Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy quấn màng bao cho chi tiết dạng thanh

Đồ án nghiên cứu thiết kế và chế tạo máy quấn màng bao chi tiết dạng thanh ĐH SPKT TP.HCM

• Tác giả: Phạm Duy Thái Bình
• Người hướng dẫn: ThS. Phan Thanh Vũ
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Cơ khí Chế tạo máy
• Đề tài: Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy quấn màng bao cho chi tiết dạng thanh
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về máy quấn màng bao chi tiết dạng thanh

Máy quấn màng bao chi tiết dạng thanh là đề tài tốt nghiệp nổi bật của Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. Đề tài được thực hiện bởi nhóm sinh viên khóa 2019–2023 dưới sự hướng dẫn của ThS. Phan Thanh Vũ. Mục tiêu nghiên cứu là thiết kế và chế tạo một hệ thống quấn màng PE tự động cho các chi tiết dạng thanh tròn và dạng hộp. Chi tiết gia công có đường kính tối đa 100 mm với dạng tròn, kích thước tối đa 100 x 100 mm với dạng hộp và chiều dài tối đa 1500 mm. Khối lượng chi tiết không vượt quá 10 kg. Năng suất thiết kế đạt 120 sản phẩm mỗi giờ. Màng PE (Polyethylene) được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp đóng gói vì tính linh hoạt, bền và chi phí thấp. Hệ thống máy tự động hóa quá trình quấn giúp giảm sức lao động, tăng độ đồng đều sản phẩm và nâng cao năng suất đáng kể so với phương pháp thủ công. Đây là công trình kỹ thuật có giá trị ứng dụng thực tiễn cao trong các ngành sản xuất, logistics và đóng gói công nghiệp tại Việt Nam.

1.1. Nhu cầu thực tiễn của màng bao PE trong công nghiệp

Màng PE hiện được sử dụng phổ biến trong nhiều ngành công nghiệp như đóng gói vật liệu xây dựng, kim loại, gỗ và hàng hóa xuất khẩu. Nhu cầu bảo vệ sản phẩm khỏi bụi bẩn, ẩm mốc và va đập trong quá trình vận chuyển ngày càng tăng cao. Các chi tiết dạng thanh đặc biệt dễ bị hư hỏng bề mặt nếu không được bảo vệ đúng cách. Quấn màng PE là giải pháp kinh tế và hiệu quả. Việc tự động hóa quy trình này mang lại lợi ích lớn cho doanh nghiệp sản xuất vừa và nhỏ tại Việt Nam.

1.2. Phạm vi và thông số kỹ thuật của đề tài nghiên cứu

Đề tài xác định rõ phạm vi thiết kế với chi tiết dạng tròn đường kính tối đa 100 mm và dạng hộp kích thước tối đa 100 x 100 mm. Chiều dài chi tiết được quấn tối đa đạt 1500 mm, khối lượng giới hạn dưới 10 kg. Năng suất mục tiêu là 120 sản phẩm mỗi giờ, đảm bảo phù hợp với quy mô sản xuất thực tế. Các thông số này được xác định dựa trên khảo sát nhu cầu thực tế tại các cơ sở sản xuất và logistics trong khu vực TP. Hồ Chí Minh và các tỉnh lân cận.

II. Phân tích các phương pháp quấn màng PE hiện nay

Hiện nay có ba phương pháp quấn màng PE phổ biến được áp dụng trong sản xuất. Phương pháp thủ công xuất hiện đầu tiên, đơn giản nhất về mặt vận hành. Ưu điểm chính là chi phí thấp và linh hoạt về đối tượng sử dụng. Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất là năng suất thấp và chất lượng quấn không đồng đều, phụ thuộc hoàn toàn vào tay nghề người lao động. Phương pháp bán tự động ra đời khi nền kinh tế bước vào giai đoạn cơ giới hóa. Máy móc hỗ trợ một phần quy trình, giúp tăng năng suất đáng kể so với thủ công. Người lao động vẫn cần can thiệp ở một số công đoạn. Chi phí đầu tư trung bình, phù hợp với doanh nghiệp vừa và nhỏ. Phương pháp tự động hóa hoàn toàn là xu hướng hiện đại nhất. Hệ thống sử dụng phần mềm điều khiển và cảm biến để thực hiện toàn bộ quy trình quấn mà không cần sự can thiệp của con người. Năng suất vượt trội, chất lượng đồng đều và giảm thiểu chi phí nhân công về lâu dài. Tại Việt Nam, hệ thống tự động hóa đang dần được áp dụng rộng rãi hơn nhờ chi phí đầu tư ngày càng giảm.

2.1. Ưu và nhược điểm của phương pháp thủ công và bán tự động

Phương pháp thủ công phù hợp với quy mô nhỏ lẻ và chi phí đầu tư gần như bằng không. Tuy nhiên, tốc độ quấn chậm, lực căng màng không đồng đều và dễ gây mỏi cơ cho người lao động khi làm việc liên tục. Phương pháp bán tự động cải thiện đáng kể về tốc độ và chất lượng. Máy hỗ trợ căng màng và dẫn hướng, người lao động chỉ cần đưa sản phẩm vào và lấy ra. Chi phí đầu tư tăng nhưng thời gian hoàn vốn nhanh nhờ năng suất cải thiện rõ rệt.

2.2. Xu hướng tự động hóa và các mô hình máy quấn trên thị trường

Thị trường máy quấn màng tự động đang phát triển nhanh chóng cả trong và ngoài nước. Các dòng máy nhập khẩu từ Trung Quốc, Đài Loan và châu Âu đa dạng về tính năng nhưng giá thành còn cao so với doanh nghiệp Việt Nam. Nghiên cứu trong nước ngày càng tập trung vào việc thiết kế máy nội địa với chi phí hợp lý hơn. Nguyên lý hoạt động cơ bản của các dòng máy khá tương đồng nhau, khác biệt chủ yếu ở mức độ tự động hóa, kết cấu cơ khí và hệ thống điều khiển.

III. Giải pháp thiết kế hệ thống cơ khí và điều khiển máy quấn

Nhóm nghiên cứu tại ĐH SPKT TP.HCM đề xuất phương án thiết kế máy quấn tự động với hệ thống cơ khí và hệ thống điều khiển tích hợp. Hệ thống cơ khí bao gồm bộ phận dẫn động chính, hệ thống con lăn chủ động và bị động, cụm quấn màng và khung máy chịu lực. Vật liệu chế tạo chủ yếu là thép C45, được lựa chọn dựa trên giới hạn bền 600 MPa và giới hạn chảy 450 MPa. Trục chủ động có đường kính tính toán tối thiểu 15 mm dựa trên phân tích ứng suất xoắn cho phép từ 12 đến 20 MPa. Khoảng cách giữa hai đầu trục bị động được xác định là 365 mm, bao gồm chiều dài con lăn 250 mm và khe hở lắp ghép. Hệ thống điều khiển được lập trình để đảm bảo tốc độ quấn đồng đều và lực căng màng ổn định trong suốt quá trình vận hành. Lực tổng cộng tác dụng lên trục bị động được tính toán là 400 N trong điều kiện tải lớn nhất. Then truyền lực được chọn với chiều rộng b = 5 mm và chiều cao h = 5 mm phù hợp với đường kính trục 15 mm. Toàn bộ quy trình tính toán đảm bảo độ an toàn và tính ổn định khi vận hành liên tục.

3.1. Tính toán và thiết kế hệ thống trục và con lăn

Trục chủ động và trục bị động được tính toán theo tiêu chuẩn cơ học máy. Vật liệu thép C45 được chọn vì tính phổ biến, dễ gia công và cơ tính tốt. Đường kính trục tối thiểu 15 mm được xác định thông qua công thức tính mô men xoắn và ứng suất cho phép. Con lăn chủ động có chiều dài 250 mm, đảm bảo ôm đủ chiều rộng sản phẩm. Kết cấu ổ lăn được bố trí đối xứng để phân bố tải đều. Hệ thống được kiểm nghiệm then và xác nhận đủ điều kiện bền trong vận hành thực tế.

3.2. Hệ thống điều khiển và quy trình lắp ráp máy

Hệ thống điều khiển được tích hợp để điều chỉnh tốc độ băng tải và cụm quấn màng theo thông số đặt trước. Các cảm biến vị trí đảm bảo phát hiện đầu và cuối chi tiết để bắt đầu và kết thúc chu kỳ quấn tự động. Quy trình lắp ráp được thực hiện theo bản vẽ kỹ thuật với dung sai kiểm soát chặt chẽ. Sau lắp ráp, máy được chạy thử không tải và có tải để kiểm tra độ ổn định. Kết quả thực nghiệm đánh giá năng suất và chất lượng quấn màng đạt yêu cầu đề ra.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn của đề tài

Đề tài tốt nghiệp tại ĐH SPKT TP.HCM đã hoàn thành các mục tiêu đề ra với mô hình máy quấn màng bao hoàn chỉnh. Hệ thống đáp ứng được các thông số kỹ thuật ban đầu về kích thước chi tiết, khối lượng và năng suất 120 sản phẩm mỗi giờ. Máy hoạt động ổn định với cả hai loại chi tiết: dạng tròn và dạng hộp. Chất lượng màng quấn đồng đều, lực căng ổn định và không xảy ra hiện tượng rách màng trong quá trình thử nghiệm. Kết quả nghiên cứu được trình bày đầy đủ trong thuyết minh đồ án và tập bản vẽ kỹ thuật chi tiết. Đề tài có ý nghĩa thực tiễn lớn trong bối cảnh công nghiệp hóa và tự động hóa tại Việt Nam. Mô hình có thể làm nền tảng cho việc phát triển sản phẩm thương mại với chi phí đầu tư thấp hơn các dòng máy nhập khẩu. Ứng dụng mở rộng có thể bao gồm ngành nội thất, vật liệu xây dựng, kim loại cán và các lĩnh vực đóng gói công nghiệp khác. Đây là hướng nghiên cứu cần được tiếp tục phát triển và hoàn thiện trong giai đoạn tiếp theo.

4.1. Đánh giá kết quả thực nghiệm và hiệu quả vận hành

Quá trình thực nghiệm được tiến hành với nhiều loại chi tiết khác nhau trong phạm vi thông số thiết kế. Máy đạt năng suất mục tiêu 120 sản phẩm mỗi giờ ở điều kiện vận hành liên tục. Độ đồng đều của lớp màng quấn được đánh giá bằng quan sát trực quan và đo đạc chiều dày. Kết quả cho thấy máy vận hành ổn định, ít tiếng ồn và không phát sinh rung động bất thường. Độ an toàn của hệ thống được xác nhận qua các bài kiểm tra tải định kỳ trong suốt quá trình thực nghiệm.

4.2. Tiềm năng ứng dụng và hướng phát triển trong tương lai

Máy quấn màng bao thiết kế tại ĐH SPKT TP.HCM có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong các cơ sở sản xuất vừa và nhỏ. Chi phí chế tạo nội địa thấp hơn đáng kể so với máy nhập khẩu cùng tính năng. Hướng phát triển tiếp theo có thể tích hợp cảm biến thông minh, kết nối IoT và điều khiển từ xa. Mở rộng phạm vi kích thước chi tiết và tốc độ quấn là hướng cải tiến quan trọng. Đề tài là cơ sở khoa học vững chắc cho các nghiên cứu ứng dụng trong lĩnh vực tự động hóa đóng gói tại Việt Nam.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong quy trình sản xuất và lưu thông hàng hóa công nghiệp, công đoạn đóng gói bảo quản đóng vai trò quan trọng nhằm duy trì cơ tính bề mặt, ngăn ngừa hiện tượng oxy hóa, trầy xước, bám bụi bẩn và tác động tiêu cực từ độ ẩm môi trường. Màng quấn căng PE (Polyethylene Stretch Film) là vật liệu được ứng dụng phổ biến nhờ cơ tính mềm dẻo, độ dãn dài lớn, khả năng chống thấm nước và giá thành thấp. Đối với các sản phẩm dạng thanh dài như ống thép, thanh nhôm định hình, hộp kim loại hoặc thanh gỗ, thao tác bao gói thủ công bằng sức người thường bộc lộ nhiều điểm hạn chế: tốc độ quấn chậm, chất lượng bề mặt màng bao không đồng đều, tốn kém nhân công và khó đáp ứng các tiêu chuẩn xuất xưởng hàng loạt.

Trong bối cảnh từng bước chuyển dịch sang tự động hóa sản xuất, các doanh nghiệp vừa và nhỏ cũng như các cơ sở gia công cơ khí đòi hỏi các giải pháp máy móc chuyên dụng có chi phí hợp lý. Các dòng máy quấn màng nhập khẩu trên thị trường tuy sở hữu năng suất cao nhưng kích thước cồng kềnh, chi phí đầu tư lớn và yêu cầu nguồn điện công nghiệp 3 pha 380V, gây khó khăn cho việc triển khai ở quy mô vừa và nhỏ. Từ những đòi hỏi thực tiễn trên, đề tài "Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy quấn màng bao cho chi tiết dạng thanh" được nhóm tác giả tại Khoa Cơ khí Chế tạo máy, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh thực hiện.

Mục tiêu nghiên cứu và các nhiệm vụ kỹ thuật của đề tài được xác lập cụ thể như sau:

1. Thiết kế và chế tạo hoàn chỉnh mô hình máy quấn màng bao cho chi tiết dạng thanh, đảm bảo kết cấu cơ khí cứng vững, vận hành ổn định và an toàn.
2. Đạt chỉ tiêu năng suất làm việc từ 100 đến 120 sản phẩm/giờ đối với chiều dài thanh tiêu chuẩn.
3. Đảm bảo chất lượng bao gói bề mặt: lớp màng quấn phủ đều, thẩm mỹ, không bị rách hay đứt màng trong quá trình chuyển động.
4. Tích hợp nguồn điện dân dụng 1 pha 220V xoay chiều nhằm tương thích với hạ tầng điện lưới của các xưởng sản xuất nhỏ và hộ kinh doanh.
5. Xây dựng chu trình làm việc bán tự động, thao tác vận hành đơn giản, dễ bảo trì, tích hợp cơ cấu cắt màng và giữ mối màng tự động cho chu kỳ làm việc kế tiếp.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đồ án:

• Đối tượng nghiên cứu: Các sản phẩm dạng thanh dài tối đa 1500 mm; bao gồm thanh tiết diện tròn với đường kính tối đa 100 mm và thanh tiết diện hộp vuông/chữ nhật với kích thước mặt cắt ngang tối đa 100 x 100 mm; khối lượng mỗi thanh dưới 10 kg. Vật liệu bao gói là cuộn màng quấn căng PE.
• Phạm vi nghiên cứu: Giới hạn trong việc nghiên cứu tính toán động học, động lực học các cơ cấu truyền động cơ khí; thiết kế mô hình 3D và xuất bản vẽ 2D; tính toán độ bền trục, ổ lăn, khung vỏ; gia công chế tạo chi tiết máy; xây dựng mạch điều khiển bằng bộ điều khiển lập trình (PLC) kết hợp biến tần, khí nén; lắp ráp hoàn thiện và thực nghiệm đánh giá khả năng vận hành của máy tại xưởng thực hành.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Cơ sở lý thuyết và tiêu chuẩn tính toán

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết cốt lõi về kỹ thuật vật liệu polyme và cơ sở thiết kế máy công nghiệp:

• Đặc tính vật liệu PE: Màng PE được tạo thành từ quá trình trùng hợp monome etylen ($C_2H_4$), là nhựa nhiệt dẻo có tỷ trọng vô định hình khoảng 0,85 g/cm³ (dải tỷ trọng chung từ 0,880 đến 0,915 g/cm³), nhiệt độ nóng chảy xấp xỉ 120 °C, nhiệt độ hóa thủy tinh thấp khoảng -100 °C, độ giãn dài đạt xấp xỉ 300%. Màng có khả năng trơ hóa học cao, không tan trong nước, cồn, dầu mỡ ở nhiệt độ phòng và có tính năng cách điện, cách nhiệt.
• Cơ sở tính toán chi tiết máy: Áp dụng hệ thống công thức giải tích tính toán sức bền vật liệu và truyền động cơ khí theo giáo trình Chi tiết máy: phương pháp tính toán tải trọng và công suất băng tảiベルト phẳng; lý thuyết tính chọn bộ truyền đai răng (modun $m$, bước đai $p$, số răng, tải trọng vòng cho phép); phương pháp phân tích lực và ứng suất tương đương trên trục truyền động bằng thép kết cấu C45; phương pháp kiểm nghiệm độ bền dập và độ bền cắt của then bằng theo tiêu chuẩn.

Phương pháp nghiên cứu

• Phương pháp phân tích - tổng hợp tài liệu: Thu thập, khảo sát và đánh giá ưu nhược điểm của các giải pháp quấn màng hiện hành (thủ công, bán tự động và tự động hoàn toàn), khảo sát thông số kỹ thuật của các dòng máy thương mại (máy S500 của Tín Phát, máy FHOPE-E200 của Fhopepack).
• Phương pháp mô hình hóa và tính toán thiết kế: Thiết kế kết cấu tổng thể và từng cụm chi tiết trên không gian ba chiều bằng phần mềm Autodesk Inventor; thiết lập bản vẽ chế tạo 2D bằng AutoCAD; sử dụng công cụ mô phỏng phần tử hữu hạn (FEA) tích hợp sẵn để phân tích chuyển vị và ứng suất trên kết cấu khung máy.
• Phương pháp thiết kế điều khiển tự động: Ứng dụng phần mềm GX Works 2 để lập trình sơ đồ điều khiển dạng Ladder cho bộ điều khiển PLC; tích hợp biến tần điều khiển tốc độ động cơ cụm quấn và các cảm biến quang điện nhận diện vị trí phôi.
• Phương pháp thực nghiệm chế tạo: Gia công cơ khí (tiện, phay, cắt dây, uốn tấm, hàn kết cấu), lắp ráp hoàn chỉnh cụm cơ khí, đấu nối mạch điện khí nén và chạy kiểm nghiệm thực tế với phôi chuẩn 1500 mm.

Nguồn dữ liệu

Dữ liệu nghiên cứu bao gồm số liệu thực nghiệm đo đạc kích thước phôi, thông số vật lý của màng PE thương phẩm, catalogue tra cứu từ các nhà cung cấp thiết bị công nghiệp: động cơ và hộp số Oriental Motor, thiết bị khí nén Airtac và Taiyo, biến tần và PLC Mitsubishi Electric, thiết bị đóng cắt điện Chint.

Thiết kế và triển khai hệ thống kỹ thuật

Hệ thống máy quấn màng bao cho chi tiết dạng thanh được phân chia thành các phân hệ kỹ thuật cơ bản: cơ cấu vận chuyển chi tiết, cơ cấu kẹp và dẫn hướng, cơ cấu quay vòng quấn, cơ cấu cắt - giữ màng và mạch điều khiển điện khí nén.

So sánh và lựa chọn phương án kết cấu

Nhóm nghiên cứu đã khảo sát và đánh giá có hệ thống các phương án thiết kế nhằm lựa chọn giải pháp tối ưu cho điều kiện gia công thực tế:

Cụm chức năng	Phương án cân nhắc	Ưu điểm	Nhược điểm	Phương án được chọn
Nguyên lý quấn tổng thể	PA 1: Chi tiết tịnh tiến qua vòng quấn quay tròn cố định. PA 2: Chi tiết đứng yên, cụm quấn tịnh tiến dọc thân chi tiết.	PA 1: Kết cấu cứng vững, quấn được đa dạng chiều dài, dễ bảo trì. PA 2: Không giới hạn diện tích đặt phôi tĩnh.	PA 1: Khung máy cần dài theo hành trình băng tải. PA 2: Cơ cấu chuyển động phức tạp, khó quấn hết hai đầu thanh.	Phương án 1: Chi tiết chuyển động tịnh tiến qua cụm quấn cố định.
Cơ cấu vận chuyển	PA 1: Băng tải PVC truyền động đai. PA 2: Băng tải PVC truyền động xích. PA 3: Băng tải con lăn tự do/dẫn động.	PA 1: Vận hành êm ái, nhẹ, bảo dưỡng đơn giản. PA 2: Chịu tải rất lớn. PA 3: Chịu va đập tốt.	PA 1: Tải trọng nhẹ hơn xích. PA 2: Tiếng ồn lớn, cần tra dầu bôi trơn thường xuyên. PA 3: Dễ trượt chi tiết nhẹ.	Phương án 1: Băng tải mặt phẳng belt PVC dẫn động đai.
Dẫn động vòng quấn	PA 1: Bộ truyền bánh ma sát. PA 2: Bộ truyền bánh răng ăn khớp ngoài. PA 3: Bộ truyền trục vít - bánh vít.	PA 1: Cấu tạo đơn giản, êm, chi phí thấp, cho phép trượt an toàn. PA 2: Tỉ số truyền chính xác, tải lớn. PA 3: Tỉ số truyền lớn, nhỏ gọn.	PA 1: Khả năng tải trung bình, có hiện tượng trượt hình học. PA 2, 3: Chế tạo phức tạp, chi phí cao, tiếng ồn lớn.	Phương án 1: Bộ truyền bánh ma sát cao su dẫn động vòng quấn.
Kết cấu vòng quấn	PA 1: Thép tấm dày 15 mm cắt CNC/cắt dây. PA 2: Thép tấm dày 1,5 mm uốn hàn định hình.	PA 1: Độ cứng vững cơ học rất cao. PA 2: Trọng lượng nhẹ, quán tính quay nhỏ, giảm công suất động cơ.	PA 1: Quá nặng, đòi hỏi mô men động cơ lớn, chi phí cao. PA 2: Độ chính xác chế tạo uốn đòi hỏi sự căn chỉnh.	Phương án 2: Thép tấm uốn lượn hàn có bề dày 1,5 mm.

Tính toán các thông số cơ khí chủ yếu

1. Băng tải vận chuyển:

   • Dạng băng phẳng PVC, 3 lớp màng cốt, bề dày tổng thể $\delta = 2\text{ mm}$ (lớp phủ cao su mặt làm việc $0,5\text{ mm}$), bề rộng băng $B = 250\text{ mm}$.
   • Con lăn đỡ dạng trụ trơn đường kính $D_{cl} = 65\text{ mm}$, chiều dày vỏ $10\text{ mm}$, khoảng cách giữa tâm hai con lăn chủ động và bị động là $1435\text{ mm}$.
   • Với yêu cầu chu kỳ quấn thanh $1500\text{ mm}$ hoàn tất trong 30 giây (trong đó thời gian gá đặt phôi là 10 giây, thời gian băng tải dịch chuyển là 20 giây), vận tốc băng tải được xác định là $v_b = 0,075\text{ m/s}$. Năng suất vận chuyển đạt $Q = 1,2\text{ tấn/h}$.
   • Tổng lực cản kéo băng tải tính toán với hệ số ma sát $\mu = 0,3$ và tải trọng $10\text{ kg}$ là $F = 400\text{ N}$. Công suất động cơ cần thiết là $0,025\text{ kW}$ ($25\text{ W}$). Động cơ được lựa chọn là động cơ điều khiển tốc độ Oriental Motor mã M540-402, kết hợp hộp giảm tốc có tỉ số truyền $i = 90$, tốc độ trục ra đạt khoảng 22 vòng/phút, mô men xoắn cho phép đạt $TL = 2,73\text{ N.m}$ (đã nhân hệ số an toàn $S_f = 2$).

2. Bộ truyền đai răng dẫn động phụ:

   • Sử dụng để đồng tốc hai bánh ma sát cao su đỡ vòng quấn nhằm phân bổ đều lực kéo và định vị tâm vòng quấn.
   • Modun đai răng chọn $m = 3\text{ mm}$; bề rộng đai $b = 16\text{ mm}$; số răng bánh đai chủ động và bị động $z_1 = z_2 = 30$ (tỉ số truyền $u = 1$); đường kính vòng chia $d_{a1} = d_{a2} = 90\text{ mm}$; đường kính đỉnh $88,8\text{ mm}$.
   • Chiều dài đai tương ứng số răng đai $Z_d = 63$ răng; khoảng cách trục thiết kế $a = 150\text{ mm}$; góc ôm đai $\alpha = 180^\circ$ với số răng ăn khớp đồng thời $z_0 = 15$ răng. Kiểm nghiệm ứng suất kéo cho thấy lực vòng riêng trên đai $1,85\text{ N/mm} < 10\text{ N/mm}$, thỏa mãn điều kiện bền.

3. Tính toán trục tang và mối ghép then:

   • Vật liệu chế tạo trục tang là thép hợp kim C45 (giới hạn bền $\sigma_b = 600\text{ MPa}$, giới hạn chảy $\sigma_{ch} = 450\text{ MPa}$, ứng suất xoắn cho phép $[\tau] = 20\text{ MPa}$).
   • Đường kính trục tang chủ động sơ bộ tính theo mô men xoắn $d \ge 13,36\text{ mm}$, chọn đường kính chuẩn lắp ghép $d = 15\text{ mm}$. Chiều dài trục tang chủ động $L = 395\text{ mm}$, trục bị động $L = 365\text{ mm}$.
   • Kiểm nghiệm bền trục tại tiết diện lắp ổ bi cho thấy hệ số an toàn đều lớn hơn giá trị cho phép.
   • Then bằng được chọn theo đường kính trục $15\text{ mm}$: bề rộng $b = 5\text{ mm}$, chiều cao $h = 5\text{ mm}$, độ sâu rãnh trên trục $t = 3\text{ mm}$, trên may-ơ $t_1 = 2,1\text{ mm}$, vật liệu thép C45 đảm bảo độ bền dập và bền cắt.

Hệ thống điều khiển, khí nén và thiết bị tự động hóa

Hệ thống điều khiển trung tâm được cấu thành từ các thiết bị công nghiệp tiêu chuẩn:

• Bộ điều khiển lập trình: Bo mạch PLC Mitsubishi FX3U-14MT (ngõ ra transistor, tốc độ xử lý nhanh, điều khiển cấp xung linh hoạt).
• Biến tần: Mitsubishi FR-E520 công suất phù hợp để biến đổi tần số nguồn cấp, qua đó điều chỉnh tốc độ góc của động cơ quay vòng quấn, tạo sự tương thích với bước tiến của băng tải khi thay đổi yêu cầu mật độ lớp màng quấn.
• Cơ cấu chấp hành khí nén: Xi lanh Taiyo điều khiển cụm con lăn dẫn hướng kẹp chi tiết từ trên xuống, giữ ổn định thanh trong suốt quá trình đi xuyên qua tâm vòng quấn; xi lanh thân tròn Airtac mã MI25X200SCA (đường kính nòng 25 mm, hành trình 200 mm) thực hiện nhiệm vụ đẩy - kéo cụm đầu kẹp màng PE và đưa màng tì vào dao cắt chuyên dụng.
• Khí cụ điện và cảm biến: Cảm biến quang điện phản xạ khuếch tán Omron E3F-DS30C4 phát hiện phôi đầu vào và điểm kết thúc thanh; van điện từ khí nén 3/2 tác động bằng cuộn coil (Airtac); khởi động từ và rơ-le nhiệt đóng cắt nguồn cấp tổng của hãng Chint.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu

Chương mở đầu tập trung làm rõ tính cấp thiết của việc áp dụng máy móc tự động hóa vào khâu đóng gói sản phẩm màng căng trong bối cảnh sản xuất công nghiệp hiện đại. Tác giả chỉ ra sự bất cập của phương pháp quấn thủ công về mặt hao tốn thời gian, tính thiếu ổn định về chất lượng quấn và chi phí nhân công ngày một gia tăng. Từ đó, đề tài xác định rõ mục tiêu chế tạo máy quấn màng PE kích thước nhỏ gọn, chạy nguồn 220V, công suất phục vụ cho các chi tiết dạng thanh dài tối đa 1500 mm với dải kích thước tròn $d \le 100\text{ mm}$ hoặc vuông $100 \times 100\text{ mm}$. Các nhiệm vụ nghiên cứu được phân kỳ chi tiết từ bước khảo sát, mô hình hóa thiết kế, tính toán sức bền, lựa chọn thiết bị cho đến gia công thực tế tại xưởng.

Chương 2: Tổng quan nghiên cứu đề tài

Nội dung chương 2 khái quát bản chất hóa lý của vật liệu hạt nhựa và màng Polyethylene (PE), trình bày dây chuyền công nghệ đùn thổi màng đơn và màng kép. Chương này khảo sát 3 cấp độ công nghệ quấn màng PE trong đời sống và sản xuất: thủ công, bán tự động và tự động hóa. Đáng chú ý, tác giả thực hiện phân tích so sánh kỹ thuật hai mẫu máy thương mại tiêu biểu:

• Máy quấn S500 (Công ty Thiết bị Công nghiệp và Dịch vụ Tín Phát): Nguồn AC 380V/50Hz, công suất 7 kW, kích thước sản phẩm rộng 100 - 500 mm, tải trọng tới 2000 kg, vận tốc băng tải 8 m/phút. Ưu điểm điều khiển PLC hoàn chỉnh, song nhược điểm là chi phí rất cao, phôi nhỏ dễ bị trượt và chưa tích hợp tự động cấp phôi.
• Máy quấn FHOPE-E200 (Fhopepack): Nguồn AC 380V, công suất 2,8 kW, dài sản phẩm 1000 - 5000 mm, tốc độ quấn 30 - 100 vòng/phút, tốc độ bao gói 2 - 10 m/phút. Nhược điểm là trọng lượng máy lớn (1000 kg), giá thành cao và thiếu cơ cấu dẫn hướng chi tiết nhỏ. Các khảo sát trên là căn cứ thực tiễn để định hình bài toán thiết kế máy có chi phí thấp hơn, phù hợp cho quy mô vừa và nhỏ.

Chương 3: Phương hướng và giải pháp thực hiện

Chương 3 trình bày các yêu cầu thiết kế kỹ thuật (đảm bảo tính cứng vững, ổn định, làm việc liên tục, tính bán tự động và hiệu suất đạt trên 85%). Tác giả thiết lập sơ đồ nguyên lý và tiến hành phân tích đa tiêu chí để chọn lựa các giải pháp:

1. Lựa chọn sơ đồ chi tiết tịnh tiến qua vòng quấn quay thay vì vòng quấn di chuyển dọc thanh.
2. Chọn băng tải belt PVC kéo bằng bộ truyền đai nhằm chống ồn, dễ gia công và bảo vệ phôi khỏi trầy xước.
3. Chọn cơ cấu dẫn hướng dọc bằng các con lăn điều chỉnh kết hợp cụm xi lanh con lăn kẹp chặt từ trên xuống nhằm chống văng lắc chi tiết.
4. Lựa chọn bộ truyền bánh ma sát cho cụm quay vòng quấn, kết hợp bộ truyền phụ đai răng đồng tốc hai trục ma sát để giảm thiểu kích thước, giảm tiếng ồn so với phương án bánh răng hoặc trục vít - bánh vít.
5. Thiết kế vòng quấn dạng thép tấm mỏng 1,5 mm uốn hàn giúp hạ thấp quán tính và giảm công suất động cơ.
6. Thiết kế cơ cấu cắt và kẹp giữ đầu màng kết hợp giữa hành trình xi lanh và lưỡi dao cắt cố định.

Chương 4: Tính toán và thiết kế

Đây là chương nội dung kỹ thuật trọng tâm của đồ án, cung cấp toàn bộ chuỗi tính toán định lượng:

• Xác định thông số hình học, động học băng tải với vận tốc kéo $v_b = 0,075\text{ m/s}$, công suất cản $25\text{ W}$, tính chọn động cơ Oriental M540-402 kèm hộp giảm tốc $i = 90$. Kiểm nghiệm mô men quán tính quy đổi về trục động cơ $J_G$ lớn hơn tổng quán tính tải $J$, đảm bảo khởi động an toàn.
• Tính toán chi tiết bộ truyền đai răng đồng tốc ($m = 3\text{ mm}$, $b = 16\text{ mm}$, $z_1 = z_2 = 30$, $Z_d = 63$ răng, khoảng cách trục $150\text{ mm}$, lực vòng $F_t = 300\text{ N}$).
• Tính toán trục tang dẫn động và bị động: lập biểu đồ nội lực (lực cắt và mô men uốn), xác định đường kính trục tại các tiết diện chịu lực nguy hiểm ($d = 15\text{ mm}$), kiểm nghiệm then bằng thép C45 ($5 \times 5\text{ mm}$).
• Lựa chọn thiết bị khí nén (xi lanh Taiyo kẹp phôi, xi lanh Airtac MI25X200SCA cắt giữ màng) và van điện từ đảo chiều.
• Xây dựng sơ đồ đấu nối mạch động lực, mạch điều khiển PLC FX3U-14MT, biến tần Mitsubishi FR-E520, bố trí cảm biến quang E3F-DS30C4 nhận biết tín hiệu đầu vào và chu trình logic hoạt động của máy.

Chương 5: Chế tạo và thực nghiệm máy

Chương 5 phản ánh kết quả thi công thực tế tại xưởng. Nhóm tác giả thực hiện gia công các chi tiết cơ khí (tiện trục, con lăn, uốn vòng quấn, hàn cụm khung máy), tiến hành lắp ráp cơ khí chính xác và đi dây hệ thống tủ điện điều khiển. Bố trí thực nghiệm được triển khai với các mẫu phôi thanh tròn và thanh hộp có độ dài tối đa 1500 mm. Tác giả ghi nhận các thông số vận hành thực tế, đánh giá sự phối hợp giữa chu kỳ cấp phôi, thời gian kẹp phôi, tốc độ quay của vòng quấn và cơ cấu cắt màng tự động. Từ các hiện tượng rung lắc hoặc sai số bước quấn trong quá trình chạy thử ban đầu, nhóm đã đề xuất và thực hiện các giải pháp căn chỉnh vị trí bánh ma sát và áp lực khí nén kẹp phôi, đồng thời ban hành các quy định hướng dẫn an toàn lao động khi vận hành máy.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đã hoàn thành toàn diện các mục tiêu đề ra ban đầu thông qua mô hình máy thực nghiệm hoạt động hoàn chỉnh:

Kết quả định lượng và kỹ thuật

• Năng suất vận hành: Máy hoàn thành chu trình quấn một chi tiết dài 1500 mm trong vòng 30 giây (10 giây gá đặt và định vị phôi, 20 giây thực hiện hành trình quấn và cắt màng). Năng suất thực tế đạt 120 sản phẩm/giờ, hoàn toàn đáp ứng nhiệm vụ thiết kế ban đầu (yêu cầu từ 100 đến 120 sản phẩm/giờ).
• Hiệu suất máy: Đạt tỷ lệ 95% trong quá trình thử nghiệm liên tục, mức độ bao kín màng đồng đều, không xảy ra hiện tượng đứt màng PE giữa chừng hay trượt lệch phôi.
• Tiêu thụ điện năng và tương thích: Sử dụng động cơ điện xoay chiều 1 pha 220V dân dụng, không đòi hỏi đầu tư trạm biến áp hay nguồn 3 pha công nghiệp.
• Chức năng tự động hóa phụ trợ: Cơ cấu cắt và giữ màng bằng xi lanh khí nén Airtac kết hợp lưỡi dao hoạt động chuẩn xác, tự động giữ đầu màng làm mối chờ cho chu kỳ nạp phôi tiếp theo mà không cần người thao tác dán màng thủ công.

Giải pháp kỹ thuật đóng góp

• Đề xuất kết cấu vòng quấn trọng lượng nhẹ từ thép uốn dày 1,5 mm kết hợp cơ cấu dẫn động ma sát bánh cao su 2 điểm đồng tốc qua đai răng, giải quyết triệt để bài toán giảm khối lượng chuyển động, giảm tải công suất cho động cơ và hạ giá thành chế tạo so với việc gia công cắt dây thép tấm dày.
• Tích hợp thành công cơ cấu kẹp con lăn khí nén có khả năng đàn hồi và tự thích ứng với các kích thước tiết diện khác nhau (từ ống tròn đến thanh hộp $100 \times 100\text{ mm}$), khắc phục hiện tượng rung giật khi chi tiết di chuyển qua tâm vòng quấn.

So sánh với các nghiên cứu và sản phẩm hiện hữu

Khác với các dòng máy công nghiệp cỡ lớn như Tín Phát S500 hay FHOPE-E200 (có công suất tiêu thụ từ 2,8 kW đến 7 kW, trọng lượng lên tới hàng tấn và chi phí đầu tư rất lớn), sản phẩm của đồ án đã thu gọn tối đa không gian lắp đặt, giảm thiểu chi phí chế tạo nhờ tận dụng vật liệu tiêu chuẩn trong nước và các dòng linh kiện điều khiển phổ thông, trực tiếp mở ra khả năng ứng dụng cho phân khúc cơ sở sản xuất quy mô nhỏ.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài

1. Mức độ tự động hóa: Hệ thống mới dừng lại ở quy trình bán tự động; công đoạn cấp phôi thô vào băng tải và lấy sản phẩm sau khi quấn vẫn phụ thuộc vào thao tác thủ công của công nhân.
2. Hiện tượng trượt truyền động ma sát: Khi máy vận hành trong thời gian dài hoặc bề mặt bánh cao su bị mài mòn, bám bụi bẩn, hệ số ma sát giữa bánh dẫn và vòng quấn có thể suy giảm, tiềm ẩn nguy cơ sai lệch tốc độ quay.
3. Giới hạn kích thước phôi: Máy chỉ xử lý được các chi tiết có chiều dài không vượt quá 1500 mm và kích thước mặt cắt ngang tối đa 100 mm. Kết cấu chưa có khả năng tự động thay đổi cữ kẹp theo phương ngang cho các loại biên dạng bất đối xứng phức tạp.

Hướng nghiên cứu và phát triển tiếp theo

• Thiết kế bổ sung cơ cấu cấp phôi tự động (dạng máng cấp phôi trọng lực hoặc cánh tay gắp khí nén) và cơ cấu đẩy phôi thành phẩm tự động ra pallet chứa.
• Cải tiến cụm bánh ma sát dẫn động hoặc nghiên cứu phương án đai răng vòng khẩu độ lớn để khắc phục triệt để hiện tượng trượt cơ học khi làm việc cường độ cao.
• Nâng cấp hệ thống cảm biến đo đạc tự động kích thước tiết diện phôi đầu vào để PLC tự động điều chỉnh tốc độ biến tần, tối ưu hóa mật độ phủ màng quấn theo từng loại sản phẩm.

Giá trị tham khảo

Tài liệu đồ án tốt nghiệp là tài liệu tham khảo có giá trị học thuật và ứng dụng thực tiễn cao cho nhiều nhóm đối tượng:

• Sinh viên chuyên ngành Cơ khí chế tạo máy, Cơ điện tử, Kỹ thuật công nghiệp: Đồ án là tài liệu trực quan minh họa đầy đủ quy trình từ thiết kế nguyên lý, tính toán động lực học, sức bền vật liệu, mô hình hóa CAD 3D/2D đến triển khai thi công chế tạo máy thực tế.
• Tham khảo phương pháp tính toán chi tiết máy: Các chương mục tính chọn băng tải belt PVC, tính toán bộ truyền đai răng, thiết kế trục tang chịu uốn - xoắn kết hợp và lựa chọn then theo tiêu chuẩn là nguồn bài tập tính toán thực tế cho các môn học Cơ sở thiết kế máy và Đồ án chi tiết máy.
• Kỹ sư tích hợp hệ thống điện - khí nén quy mô vừa và nhỏ: Toàn bộ sơ đồ kết nối phần cứng giữa bo mạch PLC FX3U, biến tần Mitsubishi FR-E520, cảm biến quang và van điện từ khí nén Airtac được trình bày rõ ràng, có thể áp dụng trực tiếp cho các bài toán tự động hóa quá trình đóng gói, vận chuyển phôi tương tự.
• Các xưởng sản xuất, hộ kinh doanh gia công kim khí: Cung cấp phương án kỹ thuật khả thi, chi phí thấp để tự chế tạo máy quấn bảo vệ thanh nhôm định hình, ống inox hoặc chi tiết gỗ phục vụ nhu cầu nội bộ.

Câu hỏi thường gặp

1. Máy quấn màng được thiết kế để xử lý những loại chi tiết có kích thước và tải trọng như thế nào?
Máy được thiết kế chuyên dụng cho các chi tiết dạng thanh dài tối đa 1500 mm, khối lượng tối đa dưới 10 kg. Tiết diện thanh bao gồm dạng tròn với đường kính tối đa 100 mm và dạng hình hộp chữ nhật hoặc vuông với kích thước tiết diện ngang tối đa 100 x 100 mm.

2. Động cơ dẫn động băng tải có thông số kỹ thuật ra sao và tại sao lại đáp ứng được yêu cầu tải trọng?
Động cơ kéo băng tải là loại motor điều chỉnh tốc độ Oriental Motor mã M540-402, công suất tiêu thụ định mức 25 W, kết hợp hộp giảm tốc có tỉ số truyền $i = 90$ để cho ra tốc độ trục khoảng 22 vòng/phút. Quá trình tính toán động lực học cho thấy tổng mô men quán tính tải quy đổi $J$ nhỏ hơn rất nhiều so với mô men quán tính cho phép của cụm động cơ - hộp số ($J_G = 0,75\text{ kg.cm}^2$), đảm bảo hệ thống kéo được phôi 10 kg di chuyển với vận tốc ổn định $0,075\text{ m/s}$.

3. Cơ cấu cắt màng PE và giữ mối màng cho chu kỳ tiếp theo hoạt động theo nguyên lý nào?
Khi băng tải đưa chi tiết quấn hết chiều dài, xi lanh khí nén thân tròn Airtac (MI25X200SCA) đẩy đầu kẹp ra để giữ chặt màng PE. Trong lúc đầu kẹp giữ màng, băng tải tiếp tục đưa chi tiết tiến lên một đoạn ngắn làm cho màng căng ra và tự đứt khi tì vào lưỡi dao cắt cố định. Đầu kẹp tiếp tục duy trì trạng thái kẹp mối màng thừa này để làm điểm tựa quấn tự động cho thanh tiếp theo khi được đưa vào.

4. Vì sao nhóm tác giả lựa chọn phương án vòng quấn bằng thép mỏng uốn hàn thay vì gia công cắt nguyên tấm dày 15 mm?
Phương án gia công vòng quấn bằng thép tấm dày 15 mm bằng phương pháp cắt dây hoặc CNC tuy có độ cứng vững cao nhưng làm tăng đáng kể khối lượng và mô men quán tính quay của cụm vòng, buộc phải sử dụng động cơ công suất lớn và khung máy cồng kềnh. Việc lựa chọn thép tấm dày 1,5 mm uốn và hàn định hình giúp vòng quấn có trọng lượng rất nhẹ, dễ gá đặt, giảm tải trọng cho động cơ điện 220V và tiết kiệm chi phí gia công, phù hợp với năng lực chế tạo của đề tài.

5. Năng suất thực nghiệm và hiệu suất làm việc thực tế của máy đạt bao nhiêu?
Trong quá trình thực nghiệm, máy đạt chu kỳ quấn 30 giây cho một thanh dài 1500 mm (10 giây gá phôi, 20 giây quấn và cắt), tương đương năng suất thiết kế từ 100 đến 120 sản phẩm/giờ. Hiệu suất làm việc thực tế của toàn hệ thống đạt mức 95%.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy quấn màng bao cho chi tiết dạng thanh" đã giải quyết thành công bài toán tự động hóa công đoạn bao gói màng căng PE cho các sản phẩm cơ khí dạng thanh dài dưới 1500 mm. Hệ thống máy được thiết kế tối ưu về mặt cơ học khi kết hợp băng tải PVC, cơ cấu kẹp phôi tự lựa, cụm vòng quấn truyền động bánh ma sát đồng tốc và hệ thống cắt giữ màng khí nén tự động. Việc ứng dụng bộ điều khiển PLC FX3U, biến tần và nguồn điện dân dụng 220V giúp máy đạt hiệu suất 95% cùng năng suất 120 sản phẩm/giờ, tạo ra giải pháp đóng gói hiệu quả cao, chi phí thấp, phù hợp với điều kiện sản xuất của các doanh nghiệp vừa và nhỏ hiện nay.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Giới thiệu.  Chương 2: Tổng quan về đề tài nghiên cứu.  Chương 3: Phương hướng và giải pháp thực hiện.  Chương 4: Tính toán và thiết kế.

 Chương 5: Chế tạo và thực nghiệm máy.  Kết luận và kiến nghị. 2 CHƯƠNG 2 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 2. Giới thiệu về đối tượng 2.

Đặc điểm và công nghệ sản suất màng PE 2. Đặc điểm Hạt nhựa PE có tên tiếng Anh là polyethene hay polyethylene; PE là tên viết tắt, là một nhựa nhiệt dẻo (thermoplastic) được rất phổ biến sử dụng trên thế giới ( hàng năm với lượng tiêu thụ trên 60 triệu tấn). Polyetylen là một hợp chất hữu cơ (poly) gồm nhiều nhóm etylen CH2-CH2 liên kết với nhau bằng các liên kết hydro nội phân tử. Polyetylen được điều chế bằng phản ứng trùng hợp các monome etylen (C2H4).

1: Hạt nhựa PE a. Đặc tính nhựa PE Hạt nhựa PE khi nhắc có thể kể đến một số đặc tính như:  Tỷ trọng: PP vô định hình: 0,85 g/cm3.  Điểm nóng chảy: ~ 120 °C.  Điểm hoá thuỷ tinh: ~ -100 °C.

 Không tan trong các loại rượu, chất béo, nước, aceton… ở bất cứ nhiệt độ nào.  Chỉ tan trong dung môi chứa các loại tinh dầu, toluen, xilen…ở nhiệt độ khoảng 70oC.  Không tác dụng được với dung dịch axit, kiềm, brom… b. Phân loại nhựa PE Nhựa PE được phân loại dựa trên khối lượng phân tử, tỷ trọng (0,880 – 0,915 g/cm³), độ kết tinh và mức độ khâu mạch, có tất cả 8 loại nhựa PE, tùy theo vào yêu cầu và điều kiện làm việc cụ thể sẽ có các ứng dụng cụ thể đối với từng loại nhựa.

Màng PE Màng bao PE (PE Stretch Film) thường được gọi là màng ni lông, được sản xuất từ các hạt nhựa PE nguyên bản bằng cách nóng chảy chúng trong máy đùn ở nhiệt độ thích hợp, rồi đưa vào khuôn ép và làm nguội; có vai trò để bọc thực phẩm, hàng hóa… giúp bảo vệ tránh khỏi các yếu tố gây hại từ bên ngoài. Một số đặc điểm của màng PE:  Màng PE có không mùi, màu trắng trong suốt (không màu),  Không dẫn điện, không dẫn nhiệt.  Độ bền cao, co giãn tốt (300%), khả năng chống thấm nước/dầu mỡ, không cho không khí đi qua…  Nhiệt độ hóa thủy tinh thấp (-100 °C), nhiệt độ nóng chảy cao (120 °C). Công nghệ sản suất màng PE quấn Hiện nay sản xuất màng PE từ 2 công nghệ chính:  Sản xuất màng bằng công nghệ thổi.

 Sản xuất màng bằng công nghệ cán. 2: Máy thổi màng đơn Hình 2. 3: Máy thổi màng kép 4 CHƯƠNG 2 Hình dạng, kích thước màng được phân loại theo nhu cầu thực tế và phương pháp sử dụng, được phân ra làm 2 dạng chính là màng quấn bằng thủ công và màng quấn bằng máy:  Quấn màng PE thủ công: Loại màng này có kích thước nhỏ, phù hợp để cầm và quấn lên sản phẩm bằng tay. Mặc dù thuận tiện, nhưng việc quấn màng này mất nhiều công sức và thời gian vì được thực hiện bằng tay.

 Quấn màng PE bằng máy: Loại màng này có kích thước lớn hơn, được tạo hình để sử dụng với các máy quấn màng tự động. Sự kết hợp này giúp tự động hóa quá trình quấn màng, nguyên liệu được tiết kiệm, đảm bảo tính đồng nhất sản phẩm và nâng cao hiệu suất sản xuất. Ưu điểm của việc sử dụng máy so với thủ công:  Sử dụng dễ dàng: Nhờ công nghệ tiên tiến, máy quấn màng PE có nhiều tính năng vượt trội, nhằm thực hiện công việc nhanh chóng. Máy quấn màng có thể điều chỉnh để thích hợp nhiều loại sản phẩm và bao bì khác nhau.

Đồng thời, cũng có các mô hình máy nhỏ gọn hơn phù hợp với những doanh nghiệp nhỏ hơn hoặc nhu cầu sử dụng thấp hơn.  Tăng năng suất: So với việc quấn màng bằng tay, sử dụng máy giúp nâng cao năng suất và hiệu quả trong công việc rất lớn. Vì vậy, sử dụng máy quấn màng PE là giải pháp tuyệt vời thời gian sản xuất của doanh nghiệp được tiết kiệm.  Giải pháp cho tiết kiệm chi phí: Trung bình từ 5 đến 6 năm là tuổi thọ của máy quấn màng.

Vì vậy, máy quấn màng sử dụng tương đối lâu dài. Số tiền bỏ ra để đầu tư không quá lớn nhưng máy đem lại hiệu quả gấp nhiều lần số tiền bỏ ra. Do đó, đầu tư móc máy mang lại nhiều lợi ích lớn cho các công ty, xí nghiệp.  Bảo quản hiệu quả hàng hóa: + Mức độ bọc màng máy kín hơn nhiều so với thủ công phổ biến.

Vì vậy sẽ bảo quản hàng hóa một cách tuyệt đối. Tồn tại trong môi trường rất nhiều yếu tố không an toàn như độ ẩm, vi khuẩn, bụi bẩn. đây là giải pháp bảo quản trong thời gian dài một cách hiệu quả ở nhiều mức nhiệt độ khác nhau như: Nhiệt độ bình thường, nhiệt độ thấp trong ngăn lạnh, ngăn sự hấp hơi nước và khử mùi. + Trưng bày các sản phẩm vừa giữ được hình thức đẹp mắt mà vẫn được bảo quản tuyệt đối nên việc dùng máy quấn màng PE là rất quan trọng trong giai đoạn cuối cùng và đóng gói hàng trước khi đẩy sản phẩm ra thị trường.

 Đảm bảo công đoạn đóng gói chính xác: + Sử dụng máy quấn màng PE để đóng gói hàng hoá sẽ đảm bảo độ chính xác cao hơn nhiều so với việc đóng gói thủ công. Đây là điểm rất quan trọng đối với các nhà máy, xí nghiệp lớn cần chất lượng đảm bảo ở quá trình đóng gói sản phẩm của mình. Ứng dụng của màng PE trong cuộc sống Màng PE, với các kích thước và độ dày khác nhau, thực sự đã trở nên thiết yếu trong cuộc sống đời thường. Nó được ứng dụng nhiều lĩnh vực khác nhau, đặc biệt trong việc bảo quản thực phẩm.

Màng PE giúp che phủ thực phẩm, bảo vệ chúng khỏi bụi bẩn và vi khuẩn, đồng thời giữ cho thực phẩm tươi lâu hơn. Bên cạnh đó, màng PE cũng được tiêu thụ rộng rãi trong việc bọc dây điện, hàng hóa, giúp chúng tránh được trầy xước trong quá trình vận chuyển. Những loại màng PE mỏng thì được sử dụng như một lớp chống thấm khá hiệu quả chống lại mưa. Đặc biệt hơn, màng PE còn tìm thấy vai trò quan trọng trong việc làm đẹp.

Tại các cơ sở thẩm mỹ, màng PE được ứng dụng trong việc đắp thuốc làm đẹp cho da, giúp tăng hiệu suất ở các loại mỹ phẩm và quá trình hấp thụ vào da diễn ra hiệu quả hơn. Với tất cả những ứng dụng trên, rõ ràng màng PE đã và đang đóng một vai trò quan trọng trong cuộc sống hàng ngày và nhiều ngành công nghiệp khác nhau.  Trong gia đình: màng PE thực sự rất hữu ích khi sử dụng để bọc thực phẩm. Nó không chỉ che chắn thực phẩm khỏi ruồi muỗi, bụi bẩn mà còn giúp cho thực phẩm tươi lâu hơn bằng cách cản trở sự tiếp xúc với không khí.

4: Màng PE được dùng để bảo quản các loại thực phẩm  Trong công nghiệp: Màng PE được ứng dụng rộng rãi trong việc bảo vệ hàng hóa. Nó được được dùng bao bọc các mặt hàng có kết cấu phức tạp như vành khăn, giúp chúng cố định trong quá trình vận chuyển và tránh va đập, trầy xước. Ngoài ra, màng PE còn giữ vai trò ngăn chặn bụi bặm, ẩm mốc tiếp xúc với sản phẩm. Thêm vào đó còn có rất nhiều ứng dụng đa dạng trong các lĩnh vực khác nữa như: chế tác thủ công, nghệ thuật, thời trang.

6 CHƯƠNG 2 Hình 2. 5: Màng PE bọc hàng hóa 2. Công nghệ quấn màng PE hiện nay 2. Quấn màng PE bằng phương pháp thủ công Hình 2.

6: Phương pháp quấn màng thủ công Đây là phương pháp xuất hiện đầu tiên và là phương pháp đơn giản nhất. Phương pháp có ưu điểm về đối tượng sử dụng, giá thành rẻ và cách sử dụng đơn giản nhưng lại không đáp ứng tối ưu được yêu cầu về thời gian và chất lượng sản phẩm. Quấn màng PE bằng phương pháp bán tự động Phương pháp này áp dụng khá hiệu quả khi nền kinh tế nước đầu đi vào giai đoạn tự động hóa cơ khí máy móc. Với sự trợ giúp của máy móc, công nghệ cộng với con người thì đã tăng lên gấp nhiều lần về năng suất.

7 CHƯƠNG 2 Hình 2. 7: Phương pháp quấn màng bán tự động 2. Quấn màng PE bằng phương pháp tự động hóa: Phương pháp tự động hóa là một công nghệ hoặc quy trình giúp nâng cao năng suất và hiệu quả trong các quy trình công việc bằng cách dùng các hệ thống hoặc phần mềm để thực hiện các tác vụ tự động. Phương pháp này giúp giảm thiểu sự can thiệp của con người, làm giảm thời gian và công sức tiêu tốn để hoàn.

Ở nước ta thì hệ thống quấn tự đông đang dần áp dụng vào. 8: Mô hình quấn tự động hóa 2. Những nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan Hiện nay, tùy theo yêu cầu về năng suất, kết cấu và mức độ tự động hóa thì có khá nhiều dạng máy quấn khác nhau đi kèm với giá thành khác nhau nhưng về cơ bản thì nguyên lý hoạt động giống nhau. Nguyên lý hoạt động: Chi tiết được băng tải vận chuyển tịnh tiến qua cụm quấn.

Khi khởi động những những con lăn dẫn động sẽ truyền chuyển động cho vòng quấn và những con lăn còn lại sẽ có tác dụng dẫn hướng giúp vòng không bị đảo khi thực hiện chuyển động. Máy quấn S500 của công ty TNHH thiết bị công nghiệp và dịch vụ TÍN PHÁT Hình 2. 9: Máy quấn màng S500 Thông số kỹ thuật:  Mã SP: S500  Nguồn điện: AC 380 v/50 Hz  Công suất: 7 kW  Chiều rộng sản phẩm: 100 - 500 mm  Kích thước băng tải: 9000 mm  Vận tốc băng tải: 8 m/phút  Đường kính ngoài cuộn màng tối đa: rộng 700 mm  Tải trọng tối đa: 2000 Kg  Kích thước vật liệu: < 2500 mm Ưu điểm: + Hệ thống điều khiển PLC. + An toàn hơn so với thủ công.

+ Tự động giữ, cấp và cắt màng khi kết thúc quá trình đóng gói. Nhược điểm: + Chi phí đầu tư lớn. + Chi tiết quấn quá nhỏ được quấn xảy ra hiện tượng trượt. + Chưa được tự động hóa quá trình cấp phôi 9 CHƯƠNG 2 2.

Máy quấn FHOPE-E200 của công ty FHOPEPACK Hình 2.