MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU………………………………………………………………………i

CAM ĐOAN………………………………………………………………..………ii

MỤC LỤC……………………………………………………………………..…..iii

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ……………………………………………v

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT…………………………….…viii

MỞ ĐẦU.. 1

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU SẢN PHẨM LỐP ĐẶC.. 2

VÀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT LỐP ĐẶC.. 2

1.1. GIỚI THIỆU VỀ SẢN PHẨM LỐP ĐẶC: 2

1.2. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT LỐP ĐẶC: 6

1.2.1. Quy trình sản xuất lốp cơ bản: 6

1.2.2. Quy trình sản xuất lốp đặc: 7

1.2.3. Thiết bị sản xuất lốp đặc phục vụ cho công đoạn thành hình: 15

CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ.. 21

HỆ THỐNG MÁY THÀNH HÌNH LỐP ĐẶC.. 21

2.1. PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁY THÀNH HÌNH LỐP ĐẶC: 21

2.2. THIẾT LẬP SƠ ĐỒ ĐỘNG: 24

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG.. 29

MÁY THÀNH HÌNH LỐP ĐẶC.. 29

3.1. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỤM MÁY 1 MÁY THÀNH HÌNH LỐP ĐẶC: 29

3.1.1. Tính toán thiết kế trống thành hình: 29

3.1.2. Tính toán thiết kế bộ truyền đai truyền động cho trục chính: 36

3.1.3. Tính toán thiết kế trục chính: 40

3.1.4. Tính toán thiết kế cơ cấu lấy lốp sau khi thành hình: 51

3.1.5. Tính toán thiết kế bộ truyền vít me - đai ốc tịnh tiến cơ cấu lấy lốp: 54

3.1.6. Tính toán thiết kế bộ truyền xích truyền động cho trục vít me: 56

3.2. TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CỤM MÁY 2 BĂNG TẢI CẤP SU THÀNH HÌNH: 60

3.2.1. Tính toán băng tải cấp cao su thành hình: 60

3.2.2. Tính toán, thiết kế bộ truyền xích truyền động cho băng tải: 65

3.2.3. Tính toán, chọn xylanh nâng hạ băng tải gập và ép su vào trống thành hình: 69

3.2.4. Tính toán chọn động cơ dao cắt su: 70

3.2.5. Tính toán thiết kế bộ truyền xích truyền động trục vít me dao cắt su: 76

3.2.6. Tính toán thiết kế bộ truyền vít me đai ốc thực hiện chuyển động dao ngang: 80

CHƯƠNG IV: MÔ HÌNH HOÁ, MÔ PHỎNG KIỂM NGHIỆM... 83

VÀ CHẾ TẠO THỰC TẾ.. 83

4.1. MÔ HÌNH 3D HỆ THỐNG MÁY: 83

4.2. SỬ DỤNG PHẦN MỀM SOLIDWORKS MÔ PHỎNG KIỂM NGHIỆM MỘT SỐ CHI TIẾT VÀ CƠ CẤU: 86

4.2.1. Mô phỏng kiểm nghiệm trục chính cụm máy thành hình lốp đặc: 86

4.2.2. Mô phỏng kiểm nghiệm khung, gầm cụm máy thành hình lốp đặc: 89

4.2.3. Mô phỏng kiểm nghiệm cơ cấu nâng hạ lốp: 92

4.2.4. Mô phỏng kiểm nghiệm khung băng tải: 94

4.2.5. Mô phỏng kiểm nghiệm khung băng tải gập: 95

4.3. CHẾ TẠO THỰC TẾ TẠI XÍ NGHIỆP CƠ KHÍ DRC: 96

4.3.1. Chế tạo trục chính: 96

4.3.2. Chế tạo khung máy: 98

CHƯƠNG V: KẾT LUẬN.. 100

TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 101

LỜI NÓI ĐẦU

Trong quá trình học tập tại trường đại học, việc thực hiện đồ án tốt nghiệp không chỉ là cột mốc đánh dấu kết thúc chương trình đào tạo mà còn là cơ hội quan trọng để sinh viên áp dụng kiến thức đã học vào thực tiễn. Thông qua đồ án, sinh viên được rèn luyện kỹ năng làm việc nhóm, khả năng tư duy kỹ thuật và giải quyết vấn đề thực tế, đồng thời tiếp cận môi trường sản xuất để chuẩn bị cho nghề nghiệp tương lai.

Với mục tiêu đó, nhóm chúng em đã thực hiện đề tài: “Cơ khí hóa hệ thống máy cắt vải mành và máy thành hình lốp đặc”. Đây là đề tài mang tính thực tiễn cao, được triển khai dựa trên nhu cầu cải tiến thiết bị tại Xí nghiệp Đắp lốp - Công ty Cổ phần Cao su Đà Nẵng (DRC). Trong quá trình thực hiện, nhóm đã có cơ hội khảo sát trực tiếp hệ thống máy thành hình đang được sử dụng tại xí nghiệp, tìm hiểu các vấn đề còn tồn tại và đề xuất giải pháp cải tiến theo hướng tự động hóa, an toàn và hiệu quả hơn.

Nhóm chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban lãnh đạo Công ty Cổ phần Cao su Đà Nẵng (DRC), đặc biệt là Xí nghiệp Đắp lốp, đã tạo điều kiện để nhóm được tiếp cận thực tế, cung cấp thông tin kỹ thuật, hỗ trợ quá trình khảo sát và triển khai đề tài. Chúng em cũng xin gửi lời cảm ơn đến PGS.TS. ……………… - người thầy đã tận tình hướng dẫn, định hướng và góp ý xuyên suốt quá trình thực hiện đồ án, cùng với ThS. ……………… - cán bộ kỹ thuật của công ty đã hỗ trợ kỹ thuật, đồng hành và chia sẻ kinh nghiệm quý báu trong suốt quá trình thiết kế và hoàn thiện giải pháp.

Mặc dù đã nỗ lực hết sức để hoàn thiện nội dung đồ án, nhưng do giới hạn về thời gian và kinh nghiệm thực tế, sản phẩm của nhóm khó tránh khỏi những thiếu sót. Nhóm rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến từ quý thầy cô và Hội đồng đánh giá để có thể hoàn thiện tốt hơn trong tương lai.

MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp sản xuất, các yêu cầu về chất lượng sản phẩm, năng suất lao động và an toàn trong sản xuất ngày càng trở nên khắt khe hơn. Điều này đòi hỏi các doanh nghiệp không ngừng đổi mới công nghệ, nâng cao mức độ tự động hóa và tối ưu hóa quy trình sản xuất. Ngành sản xuất lốp xe, đặc biệt là sản phẩm lốp đặc, cũng không nằm ngoài xu thế này.

Lốp đặc là loại lốp không có ruột, không chứa khí, được làm hoàn toàn từ cao su đặc hoặc hợp chất cao su tổng hợp. Loại lốp này có ưu điểm vượt trội như độ bền cao, khả năng chịu tải lớn, không bị thủng và gần như không cần bảo trì. Nhờ đó, lốp đặc được ứng dụng rộng rãi trong xe nâng, xe công nghiệp, xe chuyên dụng trong nhà xưởng, kho bãi hoặc các môi trường làm việc khắc nghiệt. Tuy nhiên, quy trình sản xuất lốp đặc lại yêu cầu sự chính xác cao và trải qua nhiều công đoạn phức tạp, trong đó công đoạn thành hình đóng vai trò đặc biệt quan trọng.

Tại Xí nghiệp Đắp lốp DRC, hệ thống máy thành hình lốp đặc đã được đưa vào sử dụng từ nhiều năm trước. Tuy vẫn hoạt động ổn định, nhưng thiết bị hiện tại đã bộc lộ nhiều hạn chế như thao tác thủ công, thiếu tính tự động, tốn nhiều nhân công và chưa đảm bảo an toàn tuyệt đối cho người vận hành. Ngoài ra, hệ thống hiện tại không đáp ứng được tốc độ sản xuất cao theo yêu cầu mở rộng sản lượng trong thời gian tới.

Trước những vấn đề nêu trên, nhóm chúng em thực hiện đề tài “Cơ khí hóa hệ thống máy cắt vải mành và máy thành hình lốp đặc” với mong muốn thiết kế một hệ thống mới nhằm nâng cao hiệu quả vận hành, tăng tính an toàn và đáp ứng được sản lượng cao hơn. Đề tài tập trung vào việc khảo sát thực trạng hệ thống đang vận hành, phân tích những điểm hạn chế, từ đó đề xuất thiết kế mới gồm hai cụm chính: máy thành hình và cụm cấp su tự động. Các yếu tố kỹ thuật, tính khả thi và độ an toàn được cân nhắc kỹ lưỡng trong suốt quá trình thực hiện.

Thông qua đề tài, nhóm chúng em không chỉ áp dụng kiến thức đã học vào thực tiễn mà còn có cơ hội rèn luyện kỹ năng làm việc nhóm, tiếp xúc với môi trường sản xuất thực tế, từ đó nâng cao năng lực chuyên môn và sẵn sàng cho công việc sau khi ra trường.

Trong phạm vi tên đề tài, nhóm dự kiến nghiên cứu cơ khí hóa cả hai cụm máy: máy cắt vải mành và máy thành hình lốp đặc. Tuy nhiên do thời gian có hạn nên phần máy cắt vải mành nhóm chỉ tiến hành tìm hiểu tổng quan về cụm máy này và không đi sâu vào thiết kế.

Đà Nẵng, ngày … tháng …năm 20…

Sinh viên thực hiện

1. …………………

2. …………………

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU SẢN PHẨM LỐP ĐẶC VÀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT LỐP ĐẶC

1.1. GIỚI THIỆU VỀ SẢN PHẨM LỐP ĐẶC:

a. Loại lốp xe: Lốp xe chủ yếu có thể được chia làm 2 loại chính:

b. Lốp Radial: Lốp radial là loại lốp hơi có cấu trúc bố thép hoặc sợi tổng hợp chạy vuông góc với hướng di chuyển của lốp (tức là hướng tâm của bánh xe).

d. Lốp đặc:

* Khái niệm:

Một cách dễ hiểu lốp đặc là loại lốp không có ruột và không chứa khí bên trong, được làm hoàn toàn từ cao su hoặc hợp chất cao su đặc. Khác với lốp hơi thông thường, lốp đặc có khả năng chịu tải cao, chống thủng và không cần bảo dưỡng về áp suất khí, giúp đảm bảo an toàn và hiệu suất hoạt động ổn định.

* Cấu tạo của lốp đặc:

- Lớp mặt lốp (Tread Layer): Lớp cao su trực tiếp tiếp xúc với mặt đường.

- Lớp đệm cao su trung tâm (Middle Layer): Lớp cao su chịu lực, hấp thụ chấn động. Loại cao su dùng để chế tạo lớp này là cao su tái chế.

- Lớp cao su cứng phía trong (Heel Layer): Lớp cao su này tiếp xúc với vành nên đặc tính cứng, ít đàn hồi nhưng bền chắc để cố định với vành mà không bị biến dạng.

* Một số sản phẩm lốp đặc của Xí nghiệp Đắp lốp DRC

Sản phẩm lốp đặc của DRC như hình 1.6.

1.2. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT LỐP ĐẶC:

1.2.1. Quy trình sản xuất lốp cơ bản:

Quy trình sản xuất lốp cơ bản như hình 1.7.

1.2.2. Quy trình sản xuất lốp đặc:

- Nhìn chung quy trình sản xuất lốp đặc cũng tương tự như quy trình sản xuất lốp cơ bản. Sự khác nhau rõ ràng là ở bước thành hình, lốp đặc thành hình bằng cách cuộn các lớp su liên tục và kết dính các lớp bằng keo, trong khi đó các loại lốp có săm (Tube tire) hay không săm (Tubeless tire) thành hình bằng cách dán nhiều mảnh lốp lại với nhau.

- Các bước cụ thể để sản xuất lốp đặc:

+ Quá trình hỗn luyện và cán tráng đã được thực hiện tại Xí nghiệp Luyện, sau đó các tấm su sẽ được chuyển đến Xí nghiệp Đắp lốp để thực hiện các bước tiếp theo.

+ Các tấm su sẽ được công nhân cắt thành các tấm nhỏ có chiều rộng và dài theo quy cách của lốp đặc.

+ Sau khi cắt vải xong các tấm su sẽ được cuộn lại chuẩn bị cho bước thành hình

Dán lớp lõi:

Lớp su lõi được công nhân dán lại thành vòng bằng keo sau đó lồng vào trống.

Dán lớp mành thép:

Lớp mành thép được đính vào ngay tâm trống, căn chỉnh sau đó công nhân tiến hành hạ con lăn đồng thời dùng lực nhẹ kéo tấm mành về phía sau. Trống quay, lực ép của con lăn, lực kéo căng của công nhân sẽ làm tấm mành ôm chặt vào lớp lõi. Cách dán các lớp su tiếp theo đều có các thao tác tương tự

Dán su mặt bích 2 bên hông:

Sau khi dán xong lớp su mặt lốp, công nhân sẽ tháo lốp ra khỏi máy thành hình và dán thủ công 2 mặt bích.

1.2.3. Thiết bị sản xuất lốp đặc phục vụ cho công đoạn thành hình:

a. Máy cắt vải mành:

* Sơ đồ động học của máy cắt vải:

Sơ đồ động học của máy cắt vải như hình 1.21.

* Nguyên lý làm việc của máy cắt vải:

Công nhân sẽ tiến hành lắp cuộn su (07) vào trục gá của máy. Dải su từ cuộn được kéo lần lượt qua con lăn dẫn su (01), qua dưới dao cắt (02), con lăn tạo lực cắt (10), và cuối cùng tới con lăn dẫn hướng (01). Khi bắt đầu vận hành, động cơ cuộn su (08) truyền động thông qua bộ truyền xích (09), quay cuộn su theo chiều kim đồng hồ để tạo lực căng cho dải su (06).

Sau khi hoàn tất quá trình cắt, xy lanh (05) sẽ rút lên, dao và con lăn trở về vị trí ban đầu, chuẩn bị cho chu kỳ cắt tiếp theo. Dải su sau khi cắt sẽ được cuộn lại bằng tay hoặc gác sang bàn thao tác kế bên.

b. Máy thành hình DTH-01:

Máy thành hình lốp đặc DTH-01 như hình 1.22.

* Sơ đồ động học của máy DTH-01:

Sơ đồ động học máy DTH-01 như hình 1.23.

* Nguyên lí hoạt động của máy thành hình:

Khi vận hành máy thành hình, trống bung gập (04) sẽ quay nhờ truyền động từ động cơ giảm tốc (06), thông qua bộ truyền đai gồm bánh đai nhỏ (07), dây đai thang (08), và bánh đai lớn (09). Trống có thể quay thuận hoặc nghịch tùy theo yêu cầu thao tác của công nhân.

Sau khi công nhân dán sơ bộ lớp su lên trống, họ sẽ nhấn pedal điều khiển (05) để kích hoạt xy lanh ép con lăn (01). Xy lanh này sẽ đẩy con lăn (03) hạ xuống, ép chặt lớp su vào trống đang quay để lớp su bám chắc và kết dính đều.

CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

HỆ THỐNG MÁY THÀNH HÌNH LỐP ĐẶC

2.1. PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁY THÀNH HÌNH LỐP ĐẶC:

Các máy thành hình lốp trên thế giới nói chung và tại công ty DRC nói riêng đều có cấu tạo trục chính nằm ngang, đầu trục lắp trống bung gập. Các máy thành hình tại DRC đa số được nhập khẩu từ Trung Quốc, Đài Loan, tài liệu thiết kế của các máy này là bí mật công nghệ nên nhà sản xuất không cung cấp và các tài liệu liên quan đến thiết kế máy thành hình rất ít. Vì vậy để thiết kế máy mới các cán bộ công ty và chúng em phải nghiên cứu kỹ các cơ cấu trên các máy thành hình đang hoạt động. Sau khi nghiên cứu và thảo luận công ty thống nhất chia hệ thống thành 2 cụm. Cụm 1 là máy thành hình, cụm 2 là băng tải cấp su. Từ quyết định này lại có 2 phương án thiết kế được đưa ra.

a. Phương án 1: Ép su sử dụng puly cà trên

Sơ đồ sơ bộ phương án 1 như hình 2.1.

* Nguyên lý hoạt động phương án 1:

- Giai đoạn cấp su từ băng tải tầng 1:

+ Su (cao su tấm) được đưa vào băng tải.

+ Băng tải di chuyển su về phía trống thành hình.

+ Khi su tiếp cận trống, puly cà sẽ hạ

- Hoàn thành quá trình cuộn su:

Sau khi hoàn tất việc cuộn từ băng tải, hệ thống sẽ dừng lại để lấy sản phẩm ra.

* Ưu, nhược điểm của phương án 1:

-  Ưu điểm :

+ Kết cấu gọn gàng, dễ tích hợp với cụm máy thành hình hiện tại.

+ Nguyên lý hoạt động kế thừa từ máy cũ, nên dễ chế tạo và vận hành.

- Nhược điểm :

+ Puly cà bố trí phía trên, nằm gần vùng thao tác của công nhân, tiềm ẩn nguy cơ tai nạn lao động do tiếp xúc gần với con lăn ép khi máy hoạt động.

+ Khi xảy ra sự cố hoặc cần bảo trì, việc tiếp cận và xử lý ở vị trí cao sẽ bất tiện và mất an toàn hơn so với bố trí dưới.

b. Phương án 2: Ép su sử dụng puly cà dưới

Sơ đồ sơ bộ phương án 2 như hình 2.2.

* Nguyên lý hoạt động phương án 2:

-  Giai đoạn cấp su từ băng tải:         

+ Tấm su được đưa vào băng tải.

+ Băng tải di chuyển su về phía trống thành hình.

- Cuộn su từ băng tải vào trống:

+ Xy lanh đẩy puly cà từ dưới lên để ép chặt su vào trống.

+ Trống thành hình bắt đầu quay, kéo tấm su từ băng tải vào bề mặt trống.

* Ưu, nhược điểm của phương án 2:

-  Ưu điểm:

+ Puly cà ép từ dưới lên, giúp tấm su bám chặt vào trống hơn so với phương án 1 (cà trên). Điều này giúp su không bị trượt hay lệch vị trí khi cuộn.

+ Puly cà ép từ dưới lên sẽ giúp giảm tải trọng tác dụng lên trục chính.

+ Puly cà đặt ở dưới cách xa vị trí thao tác của công nhân, giải quyết được vấn đề an toàn lao động.

- Nhược điểm:

Việc thiết kế hệ thống băng tải cấp su có tích hợp băng tải gập sẽ phức tạp hơn.

Kết luận:

Sau khi nghiên cứu, thảo luận kỹ về ưu nhược điểm của từng phương án, công ty lựa chọn phương án 2 vì đáp ứng tốt các yêu cầu về an toàn lao động, dễ bảo trì và phù hợp với quy trình thành hình hiện tại. Chỉ cần tự động cấp lớp su giữa bằng cao su tận dụng có chiều dài lớn nhất, còn lớp su mặt lốp sẽ do công nhân dán thủ công để tiết kiệm chi phí và tăng tính linh hoạt. Thực tế tại nhà máy lớp su gót lốp và mặt lốp được cắt sẵn và vận chuyển tới vị trí máy thành hình.

Vì vậy, thiết kế cuối cùng chỉ sử dụng một băng tải cấp su duy nhất, hệ thống vẫn giữ nguyên puly cà dưới để đảm bảo an toàn trong thao tác, đồng thời đơn giản hóa kết cấu và tiết kiệm chi phí chế tạo.

2.2. THIẾT LẬP SƠ ĐỒ ĐỘNG:

a. Cụm máy thành hình:

Sơ đồ động học máy thành hình như hình 2.3.

* Giải thích sơ đồ động học cụm máy thành hình:

Hệ thống máy thành hình lốp đặc bao gồm ba bộ phận chính hoạt động liên hoàn để thực hiện quá trình bung, định hình và lấy sản phẩm sau khi hoàn thiện. Bộ phận thứ nhất là truyền động trục chính, nơi đảm nhiệm nhiệm vụ quay trống thành hình trong suốt quá trình gia công. Trục chính (08) được dẫn động bởi một động cơ giảm tốc (02) thông qua hệ thống bánh đai - dây đai.

Bộ phận thứ hai là trống thành hình loại bung gập bằng đĩa trượt nghiêng, là nơi trực tiếp thực hiện quá trình bung và định hình lốp. Trống được cấu tạo gồm mặt nạ trống (09), sống trượt nghiêng (10), đĩa trượt nghiêng (11) và ống trượt (12) liên kết lại với nhau, có khả năng mở rộng và co lại theo điều khiển từ xy lanh bung gập (04). Khi xy lanh này hoạt động, các đĩa trượt nghiêng (11) sẽ tịnh tiến nhờ sống trượt nghiêng (10), làm cho các mảng mặt nạ trống (09) bung ra theo phương xuyên tâm, giúp ôm chặt lớp gót lốp và định hình đúng hình dạng mong muốn.

b. Cụm băng tải cấp su kết hợp puly cà dưới:

Sơ đồ động học cụm băng tải cấp su như hình 2.4.

* Giải thích sơ đồ động học cụm băng tải cấp su:

Cụm băng tải cấp su có nhiệm vụ cấp lớp cao su giữa (02) - là lớp dài nhất trong cấu trúc lốp đặc - từ lô cuốn su (11) đến trống của máy thành hình (01). Đây là lớp cao su tận dụng, cần được đưa lên trống thành hình một cách chính xác và liên tục để đảm bảo quy trình cuộn su được tự động hóa, đồng đều. Sau khi được kéo ra từ lô cuốn (11), tấm su sẽ đi qua con lăn ép phẳng (10) để dàn đều, sau đó di chuyển nhờ băng tải chính, được dẫn động bởi động cơ giảm tốc (15) thông qua bộ truyền xích (05).

Sau khi cắt, lớp su tiếp tục được băng tải gập đưa về phía trống thành hình. Băng tải gập này được truyền động bởi bộ truyền xích riêng (04) và có thể nâng lên hạ xuống bằng xy lanh (16) để đảm bảo độ cao phù hợp giữa mặt băng và trống. Ngay tại đầu ra của băng tải gập, hệ thống con lăn cà su (03) được bố trí phía dưới, có nhiệm vụ ép chặt lớp su vào sát bề mặt trống khi trống quay. Điều này giúp các lớp su bám dính chắc vào nhau, đảm bảo chất lượng thành hình trong quá trình cuộn.

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁY THÀNH HÌNH LỐP ĐẶC

3.1. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỤM MÁY 1 MÁY THÀNH HÌNH LỐP ĐẶC:

3.1.1. Tính toán thiết kế trống thành hình:

a. Cơ sở thiết kế trống thành hình:

- Theo sáng chế WO2004012927A1 "Collapsible tire building drum" của tác giả D. J. Griffiths and R. A. MacDonald:

Bất kể phương pháp sản xuất lốp như thế nào, trong tất cả các trường hợp, trống thành hình đều được lắp vào các máy thành hình lốp, vận hành cùng với các thiết bị cung cấp nguyên liệu (“stock servicers”). Mặc dù hiện nay đã có các hệ thống tự động, nhưng chúng vẫn còn hiếm và trong phần lớn trường hợp, máy thành hình lốp vẫn do công nhân (“tire builders”) vận hành.

Trong quá trình thành hình sơ cấp điển hình, các lớp như lớp lót trong, gót lốp, lớp thân, các lớp bố và thành bên được đặt lên trống và ép lại với nhau. Sau đó, trống phải “co lại” (collapse) - tức là giảm đường kính của trống - để người vận hành có thể tháo lốp sống ra khỏi trống.

- Trống bung gập loại co xoay và loại co hướng tâm:

+ Sự khác biệt rõ ràng nhất giữa 2 loại trống này thực chất nằm ở chuyển động của trục bung gập.

+ Đối với loại co xoay, khi bung hay gập trống chuyển động xoay của trục bung gập sẽ kéo theo các tay gạt vươn ra hoặc thu lại làm trống bung gập.

+ Đối với loại co hướng tâm, khi bung hay gập trống trục bung gập sẽ tịnh tiến kéo theo cơ cấu đĩa trượt nghiêng làm trống bung ra hoặc gập vào.

b. Sơ đồ nguyên lý trống thành hình:

Sơ đồ nguyên lý trống thành hình như hình 3.5.

d. Thông số ban đầu:

- Đường kính max khi trống bung:                              D_max = 200 (mm)

- Đường kính min khi trống gập:                                 D_min = 160 (mm)

- Bề rộng tiếp xúc giữa lốp và trống:                           W = 250 (mm)

- Số mặt nạ bung gập:                                              12 miếng (6 lớn và 6 nhỏ)

- Góc bung so với tâm trục chính:                             90⁰

- Khối lượng lốp đặc sau khi thành hình:                   70 (kg)

- Hệ số ma sát:                                                       m = 0,9

- Ứng suất ép an toàn trên chân lốp:                         s = 0,05 (MPa)

e. Tính lực bung trống cần thiết:

- Diện tích tiếp xúc giữa trống và chân lốp:

A = p.D_max.W = p.0,2.0.25 = 0,157 (m²)

- Lực ép cần thiết (theo ứng suất):

F_ép = s.A = 0,05.10⁶.0,157 = 7850 (N) = 7,85 (kN)

- Lực yêu cầu cho từng mặt nạ bung:

F_miếng = 7850/12 = 654,16 (N)

h. Kiểm tra khả năng giữ chặt lốp khi lốp đạt đến khối lượng tối đa:

- Trọng lượng lốp tối đa tác dụng lên mặt trống:

P = m.g = 70.9,81 = 686,7 (N)

- Lực ma sát giữa lớp gót lốp và mặt trống:

F_{ma sát} = m.F_ép = 0,9.7850 = 7065 (N)

=> F_{ma sát} >> P

Ta thấy lực ma sát gấp 10 lần trọng lượng. Như vậy lốp vẫn được giữ chắc kể cả trong trường hợp có rung động.

3.1.3. Tính toán thiết kế trục chính:

a. Cơ sở thiết kế trục chính:

- Ý tưởng để thiết kế trục chính được nhóm em tham khảo từ các máy thành hình mới đang hoạt động tại xí nghiệp. Nhóm em đã tiến hành tháo máy để nghiên cứu và thiết kế lại cho phù hợp với máy thành hình lốp đặc.

- Trục chính được thiết kế trên cơ sở phục vụ cho việc lắp trống và mang trục phụ bên trong để bung gập trống. Trục chính là 1 ống rỗng ruột, trục chính sẽ được lắp với trục chính (01) hình 3.5 của trống thành hình và truyền chuyển động quay cho trống. Trục phụ là 1 trục đặc trượt bên trong trục chính và được lắp với trục bung gập (02) hình 3.5, khi xylanh (04) hình 2.4 kéo trục phụ (07) hình 2.4 thì trống sẽ được bung. Bên cạnh việc trượt tịnh tiến bên trong trục chính, trục phụ còn quay bên trong trục chính thông qua 1 cơ cấu truyền đặc biệt.

b. Vật liệu chế tạo trục:

Chọn thép 45 có ứng suất theo bảng 6.1 trang 92 (TTTK HTDĐCK tập 1):

σ_b = 600 (Mpa); σ_ch = 340 (Mpa) với độ cứng là 200 HB

Ứng suất xoắn cho phép [τ] = 12 ÷ 30 (MPa) tùy vào vị trí đặt lực ta đang xét.

c. Tính thiết kế trục:

- Xác định sơ bộ đường kính trục:

Ta có công thức 10.9 trang 188 (TTTK HTDĐCK tập 1):

d ≥ ∛(T/((0,2.[τ]))) (mm)

Trong đó:

T: Moomen xoắn tác dụng lên trục

[τ] = 12 ÷ 30 (MPa): Ứng suất cho phép

Vậy đường kính sơ bộ trục chính là:

d ≥ ∛(326000/0,2.12) = 51,4 (mm). Chọn theo tiêu chuẩn d = 52 (mm).

Các lực tác dụng lên trục:

F_{bánh đai}                   = 981 (N)

m_{Trống thành hình}         = 20 (kg)

m_{Su trống} ­_{thành hình max} = 80 (kg)

- Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi:

Với thép C45 có σ_b = 600 (MPa)

σ_-1 = 0,43. σ_b = 0,43.600 = 258 (MPa)

τ_-1 = 0,58. σ_-1= 0,58.258 = 149,64 (MPa)

Theo bảng 10.7 trang 197 (TTTK HTDĐCK tập 1): ψ_σ = 0,05; ψ_τ = 0

Theo bảng 10.10 trang 198 (TTTK HTDĐCK tập 1), ứng với thép cacbon và = 90 ta có thông số sau: ε_σ = 0,73; ε_τ = 0,71

=> K_σd11 = (1,76/0,73 + 1,06 – 1)/2 = 1,23

=> K_τd11 = (1,54/0,71 + 1,06 – 1)/2 = 1,11

Vậy ta có kết quả như sau:

s_σ11 = 258/(1,23.22,8 + 0,05.0) = 9,2

s_τ11 = 149,64/(1,11.3,5 + 0.3,6) = 38,5

=> s_σ11 ≥ [s] (9,2 ≥ 2,5)

=> s_τ11 ≥ [s] (38,5 ≥ 2,5)

Như vậy trục đảm bảo về độ bền mỏi.

- Kiểm nghiệm tải trọng tĩnh:

Theo công thức 11.19 trang 221 (TTTK HTDĐCK 1), khả năng tải tĩnh:

Q_t = X_o.F_r

Trong đó:

 X_o = 0,6 (ổ bi đỡ)

=> Q_t = 0,6.1,551 = 0,9306 (KN)

=> Q_t < F_r (0,9306 < 1,551) (KN)

Chọn Q_t = 1,551 (KN) Mà Q_t < C_0 (1,551 < 101) (KN)

Như vậy, ổ đảm bảo khả năng chịu tải trọng tĩnh.

3.1.4. Tính toán thiết kế cơ cấu lấy lốp sau khi thành hình:

a. Cơ sở thiết kế cơ cấu lấy lốp:

- Cơ cấu lấy lốp sau khi thành hình được thiết kế theo yêu cầu của công ty phải đảm bảo lấy được lốp từ đường kính nhỏ nhất đường kính 386 mm đến lớn nhất 652 mm. Đảm bảo cơ cấu phải đơn giản nằm gọn trong kích thước rộng của máy thành hình.

- Ý tưởng thiết kế được nhóm em hướng tới dựa trên các cơ cấu bàn nâng phổ biến trong các gara ô tô, các tiệm sửa chữa xe máy. Sử dụng trục vít hoặc xylanh để nâng hai thanh cắt kéo lên xuống. Với cơ cấu này đảm bảo dịch chỉnh được chiều cao để đỡ các loại lốp và khả năng chịu tải tốt.

b. Tính khả năng chịu tải của hệ thống khung:

- Thanh cắt kéo:

+ Tải trọng trên mỗi nhánh cắt kéo:

P = m. g = 80. 9.81 = 784,8 (N)

F_thanh = P/2 = 784,8/2 = 392,4 (N)

+ Momen uốn lớn nhất trên thanh:

Giả sử thanh chịu tải tập trung ở giữa:

M = F_thanh. l/2 = 392,4. 700/2 = 137340 (Nmm) = 137,34 (Nm)

So sánh:

Pa < 186,5 MPa => thanh cắt kéo đảm bảo bền

- Tính khả năng chịu tải của ổ bi sử dụng làm con lăn:

F_xylanh = (P. L/2)/d

Trong đó:

P (N): Trọng lượng lốp

L (mm): Chiều dài thanh cắt kéo

d (mm): Khoảng cách từ pivot đuôi xylanh đến đầu xylanh

=> Fxylanh = (784,8. 350)/358 = 767 (N)

+ Kiểm tra xylanh:

Xylanh công ty mong muốn sử dụng cùng 1 loại D = 63 (mm).

Diện tích piston:

A = π/4.D² = 3.14/4.0,063² = 0,00312 (m2)

Lực xylanh thực tế với áp suất khí cấp vào p = 3 (bar) = 300000 (N/m2) F_{xylanh thực tế} = 300000.0,00312 = 936 (N)

So sánh: 936 (N) > 767 (N) => Xylanh đảm bảo lực để giữ tải

3.1.5. Tính toán thiết kế bộ truyền vít me - đai ốc tịnh tiến cơ cấu lấy lốp:

a. Thông số ban đầu:

- Khối lượng cụm đỡ lốp đặc: 141 (kg).

- Khối lượng lớn nhất lốp đặc sau khi thành hình: 70 (kg).

- Tốc độ vòng quay trên trục vít me: 120 (v/ph).

c. Chọn vật liệu trục vít và đai ốc:

- Vật liệu làm vít me: Thép C45.

- Vật liệu làm đai ốc: Đồng thanh.

- Dùng ren vuông 1 đầu mối, hướng ren phải.

e. Chọn các thông số của ren:

- Chiều cao prôfin ren:  h = 0,1d₂ = 0,1.36 = 3,6 ≈ 4 (mm)

- Đường kính ngoài:   d = d₂ + h = 36 + 4 = 40 (mm)

- Đường kính trong:   d₁ = d₂ – h = 36 – 4 = 32 (mm)

- Bước ren:   p = 2h = 2.4 = 8 (mm)

- Bước vít: p_h = Z_h.p = 1.8 = 8 (mm)

- Góc vít:  γ = arctg[p_h/(πd₂)] = arctg[8/(π36)] = 4°

f. Xác định chiều cao và số vòng ren:

- Từ d₂ và hệ số chiều cao đai ốc ψ_H, ta tính được chiều cao đai ốc như sau: H = d₂.ψ_H = 36.1,2 = 43,2 (mm)

=> Chọn H = 44 (mm).

- Số vòng ren của đai ốc:

z = H/p = 44/8 = 5,5 ≤ z_max = 10 … 12

3.1.6. Tính toán thiết kế bộ truyền xích truyền động cho trục vít me:

a. Thông số ban đầu:

Ta có:

- P₁: Công suất động cơ, P₁ = 0,75 (kW)

- n₁: Số vòng quay trục chính của động cơ, n₁ = 480 (v/ph)

b. Chọn loại xích:

- Vì tải trọng nhỏ, vận tốc thấp, dùng xích con lăn.

- Chọn số răng đĩa nhỏ z₁= 20, do sử dụng xích đồng tốc nên z₂ = u.z₁= 1.20 = 20 < z_max= 120.

- Tra bảng 5.5 trang 81(TTTK HTDĐCK tập 1), ta có n₀₁ = 600 (v/ph) => k_n = 600/n₁ = 600/480 = 1,25

 Như vậy: P_t = 0,75.1.1,25.1,25 = 1,17 (kW)

- Theo bảng 5.5 với n₀₁ = 600 (v/ph), chọn bộ truyền xích một dây có bước xích p = 12,7 (mm) thỏa mãn điều kiện bền mòn: P_t < [P] = 3,13 (kW)

đồng thời theo bảng 5.8 trang 85 (TTTK HTDĐCK tập 1): p < p_max

- Khoảng cách trục:

 a = 30p = 12,7.30 = 381 (mm).

- Để xích không chịu lực căng quá lớn, giảm bớt a một lượng bằng: Δa = 0,003.a ≈ 1 (mm), do đó a = 380 (mm)

- Số lần va đập của xích, theo 5.14 trang 85 (TTTK HTDĐCK tập 1): i = z₁.n₁/(15x)

=> i = 20.480/(15.80) = 8 < [i] = 60 [bảng 5.9 trang 85 (TTTK HTDĐCK tập 1)]

c. Tính kiểm nghiệm xích về độ bền:

- Theo công thức 5.15 trang 85 (TTTK HTDĐCK tập 1):

s = Q/(k_đ F_t + F_o + F_v)

Trong đó:

Q: Tải trọng phá hỏng. Theo bảng 5.2 trang 78 (TTTK HTDĐCK tập 1), tải trọng phá hỏng Q = 18200 (N), khối lượng 1 mét xích q = 0,75 (kg).

k_đ: Hệ số tải trọng động, k_đ = 1,2

v: Vận tốc xích (m/s), v = (z₁.p.n₁)/60000 = (20.12,7.480)/60000 = 2 (m/s) = 120 (m/ph)

F_o: Lực căng do trọng lượng nhánh xích bọ động sinh ra (N), F_o = 9,81k_fqa

Dó đó: s = 18200/(1,2.375 + 11,12 + 3) = 39,21 Theo bảng 5.10 trang 86 (TTTK HTDĐCK tập 1) với n = 600 (v/ph), [s] = 9,3. Vậy s > [s], bộ truyền xích đảm bảo đủ bền.

d. Đường kính đĩa xích:

- Theo công thức 5.17 trang 86 (TTTK HTDĐCK tập 1) và bảng 13.4:

d_1 = d₂ = p/sin(π/z_1) = 12,7/ sin(π/20) = 81,2 (mm)

d_a1 = d_a2 =  p[0,5 + cotg(π/z₁)] = 12,7[0,5 + cotg(π/16)] = 86,5 (mm)

d_f1 = d_f2 = d_l – 2r = 81,2 – 2.4,33 = 72,5 (mm) r = 0,5025

d_l + 0,05 = 0,5025.8,51 + 0,05 = 4,33 (mm) và d_l = 8,51 [tra bảng 5.2 trang 78 (TTTK HTDĐCK tập 1)]

- Ứng với z₁ = z₂ = 20

Ta có: k_r = 0,48; E = 2,1.10⁵ (MPa); A = 39,6 (mm²) tra bảng 5.12 trang 87 (TTTK HTDĐCK tập 1); k_đ = 1 (xích 1 dãy); F_t = 375 (N).

=> σ_H1 = 0,47√(0,48.(375.1+1,28).2,1.10⁵/39,6.1)= 460 (MPa)

Như vậy dùng thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn bề mặt HB210 sẽ đạt được ứng suất tiếp xúc cho phép [ ] = 600 (MPa), đảm bảo được độ bền tiếp xúc cho răng đĩa 1.

Như vậy dùng thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn bề mặt HB210 sẽ đạt được ứng suất tiếp xúc cho phép [σ_H] = 600 (MPa), đảm bảo được độ bền tiếp xúc cho răng đĩa 1.

3.2. TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CỤM MÁY 2 BĂNG TẢI CẤP SU THÀNH HÌNH:

3.2.1. Tính toán băng tải cấp cao su thành hình:

a. Các thông số ban đầu:

Ta có:

- Vận tốc băng tải:                                 v = 7 (m/ph)

- Vật liệu cao su lưu hoá:                      3671 x 240 x 10 (mm)

- Khối lượng riêng của cao su lưu hoá: r = 1050 (kg/m³)

c. Tính nâng suất vận chuyển:

- Mỗi tấm cao su nặng:  9,25 (kg)

- Với vận tốc băng tải:   7 (m/ph)

- Mỗi tấm dài :              3,671 (m)

- Số tấm/h = 7/3,671 x 60 = 114,4 (tấm/h)

=> Năng suất:  Q_t = 114,4 x 9,25 = 1058,2 (kg/h)

e. Tính lực vòng F_p:

Ta có công thức sau:

F_p = (6120.P)/v = 6120.0,2/7 = 175 (KG)

g. Lực căng tối thiểu:

Ta có công thức sau:

F_4C = 6,25. l_c.(W_m + W₁) (KG)

Trong đó:

F_4C: Lực căng tối thiểu trên nhánh căng (KG)

l_c: Khoảng cách giữa các con lăn tải (m), l_c = 0,867 (m)

Vậy: F_4C = 6,25.0,876.(9,25/2 +7,5) = 66,38 (KG)

k. Tính chọn loại con lăn:

Theo TCVN 3148-79:

D = √((9,81.q.L³)/(δ.π.σ))

Trong đó:

D: Đường kính con lăn (m)

q: Tải trọng phân bố trên con lăn (N/m),       q = 189,5 (N/m)

L: Chiều dài con lăn (m) ≈ bề rộng băng tải, L = 0,55 (m)

δ: Độ võng cho phép, lấy bằng 0.002·L,        δ = 0,0011

=> D » 20 (mm)

Chọn con đường kính con lăn nhánh căng D = 60 (mm).

Chọn con đường kính con lăn nhánh tải D = 80 (mm).

Đường kính con lăn tính toán theo lý thuyết là rất nhỏ do tải nhẹ và băng tải rất ngắn. Tuy nhiên trong sản xuất thường sử dụng con lăn đường kính từ 50 đến 89 mm để đảm bảo độ bền lâu dài, dễ lắp vòng bi và chống bụi. Và thực tế tại công ty DRC loại con lăn đường kính 60 mm được sử dụng rất nhiều và có thể tận dụng lại những con lăn này từ các máy đã hỏng.

3.2.3. Tính toán, chọn xylanh nâng hạ băng tải gập và ép su vào trống thành hình:

a. Các thông số ban đầu:

- Khối lượng của băng tải gập và các chi tiết trên nó bao gồm khung băng tải gập, các con lăn, ổ lăn: m = 74 (kg)

- Áp suất khí cấp cho xylanh: p = 3 (bar)

b. Sơ đồ bố trí lực trên băng tải gập:

Sơ đồ bố trí lực trên băng tải gập (xem hình 2.4) như hình 2.15.

c. Trọng lượng của băng tải gập:

Trọng lượng của băng tải gập xác định theo công thức:

P_{băng tải} = m.g = 74.981 = 726 (N)

e. Lực xylanh cần thiết:

Xylanh cần phải cấp đủ lực để nâng được trọng lượng của băng tải gập và tạo được lực ép lên trống thành hình:

F_{xylanh cần thiết} = P_{băng tải} + F_ép = 726 + 100 = 826 (N)

f. Tính chọn xylanh:

- Tính diện tích piston:

F = p.A

Trong đó:

F = F_{xylanh cần thiết} = 826 (N)

p (bar): Áp suất khí nén cấp vào xylanh

p = 3 (bar) = 300000 (N/m²)

A (m²): Diện tích piston

Vậy: A = F/p = 826/300000 = 0,00275 (m²)

3.2.4. Tính toán chọn động cơ dao cắt su:

a. Lý thuyết về chế độ cắt cho cao su:

Cắt cao su là một quá trình phức tạp do vật liệu có tính đàn hồi cao, dễ biến dạng và hồi phục hình dạng sau khi bị tác động lực cắt. Khi cắt cao su, cần sử dụng dao sắc, góc cắt nhỏ (thường < 30°), và áp dụng vận tốc cắt cao để hạn chế biến dạng đàn hồi và hiện tượng dính dao. Đồng thời, tốc độ tiến dao phải chậm và đều nhằm đảm bảo vết cắt sạch, tránh xé rách.

b. Tính công suất cần thiết và chọn động cơ dao cắt su:

- Thông số ban đầu:

Vận tốc cắt cao su:           v = 1500 (v/ph)

Chiều rộng lớp cao su:     B = 240 (mm)

Độ dày lớp cao su:            h = 10 (mm)

Tính chất lớp cao su:        Thô ráp, không quá cứng

Lưỡi cắt su loại đĩa tròn:  D = 80 (mm)

- Tính công suất cần thiết của động cơ:

P_ct ≥ P_lv + P_mm

Trong đó:

P_lv (kW) : Công suất làm việc của dao, trong đó F_cắt (N) là lực cao su đặt lên dao và v (m/s) là vận tốc của dao.

=> Plv  = (F_cắt.v_dao  )/1000= 120.6,28/1000= 0,7536 (kW)

P_mm (kW) : Công suất mất mát, trong đó h là hiệu suất của hệ thống truyền động tra theo bảng 2.3 trang 19 (TTTK HTDĐCK tập 1).

Vậy P_ct ≥ P_lv + P_mm = 0,7726 (kW)

=> Chọn động cơ điện có thông số như sau:

Sử dụng điện 3 pha, công suất 1,1 kW, tốc độ trục ra 1500 v/ph.

- Chọn loại đai và tiết diện đai:

Với P₁ = 1,1 (kW); n₁ = 1500 (v/ph). Căn cứ vào hình 4.1 trang 59 (TTTK HTDĐCK tập 1) chọn loại đai thang loại Б. Tra bảng 4.13 trang 59 chọn các thông số của đai hình thang loại Б.

=> b_t = 11 (mm); b = 13 (mm); h = 8 (mm); y₀ = 2,8 (mm); A = 81 (mm²)

- Đường kính bánh đai nhỏ d₁:

Chọn theo bảng 4.13 trang 59 (TTTK HTDĐCK tập 1)

=> d₁ = 60 (mm)

- Xác định vận tốc đai v:

v =  (p.d₁.n₁)/60000 = (p.60.140)/60000 = 0,44 (m/s)

d₂ = u.d₁ = 60.1 = 60 (mm)

- Khoảng cách trục a:

Tra bảng 4.14 trang 60 (TTTK HTDĐCK tập 1) với u = 1:

a/d₂ = 1,5 => a =1,5.60 = 90 (mm)

- Chiều dài đai l:

Xác định theo khoảng cách trục đã chọn a theo công thức (4.4) trang 54 (TTTK HTDĐCK tập 1):

l = 2a + p. (d₁ + d₂)/2 + (d₂ - d₁)²/4a

=> l = 478,5 (mm)

Tra bảng 4.13 trang 59 (TTTK HTDĐCK tập 1)

Chọn chiều dài đai l = 475 (mm) = 0,475 (m)

- Kiểm nghiệm đai về tuổi thọ:

i = v/l = 0,44/0,475 = 0,93

Vậy i ≤ i_max = 10 (Thỏa mãn)

d. Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục:

- Lực căng trên 1 đai được xác định theo công thức 4.19 trang 63 (TTTK HTDĐCK tập 1).

F₀ = 780.P₁.K_đ /(v.C_α.z) + F_v

Trong đó:

q_m (kg/m) : Khối lượng trên 1 mét chiều dài đai tra theo bảng 4.22 trang 64 (TTTK HTDĐCK tập 1).

=> q_m = 0,178 (kg/m)

Thay các thông số vào công thức 4.19:

=> F₀ = (780.1,1.1)/(0,44.1.1) + 0,02 = 1950,02 (N)

- Lực tác dụng lên trục xác định theo công thức 4.21 trang 64 (TTTK HTDĐCK tập 1).

F_r = 2. F₀.z.sin(α₁/2) => F_r = 3900,04 (N)

3.2.6. Tính toán thiết kế bộ truyền vít me đai ốc thực hiện chuyển động dao ngang:

a. Thông số ban đầu:

Ta có:

- Khối lượng cụm động cơ cắt su :    20 (kg).

- Tốc độ vòng quay trên trục vít me: 28,8 (m/ph).

b. Xử lý số liệu đầu vào:

Vậy lực  tác dụng lên bộ truyền trục vít là:

F_a = m.g = 20.9,81 = 196,2 (N)

c. Chọn vật liệu trục vít và đai ốc:

- Vật liệu làm vít me: Thép C45.

- Vật liệu làm đai ốc: Đồng thanh.

- Dùng ren vuông 1 đầu mối, hướng ren phải.

e. Chọn các thông số của ren:

- Chiều cao prôfin ren: h = 0,1d_2 = 0,1.18 = 1,8 ≈ 2 (mm)

- Đường kính ngoài: d = d_2 + h = 18 + 2 = 20 (mm)

- Đường kính trong:  d_1 = d_2 – h = 18 – 2 = 16 (mm)

- Bước ren:       p = 2h = 2.2 = 4 (mm)

- Bước vít:         p_h = Z_h.p = 1.4 = 4 (mm)

- Góc vít:          γ = arctg[p_h/(πd_2)] = arctg[4/(π18)] = 4°

f. Xác định chiều cao và số vòng ren:

- Từ  và hệ số chiều cao đai ốc , ta tính được chiều cao đai ốc như sau:

H = d₂. ψ_H = 18.1,2 = 21,6 (mm)

Chọn H = 22 (mm).

- Số vòng ren của đai ốc:

z = H/p = 22/4 = 5,5 ≤ z_max = 10 … 12

CHƯƠNG IV: MÔ HÌNH HOÁ, MÔ PHỎNG KIỂM NGHIỆM VÀ CHẾ TẠO THỰC TẾ

4.1. MÔ HÌNH 3D HỆ THỐNG MÁY:

Để trực quan hóa thiết kế và kiểm tra sự hợp lý trong bố trí không gian cũng như khả năng lắp ráp của các chi tiết, nhóm đã tiến hành xây dựng mô hình 3D toàn bộ hệ thống máy trên phần mềm SolidWorks. Mô hình này bao gồm đầy đủ hai cụm chính là máy thành hình lốp đặc và băng tải cấp su, cùng với các cơ cấu truyền động và các chi tiết phụ trợ đi kèm.

Toàn bộ mô hình được xây dựng dựa trên các kích thước thực tế thu thập từ xí nghiệp DRC, đồng thời có điều chỉnh lại để tối ưu hóa thao tác vận hành, khả năng tự động hóa, và phù hợp với yêu cầu kỹ thuật mới. Việc thiết kế mô hình 3D không chỉ hỗ trợ trong giai đoạn tính toán mà còn phục vụ cho quá trình chế tạo và lắp ráp thử nghiệm sau này.

a. Mô hình 3D cụm máy thành hình lốp đặc:

Mô hình 3D cụm máy thành hình lốp đặc thể hiện như hình 4.1.

b. Mô hình 3D cụm băng tải cấp cao su thành hình:

Mô hình 3D cụm băng tải cấp cao su thành hình như hình 4.2.

d. Mô hình 3D toàn bộ hệ thống máy thành hình lốp đặc:

Mô hình 3D toàn bộ hệ thống máy thành hình lốp đặc như hình 4.4.

4.2. SỬ DỤNG PHẦN MỀM SOLIDWORKS MÔ PHỎNG KIỂM NGHIỆM MỘT SỐ CHI TIẾT VÀ CƠ CẤU:

4.2.1. Mô phỏng kiểm nghiệm trục chính cụm máy thành hình lốp đặc:

- Vị trí của trục chính xem sơ đồ động Hình 2.5.

- Phương, chiều của các lực đặt lên trục xem Hình 3.10.

- Độ lớn của các lực tác dụng lên trục xem các tính toán ở mục 3.1.3.

a.  Biểu đồ ứng suất của trục chính (N/m²):

Kết quả kiểm tra ứng suất trục chính thể hiện như hình 4.5.

Nhận xét:

- Biểu đồ thể hiện ứng suất dọc theo trục chính do lực dọc trục và uốn.

- Ứng suất lớn nhất đạt khoảng 1,4 ×  (N/ ), nhỏ hơn nhiều so với 5,3 ×  (N/ ) nên trục an toàn.

- Vùng ứng suất tập trung ở trí gối đỡ và tải tác dụng.

d. Biểu đồ momen uốn trên trục (Nm):

Kết qủa kiểm tra momen uốn trục chính thể hiện như hình 4.8.

Nhận xét:

So sánh kết quả với biểu đồ đã tính toán thủ công ở Hình 3.10 cho thấy tính toán chính xác.

4.2.2. Mô phỏng kiểm nghiệm khung, gầm cụm máy thành hình lốp đặc:

Ta có lực tác dụng lên vị trí lắp ổ bi đỡ xem Hình 3.10 và tính toán mục 3.1.3.

a. Biểu đồ ứng suất của khung máy (N/m²):

Kết quả kiểm tra ứng suất của khung máy như hình 4.9.

Nhận xét:

- Biểu đồ này thể hiện phân bố ứng suất bên trong khung máy khi chịu tải.

- Ứng suất lớn nhất đạt khoảng 2,2 ×  (N/ ), nhỏ hơn nhiều so với giới hạn chảy 5,8 ×  (N/ ), tức là khung máy vẫn an toàn về ứng suất.

- Ứng suất tập trung quanh lỗ tròn, đây là điểm yếu tự nhiên vì có sự gián đoạn vật liệu.

=> Kết quả phân tích cho thấy kết cấu đảm bảo an toàn, ứng suất nhỏ hơn nhiều so với giới hạn chịu lực cho phép.

c. Biểu đồ ứng suất của gầm máy (N/m²):

Kết quả kiểm tra ứng suất của gầm máy như hình 4.11.

Nhận xét:

- Ứng suất lớn nhất đạt khoảng 4 ×10⁵ (N/m²), nhỏ hơn rất nhiều so với giới hạn chảy là 5,8 ×10⁸ (N/m²).

- Phần lớn kết cấu chịu ứng suất thấp, chỉ một số vùng nhỏ quanh mép bản sàn có ứng suất cao hơn.

=> Cấu trúc đảm bảo an toàn, chưa vượt quá giới hạn chịu lực cho phép

4.2.3. Mô phỏng kiểm nghiệm cơ cấu nâng hạ lốp:

Ta có lực đặt lên hộp chứa lốp là trọng lượng của lốp: P_{lốp max} = 80.9.81 = 784,8 (N)

a. Biểu đồ biến dạng của cơ cấu nâng hạ lốp (mm):

Kết quả kiểm tra biến dạng của hệ thống nâng hạ lốp như hình 4.13.

Nhận xét:

Biến dạng cực đại của hệ thống là 0,065 mm

Þ Biến dạng là rất nhỏ nên kết cấu đảm bảo chịu được tải trọng của tất cả các cỡ lốp.

Ta có lực kéo lên pivot đuôi xylanh là lực của xylanh để giữ tải: F_xylanh = 936 (N) xem mục 3.1.4.

c. Biểu đồ biến dạng tại vị trí pivot đuôi xylanh (mm):

Kết quả kiểm tra biến dạng tại vị trí pivot đuôi xylanh như hình 4.15.

Nhận xét:

Biến dạng cực đại của hệ thống là 0,0078 mm, biến dạng rất nhỏ nên vị trí pivot lắp đuôi xylanh đảm bảo đủ bền.

4.2.5. Mô phỏng kiểm nghiệm khung băng tải gập:

Ta có lực tác dụng lên băng tải gập xem Hình 3.15 và độ lớn của lực xem mục 3.2.3.

a. Biểu đồ ứng suất trên băng tải gập (N/m²):

Kết quả kiểm tra ứng suất băng tải gập như hình 4.18.

Nhận xét:

Ứng suất lớn nhất đạt 3x10⁷ N/m² nhỏ hơn so với giới hạn chảy của thép 5,8x10⁸ đảm bảo khung đủ bền

b. Biểu đồ biến dạng trên băng tải gập (mm):

Kết quả kiểm tra biến dạng băng tải gập như hình 4.19.

Nhận xét:

Biến dạng lớn nhất trên khung tại vị trí xylanh ép vào thanh giằng ngang là 0,27 mm. Tuy nhiên đây là mô phỏng theo lực ép tính toán lý thuyết trong thực tế áp suất khí cấp vào sẽ nhỏ hơn vì lực ép cần để su bám vào là rất nhỏ, chủ yếu là nhờ lớp keo.

4.3. CHẾ TẠO THỰC TẾ TẠI XÍ NGHIỆP CƠ KHÍ DRC:

4.3.1. Chế tạo trục chính:

Bản vẽ chi tiết trục chính như hình 4.20.

4.3.2. Chế tạo khung máy:

Chi tiết lắp ổ bi đỡ được gia công riêng để hàn vào khung máy như hình 4.23.

CHƯƠNG V: KẾT LUẬN

Trong quá trình thực hiện đồ án, nhóm đã tiến hành khảo sát thực tế tại Xí nghiệp Đắp lốp - Công ty Cổ phần Cao su Đà Nẵng (DRC), nơi đang sử dụng hệ thống máy thành hình lốp đặc DTH-01. Qua quá trình quan sát và trao đổi với kỹ thuật viên, nhóm nhận thấy máy cũ còn tồn tại nhiều bất cập như: cơ cấu bung trống thực hiện hoàn toàn bằng tay, thiếu hệ thống lấy lốp, chưa có cơ cấu cấp su tự động, các công đoạn còn rời rạc và nguy hiểm cho người vận hành. Máy chỉ phù hợp với sản lượng thấp và yêu cầu không khắt khe về độ chính xác.

Trên cơ sở đó, nhóm đề xuất phương án cải tiến bao gồm:

- Thay đổi cơ cấu trống thành hình từ loại bung thủ công sang loại bung gập hướng tâm, điều khiển bằng xy lanh khí nén.

- Thiết kế lại cụm trục chính và cơ cấu gá trống đi kèm bộ truyền đai nhằm đảm bảo mômen và tốc độ quay yêu cầu.

- Bổ sung hệ thống băng tải cấp su tự động, tích hợp dao cắt su dạng tròn và con lăn ép su bên dưới nhằm tăng tính an toàn, độ chính xác và giảm sức lao động.

- Bố trí lại toàn bộ cụm máy thành hình để tối ưu không gian thao tác và khả năng bảo trì.

Trong quá trình thiết kế, nhóm đã thực hiện các tính toán và thiết kế chính như sau:

- Cụm trống thành hình: Tính lực bung trống, lực tác động từ xy lanh, xác định góc nghiêng đĩa trượt, tính toán hành trình và lựa chọn xy lanh phù hợp.

- Cụm máy thành hình lốp đặc: Tính toán thiết kế bộ truyền cho trục chính, tính toán kiểm nghiệm trục, khung gầm máy, hệ thống lấy lốp.

- Cụm băng tải cấp su: Tính toán băng tải, công suất motor, tính toán bộ truyền xích, chọn động cơ giảm tốc, thiết kế cơ cấu truyền động dao cắt bằng vít me – đai ốc.

- Dao cắt su: Tính lực cắt, chọn vật liệu dao, tính công suất yêu cầu để dao cắt được su.

- Tính toán chọn ổ lăn và kiểm nghiệm độ bền cho các chi tiết chịu lực như trục, đĩa trượt, sống trượt.

Các kết quả đạt được từ đồ án bao gồm:

- Mô hình hóa 3D đầy đủ toàn bộ hệ thống trên phần mềm SolidWorks.

- Thực hiện kiểm nghiệm ứng suất và biến dạng cho các chi tiết quan trọng như trục chính, các khung, gầm để đảm bảo máy đủ bền.

- Lên bộ bản vẽ chi tiết và bản vẽ lắp hoàn chỉnh, sẵn sàng chuyển giao chế tạo.

- Đã chế tạo 1 số chi tiết tại Xí nghiệp Cơ khí DRC như trục chính, khung máy. Các chi tiết còn lại vẫn đang tiếp tục được chế tạo.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. PGS.TS. Lưu Đức Bình (2015), Kỹ thuật đo cơ khí, NXB Giáo dục Việt Nam.

[2]. PGS.TS. Lưu Đức Bình (2023), Trang bị công nghệ, NXB Khoa học và Kỹ thuật.

[3]. PGS.TS. Lưu Đức Bình (2024), Công nghệ chế tạo máy, ĐHBK - ĐHĐN.

[4]. PGS.TS. Trịnh Chất - TS. Lê Văn Uyển (2006), Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1,2, NXB Giáo dục.

[5].  Nguyễn Văn Dự (2011), Hướng dẫn thiết kế băng tải

[6]. Griffiths, D. J. - MacDonald, R. A. (2004), Collapsible tire building drum, Sáng chế số WO2004012927A1.

[7]. GS.TSKH. Nguyễn Trọng Hiệp (1999), Thiết kế chi tiết máy, NXB Giáo dục.

[9]. PGS.TS. Trần Xuân Tuỳ - TS. Trần Ngọc Hải (2011), Giáo trình hệ thống truyền động thuỷ lực và khí nén, NXB Xây dựng.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"