao su clopren nhiệt độ cao và cao su clopren nhiệt độ thấp tương ứng. Cao
su clopren là cao su phân cực lớn. Nguyên tử Clo có khả năng che chắn các tác nhân
tác dụng tốt nên Clopren là cao su chịu dầu, chịu tác dụng hóa học tốt. Độ bền trong
mơi trường dầu mỡ của cao su clopren thua cao su nitryl, tuy nhiên trong các dung môi
hữu cơ như: axeton, rượu...Cao su Clopren chịu tốt hơn. Cao su clopren bền với các
tác dụng hóa chất như: axit, bazơ, muối...nên trong cơng nghiệp cao su, clopren dùng
để bọc lót thiết bị, chống ăn mịn tốt. Cao su Clopren có độ bền khí hậu tốt, có khả
năng phân tích điện tốt nên nó được dùng để bọc cáp điện trong công nghiệp và điện
tử.
f. Cao su Butyl:
Là cao su có tính chịu nhiệt tốt, có tính đàn hồi tốt, bền với tác động của mơi
trường hóa học nên thường dùng trong các loại sản phẩm chịu nhiệt như cốt hơi, màng
lưu hóa, hoặc trong các thiết bị chịu nhiệt acid, kiềm. Tính kín khí tốt nên thường dùng
trong các sản phẩm như săm.....Butyl còn dùng trong vật liệu bọc lót dây điện hoặc các
vật liệu khác do tính bền với khí hậu. Butyl cịn có tính chịu va đập tốt nên thường
dùng trong các sản phẩm có yêu cầu chống rung cao.
Nhược điểm của Butyl là khả năng chịu dầu mỡ kém sức dính kém, không trộn
lẫn với các loại cao su khác, tốc độ lưu hóa thấp.
* Ngồi ra, cịn có nhiều loại cao su tổng hợp khác như: clopren, clobutyl,
thiokol, silicon…có nhiều tính năng khác nhưng ít sử dụng hơn. Tất cả các loại cao su
tổng hợp đều được kiểm tra tính năng cơ lý theo đơn pha chế chuẩn riêng cho từng loại
cao su, qui trình luyện, điều kiện lưu hố mẫu, các số liệu về tính năng cơ lý cũng khác
nhau đối với từng loại cao su.
1.2.3. Cao su tái sinh:
a. Khái niệm: Cao su tái sinh là loại cao su thu được bằng phương pháp thoát lưu cao
su đã qua lưu hố, qua đó, có thể sử dụng lại các sản phẩm cao su đã qua sử dụng, sản

phẩm cao su cũ (cao su đã lưu hoá), hư hỏng và những phế liệu của các nơi gia công
vật liệu cao su với mục đích giảm giá thành sản phẩm.
b. Ý nghĩa và tác dụng của cao su tái sinh:
+ Cao su tái sinh được dùng nhiều trong lĩnh vực sản xuất các sản phẩm cao su.
+ Dùng cao su tái sinh tiết kiệm được cao su ống và một số hoá chất khác, giảm giá
thành sản phẩm.
+ Làm nhanh một số q trình gia cơng và tăng một số tính chất của sản phẩm.
+ Làm nhanh một quá trình trộn và phân tán đều cao su ống và các hoá chất của sản
phẩm.
+ Giảm lượng sinh nhiệt độ của hỗn hợp cao su khi gia công trên các thiết bị công
nghệ.
+ Giảm độ co của cao su khi cán tráng, ép xuất làm cho công việc cán tráng, ép xuất
nhanh và dễ hơn .
+ Các hỗn hợp có cao su tái sinh dễ tạo hình và làm nhanh quá trình lưu hố.
+ Tăng một số tính chất của cao su như tăng độ cứng, bền với nhiệt độ.
+ Tăng khả năng chống lão hoá thiên nhiên (ánh sáng, oxi,nhiệt độ)
+ Tăng khả năng chịu nhiệt độ, chịu dầu, và hơi nóng.
c. Quy trình chung để sản xuất cao su tái sinh:

SVTH: Đinh Quốc Sơn – Lớp: 14C1VA

GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Yến

11


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế dây chuyền sản xuất ống săm xe đạp

Cao su cũ

Nghiền bột

Lọc bỏ vải, kim loại

Thành phẩm

Tinh luyện

Thoát lưu

Sàng

Trộn chất làm mềm

hình 1.4: sơ đồ sản xuất cao su tái sinh
Có nhiều phương pháp sản xuất cao su tái sinh như thoát lưu bằng hơi nước bão hồ,
dùng hố chất hoặc dùng máy ép đùn.
+ Đun nóng bột cao su nghiền nhỏ, ủ với các chất làm mềm sẽ làm trương nở
cao su, giảm lực liên kết giữa các phần tử trong cao su tạo thuận lợi cho việc tái sinh,
lượng dùng từ: 10  30%
+ Trong q trình thốt lưu, một số phần cấu trúc mang mạng lưới khơng gian
có thể xảy râ ở các mạch ngang giữa các nguyên tố lưu huỳnh S với nhau, và giữa các
nguyên tử C và C trong mạch chính.
Vậy cấu trúc khơng gian giảm xuống làm cho cao su tan một phần trong các
dung môi hữu cơ làm cho cao su trở nên mềm dẻo hơn.
d. Ưu, nhược điểm của cao su tái sinh:
* Ưu điểm:
- Cải thiện độ dẻo, giảm thời gian cho chất độn vào mẻ luyện.

- Tăng tốc độ ép đùn, giảm độ nở của cao su tại miệng đùn.
- Cải thiện ngoại quan của sản phẩm ép đùn, giảm độ co rút.
- Giảm tiêu hao năng lượng vì một phần chất đột đã có trong cao su tái sinh.
- Tăng tính dính.
* Nhược điểm: sự giảm các tính năng cơ lý: làm giảm độ đàn hồi, độ bền, độ
xé rách của cao su lưu hóa, giảm khả năng làm việc trong điều kiện biến dạng liên tục
nên nó được sử dụng với hàm lượng thấp. Bởi thế, cao su tái sinh chỉ thay thế một
phần nhỏ cao su sống, nó được dùng nhiều trong các sản phẩm lưu hóa bằng khn
nhỏ như: thảm cao su, ống cao su......đặc biệt là các sản phẩm lớn vì chúng có tính lưu
động chậm nên dễ điền đầy khn, khơng tạo bọt khí.
Các loại cao su thường được tái sinh là: cao su thiên nhiên, SBR, Butyl. Sau
khi thoát lưu cao su tái sinh cũng được kiểm tra tính năng cơ lý theo đơn pha chế cho
từng loại cao su.
1.2.4. Các chất phối hợp cho cao su:
Để tạo cho cao su có những tính chất cần thiết, cao su sống được hỗn luyện
với các chất khác. Các hợp chất này có thể ở dạng bột lỏng, có nguồn gốc hữu cơ hay
vơ cơ, lượng dùng có thể rất nhỏ (0,01%) đến rất lớn (vài trăm phần khối lượng), phụ
thuộc vào tính năng tác dụng của các chất phối hợp được phân loại thành các loại sau:
a. Chất lưu hóa: S, Se, Te..
b. Xúc tiến lưu hóa : Sulfenamit, M,DM, Thiuram..
c. Trợ xúc tiến lưu hóa : thường là oxit kim loại như : ZnO..
d. Chất phịng lỗng : parafin, Antilut..
e. Chất hóa mềm : parafin, dầu thơng..
f. Chất độn : than đen, SiO2..
g. Chất làm dẻo: Aktiplast T, EF 44….
SVTH: Đinh Quốc Sơn – Lớp: 14C1VA

GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Yến

12

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế dây chuyền sản xuất ống săm xe đạp

h. Chất màu : TiO2, ZnO…

1.3. Cơ sở lý thuyết về luyện cao su :
1.3.1. Sơ luyện:
a. Khái niệm : Sơ luyện là quá trình dưới tác dụng của lực cơ học và sự tác
dụng của cao su với khơng khí làm phá vỡ các phân tử cao su và kết quả là làm tăng
độ dẻo, khả năng hấp thụ các phụ gia và tạo điều kiện gia công các công đoạn sau
được dễ dàng. Sơ luyện làm giảm tính đàn hồi và tăng độ dẻo của cao su, thuận lợi cho
quá trình hỗn luyện, cán tráng, ép xuất và lưu hóa. Đáp ứng yêu cầu khi gia công các
bản thành phẩm về cao su đạt chất lượng.
b. Lý thuyết về sơ luyện :
+ Khi sơ luyện đã xảy ra q trình oxi hóa giữa O2 trong khơng khí và cao su
dẫn đến sự phá vỡ các phân tử cao su làm cho độ dẻo của nó tăng lên.
+ Khi sơ luyện cao su thiên nhiên bằng máy luyện hở, ta thấy hiệu quả tốt ở
nhiệt độ cao thấp hơn.(500 – 600), cịn luyện kín thì nhiệt độ cao hơn. (160 – 1800)
+ Nếu sơ luyện có cao su sống thì sơ luyện phổ thơng.
+ Nếu sơ luyện có thêm chất xúc tiến là sơ luyện chủ liệu.
+ Khi sơ luyện, độ dẻo cao su sẽ khác nhau, ở các đoạn khác nhau:
Đoạn 1
0,23  0,34 Uolle.
Đoạn 2
0,35  0,44 Uolle.
Đoạn 3
0,45  0,54 Uolle.

Đoạn 4
0,59 trở lên.
* Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sơ luyện :
+ Thời gian sơ luyện tăng độ dẻo nhanh ở 15’  20’ ban đầu. Sau đó chậm
dần và hiệu quả sơ luyện kém. Nếu muốn tăng độ dẻo nhiều thì phải sơ luyện gián
đoạn, có bộ phận đảo cao su cũng như cần thao tác của công nhân.
+ Nhiệt độ trục càng thấp thì hiệu quả sơ luyện càng cao.
+ Sơ luyện trên máy luyện hở 2 trục thì tỉ tốc giữa 2 trục càng lớn thì độ dẻo
của cao su càng nhanh tăng giảm thời gian sơ luyện. Thường tỉ tốc của máy sơ luyện
hở là : 1 :1,08 ; 1 : 1,17
Nhưng nếu tỉ tốc quá lớn thì cao su bị đốt nóng nhanh dẫn đến hiệu quả sơ
luyện kém, khơng an tồn cho thiết bị.
+ Cự ly trục : 1  1,5 (mm).
+ Đường kính trục: trục lớn thì hiệu quả sơ luyện tốt.
+ Trọng lượng mỗi mẻ luyện: phù hợp với quy cách máy thì tốt.
+ Phương pháp thao tác của cơng nhân phải có kĩ thuật.
+ Chất lượng cao su sống phải đảm bảo.
1.3.2 .Hỗn luyện :
a. Khái niệm, ý nghĩa hỗn luyện :
+ Hỗn luyện là quá trình trộn các chất phối hợp vào cao su sơ luyện, là quá
trình phân tán đều các chất phối hợp vào cao su để trở thành một hỗn hợp cao su đồng
nhất theo đơn pha chế.
+ Hỗn luyện là khâu quan trọng trong công nghệ sản xuất các sản phẩm cao
su nói chung và lốp ơtơ nói riêng. Nếu cao su và các chất phối hợp khơng được trộn
đều thì khơng phát huy được cơng dụng của chúng, ảnh hưởng đến tính năng sử dụng
của sản phẩm.

SVTH: Đinh Quốc Sơn – Lớp: 14C1VA

GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Yến

13


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế dây chuyền sản xuất ống săm xe đạp

b. Hỗn luyện bằng máy luyện hở:

Hình1.5 Sơ đồ động máy luyện hở 2 trục cán
1 Động cơ
2 Hộp giảm tốc
3 Bộ truyền bánh răng
4 Trục cán
5 Bộ bánh răng thay thế
c. Hỗn luyện bằng máy luyện kín :
2

4

3

Hình 1.6 Sơ đồ động học máy luyện kín
1 Động cơ
2 Hộp giảm tốc
3 2 trục xoắn quay ngược chiều
4 Xilanh

1.4. Các sản phẩm được sản xuất từ cao su :

Cao su thiên nhiên dùng để sản xuất ra các mặt hàng dân dụng như : săm lốp
xe đạp, xe máy, ôtô...
SVTH: Đinh Quốc Sơn – Lớp: 14C1VA

GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Yến

14


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế dây chuyền sản xuất ống săm xe đạp

Hình 1.7 : sản phẩm từ cao su

SVTH: Đinh Quốc Sơn – Lớp: 14C1VA

GVHD: PGS.TS Nguyễn Văn Yến

15