Thiết kế dây chuyền tạo hình mặt lốp xe đạp hai màu

PHẦN II TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY LUYỆN F250 VÀ MÁY CÁN HÌNH MẶT LỐP XE ĐẠP HAI MÀU 4 TRỤC F150 CHƯƠNG IV: PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY LUYỆN 4.1. YÊU CẦU CỦA CAO SU NHIỆT LUYỆN. - Cao su nhiệt luyện ra phải đảm bảo đô ổn định về các thành phần hoá học cũng như độ bền, độ dẻo, khả năng biến dạng tốt… - Tuỳ theo yêu cầu của từng loại lốp khác nhau mà ta cần nhiệt luyện cao su đạt yêu cầu chất lượng khác nhau sao cho phù hợp với từng loại tiêu chuẩn và tính năng hoạt động của nó. - Phải đảm bảo năng suất luyện vừa đủ cung cấp cho các công đoạn sau của quy trình công nghệ sản xuất lốp xe đạp. - Phải đảm bảo được nhiệt độ thích hợp cho cao su sau khi luyện ra cung cấp cho các công đoạn sau đạt yêu cầu. 4.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP LUYỆN CAO SU. Trong thực tế có rất nhiều phương pháp luyện cao su khác nhau nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng cũng như nhu cầu chế tạo sản phẩm mặt lốp xe đạp nói riêng và chế tạo các sản phẩm lốp xe dạp, xe máy, và ôtô…ta có các phương pháp sau: 4.2.1. Phương pháp luyện cao su bằng máy luyện kín. - Đây là phương pháp luyện cao su trong thùng kín, chủ yếu là được sử dụng trong công đoạn pha trộn hợp chất cho cao su nhằm tránh trường hợp tiêu hao nguyên vật liệu, tăng độ ổn định cho cao su với mẻ luyện lớn, và luyện các mẫu luyện đặc chủng, mẫu luyện hoá than đen… Với máy luyện kín có nhiều kích cỡ với mức độ hiện đại khác nhau nhưng ta xét sơ đồ cơ cấu máy luyện kín Hình 4.1: 5 3 2 1 4 6 Hình 4.1: Sơ đồ cơ cấu máy luyện kín. (1) Động cơ; (2) Hộp giảm tốc; (3) Phiểu nạp liệu. (4) Xylanh hay thùng luyện; (5)Các trục xoắn quay ngược chiều nhau. (6)Nắp lấy cao su bán thành phẩm. - Đưa cao su sống đã cân sẵn vào phiểu (1) cùng các hoá chất, chất độn, các chất làm mềm khác rồi đóng cửa nạp liệu lại và cho máy khởi động làm việc luyện cao su cho đến khi đạt yêu cầu bằng cách quan thời gian, tốc độ và áp suất xilanh trên đồng hồ đo của máy. Sau khi kết thúc mở của nắp (6) để lấy cao su bán thành phẩm và xuất tấm về kho công ty để kiểm tra chất lượng. - Ưu điểm của phương pháp: + Luyện được mẻ luyện lớn, mức độ tự động hoá cao. + Tăng độ ổn định của cao su bán thành phẩm. + Thời gian luyện nhanh hơn. + Giảm được tiêu hao nguyên vật kiệu vì quá trình luyện thực hiện trong buồng kín. - Nhược điểm của phương pháp: + Không dùng máy luyện kín để nhiệt luyện lại cao su được. + Thao tác khó khăn hơn, sữa chữa phức tạp. + Khối lượng mẻ luyện yêu cầu theo đúng dung tích xylanh. - Phương pháp này chủ yếu dùng để pha trộn, sơ và hỗn luyện hoá chất với cao su, nhằm đảm bảo tính chất hoá học của cao su mẻ luyện, đủ điều kiện làm việc tốt cũng như trong quá trình luyện ra những mẫu luyện đặc chủng, những mẫu luyện hoá than đen… 1.2.2. Phương pháp luyện cao su bằng máy luyện hở. - Đây là phương pháp luyện cao su trên hai trục luyện tiếp xúc trực tiếp với không khí, nó thường dùng để nhiệt luyện cao su để cung cấp bán thành phẩm cho các công đoạn sau của quy trình chế tạo lốp xe đạp, nó cũng có thể được dùng trong công đoạn trộn hoá chất của quy trình hỗn luyện cao su nhưng độ ổn định của cao su kém, mẻ luyện nhỏ, tuỳ theo kích thước của từng máy mà ta có các mẻ luyện khác nhau. - Sơ đồ cơ cấu máy luyện hở như hình 4.2 sau: Hình 4.2: Sơ đồ cơ cấu máy luyện hở. (1) Động cơ điện; (2) Khớp nối; (3) Hộp giảm tốc; (4) Cặp bánh răng_Bánh đà; (5) Gối đỡ trục; (6) Cặp bánh răng thay thế; (7) Trục luyện I; (8) Cao su nhiệt luyện; (9) Trục luyện II. - Cao su bán thành phẩm hoặc cao su sống được cân sẵn để đưa vào trục cán để cán luyện, trước hết phải điều chỉnh cự ly trục rồi cho máy khởi động làm việc cán luyện cho đến khi cao su đạt độ mềm dẻo theo yêu cầu của từng loại cao su cần nhiệt luyện tức cao su láng mặt, thì công nhân thao tác cắt cuộn hoặc dãi cung cấp cho các công đoạn sau. - Ưu điểm của phương pháp: + Tuỳ theo công dụng và năng suất của các công đoạn sau này mà có nhiều loại máy với năng suất mẻ luyện khác nhau. + Nhiệt luyện cao su cung cấp bán thành phẩm nhanh chóng, đồng thời cũng có thể dùng trong công đoạn pha chế hoá chất trong một số trường hợp có thể của quá trình hỗn luyện. + Giá thành thấp, thao tác đơn giản, dễ vận hành sử dụng… - Nhược điểm của phương pháp: + Khi dùng để trộn hoá chất thì có thể làm tiêu hao nguyên vật liệu do tác động trực tiếp với môi trường. + Độ dẻo của cao su nhiệt luyện thường không ổn định do ma sát nhiệt (vì cấu trúc của trục và điều kiện làm mát) và không kiểm tra được nhiệt để duy trì trong suốt quá trình nhiệt luyện. + Năng suất luyện tương đối cao. 1.2.3. Phân tích chọn phương án. Bảng4.1 Phương pháp Ưu điểm Nhược điểm - Phương pháp luyện bằng máy luyện kín. - Độ ổn định cao su cao. - Trọng lượng mẻ luyện lớn. - Giảm tiêu hao nguyên vật liệu trong quá trình luyện. - Chủ yếu dùng cho quá trình pha trộn hoá chất là chính. - Không dùng trong quá trình nhiệt luyện lại cao su. - Phương pháp luyện bằng máy luyện hở - Trọng lượng mẻ luyện rộng rải nhờ có nhiều cỡ máy. - Dùng để nhiệt luyện lại cao su cung cấp cao su bán thành phẩm cho các công đoạn sau là chính. - Thao tác nhanh. - Dễ vận hành sử dụng. - Độ dẻo của cao su thường không ổn định hay có bọt khí. - Ít dùng trong pha trộn hoá chất vì tiêu hao nguyên vật liệu. Qua sự phân tích như trên kết hợp với nhu cầu chế tạo cũng như yêu cầu kỹ thuật phải nhiệt luyện lại cao su bán thành phẩm nhằm phục vụ cho các công đoạn sau của quy trình chế tạo lốp xe đạp là bắt buộc, và với dây chuyền chế tạo dạng mặt lốp này thì ta chỉ cần chọn phương pháp luyện bằng máy luyện hở. Vì máy có kết cấu đơn giản, dễ thao tác sử dụng, cung cấp cao su bán thành phẩm nhanh chóng cho các công đoạn sau này của quy trình sản xuất, phù hợp với sản xuất hàng loạt và điều kiện sản xuất hiện có của công ty. CHƯƠNG V: PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY CÁN HÌNH MẶT LỐP XE ĐẠP 2 MÀU 4 TRỤC F250. 5.1. YÊU CẦU CHẾ TẠO MẶT LỐP XE ĐẠP. Mặt lốp xe đạp là bán thành phẩm của sản phẩm lốp xe đạp, nên yêu cầu kỹ thuật không khắt khe lắm, nhưng phải đảm bảo một số yêu cầu cơ bản sau: - Do vật liệu dẻo có tính đàn hồi tốt nên yêu cầu khuôn phải tạo được mặt lốp có bề rộng và bề dày, đường gờ đúng yêu cầu đặt ra. - Tùy theo kích thước, cở lốp mà ta tạo bề rộng và đường gờ khác nhau. Vì vậy cần phải thay đổi khuôn theo kích thước yêu cầu. - Phải có lực ép, cơ cấu ép để đưa cao su ra khỏi khuôn ép. - Phải đạt năng suất cao. - Sản lượng thành phẩm nhiều. - Đảm bảo công nghệ thích hợp. - Phải đảm bảo đủ nhiệt độ để cao su không bị đặc cứng. - Sản phẩm liên tục và ổn định. - Vật liệu cấp liên tục. 5.2. CÁC PHƯƠNG ÁN TẠO DẠNG MẶT LỐP XE ĐẠP. Trong thực tế có rất nhiều phương pháp chế tạo mặt lốp xe đạp, nhưng các phương pháp được sử dụng chủ yếu nhất hiện nay là: phương pháp cán hình mặt lốp và phương pháp ép đùn mặt lốp. 5.2.1. Phương pháp ép đùn mặt lốp. - Thực tế cũng có rất nhiều phương pháp ép đùn mặt lốp khác nhau thoả mãn những vấn đề yêu cầu chế tạo mặt lốp xe đạp như: + Phương pháp ép đùn cơ khí liên tục. + Phương pháp ép đùn bằng cơ khí gián đoạn. + Phương pháp ép đùn bằng cơ cấu dẫn động thuỷ lực, khí nén. + Phương pháp ép đùn kết hợp thuỷ lực và khí nén, hay cơ khí nén… - Mỗi phương pháp điều có ưu nhược điểm riêng biệt khác nhau, tuy nhiên ta có thể nghiên cứu ở đây là phương pháp ép đùn bằng trục vít tải, phương pháp này được sử dụng phổ biến nhất hiện nay ở công ty cao su Đà Nẵng cũng như trong các công nghệ chế tạo mặt lốp hiện nay. a. Phương pháp ép đùn bằng trục vít tải. Đây là phương pháp đùn liên tục được sử dụng phổ biến hiện nay. Có sơ đồ cơ cấu ép đùn bằng trục vít tải như 5.1 Hình 5.1: Sơ đồ cơ cấu ép đùn bằng trục vít tải đùn. (1) Động cơ; (2) Bánh đai nhỏ; (3) Dây đai; (4) Bánh đai lớn; (5) Hộp tốc độ; (6) Khớp nối; (7) Cửa nộp liệu; (8) Buồng ép; (9) Cánh vít; (10) Lõi trục vít; (11) Đầu đùn. - Ưu điểm của phương pháp: + Cho sản phẩm liên tụ, phù hợp với sản xuất hàng loạt và cho năng suất cao. + Lám chocao su cao su có độ ép nén nên mặt lốp ép ra có độ ỗn định về kích thước, ít có khả năng sinh ra bọt khí. + Cao su ít có tạp chất, chất lượng cao su có điểm lưu hoá tốt trong quá trình ép đùn. + Dễ thay đổi quy cách mặt lốp đùn vì ta chỉ cần thay đổi thước mặt lốp là đủ. - Nhược điểm của phương pháp: + Giá thành đầu tư cao, tốc độ đùn chậm. + Cao su dễ cự ly nên cần có những thiết bị hỗ trợ hiện đại hơn. + Khó khăn trong việc chế tạo trục vít… b. Phương pháp ép bằng vít xoắn. Sơ đồ như hình 5.2. Hinh 5.2-Sơ đồ cơ cấu ép bằng vít xoắn. 1.Phểu cấp liệu. 6.Gối đỡ. 2.Xi lanh. 7.Hộp giảm tốc. 3.Trục xoắn. 8.Bộ truyền đai. 4.Cánh vít. 9.Nối trục. 5.Thước mặt lốp. 10.Nối trục. Nguyên lý hoạt động: Động cơ (10) truyền chuyển động qua bộ truyền đai (9), qua hộp giảm tốc (7) làm vít xoắn quay , ép vật liệu đã được nạp sẵn vào buồng ép qua phểu nạp liệu (1) qua khuôn ép (5) (hay còn gọi là thước mặt lốp) tạo thành sản phẩm có kích thước theo yêu cầu. - Ưu điểm: +Làm việc với áp suất ép tốt 8 ¸10 kg/cm2 + Làm việc liên tục. - Nhược điểm : Khó chế tạo trục vít xoắn. 5.2.2. Phương pháp ép bằng máy ép loại dùng thuỷ lực - Đây là phương pháp dùng bánh lệch tâm để đẩy vì vậy vật liệu cấp vào không liên tục và sản phẩm ra cũng bị gián đoạn do đó sản phẩm không ổn định, cho năng suất thấp. Sơ đồ như hình 5.3. Hình 5.3: Sơ đồ cơ cấu ép bằng cần đẩy (1) Xy lanh thuỷ lực; (2) Cần đẩy; (3) Chày; (4) Phểu cấp liệu. . (5) Thước mặt lốp; (6) Van một chiều; (7) Bơm; (8) Đồng hồ đo áp suất. (9)Van đảo chiều. Nguyên lý hoạt động: Quá trình ép được thực hiện nhờ xy lanh thuỷ lực (1) nối vơí cần của buồng ép. Trước hết ta cho vật liệu vào buồng ép ,khởi động bơm dầu 7 truyền chuyển động xy lanh thuỷ lực ,làm cần đẩy (2) chuyển động tịnh tiến mang chày (3) chuyển động ép vật liệu qua khuôn ép (5) (kích thước khuôn ép có thể thay đổi được). Quá trình chuyển động tịnh tiến qua lại trong quá trình ép được điều chỉnh nhờ van đảo chiều (9). -Ưu điểm của phương pháp này. + Kết cấu đơn giản, dễ thay thế, dễ chế tạo. + Chuyển động êm ít gây ồn, đươc truyền động vô cấp. + Có lực ép lớn và công suất với các cơ cấu nhỏ . + Dễ điều khiển tự động , đảo chiều chuyển động chống quá tải. - Nhược điểm của phương pháp này: + Gia thành tương đối cao, và yêu cầu kỹ thuật cao. +Làm việc gián đoạn, + Không đảo được su. 5.2.3. Phương pháp tạo hình mặt lốp bằng máy cán hình 4 trục F150. - Đây là phương pháp tạo hình mặt lốp đơn giản nhưng cũng là quá trình liên tục. Vật liệu qua máy này đã được nhiệt luyện lại, nung nóng đến trạng thái dẻo và quá trình tạo hình là quá trình gây biến dạng tấm vật liệu để đạt đến hình dạng cuối cùng nhờ trục cán hình. - Sơ đồ cơ cấu tạo hình bằng trục cán thể hiện ở hình 5.4: Hình5.4: Sơ đồ cơ cấu tạo hình bằng máy cán 4 trục. (1) Động cơ điện; (2) Khớp nối; (3) Hộp giảm tốc; (4) Cặp bánh răng_bánh đà; (5),(10) Trục vít me điều chỉnh khe hở trục; (6) Các cặp bánh răng thay thế; (7) Trục cán hình có vân hoa dạng mặt lốp; (8) Vân hoa tạo hình mặt lốp; (9) Trục cán trơn. - Ưu điểm của phương pháp: + Cùng một lúc có thể cán nhiều mặt lốp trên các trục. + Có thể thực hiện cán hình mặt lốp 1 màu và 2 màu. + Giá thành đầu tư rẻ, tốc độ cán nhanh. + Vật liệu cán có thể có tạp chất. + Thao tác dễ dàng, thuận tiện và có thể hiệu chỉnh thay đổi kích thước của mặt lốp cán ra dễ dàng nhờ bộ phân cự ly trục vít me khoãng cách trục. - Nhược điểm của phương pháp: + Mặt lốp tạo ra còn có nhiều bọt khí do tiếp xúc trực tiếp với không khí vì trục cán hở. + Chất lượng sản phẩm không ổn định, độ bền không cao, kích thước không điều do phụ thuộc vào trạng thái dẻo của vật liệuvà cách điều chỉnh cự ly trục không chính xác. + Năng suất tương đối cao. 5.2.4. Phân tích chọn phương án. Bảng 5.1: Phương pháp Ưu điểm Nhược điểm - Phương pháp ép đùn bằng trục vít đùn. - Sản phẩm liên tục và ổn định về kích thước. - Sản phẩm không bị bọt khí. - Dễ thay đổi quy cách mặt lốp đùn nhờ thay đổi thước đùn. - Dễ điều chỉnh nhiệt độ vì xilanh kín. - Giá mthành đấu tư cao, tốc độ đùn chậm. - Cao su cấp liệu ở đây đòi hỏi không có tạp chất. - Khó khăn trong việc chế tạo trục vít đùn. - Phương pháp ép bằng vít xoắn -Máy làm việc với áp suất ép lớn 8¸10 KG/cm2. -Cho năng suất cao. -Gia nhiệt và giảm nhiệt dễ dàng. -Khó chế tạo trục vít. -Độ bền thấp ,dễ gãy cánh vít. - Phương pháp tạo hình trên máy cán hình mặt lốp 4 trục. - Giá thành đầu tư rẻ, dễ thao tác thuận tiện. - Tốc độ cán nhanh. - Vật liệu không yêu cầu cao về độ sạch. - Cùng một lúc có thể cán nhiều loại mặt lốp trên các trục cán. - Thay đổi kích thước của mặt lốp cũng dễ dàng nhờ điếu chỉnh cự ly trục. - Sản phẩm tạo ra không ổn định về kích thước, có bọt khí. - Cần phải làm mát tốt nếu không mặt lốp không ổn định. - Khó điều chỉnh được nhiệt độ trên trục cán. - Phương pháp ép bằng máy ép loại thuỷ lực -Tính toán và thiết kế các cơ cấu đơn giản. -Chuyển động êm ít gây ồn -Truyền động vô cấp . -Có lực ép lớn. -Dễ điều khiển tự động, đảo chiều chuyển động chống quá tải. -Giá thành tương đối cao . -Yêu cầu kỷ thuật cao. Qua phân tích và dựa vào yêu cầu chế tạo cũng như điều kiện kinh tế thì ta chọn phương pháp tạo hình mặt lốp bằng phương pháp máy cán hình là hợp lý nhất. Ví điều kiện chế tạo các thiết bị hiện đại không có và phương pháp tạo hình mặt lốp trên máy cán hình có thể sản xuất được nhiều loại mặt lốp cùng một lúc nhờ việc chế tạo các vân dạng mặt lốp trên trục cán với các kích thước khác nhau, hơn nữa máy móc thiết bị cán hình bằng máy cán dễ chế tạo và vận hành sử dụng… CHƯƠNG VI: LẬP SƠ ĐỒ ĐỘNG CỦA MÁY LUYỆN HỞ F250 VÀ MÁY CÁN HÌNH MẶT LỐP XE ĐẠP 4 TRỤC F150. 6.1. SƠ ĐỒ ĐỘNG CỦA MÁY LUYỆN HỞ F250. 6.1.1. Sơ đồ động máy luyện hở. Sơ đồ động máy luyện hở F250 thể hiện ở hình sau: Hình 6.1: Sơ đồ động máy luyện hở F250. (1) Động cơ điện xoay chiều;(2) Khớp nối trục; (3) Hộp giảm tốc. (4) Bộ truyền bánh răng truyền động trục chính; (5) Trục luyện. (6) Bộ truyền bánh răng thay thế; (7) Trục vít me điều chỉnh cự ly trục. 6.1.2. Nguyên lý hoạt động của máy luyện hở. - Động cơ điện xoay chiều (1) chuyển động sẽ truyền qua khớp nối trục (2) truyền đến hộp giảm tốc (3) rồi qua cặp bánh răng truyền động (4) truyền chuyển động từ hộp giảm tốc đến trục luyện chính (5) và nhờ cặp bánh răng thay thế (6) sẽ truyền chuyển động sang trục bị động (trục trước) lúc đó máy hoàn toàn hoạt động làm việc, dưới tác dụng của lực ép 2 trục và nhờ việc điều chỉnh cự ly 2 trục cán qua vít me (7) mà được nhiệt độ của các trục luyện trong phạm vi từ 50-600C tuỳ theo yêu cầu của vật liệu cung cấp cho các công đoạn sau nhằm đạt độ dẻo khác nhau. - Cao su nhiệt luyện được bám dính trên trục trước là do ta thiết kế tốc độ của trục trước nhỏ hơn tốc độ trục sau và cùng với một số thông số khác của trục. - Ngoài ra còn có các thành phần cơ bản khác được bố trí để hỗ trợ như: Cơ cấu bôi trơn, cơ cấu an toàn, cơ cấu làm mát với mục đích ổn định nhiệt để sản phẩm đạt chất lượng theo yêu cầu. 6.2. SƠ ĐỒ ĐỘNG MÁY CÁN HÌNH MẶT LỐP 4 TRỤC F150. 6.2.1. Sơ đồ động máy cán hình mặt lốp. - Sơ đồ động máy cán hình mặt lốp F150 thể hiện ở hình sau: Hình 6.2: Sơ đồ động máy cán hình mặt lốp 4 trục F150. (1) Động cơ điện xoay chiều; (2) Khớp nói trục; (3) Hộp giảm tốc. (4)Cặp bánh răng_bánh đà; (5) Trục vít me điều chỉnh khe hở. (6) Các cặp bánh răng thay thế; (7) Trục cán hình; (8) Vân hoa tạo hình. (9) Trục cán trơn; (10) Dàn con lăn; (11) Các tang làm mát; (12) Băng tải (13) Các đĩa xích; (14) Gối đỡ trục. 6.1.2. Nguyên lý hoạt động của máy cán hình mặt lốp. - Động cơ điện xoay chiều (1) chuyển động sẽ truyền qua khớp nối trục (2) truyền đến hộp giảm tốc (3) rồi qua cặp bánh răng_bánh đà (4) truyền chuyển động từ hộp giảm tốc đến trục cán hình (7) và nhờ các cặp bánh răng thay thế (6) sẽ truyền chuyển động sang các trục cán trơn khác (9) lúc đó máy hoàn toàn hoạt động làm việc, dưới tác dụng của lực ép các trục và nhờ việc điều chỉnh cự ly các trục cán qua vít me (5) mà được kích thước của hình dạng mặt lốp cung cấp cho công đoạn sau, tuỳ theo yêu cầu của từng loại lốp sản xuất sau này, nhằm đạt độ ổn định của cao su mặt lốp tạo ra để chất lượng sản phẩm là tốt nhất. Nhiệt cung cấp cho quá trình cán hình mặt lốp trong khoảng 70-800C và được cấp nhờ cơ cấu cấp nhiệt hơi nước lấy từ nguồn nhiệt của trạm cấp nhiệt dẫn đến. - Ngoài ra còn có một số bộ phận cơ bản khác được bố trí để hỗ trợ như: Cơ cấu bôi trơn, cơ cấu an toàn,cơ cấu cấp nhiệt, cơ cấu cấp nước, thoát nước,hệ thống băng tải dẫn bán thành phẩm sau khi ra khỏi máy cán, hệ thống tang làm mát với mục đích ổn định nhiệt và để công nhân không bị bỏng tay trong quá trình dán mặt lốp và sản phẩm đạt chất lượng theo yêu cầu. - Mặc khác máy còn được thiết kế thêm bộ biến tần để điều khiển vô cấp tốc độ nhằm đáp ứng nhu cầu năng suất cũng như cấp đủ bán thành phẩm cho công đoạn dán mặt lốp sau này để cung cấp cho công đoạn lưu hoá, tiết kiệm được công suất máy và lao động cấp liệu, lao động dán mặt lốp, tóm lại là nhằm mục đích lợi về kinh tế hơn tuy giá thành đầu tư tương đối cao.