(Đồ án tốt nghiệp) thiết kế máy ép phoi

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

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ MÁY ÉP PHOI

Người hướng dẫn: ThS. TRẦN MINH CHÍNH
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN VĂN LƯƠNG

Đà Nẵng, 2019


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ
THIẾT KẾ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Văn Lương

SSV: 101150032

Lớp

: 15C1A

Khóa: 2015- 2020

Khoa

: Cơ khí

Ngành: Cơng Nghệ Chế Tạo Máy

1. Tên đề tài tốt nghiệp:
THIẾT KẾ MÁY ÉP PHOI

C
C

2. Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện
3. Các số liệu ban đầu:

R
L
T.

- Năng suất 200kg/giờ.

- Các số liệu tham khảo từ thực tế.
Nội dung thuyết minh :

DU

- Tìm hiểu tổng quan về nguyên liệu và sản phẩm.

- Xây dựng phương án thiết kế.

- Phân tích và lựa chọn phương án
- Tính tốn và thiết kế máy
- Thiết kế hệ thống điện điều khiển.
- Hướng dẫn vận hành và bảo dưỡng máy.
4. Các bản vẽ và đồ thị:
- Bản vẽ các phương án thiết kế
- Bản vẽ tồn máy hình 3D
- Bản vẽ lắp toàn máy
- Bản vẽ sơ đồ nguyên lý của máy
- Bản vẽ lắp cụm máy ép
- Bản vẽ lắp một số thành phần trong máy
- Bản vẽ mạch điện điều khiển
- Tổng

1A0
1A0
1A0
1A0
2A0
1A0
1A0
8A0


5. Ngày giao nhiệm vụ:

Ngày 25 tháng 09 năm 2019

6. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: Ngày 09 tháng 12 năm 2019
Đà nẵng, ngày 11 tháng 12 năm 2019
Người hướng dẫn

Th.S Trần Minh Chính

C
C

DU

R
L
T.


LỜI NÓI ĐẦU
Đất nước ta ngày càng phát triển và đang thực hiện chính sách cơng nghiệp
hóa, hiện đại hóa. Ở đâu cũng thấy các nhà máy, xí nghiệp đua nhau mọc lên. Mỗi
một xí nghiệp, ngành nghề đản đương một nhiệm quan trọng của mình. Ngành này
hỗ trợ ngành kia phát triển. Với ngành cơ khí trên thế giời hay ở nước ta cũng vây,
nó quan hệ với các ngành khác và có vai trị hết sức quan trọng. Chẳng hạn ngành
Điện tạo ra các bóng đèn chiếu sáng đường quốc lộ thì ngành Cơ Khí lại chế tạo ra
các cột đèn để lắp nó lên.
Hơn nữa, hiện nay Đảng đã xác định cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước
phải gắn liền với cơ khí hóa. Như chúng ta đã biết, nước ta là nước có nền cơng
nghiệp cịn lạc hậu, trình độ cơng nghệ cịn chưa theo kịp các nước tiên tiến trên

C
C

thế giới. Vì vậy phải nhập ngoại phần lớn các thiết bị để phục vụ cho nền kinh tế.
Từ đó đảng đã chủ trương phát triển ngành cơ khí một cách nhanh chóng, trong đó

R
L
T.

việc đào tạo những người có chun mơn trong lĩnh vực này rất cần thiết.
Từ chủ trương của Đảng, Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng đã không
ngừng phát triển, nâng cao chất lượng giảng dạy và học trong đó ngành cơ khí

DU

ngày càng phát triển, nâng cao chất lượng đào tạo. Là những sinh viên may mắn
được tìm hiểu và học tập tại khoa Cơ Khí, chúng em rất tự hào và phấn khởi. Sau
một thời gian học tập tại trường và được đi tham quan, thực tập tại các nhà máy, xí
nghiệp, bản thân em đã được giao nhiệm vụ Thiết kế Máy ép phoi.
Bằng kiến thức học tập tại trường và qua quá trình thực tập tại các nhà máy
cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy Th.S Trần Minh Chính, em đã hồn
thành nhiệm vụ đã được giao. Tuy nhiên, do kiến thức và kinh nghiệm của em cịn
nhiều hạn chế cho nên việc tính tốn thiết kế máy chắc chắn cịn rất nhiều thiếu sót.
Em kính mong các thầy bỏ qua và chỉ dẫn thêm để em được vững kiến thức trước
khi ra trường.
Lời cuối, em xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn và các thầy cô trong khoa
Em xin chân thành cảm ơn !
Đà Nẵng, ngày 08 tháng 12 năm 2019
Sinh viên thiết kế
Nguyễn Văn Lương

MỤC LỤC

Chương 1: TÌM HIỂU VỀ MÁY ÉP PHOI NHƠM......Lỗi! Thẻ đánh dấu không
được xác định.
1.1. Giới thiệu tổng quan. ...................... Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.
1.1.1. Nguồn nguyên liệu dồi dào. .. Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.
1.1.2. Sản phẩm của phoi. ................ Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định.
1.2. Quy trình cơng nghệ của máy ép phoi. .Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác
định.

C
C

1.2.1. Thu gom phoi từ các nơi sản xuất. .Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác
định.

R
L
T.

1.2.2. Ép phoi. .................................... Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.
1.2.3. Phân loại sản phẩm. ............. Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.

DU

1.2.4. Vận chuyển vào kho............. Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.
1.3. Yêu cầu kỹ thuật của phoi. ............ Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.
1.4. Các loại máy ép phoi hiện có trên thị trường và các thơng số kỹ thuật.
............................................................... Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.

1.4.1. Giới thiệu ................................. Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.
1.4.2. Máy ép thủy lực là gì.............. Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.
1.4.3. Các loại máy ép thủy lực hiện nay. ......Lỗi! Thẻ đánh dấu không được
xác định.
1.4.4. Cấu tạo của máy ép thủy lực. ........Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác
định.
1.4.5. Công dụng của máy ép thủy lực trong thực tế là gì. Lỗi! Thẻ đánh dấu
khơng được xác định.
Chương 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY
ÉP PHOI NHÔM ........................................ Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.
2.1. Các thông số ban đầu. .................... Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.
2.2. Các phương án động học. .............. Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.
2.2.1: máy ép trục khủy. ................. Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.
2.2.2. Máy ép thủy lực..................... Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.


2.3. Lựa chọn phương án....................... Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.
Chương 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ MÁY ÉP .... Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được
xác định.
3.1. Tính tốn thiết kế cụm xilanh và pitton. ..... Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được
xác định.
3.1.1. Tính tốn đường kính piston, xylanh. .Lỗi! Thẻ đánh dấu không được
xác định.
3.1.2. Lực ma sát giữa piston và xylanh. ......Lỗi! Thẻ đánh dấu không được
xác định.
3.1.3. Lực quán tính giữa piston và xylanh. .Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được
xác định.
3.1.4. Tính áp suất (p) và lưu lượng (q) Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác
định.

C
C

3.2. Tính sức bền của xylanh. ............... Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định.
3.3. Tính tổn thất áp śt. ..................... Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định.

R
L
T.

3.4. Tính tốn chọn bơm dầu................ Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.
3.5. Tính tốn cơng śt của bơm........ Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định.

DU

3.6. Tính tốn cơng śt của động cơ điện. .Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác
định.
3.7. Tính tốn đường ống đẫn đầu và bể dầu. ... Lỗi! Thẻ đánh dấu không được
xác định.
3.7.1: Bễ dầu. .................................... Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.
3.7.2: Nhiệm vụ của bể dầu . .......... Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.
3.7.3. Chọn kích thước bể dầu. .... Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.
3.7.4. Kết cấu bể dầu. .................... Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.
3.8. Bộ lọc dầu. ......................................... Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.
3.8.1: Nhiệm vụ. ............................... Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.
3.8.2. Yêu cầu đối với ống dẫn...... Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.
3.8.3. Xác định các thông số ống dẫn dầu. ...Lỗi! Thẻ đánh dấu không được
xác định.
3.9. Tính chọn van an tồn. ................... Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.
3.9.1. Chọn loại van . ....................... Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.

3.9.2. Nguyên lý hoạt động . ........... Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.
3.9.3. Tính tốn van an tràn và an tồn: .......Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được
xác định.


3.9.4. Tính tốn van cản . ................ Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định.
3.9.5. Tính tốn hệ thống điều khiển: ....Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác
định.
3.10. Vít tải................................................ Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.
3.11. Hệ thống điều khiển. ..................... Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.
3.11.1. Công dụng............................ Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.
3.11.2. Cấu tạo. ................................ Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.
Chương 4: GIỚI THIỆU VỀ MỘT SỐ BỘ PHẬN KHÁC CỦA MÁY ÉP . Lỗi!
Thẻ đánh dấu không được xác định.
4.1. Giới thiệu về khuôn ép. .................. Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.
4.2. Động cơ điện. .................................... Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.
4.3. Thùng đựng liệu............................... Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.

C
C

4.4. Trục vít .............................................. Lỗi! Thẻ đánh dấu khơng được xác định.

R
L
T.

4.5. Ống liệu có ghép trục liệu .............. Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.
4.6. Đế chống hộp .................................... Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định.

DU


Thiết kế máy ép phoi

Chương 1: TÌM HIỂU VỀ MÁY ÉP PHOI NHƠM

1.1. Giới thiệu tổng quan.
Ngành cơ khí hiện nay đang rất phát triển, nhiều xí nghiệp và nhà máy được mỡ ra,
nhiều loại máy mới được sản xuất và chế tạo. Gia công nhiều chi tiết phức tạp và
lượng phoi sau khi gia cơng cịn nhiều. Trung bình 1 máy tiện một ngày làm việc sẽ có
5kg đến 10kg phoi. Lượng phoi chiếm diện tích rất nhiều trong nhà xưởng nên phải
mất thêm chi phí xây kho chứa.

C
C

R
L
T.

DU

Hình 1.1: Phoi sau khi gia công
1.1.1. Nguồn nguyên liệu dồi dào.
Số lượng DN cơ khí tăng nhanh, từ khoảng 10.000 DN (năm 2010) lên hơn 21.000 DN
năm 2016, chiếm 28% tổng số DN công nghiệp chế tạo, tạo việc làm cho hơn 1 triệu
lao động, chiếm 17% tổng số lao động trong ngành chế biến, chế tạo. Theo tính tốn
của Viện Chiến lược và Chính sách cơng nghiệp (Bộ Cơng Thương), giá trị sản xuất
cơng nghiệp ngành Cơ khí năm 2015 chiếm 16,36% giá trị sản xuất ngành công nghiệp

chế biến, chế tạo.
1.1.2. Sản phẩm của phoi.
Có hai dạng có thể sản xuất sản phẩm dạng là dạng trụ tròn và hình hộp. Với thành
phần nguyên liệu từ kim loại được sản xuất bằng cách ép lấy xy lanh thủy lực có lực
ép lớn để ép thành trụ trọn với đường kính và chiều dài khác nhau.
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Lương

GVHD: Th.S. Trần Minh Chính

Trang 1


Thiết kế máy ép phoi

C
C

Hình 1.2: Một số sản phẩm

Phoi nén được sản xuất 100% từ kim loại hoặc có thể có thêm chất kết dính, sau khi

R
L
T.

được làm sạch và trộn đều ở máy trộn được chuyển đến máy nén với áp suất cao . Phoi
được ép thành viên. Các viên đạt độ nén và kích thước được đóng đưa vào sử dụng.
Toàn bộ hệ thống sản xuất này đều được qua dây chuyền tự động hóa từ lúc cho phoi

DU

vào bồn cho đến khi cho ra sản phẩm.

Hình 1.3: Một số loại phoi của gia cơng cơ khí.
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Lương

GVHD: Th.S. Trần Minh Chính

Trang 2


Thiết kế máy ép phoi

1.2. Quy trình cơng nghệ của máy ép phoi.
1.2.1. Thu gom phoi từ các nơi sản xuất.
Sau khi các chi tiết được gia công ở các máy gia công chi tiết trong các xưởng các
khu công nghiệp sẽ được tập trung để chuẩn bị ép thành các hình dạng u cầu,
Phoi sau khi gia cơng thì vẫn cịn dính nhưng chất làm nguội từ các máy gia cơng nên
có thể cịn kết dính.

C
C

R
L
T.

DU

Hình 1.4: Phoi gia công tại nhà xưởng

1.2.3. Phân loại sản phẩm.

Tủy vào vật liệu của phoi khi ép và hình đáng của phoi sau khi ép để ta phân loại ra
mục đích sử dụng, để đưa đi vận chuyển và tái chế sau sản xuất.

Hình 1.6: Phoi bằng đồng

Hình 1.7: Phoi bằng nhơm

1.2.2. Ép phoi.
Khi đã tập hợp phoi thì ta tiến hành quá trình ép phoi bằng máy ép thủy lực để ra
những cục phoi có kích thước đã định.
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Lương

GVHD: Th.S. Trần Minh Chính

Trang 3


Thiết kế máy ép phoi

Hình 1.5: Hình ảnh phoi khi được ép xong

C
C

1.3. Yêu cầu kỹ thuật của phoi.
Kích thước sản phẩm: Đường kính 100mm, chiều cao 50mm. Có tính kết dính cao,

R

L
T.

khơng được vỡ vụ trong khi vận chuyển.

DU

Trước khi ép phoi phải nhỏ có độ ẩm cao khơng được q khơ, khơng được q ướt
vì như thế sẽ anh hưởng đến việc di chuyển của phoi trong quá trình đi vào ép khi ở
trong ống nạp liệu.

1.2.4. Vận chuyển vào kho.
Sau khi đã ép phoi xong. Chúng ta tiến hành cho xe vận chuyển vào kho hoặc là
đến các cở sở thủ mua để tiến hành tái chế một cách đễ dàng.

Hình 1.8: Phoi được chất trong kho
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Lương

GVHD: Th.S. Trần Minh Chính

Trang 4


Thiết kế máy ép phoi

1.4. Các loại máy ép phoi hiện có trên thị trường và các thơng số kỹ thuật.
1.4.1. Giới thiệu
Máy ép thủy lực là loại máy được sử dụng phổ biến trong đời sống hiện nay, đặc
biệt là trong các hoạt động của một số ngành công nghiệp đồng thời đóng vai trị lớn
trong cơng cuộc cơng nghiệp hóa đất nước.

Đi cùng q trình cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, rất nhiều loại máy móc
cơ khí được sản xuất trong nước và máy cơ khí nhập khẩu về Việt Nam giúp nâng cao
năng suất công việc, giải phóng sức lao động đồng thời thực hiện các nhiệm vụ mà con
người khó có thể thực hiện được. Một trong số đó chính là máy ép thủy lực, đây là loại
máy đóng vai trị quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp hiện nay, đặc biệt là công
nghiệp chế tạo và hàng loạt công việc gia công khác đồng thời nó cịn được cải tiến và
ứng dụng trong nhiều hoạt động khác nhau của đời sống.

C
C

1.4.2. Máy ép thủy lực là gì.

R
L
T.

Máy ép thủy lực hay cịn được gọi là máy thủy lực là một loại máy ép thơng dụng
trong đó sử dụng xi lanh thủy lực để tạo ra một lực nén. Hiểu một cách đơn giản hơn
thì đây là loại máy ép sử dụng áp lực tác động lên chất lỏng để nén ép hoặc đè bẹp một
vật dụng hay chất liệu nào đó tùy theo yêu cầu. Hoạt động của loại máy này tương tự

DU

với hệ thống thủy lực của một địn bẩy cơ khí. Sức mạnh của máy thủy lực là rất lớn
với khả năng ép được các thanh thép nặng đến vài trăm tấn thành các hình dạng tùy ý
trong thời gian nhanh chóng.

Hình 1.9: Loại máy thủy lực chữ H
Máy ép thủy lực đang được ứng dụng rất phổ biến trong các ngành công nghiệp chế

tạo và cả trong đời sống nhờ khả năng ép được nhiều vật liệu và chất liệu khác nhau
với lực nén lớn
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Lương

GVHD: Th.S. Trần Minh Chính

Trang 5


Thiết kế máy ép phoi

Nguyên lý tạo ra lực ép cực lớn cho máy ép thủy lực chính là nhờ nó được chế tạo
theo định luật truyền áp suất trong chất lỏng dựa theo nguyên lý định luật Pascal, trong
đó khi áp suất được áp dụng trên các chất lỏng ở một hệ thống kín thì áp lực trong tồn
hệ thống khép kín đó là ln ln khơng đổi. Các loại máy ép sử dụng xi lanh thủy lực
đều được trang bị hai chiếc xi lanh dung tích khác nhau đồng thời hai xi lanh có đường
ống nối với nhau, trong từng xi lanh lại có một piston vừa khít. Ở hệ thống này, có một
piston hoạt động như một máy bơm với một lực cơ khí khiêm tốn trên diện tích mặt cắt
ngang nhỏ, một piston khác với diện tích lớn hơn tạo ra một lực tương ứng lớn trên
tồn bộ diện tích của piston đó. Điều đó giải thích tại sao máy ép thủy lực lại có áp lực
lớn đến như vậy để có thể thực hiện được các cơng việc địi hỏi sức mạnh và cơng suất
nén lớn trong các ngành công nghiệp chế tạo hiện nay.
1.4.3. Các loại máy ép thủy lực hiện nay.

C
C

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại máy ép thủy lực khác nhau được phân
chia thành các dòng máy cụ thể.

R
L
T.

- Xét theo cách thức vận hành thì cơ bản có thể chia máy thủy lực làm hai loại chính
đó máy ép thủy lực hoạt động bằng điện và máy ép thủy lực hoạt động bằng tay.

DU

- Xét về hình dáng máy và cấu tạo có máy ép thủy lực chữ C, máy ép thủy lực chữ
H, máy ép thủy lực 4 trụ hoặc máy ép thủy lực 2 trụ.

Hình 1.10: Hai loại máy thủy lực chữ H và chữ C

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Lương

GVHD: Th.S. Trần Minh Chính

Trang 6


Thiết kế máy ép phoi

Xét theo vật liệu ép, loại máy này có thể chia thành máy ép thủy lực cho kim loại và
máy ép thủy lực cho phi kim loại. Các loại máy ép cho kim loại có thể kể đến như máy
ép dập tấm, máy ép phế liệu kim loại, máy ép chảy hoặc máy ép đùn các sản phẩm
dạng ống, thanh từ thép hoặc hợp kim màu, máy rèn thủy lực tự do và dập thể tích,
máy rèn khn,...Trong khi đó máy thủy lực cho phi kim loại chủ yếu là máy ép bùn,
máy ép bột, máy ép chất dẻo, máy ép giấy vụn, máy ép rác,…
Xét theo áp lực và cơng suất tạo ra thì máy ép thủy lực được chia thành các loại

máy ép công suất nhỏ và công suất lớn như máy ép 10 tấn, máy ép 100 tấn, máy ép
250 tấn hoặc có thể lên tới trên 10.000 tấn. Thông thường các máy ép thông dụng và
phổ biến nhất trên thị trường hiện nay là máy ép có cơng suất nhỏ thường dao động từ
10 tấn cho đến 100 tấn bởi cấu tạo đơn giản đồng thời đủ để đáp ứng tốt nhu cầu ép
nhiều loại vật liệu với kích thước khác nhau. Trong khi đó, rất ít quốc gia có thể chế
tạo được máy nén thủy lực có cơng suất lớn trên 10.000 tấn, chính vì vậy trên thế giới

C
C

chỉ có vài chục chiếc máy ép loại này điển hình Nhật Bản và Ý là hai quốc gia đi đầu
về mặt công nghệ trên các loại máy ép thủy lực công suất lớn. Đặc biệt Trung Quốc là

R
L
T.

quốc gia có thể chế tạo được máy ép thủy lực tự do có cơng suất lên tới 12.000 tấn với
khả năng ép các phôi thép nặng 250 tấn một cách hiệu quả.

DU

1.4.4. Cấu tạo của máy ép thủy lực.

Máy thủy lực hiện nay rất đa dạng chức năng, với một cụm tạo lực bơm – xi lanh –
piston có thể lắp đặt thành nhiều dạng máy khác nhau phục vụ các nhu cầu và mục
đích cụ thể trong q trình sản xuất, chế tạo như ép rác, ép bùn hay ép phế liệu.
1.4.5. Công dụng của máy ép thủy lực trong thực tế là gì.
Máy ép thủy lực được ví như người khổng lồ trong ngành công nghiệp chế tạo với
sức mạnh lớn đồng thời mang lại hiệu quả vượt trội trong công việc. Với khả năng tạo

ra một lực nén lớn nhờ xi lanh thủy lực, loại máy này có cơng dụng rất lớn đồng thời
được ứng dụng rộng trong việc sử dụng để ép, tháo lắp, nắn thẳng, định hình các chi
tiết máy móc hoặc các vật liệu trong ngành cơng nghiệp. Nó đặc biệt hiệu quả khi ép
các khối kim loại có kích thước và trọng lượng lớn mà con người và nhiều loại thiết bị
khác không thể làm được. Bên cạnh đó, máy ép thủy lực cịn được cải tiến để sử dụng
trong các ngành nghề thông dụng như máy ép bùn, máy ép sắt vụn, máy ép giấy vụn,
máy ép rác thải loại…mang lại lợi ích vượt trội. Sử dụng các loại máy thủy lực giúp
công việc trở nên đơn giản và nhẹ nhàng hơn, tăng độ chính xác và an tồn so với các
phương pháp thủ cơng đồng thời nâng cao năng suất, hiệu quả trong cộng việc và giảm
thiểu chi phí sản xuất. Chính vì vậy, các loại máy ép đang trở thành trợ thủ đắc lực của
nhiều ngành công nghiệp và ứng dụng trong thực tế đời sống sản xuất.
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Lương

GVHD: Th.S. Trần Minh Chính

Trang 7


Thiết kế máy ép phoi

Máy ép thuỷ lực chữ C sử dụng các cơ cấu cơ khí để dẫn động bơm thuỷ lực, Các xi
lanh thuỷ lực làm tịnh tiến bàn ép tịnh tiến dọc tạo lực ép tác dụng trực tiếp lên vật liệu
cần ép. Do sử dụng hệ thống xi lanh thuỷ lực nên tạo được lực ép lớn lên đến 100T tuỳ
vào nhu cầu từ phía khách hàng.

C
C

R
L

T.

DU

Hình 1.11: Cấu tạo máy ép chữ C
1.4.5.1. Đặc trưng của máy
a) Khả năng tư động hoá
Máy ép làm việc chu kỳ, khi vật liệu cần ép được đặt và cố định trên bàn ép, bấm
máy khởi động quá trình ép. Quá trình ép bắt đầu đến khi đạt được lực ép đã định
trước, hoặc chi tiết ép đạt yêu cầu theo thiết kế thì dừng lại.
b) Khả năng ép
Lực ép máy tạo ra lên sản phẩm chi tiết linh kiện có thể sử dụng lực ép 100 tấn.
Kích thước và khn mẫu chi tiết máy có thể ép theo đặc thù đặc tính yêu cầu của
khách hàng.
c) Khả năng chống quá tải
Máy ép có hệ thống chống qua tải cho động cơ, bơm và xi lanh thuỷ lực trong quá
trình ép. Khi lực ép đạt tới giới hạn thì hệ thống van giới hạn áp sẽ ngắt để đảm bảo an
toàn cho hệ thống và chi tiết ép.
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Lương

GVHD: Th.S. Trần Minh Chính

Trang 8


Thiết kế máy ép phoi

d) Tính năng đặc biệt của máy
Máy được chế tạo với hệ thống điều khiển kép, ngoài ra máy được bổ sung thêm nút
bấm điện, nút dừng khẩn cấp khi có sự cố xảy ra và một bàn đạp chân. Vì vậy người

điều khiển có thể chọn một trong hai cách điều khiển sau: sử dụng nút bấm hoặc sử
dụng bàn đạp chân. Hệ thống điều khiển lập trình PLC.

C
C

R
L
T.

DU

Hình 1.12: Quy trình từ bản vẽ thiết kế đến chế tạo cơ khí máy ép chữ C
e) Tiết kiệm nhân công, năng suất cao
Máy thực hiện các cơng đoạn trong q trình gia cơng cao hơn nhiều lần so với
phương pháp thủ công, do vậy khi ứng dụng máy ép thuỷ lực chữ C vào quá trình gia
cơng, chế tạo sẽ giảm nhân cơng và tăng năng suất cho doanh nghiệp.
f) Tiết kiệm chi phí lâu dài
Do tiết kiệm được nhân công và nâng cao năng suất cho quá trình sản xuất do vậy
sẽ giảm được chi phí nhân cơng theo thời gian dài, tăng lợi nhuận cho doanh nghiệp.
1.4.5.2. Phạm vi áp dụng và ưu nhược điểm.
Thích hợp để ép,chuốt, gia cơng, tháo lắp, định hình các chi tiết máy, các loại vật
liệu trong ngành công nghiệp luyện chế tạo máy, chế tạo linh kiện điện tử…
Máy cũng được sử dụng các khuôn để tạo khối cho sản phẩm trong chế tạo.
Ưu điểm:
+ Kích thước máy gọn gàng dễ dàng bố trí lắp đặt trong nhà xưởng.
+ Máy tiêu hao điện năng thấp và năng suất máy cao.
+ Máy có hệ thống đảo chiều và hạn chế hành trình xi lanh để đảm bảo an tồn cho
q trình ép.
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Lương

GVHD: Th.S. Trần Minh Chính

Trang 9


Thiết kế máy ép phoi

+ Kết cấu máy có độ cứng vững và tính ổn định rất cao.
+ Có các van an toàn để giới hạn áp suất trong quá trình éo, đảm bảo an tồn cho
hệ thống và chi tiết ép.
+ Nguyên lý ép đơn giản, công nhân dễ dàng trong quá trình vận hành.
Nhược điểm:
+Máy chỉ phù hợp ép các chi tiết có kích thước nhỏ, u cầu lực ép không lớn.
1.4.5.3. Khả năng ứng dụng tại Việt Nam
Ở Việt Nam có nhiều dịng máy nhập khẩu từ các nước như Nga, Đài Loan, Trung
Quốc…tuy nhiên để áp dụng trong điều kiện của mỗi doanh nghiệp, địa phương cần
lựa chọn thông số công nghệ phù hợp với từng doanh nghiệp
Hiện nay trong nước có nhiều đơn vị thiết kế chế tạo Máy ép thuỷ lực chữ C, với công
nghệ tại Việt Nam đang trên đà phát triển, các máy do các cơng ty trong nước sản xuất
hồn tồn đáp ứng được yêu cầu về chất lượng và công nghệ của khách hàng, giá cả

C
C

cạnh tranh, chất lượng không thua kém gì máy nhập ngoại.

R
L
T.

DU

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Lương

GVHD: Th.S. Trần Minh Chính

Trang 10


Thiết kế máy ép phoi

Chương 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY
ÉP PHOI NHƠM

2.1. Các thơng số ban đầu.
Máy ép phoi được thiết kế để tiến hành ép phoi thành các bánh có đường kính
bánh từ 80mm đến 120mm với tỉ trọng từ 2g/cm3 đến 2.5g/cm3. Giup cho việc tái tạo
nhôm dễ dàng và hiệu quả cao.
Chọn phoi có đường kính 100mm để làm khn.
- Năng suất:
+ 200 kg/ngày/8h làm việc.
+ Nguồn điện: 3pha – 380V – 50Hz.
+ Loại phoi: hình trụ

C
C

R
L

T.

- Kích thước sản phẩm: Đường kính 150mm, chiều cao 50mm.

Các thơng số kỹ thuật cơ bản dùng để chọn máy là: lực, công suất, trị số bước, chiều
cao kín và kích thước của khn ép. Khi chọn máy ép cần chú ý những yêu cầu sau.

DU

Lực ép của máy cần phải lớn hơn lực dập, lực ép yêu cầu:
𝑃𝑚 ≥ (1,25 ÷ 1,3) 𝑃
Trong đó:
𝑃𝑚 : Lực danh nghĩa của máy

(kG)

P: Lực cần thiết cho ngun cơng

(kG)

Hành trình và tốc độ của máy cần phải phù hợp với yêu cầu công nghệ thực hiện.
Đối với những ngun cơng làm việc với hành trình lớn thì lực ở điểm bắt đầu sẽ
nhỏ hơn nhiều so với lực danh nghĩa nên phải chọn lực danh nghĩa lớn, có trường hợp
phải lớn gấp 2 lần lực tính tốn.
Chọn máy ép theo độ lớn của hành trình có ý nghĩa rất quan trọng trong việc ép
cân đối hơn hành trình lớn.
Chiều cao kín của máy là yếu tố rất quan trọng khi thiết kế máy và khuôn ép. Chiều
cao kín của máy ép (khoảng cách từ mặt bàn máy đến mặt dưới của đầu trượt ) và
khuôn phải phù hợp với bất dẳng thức:
2.2. Các phương án động học.

Để tạo ra 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 có hiệu quả và năng suất cao mới tối ưu. Để tìm
ra một phương án tối ưu, thì u cầu phải phân tích các phương án và tìm ra đặc điểm
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Lương

GVHD: Th.S. Trần Minh Chính

Trang 11


Thiết kế máy ép phoi

của chúng.
2.2.1: máy ép trục khủy.
Máy nhấn có sử dụng cơ cấu trục khuỷu thanh truyền. Máy nhấn trục khuỷu có lực
ép từ 200 tấn đến 10000 tấn.

C
C

DU

R
L
T.

Hình 2.1: Sơ đồ ngun lý

Trong đó:
1: Động cơ điện

2: Bánh đai nhỏ

8: Ly hợp
9: Trục khủy

3: Dây đai

10: Phanh

4: Bánh đai lớn

11: Đầu trượt

5: Trục

12: Rãnh đẫn

6: Bánh răng nhỏ

13: Khuôn trên

7: Bánh răng lớn

14: Khuôn dưới

Nguyên lý hoạt động:
Động cơ (1) qua bánh đai nhỏ (2) và bộ truyền đai (3) truyền chuyển động cho bánh
đai lớn (4) dẫn động trục dẫn (5), bánh răng nhỏ (6) ăn khớp với bánh răng lớn (7) trên
trục khuỷu (9). Khi đóng ly hợp (8) chuyển động được truyền đến trục khuỷu (9) đồng
thời cơ cấu phanh hãm (10) được nhả ra. Trục khuỷu (9) quay làm cho chày (13)

chuyển động tịnh tiến lên xuống, tạo lực ép nhả thực hiện chu trình nhấn.
Ưu và nhược điểm:
-

Ưu điểm:

+ Bền, chắc chắn, dễ chế tạo, giá thành rẽ.
+ Truyền động của trục khuỷu là truyền động cứng, khoảng hành trình của máy
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Lương

GVHD: Th.S. Trần Minh Chính

Trang 12


Thiết kế máy ép phoi

được khống chế chính xác nên sản phẩm ép có chất lượng cao và đồng đều.
-

Nhược điểm:

+ Chưa có tính tự động hóa cao.
+ Tốc độ khơng đều, lực qn tính sinh ra trong q trình chuyển động của đầu
trượt lớn.
+ Năng suất thấp.
+ Phạm vi điều chỉnh hành trình bé địi hỏi phải tính tốn phơi chính xác.
2.2.2. Máy ép thủy lực.

C

C

R
L
T.

DU

Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý máy ép thủy lực
Nguyên lý hoạt động:
Chất lỏng (khoáng dầu) từ bồn chứa (14), được truyền đến piston xylanh (3-4) nhờ
bơm cao áp (12), tùy theo vật liệu và cường độ của thép mà bơm cao áp có áp suất
tương ứng. Khi tác động vào tay gạt (van phân phối 5) sẽ làm dịch chuyển piston.
Piston được nâng hạ nhờ áp lực dầu tạo ra ở khoang trên và khoang dưới của xylanh,
sinh ra lực ép tại đỉnh piston, trên đỉnh piston có lắp một cơ cấu ép gọi là khuôn trên
(2). Khuôn ép gọi là khuôn dưới (1) có hình dạng và biên dạng tương đương với biên
dạng mà sản phẩm cần thiết phải chế tạo, khuôn ép này được thay đổi cho phù hợp với
sản phẩm. Khi hệ thống thủy lực áp suất chất lỏng trong hệ vượt quá mức điều chỉnh
trị số quy định thì van an toàn (15) tự mở ra để dầu về bể. Khi dầu về bể có van cản (6)
tạo nên sức cản trong hệ thống thủy lực, tạo nên một áp suất nhất định ở đường ra làm
cho dòng chất lỏng trong hệ thống khơng bị gián đoạn, do đó xylanh và động cơ thủy
lực làm việc êm, không bị va đập khi hệ thống khởi động. Dầu hệ thống được làm mát
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Lương

GVHD: Th.S. Trần Minh Chính

Trang 13


Thiết kế máy ép phoi

bởi bộ làm mát bằng nước (7), nước được dẫn từ bể nước (9) bằng bơm nước (8).
Ưu điểm và nhược điểm:
-

Ưu điểm:

+ Hành trình ép và lực ép được kiểm tra chặt chẽ trong từng chu kỳ
+ Có khả năng tạo ra lực làm việc lớn, cố định ở bất kỳ vị trí nào của hành trình làm
việc
+ Khó xảy ra q tải
+ Lực tác dụng làm vật liệu biến dạng êm và từ từ
+ Tốc độ chuyển động của piston mang khuôn ép cố định và có thể điều chỉnh được,
có thể thay đổi được chiều dài hành trình
+ Làm việc ít có tiếng ồn
+ Khả năng tự động hóa cao
+ Dễ bố trí cơ cấu ép theo các phương án khác nhau
+ Năng suất hiệu quả cao.
-

C
C

R
L
T.

Nhược điểm:

+ Kết cấu cồng kềnh hơn do phải trang bị thêm hệ thống thủy lực

+ Vốn đầu tư lớn

DU

+ Hệ điều khiễn tương đối phức tạp.
Và ngồi ra cịn 1 số loại máy có lực ép lớn như là: máy ép lệch tâm và máy ép trục
khủy..
2.3. Lựa chọn phương án.
Với những yêu cầu đặt ra để chế tạo 1 sản phẩm, máy thiết kế phải có những yêu
cầu sau:
-

Máy phải có lực ép lớn, độ bền cao.

-

Lực ép phải được kiểm soát chặt chẽ trong tưng chu kỳ.

-

Hành trình chuyển động của khn trên phải chính xác.

-

Tốc độ chuyển động của khn trên phải điều chỉnh được.

-

Cho năng suất và hiệu quả cao.

KẾT LUẬN:
Với những yêu cầu như trên, ta thấy chọn thiết kế máy ép bằng thủy lực.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Lương

GVHD: Th.S. Trần Minh Chính

Trang 14


Thiết kế máy ép phoi

Chương 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ MÁY ÉP

3.1. Tính tốn thiết kế cụm xilanh và pitton.
3.1.1. Tính tốn đường kính piston, xylanh.
Lực ép lớn nhất để hỗn hợp vật liệu thành sản phẩm 𝑃𝑀𝑎𝑥 = 100000 (kG). Ta có
cơng thức tính đường kính piston:
𝑃𝑀𝑎𝑥 =

𝜋.𝐷 2
4

.𝑝

Trong đó:
𝑃𝑀𝑎𝑥 : Lực ép lớn nhất của pitton

(kG)

p: Áp suất tác dụng lên piston

(𝑘𝐺 ⁄ 𝑐𝑚2 )

D : Đường kính piston

C
C

(cm)

Chọn đường kính piston theo máy chuẩn D = 180 (mm) = 18 (cm).

R
L
T.

DU

Bảng 3.1 Tiểu chuẩn xylanh của Việt Nam

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Lương

GVHD: Th.S. Trần Minh Chính

Trang 15


Thiết kế máy ép phoi

/>ZUHgGOE
Từ cơng thức trên ta có:
𝑝=

4.𝑃𝑀𝑎𝑥
𝜋.𝐷 2

=

4.100.103
3,14.182

= 340

(𝑘𝐺 ⁄ 𝑐𝑚2 )

Từ công thức:
𝑑

= 𝑘 (Trang 78 [2])

𝐷

Trong đó:
d: Đường kính cần piston

(cm)

D: Đường kính piston

(cm)

k: Hệ số áp suất lực ép

C
C

Với P = (5 ÷ 10).10 4 (N) tra bảng trang 78[2] thì ta chọn k = 0,7.
Vậy ta có đường kính cần piston là:

R
L
.

d = D.k = 18.0,7 = 12.6

T
U

(cm)

Vậy theo tiêu chuẩn việt nam 2014 chọn đường kính cần piston d = 13 (cm)

D

3.1.2. Lực ma sát giữa piston và xylanh.
Để đảm bảo tính cơng nghệ người ta sử dụng xylanh có nhiều secmăng lắp trên các
rãnh ở đầu piston. Ngồi ra cịn dùng vòng chắn dầu ở cần piston để đảm bảo độ kín
khít. Ma sát giữa piston và xylanh xảy ra ở hai khu vực.
-

Khu vực giữa các vòng secmăng trên đầu piston với thành trong của xylanh

(𝐹𝑚𝑠𝑝 ).
-

Khu vực giữa các vịng chắn dầu với cần đẩy của piston (𝐹𝑚𝑠𝑐 ).

Hình 3.1: Cấu tạo Xylanh
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Lương

GVHD: Th.S. Trần Minh Chính

Trang 16


Thiết kế máy ép phoi

Trong đó:
1: Piston

2: Vịng chắn dầu

3: Xylanh
5: Sec măng

4: Cần piston

Về mặt động lực học thì ma sát giữa piston và xylanh có hai loại đó là ma sát tĩnh
(𝐹𝑚𝑠𝑡 ) và ma sát động (𝐹𝑚𝑠đ ).

C
C

R
L
T.

Hình 3.2: Sơ đồ xylanh

Cơng thức tính:

DU

𝐹𝑚𝑠𝑡 = 𝛼. f𝑡 . 𝐺
𝐹𝑚𝑠đ = 𝛼. fđ . 𝐺

Trong đó:
𝛼: Hệ số tỷ lệ tính đến áp lực chắn khít giữa đầu piston và secmăng
𝛼: = (0,12 ÷ 0,15). Chọn 𝛼: = 0,15.
f𝑡 : Hệ số ma sát tĩnh giữa secmăng với thành xylanh, với cặp vật liệu xylanh là thép,
secmăng là gang thì f t = (0,2÷ 0,3). Chọn f𝑡 = 0,25.
fđ : Hệ số ma sát động giữa xéc măng và thành xylanh,với cặp vật liệu như trên thì:
fđ = (0,05 ÷ 0,08) với v > 0,2 (𝑚 ⁄𝑠 )
fđ = (0,1÷ 0,2) với v < 0,2 (𝑚 ⁄𝑠 )
Vì v𝑐𝑘 = 0,015 (𝑚 ⁄𝑠 ) < 0,2 (𝑚 ⁄𝑠 )
Chọn fđ = 0,15
G: Tải trọng qui đổi của bộ phận dịch chuyển

(kG)

Theo máy chuẩn chọn G = 200

(kG)

Thay các số liệu ở trên ta có:

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Lương

GVHD: Th.S. Trần Minh Chính

Trang 17


Thiết kế máy ép phoi

𝐹𝑚𝑠𝑡 = 0,15.0,25.200 = 7.5

(kG)

𝐹𝑚𝑠đ = 0,15.0,15.200 = 4.5

(kG)

Vậy chọn: 𝐹𝑚𝑠𝑡 = 7

(kG)

𝐹𝑚𝑠𝑑 = 4

(kG)

3.1.3. Lực quán tính giữa piston và xylanh.
Lực quán tính là lực sinh ra trong quá trình chuyển động của piston mang chày, vận
tốc và tải trọng càng lớn thì lực quán tính càng lớn. Lực quán tính xảy ra khi thay đổi
chiều chuyển động hoặc thay đổi tốc độ.
Phương trình xác định lực quán tính như sau:
𝐹𝑞𝑡 . ∆𝑡 = ∑ 𝑚 . ∆𝑣 + ∑ 𝜌. 𝐹. 𝑙. ∆𝑣
Trong đó:
𝐹𝑞𝑡 : Lực quán tính giữa piston và xylanh

(kG)

∆𝑡: Thời gian thay đổi tốc độ dịch chuyển

(s)

∆𝑣: Độ thay đổi tốc độ

C
C

R
L
T.

m: Khối lượng quy đổi

(𝑚 ⁄𝑠)
(kG)

𝜌: Khối lượng riêng của chất lỏng truyền lực (𝑘𝐺 ⁄𝑐𝑚3 )

DU

F: Tiết diện tác dụng của động cơ thủy lực

(𝑐𝑚2 )

l: Chiều dài đoạn đường xảy ra sự thay đổi tốc độ

(cm)

Việc tính tốn và thiết kế ở giai đoạn đầu tiên không thể hình dung tồn bộ kết cấu
máy và khối lượng các bộ phận chấp hành, khi đó có thể tính lực qn tính theo cơng
thức gần đúng sau:
𝐹𝑞𝑡 =

𝐺.𝑣
𝑔.𝑡0

Trong đó:
G: Khối lượng ước tính của bộ phận chuyển động
Dựa theo máy chuẩn ta chọn G = 200

(kG)

𝑣: Vận tốc lớn nhất của cơ cấu chấp hành

(m/s)

(kG)
(m/𝑠 2)

g: Gia tốc trọng trường (g = 9,81)
𝑡0 : Thời gian quá độ của piston đến tốc độ xác lập.

Thường lấy 𝑡0 0,01 ÷ 0,5 (s). Giá trị lớn dùng cho máy cỡ nặng, máy có cơng suất
lớn, và tốc độ lớn.
Ta chọn 𝑡0 = 0,2

(s)
𝑣𝑀𝑎𝑥 = 0,3

(m/s)

Thay số ta có:
𝐹𝑞𝑡 =
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Lương

200.0,3
9,81.0,2

= 30.6

(kG)
GVHD: Th.S. Trần Minh Chính

Trang 18