Header Page of 126 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO Công trình ñược hoàn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: TS ĐINH MINH DIỆM NGÔ LÂM VĨ Phản biện 1: PGS TS Nguyễn Văn Yến NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY ÉP NHỰA BẰNG VÍT TẢI VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH Phản biện 2: PGS TS Lê Viết Ngưu Luận văn ñược bảo vệ Hội ñồng chấm Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành : Công nghệ chế tạo máy Mã số : 60.52.04 thạc sĩ kỹ thuật họp Đại học Đà Nẵng vào ngày… tháng….năm 2011 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thông tin- Học liệu, Đại học Đà Nẵng Đà Nẵng – Năm 2011 Footer Page of 126 - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng Header Page of 126 MỞ ĐẦU PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: - Đề tài nghiên cứu lý thuyết loại máy ép vít tải - Tham quan thực tế sản xuất - Nghiên cứu ñiều khiển tự ñộng kết nối máy tính lập trình ñiều khiển máy tính - Thiết kế chế tạo mô hình ñể kiểm chứng NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI VỀ KHOA HỌC : - Đề tài góp phần vào phát triển lĩnh vực máy ép vít tải trình ñiều khiển tự ñộng - Thúc ñẩy việc nghiên cứu thiết bị tự ñộng nhà trường - Bước ñầu tạo mô hình tự ñộng, dùng cho học sinh thực hành nghiên cứu khoa học - Tạo khả ứng dụng, kết nối modun khí modun ñiều khiển KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG - Làm mô hình học tập cho sinh viên nhằm kích thích phát triển khả xây dựng mô hình tự ñộng hóa khác - Thiết kế chế tạo mô hình thiết bị máy ép tự ñộng vít tải - Có thể ñiều khiển máy ép thông qua máy vi tính - Thiết kế chế tạo mô hình CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN Ngoài phần mở ñầu kết luận, luận văn bao gồm chương: CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ, VẬT LIỆU VÀ MÁY ÉP NHỰA CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG CHƯƠNG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO CÁC BỘ PHẬN CỦA MÁY ÉP BẰNG VÍT TẢI LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI : Hiện ñất nước ta ñang thời kì ñổi mới, thời kỳ công nghiệp hóa ñại hóa với phát triển nghành chế tạo máy, nghành kỹ thuật ñiện tử phát triển kỹ thuật ñiều khiển tự ñộng hóa Hệ thống ñiều khiển phận thiếu ñược trình tự ñộng hóa Nhu cầu vật liệu mới: ngày chất dẻo, hay gọi nhựa, hợp chất cao phân tử, ñược dùng làm vật liệu ñể sản xuất nhiều loại vật dụng ñời sống ngày cho ñến sản phẩm công nghiệp, gắn với ñời sống ñại người Nhu cầu ñiều khiển tự ñộng máy ép vít tải tăng Để ñáp ứng việc ñào tạo kỹ sư, kỹ thuật viên có ñủ trình ñộ hiểu biết, khả thiết kế vận hành sửa chửa máy ñúc, dập, ép công nghiệp Đề tài: “ NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY ÉP NHỰA BẰNG VÍT TẢI VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH ” MỤC ĐÍCH CỦA NGHIÊN CỨU : - Nghiên cứu loại máy ép vít tải - Nghiên cứu tự ñộng hóa thiết bị khí - Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống ñiều khiển máy ép nhựa vít tải dùng nghiên cứu, giảng dạy, học tập sản xuất thực tế ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU : - Nghiên cứu vật liệu nhựa - Nghiên cứu công nghệ khuôn ép, sản phẩm từ nhựa - Nghiên cứu loại máy ép vít tải + Phạm vi nghiên cứu: - Nghiên cứu vật liệu nhựa - Nghiên cứu máy ép vít tải Footer Page of 126 Header Page of 126 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ, VẬT LIỆU VÀ MÁY ÉP NHỰA 1.1 Công nghệ ép nhựa 1.1.1 Lịch sử hình thành phát triển Nhựa nhân tạo ñầu tiên ñược phát minh Anh vào năm 1861 Alexander Parkes Ông công khai thể Triển lãm quốc tế 1862 London, kêu gọi vật liệu sản xuất "Parkesine." Có nguồn gốc từ cellulose, Parkesine ñược ñun nóng, ñúc giữ lại hình dạng ñược làm lạnh 1.1.2 Công nghệ ép nhựa Một cách ñơn giản nhất, công nghệ ép nhựa trình phun nhựa nóng chảy ñiền ñầy chất lỏng vào khuôn Một nhựa ñược làm nguội ñông cứng lại lòng khuôn khuôn ñược mở sản phẩm ñược ñẩy khỏi khuôn nhờ hệ thống ñẩy 1.2 Phân loại vật liệu nhựa 1.2.1 Phân loại Trong sản xuất vật liệu nhựa ñược phân thành hai loại: Nhựa nhiệt dẻo nhựa phản ứng nhiệt Theo trạng thái pha chia nhựa nhiệt dẻo thành hai loại: Nhựa có cấu trúc vô ñịnh hình nhựa có cấu trúc tinh thể Ngoài theo phạm vi sử dụng chia nhựa nhiệt dẻo thành: nhựa gia dụng nhựa kỹ thuật 1.2.2 Một số loại nhựa thông dụng 1.Các loại nhựa gia dụng: PA (poly amide): gọi nylon, có cấu trúc tinh thể Nhựa PA dùng ñể chế tạo loại bánh răng, ổ lăn, ổ trượt, ñai ốc… 2.Các loại nhựa kỹ thuật: ABS (Acrylonytrile – Butadiene Styrene): Được tạo từ ñơn phân tử: Acrylonytrile, Butadiene, Styrene Nhựa ABS dùng ñể chế tạo chi tiết xe hơi, nắp ngăn chứa, vỏ bánh xe…) tủ lạnh, thiết bị gia ñình 1.3 Các yếu tố quy trình công nghệ thiết kế khuôn ép 1.4 Các loại máy tạo hình máy ép sản phẩm 1.5 Nhu cầu thực tế máy ép nhựa vít tải Với tính chất như: ñộ dẻo dai, nhẹ, tái chế, phản ứng hóa học với không khí ñiều kiện bình thường….vật liệu nhưa ñã thay thể loại vật liệu khác như: sắt, nhôm, gang, ñồng thau…ñang ngày cạn kiệt tự nhiên Do ñó ta nói nhu cầu sủ dụng vật liệu nhựa tương lai lớn Điều ñưa dến hệ giá thành khuôn không ñược cho ñắc lợi nhuận mà mang lại lớn, khuôn ép mà ta cho hàng chục chí hàng trăm ngàn sản phẩm nhờ máy ép nhựa 1.6 Khả công nghệ hiệu kinh tế - Tạo sản phẩm có hình dạng phức tạp tùy ý - Khả tự ñộng hóa chi tiết có tính tự lặp lại cao - Sản phẩm sau ép phun có màu sắc phong phú ñộ nhẳn bóng bề mặt cao nên không cần gia công lại - Phù hợp cho sản xuất hàng khối ñơn 1.7 Máy ép nhựa thông số gia công 1.7.1 Cấu tạo chung máy ép nhựa Máy ép nhựa gồm hệ thống hình vẽ sau : Footer Page of 126 Hình 1.5 Máy ép nhựa Header Page of 126 1.7.2 Hệ thống hỗ trợ ép Là hệ thống giúp vận hành máy ép Hệ thống gồm hệ thống con: a) Thân máy b) Hệ thống thủy lực c) Hệ thống ñiện d) Hệ thống làm nguội 1.7.3 Hệ thống phun Hệ thống phun làm nhiệm vụ ñưa nhựa vào khuôn thông qua trình cấp nhựa, nén, khử khí, làm chảy dẻo nhựa, phun nhựa lỏng ñịnh hình sản phẩm Ưu nhược ñiểm cụm kìm dùng cấu khuỷu xylanh thủy lực: 1.7.4 Hệ thống khuôn 1.7.4.1 Hệ thống kẹp Hệ thống kẹp có chức ñóng, mở khuôn, tạo lực kẹp giữ khuôn trình làm nguội ñẩy sản phẩm thoát khỏi khuôn kết thúc chu kỳ ép phun a) b) Hình 1.12 a) Cụm kìm dùng cấu khuỷu b) Cụm kìm dùng cấu Xylanh Footer Page of 126 Loại kìm Kìm dùng thủy lực Ưu ñiểm - Lắp ñặt khuôn nhanh - Biết rõ áp suất kìm - Dễ bảo dưỡng - Ít làm võng khuôn - Lực kìm tập trung vào khuôn Nhược ñiểm - Cần lượng lớn dầu thủy lực - Tốn nhiều lượng -Chịu ảnh hưởng lớn ñến hệ số nén dầu - Giá thành thấp Kìm dùng cấu khuỷu - Cần bảo dưỡng thường xuyên - Di chuyển cấu kìm nhanh - Lực khuôn - Khó’ ñiều chỉnh, kìm - Tự• hãm ñể giảm va ñập không tập trung vào giữ 1.7.4.2 Hệ thống ñiều khiển Hệ thống ñiều khiển giúp người vận hành máy theo dõi ñiều chỉnh thông số gia công như: nhiệt ñộ, áp suất, tốc ñộ phun, vận tốc vị trí trục vít, vị trí phận hệ thống thủy lực Hệ thống ñiều khiển giao tiếp với người vận hành máy qua bảng nút ñiều khiển hình máy tính 1.8 Chu kỳ ép phun Chu kỳ ép phun gồm có giai ñoạn: Giai ñoạn kép ( Clamping phase ) : khuôn ñược ñóng lại Giai ñoạn phun ( Injection phase ) : nhựa ñiền ñầy vào khuôn Giai ñoạn làm nguội ( Cooling phase ) : nhựa ñược làm ñặc lại khuôn Giai ñoạn ñẩy ( Ejector phase ) : ñẩy sản phấm nhựa khỏi khuôn Header Page of 126 1.9 Đo ñiều khiển nhiệt ñộ trình ép Nhiệt ñộ khuôn (gia nhiệt cho khuôn làm nguội khuôn) quan trọng trình ép phun Nhiệt ñộ khuôn có ảnh hưởng ñến : + Chu kỳ ép phun + Hình dạng chất lượng sản phẩm + Tình thẩm mỹ cảu sản phẩm + Độ co rút, ñộ bền khuyết tật sản phẩm Do ñó, nhiệt ñộ khuôn cần phải ñược ño ñạt ñiều chỉnh hợp lý 10 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG 2.1 Hệ thống ñiều khiển 2.1.1 Sơ ñồ khối mạch ñiều khiển MÁY TÍNH PC KHỐI VI ĐIỀU KHIỂN REMOTE ĐIỀU KHIỂN MÁY ÉP Hình 2.1 Sơ ñồ khối mạch ñiều khiển Hình 1.23 Đồng hồ số loại cảm biến ño nhiệt cao 1.10 Kết luận chương: Trong chương ñã trình bày cách tổng quan vật liệu nhựa công nghiệp, công nghệ ép nhựa, yếu tố bản, trình công nghệ thiết kế khuôn ép, số lỗi thường gặp trình ép Footer Page of 126 2.1.2 Các thành phần mạch - Chíp vi ñiều khiển xử lý trung tâm - Bộ ñiều khiển ñóng ngắt thiết bị - IC MAX232 kết nối cổng COM - REMOTE ñiều khiển - Máy vi tính 2.1.3 Cấu trúc họ 8051: Con vi ñiều khiển Đặc ñiểm chức hoạt ñộng IC họ MSC–51 hoàn toàn tương tự IC AT89C51 (một IC thuộc họ MSC–51 hãng ATMEL sản xuất) IC 89C51 có ñặc trưng sau: - 4kb ROM - 128 byte RAM - port xuất nhập, port bit Header Page of 126 11 12 2.2 Sơ ñồ khối AT 89C51 2.3 Sơ ñồ chân AT89C51: VCC 40 A/ Sơ ñồ mạch ñiều khiển cụm ñiều khiển máy ép nhựa P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 AT89C51 P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 RST EA/VPP 18 Hình 2.2 Khối ñiều khiển trung tâm máy ép nhựa + - IN OUT DIODE ~BRIDGE_1423 C14 C16 R23 1K LM7805C/TO220 C18 C15 104 2200UF 64V D23 LED D22 ~ U6 INT 18V C13 DIODE ~BRIDGE_1423 C17 IN 12V GND + - 2 OUT LM7812C/TO220 C19 C20 470UF 2200UF 64V 0.33UF 50V R25 10k 104 D25 LED KHOI NGUON CUNG CAP Hình 2.3 Mạch nguồn cung cấp Footer Page of 126 28 27 26 25 24 23 22 21 *Mô tả chân AT89C51: 470UF 0.33UF 50V J15 XTAL1 29 2.20 INT 18V XTAL2 P2.7/A15 P2.6/A14 P2.5/A13 P2.4/A12 P2.3/A11 P2.2/A10 P2.1/A9 P2.0/A8 30 Hình 2.7 Sơ ñồ chân AT89C51 VCC GND U5 R24 PSEN Q21 TIP42 D24 ~ J16 ALE/PROG 31 20 19 P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD GND 10 11 12 13 14 15 16 17 39 38 37 36 35 34 33 32 0V -AT89C51 có tất 40 chân, số ñó có 32 chân có chức xuất/ nhập 24 32 chân chân có cộng dụng kép tức ñường hoạt ñộng xuất/nhập hoạt ñộng ñường ñiều khiển hoạt ñộng ñường ñịa chỉ/dữ liệu bus ñịa chỉ/dữ liệu ña hợp 2.4 Kết nối máy tính 2.4.1 Truyền thông qua cổng RS-232: RS-232 chuẩn truyền thông nối tiếp cho phép truyền liệu dạng bít nối tiếp hai thiết bị Qua cổng RS-232 liệu ñược truyền nhận theo”dòng bít” nối tiếp từ ñiểm tới ñiểm khác Chuẩn RS-232 thích hợp với việc truyền liệu Header Page of 126 13 14 khoảng cách 25m, muốn truyền khoảng cách xa phải dùng cáp nối ñặc biệt, ñược bọc kim có tổn hao ñặc biệt Hình 2.8 Sơ ñồ nguyên lý mạch kết nối máy tính 2.4.2 Truyền thông nối tiếp với 89C51 2.4.3 Giới thiệu khối ñiều khiển ñộng lực Hình 2.16 Bảng ñiều khiển Khối ñộng lực ñược sử dụng linh kiện có tính chất cách ly với vi ñiều khiển nhằm trách tác ñộng mức ñiện áp lớn ñộng ñộng hoạt ñộng.Tránh nhiễu trình hoạt ñộng 2.4.4 Truyền thông nối tiếp từ máy tính với Visual Basic 2.5 Lập trình cho PIC dùng C COMPILER 2.5.1 Giới Thiệu PIC C Compiler: PIC C compiler ngôn ngữ lập trình cấp cao cho PIC ñược viết C chương trình viết PIC C tuân thủ theo cấu trúc ngôn ngữ lập trình C Trình biên dịch PIC C compiler chuyển chương trình theo chuẩn C thành dạng chương trình theo mã Hexa (file.hex) ñể nạp vào nhớ PIC Footer Page of 126 2.9 Kết luận chương: - Trình bày ñược sỡ lý thuyết tự ñộng - Giới thiệu ñược khối ñiều khiển - Thiết kế ñược vi mạch ñiều khiển hoạt ñộng máy ép Header Page of 126 15 CHƯƠNG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO CÁC BỘ PHẬN CỦA MÁY ÉP BẰNG VÍT TẢI 3.1 Tính toán thiết kế vít tải 3.1.1 Phân loại công dụng Người ta thường phân loại vít tải theo công dụng tính chất công việc; theo dạng vít, theo phương chuyển ñộng, theo quay nhanh chậm trục vít… 3.1.2 Cấu tạo vít tải 16 Hình 3.4 Sự phân bổ vật liệu trục vít tải quay D Giá trị giới hạn góc nâng trục vít α ñược xác ñịnh từ quan hệ sau: a) tg ( α + ϕ 1) = S C sin ϕ f cos ϕ + tgβ (3-1) Trong ñó ϕ góc ma sát vật liệu với cánh vít ϕ = arctgf1 (3-2) Bước trục vít (hay khoảng cách cánh vít) : b) Hình 3.3 Cấu tạo trục vít: a-trục vít cánh liền mối; b- cấu tạo chỗ nối trục; Trục vít phận chủ yếu ñể vận chuyển vật liệu, gồm có trục quay ñặc rỗng, trục ñược lắp cánh vít vận chuyển Gối ñỡ trục Trong vít tải, người ta thường dùng gối ñỡ trục ổ trượt Gối ñỡ hai ñầu trục có cấu tạo kích thứơc theo tiêu chuẩn ổ trượt Quan hệ kích thước gối ñỡ trung gian (bảng 3.1) 3.1.3 Tính toán vít tải 3.1.3.1 Đối với vít tải quay chậm Vít tải quay chậm dùng ñể vận chuyển vật liệu theo phương nằm ngang theo phương nghiêng với góc nghiêng nhỏ, thường ≤ 20o Footer Page of 126 S = π Dtg α t (3-4) a) Xác ñịnh suất máy theo công thức sau: Q = 3600F.v ρ ,[kg/h] (3- 5) Trong ñó F diện tích tiết ñiện ngang vật liệu chiếm thành máy, F= π D µ K , [m2 ] (3–6) - ñối với vật liệu dạng hạt µ = 0,4 - ñối với vật liệu dạng bột µ = 0,35 K hệ số giảm tiết diện góc nghiêng ñặt vít tải, chọn gía trị K theo bảng sau ñây: Header Page of 126 17 Góc nghiêng ñặt vít tải, ñộ Giá trị hệ số K 18 0,9 10 0,8 15 0,7 20 0,65 V vận tốc vận chuyển vật liệu dọc theo trục vít v= S n , [ m/s] 60 (3–7) f2 hệ số ma sát vật liệu với thành máy A= (3-8) b) Xác ñịnh công suất tiêu hao cho vít tải Công suất tiêu hao chủ yếu dùng ñể nâng vật liệu, ñể thắng ma sát vật liệu với thành máy với cánh vít, ñể thắng ma sát gối ñỡ trục vít Xác ñịnh theo công thức sau: N= Q (LC + H ) , [kW] 367 (3-9) Trong ñó Q suất máy, tấn/h; C hệ số trở lực máy, chọn C = 1,8 ÷ 2,5 3.1.3.2 Đối với vít tải quay nhanh Khi trục vít quay vật liệu chịu tác dụng lực ly tâm phân bố ñều thành máy ñược nâng lên theo ñường xoắn ốc có góc xoắn θ ñược xác ñịnh sau : tg θ = tg (α + ϕ ) + ñó ϕ = arctg f2 ; Footer Page of 126 ( tg (α + ϕ ) A ) + (3-10) cos(α + ϕ ) D ), m; Vận tốc tuyệt ñối vật liệu : va = v1 , cos θ (3-12) Còn vận tốc quay vật liệu : vq = v1 tg θ (3-13) Số vòng quay tối thiểu trục vít ñược xác ñịnh sau: n0 = 13.5 g sin(α + f ) , [vg/ph] D f (3-14) suất máy : Q = 3600 π (D − d ) L chiều dài vận chuyển theo phương ngang, m; H chiều cao vận chuyển vật liệu, m; (3-11) ñó R bán kính cánh vít ( R = Thay giá trị F v vào công thức tính suất, cuối có: Q = 47D2Sn ρ µ K, [kg/h] gR sin(α + f ) f v12 v1 µ.ρ , [kg/h] (3-15) Pc lực ly tâm ép vật liệu vào thành máy, N Pc = π ( D − d ) Hω q D.µ ρ , [N] (3-18) ω q tốc ñộ góc vật liệu , 1/s ωq= v q 2.v q = D D Xác ñịnh công suất N2 sau : (3-19) Header Page 10 of 126 N2 = P0, R0 (ω − ω q ) 1000 19 + 20 P0, R(ω − ω q ) 1000 , [kW] (3-20) ñó R bán kính cánh vít, m ; R0 bán kính trung bình cánh vít, m ; ω tốc ñộ góc trục vít, 1/s 3.2 Tính toán thông số máy Chọn kích thước trục vít sau : Bước vít S = ( 0,8 ÷ 1,0 )D; Chiều sâu rãnh vít ; h = ( 0,2 ÷ 0,3 )D; Chiều dày cánh vít e = ( 0,2 ÷ 0,3 )D; Khe hở xylanh ñầu mút cánh vít : δ = (0,002 ÷ 0,005)D; 3.2.2 Áp suất ép Áp suất ép phải ñảm bảo cho ñộ ñiền ñầy khuôn, ñảm bảo ñược thời gian phun tốc ñộ phun thích hợp Vật liệu có ñộ nhớt cao áp suất ép lớn Quan hệ thể tích ép áp suất ép cho bảng ñây : D ñường kính trục vít Đối với loại trục lớn, rỗng ñể dẫn nước làm nguội vào gọn sau : Chiều sâu rãnh vít h= ( 0,1 ÷ 0,2 )D; Đường kính lỗ rộng d1 = ( 0,3 ÷ 0,4 )D; 3.2.3 Năng suất máy Trục vít ñược chế tạo từ thép tốt chịu nhiệt chịu mài mòn 3.2.1 Tốc ñộ phun thời gian phun Để ñẩy vật liệu từ xylanh nung chảy vào khuôn ñúc phải thực trình phun nhờ chuyển ñộng trục vít xylanh Quan hệ tốc ñộ phun, thời gian phun với thể tích ñúc máy ñược nêu bảng ñây Hình 3.12 Vít tải Q = 47D Sn ρϕ , (kg/h) Footer Page 10 of 126 (3-21) Header Page 11 of 126 21 22 Q = 47 6,52.6,5.100.1,25.10-3.0,1925= 310,6 (kg/h) K= Trong ñó : D= 65.10-3 ñường trục vít , m; -3 S= 65.10 bước vít ( khoảng cách cánh vít ) , m; n số vòng quay trục vít , vòng/phút ; ρ = 1,25 ÷ 1,46 (g/cm3) khối lượng riêng vật liệu , kg/m3 ; ϕ = K.η = 0,385 0,5 = 0,1925 (3-22) Trong ñó : K hệ số hình học trục vít (3-23) 49 ) ](1) = 0,385 65 65 Tốc ñộ trượt,1/s Độ nhớt µ ,N.s/m2 Chất dẻo Cao su 3.2.4 Công suất N= 3,14.1,75 = 8,2.10-3 [mm3](3-26 ) 128(21 + 4.1,75) 10 20 50 100 400 1000 0.06 0.04 0.02 0.015 0.005 0.002 50 40 20 1.5 1,1 V P π D n µ l π D n eµ l [ + + ]=40,08 [kW] 1000.η cos α 3600h 3600.δ tgα Trong ñó: V= 250 cm3/s suất thể tích máy , m3/s ; P = 10000 N/cm2 áp suất lớn máy, N/m2 ; η hệ số cung cấp thể tích , kể tới dòng chảy ngược vật α =100 góc nghiêng cánh vít , ñộ ; liệu, kể tới quay vật liệu theo vít , thường lấy η =0,5 ÷ 0.9 D = 65 mm ñường kính trục vít , m; Áp suất vật liệu ñầu ép phụ thuộc vào cấu tạo khuôn δ = 0,002D khe hở cánh vít xylanh , m ; ép, ñược tính sau : V πDn (1- γ , )/ γ , P= C( ) K h 128(l + 4d ) = Tính công suất theo công thức sau ñây : d e K = [1 - ( ) ] (1 - ) D S K=[1- ( πd Lực dọc tác dụng lên trục vít ñược xác ñịnh sau : [ N/m2] (3-25) 250.103 3,14.65.100 (1-1,81)/1,81 P= 18,25 ( ) = 20,03.106 [N/m2] −3 8,2.10 0,2.65 P0= 19000.N η 19000.40,08.0,7 = = 309,8.103,[N](3-31) Dtb n.tg (α + θ ) 60.10 −3.100.tg (10 + 6) 3.2.5 Tính bền trục vít Trong ñó : V suất thể tích máy , m3/s; C hệ số thực nghiệm , lấy C = 18,25; γ , hệ số thực nghiệm , lấy γ , = 1,81 ÷ 5,32; K hệ số trở lực hình học khuôn ép , m3 ; - Đối với khuôn ép có lỗ hình trụ : Footer Page 11 of 126 Hình 3.13 Sơ ñồ tính toán lực tác dụng lên trục vít Header Page 12 of 126 23 24 + Mômen xoắn tác dụng lên trục vít xác ñịnh theo : i= N 40,08 Mx = 973,6 = 973,6 = 390,21 , [N.cm] n 100 (3-32) 6,5 1+ 0,32 = 1,696 [cm] + Lực chiều trục P xác ñịnh sau : P = p F = 4400 30,18 = 132,797 103 [N] (3-33) ñó F- diện tích tiết diện ngang trục vít, cm F= π 3,14 6,5 (1 - 0,32) =30,18 (cm2) D2(1 - α 2) = (3-34) d 0,3D = = 0,3 D D α = p - áp suất riêng vật liệu ñầu ép, N/cm2 , gia công chọn p sau : Đường kính trục vít, mm Đại lượng p , N/cm2 60 125 200 250 4400 4200 3400 1500 Hình 3.14 Bản vẽ phát thảo mô hình i bán kính quán tính tiết diện , xác ñịnh sau i= J , [cm] F (3-36) ñó J momen quán tính tiết diện ngang A-A, cm4 ; π D 3,14.6,5 (1-α )= ( - 0,34) = 86,87 (cm4)(3-37) J= 64 64 F diện tích tiết diện ngang trục vít (A-A), cm2 F= π D ( - α 2) = 3,14.6,5 ( - 0,32) = 30,18 (cm2)(3-38) Thay giá trị J F vào , có i= Footer Page 12 of 126 D D 1+α = + α , [cm] 4 (3-39) 3.3 Kết luận chương: Trong chương ñã tính toán thiết kế ñược truyền, tính ñược thông số máy ép Header Page 13 of 126 25 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Kết luận Sau thời gian thực hiện, luận văn ñã thực ñược công việc sau ñây : - Trình bày ñược cách tổng quan máy ép nhựa quy trình công nghệ ép nhựa - Các loại vật liệu nhựa sản phẩm từ nhựa - Tính toán thiết kế phận truyền ñộng máy ép nhựa - Trình bày ñược tổng quan ñiều khiển tự ñộng - Thiết kế ñược hệ thống ñiều khiển tự ñộng máy ép nhựa qua vi ñiều khiển - Viết ñược chương trình ñiều khiển hoạt ñộng mô hình qua phần mềm Visual basic - Chế tạo ñược mô hình ñể mô hoạt ñộng máy - Kết nối ñược hoạt ñộng mô hình với máy tính Kết ñạt ñược Footer Page 13 of 126 26 Hướng phát triển ñề tài - Làm mô hình học tập cho sinh viên nhằm kích thích phát triển khả xây dựng mô hình tự ñộng hóa khác - Tiếp tục nghiên cứu, mở rộng phạm vi ñiều khiển tự ñộng cho loại máy ngành khí nói chung lĩnh lực ép nhựa nói riêng - Thiết kế chế tạo hoàn chỉnh loại máy ép nhựa tự ñộng ñiều khiển ñể nâng cao suất, hạ giá thành nâng cao chất lượng sản phẩm  ... THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY ÉP NHỰA BẰNG VÍT TẢI VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH ” MỤC ĐÍCH CỦA NGHIÊN CỨU : - Nghiên cứu loại máy ép vít tải - Nghiên cứu tự ñộng hóa thiết bị khí - Thiết kế, chế tạo mô hình. .. triển khả xây dựng mô hình tự ñộng hóa khác - Thiết kế chế tạo mô hình thiết bị máy ép tự ñộng vít tải - Có thể ñiều khiển máy ép thông qua máy vi tính - Thiết kế chế tạo mô hình CẤU TRÚC CỦA... 1.7 Máy ép nhựa thông số gia công 1.7.1 Cấu tạo chung máy ép nhựa Máy ép nhựa gồm hệ thống hình vẽ sau : Footer Page of 126 Hình 1.5 Máy ép nhựa Header Page of 126 1.7.2 Hệ thống hỗ trợ ép Là hệ