NGHIÊN CỨU, Thiết kế máy
THIẾT KẾ MÁY ÉP VUỐT LON NƯỚC GIẢI KHÁT
-
MỤC LỤC
LỜI CÁM ƠN.. ii
TÓM TẮT LUẬN VĂN.. iii
DANH MỤC HÌNH ẢNH.. vi
DANH MỤC BẢNG BIỂU.. viii
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN.. 9
1.1 Nhu cầu về lon nước giải khát 9
1.2 Quy trình sản xuất lon nước giải khát:10
1.3 Tổng quan về quá trình ép kim loại:18
1.4 Phương án thiết kế:18
1.4.1 Phương án máy ép trục khuỷu:18
1.4.2 Phương án máy ép vít21
1.4.3 Phương án máy ép thủy lực:23
1.5 Chọn phương án phù hợp:24
CHƯƠNG II: NGUYÊN LÝ VÀ SƠ ĐỒ ĐỘNG.. 25
2.1 Cấu tạo của máy:25
2.2 Sơ đồ nguyên lý:27
2.3 Sơ đồ động:28
CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ.. 29
3.1 Lực dập vuốt29
3.2 Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền:30
3.2.1 Chọn động cơ:30
3.2.2 Phân phối tỷ số truyền:30
3.3 Tính toán các thông số động học :31
3.3.1 Số vòng quay trên các trục :31
3.3.2 Công suất trên các trục :31
3.3.3 Moment xoắn trên các trục:31
3.4 Xác định các thông số bộ truyền đai:31
3.4.1 Chọn loại đai :31
3.4.2 Xác định đường kính đai :31
3.4.3 Xác định chiều dài đai và khoảng cách trục :32
3.4.4 Xác định số đai :32
3.4.5 Các thông số hình học bánh đai :33
3.5 Thiết kế bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc đồng trục:34
3.5.1 Chọn vật liệu :34
3.5.2 Xác định thông số cơ bản của bộ truyền :36
Khoảng cách trục :36
3.6 Thiết kế trục:43
3.6.1 Thiết kế trục I :43
3.6.2 Thiết kế trục II (trục khuỷu):45
3.6.3 Kết cấu ăn khớp bánh răng :48
3.7 Chọn then:48
3.8 Chọn ổ lăn:50
3.9 Thiết kế chọn ly hợp:52
3.10 Thiết kế phanh hãm:53
3.11 Dung sai lắp ghép:54
CHƯƠNG IV: VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG.. 57
4.1 Vận hành:57
4.2 Bảo dưỡng:58
KẾT LUẬN.. 58
TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 59
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1. 1 Lon nước giải khát10
Hình 1. 2 Phôi11
Hình 1. 3 Quá trình dập ban đầu. 11
Hình 1. 4 Phôi sau khi dập. 12
Hình 1. 5 Lon sau khi cắt12
Hình 1. 6 Lon được rửa sạch. 13
Hình 1. 7 Lon được in màu. 13
Hình 1. 8 Lon được đưa vào lò sấy. 14
Hình 1. 9 Phun lớp mạ bên trong để chống oxi hóa. 14
Hình 1. 10 Làm khô lớp phun trong. 15
Hình 1. 11 Công đoạn nắn miết cổ lon. 15
Hình 1. 12 Công đoạn kiểm tra lon. 16
Hình 1. 13 Đóng gói vỏ lon. 16
Hình 1. 14 Dập các nắp lon. 17
Hình 1. 15 Tạo quai mở nắp lon. 17
Hình 1. 16 Quá trình. 18
Hình 1. 17 Máy ép vuốt lon. 18
Hình 1. 18 Sơ đồ nguyên lý máy ép trục khuỷu. 20
Hình 1. 19 Sơ đồ nguyên lý máy ép trục vít22
Hình 1. 20 Nguyên lý máy ép thủy lực. 24
Hình 2. 1 Dây đai và bánh đà. 18
Hình 2. 2 Trục khuỷu. 18
Hình 2. 3 Thanh trượt19
Hình 3. 1Kết cấu sơ bộ trục I. 37
Hình 3. 2 Kết cấu sơ bộ trục khuỷu. 39
Hình 3. 3 Kết cấu sơ bộ ăn khớp bánh răng. 40
Hình 3. 4 Ly hợp ma sát côn dung cần gạt điện. 43
Hình 3. 5 Kết cấu phanh. 44
DANH MỤC BẢNG BIỂUBảng 3.1 Thông số áp suất.................................................................................................29
Bảng 3.2 Bảng tổng kết các thông số bánh răng................................................................42
Bảng 3.3 Thông số then.....................................................................................................48
Bảng 3.4 Dung sai lắp ghép ổ lăn......................................................................................55
Bảng 3.5 Dung sai lắp ghép then.......................................................................................56
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 Nhu cầu về lon nước giải khát
Ngày nay, nhu cầu giải khát của người dân ngày càng tăng cao theo từng năm, nhiều loại bia, nước giải khát cũng ra đời để đáp ứng nhu cầu của người dân. Các mặt hàng giải khát ngày càng đa dạng và số lượng gia tăng. Việt Nam là một trong những thị trường tiêu thụ bia, nước giải khát lớn trên thế giới. Nhiều nhà máy bia, nước nước giải khát ra đời để đáp ứng nhu cầu thiết yếu đó, những nhà máy đó cho ra đời nhiều dòng sản phẩm và cách thức chứa đựng những sản phẩm đó cũng đa dạng, trong đó có hình thức chứa sản phẩm bằng vỏ lon. Vì vậy, ngành sản xuất vỏ lon rất quan trọng, đây là khâu quyết định hình ảnh, thương hiệu, tên tuổi của các nhà máy sản xuất bia, nước giải khát đó.
Hình 1. 1 Lon nước giải khát
1.2 Quy trình sản xuất lon nước giải khát:
Hình 1. 2 Phôi
Bước đầu tiên để tạo ra lon giải khát là đưa các cuộn nhôm, mỗi cuộn nặng chừng 10 kg, vào máy để bôi trơn. Việc làm này giúp cho nhôm di chuyển trơn tru qua các khâu tạo kiểu dáng ở những bước tiếp theo.
Hình 1. 3 Quá trình dập ban đầu
Tiếp đó, tấm nhôm được chuyển tới máy ép nhôm công nghiệp. Máy này cắt nhôm thành các đĩa tròn và nắn chúng thành hình cái cốc. Khâu này thực hiện ở tốc độ cao, trung bình mỗi phút làm ra 2.500 – 3.750 chiếc.
Hình 1. 4 Phôi sau khi dập
Từ máy ép, những chiếc cốc được kéo dài ra thành hình dáng giống vỏ hộp.
Hình 1. 5 Lon sau khi cắt
Trong đó, phần đầu của vỏ hộp được cắt và mài gọn làm sao cho các hộp có kích thước đồng đều như nhau
Hình 1. 6 Lon được rửa sạch
Sau đó, các thân hộp được rửa sạch và làm khô, sẵn sàng cho công đoạn trang trí.
Hình 1. 7 Lon được in màu
Tiếp theo, vỏ lon được chuyển tới một máy in, bao gồm khoảng 6-8 loại mực được in lên mặt lon cùng một lúc. Những chiếc lon được xoay vòng khi in nhãn. Cuối cùng, lon được phủ lớp tráng bóng và lớp bảo vệ mực mới được in xong.
Hình 1. 8 Lon được đưa vào lò sấy
Tiếp đó, vỏ lon đưa vào lò nhiệt để phủ lớp sơn chống sứt mẻ.
Hình 1. 9 Phun lớp mạ bên trong để chống oxi hóa
Phần trong vỏ lon được phủ một lớp mạ tránh sự ăn mòn kim loại và tiếp xúc giữa thức uống đựng bên trong với thành hộp.
Hình 1. 10 Làm khô lớp phun trong
Vỏ lon tiếp tục được đưa qua lò nhiệt để làm khô lớp sơn.
Hình 1. 11 Công đoạn nắn miết cổ lon
Sau đó, phần trên hộp được nắn hẹp lại thành miệng lon, sẵn sàng cho công đoạn đặt nắp lon sau khi nước ngọt được đổ vào.
.
Hình 1. 12 Công đoạn kiểm tra lon
Thành phẩm lon được kiểm tra để phát hiện sự rò rỉ. Một máy chuyên dụng sẽ phát hiện các lỗ hổng có kích thước nhỏ hơn một sợi tóc.
Hình 1. 13 Đóng gói vỏ lon
Vỏ lon được xếp chồng lên các tấm pallet, sau đó chuyển tới nhà máy nước giải khát.
Hình 1. 14 Dập các nắp lon
Nắp lon được làm và chuyển riêng biệt tới nhà máy nước giải khát. Tương tự chu trình sản xuất thân hộp. Nắp lon cũng được bắt đầu từ những cuộn nhôm, trải phẳng, bôi trơn và đưa vào máy cắt nén.
Hình 1. 15 Tạo quai mở nắp lon
Một đường viền được nắn nổi lên xung quanh miệng nắp. Hỗn hợp keo được đổ vào trong đường viền này, tránh sự va chạm giữa nước uống và vỏ lon. Cuối cùng, quai mở “pop-tap” được dập cố định lên trên nắp lon, giúp cho việc mở lon đơn giản hơn bằng cách kéo lên và đẩy tab lại.
vChọn máy thực hiện luận văn:
Sau khi tìm hiểu sơ lược về dây chuyền sản xuất lon, em quyết định tìm hiểu về máy ép lon bia vì loại máy này mang tính cơ khí cao.
vChức năng
Ép cup tạo thành lon
Hình 1. 16 Quá trình
Hình 1. 17 Máy ép vuốt lon
1.3 Tổng quan về quá trình ép kim loại:
Ép là phương pháp chế tạo các sản phẩm kim loại bằng cách đẩy kim loại chứa trong buồng ép kín hình trụ, dưới tác dụng của chày ép kim loại biến dạng qua lỗ khuôn ép có tiết diện giống tiết diện ngang của chi tiết.
Ép là phương pháp sản xuất các sản phẩm có tiết diện định hình có năng suất cao, độ chính xác và độ nhẵn bề mặt cao. Trong quá trình ép, kim loại chủ yếu chịu ứng suất nén nên tính dẻo tăng, do đó có thể ép được các sản phẩm có tiết diện ngang phức tạp, khuôn ép yêu cầu chống mòn cao. Phương pháp này đươc ứng dụng rộng rãi để chế tạo các thỏi kim loại màu có đường kính từ 5 đến 200mm, các ống có đường kính ngoài đến 800mm, chiều dày từ 1,5 đến 8 mm và một số profin khác.
1.4 Phương án thiết kế:
Các phương án có đặc điểm công nghệ phù hợp:
1 . Máy ép trục khuỷu
2 . Máy ép vít ma sát
3 . Máy ép thủy lực
1.4.1 Phương án máy ép trục khuỷu:
vNguyên lý:
Là một trong những phương pháp dập sử dụng lực ép cơ khí, được sử dụng rộng rải trong nhiều ngành công nghiệp. Máy ép trục khuỷu dùng chủ yếu để dập tấm, dập thể tích nóng, nguội, cắt phôi và thực hiện nhiều nguyên công khác trong gia công áp lực.
Động cơ (1) truyền qua bộ truyền đai (2),(3) truyền chuyển động cho trục (4), bánh răng (5) ăn khớp với bánh răng (6) lắp lồng không trên trục khuỷu (11) quay, thông qua tay biên (10) làm cho đầu trượt chuyển động tịnh tiến lên xuống, thực hiện chu trình ép. Đầu trượt di chuyển tới ép phôi vào bộ khuôn tạo thân lon (8), sau đó gặp khuôn tạo đáy lon (7) để dập ra sản phẩm.
Đặc điểm của máy ép trục khuỷu: chuyển động của đầu trượt êm, năng suất cao, tổn hao năng lượng ít, nhưng có nhược điểm là phạm vi điều chỉnh hành trình bé, đòi hỏi tính toán phôi chính xác và phải làm sạch phôi kỹ trước khi ép.
Hình 1. 18 Sơ đồ nguyên lý máy ép trục khuỷu
Trong đó:
- Động cơ điện.
- Bánh đai nhỏ.
- Bánh đai lớn (bánh đà).
- Trục dẫn.
- Bánh răng nhỏ.
- Bánh răng lớn.
- Khuôn tạo đáy
- Khuôn tạo thân
- Rãnh trượt
- Tay biên.
- Trục khuỷu
vĐặc điểm:
- Là loại thiết bị dập thong dụng nhất
- Cho năng suất cao, dễ dây chuyền hóa trong sản xuất hàng loạt
- Lực lớn, tốc độ nhanh
- Hành trình cứng ( 2 lần độ lệch tâm trục khuỷu) nên dễ bị kẹt máy tại 2 điểm chết của hành trình
- Hành trình ngắn, không thay đổi được
- Khả năng thay đổi chế độ kém linh hoạt, thích hợp cho sản xuất hàng loạt, ổn định
- Kết cấu đơn giản, các chi tiết chế tạo phức tạp
- Các chi tiết làm việc với cường độ lớn, va đập gây tiếng ồn.
vƯu điểm:
-Sử dụng rộng rãi, thuận lợi cho việc thiết kế, cải tiến
-Sử dụng máy và kết cấu máy đơn giản
-Với khả năng cho năng suất cao, chính xác, … dễ dây chuyền hóa trong sản xuất hàng loạt.
-Lực lớn, nguyên lý đơn giản .
vNhược điểm:
-Dễ bị kẹt máy do hành trình cứng (tại điểm chết dưới)
-Hành trình cố định
-Lực ép danh nghĩa của máy không thể tăng quá lớn như máy ép thủy lực vì kích thước của máy sẽ rất lớn
-Làm việc chế độ cố định, khó thay đổi chế độ làm việc
-Quá trình bảo trì, sửa chữa, thay thế khó do các chi tiết cần phải gia công, không có sẵn .
.......................................
CHƯƠNG IV: VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG
4.1 Vận hành:
Lắp đặt: Nơi đặt phải phải có đủ không gian cho máy và cho người vận hành và thuận tiện cho bảo dưỡng, kiểm tra và sửa chữa máy.
Các điểm cần kiểm tra khi vận hành máy
+ Khí nén nguồn vào 6-7 kgf/cm2
+ Clutch & brake: 5,5-7 kgf/cm2
+ Hold down front piston 3 kgf/cm2
+ Hold down ring : 2 - 3 kgf/cm2
+ Dome die : 3 - 4 kgf/cm2
+ Air tool pack 3 – 4 kgf/cm2
+ Cam cylinder : 6 kgf/cm2
+ Air blow off (punch) : 2-3 kgf/cm2
+ Áp lực dầu chính 80-100 kgf/cm2
+ Hệ thống coolant (van mở full, 18-25 gpm)
Máy có 3 chế độ : Bar mode, Inch mode, Continue mode
vBar mode: ở chế độ này, motor chính đã được ngắt khỏi nguồn điện.
vInch mode: là chế độ máy chạy nhưng không liên tục và có thể dừng lại ở bất kể vị trí nào.
vContinue mode: là chế độ mà máy chạy liên tục
- Trình tự vận hành máy:
Kiểm tra các bộ phận máy, vệ sinh máy.
Điều chỉnh các thông số máy phù hợp kích thước ly khác nhau.
Kiểm tra nguồn điện, cầu chì.
Bật cầu dao nguồn.
Nhấn nút START để bật máy. Máy bắt đầu làm việc.
Theo dõi quá trình vận hành, nếu có bất thường gì thì tắt máy và kiểm tra.
Nếu muốn dừng máy thì ấn nút STOP.
Sau mỗi ca làm việc thì kiểm tra, dọn vệ sinh phía dưới máy.
4.2 Bảo dưỡng:
vBảo dưỡng hàng ngày:
Làm vệ sinh máy, dọn dẹp bavia bên trên, trong và phía dưới máy sau mỗi ngày làm việc.
Chú ý trong khi vận hành nếu có bất thường thì ngừng máy và kiểm tra.
Kiểm tra rung động và tiếng ồn bất thường, nếu có thì dừng máy, kiểm tra.
vBảo dưỡng hàng tuần:
Định kỳ kiểm tra các bộ truyền, các cơ cấu bên trong máy hàng tuần, nếu có bất thường thì phải chỉnh sửa và chạy kiểm tra.
Định kỳ bôi trơn các bộ truyền bánh đai của máy.
Kiểm tra dây điện trở gia nhiệt hàng tuần.
vBảo dưỡng hàng tháng:
Định kỳ kiểm tra dầu bôi trơn trong hộp giảm tốc hàng tháng. Thay dầu bôi trơn trong hộp giảm tốc 3 tháng/lần.
Định kỳ thay dây xích 6 tháng/lần
KẾT LUẬN
Do chưa có điều kiện về thời gian và kinh phí, nên đề tài này là tính toán, thiết kế, mô phỏng trên phần mềm 3D và đưa ra các bản vẽ cần thiết nhưng chưa chế tạo thực tế nên có thể có thiếu sót và chưa hoàn hảo.
Nếu sau này có điều kiện và kinh phí thì sẽ tiến hành chế tạo thật để kiểm chứng quá trình thiết kế.
