ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO

MÁY MÀI ĐAI NHÁM

LỜI NÓI ĐẦU

          Trong thời đại công nghiệp hóa, hiện đại hóa hiện nay,  khoa học kỹ thuật đóng một vai trò vô cùng quan trọng đối với đời sống của con người. Việc sử dụng máy móc trong sản xuất không chỉ tiết kiệm sức lao động của con người mà còn góp phần tăng năng suất, thúc đẩy nền kinh tế phát triển. Do vậy, công việc thiết kế chế tạo và cải tiến các loại máy móc phục vụ cho nhu cầu sản xuất là điều vô cùng cần thiết, đòi hỏi người kỹ sư phải có kiến thức sâu rộng về cơ khí, điện tử, tự động hóa,...

Ngày nay, việc mài và đánh bóng kim loại thông dụng như thép, inox, nhôm,… với số lượng lớn, đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống của con người, ứng dụng trong nhiều lĩnh vực bởi những giá trị và tính năng mà nó đem lại. Nhu cầu mài và đánh bóng để đạt tính, yêu cầu công nghệ, thẩm mỹ, tăng chất lượng bề mặt, tăng tuổi bền làm việc ngày càng được đề cao.

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn4

Nhận xét của hội đồng chấm thi đồ án tốt nghiệp5

Danh mục hình ảnh và sơ đồ bảng biểu8

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN9

1.1.         Tổng quan về lịch sử nghiên cứu đề tài có trước9

1.1.1. Tổng quan về mài9

1.1.2. Giới thiệu về thép ống và các phương pháp mài11

1.1.3. Tổng quan về đánh bóng kim loại18

1.2.         Lý do chọn đề tài21

1.3.         Đối tượng và phương pháp nghiên cứu21

1.3.1.   Đối tượng nghiên cứu21

1.3.2.   Phương pháp nghiên cứu23

1.4.         Kết cấu đề tài23

1.5.         Giới hạn đề tài24

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT25

2.1.         Giới thiệu về các dòng máy mài đai nhám trên thị trường25

2.2.         Giới thiệu về vật liệu mài và đánh bóng inox33

2.3.         Tình hình trong và ngoài nước38

2.4.         Phân tích yêu cầu của máy39

2.4.1.   Yêu cầu39

2.4.2.   Các chỉ tiêu về hiệu quả sử dụng39

2.4.3.   Khả năng làm việc39

2.4.4.   Độ tin cậy40

2.4.5.   An toàn trong sử dụng40

2.4.6.   Tính công nghệ và kinh tế40

2.5.         Ưu nhược điểm của máy41

2.6.         Ứng dụng42

2.7.         Nguyên lý hoạt động cơ bản của máy44

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG HƯỚNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP45

3.1.         Sơ đồ nguyên lý45

3.2.         Một số cơ cấu chính của máy mài đai nhám45

3.3.         Phân tích, thiết kế và chọn một số chi tiết chính trong máy46

3.3.1.   Bộ truyền động từ động cơ vào lô dẫn động46

3.3.2.   Cơ cấu căng đai49

3.3.3.   Số lượng lô bị dẫn và cách bố trí50

3.3.4.   Kết cấu lắp ghép giữa các chi tiết50

3.3.5.   Một số chi tiết khác53

3.4.         Vật liệu chế tạo máy54

3.5.         Dự đoán những khó khăn54

3.6.         Hướng giải quyết54

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY55

4.1.         Thiết kế động học của máy55

4.1.1.   Sơ đồ động học của máy55

4.1.2.   Tính chọn động cơ56

4.2.         Tính toán và chọn đường kính các lô bị dẫn57

4.3.         Tính toán chọn ổ lăn58

Kết luận và kiến nghị 64

Tài liệu tham khảo 69

DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ SƠ ĐỒ BẢNG BIỂU

Hình                                                                                                              Trang

Hình 1.1: Máy mài cố định10

Hình 1.2: Thép ống11

Hình 1.3: Gia công mài16

Hình 1.4: Mài xay hình trụ17

Hình 1.5: Đánh bóng kim loại20

Hình 2.1: Máy mài nhám vòng 2 quả lô25

Hình 2.2: Máy mài nhám vòng 3 quả lô27

Hình 2.3: Máy mài nhám vòng 4 quả lô29

Hình 2.4: Máy mài nhám cầm tay31

Hình 2.5: Máy mài khung vuông tự cân chỉnh32

Hình 2.6: Vải nhám, đai nhám36

Hình 2.7: Đá mài nhám dạng bánh, dạng khối37

Hình 2.8: Bánh chải nhám37

Hình 2.9: Gia công chi tiết trên máy mài đai nhám44

Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý máy45

Hình 3.2: Khớp nối cứng 47

Hình 3.3: Khớp nối đàn hồi 48

Hình 3.4: Tỳ hơi, tỳ thủy lực 49

Hình 3.5: Hàn chi tiết 52

Hình 4.1: Sơ đồ động của máy55

Hình 4.2: Biểu đồ momen và lực tác dụng lên trục60

Hình 4.3: Ổ lăn 6004RS61

Hình 4.4: Các phương kích thước của ổ lăn 6004RS62

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1.         Tổng quan lịch sử nghiên cứu đề tài có trước:

-        Việc ứng dụng mài là một nguyên công gia công lần cuối đã xuất hiện rất lâu, khi mà những dụng cụ thời tiền sử được sản xuất bằng quá trình mài. Máy mài là loại máy nằm trong nhóm máy gia công, cắt gọt kim loại, nó là thiết bị dùng để mài mòn, làm phẳng, bóng… bề mặt phôi cần gia công. Máy mài có vai trò rất quan trọng trong công nghiệp, ngày nay đã được ứng dụng khá rộng rãi và không thể thiếu trong các xưởng cơ khí.

-        Với sự phát triển của khoa học kĩ thuật nói chung và của ngành chế tạo máy nói riêng, trong ngành chế tạo máy hiện đại, mài chiếm một tỷ lệ rất lớn, máy mài chiếm 30% tổng số máy cắt kim loại. Đặc biệt là trong công nghệ chỉnh sửa dao tiện,… ngành chế tạo ổ bi, nguyên công mài chiếm khoảng 60% toàn bộ quy trình công nghệ.

1.1.1.   Tổng quan về mài:

-        Khái niệm:  Mài là một quá trình gia công mài mòn, sử dụng một bánh mài nghiền như là công cụ để cắt vật liệu.

-        Rất nhiều loại máy được sử dụng để thực hiện công việc mài:

o   Đá mài bằng tay (đĩa mài).

o   Máy mài dùng đai nhám.

o   Máy cầm tay như máy mài góc và máy xay.

o   Các loại máy mài công cụ công nghiệp (máy nghiền) lớn và đắt tiền.

o   Máy mài cố định thường được sử dụng trong các gara hay xưởng.

Hình 1.1: Máy mài cố định

-        Mài gia công:

Công việc mài gia công là một lĩnh vực khá lớn và có yêu cầu đa dạng về việc sản xuất và công cụ thực hiện. Việc gia công mài có thể thực hiện công việc hoàn thiện sản phẩm rất tốt với kích thước rất chính xác. Tuy nhiên trong bối cảnh sản xuất hàng loạt, việc mài cũng có thể loại bỏ một lượng kim loại khá lớn. Mài thường thích hợp cho việc gia công các vật liệu cứng hơn là gia công thường xuyên (nghĩa là cắt các mẩu thừa lớn bằng các dụng cụ cắt như các dụng cụ hoặc máy xay xát) và cho đến những thập kỷ gần đây nó chỉ được áp dụng trong việc chế tạo máy với nguyên liệu làm từ thép cứng. So với việc gia công thường xuyên, nó thường phù hợp hơn cho việc cắt giảm cạn, chẳng hạn như giảm một đường kính của trục bằng nửa phần nghìn của một inch hoặc 12,7 μm.

Mài là một phần của cắt, vì mài cũng là một quá trình cắt kim loại thực sự. Mỗi hạt mài có chức năng mài mòn như là một điểm cắt nhỏ cực nhỏ (mặc dù góc nghiêng tiêu cực cao). Tuy nhiên, đối với mọi người làm việc trong lĩnh vực gia công, thì công đoạn mài nghiền thường được phân loại như là một quá trình “riêng biệt”. Đây là lý do tại sao các thuật ngữ thường được sử dụng riêng biệt trong thực tiễn gia công.

Mài trơn và chà nhám là các khía cạnh khác của mài gia công.

1.1.2.   Giới thiệu về thép ống và các phương pháp mài:

Hình 1.2: Thép ống

-        Ống thép được sử dụng rộng rãi trong các ngành xây dựng và công nghiệp: ống dùng dẫn nước, dẫn dầu, dẫn khí, ống làm nồi hơi, ống dùng sản xuất các kết cấu xây dựng như giàn không gian, ống thử siêu âm trong cột bê tông, ống dùng sản xuất các kết cấu cơ khí, sản xuất khung xe đạp, xe máy, cầu thang,...

-        Với tầm quan trọng của việc sản xuất ống thép như vậy nên các máy móc và thiết bị đươc chế tạo ra để chế tạo ra các ống thép phù hợp cho từng lĩnh vực được sử dụng. Để năng xuất ngày càng cao giá thành đầu tư giảm nên các nhà đầu tư đã chế tạo ra các máy chuyên dùng trong lĩnh vực sản xuất ống thép để cho năng suất cao đã được ứng dụng vào trong sản xuất.

-         Trong lĩnh vực gia công các loại máy móc tiên tiến đã được đưa vào sử dụng, nhờ đó sản phẩm làm ra có chất lượng tốt hơn, lượng nhân công lao động giảm, dẫn tới giá thành giảm, tăng tính cạnh tranh của hàng hoá nước ta trong quá trình hội nhập.

-        Sau khi ống thép đươc sản xuất ra thì sẽ được gia công lại cho phù hợp với từng lĩnh vực được sử dụng, công việc này ở nước ta chủ yếu là mài bỏ lượng dư và đánh bóng.

-        Hiện nay phương pháp gia công ống thép chủ yếu là mài, những chi tiết yêu cầu có độ cứng, độ chính xác cao và độ bóng bề mặt cao thường phải qua các nguyên công gia công bán tinh và gia công tinh là nguyên công mài trên máy mài sau khi qua các nguyên công gia công thô và nhiệt luyện. Máy mài là máy gia công được dùng rộng rải trên mọi lĩnh vực của ngành chế tạo máy, máy mài bằng để cắt bỏ lượng dư không cần thiết và đánh bóng chi tiết.

-        Các phương pháp mài:

-        Mài tròn ngoài:

Có hai phương pháp mài tròn ngoài: mài có tâm và mài không tâm.

o   Mài tròn ngoài có tâm:

• Có tính vạn năng cao.
• Có thể gá dung.
• Nên tiến đá dọc trục.
• Khi chi tiết ngắn, đường kính lớn, độ cứng vững cao → có thể tiến đá hướng kính.
• Mài tròn ngoài không tâm.
• Chuẩn định vị là mặt đang gia công → không mài được chi tiết có rãnh trên bề mặt.

o   Mài tròn ngoài không tâm:

o   Ưu nhược điểm của mài tròn ngoài không tâm:
+ Ưu điểm:
✓ Dễ tự động hóa quá trình mài → năng suất cao.
✓ Độ cứng vững của hệ thống công nghệ cao hơn mài có tâm.
✓ Có thể mài các trục dài mà mài có tâm không thực hiện được.
+ Nhược điểm:
✓ Không mài được trục bậc, chỉ có thể mài trục trơn.
✓ Không mài được các bề mặt gián đoạn.

-        Mài định hình:

Có thể gia công được các bề mặt định hình có đường sinh thẳng, các bề mặt định hình tròn xoay ngoài và trong.

* Mài tròn trong ( mài lỗ):

Có khả năng gia công lỗ trụ, lỗ côn, lỗ định hình.

Có 2 phương pháp mài tròn trong: mài có tâm và mài không tâm.
Mài lỗ có tâm:

+ Thực hiện trên các máy mài tròn lỗ chuyên dùng, máy mài vạn năng có đầu mài lỗ hoặc trên máy tiện vạn năng có trang bị đồ gá mài lỗ.

Mài lỗ không tâm:

+ Là phương pháp gia công tinh lỗ có năng suất, độ chính xác và độ đồng tâm cao.

+ Chuẩn gia công là mặt ngoài → mặt ngoài của chi tiết phải được gia công tinh hoặc bán tinh trước khi mài lỗ.

-        Ưu nhược điểm của mài lỗ không tâm:
+ Ưu điểm:
✓ Có thể mài được lỗ của chi tiết phức tạp.
✓ Mài được lỗ không tiêu chuẩn.
✓ Sữa được sai lệch về vị trí tương quan so với các bề mặt khác do nguyên công trước để lại.
✓ Có khả năng đạt độ chính xác cao.
✓ Mài được các rãnh định hình sau nhiệt luyện.
✓ Dễ cơ khí hoá và tự động hoá → năng suất cao.
+ Nhược điểm:
✓ Khó cung cấp dung dịch trơn nguội vào vùng cắt, điều kiện thoát phoi và thoát nhiệt khó khăn → đá mòn nhanh.
✓ Khi đường kính lỗ nhỏ, đá mài nhỏ → độ cứng vững kém, ảnh hưởng đến độ chính xác và năng suất gia công.
✓ Để đảm bảo vận tốc cắt khi mài, lỗ càng nhỏ → tốc độ đá càng lớn, dẫn đến khó khăn cho việc chế tạo máy mài.

-        Mài bề mặt:

Mài bề mặt sử dụng một bánh xe mài mòn để loại bỏ vật liệu, tạo ra một bề mặt phẳng. Dung sai cho phép đạt được khi mài là ± 2 × 10-4 inch để mài một vật liệu phẳng, và ± 3 × 10-4 inch cho một bề mặt song song (trong các đơn vị met: 5 μm đối với vật liệu phẳng và 8 μm đối với mặt phẳng song song ).

Mài thường được sử dụng trên sắt đúc và các loại thép. Các vật liệu này cho phép mài bởi vì chúng có thể được giữ bằng dụng cụ được sử dụng trên máy mài, và chúng không bám vào trong bánh mài, làm tắc nghẽn và ngăn bánh mài hoạt động.

Hình 1.3: Gia công mài

Các vật liệu ít phổ biến nhất là nhôm, thép không gỉ, đồng thau và nhựa. Tất cả chúng đều có xu hướng làm tắc nghẽn bánh mài nhiều hơn thép và gang, nhưng với các kỹ thuật đặc biệt thì vẫn có thể mài chúng.

-        Mài xay hình trụ:

Mài xử lý hình trụ (còn gọi là mài trung tâm) được sử dụng để xay, mài các bề mặt hình trụ và vai của phôi. Các phôi được gắn trên trung tâm và xoay bằng một thiết bị được gọi là một con thoi ổ đĩa hoặc trình điều khiển trung tâm. Các bánh xe mài mòn và các phôi được xoay bằng động cơ riêng biệt với tốc độ khác nhau. Các thông số yêu cầu đối với sản phẩm được điều khiển bằng bảng điều khiển tự động, đầu bánh xe có thể xoay.

Năm loại mài hình trụ là: mài ngoài đường kính (OD), mài đường kính bên trong (ID), nghiền mài, nghiền kiểu creep, và mài trung tâm.

Hình 1.4: Mài xay hình trụ

-        Máy mài trụ có bánh xe mài nghiền (mài mòn), hai trung tâm giữ phôi, và một con lăn, mài thoi, hoặc các cơ chế khác để điều khiển công việc. Hầu hết các máy xay hình trụ bao gồm một vòng xoay để cho phép hình thành các mảnh mài giảm dần.

-        Bánh xe và phôi di chuyển song song với nhau theo cả hướng xuyên tâm và hướng theo chiều dọc. Bánh xe mài có thể có nhiều hình dạng. Các bánh răng dạng đĩa chuẩn có thể được sử dụng để tạo ra một hình tịnh tiến thẳng hoặc giảm dần trong khi các bánh xe được sử dụng để tạo ra hình dạng cho phôi. Quá trình sử dụng một bánh xe tạo ra rung động ít hơn so với sử dụng một bánh xe hình đĩa.

1.1.3.   Tổng quan về đánh bóng kim loại:

-        Đánh bóng kim loại là công đoạn không thể thiếu trước khi hoàn thiện và đưa bất kỳ một sản phẩm kim loại nào vào sử dụng. Đây là một trong những ngành công nghiệp phụ trợ đang được tập trung ưu tiên đầu tư phát triển. Đánh bóng kim loại thường được sử dụng để làm tăng độ sáng, mịn của bề mặt kim loại, giúp loại bỏ quá trình oxy hóa hoặc loại bỏ những khiếm khuyết nhỏ của sản phẩm trong quá trình gia công, sản xuất, chế tác sản phẩm.

-        Nhu cầu và vai trò của đánh bóng trong công nhiệp:

o   Vật liệu được đánh bóng sử dụng rất phổ biến ngày nay trong xây dựng, trang trí, đồ nội thất do các tính năng ưu việt và việc sản xuất hàng loạt lớn cùng với việc tiêu chuẩn hóa. Việc giữ cho vật liệu có bề mặt sáng đẹp để đảm bảo tính thẩm mỹ là một điều quan trọng đòi hỏi phải có phải có phương pháp đánh bóng hiệu quả và đạt năng suất cao.

-        Các phương pháp đánh bóng  được sử dụng hiện nay:

o   Đánh bóng cơ học: Sử dụng các hạt mài và máy mài với vận tốc quay phù hợp để đánh bóng, các hạt mài được sử dụng phổ biến như Al2O3, SiO2, Cacbua silicat,…

o   Quá trình đánh bóng cơ học được thực hiện từ các hạt mài với kích thước lớn đến các hạt mài kích thước nhỏ hơn, để tạo ra được bề mặt bóng mịn. Bước cuối cùng trong đánh bóng cơ học là sử dụng các hạt siêu mịn kết hợp với các loại bánh vải, bánh nỉ để tạo nên độ bóng tiêu chuẩn.

o   Thông thường, đánh bóng cơ học chỉ tạo ra được độ bóng tam giác 7 -8, với độ bóng này chưa đạt yêu cầu về bề mặt của một số sản phẩm chuyên dụng.

o   Đánh bóng hóa học: Là phương pháp sử dụng hóa chất để lấy đi các đỉnh của bề mặt kim loại. Phương pháp này chỉ thực hiện sau quá trình đánh bóng cơ, song hiệu quả kinh tế không cao, gây ô nhiễm môi trường nên thường ít được áp dụng.

o   Đánh bóng điện hóa: Là quá trình sử dụng kết hợp cả dòng điện lẫn hóa chất. Chi tiết đánh bóng được treo vào bể đánh bóng và được tiếp điện. Về bản chất thì đánh bóng điện hóa cũng giống đánh bóng cơ học nhưng đây là quá trình chuỗi phản ứng hóa học phức tạp có điện phân để tăng cường độ bóng cũng như thời gian đánh bóng. Đây là phương pháp đánh bóng tinh trước khi đưa vào quá trình xi mạ.

-        Với sự phát triển của khoa học trên thị trường Việt Nam đang có các phương pháp đánh bóng mới như: đánh bóng rung (rung bóng), đánh bóng siêu âm,… các phương pháp này rất hiệu quả và kinh tế, song với các vật kích thước nhỏ thì có thể đạt được giá trị kinh tế, còn đối với các sản phẩm cơ khí có kích thước lớn thì rất khó khăn.

Hình 1.5: Đánh bóng kim loại

1.2.         Lý do chọn đề tài:

Trong ngành chế tạo máy, những chi tiết máy yêu cầu có độ cứng, độ chính xác và độ bóng bề mặt cao thường phải qua các nguyên công gia công bán tinh và gia công tinh là nguyên công mài trên máy mài sau khi đã qua các nguyên công gia công thô hoặc nhiệt luyện. Máy mài là máy gia công tinh được dùng rộng rãi trên mọi lĩnh vực của ngành chế tạo máy. Số lượng của nó nhiều nơi vượt quá 30% tổng số máy cắt kim loại trong phân xưởng cơ khí.

Với yêu cầu ngày càng cao về độ chính xác của các chi tiết máy, máy mài bằng dây đai (nhám vòng) được ra đời với vai trò quan trọng trong việc nâng cao chất lượng của các sản phẩm cơ khí chế tạo máy.

Máy mài bằng đai này cho năng suất khá cao, đáp ứng các yêu cầu chính xác của việc mài các góc để lắp ghép chữ T với nhau và có khả năng đánh bóng đạt cấp độ nhám rất cao, kết cấu đơn giản dễ chế tạo có thể gia công được thép, inox, nhôm,... có thể sử dụng trong môi trường ẩm ướt và khô. Hạt mài mạnh, bén cắt tốt, đặt biệt là tự sinh ra góc bén khi một tinh thể hạt mài cũ mòn đi. Các hạt mài đồng kích cỡ nên sản phẩm cơ khí sau khi mài rất phẳng, đạt tiêu chuẩn khi kiểm tra dưới ánh đèn hoặc thiết bị đo bộ bóng. Vì nhu cầu thực tế của đời sống sản xuất nói chung và trong công nghiệp hiện đại nói riêng thì rất cần thiết nên chúng em đã quyết định chọn máy mài bằng đai nhám làm đề tài tốt nghiệp cho mình.

1.3.         Đối tượng và phương pháp nghiên cứu:

1.3.1.   Đối tượng nghiên cứu:

-        Để bước vào thực hiện một đề tài điều đầu tiên là phải tìm hiểu và nắm rõ những thứ cơ bản của để tài và tiếp tục khai thác chuyên sâu.

-        Đối với máy mài đai nhám vòng này thì nhóm thực hiện đề tài tập trung chủ yếu vào việc nghiên cứu cấu tạo của máy, nguyên lý hoạt động, các loại mày mài đai nhóm vòng trên thị trường,…

-        Tiếp theo là nghiên cứu về cách sử dụng, số lượng quả lô và cách bố trí tối ưu,… 

1.3.2.   Phương pháp nghiên cứu:

-        Trong quá trình học tập tại trường thì sinh viên cũng đã nắm được nguyên tắc, nguyên lý hoạt động của máy mài và cũng đã được học qua các buổi thực hành tiện phay.

-        Để tìm hiểu thêm về đề tài thì nguồn kiến thức rộng nhất chính là internet, hiện giờ trên internet có rất nhiều diễn đàn nói về máy mài đai nhám vòng khác nhau và từ diễn đàn đó sinh viên thực hiện tiếp thu được nhiều kinh nghiệm từ nhưng người đã thực hiện và chia sẻ lên.

1.4.         Kết cấu đề tài:

Thuyết minh đề tài thiết kế và chế tạo máy mài đai nhám vòng gồm có 4 chương:

Chương 1: Tổng quan nghiên cứu đề tài.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết.

Chương 3: Phương hướng và giải pháp.

Chương 4: Tính toán và thiết kế máy.

Kết luận và kiến nghị.

Phân công nhiệm vụ cụ thể để hoàn thành đề tài được giao:

Phạm Thanh Dương: Làm máy, tập trung làm thuyết minh, vẽ bản vẽ nguyên lý máy, phân tích lựa chọn nguyên lý máy.

Nguyễn Lê Hoàng Chương: Tập trung làm máy, vẽ bản vẽ chi tiết của máy, tìm hiểu một số dòng máy ngoài thị trường.

Dương Ngọc Hướng: Tập trung làm máy, vẽ bản vẽ lắp, các bản vẽ của máy, phân tích ưu nhược điểm của từng loại máy.

1.5.         Giới hạn đề tài:

-        Đề tài tập trung nguyên cứu những vấn đề sau:

o   Nguyên lý hoạt động của máy mài đai nhám vòng.

o   Chọn số quả lô bị dẫn sao cho phù hợp để máy có thể hoạt động tối ưu nhất.

o   Kết cấu máy phải đảm bảo độ cứng vững để hoạt động không bị tình trạng rung lắc, khắc phục tình trạng tuột dây đai nhám khi đang chạy máy.

-        Trong quá trình tìm hiểu và nghiên cứu thì phần hạn chế là chưa có cơ hội tiếp cận nhiều dòng máy mài nhám vòng trên thị trường, cơ sở dữ liệu còn nhiều hạn chế khiến việc nghiên cứu gặp nhiều khó khăn. 

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1.         Giới thiệu về các dòng máy mài đai nhám trên thị trường:

-        Máy mài nhám vòng 2 quả lô:

Hình 2.1: Máy mài nhám vòng 2 quả lô

-        Máy mài dây đai 2 quả lô là dòng máy có kiểu dáng công nghiệp. Vỏ ngoài thiết kế hiện tại tổng hợp chịu lực tốt, chống biến dạng khi bị tác động mạnh, giúp bạn yên tâm sử dụng sản phẩm trong một thời gian dài mà không lo các vấn đề hư hỏng thường gặp như các loại máy thông thường. Người sử dụng chỉ việc thay dây đai để mài sản phẩm đạt độ bóng yêu cầu hoặc khi dây đai mòn quá mức cho phép.

+ Ưu điểm: Nhiều tư thế làm việc,thay nhám nhanh chóng, canh chỉnh đai dễ dàng với cơ cấu tracking belt tiên tiến,  cơ cấu tracking belt được bảo vệ hoàn toàn khỏi tác động của hạt kim loại,  nắp chắn bụi, ngăn tia lửa bắn vào mặt, tay, chân người vận hành,  phễu hứng bụi, giảm thiểu bụi kim loại bay lơ lửng trong không khí, ảnh hưởng đến sức khỏe người vận hành,phễu có thể kêt nối dễ dàng với hệ trống hút bụi trong phân xưởng.

+ Nhược điểm: Khi làm việc gây ra tiếng ồn,tuổi thọ dây đai thấp khoảng 100 sản phẩm/sợi, mất nhiều thời gian thay thế dây đai, gây ra bụi bẩn mặc dù đã có nhiều biện pháp khắc phục.

-        Máy mài nhám vòng  3 quả lô:

Hình 2.2: Máy mài nhám vòng 3 quả lô

-        Máy mài đai nhám đa năng (hay còn gọi là máy mài dây đai 3 quả lô) là sự kết hợp hoàn hảo giữa máy mài 2 quả lô ngang và máy mài 2 quả lô dọc. Với việc căn chỉnh dễ dàng thành 2 loại máy mài dây đai nhám vòng ngang và dây đai nhám vòng dọc, máy mài đai nhám 3 quả lô đáp ứng được mọi nhu cầu của người dùng . Máy mài dây nhám 3 quả lô được ưa chuộng hơn hết vì tốc độ và độ văng, hiệu quả khi sử dụng. Máy mài nhám vòng 3 quả lô có nhiều ưu điểm hơn khi sử dụng và được khách hàng tin tượng lựa chọn nhiều hơn.

-        Cấu tạo của máy thường bao gồm một motor chính, một quả lô chính gắn trực tiếp lên motor và 1 tới 2 quả lô phụ, để dẫn lai dây đai, vừa căng dây nhám. Các quả lô phụ bên trong là những vòng bi (bạc đạn) công nghiệp, chịu tải/tốc độ/nhiệt độ cao. Khi chế máy mài nhám đai bạn cần lưu ý điều này để chế quả lô, không thì nó sẽ không dùng bền được.

+ Ưu điểm: Điều chỉnh được dây đai của máy bằng cần tay (không có sức căng lò xo) giúp cho đai nhám vận hành ổn định,trục chính của máy có thể tháo dỡ dễ dàng chỉ trong vài phút để thay dây đai khi cần thiết, máy mài đai 3 quả lô này là thiết bị phụ trợ đánh bóng kim loại hoạt động an toàn, ổn định, hiệu quả cho năng suất cao, mài được nhiều góc tiếp xúc khác nhau. Đánh bóng bề mặt kim loại, mài mịn bề mặt vật liệu gỗ, mài sắc lại những dụng cụ kim loại, đặc biệt hữu ích trong mài dao, kéo, những bề mặt khó gia công, tinh chỉnh chi tiết.Mài phẳng những chi tiết có bể mặt dài (khi tinh chỉnh thành máy mài 2 quả lô dọc). Mài được hầu như mọi góc (Khi tinh chỉnh thành máy 2 quả lô ngang).Mài góc tròn: dùng chính quả lô để mài những chi tiết có độ lõm.Máy sử dụng vật tư mài là nhám đai hoặc các vật liệu mài có lỗ trục như: đá đánh bóng, nhám xếp phá thô, quả vải đánh bóng, xơ dừa đánh bóng,... trong quá trình vận hành.

+ Nhược điểm: Tạo ra tiếng ồn khi làm việc, máy có tải trọng to hơn máy mài nhám 2 lô, sinh ra nhiều khói bụi, máy to và cồng kềnh, khó di chuyển từ nơi này sang nơi khác.

-        Máy mài nhám vòng 4 quả lô:

Hình 2.3: Máy mài nhám vòng 4 quả lô

-        Máy mài nhám vòng 4 quả lô có tác dụng đánh bóng bề mặt, tẩy bavia, tẩy gỉ, tẩy lớp oxi hóa, mài….cho các loại sản phẩm như: ngũ kim, đồ gia dụng, khóa, đèn, thiết bị hệ thống nước, thiết bị y tế, vật liệu nhôm, inox, sản phẩm đúc,… Khi các hạt lớp ngoài cùng của đai nhám ma sát trực tiếp với bề mặt kim loại, cả bề mặt sản phẩm và giấy nhám đều bị mài mòn.

-        Máy mài nhàm vòng 4 quả lô hoạt động ổn định nhờ khả năng điều chỉnh được dây đai của máy bằng hệ thống tỳ hơi, có thể tháo dỡ dễ dàng chỉ trong vài phút để thay dây đai khi cần thiết. Xử lý đánh bóng sản phẩm kim loại bằng máy mài đai nhám cho hiệu quả cao, tiết kiệm thời gian cũng như công sức cho người công nhân đánh bóng, từ đó nâng cao năng suất lao động.

+ Ưu điểm: Dễ dàng thay đai nhám với cơ cấu tự động khóa vị trí rulo căng đai, nhiều tư thế làm việc, đáp ứng được mọi nhu cầu của người dùng,dễ dàng canh chỉnh lực căng đai khi thay đổi chu vi đai nhám (lực căng chuẩn nhất khi lulo tracking bung ra đến giữa rãnh tracking), có cacte chắn bụi, ngăn tia lửa bắn vào mặt, tay, chân người vận hành,  phễu hứng bụi, giảm thiểu bụi kim loại bay lơ lửng trong không khí, ảnh hưởng đến sức khỏe người vận hành, phễu có thể kêt nối dễ dàng với hệ trống hút bụi trong phân xưởng,phễu hứng bụi đồng thời là tấm chắn an toàn, trong trường hợp đai nhám bị đứt hoặc có vật lạ tác động làm đai văng ra thì tấm chắn sẽ giữ không cho đai bay ra ngoài gây thương tích cho người ở gần máy.

+ Nhược điểm: Tạo ra tiếng ồn khi làm việc, sinh ra nhiều khói bụi dù đã có cách khắc phục.

-        Máy mài nhám cầm tay:

Hình 2.4: Máy mài nhám cầm tay

+ Ưu điểm:Là sự kết hợp giữa máy mài cầm tay và nhám dây, tăng tính linh động khi cần mài những góc nhỏ cố định, có thể cầm đi mọi nơi vì thiết kế nhỏ gọn,thay đổi đai nhanh chóng và dễ dàng,tay cầm được thiết kế tạo sự thoải mái cho người vận hành.

+ Nhược điểm: Vì là tay cầm nên không phẳng tuyệt đối vì tay không đều, phụ thuộc vào tay nghề người thợ, không có hiệu quả cao như khi sử dụng máy mài nhám vòng.

 

-        Máy mài khung vuông tự cân chỉnh:

Hình 2.5: Máy mài khung vuông tự cân chỉnh

+ Ưu điểm: Là máy công nghiệp, hiện đại, độc đáo,có khả năng tự cân chỉnh, tự co giãn giữa các quả lô,tự thay đổi tốc độ để làm việc tối ưu khi tiếp xúc với vật liệu phôi,linh kiện dễ tháo rời sửa chữa khi gặp sự cố, hư hỏng.

+ Nhược điểm: Ra nhiều bụi bẩn dễ tiếp xúc vào mắt và mặt do dây đai cọ xát vào chi tiết bằng kim loại nên gây ra tiếng ồn, tạo ra điện từ do quá trình ma sát giữa các vật liệu với nhau hay giữa chính các chi tiết của máy với nhau nên dễ rò điện nguy hiểm tới tính mạng.

-        Ở đây chúng em chọn máy mài đai nhám vòng 4 quả lô để làm đồ án tốt nghiệp vì máy mang đến cho người sử dụng nhiều ưu điểm vượt trội, năng suất cũng như giá thành, tính tiện lợi tốt hơn các dòng máy khác, phù hợp với hình thức sản xuất trong nước và các khu xưởng.

2.2.         Giới thiệu về vật liệu mài và đánh bóng inox:

Hạt mài là những nguyên liệu được sử dụng trong các hoạt động như mài, đánh bóng, mài nghiền, mài giũa, phun áp lực hoặc các quá trình tương tự khác. Các hạt mài có kích thước khác nhau tùy thuộc vào lượng vật chất cần phải được loại bỏ.Vật liệu được sử dụng để mài mòn thường được đặc trưng bởi độ cứng cao, trung bình đến độ dẻo cao.

-        Nguyên lý hoạt động của hạt mài:

Mỗi hạt mài mòn cứng hoạt động như một điểm cắt duy nhất. Với hàng trăm hay hàng ngàn hạt mài có sẵn trong một diện tích nhỏ, hiệu quả mài nó mang lại rất đáng kể.

Hạt mài thô được sử dụng khối lượng của vật liệu cần phải được loại bỏ nhiều, chẳng hạn như đánh bóng thô, loại bỏ vết trầy lớn hoặc các hoạt động đòi hỏi thay đổi hình dạng hay kích thước vật liệu. Hạt mài mịn thường được sử dụng sau quá trình mài thô.

Một số vật liệu được sử dụng làm hạt mài bao gồm:

-        Silicon carbide thường được sử dụng cho kim loại màu.

-        Nhôm oxit và nhôm là loại hạt mài được sử dụng rộng rãi nhất, thường được sử dụng cho các hợp kim loại màu, vật liệu thép cường độ cao và gỗ.

-        Kim cương, được dùng thường xuyên nhất trong mài gốm hay đánh bóng công đoạn cuối do độ cứng cao và chi phí hợp lý.

-        Cubic boron nitride (CBN).

-        Garnet, thường được sử dụng cho gia công gỗ.

-        Zirconia / hợp kim nhôm, phù hợp với thép carbon và thép không gỉ và mài mối hàn.

Các loại vật liệu mài, đánh bóng:

-        Hạt mài dạng phủ (đai nhám, giấy nhám):

Giấy nhám vòng có tên gọi khác là đai nhám hoặc nhám dây: Là loại nhám được gia công từ cuộn nhám lớn thành hình dây, kết nối chặt 2 đầu lại với nhau bằng mối nối & keo tạo thành nhám vòng. Một đai nhám vòng thường bao gồm lớp nền vải phía trong cùng, kế đến là lớp keo công nghiệp và cuối cùng là lớp cát mài (thường là hạt nhôm oxit, ngoài ra còn có các hạt như ceramic, SiC, Al2O3, ZrO2).

+ Al2O3 nâu đỏ: phù hợp với kim loại và hợp chất kim loại mềm như: Đồng, kẽm.

+ Al2O3 trắng: phù hợp với kim loại và hợp chất kim loại cứng như: Sắt, thép.

Lớp nền thường được sử dụng là lớp nền vải, bên cạnh đó còn có các lớp nền cotton, sợi lưu hóa hoặc dạng tổng hợp.

Lớp keo công nghiệp làm nhiệm vụ dính chặt cát mài và vải lại với nhau, gồm 2 lớp keo như sau:

+ Keo Make Cost: tác dụng gắn hạt mài với lớp nền

+ Keo Size Cost: tác dụng gắn chặt và ổn định hạt mài

o   Cấu tạo của 1 đai nhám gồm 3 phần:

• Hạt mài (Grain): Các hạt phổ biến là: Ceramic, Silicon Carbide, Green Silicon Carbide, Aluminum Oxide, White Alumium Oxide, Garnet, Open Coat,…
•  Keo dính (Bonding): Các chất hóa học để kết dính hạt mài lên nền vải nhám là các hợp chất sau: Resin Bond, Resin Over Glue Bond, Glue Bond, Zinc Stearate.
• Nền vải nhám (Backing): Thông thường sử dụng giấy tổng hợp hoặc vải jeans hoặc vải twill.

o   Chú ý: Để sử dụng đai nhám tốt cho inox và những hợp kim có chứa Ni và Cr cao thì tốc độ của đai mài thích hợp là V = 14-30 m/s. 
Công thức tính : V = (π x D)/1000 x RPM/60
Trong đó:
- π = 3.1416
- RPM = vòng/phút
- D = đường kính (mm) 
Căn cứ vào công thức tính ta có thể lựa chọn được tốc độ quay và đường kính quả lô dẫn thích hợp nhất.

o   Ưu điểm:

• Đánh bóng hiệu quả các bề mặt phẳng của sản phẩm.

o   Nhược điểm:

• Khi hoạt động phát ra tiếng ồn.
• Tuổi bền dây đai thấp khoảng 100 sản phẩm/sợi.
• Không mài được các góc cạnh hay bề mặt lõm.

Hình 2.6: Vải nhám, đai mài

-        Vật liệu mài dạng hạt mài dạng kết khối:

o   Hạt mài được trộn với chất kết dính và tạo hình thành nhiều hình dạng khác nhau bằng cách nén áp lực. Sau đó nó được nung ở nhiệt độ cao để tạo ra liên kết các vật liệu tạo thành một khối mài dạng chất nền thủy tinh, do đó nó được đặt tên là đá mài dạng kết khối. Hình dạng thông thường của loại này bao gồm dạng bánh, dạng hình trụ, dạng khối và dạng hình nón.

Hình 2.7: Đá mài nhám dạng bánh, dạng khối

 

-        Hạt mài được kết hợp với sợi tổng hợp:

o   Mạng sợi ba chiều kết hợp theo dạng ngẫu nhiên của vật liệu nylon dệt với cấu trúc mở được phủ với hạt mài. Ứng dụng rất đa dạng với nhiều hình dạng khác nhau như miếng đệm, đá nhám trụ và đá chải.

Hình 2.8: Bánh chải nhám

-        Hạt mài kết khối kim loại:

o   Một số loại hạt mài, đáng chú ý nhất là kim cương được kết hợp với nhau trong một chất nền kim loại để hình thành dụng cụ mài chính xác. Nó có thể có dạng đá cắt, dụng cụ cắt lỗ để cắt gạch, thủy tinh hay gốm sứ.

-        Bột hay lơ đánh bóng đôi khi được gọi là bột vỗ hoặc bột đánh bóng. Thông thường, một loại vật liệu cỡ hạt rất mịn được sử dụng để đánh bóng tinh và các bước đánh bóng hoàn thiện.  Nó có thể được cung cấp ở dạng bột khô hoặc dạng vừa.

2.3.         Tình hình trong và ngoài nước:

-        Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài:

o   Do nền sản xuất cơ khí được tập trung với quy mô lớn nên việc áp dụng khoa học công nghệ vào sản xuất ở các nước có nền công nghiệp phát triển đã trở nên phổ biến. Chính vì thế việc áp dụng máy móc vào lĩnh vực cơ khí là một điều tất yếu.

o   Việc nâng cao chất lượng bề mặt các chi tiết dạng ống bằng việc sử dụng hệ thống máy móc đánh bóng bề mặt đã được nghiên cứu và ứng dụng từ lâu.

o   Các loại máy đánh bóng bề mặt kim loại đã được đưa vào sử dụng rộng rãi. Tuy nhiên các loại máy này có giá thành cao, chưa phù hợp với điều kiện cụ thể ở nước ta.

-        Tình hình nghiên cứu ở trong nước:

o   Cho đến nay, phần lớn các máy đánh bóng ở nước ta đều phải nhập khẩu từ nước ngoài.

o   Một số máy đánh bóng cầm tay đã được sử dụng phổ biến tuy nhiên năng suất thấp và đòi hỏi người công nhân phải có kĩ thuật cao.

o   Dạng sản xuất trong nước chủ yếu là vừa và nhỏ cho nên chưa có sự đầu tư nghiên cứu phát triển.

2.4.         Phân tích yêu cầu của máy:

2.4.1.   Yêu cầu:

-        Mài được sử dụng để lắp ghép ăn khớp chính xác với nhau.

-        Mài biên dạng của các tấm, mảnh kim loại, thanh kim loại.

-        Mài đánh bóng phụ tùng bánh xe ôtô, xe máy, biển số xe.

-        Mài các chi tiết máy.

-        Có thể mài các chi tiết theo góc tùy chỉnh như 15°, 30°, 45°, 60°.

2.4.2.   Các chỉ tiêu về hiệu quả sử dụng:

-        Máy thiết kế phải có năng suất và hiệu quả tương đối cao.

-        Kích thước tương đối nhỏ gọn, chi phí đầu tư thấp và vận hành tương đối dễ dàng ,…

-        Để làm được đều này người thiết kế máy cần hoàn thiện về sơ đồ kết cấu của máy đồng thời chọn các thông số thiết kế và các quan hệ về kết cấu hợp lý.

-        Tiết kiệm điện năng.

-        Phù hợp với hình thức sản xuất trong nước.

2.4.3.   Khả năng làm việc:

-        Máy có thể hoàn thành các chức năng đã định mà vẫn giữ được độ bền, không thay đổi kích thước cũng như hình dạng của máy, ngoài ra vẫn giữ được sự ổn định, có tính bền mòn, chịu được nhiệt và chấn động.

-        Để máy có đủ khả năng làm việc cần xác định hợp lý hình dạng, kích thước chi tiết máy, chọn vật liệu thích hợp để chế tạo chúng và sử dụng các biện pháp tăng bền như nhiệt luyện,...

2.4.4.   Độ tin cậy:

-        Độ tin cậy là tính chất của máy vừa thực hiện được các chức năng đã đề ra đồng thời vẫn giữ được các chỉ tiêu về sử dụng (như năng suất, công suất, mức độ tiêu thụ năng lượng, độ ổn định,...) trong suốt quá trình làm việc hoặc trong quá trình công việc đã quy định.

-        Phụ thuộc vào quá trình làm việc không hỏng hóc trong một thời gian quy định hoặc trong quá trình làm việc.

2.4.5.   An toàn trong sử dụng:

-        Một kết cấu làm việc an toàn có nghĩa là trong đều kiện sử dụng bình thường thì kết cấu đó không gây tai nạn nguy hiểm cho người sử dụng, cũng như không hư hại cho thiết bị xung quanh.

2.4.6.   Tính công nghệ và kinh tế:

-        Đây là yếu tố cơ bản đối với máy để thỏa mãn yêu cầu về tính công nghệ và tính kinh tế thì máy thiết kế có hình dạng và kết cấu, vật liệu chế tạo phù hợp với đều kiện sản suất cụ thể. Đảm bảo khối lượng và kích thước hợp lý nhất, chi phí chế tạo thấp nhất quyết định giá thành sản phẩm.

-        Máy nên thiết kế tối giản các chi tiết, kết cấu đơn giản, dễ chế tạo nhưng vẫn đảm bảo được điều kiện và quy mô sản xuất thực tế.

2.5.         Ưu nhược điểm của máy:

Ưu điểm:

• Đa dạng ứng dụng trong ngành kim loại:

o   Chuyên dụng cho thép nguội.

o   Chuyên dụng cho inox.

o   Chuyên ứng dụng nhôm, đồng.

o   Chuyên dụng cho hợp kim cứng chứa nhiều niken và crom: Tay chơi Golf, trục máy, dụng cụ gia công kim loại,…

• Có thể sử dụng trong môi trường ẩm ướt hoặc khô.
• Các hạt mài đồng kích cỡ nên sản phẩm cơ khí sau khi mài rất phẳng, đạt tiêu chuẩn khi kiểm tra.
• Hạt mài mạnh, bén cắt tốt, đặt biệt là tự sinh ra góc bén khi 1 tinh thể hạt mài cũ mòn đi.
• Máy nhỏ, gọn phù hợp cho các xưởng sản xuất tư nhân, dễ dàng vận chuyển.
• Dễ dàng thay dây đai khi bị hỏng, có thể gia công đạt các cấp độ nhám khác nhau từ 5-0,63.
• Hệ thống căng đai tự động làm cho đai luôn căng, hạn chế trượt đai, tuột đai, đảm bảo gia công ổn định, chính xác,...
• Độ hạt thô - mịn đa dạng: 24, 36, 60, 80, 120, 180, 240, 320, 400, 600, 800, 1000, 1200, 1400,…

Nhược điểm:

• Khi hoạt động phát ra tiếng ồn.
• Tuổi bền dây đai thấp khoảng 100 sản phẩm/sợi.
• Kết cấu máy còn khá lớn, chưa cứng vững hoàn toàn.

2.6.         Ứng dụng:

Máy mài nhám vòng là thiết bị mài cơ bán tự động được vận hành bởi con người, kết hợp động cơ truyền động xoay chuyển liên tục đoạn dây đai nhám, tạo ra ma sát khi tiếp xúc với bề mặt sản phẩm nhằm loại bỏ khiếm khuyết và tăng độ sáng bóng. Khi sử dụng máy mài đai, người sử dụng sẽ lắp dây giấy nhám vòng với kích cỡ phù hợp vào trục xoay của máy tùy theo mục đích và sản phẩm cần đánh bóng. Sau khi khởi động máy, đoạn dây nhám vòng quay, người công nhân đưa sản phẩm kim loại tiếp xúc với bề mặt đai nhám. Chuyển động tịnh tiến với tốc độ vòng quay nhanh tạo ra lực ma sát vừa đủ để xử lý bề mặt sản phẩm kim loại.

-        Máy mài nhám vòng có tác dụng mài mòn bề mặt sản phẩm kim loại nhờ vào sự ma sát của các hạt mài trên bề mặt dây đai nhám.

-        Máy mài nhám vòng là sử dụng dây đai để gia công phôi: mài mặt phẳng, mặt cong,… Với hiệu quả xử lý cao, phạm vi ứng dụng rộng, khả năng thích ứng lớn, chi phí thấp, vận hành an toàn và thuận tiện,...

-        Công nghệ dùng dây đai mài khá phổ biến để mài bavia, mài bóng sản phẩm kim loại. Ưu điểm lớn của máy là có thể gia công đơn chiếc, thích hợp với các chi tiết đòi hỏi sự tỉ mỉ cao.

-         Máy mài dây đai rất linh hoạt. Máy có thể mài vật thể hình dạng bất thường, mài mặt phẳng, mài mặt cong,… và làm bóng bề mặt đạt đến độ bóng gương.

-        Nó có thể hoàn thành sản phẩm đánh bóng cuối cùng hoặc trà nhám với độ nhám khác nhau tùy thuộc vào mức độ yêu cầu của sản phẩm.

-         Để làm bóng và mài từ các góc khác nhau trên các phần khác nhau của vật thể.

-        Máy đánh bóng dây đai sử dụng đai chà nhám thô và mềm cho phép đánh bóng trên các vị trí khác nhau và từ các vật thể khác nhau, mài mặt phẳng hoặc mặt tròn.

-        Sử dụng rộng rãi trong quá trình đánh bóng ở các ngành công nghiệp khác nhau.

 

2.7.         Nguyên lý hoạt động cơ bản của máy:

Máy được chọn hoạt động theo nguyên lý mài định hình nhờ vào sự cắt gọt của các hạt mài trên đai truyền. Ta lắp dây đai lên quả lô dẫn và các quả lô bị dẫn trên máy, sau đó sử dụng hệ thống căng đai bằng tỳ hơi (pen hơi) để căng đai sao cho hợp lý. Chi tiết (ống sắt, inox, dụng cụ cắt, mối hàn, phôi sắt,...) cần gia công  mài sẽ được người thợ đặt lên giá đỡ, điều chỉnh góc mài đai cho phù hợp nhờ vào cơ chế của bàn trượt và thước chia độ.

Cấp điện cho động cơ, motor dẫn mài có điện, truyền chuyển động đến quả lô dẫn, đai dẫn động và quả lô bị dẫn chuyển động kết hợp với lực đẩy phôi từ người thợ sẽ tạo ra chuyển động cắt gọt. Qua đó lấy đi một phần vật liệu của phôi để tạo nên chi tiết cần thiết.

Hình 2.9: Gia công chi tiết trên máy mài đai nhám

          CHƯƠNG 3: PHƯƠNG HƯỚNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP

 

3.1.         Sơ đồ nguyên lý:

Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý của máy

3.2.         Một số cơ cấu chính của máy mài đai nhám:

-          Thân máy.

-          Đai nhám vòng.

-          Động cơ.

-          Bánh đai dẫn.

-          Các bánh đai bị dẫn.

-          Hệ thống căng đai (tỳ hơi).

-          Bệ tỳ (bản đỡ) chi tiết gia công.

3.3.         Phân tích, thiết kế và chọn một số chi tiết chính trong máy:

3.3.1.   Bộ truyền động từ động cơ vào lô dẫn động:

• Khớp nối (nối trực tiếp động cơ vào lô dẫn):

Khớp nối trục là một bộ phận cơ khí để nối và truyền momen xoắn giữa hai thành phần chuyển động, thông thường là nối giữa 2 trục. Có rất nhiều ứng dụng của khớp nối, ví dụ: khớp nối các đăng nối truyền từ động cơ tới cầu trục phía sau oto, trục động cơ điện với trục bơm,... Ngoài ra, khớp nối còn có tác dụng như điều chỉnh tốc độ, ngăn ngừa quá tải hay đóng mở các cơ cấu cơ khí,...

Khớp nối được phân thành 2 loại chính: Khớp nối cứng và khớp nối đàn hồi.

Khớp nối cứng:

• Nối các trục có đường tâm trên cùng một đường thẳng và không di chuyển tương đối với nhau, có các loại sau:

o   Khớp nối ống: kết cấu đơn giản, lắp ráp hơi khó, rẻ tiền, chỉ dùng cho trục có đường kính nhỏ hơn 70mm.

o   Nối bích: đơn giản là nối trực tiếp hai bích của hai trục máy bằng bulong.

Hình 3.2: Khớp nối cứng

Khớp nối đàn hồi:

• Dùng để nối các trục có sai lệch tâm do biến dạng đàn hồi của các trục, do sai số chế tạo và lắp đặt. Các sai lệch này sẽ được bù lại nhờ khả năng di động của các chi tiết trong khớp nối. Trong kết cấu của khớp nối trục, chi tiết liên kết có khả năng biến dạng đàn hồi lớn, gọi là khâu đàn hồi. Năng lượng va đập, rung động được tích luỹ vào khâu đàn hồi, sau đó giải phóng dần ra. Do đó hạn chế được các chấn động được truyền từ trục này sang trục kia. Một số loại khớp nối đàn hồi như sau:

o   Khớp nối đĩa (Disc coupling): đây là loại sử dụng phổ biến nhất cho các thiết bị quay của nhà máy công nghiệp như bơm, quạt, máy nén, tuabin, máy phát,v.v... Kết cấu cũng khá đơn giản gồm các đĩa kim loại, nhờ các đĩa này có mà có thể bù một phần cho lượng mất đồng tâm trục và khoảng di trục của hai máy.

o   Khớp nối răng (Gear Tooth Coupling): làm ở điều kiện tải lớn, đường kính trục lớn.

Hình 3.3: Khớp nối đàn hồi

• Ưu, nhược điểm của khớp nối:

Ưu điểm:

-        Truyền trực tiếp chuyển động từ động cơ vào lô dẫn, tối ưu hóa công suất của động cơ.

-        Truyền mmomen xoắn lớn.

-        Không cần thông qua bộ truyền trung gian.

-        Đảm bảo độ đồng tâm giữa các trục khá cao.

Nhược điểm:

-        Giá thành tương đối cao.

-        Không thay đổi được tốc độ từ động cơ vào lô dẫn.

-        Khó khăn và tốn thời gian cho việc thay thế khi hư hỏng.

3.3.2.   Cơ cấu căng đai:

Các máy mài đai trên thị trường sử dụng nhiều phương pháp căng đai khác nhau như:

-        Căng đai thủ công (bằng tay).

-        Căng đai nhờ cơ cấu khí nén, thủy lực (pít tông).

-        Căng đai tự động nhờ lò xo.

Đối với máy mài đai ở đây ta chọn sử dụng cơ cấu khí nén,thủy lực (tỳ, pít tông) vì nó có một số ưu điểm vượt trội như sau:

Hình 3.4: Tỳ hơi, tỳ thủy lực

 

Ưu điểm của căng đai nhờ cơ cấu khí nén, thủy lực:

-        Là phương pháp căng đai bằng cơ cấu khí nén,thủy lực, người thợ không cần tốn công sức, thời gian để điều chỉnh đai, do đó giúp làm tăng năng suất gia công.

-        Giúp đồng bộ hóa, tiêu chuẩn hóa chi tiết, rất thuận tiện cho việc tháo lắp khi sửa chữa, thay thế.

-        Cơ cấu đơn giản dễ thao tác và sử dụng.

3.3.3.   Số lượng lô bị dẫn và cách bố trí:

Chọn số lượng lô bị dẫn là 3 vì một số lý do như sau:

-        Dây đai tương đối dài, 4 lô (tính cả lô dẫn) sẽ làm khoảng cách giữa các lô liên tiếp không quá xa nhau, đảm bảo cho dây đai không bị trùng khi tác dụng lực mài lớn.

-        Tăng ma sát gữa dây đai với các lô làm giảm hiện tượng trượt của đai.

-        1 lô bị dẫn kết hợp với hệ thống căng đai bằng tỳ hơi giúp căng đai dễ dàng cũng như việc tháo lắp dây đai.

-        2 lô bị dẫn tạo ra mặt phẳng mài làm tăng diện tích sử dụng mài so với dùng 1 lô.

-        Kết hợp với thước chia độ điều chỉnh được để tạo ra các góc mài khác nhau có thể mài góc đến 120, tạo điều kiện gia công mài các chi tiết khác nhau.

3.3.4.   Kết cấu lắp ghép giữa các chi tiết:

-          Lắp ghép giữa các chi tiết cần chuyển động quay (trục, lô) ta sử dụng ổ lăn.

-          Còn lại các chi tiết khác có 2 phương pháp chính:

• Hàn.
• Ghép bằng bulong-đai ốc và vít (ghép ren).

Hàn:

Ưu điểm của hàn:

-          Hàn là quá trình công nghệ được ứng dụng rộng rãi để chế tạo và phục hồi các chi tiết đã bị hư tổn.

-          Quá trình hàn sẽ tiêu tốn ít kim loại, giảm chi phí lao động một cách đáng kể.

-          Rút ngắn được thời gian sản xuất.

Nhược điểm của hàn:

-          Trong quá trình hàn sẽ xảy ra sự bay hơi và õi hóa một số nguyên tố, sự hấp thụ và hòa tan chất khí vào bê kim loại cũng như sự thay đổi vùng ảnh hưởng nhiệt.

-          Hàn sẽ làm gắn cứng các chi tiết, không thể tháo rời, khó khăn cho sửa chữa, thay thế.

-          Các biến dạng kết cấu hàn có thể gây sai lệch kích thước và hình dáng của nó gây ảnh hưởng độ bền của mối ghép.

Hình 3.5: Hàn chi tiết

Ghép bằng bulong-đai ốc:

Ưu điểm:

-          Cấu tạo đơn giản.

-          Có thể tạo lực dọc trục đơn giản.

-          Có thể cố dịnh các chi tiết ở bất cứ vị trí nào nhờ khả năng tự hãm.

-          Dễ tháo lắp.

-          Giá thành thấp do được tiêu chuẩn hóa và chế tạo bằng các phương pháp có năng suất cao.

Nhược điểm:

-          Tập trung ứng suất tại chân ren do đó giảm độ bền của mối ghép (nhanh hỏng).

-          Vậy ta chọn ghép bằng bulong-đai ốc, vít cho các mối ghép cố định vì chúng có những đặc điểm như sau:

-          Dễ dàng tháo, lắp, sửa chữa khi cần thiết.

-          Mối ghép đơn giản.

-          Giá thành rẻ.

-          Khả năng tiêu chuẩn hóa cao, dễ dàng thay thế khi hỏng hóc.

-          Giúp khả năng vận chuyển máy dễ dàng hơn, có thể tháo rời.

3.3.5.   Một số chi tiết khác:

Thanh trượt:

-        Tiết diện vuông tạo điều kiện lắp các chi tiết khác lên.

-        Có rãnh ở mặt bên giúp cố định thanh trượt tại những vị trí bất kì nhờ vít kẹp.

Khung đỡ:

-        Sử dụng sắt thanh rỗng giúp làm giảm trọng lượng máy.

-        Kết cấu khung chữ nhật giúp cần bằng, giảm rung.

Trục truyền động:

-        Kết cấu trục bậc và góc lượn tại vị trí bậc giúp làm giảm khối lượng và ứng suất tập trung tại các vị trí làm bậc.

-        Trên trục có sử dụng rãnh then để lắp lô dẫn và pulong.

Bàn mài:

-        Lắp trực tiếp vào khớp nối gắn với thanh trượt tròn bằng vít, tạo tính tiện lợi, có thể xoay chuyển vị trí bàn mài cũng như góc mài để gia công nhiều góc độ khác nhau.

-        Bàn mài có diện tích đủ lớn để gia công.

3.4.         Vật liệu chế tạo máy:

Gồm 3 vật liệu chính là thép, sắt và nhôm. Sau đây là vật liệu cụ thể của 1 số chi tiết chính:

• Giá đỡ: chống rung động, cứng vững: sử dụng thép.
• Khung: chống rung động, cứng vững: sử dụng sắt.
• Trục: cần độ bền cao: sử dụng thép C45.
• Lô dẫn và lô bị dẫn: lắp trên các trục nên cần nhẹ và bền: sử dụng nhôm hoặc nhựa chịu nhiệt.
• Thanh trượt: chống rung động, cứng vững, cần độ bền cao: sử dụng thép.

3.5.         Dự đoán những khó khăn:

-          Kinh phí mua dụng cụ, vật liệu , dụng cụ cơ khí.

-          Quá trình gia công chi tiết còn nhiều khó khăn.

3.6.         Hướng giải quyết:

-          Cố gắng tận dụng những linh kiện vật liệu có sẵn.

-          Nghiên cứu tìm hiểu đề tài từ internet, bạn bè cùng khoa và từ thầy cô.

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY

4.1.         Thiết kế động học của máy:

4.1.1.   Sơ đồ động của máy:

Hình 4.1: Sơ đồ động của máy

1. Quả lô dẫn                                                     6. Quả lô bị dẫn
2. Quả lô bị dẫn                                                 7. Ổ bi đỡ
3. Ổ bi đỡ                                                          8. Dây đai nhám
4. Quả lô bị dẫn                                                 9. Động cơ
5. Đai ốc chặn

4.1.2.   Tính chọn động cơ:

-          Để máy có thể mài được những vật liệu cứng như inox, thép,… thì vận tốc mài của dây đai phải đạt ≥ 14 m/s trở lên.

-          Sử dụng một biến tần điều chỉnh động cơ 3 pha công suất 1HP để tìm vận tốc đai thích hợp. Từ kết quả sử dụng biến tần ta tìm được vận tốc thích hợp, qua thực nghiệm sử dụng biến tần ta có được vận tốc dây đai mong muốn là V = 14,66 m/s.

-          Sử dụng lực kế để xác định lực mài, qua thực nghiệm ta tìm được lực F = 50N.

o   Theo công thức 2.11/tr20 sách Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, ta được:

-         =  =  = 0,73 (Kw)

o   Trong đó:

F = 50 N

V = 14,66  m/s

η = ηđai .

o   Trong đó, tra bảng 2.3/tr19 sách Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, ta được:

Hiệu suất bộ truyền đai: ηđai = 0,95

Hiệu suất ổ lăn: ηol = 0,99

η = 0,95 . = 0,92

Công suất cần thiết: =  =  = 0,79 (kW)

o   Theo công thức tính số vòng quay trong một phút, ta có:

n =  =  = 1400 v/ph

o   Trong đó:

n : số vòng quay

D : đường kính quả lô dẫn

V : vận tốc quay của dây đai

Vậy chọn  = 1400 vòng/phút

-          Để truyền động cho máy mài đai nhám vòng ta sử dụng 1 động cơ 3 pha có thông số như bảng:

Kí hiệu	Xuất xứ	Công suất (KW)	Mã lực (HP)	Đường kính trục (mm)	Số vòng quay (v/ph)	Dòng định mức	Rãnh cavel	Tổng chiều cao thân	Tổng chiều dài thân
D	Taiwan	0.98Kw	1 HP	20	1400	3.6	8	180	315

 

4.2.         Tính toán và chọn đường kính các lô bị dẫn:

-          Vì các quả lô sẽ lắp trên các trục nên cần nhẹ và bền, chịu nhiệt và ma sát cao nên tối ưu nhất thường sẽ làm bằng nhôm hoặc nhựa chịu nhiệt.

-          Vì máy hoạt động theo nguyên lý mài định hình nhờ vào hạt mài của nhám vòng nên tính toán thiết kế dựa trên nguyên tắc tính toán của bộ truyền đai dẹt cho các quả lô và các cặp ổ lăn.

-        Tính quả lô căng đai :

+                Theo công thức Xavêrin tính đường kính quả lô (trang 85/ sách Thiết kế máy), ta có : 

ð   Chọn  = 100 mm

-        Tính quả lô nhỏ , :