ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY NGHIỀN GIẤY mini file CAD file 3D SOLIDWORKS

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY NGHIỀN GIẤY mini file CAD file 3D SOLIDWORKS

MỤC LỤC

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

LỜI CẢM ƠN........................................................................................... 2

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN  HƯỚNG DẪN........................................... 3

NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG................................................................... 4

MỤC LỤC................................................................................................ 5

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU.......................................................................... 7

1.1     Tính cấp thiết của đề tài.................................................................. 7

1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài............................................... 7

1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài............................................................ 8

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu........................................................ 8

1.5     Phương pháp nghiên cứu................................................................ 8

1.6 Kết cấu của đồ án tốt nghiệm............................................................... 8

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI.................................. 9

2.1 Giới thiệu:......................................................................................... 9

2.2 Qui trình tái chế:................................................................................ 9

2.3 Nguồn nguyên vật liệu và sự quan trọng của việc tái chế giấy............... 10

2.4 Các nghiên cứu liên quan đến đề tài................................................... 15

2.4.1 Các nghiên cứu nước ngoài.......................................................... 15

2.4.2 Các nghiên cứu trong nước............................................................. 16

2.5 Các tồn tại của máy........................................................................... 17

CHƯƠNG III: CƠ SỞ LÝ THUYẾT......................................................... 19

CHƯƠNG IV: PHƯƠNG  HƯỚNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP......................... 21

CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÁY...................................... 24

5.1 Chọn động cơ................................................................................... 24

5.2 Phân phối tỷ số truyền....................................................................... 24

5.3 Bộ truyền bánh trụ răng thẳng (123)................................................... 25

5.4 Tính trục.......................................................................................... 29

5.4.1. Tính đường kính trục I................................................................ 29

5.5 Thiết kế và kiểm nghệm then............................................................. 39

5.6 Tính toán ổ lăn:................................................................................ 40

5.7 Chọn bulông-đai ốc:......................................................................... 41

5.8 Thiết kế vỏ hộp máy:........................................................................ 42

5.9 Thiết kế đế máy phù hợp:.................................................................. 42

CHƯƠNG VI: CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM................................................. 43

6.1 Cụm bánh răng truyền động gồm 4 bánh răng:.................................... 43

6.2 Cụm dao cắt của máy:....................................................................... 44

6.3 Vận hành và bảo quản máy nghiền giấy:............................................. 51

CHƯƠNG VII: KIẾN NGHỊ VÀ KẾT LUẬN............................................ 52

7.1 Ưu điểm:......................................................................................... 52

7.2 Nhược điểm:.................................................................................... 52

7.3 Kiến nghị:........................................................................................ 52

TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................... 53

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU

1.1Tính cấp thiết của đề tài

Ở nước ta hiện nay vấn đề thu gom và tái chế rác thải đang càng phát triển,không những thế thu gom và tái chế rác thải vừa đem lại nguồn lợi dồi dào về kinh tế cho con người mà còn đem lại cho môi trường sạch sẽ và trong lành hơn. Trong các loại rác thường được tái chế trong đó có giấy,nó phổ biến đến mức đi đâu ta cũng thể bắt gặp chúng. Giấy không thể thiếu trong cuộc sống này. Có nhiều cách để sơ chế giấy từ các cơ sở thu gom và đưa đến nhà máy để tái chế tạo các sản phẩm giấy mới...... Nhưng đa số giấy tại cơ sở tái chế đến nhà máy là chưa được sơ chế phân loại. Giấy chưa được tái chế cụ thể ở đây là nghiền ra thành các vụn giấy nhỏ.Chính vì vậy cần sơ chế trước để quá trình vận chuyển dễ dàng hơn khối lượng chuyên chở được nhiều hơn. Đem lại lợi ích nhiều hơn khi các cơ sở tái chế không cần nghiền giấy trước khi tái chế.

Vì vậy, sau khi tìm hiểu thị trường, nghiên cứu và được sự hướng dẫn của thầy Dương Văn Ba chúng em đã chế tạo mô hình máy nghiền giấy,đáp ứng được những yêu cầu của thị trường hiện nay đưa ra.

1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Trong quá trình phát triển của nền kinh tế thị trường cùng với sự hòa nhập của nền kinh tế của khu vực và quốc tế, nền công nghiệp nặng chiếm một vị trí quan trọng trong nền kinh tế xã hội. Tự động hóa quá trình sản xuất ngày càng được sử dụng rộng rãi vào các thành phần kinh tế. Bên cạnh đó cùng với những ứng dụng tin học đã tạo cho quá trình sản xuất phát triển hoàn thiện bằng những máy móc hiện đại có năng suất cao, chất lượng tốt và đạt độ chính xác cao. Vì thế các thiết bị máy móc ngày càng được phổ biến và đa dạng hơn theo yêu cầu một cách nhanh gọn, vận hành đơn giản, giảm bớt sức lao động cho con người, giá cả hợp lý. Vì thế việc thiết kế máy nghiền giấy có thể phục vụ cho các hộ gia đình, cơ sở nhằm đáp ứng nhu cầu cần thiết.

Đề tài được thực hiện đầy đủ các bước theo một trình tự của quy trình thiết kế chế tạo một sản phẩm mới.

Đồng thời đề tài cũng đáp ứng được một số nhu cầu của các hộ gia đình , cơ sở sản xuất của thị trường và các doanh nghiệp để tái chế giấy đã qua sử dụng.

Hạn chế được số lượng lao động, tăng năng suất, nhanh gọn, vận hành đơn giản.

1.3Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

Tìm hiểu chức năng, nguyên lý, cơ cấu nghiền giấy và mô hình của máy nghiền giấy.

Thiết kế mô hình 3D bằng Solidworks 2016.

Tính toán và hoàn chỉnh thiết kế cho máy.

Gia công và lắp ráp mô hình máy nghiềng giấy.

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng: - Rác thải giấy:(giấy sử dụng trong giáo dục,giấy tập, A0,1,2,3,4, giấy bìa,...)

      Phạm vi nghiên cứu: - Do thời gian nghiêncứu còn hạng chế nên đề tài xin phép được giới hạn trong tìm hiểu thiết kế máy.

1.5Phương pháp nghiên cứu

Cơ sở phương pháp luận: Dựa vào nhu cầu tái chế giấy của thị trường hiện nay.

Các phương pháp nghiên cứu cụ thể: Để thực hiện đề tài này, chúng em sử dụng một số phương pháp sau:

- Phương pháp nghiên cứu tài liệu: Tham khảo các nguồn tài liệu văn bản: Sách, giáo trình, tài liệu tham khảo, các bài viết từ những nguồn tin cậy trên Internet, các công trình nghiên cứu… nhằm xác định được phương án điều khiển, gia công tối ưu cho máy.

- Phương pháp thực nghiệm: Tiến hành thực nghiệm lực cần thiết để nghiền giấy. Lấy đó làm cơ sở chính trong việc tính toán, thiết kế và chế tạo các chi tiết của máy.

- Phương pháp phân tích: Sau khi đã tham khảo, nghiên cứu tài liệu và có được số liệu cần thiết thì việc phân tích các số liệu cũng nhờ các tài liệu có liên quan là điều cần thiết.

- Phương pháp mô hình hóa: Là mục tiêu chính của đề tài, tạo cho chúng em có cơ hội để ôn lại kiến thức đã học và học hỏi đượcnhiều kinh nghiệm trong thực tiễn. Việc chế tạo mô hình giúp kiểm nghiệm được lý thiết và sửa chữa những chỗ sai mà phương pháp lý thuyết không thể thấy được.

1.6 Kết cấu của đồ án tốt nghiệm

Chương 1: Giới thiệu.

Chương 2: Tổng quan

Chương 3: Cơ sở lý thuyết

Chương 4: Phương hướng và các giải pháp

Chương 5: Tính toán và thiết kế

Chương 6: Thiết kế mô hình

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

2.1 Giới thiệu:

Hiện tại trên thị trường hàng ngày thải ra hàng tấn rác thải trong đấy có rất nhiều là chất thải giấy. Thực tế giấy cũ có thể tái sử dụng lại được nhưng do trình độ hiểu biết nên đa số tất cả người đều coi thùng giấy cũ là những phế phẩm bỏ đi. Có nhiều cách để tái sử dụng giấy cũ,như nghiền vụn giấy thành từng mảnh và tái sử dụng: khuôn treo tường, giấy tập , bìa carton mới, ly giấy, túi giấy…

Ngoài ra những thùng, giấy cũ đều được đưa về nhà máy để tái sử dụng. Từ những chất thải là bằng giấy nhờ máy móc xử lý ta lại có được những sản phẩm mới làm từ giấy tái chế. Chính vì thế sản phẩm từ giấy cực kỳ thân thiện với môi trường. Sau đây sẽ là quy trình tái chế giấy và lợi ích từ việc tái chế mang lại.

2.2 Qui trình tái chế:

1. Thu gom

2. Vận chuyển và lưu hành kho

3. Tái tạo bột giấy và làm sáng

4. Tẩy sạch

5. Tẩy mực

6. Nghiền, tẩy màu và làm cho sáng

7. Xeo giấy: sản xuất được bột giấy để tiếp tục giai đoạn tạo ra giấy, bìa carton).

Hình 2.1. Qui trình tái chế giấy

2.3 Nguồn nguyên vật liệu và sự quan trọng của việc tái chế giấy

Là một phần của hệ thống tái chế giấy, nguồn nguyên vật liệu hay còn gọi là nguồn giấy thu hồi:

Giấy thu hồi còn gọi là giấy sau tiêu dùng được thu gom từ các hộ gia đình và những phố mua sắm, và giấy thu hồi (công nghiệp) trước tiêu dùng được thu gom từ những phân xưởng chế biến giấy và một số nơi tương tự. Trong loại giấy thu hồi sau tiêu dùng có một loại giấy được tái chế gọi là giấy thu hồi thương mại. Điển hình của loại này là thùng giấy carton rỗng được thải ra với số lượng lớn từ các cửa hàng bách hóa và siêu thị.

Hình 2.2 Giấy bìa carton

Hình 2.3. Giấy từ hộ gia đình

Hình 2.4. Giấy thải từ trường học

CÁC NGUỒN GIẤY THU HỒI VÀ PHÂN LOẠI

Hình 2.5. Nguồn giấy thu gom và phân loại

Hình 2.5. Biểu đồ sự biến động tỷ lệ thu hồi giấy

SẢN PHẨM TÁI CHẾ TỪ GIẤY

Hình 2.7. Thùng carton

Hình 2.8. Túi bằng giấy tái chế

Hình 2.9. Gạch làm từ giấy

2.4 Các nghiên cứu liên quan đến đề tài

2.4.1 Các nghiên cứu nước ngoài

       Hình 2.10.a Máy nghiền rác

Hình 2.10.b Máy nghiền rác

Máy nghiền rác thường được bố trí lắp đặt trong các dây chuyền xử lý rác thải sinh hoạt, rác thải công nghiệp. Hay bố trí trong công đoạn nghiền giấy để phục vụ cho các quá trình sản xuất các sản phẩm liên quan đến giấy vụn. Ưu điểm của máy có tỷ lệ làm nhỏ cao, năng suất lớn, kết cấu đơn giản kèm theo máy nghiền rác có thể ứng dụng trong nhiều dây chuyền sản xuất khác nhau do vậy được sử dụng rộng rãi ở các doanh nghiệp trong và ngoài nước.

Nguồn nguyên liệu : rác thải sinh hoạt , công nghiệp, y tế , …

Trong quá trình nghiền nguyên liệu, chịu tác dụng cơ học sẽ bị biến dạng đàn hồi sau đó nguyên liệu sẽ bị phá hủy thành nhiều phần với kích thước nhỏ hơn. Như thế không cần thiết cho quá trình nghiền bao gồm công biến dạng vật liệu và công để làm kích thước nguyên liệu nhỏ lại.

2.4.2 Các nghiên cứu trong nước

Hình 2.11. Máy nghiền rác

      Trong quá trình nghiền nguyên liệu, chịu tác dụng cơ học sẽ bị biến dạng đàn hồi sau đó nguyên liệu sẽ bị phá hủy thành nhiều phần với kích thước nhỏ hơn. Như thế không cần thiết cho quá trình nghiền bao gồm công biến dạng vật liệu và công để làm kích thước nguyên liệu nhỏ lại.

Nguyên liệu: rác thải sinh hoạt, công nghiệp, …

1. 5 Các tồn tại của máy

Máy nghiền giấy là một phần của dây chuyền tái chết giấy nhầm tận dụng lại những phế phẩm của giấy từ đó tạo ra sản phẩm mới để hạn chế sự lãng phí tài nguyên góp phần bảo vệ môi trường.  

Trong quá trình nghiền nguyên liệu, chịu tác dụng cơ học sẽ bị biến dạng đàn hồi sau đó nguyên liệu sẽ bị phá hủy thành nhiều phần với kích thước nhỏ hơn. Như thế không cần thiết cho quá trình nghiền bao gồm công biến dạng vật liệu và công để làm kích thước nguyên liệu nhỏ lại.

Đặc biệt trong quá trình nghiền đối với những sấp giấy dày khiến máy không thể cắt được máy sẽ tự động đảo chiều khi quá tải, có nút nhấn đảo chiều quay của dao, có thêm dao lược để hạn chế kẹt giấy.

Nguyên liệu: giấy bìa carton, giấy báo , giấy tập,…

Hình 2.12. Hình ảnh kết quả của việc tái chế giấy

CHƯƠNG III: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Nghiền đập là quá trình cơ học nhằm làm nhỏ vật liệu rắn để tăng diện tích bề mặt riêng, tạo điều kiện tốt cho quá trình hòa tan, quá trình truyền nhiệt, chuyển khối và các yêu cầu công nghệ khác trong ngành sản xuất chế biến thực phẩm, tái chế rác thải, …

Ngày nay, khoa học và kỹ thuật không ngừng phát triển tạo điều kiện cho việc sản xuất ngày càng được cơ giới hóa ở mức độ cao. Từ đó nhiều loại máy nghiền được ra đời với nhiều đặt tính ưu việt, ứng dụng vào sản xuất đem lại hiệu quả cao. Do đó yêu cầu nắm vững nguyên lí, hiểu rõ bản chất của quá trình làm việc và đặc tính của nghiền. Đẻ sử dụng thật thành thạo và có hiệu quả với các loại máy nghiền là điều không thể thiếu với các chuyên viên kĩ thuật, người điều khiển máy và công nhân sửa chữa, hiệu chỉnh. Đặc biệt quan trọng hơn nữa là người trực tiếp sử dụng máy. Tuy nhiên trong quá trình sử dụng các thiết bị nghiền thường có hiện tượng người sử dụng chỉ biết sử dụng một cách thuần tuý, ít người quan tâm đến nguyên lí hoạt động các yếu tố ảnh hưởng của máy,…

Cơ sở vật lí của quá trình nghiền:   

Nghiền là quá trình phân chia vật thể thành các mảnh vụn bằng các lực cơ học trông đó các  bộ phận làm việc của máy phải khắc phục được lực liên kết phân tử của các phân vật thể là tạo ra bề mặt mới. Bằng kết quả nhiều công trình nghiên cứu của nhà khoa học kết hợp với các phương tiện đo đạt tiên tiến đã đi đến kết luận.

Muốn phá vỡ vật thể phải dùng ngoại lực tác dụng sao cho thắng được ứng suất bền của vật thể. Khi đó vật thể chịu biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo và cuối cùng bị phá vỡ. Mặc dù ứng suất phá vỡ có thể theo một hướng nhưng lại gây cho vật thể hiện tượng nén ở nhiều hướng.

Khi có ngoại lực tác dụng gây nên sóng chấn động làm rạn nứt vật thể. Để vật thể vỡ phải chịu sóng chấn động truyền qua vật thể theo chiều tác động của lực và tốc độ truyền sống bằng tốc độ âm thanh.

Khi vật thể không phá vỡ mà chỉ bị nứt do lực hút phân tử, các vết nứt khép lại. Muốn tiếp tục phá vỡ phải tốn thêm năng lượng để khắc phục lực hút phân tử giữa chúng.

Vận dụng kiến thức chuyên ngành Cơ Khí Chế Tạo Máy để tính toán thiết kế máy. Bao gồm các sách như sau: Thiết Kế Máy, Dung sai kĩ thuật đo, Công nghệ chế tạo máy, …

Chủ yếu sử dụng các công  thức về tính toán hộp giảm tốc, tính toán chọn động cơ

Ngoài ra còn sử dụng các công thức thuộc dung sai để tính dung sai cho bản vẽ, các công thức sức bền để tính bền cho các chi tiết máy.

CHƯƠNG IV: PHƯƠNG  HƯỚNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP

Để có thể nghiền giấy cần dao và hai trục chuyển động do sự chuyển động của bánh răng dưới tác động quay của động cơ.Hai trục được gắn dao được thiết kế chuyên dùng để nghiền nát giấy,chuyển động ngược chiều nhau.Dưới tác dụng lực tạo ra nhờ trục dao xoay tròn vào các tấm giấy, nó bị nghiền dưới tác dụng lực.

Phương án 1: Dùng hai cụm trục dao được bố trí trên và dưới tạo ra hai quá trình nghiền giấy.Cụm hai trục dao phía trên có tác dụng nghiền thô giấy với bề dày dao 20mm khoảng cách hai dao kề nhau lớn để quá trình nghiền nhanh hơn không bị kẹt phôi, sản phẩm của quá trình này còn rất thô do dao có bề dày lớn. Cụm hai trục dao phía dưới có tác dụng nghiền tinh sản phẩm của quá trình nghiền thô. Sản phẩm của quá trình này phôi được nghiền nhỏ. Hai cụm dao phía trên và dưới được truyền động bằng bánh răng với tốc độ quay của trục dao khác nhau.

Hình 4.1. Nguyên lý phương án 1

Phương án 2: Dùng chỉ một cụm dao chỉ hai trục dao có bề dày dao nhỏ hơn khoảng 10 mm với tốc độc quay được bộ truyền bánh răng chuyền tới trục là khoảng 57 vòng/phút.

Hình 4.2 Nguyên lý phương án 2

Kết luận: Hai phương án đưa ra đều hợp lý nhưng phương án 2 hợp lý hơn vì:

+ Cách chế tạo máy đơn giản hơn so với phương án 1 do chỉ có hai trục,nên giảm được vật liệu khi mua chế tạo máy cụ thể hơn là về mặt kinh tế giá thành sản phẩm sẽ giảm đáng kể.

          + Năng suất của quá trình cắt của hai phương án trên có thể chênh lệch nhưng không đáng kể vì sản phẩm cắt ra không có nhiều khác biệt.

          + Nếu hư hỏng cũng dễ xử lý hơn, giảm khối lượng của sản phẩm để dễ di chuyển hơn.

Vì vậy, ta chọn phương án 2 để nghiên cứu, thiết kế, tính toán và chế tạo mô hình

 ....

Vận hành và bảo quản máy nghiền giấy:

Vận hành: Sau khi cung cấp nguồn điện cho động cơ chúng ta khởi động máy bằng cách bật công tắt của máy lên. Trước khi khởi động máy cần quan sát trong buồng cắt có vật cứng không. Sau khi khởi động lên ta cần để máy chạy ổn định vòng quay của trục dao với tốc độ ổn định rồi mới thực hiện quá trình cắt. Người vận hành cung cấp nguyên liệu vào trong phễu cấp nguyên liệu.

Bảo quản: Máy nghiền có quá trình bảo quản hết sức đơn giản. Do chủ yếu là sắt nên rất dễ dẫn điện cần để nơi khô ráo cách điện. Thường xuyên lâu chùi và vệ sinh dao cắt để tránh bị sắt rỉ. Dùng mỡ bò để giảm ma sát gây mòn răng của các bánh răng truyền lực. Kiểm tra định kì các bulong cố định bánh răng và dao cắt. Thường xuyên kiểm tra cách điện của động cơ cũng như nguồn điện của máy.

An toàn lao động khi vận hành máy: Tránh lấy tay chạm vào dao khi đang cắt, vì trong quá trình cắt dao quay với tộc độ cao dễ mất an toàn lao động.

CHƯƠNG VII: KIẾN NGHỊ VÀ KẾT LUẬN

Trong quá trình tham gia chế tạo máy cắt chai nước, chúng em đã thấy được những khó khăn còn vấp phải khi gia công các chi tiết. Nhận thấy kiến thức mình còn hạn chế, kinh nghiệm còn non kém cần tiếp tục học hỏi tiếp thu thêm nhiều kiến thức cũng như kinh nghiệm về ngành cơ khí cũng như các ngành kỹ thuật khác.

Và cũng nhờ tham gia chế tạo máy mà chúng em thấy được những tính năng ưu việt cũng như những hạn chế mà máy gặp phải, để đề ra những phương án khắc phục. Có thể nói ra một vài ưu điểm và nhược điểm sau đây của máy:

7.1 Ưu điểm:

-     Máy có thể cắt hầu hết các loại giấy có kích thước nhỏ và trung.

-     Giúp cho các cơ sở tái chế giấy đạt được năng suất hơn.

-     Dễ vận hành, bảo trì sửa chữa khi gặp trục trặc kỹ thuật do máy có cấu tạo đơn giản.

-     Độ an toàn khi làm việc cao, không đòi hỏi phải tốn nhiều sức lực và thời gian cũng như trình độ người vận hành.

7.2 Nhược điểm:

-     Gây ồn khi vận hành máy .

-     Không gia công được khi xếp giấy quá nhiều phụ thuộc vào công suất động cơ, có hình khối lớn hơn so với buồng cắt của máy.

-     Khối lượng máy lớn khó di chuyển.

-     Sản phẩm đưa ra trong quá trình cắt kích thước không đồng đều.

7.3 Kiến nghị:

Trong quá trình thiết kế và chế tạo máy nghiềngiấy có nhiều vấn đề về thiết kế chưa hợp lý làm giảm năng suất và gây ảnh hướng đến quá trình hoạt động ổn định của máy cần được tiếp tục điều chỉnh để máy hoạt động ổn định và năng suất cao hơn cũng như giá thành của máy giảm xuống:

-     Thiết kế lại dao cắt với nhiều lưỡi cắt hơn, giảm bề dày của dao xuống khoảng   5-7mm để sản phẩm cắt ra có kích thước nhỏ hơn và đều hơn.

-     Tăng công suất của động cơ truyền chuyển động lên để tăng công suất tải của quá trình cắt giấy.

-     Giảm tốc độ quay của hai trục dao xuống thấp hơn khoảng 25-30 (vòng/phút) để tăng lực cắt cho lưỡi dao khi cắt.