Giới thiệu dự án

Trong ngành công nghiệp gia công polyme toàn cầu, công nghệ gia công vật liệu rỗng đóng vai trò sống còn trong chuỗi cung ứng sản phẩm công nghiệp và tiêu dùng. Theo các báo cáo kỹ thuật ngành nhựa, hơn 95% sản phẩm đúc quay thương mại trên thế giới sử dụng nhựa nhiệt dẻo họ Polyethylene (bao gồm LDPE, LLDPE, HDPE, XLPE) nhờ đặc tính nóng chảy không cần áp lực cao và khả năng dàn trải đều trên bề mặt khuôn. Tuy nhiên, rào cản lớn nhất của các doanh nghiệp vừa và nhỏ cũng như các trung tâm nghiên cứu tại Việt Nam là chi phí nhập khẩu các hệ thống đúc quay công nghiệp (như máy Carousel, máy thoi Shuttle, hoặc hệ thống Four Arm Bi-Axial) rất lớn, dao động từ hàng trăm triệu đến hàng tỷ đồng. Hơn nữa, kích thước cồng kềnh và cơ cấu điều khiển phức tạp khiến việc thử nghiệm vật liệu, tạo mẫu nhanh (rapid prototyping) hoặc sản xuất mẻ nhỏ gặp nhiều hạn chế về kinh tế và không gian vận hành.

+-----------------------------------------------------------------------------+
|                          HỆ THỐNG ĐÚC KHUÔN QUAY                             |
|                                                                             |
|  +-------------------------+            +--------------------------------+  |
|  |    ĐỘNG CƠ GIẢM TỐC     |            |       BỘ TRUYỀN NGOÀI          |  |
|  |     (31K15GN-CW)        |----------->|       (Xích Ansi 35-1R)        |  |
|  |   P = 15W, n = 20 v/p   |            |      t = 8mm, Z1=Z2=26         |  |
|  +-------------------------+            +--------------------------------+  |
|                                                          |                  |
|                                                          v                  |
|  +-------------------------+            +--------------------------------+  |
|  |     CƠ CẤU KHUNG QUAY   |            |      CẶP BÁNH RĂNG CÔN         |  |
|  | Khung 1: 300x300mm (Z)  |<-----------|      (Răng thẳng, m=1.5)       |  |
|  | Khung 2: 400x400mm (X)  |            |        Z1=22, Z2=22            |  |
|  +-------------------------+            +--------------------------------+  |
+-----------------------------------------------------------------------------+

Vấn đề cốt lõi đặt ra là: Làm thế nào để thiết kế một hệ thống máy đúc khuôn quay 2 trục vuông góc đồng bộ, hoạt động chính xác với kết cấu gọn nhẹ, sử dụng duy nhất một nguồn động lực nhằm tối ưu hóa chi phí chế tạo nhưng vẫn đảm bảo đầy đủ các chỉ tiêu độ bền cơ học và phân bố vật liệu đồng đều?

Đề tài khóa luận tốt nghiệp chuyên ngành Chế tạo máy (Khoa Cơ khí - Trường Đại học Công nghiệp TP.HCM) thực hiện nghiên cứu, tính toán thiết kế và chế tạo thực nghiệm mô hình máy đúc khuôn quay 2 trục đồng bộ dẫn động bằng 1 động cơ.

Các mục tiêu cụ thể của dự án gồm:

  1. Thiết kế động học và truyền động: Tối ưu hóa chuỗi truyền động từ động cơ giảm tốc qua bộ truyền xích đến cặp bánh răng côn trực giao nhằm biến đổi chuyển động quay một chiều thành chuyển động quay 2 trục vuông góc đồng thời.
  2. Tính toán và kiểm nghiệm cơ học chi tiết máy: Xác định chính xác ứng suất uốn, ứng suất tiếp xúc của bộ truyền bánh răng côn ($[\sigma_H] \ge 495\text{ MPa}$), kiểm nghiệm tải trọng va đập và độ bền xích ($S = 40.58 > [S] = 2$), kiểm nghiệm độ bền mỏi trục chính bằng thép C45 tôi cải thiện.
  3. Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết trục: Lập tiến trình công nghệ chế tạo chi tiết trục truyền động chính đảm bảo dung sai kích thước và độ nhám bề mặt theo tiêu chuẩn TCVN.
  4. Gia công chế tạo và lắp ráp hoàn chỉnh: Chế tạo khung máy, trục truyền động, hệ thống gá khuôn và lắp ráp các bộ phận thành thể thống nhất.
  5. Khảo nghiệm thực nghiệm: Đúc thử nghiệm các mẫu sản phẩm nhựa rỗng (dạng chai trụ dài, chai trụ ngắn, khối cầu) sử dụng khuôn kim loại và vật liệu lỏng/nhựa đông kết nguội để đánh giá độ dày và phân bố thành phẩm.

Phạm vi nghiên cứu giới hạn ở mô hình thử nghiệm phòng thí nghiệm (Laboratory-scale), kích thước khung quay $400 \times 400\text{ mm}$, tải trọng khuôn và vật liệu tối đa $1.0\text{ kg}$, tốc độ làm việc danh định $20\text{ vòng/phút}$.

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Quá trình khảo sát các dòng thiết bị đúc khuôn quay hiện có trên thị trường quốc tế cho thấy các đặc tính kỹ thuật sau:

Tiêu chí so sánh Máy Carousel đa trạm Máy thoi (Shuttle Machine) Máy Rock and Roll Máy đúc quay 1 động cơ (Đề tài)
Số trục chuyển động 2 trục độc lập 2 trục độc lập 1 trục quay + 1 trục lắc 2 trục trực giao liên kết
Nguồn dẫn động Động cơ servo kép / Biến tần Động cơ độc lập từng trạm Động cơ quay + Xylanh lắc 1 Động cơ giảm tốc 15W
Độ phức tạp cơ khí Rất cao (Cánh tay độc lập) Cao (Ray trượt lò nung) Trung bình Gọn nhẹ, tối giản
Khả năng chế tạo nội địa Khó khăn, chi phí đắt Yêu cầu buồng nhiệt lớn Trung bình Rất cao, linh kiện tiêu chuẩn
Chi phí đầu tư $> 1.000.000.000\text{ VNĐ}$ $> 500.000.000\text{ VNĐ}$ $> 250.000.000\text{ VNĐ}$ $< 10.000.000\text{ VNĐ}$
Ứng dụng tối ưu Sản xuất hàng loạt lớn Sản phẩm cỡ lớn, bồn bể Sản phẩm dài, hình trụ Thử nghiệm, R&D, mẻ nhỏ

Dựa trên yêu cầu hệ thống, phân tích mức độ ưu tiên theo mô hình MoSCoW được thiết lập:

  • Must Have (Bắt buộc): Cơ cấu quay 2 trục vuông góc $90^\circ$; tốc độ trục $20\text{ vg/ph}$; tỷ số truyền tổng $u = 73$; bộ truyền hoạt động không trượt; khung đỡ chịu tải tĩnh và tải động ổn định.
  • Should Have (Nên có): Cơ cấu tháo lắp khuôn nhanh; đĩa xích có khả năng căng chỉnh khoảng cách trục; trục truyền sử dụng thép C45 tôi cải thiện đạt độ cứng $240 - 280\text{ HB}$.
  • Could Have (Có thể có): Khả năng thay đổi tỷ số truyền giữa trục 1 và trục 2 qua các cặp bánh răng thay thế; nắp che an toàn bộ truyền xích.
  • Won't Have (Chưa làm trong giai đoạn này): Buồng gia nhiệt tự động tích hợp cảm biến nhiệt hồng ngoại; bộ điều khiển PLC Scada kết nối IoT.

Thiết kế hệ thống

Cơ chế động học của máy được phát triển dựa trên nguyên lý phân nhánh chuyển động đồng thời: Động cơ truyền mô-men đến trục I, qua bộ truyền xích dẫn động trục II (trục chính). Trục chính quay kéo theo khung quay lớn (Khung 2) quay quanh trục ngang. Đồng thời, cặp bánh răng côn ăn khớp đặt tại giao điểm truyền mô-men vuông góc dẫn động khung quay nhỏ (Khung 1) quay quanh trục đứng. Nhờ đó, khuôn gắn tại tâm khung 1 quay liên tục quanh hai trục trực giao trong không gian 3D.

[Động cơ 31K15GN-CW (15W, 1450 v/p)]
[Trục ra hộp số (20 v/p, P = 8.26W, T1 = 3944 Nmm)]
[Trục chính II (20 v/p, P = 2.8W, T2 = 1337 Nmm, d = 12mm)]
        Quay Khung trong (Khung 1: 300x300mm) quanh trục đứng (P3 = 0.26W)

Thông số công nghệ và tiêu chuẩn chế tạo:

  • Động cơ điện: Động cơ giảm tốc 31K15GN-CW ($P_{dc} = 15\text{ W}$, $n_{dc} = 1450\text{ vg/ph}$, qua hộp giảm tốc $n_{gt} = 20\text{ vg/ph}$).
  • Bộ truyền xích: Xích ống con lăn 1 dãy tiêu chuẩn TOCT 10947-64 (tương đương ANSI 35-1R), bước xích $t = 8\text{ mm}$, số răng đĩa xích $Z_1 = Z_2 = 26$.
  • Bộ truyền bánh răng côn: Răng thẳng, mô-đun ngoài $m_{te} = 1.5\text{ mm}$, mô-đun trung bình $m_{tm} = 1.31\text{ mm}$, số răng $Z_1 = Z_2 = 22$, góc côn chia $\delta_1 = \delta_2 = 45^\circ$, vật liệu thép C45 tôi cải thiện.
  • Trục truyền động: Thép tròn C45, giới hạn bền $\sigma_b = 600\text{ MPa}$, ứng suất xoắn cho phép $[\tau] = 12 - 30\text{ MPa}$, đường kính ngõng trục lắp ổ và bánh răng $d = 12\text{ mm}$.

Methodology

Quy trình phát triển dự án áp dụng mô hình thiết kế kỹ thuật cơ khí tuần tự (Stage-Gate Engineering Process):

  1. Khảo sát - Tính toán lý thuyết (Tuần 1 - 3): Xác định sơ đồ động, tính mô-men cản của khung và khuôn ($F_1 = 8.34\text{ N}$, $F_2 = 12.753\text{ N}$), chọn động cơ và phân bổ tỷ số truyền.
  2. Thiết kế chi tiết và mô phỏng 3D (Tuần 4 - 6): Thiết kế toàn bộ chi tiết trên phần mềm CAD, lập bản vẽ chế tạo trục, khung quay, gối đỡ ổ lăn, phân tích biểu đồ mô-men uốn/xoắn.
  3. Lập quy trình gia công cơ khí (Tuần 7 - 8): Thiết kế nguyên công tiện, phay rãnh then cho trục chính, xác định lượng dư gia công và chế độ cắt.
  4. Chế tạo và lắp ráp thực tế (Tuần 9 - 11): Mua sắm vật tư tiêu chuẩn, gia công cơ khí tại xưởng, lắp ráp căn chỉnh độ đồng tâm trục và khe hở ăn khớp bánh răng côn.
  5. Thử nghiệm và tối ưu (Tuần 12 - 14): Chạy rà không tải, chạy có tải với khuôn mẫu, đúc thử nghiệm sản phẩm rỗng, phân tích độ bền và lập báo cáo kỹ thuật.

Implementation và kết quả

Development process

Quá trình tính toán động học và động lực học chi tiết máy được thực hiện nghiêm ngặt theo các tiêu chuẩn thiết kế cơ khí Việt Nam (TCVN) và tài liệu Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí:

1. Tính toán bộ truyền xích dẫn động

Công suất tính toán trên trục xích $P_3 = 2.6\text{ W}$, số vòng quay $n_3 = 20\text{ vg/ph}$. Công suất tính toán tương đương:

P_tt = (K * P) / (K_z * K_n * K_x)

Trong đó:

  • $K_z = 25 / Z_1 = 25 / 26 = 0.96$ (hệ số số răng đĩa dẫn)
  • $K_n = n_{01} / n_1 = 50 / 26 = 1.92$ (hệ số số vòng quay)
  • $K = K_0 \cdot K_a \cdot K_{dc} \cdot K_b \cdot K_d \cdot K_c = 1 \cdot 1 \cdot 1 \cdot 1.3 \cdot 1 \cdot 1.25 = 1.625$
  • Tính được: $P_{tt} = 7.78\text{ W}$.

Tra bảng chọn xích 1 dãy có bước xích $t = 8\text{ mm}$. Khoảng cách trục thiết kế $a = 250\text{ mm}$. Số mắt xích tính toán $X = 89$ mắt. Kiểm nghiệm hệ số an toàn xích:

S = Q / (K_d * F_t + F_0 + F_v)

Với tải trọng phá hỏng $Q = 4600\text{ N}$, lực vòng $F_t = 37.68\text{ N}$, lực căng ban đầu do võng xích $F_0 = 10.05\text{ N}$, lực căng ly tâm $F_v = 0.00095\text{ N}$, tính được:

S = 4600 / (1.2 * 37.68 + 10.05 + 0.00095) = 40.58 >= [S] = 2 (Thỏa mãn bền tuyệt đối)

2. Tính toán bộ truyền bánh răng côn răng thẳng

Bộ truyền làm việc với mô-men xoắn $T_2 = 1337\text{ Nmm}$, thời gian phục vụ $L_h = 24.000\text{ giờ}$. Cặp bánh răng chế tạo từ thép C45 tôi cải thiện ($HB_1 = 280$, $HB_2 = 240$). Ứng suất tiếp xúc cho phép: $[\sigma_H] = 500\text{ MPa}$; Ứng suất uốn cho phép: $[\sigma_F] = 432\text{ MPa}$. Đường kính vòng chia côn ngoài xác định theo độ bền tiếp xúc:

d_e1 = K_d * ((T_1 * K_Hbeta) / ((1 - K_be) * K_be * u * [sigma_H]^2))^(1/3)

Tính được $d_{e1} = 33\text{ mm}$, chọn mô-đun $m_{te} = 1.5\text{ mm}$, số răng $Z_1 = Z_2 = 22$. Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc thực tế tại mặt răng:

sigma_H = 495 MPa <= [sigma_H] = 500 MPa (Đạt tiêu chuẩn an toàn tiếp xúc)

================ BẢNG TỔNG HỢP KÍCH THƯỚC HÌNH HỌC BÁNH RĂNG CÔN ================
Thông số                              Ký hiệu     Công thức tính toán     Giá trị
---------------------------------------------------------------------------------
Chiều dài côn ngoài                   Re          0.5 * mte * sqrt(Z1^2 + Z2^2)  23.33 mm
Chiều rộng vành răng                  b           Kbe * Re                5.83 mm
Chiều dài côn trung bình              Rm          Re - 0.5 * b            20.41 mm
Mô-đun vòng ngoài                     mte         Tiêu chuẩn              1.5 mm
Mô-đun vòng trung bình                mtm         mte * (Rm / Re)         1.31 mm
Đường kính chia ngoài                 de1 = de2   mte * Z1                33.00 mm
Đường kính đỉnh răng ngoài            dae1 = dae2 de + 2 * cos(delta)     35.93 mm
Góc côn chia                          delta1,2    arctg(Z1 / Z2)          45°
=================================================================================

3. Tính toán và thiết kế trục chính (Trục II)

Xác định tải trọng tác dụng lên trục từ bánh răng côn ($F_{t1} = 91.23\text{ N}$, $F_{r1} = 64.5\text{ N}$, $F_{a1} = 64.5\text{ N}$), từ đĩa xích ($F_r = 46.44\text{ N}$) và trọng lực khung ($F_1 = 8.34\text{ N}$). Giải hệ phương trình cân bằng lực trên hai mặt phẳng $(xOz)$ và $(yOz)$ xác định phản lực tại các ổ gối đỡ:

  • Mặt phẳng $(xOz)$: $R_{x21} = 110.15\text{ N}$, $R_{x22} = -43.2\text{ N}$.
  • Mặt phẳng $(yOz)$: $R_{y21} = 52.3\text{ N}$, $R_{y22} = 28.1\text{ N}$.

Tính mô-men uốn tổng $M_i = \sqrt{M_{xi}^2 + M_{yi}^2}$ và mô-men tương đương tại tiết diện nguy hiểm:

M_td = sqrt(M_u^2 + 0.75 * T_2^2) = sqrt(901.8^2 + 0.75 * 1337^2) = 1467.62 Nmm

Đường kính ngõng trục yêu cầu tại tiết diện nguy hiểm:

d >= (M_td / (0.1 * [sigma]))^(1/3) = (1467.62 / (0.1 * 63))^(1/3) = 6.1 mm

Nhằm đảm bảo lắp ghép tiêu chuẩn với vòng trong ổ bi đỡ chặn và then dẫn hướng theo TCVN, đường kính trục được quy chuẩn chọn $d = 12\text{ mm}$, nâng cao hệ số an toàn mỏi $s > 3.5$.

Testing và validation

Mô hình máy sau khi lắp ráp hoàn thiện được đưa vào chuỗi khảo nghiệm kiểm tra tính năng cơ học và công nghệ:

+-------------------------------------------------------------------------------+
|                      KẾT QUẢ KHẢO NGHIỆM ĐÚC THỰC TẾ                         |
+-------------------+-----------------+--------------------+--------------------+
|  Dạng sản phẩm    |  Kích thước bao |  Độ dày thành      |  Độ lệch tâm / Sai |
|  thử nghiệm       |  ngoài          |  trung bình        |  số độ dày         |
+-------------------+-----------------+--------------------+--------------------+
|  Chai trụ tròn    |  D50 x H120 mm  |  1.85 mm           |  ± 0.08 mm (4.3%)  |
|  Chai trụ ngắn    |  D60 x H80 mm   |  2.10 mm           |  ± 0.11 mm (5.2%)  |
|  Khối cầu rỗng    |  D70 mm         |  1.92 mm           |  ± 0.06 mm (3.1%)  |
+-------------------+-----------------+--------------------+--------------------+
  • Độ ổn định động học: Máy hoạt động êm ái ở tốc độ $20\text{ vòng/phút}$, không xuất hiện hiện tượng trượt bước, trật xích hoặc kẹt răng côn.
  • Nhiệt độ vận hành: Động cơ và các gối đỡ ổ lăn hoạt động liên tục trong 120 phút đạt nhiệt độ ổn định $42^\circ\text{C}$, không xảy ra hiện tượng quá nhiệt hay rung lắc khung bệ.
  • Độ hoàn thiện bề mặt đúc: Nhựa lỏng phân bố đều trên toàn bộ bề mặt lòng khuôn, góc lượn được điền đầy hoàn chỉnh mà không xuất hiện bọt khí hay rỗ bề mặt.

Kết quả đạt được

Hệ thống đã hoàn thành 100% các mục tiêu thiết kế và chế tạo đề ra ban đầu:

  • Hoàn thiện 01 bộ máy đúc khuôn quay 2 trục hoàn chỉnh với kích thước bao $650 \times 500 \times 550\text{ mm}$.
  • Toàn bộ các chi tiết gia công (trục, ống lót, bạc đỡ) đều đạt cấp chính xác dung sai cấp 7 và độ nhám bề mặt $Ra = 1.25\ \mu\text{m}$.
  • Chi phí chế tạo thực tế được tối ưu hóa ở mức xấp xỉ $3.200.000\text{ VNĐ}$ (tiết kiệm hơn 90% so với việc đặt mua module tương đương từ nước ngoài).

Đổi mới và đóng góp

  1. Cơ chế dẫn động đồng bộ 1 động cơ độc đáo: Khác với các thiết kế máy đúc quay truyền thống sử dụng 2 động cơ độc lập (phải dùng chổi than/cổ góp điện phức tạp trên trục quay để cấp nguồn), giải pháp dùng 1 động cơ tĩnh truyền động qua cơ cấu bánh răng côn đồng trục lồng giúp triệt tiêu hoàn toàn rủi ro xoắn gãy dây điện và giảm thiểu chi phí bộ điều khiển.
  2. Hiệu suất truyền động cơ khí cao: Việc kết hợp bộ truyền xích con lăn ($\eta = 0.96$) và bánh răng côn chính xác ($\eta = 0.95$) cùng các ổ bi đỡ chặn ($\eta = 0.99$) mang lại hiệu suất chung toàn hệ thống đạt trên 90%, cho phép vận hành chỉ với động cơ công suất siêu nhỏ $15\text{ W}$.
  3. Đóng góp giáo dục và nghiên cứu: Cung cấp một mô hình trực quan phục vụ công tác giảng dạy môn học Công nghệ gia công Polyme, Nguyên lý máy và Chi tiết máy, giúp sinh viên ngành Cơ khí tiếp cận thực tế công nghệ đúc quay vốn hiếm gặp trong các xưởng trường đại học.

Ứng dụng thực tế và triển khai

+-----------------------------------------------------------------------------+
|                          LỘ TRÌNH TRIỂN KHAI VÀ THƯƠNG MẠI HÓA              |
|                                                                             |
|   Giai đoạn 1 (1-3 tháng)       Giai đoạn 2 (4-6 tháng)       Giai đoạn 3   |
|   [Thử nghiệm Lab] ----------> [Tích hợp Buồng nhiệt] ------> [Mô hình R&D] |
|   - Tối ưu hóa cơ cấu           - Lắp điện trở sấy            - Chuyển giao |
|   - Đúc nhựa đông kết nguội     - Cảm biến nhiệt độ           - SX mẻ nhỏ   |
+-----------------------------------------------------------------------------+
  • Môi trường giáo dục & R&D: Thiết bị phục vụ thực hành cho sinh viên cơ khí, chế tạo máy, công nghệ vật liệu tại các trường đại học, cao đẳng kỹ thuật.
  • Tạo mẫu nhanh trong công nghiệp: Sử dụng cho các xưởng đúc nhựa để thử nghiệm lòng khuôn mới, kiểm tra độ co ngót và phân bố chiều dày của vật liệu mới (LLDPE, composite polymer) trước khi đầu tư khuôn lớn đắt tiền.
  • Phân tích hiệu quả kinh tế (ROI):
    • Chi phí đầu tư hệ thống: $\sim 3.500.000\text{ VNĐ}$/máy.
    • Chi phí năng lượng: Tiêu thụ chỉ $0.015\text{ kWh}$ điện mỗi giờ làm việc.
    • Thời gian thu hồi vốn: Ước tính dưới 2 tháng đối với các cơ sở nghiên cứu và đào tạo thông qua việc cắt giảm chi phí thuê ngoài tạo mẫu.

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế kỹ thuật

  • Thiết bị hiện tại chưa tích hợp sẵn buồng gia nhiệt khép kín (lò nung), do đó quá trình đúc nhiệt dẻo truyền thống (như bột PE sấy nóng) cần hỗ trợ gia nhiệt ngoài hoặc chủ yếu thử nghiệm với nhựa đông kết nguội (nhựa lỏng hai thành phần).
  • Tỷ số truyền giữa 2 trục đang được cố định ở mức 1:1, chưa có cơ cấu sang số hoặc biến tần để thử nghiệm các tỷ số quay đặc biệt (như 4:1 hoặc 1:3) nhằm tối ưu phân bố cho các sản phẩm bất đối xứng.

Hướng phát triển tiếp theo

  • Thiết kế buồng nhiệt hồng ngoại điều khiển PID tự động đóng ngắt theo chu kỳ nung và quạt gió làm mát định hình.
  • Ứng dụng biến tần mini điều khiển vô cấp tốc độ động cơ và lắp bộ ly hợp thay đổi tỷ số truyền giữa trục 1 và trục 2.
  • Tích hợp cơ cấu kẹp khuôn bằng khí nén hoặc ngàm kẹp nhanh giúp rút ngắn chu kỳ tháo lắp sản phẩm.

Đối tượng hưởng lợi

+-----------------------------------------------------------------------------+
|                            ĐỐI TƯỢNG HƯỞNG LỢI                              |
+----------------------+------------------------------------------------------+
| Nhóm đối tượng       | Giá trị thực tiễn và định lượng mang lại             |
+----------------------+------------------------------------------------------+
| Sinh viên kỹ thuật   | Nắm vững chu trình thiết kế cơ khí từ lý thuyết      |
|                      | đến gia công thực tế; tài liệu tham khảo đồ án mẫu.  |
|                      |                                                      |
| Kỹ sư cơ khí / R&D   | Áp dụng phương pháp tính toán bánh răng côn - trục   |
|                      | và giải pháp dẫn động 2 trục không dùng chổi than.   |
|                      |                                                      |
| Xưởng sản xuất nhỏ   | Mô hình tạo mẫu nhanh sản phẩm nhựa rỗng với chi phí |
|                      | đầu tư cực thấp (< 5 triệu đồng).                    |
|                      |                                                      |
| Giảng viên / Nhà NC  | Thiết bị trực quan cho phòng thí nghiệm gia công     |
|                      | vật liệu polyme và cơ chế truyền động.               |
+----------------------+------------------------------------------------------+

Câu hỏi thường gặp

1. Yêu cầu kỹ thuật để chế tạo và lắp đặt hệ thống là gì?

Hệ thống sử dụng nguồn điện dân dụng $1\text{ pha } 220\text{V} - 50\text{Hz}$, động cơ giảm tốc $15\text{ W}$. Các chi tiết cơ khí đòi hỏi máy tiện vạn năng (để tiện trục, tiện gối đỡ), máy phay (phay rãnh then) và máy hàn cắt cơ bản để gia công khung bệ thép định hình.

2. Giới hạn tải trọng và khả năng mở rộng kích thước khuôn?

Với kết cấu khung quay $400 \times 400\text{ mm}$ và trục $d = 12\text{ mm}$ bằng thép C45 hiện tại, tải trọng an toàn tối đa của bộ khuôn là $2.5\text{ kg}$. Để nâng công suất lên các khuôn lớn hơn ($> 10\text{ kg}$), cần tăng đường kính trục lên $d \ge 25\text{ mm}$ và nâng công suất động cơ lên $90 - 180\text{ W}$.

3. Tại sao chọn bộ truyền xích thay vì bộ truyền đai cho dẫn động ngoài?

Bộ truyền xích duy trì tỷ số truyền chính xác tuyệt đối ($u = 1$), không có hiện tượng trượt trơn như dây đai khi mô-men quán tính của khung quay thay đổi trong chu kỳ xoay $360^\circ$, đồng thời lực tác dụng lên trục và gối đỡ nhỏ hơn do không cần tạo lực căng ban đầu quá lớn như đai.

4. Quy trình bảo trì và bôi trơn máy như thế nào?

Cần định kỳ tra mỡ bôi trơn chịu nhiệt cho cặp bánh răng côn và các gối đỡ ổ bi sau mỗi 100 giờ vận hành. Bộ truyền xích cần được làm sạch bụi bẩn và nhỏ dầu bôi trơn chuyên dụng định kỳ hàng tháng để tránh mài mòn răng đĩa xích.

5. Chi phí vật tư gia công và thời gian chế tạo mất bao lâu?

Tổng chi phí vật tư (động cơ, ổ lăn, bánh răng côn, xích, thép C45, khung sắt) khoảng $3.000.000 - 3.500.000\text{ VNĐ}$. Thời gian gia công cơ khí và lắp ráp căn chỉnh hoàn thiện mất khoảng 3 đến 4 tuần làm việc cho nhóm 2-3 kỹ thuật viên.

Kết luận

Đề tài khóa luận "Thiết kế, chế tạo máy đúc khuôn quay" đã giải quyết triệt để bài toán công nghệ về tối ưu hóa cơ cấu cơ khí đúc 2 trục trực giao sử dụng duy nhất một nguồn động lực. Các tính toán lý thuyết về truyền động xích, bánh răng côn và kiểm nghiệm bền mỏi trục chính bằng thép C45 đều được chứng minh tính chính xác thông qua mô hình thực nghiệm hoạt động ổn định và tin cậy.

Nghiên cứu không chỉ đóng góp một giải pháp phần cứng giá thành thấp cho phòng thí nghiệm mà còn là tài liệu tham khảo chuyên sâu, chuẩn mực cho sinh viên và kỹ sư trong lĩnh vực thiết kế máy và gia công cơ khí chính xác. Đề tài mở ra tiềm năng lớn trong việc phát triển các dòng máy đúc quay tự động hóa quy mô vừa và nhỏ phục vụ nền công nghiệp chế biến nhựa Việt Nam.