ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY ÉP THỦY LỰC TRONG HỆ THỐNG THU GOM VÀ XỬ LÝ RÁC

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU........................................................................................ 1

DANH MỤC HÌNH................................................................................ 2

  TỔNG QUAN ĐỀ TÀI........................................................... 4

1.1   Đặtvấnđề.................................................................................... 4

1.2   Mụctiêu....................................................................................... 4

1.3   Giới thiệu về máy ép thủy lực......................................................... 4

1.3.1   Kháiniệm.............................................................................. 4

1.3.2   Phân loại................................................................................ 5

1.3.3   Nguyên lý hoạt động............................................................... 8

1.4   Phân tích và xây dựng sơ đồ nguyên lí của bộ phận chấp hành........... 8

  THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC....................................................... 10

2.1   Xác định thông số kỹ thuật........................................................... 10

2.1.1   Phân tích đặc tính vật lí của rác thải thu gom vàxử lý............... 10

2.1.1.1   Khối lượng riêng............................................................ 10

2.1.1.2   Độ ẩm............................................................................ 10

2.1.2   Chọn vật liệu làm khuôn ép.................................................... 11

2.2   Các phương án động học.............................................................. 11

2.2.1   Dùng  hệ truyền động bằng cơ cấu lệch tâm............................. 11

2.2.2   Dùng hệ truyền động bằng cơ cấu trục khuỷu thanh truyền....... 13

2.2.3   Dùng hệ truyền động thủy lực................................................ 14

2.2.4   Dùng hệ truyền động bằng cơ cấu con lăn............................... 15

2.2.5   Lựa chọn phương án.............................................................. 16

2.3   Tính toán sức bền........................................................................ 17

2.3.1   Tính toán sức bền một số chi tiết chịu lực chính....................... 17

2.3.1.1   Tính toán sức bền trục treo xi lanh................................... 17

2.3.1.2   Kiểm tra bền 2trụđ ỡ...................................................... 20

  THIẾT KẾ ĐỘNGLỰCHỌC.............................................. 21

3.1   Phân tích hoạt độngcủamáy........................................................ 21

3.2   Thiết kếđộnghọc........................................................................ 22

3.2.1   Sơ đồđộnghọc..................................................................... 22

3.2.2   Tính toán hệ thống thủylực.................................................... 23

3.2.3   Tính lực ép, áp suất, đường kínhpiston chính.......................... 23

3.2.4   Tính lực ma sát giữa pistonvàxilanh...................................... 24

3.2.5   Tính lựcquántính................................................................. 24

3.2.6   Lưu lượng cần cung cấp choxilanh......................................... 25

3.2.7   Tính đường ốngthủylực........................................................ 26

3.2.8   Tính bơmnguồn.................................................................... 28

3.2.9   Tính chọn độngcơđiện......................................................... 32

3.2.10    Tínhchọnvan..................................................................... 33

3.2.10.1    Tính chọn vanphânphối............................................... 33

3.2.10.2    Tính chọn van antoàn................................................... 35

3.2.10.3    Chọn vanchốnglún...................................................... 40

3.2.10.4    Chọn vantiếtlưu.......................................................... 41

3.2.10.5    Vangiảmáp................................................................. 43

3.2.11    Chọn rơ le ápsuất................................................................ 45

3.2.12    Chọn điềukhiểnvan............................................................ 45

3.2.13    Chọn bộlọc........................................................................ 46

3.2.14    Tính toán thiết kế bể dầu...................................................... 49

3.3   Thiết kế phần điều khiển.............................................................. 51

3.3.1   Giới thiệu thiết bị điều khiển.................................................. 51

3.3.1.1   Nút ấn............................................................................ 51

3.3.1.2   Relay............................................................................. 51

3.3.1.3   Dây dẫn......................................................................... 52

3.3.1.4   Aptomat......................................................................... 52

3.3.1.5       Mạch điều khiển............................................................ 53

3.4   Thứ tự gia công các bộ phận của máy............................................ 54

3.4.1   Phần khuôn ép...................................................................... 54

3.4.2      Phần cửa khuôn ép............................................................... 55

3.4.3   Phần tấm ép.......................................................................... 56

3.5   Vận hành và bảo dưỡng máy........................................................ 57

3.5.1   Nguyên tắc bảo quản vàsử dụng............................................ 57

3.5.1.1   Trước khil àmviệc.......................................................... 57

3.5.1.2   Trong khi làmviệc.......................................................... 57

3.5.1.3   Sau khi làm việc.............................................................. 57

3.5.2   Bảo dưỡng máy..................................................................... 57

3.5.2.1   Bảo quản hàng ngày....................................................... 57

3.5.2.2   Bảo quản hàng tháng...................................................... 57

3.5.2.3   Bảo quản hằng năm........................................................ 58

  KẾT LUẬN.......................................................................... 59

4.1   Ưu nhược điểm của đề tài............................................................. 59

4.1.1   Ưu điểm:.............................................................................. 59

4.1.2   Nhược điểm:......................................................................... 59

4.2   Hướng cải tiến,phát triển............................................................. 59

TÀI LIỆUTHAMKHẢO..................................................................... 60

LỜI NÓI ĐẦU

LỜI NÓI ĐẦU

Đất nước đang ngày càng phát triển, công nghệ kỹ thuật ngày càng được nâng cấp. Những ngành nghề quan trọng phát huy vai trò vốn có của mình. Điều này thúc đẩy ngành kỹ thuật phát triển một cách nhanh nhất, đặc biệt là ngành Công nghệ Chế tạo máy. Công cuộc công nghiệp hoá và hiện đại hóa đòi hỏi các kỹ sư và các cán bộ kỹ thuật có kiến thức tương đối rộng và phải biết vận dụng sáng tạo, linh hoạt những kiến thức đã học để giải quyết những bài toán thách thức trong thực tế.
Đồ án tốt nghiệp là phần đặc biệt quan trọng trong quá trình đào tạo trở thành một kỹ sư. Quá trình làm đồ án tốt nghiệp giúp cho sinh viên hiểu rõ hơn về những kiến thức đã được tiếp thu trong quá trình học tập. Đồng thời nâng cao khả năng vận dụng, từ đó có những sáng tạo, linh hoạt vận dụng giải quyết các tình huống sẽ gặp tới trong tương lai góp phần phát triển bản thân, nâng cao hiểu biết.
Được sự chỉ bảo tận tình, những góp ý vô cùng quý báu của quý thầy cô, đặc biệt là Thầy hướng dẫn. Giúp chúng em hiểu vấn đề, giải quyết các vấn đề vướn phải, thu thập được một số lượng kiến thức to lớn. Chúng em đã hoàn thiện được đề tài đồ án Thiết kế và chế tạo máy ép thủy lực trong hệ thống thu gom và xử lý rác.
Mặc dù đã rất cố gắng để hoàn thành đồ án này, tuy nhiên do kiến thức còn hạn chế, tay nghề chưa tốt nên đồ án có những sai số và thiếu sót. Vì vậy chúng em rất mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của quý thầy cô và các bạn để đồ án này được tốt hơn, giúp hoàn thiện bản thân hơn, chuẩn bị hành trang cho con đường sự nghiệp sắp tới.

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Máy ép thủy lực chữ C...................................................... 6

Hình 1.2 Máy ép thủy lực nằm ngang............................................... 6

Hình 1.3 Máy ép thủy lực 4 trụ........................................................ 7

Hình 1.4 Máy ép thủy lực 2 trụ........................................................ 7

Hình 1.5 Sơ đồ nguyên lý bộ phận chấp hành.................................... 8

Hình 2.1 Kết cấu khuôn ép............................................................ 11

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý dùng máy lệch tâm.................................. 12

Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý trục khuỷu -thanh truyền........................ 13

Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý cơ cấu thủy lực....................................... 14

Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý cơ cấu con lăn........................................ 16

Hình 2.6 Kết cấu trục treo xy lanh................................................... 17

Hình 2.7 Phân bố lực trục treo xy lanh............................................. 17

Hình 2.8 Mặt cắt1-1..................................................................... 18

Hình 2.9 Mặt cắt2-2..................................................................... 18

Hình 2.10 Biểu đồ nội lực-mômen uốn.......................................... 19

Hình 2.11 Mặt cắt ngang tiết diện trơn............................................ 19

Hình 3.1 Hành trinh xi lanh............................................................ 21

Hình 3.2 Sơ đồ động học............................................................... 22

Hình 3.3 Xylanh–Pittong............................................................. 24

Hình 3.4 Xylanh thủy lực  dùng trong hệ thống ép........................... 25

Hình 3.5 Cấu tạo dây dầu thủy lực.................................................. 27

Hình 3.6 Cấu tạo bơm dầu............................................................. 31

Hình 3.7 Kết cấu bơm dầu............................................................. 31

Hình 3.8 Động cơ điện.................................................................. 33

Hình 3.9 Cấu tạo van phân phối..................................................... 34

Hình 3.10 Van thủy lực thực tế...................................................... 34

Hình 3.11 Van bi.......................................................................... 36

Hình 3.12 Kết cấu kiểu van con trượt............................................. 37

Hình 3.13 Kết cấu của van tràn điều chỉnh hai cấp áp suất được chọn 38

Hình 3.14 Sơ đồ tính toán  van tràn................................................ 39

Hình 3.15 vanMRV-03-P-3.......................................................... 40

Hình 3.16 VanMPCV-03-W......................................................... 40

Hình 3.17 Cấu tạo van chống lún................................................... 41

Hình 3.18 Cấu tạo van tiết lưu....................................................... 42

Hình 3.19 Van tiết lưu................................................................... 43

Hình 3.20 Cấu tạo van giảm áp...................................................... 44

Hình 3.21 Van giảm áp................................................................. 44

Hình 3.22 Rơle áp suất.................................................................. 45

Hình 3.23 a,b Điều khiển bằng điện tử van đảo chiều 2 vị trí và 3 vị trí................................................................................................... 46

Hình 3.24 Bộ lọc dầu thô............................................................... 47

Hình 3.25 Bộ lọcdầu tinh.............................................................. 48

Hình 3.26 Nútấn.......................................................................... 51

Hình 3.27a,Relay         b,Đế relay................................................ 52

Hình 3.28 a,Dây cuộn  b,Dâycáp.................................................. 52

Hình 3.29 Aptomat....................................................................... 53

Hình 3.30 Mạch điều khiển............................................................ 53

Hình 3.31 Mô hìnhkhuônép......................................................... 54

Hình 3.32 Kích thướctổngquan.................................................... 55

Hình 3.33 Mô hìnhcửaép............................................................. 55

Hình 3.34 Mô hình xy lanh ép........................................................ 56

Hình 3.35 Mô hình hoàn thiện sau khi chế tạo lắp ráp...................... 56

TỔNG QUAN ĐỀ TÀI  

TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

1.1 Đặt vấn đề
Hiện nay quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa phát triển mạnh thì vấn đề chất thải rắn đang là một trong những vấn đề cần được quan tâm hàng đầu lúc này. Rác thải gây ô nhiễm, làm hủy hoại môi trường, tác động trực tiếp đến sức khỏe con người chúng ta.
Trên thế giới hiện nay, đặc biệt là các nước đang phát triển, mật độ dân số càng cao thì rác thải càng trở thành vấn đề quan trọng. Ở Việt Nam, vấn đề ô nhiễm môi trường nói chung và vấn đề ô nhiễm rác thải nói riêng đang thật sự là mối quan tâm của toàn xã hội. Rác thải sinh hoạt nhiều do vậy cần một lượng lớn công nhân dọn dẹp vệ sinh thu gom rác thường xuyên để đảm bảo cảnh quan môi trường. Song ngành dọn vệ sinh gặp rất nhiều khó khăn vì vấn đề sức khỏe không được đảm bảo do thường xuyên tiếp xúc trực tiếp, gián tiếp với rác thải, quá trình thu gom chưa được tự động hóa.
1.2 Mục tiêu
Với những vấn đề được nêu trên, đi cùng với máy thu gom rác tự động, máy ép rác giúp giảm thiểu sức lao động, tiết kiệm thời gian là một giải pháp không hề tồi trong thời điểm hiện tại. Thiết bị ép rác giúp ép rác, giảm thiểu diện tích lưu trữ và dễ dàng hơn trong quá trình vận chuyển.
1.3 Giới thiệu về máy ép thủy lực
Trong những năm gần đây ở nước ta, kỹ thuật truyền động và điều khiển hệ thống thủy lực thể tích đã có những ứng dụng rộng rãi trong hầu hết các lĩnh vực công nghiệp như máy công cụ, máy xây dựng, phương tiện vận chuyển, máy bay, tàu thủy…đó là do hệ thống thủy lực có rất nhiều ưu điểm quan trọng so vói các hệ thống cơ khí hay điện: làm việc linh hoạt, điều khiển tối ưu, đảm bảo chính xác, công suất lớn và kích thước nhỏ gọn…
Chỉ nói riêng đến máy ép, từ loại nhỏ đến l oại lớn, với những vật liệu ép, sản phẩm ép đa dạng thì hệ thống dẫn động thủy lực đều có thể ứng dụng được, đặc biệt là các máy ép cần công suất lớn do ưu điểm tạo ra được lực ép lớn mà các thiết bị điện, cơ khí không làm đựoc. Ví dụ như: máy ép kim loại, máy ép phế liệu, máy ép viên thuốc nén, máy ép gạch…
1.3.1 Khái niệm
Máy ép thủy lực hay còn gọi là máy thủy lực, là một loại máy ép thông dụng trong đó sử dụng xi lanh thủy lực để tạo ra một lực nén. Cách thức này sử dụng tương đương với

thủy lực của đòn bẩy trong cơ khí. Có thể ví nó như một loại máy dùng áp lực để tác động lên chất lỏng nhằm ép, nén vật cần thiết.
1.3.2 Phân loại
Hiện nay trên thị trường có rất nhiều dòng máy ép thủy lực, tùy theo chức năng và cấu tạo ta có thể phân loại máy ép thủy lực như sau.
Xét trên cách thức vận hành của máy ép thủy lực có thể được chia thành máy điều khiển tự động và bán tự động.
Dựa trên hình dáng và cấu tạo máy ép thủy lực có thể được chia thành:
• Máy ép thủy lực chữ C
• Máy ép thủy lực chữ H
• Máy ép thủy lực 4 trụ
• Máy ép thủy lực 2 trụ.
• Máy ép thủy lực khung đứng
• Máy ép thủy lực khung ngang
• Máy ép thủy lực đa năng
Dựa trên tải trọng làm việc máy ép thủy lực có thể được chia thành:
• Máy ép thủy lực 10T
• Máy ép thủy lực 50T
• Máy ép thủy lực 150T
• Máy ép thủy lực 200T
• Máy ép thủy lực 250T
• Máy ép thủy lực 300T
• Máy ép thủy lực 315T
• Máy ép thủy lực 500T
• Máy ép thủy lực 630T
• Máy ép thủy lực 800T
Thông thường các máy ép thủy lực thông dụng trên thị trường hiện nay là các máy ép công suất vừa và nhỏ có công suất từ 10T đến 100T.
Một số hình ảnh các loại máy ép thủy lực có trên thị trường.

1.3.3 Nguyên lý hoạt động
Người ta chế tạo máy ép thủy lực và nguyên lý vận hành nó đều dựa trên cơ sở của định luật Pascal. Đó là áp suất P trong chất lỏng bị giới hạn được tạo ra bởi một lực F1 gây ra trên bề mặt A1. Áp sẽ được truyền đi nhưng không suy giảm gây ra lực F2 tại bề mặt A2. Nghĩa là, áp lực của dầu trong ben sẽ tác dụng theo phương vuông góc lên tất cả bề mặt tiếp xúc của đế pit tông và thực hiện chuyển hóa năng lượng thành lực ép, nén.
 Rác thải sinh hoạt
Khối lượng riêng: 180 ÷ 600 kg/m3
Độ ẩm: chiếm khoảng 70% đối với rác hữu cơ, rác vô cơ không đáng kể
Do chỉ sử dụng để ép rác thải sinh hoạt nên tải trọng của máy chỉ cần ở mức 20T.
1.4 Phân tích và xây dựng sơ đồ nguyên lí của bộ phận chấp hành

Hình 1.5 Sơ đồ nguyên lý bộ phận chấp hành

Khi đóng điện từ tủ điều khiển trung tâm, động cơ điện (3) được cấp điện sẽ làm việc.
Khi cơ cấu chấp hành của hệ thống chưa làm việc ứng với các van phân phối 4/3 điều khiển chúng đang ở vị trí trung gian, dầu được hồi ngay về bể.
Hệ thống thủy lực và hệ điều khiển điện của máy được thiết kế hoạt động ở 2 chế độ : chế độ bằng tay và chế độ tự động. Chế độ tự động có thể được thay đổi trình tự logic làm việc dễ dàng thông qua cách nối sơ đồ mạch điện. Đối với chế độ làm việc tự động : khi có tín hiệu tác động từ tủ điện điều khiển bắt đầu 1 chu trình, van phân phối 4/3(9) điều khiển xylanh (8) được điều khiển chuyển sang vị trí bên phải, dầu được cấp cho buồng dưới xylanh khiến cần piston đi xuống thực hiện quá trình ép. Khi đi hết hành trình, chày bắt đầu ép. Đến một áp suất đã đặt thì rơle áp suất đóng lại chuyển tín hiệu điện đến van phân phối(9), van phân phối chuyển sang hoạt động ở vị trí trung gian, lúc này dầu từ bơm được xả toàn bộ về bể, đồng thời van chống lún(6) giữ áp trong hệ thống một thời gian để sản phẩm cần ép được định hình. Sau một thời gian nhất định (10s) thì van phân phối (9) được điều khiển chuyển sang vị trí bên trái, chày được rút lên, xylanh trở về vị trí ban đầu, kết thúc một chu trình ép. Sản phẩm ép được lấy ra
Đối với chế độ làm việc bằng tay, tất cả các quá trình chuyển động của xylanh đều được điều khiển bởi nút bấm.

3.5 Vận hành và bảo dưỡng máy
3.5.1 Nguyên tắc bảo quản và sử dụng
3.5.1.1 Trước khi làm việc
Trước khi vận hành máy, cần thực hiện kiểm tra các điểm sau :
- Kiểm tra các phần tử khuôn và kết nối chưa
- Bột ép đã sẵn sàng chưa
- Kiểm tra điện áp thủy lực
- Kiểm tra mức dầu chứa trong thùng
- Kiểm tra giá trị áp lực dầu chứa trong thùng
- Kiểm tra giá trị áp lực dầu trong hệ thống thủy lực
- Kiểm tra hoạt động của các công tác hành trình
- Kiểm tra bảng điện
- Kiểm tra các thiết bị an toàn, bảo vệ phải trình trạng tốt
3.5.1.2 Trong khi làm việc
- Kiểm tra thường xuyên kích thước hình dạng của tấm ép và khung
- Không kiểm tra máy và bôi dầu mở trong khi máy đang làm việc
- Không cho phép người không có trách nhiệm sử dụng máy
3.5.1.3 Sau khi làm việc
- Theo thứ tự ngừng từng bộ phận làm việc của máy đúng theo hướng dẫn của nhà thiết kế
- Thu dọn, làm vệ sinh nơi làm việc
3.5.2 Bảo dưỡng máy
3.5.2.1 Bảo quản hàng ngày
- Trươc khi bảo quản máy, kiểm tra lượng dầu trong thùng chứa phải đảm bảo đầy đủ
- Bôi trơn các phần trượt trước khi máy hoạt động hoặc trong khi máy hoạt động
- Nếu có hiện tượng bất thường khi máy đang hoạt động, phải lập tức ngừng máy và kiểm tra lại để điều chỉnh máy
3.5.2.2 Bảo quản hàng tháng
- Kiểm tra kỹ các mối ghép, lau sạch các bụi bẩn bám hệ thống máy
- Bôi trơn các bộ phận của máy
- Kiểm tra dầu trong bể

3.5.2.3 Bảo quản hằng năm
- Hút dầu trong thùng ra, lau sạch thùng bằng khăn khô sạch
- Lau sạch các bộ lọc
- Rửa sạch và bôi trơn các bộ phận,các chi tiết trượt, nếu có thiết bị hư hỏng, thì sửa chữa, thay thế thiết bị mới .

KẾT LUẬN

4.1 Ưu nhược điểm của đề tài
Chế tạo thành công máy ép rác bằng thủy lực lực ép 10 tấn . Ép được hầu hết tất cả các loại rác. Làm tăng năng suất, tăng lượng rác được ép, tăng tính thẩm mỹ cho rác sau khi ép, rác trở nên gọn gàn hơn.
4.1.1 Ưu điểm:
- Máy ép hoạt động ổn định , ép được nhiều rác, ép rất êm không gây tiến ồn, thời gian ép khá nhanh.
- Máy ép sử dụng dầu thủy lực, lượng dầu cấp vào và xả ra được thu lại chung bể dầu tiết kiệm được nhiên liệu không hao phí dầu, sử dụng được thời gian rất lâu.
- Lượng dầu cung cấp cho quá trình ép có thể tái sử dụng lại trong các lần ép sau, tiết kiệm và bảo vệ được tài nguyên môi trường.
- Vật liệu chế tạo máy ép dễ tìm, dễ thay thế chế tạo.
- Kết cấu đơn giản, cơ động vì được lắp bánh xe, có thể di chuyển đến nhiều ngõ ngách vì nhỏ gọn.
- Xử lý bước đầu làm gọn tiết diện rác, có thể tập trung được nhiều rác hơn sau khi ép và đưa đến nơi xử lý kế tiếp.
4.1.2 Nhược điểm:
- Không ép được các loại rác quá cứng như kim loại, đá,…
- Chỉ ép các loại rác có kích thước hợp lý với khuôn ép.
- Rác sau khi ép không bện chặt vào nhau có khả năng bị nảy lên.
- Vì ép nhiều loại rác khác nhau cùng lúc nên bánh rác không gắn kết thành hình cố định.
4.2 Hướng cải tiến, phát triển.
- Tăng kích thước khuôn ép để ép được nhiều rác hơn.
- Lắp thêm bộ phân loại rác trước khi đưa rác vào hệ thống ép, ngăn chặn việc ép lẫn các loại rác không mong muốn
- Tăng lực ép, ép với nhiệt độ cao, ép với dung môi để rác có thể gắn chặt thành bánh rác định hình.
- Lắp thêm xylanh đẩy bánh rác ra ngoài khi hoàn thành quá trình ép, trang bị thêm băng tải và bao chứa cuối băng tải để rác có thể tự động được ép và cho vào bao, trước khi đem đi xử lý ở bước kế tiếp.