Tài liệu: Thiết kế chế tạo máy tách dung dịch tưới nguội ra khỏi phoi tiện

Chuyên khảo Thiết kế chế tạo máy tách dung dịch tưới nguội ra khỏi phoi tiện phân tích chuyên sâu các khía cạnh quan trọng trong lĩnh vực

• Tác giả: Nguyễn Phi Tuyến
• Người hướng dẫn: TS. Phan Thị Đăng Thư
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Cơ Khí
• Đề tài: Thiết Kế, Chế Tạo Máy Tách Dung Dịch Tưới Nguội Ra Khỏi Phôi Tiện
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về máy tách dung dịch tưới nguội

Máy tách dung dịch tưới nguội là thiết bị công nghiệp quan trọng trong lĩnh vực gia công cơ khí chính xác. Với sự phát triển của công nghiệp sản xuất, nhu cầu sử dụng dung dịch tưới nguội trong quá trình gia công ngày càng tăng cao. Tuy nhiên, trong quá trình gia công tiện, một lượng đáng kể dung dịch tưới nguội bám vào phoi, gây lãng phí và ảnh hưởng đến hiệu quả sản xuất. Việc thiết kế và chế tạo máy tách dung dịch tưới nguội ra khỏi phoi tiện giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất, giảm chi phí vận hành và bảo vệ môi trường. Đồ án này tập trung vào thiết kế chế tạo máy tách dung dịch, kết hợp các công nghệ hiện đại để tạo ra một giải pháp hiệu quả và khả thi.

1.1. Nhu cầu và ý nghĩa của máy tách dung dịch

Nhu cầu tách dung dịch tưới nguội từ phoi tiện xuất phát từ yêu cầu tái chế và xử lý môi trường. Trong công nghiệp gia công, lượng dung dịch tưới nguội mất trên phoi đạt con số đáng kể, tạo ra chi phí bổ sung cho doanh nghiệp. Máy tách dung dịch giúp phoi có thể trực tiếp đưa vào tái chế mà không cần qua bước xử lý phức tạp, đồng thời dung dịch tưới nguội tách ra có thể được tái sử dụng, góp phần tiết kiệm tài nguyên.

1.2. Ứng dụng thực tiễn trong công nghiệp

Máy tách dung dịch tưới nguội được ứng dụng rộng rãi trong các nhà máy gia công cơ khí, đặc biệt là các doanh nghiệp sử dụng phoi dây và phoi vụn. Các vật liệu như nhôm và sắt thường gặp phải vấn đề dung dịch tưới nguội bám vào, làm hạn chế khả năng tái chế. Thiết bị này cung cấp giải pháp toàn diện cho việc tách dung dịch một cách hiệu quả và tiết kiệm.

II. Nguyên lý và cơ chế hoạt động của máy tách dung dịch

Máy tách dung dịch tưới nguội hoạt động dựa trên các nguyên lý cơ học và vật lý. Cơ cấu máy được thiết kế để tạo ra lực ly tâm hoặc các chuyển động quay giúp tách dung dịch khỏi phoi. Quá trình thiết kế chế tạo yêu cầu tối ưu hóa các thông số như tốc độ quay, góc nghiêng và thời gian tác động. Sử dụng các phần mềm thiết kế như AutoCAD, Inventor và Creo, các kỹ sư có thể mô phỏng mô hình trước khi chế tạo thực tế. Điều này đảm bảo hiệu quả cao nhất trong tách dung dịch và giảm thiểu lỗi trong quá trình sản xuất.

2.1. Nguyên lý ly tâm trong tách dung dịch

Nguyên lý ly tâm là cơ sở chính để tách dung dịch tưới nguội khỏi phoi. Khi máy quay với tốc độ cao, dung dịch được đẩy ra ngoài do lực ly tâm, trong khi phoi vẫn giữ nguyên. Phương pháp này hiệu quả cho cả phoi dây lẫn phoi vụn. Tốc độ quay, thời gian tác động và hình dạng cơ cấu máy ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng tách dung dịch.

2.2. Các thông số kỹ thuật quan trọng

Để đảm bảo hiệu quả tách dung dịch, cần xem xét các thông số như tốc độ quay tối ưu, thời gian tác động và thiết kế chế tạo của các cơ cấu. Mô phỏng mô hình trên phần mềm giúp xác định các giá trị này. Các yếu tố như vật liệu phoi (nhôm hay sắt), hình dạng phoi đầu vào đều ảnh hưởng đến hiệu suất máy.

III. Quá trình thiết kế và chế tạo máy tách dung dịch

Thiết kế chế tạo máy tách dung dịch bao gồm nhiều giai đoạn từ nghiên cứu, thiết kế, mô phỏng mô hình đến chế tạo thực tế. Đội ngũ sinh viên tại Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM đã thực hiện đồ án tốt nghiệp này với sự hướng dẫn tận tình. Giai đoạn thiết kế sử dụng các phần mềm hiện đại như Inventor và AutoCAD để mô phỏng mô hình chi tiết. Sau đó, các cơ cấu máy được chế tạo và lắp ráp để tạo nên sản phẩm hoàn chỉnh. Quá trình chạy thử máy xác nhận hiệu suất và độ tin cậy của thiết bị.

3.1. Giai đoạn thiết kế và mô phỏng

Thiết kế máy tách dung dịch bắt đầu bằng việc mô phỏng mô hình trên phần mềm Inventor. Các kỹ sư tạo các bản vẽ chi tiết cho từng cơ cấu máy, từ phần quay chính đến hệ thống tách dung dịch. Mô phỏng giúp kiểm tra độ chính xác và tính khả thi trước khi bắt đầu chế tạo. Các tập bản vẽ ĐATN được chuẩn bị công phu để hướng dẫn quá trình sản xuất.

3.2. Giai đoạn chế tạo và lắp ráp

Sau thiết kế, các cơ cấu có trong máy được chế tạo từ các vật liệu phù hợp. Quá trình chế tạo tuân theo tập bản vẽ chi tiết và tiêu chuẩn kỹ thuật. Lắp ráp máy đòi hỏi độ chính xác cao để đảm bảo máy hoạt động hiệu quả. Chạy thử máy sau lắp ráp giúp phát hiện và khắc phục các lỗi tiềm ẩn.

IV. Sản phẩm cuối cùng và kết quả đạt được

Máy tách dung dịch tưới nguội ra khỏi phoi tiện là sản phẩm chính của đồ án tốt nghiệp. Máy được chế tạo hoàn thiện và lắp ráp thành một thiết bị công nghiệp sử dụng được. Dung dịch tưới nguội được tách từ phoi một cách hiệu quả, đáp ứng yêu cầu công nghiệp. Ngoài máy chính, tập thuyết minh chi tiết và tập bản vẽ ĐATN cung cấp tài liệu kỹ thuật toàn diện. Kết quả đạt được cho thấy máy hoạt động ổn định, tách dung dịch một cách hiệu quả và có thể ứng dụng trong thực tế công nghiệp.

4.1. Đặc điểm và ưu điểm của máy

Máy tách dung dịch được chế tạo với các cơ cấu tối ưu hóa, giúp tách dung dịch hiệu quả cho cả phoi dây và phoi vụn. Máy có khả năng xử lý các vật liệu như nhôm và sắt mà không gây hư hại. Ưu điểm chính là tiết kiệm chi phí, tái chế dung dịch tưới nguội, và cải thiện môi trường làm việc.

4.2. Tài liệu kỹ thuật và ứng dụng thực tế

Tập thuyết minh và tập bản vẽ ĐATN cung cấp hướng dẫn chi tiết cho việc sử dụng và bảo trì máy. Tài liệu được trình bày cẩn thận với các hình vẽ minh họa và giải thích kỹ thuật. Máy có thể ứng dụng trực tiếp trong các nhà máy gia công cơ khí, giúp tách dung dịch tưới nguội và cải thiện hiệu quả sản xuất.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Tính cấp thiết của đề tài Ngày nay, trong quá trình phát triển của đời sống xã hội, nhu cầu về cơ khí chính xác để đáp ứng cho các lĩnh vực về sản xuất các máy móc công nghiệp, sản xuất ô tô. ngày một tăng cao. Các doanh nghiệp về lĩnh vực cơ khí chính xác cũng được thành lập nhiều hơn để đáp ứng cho nhu cầu sản xuất trên. Từ đó, về việc sản xuất các chi tiết cơ khí ngày càng cao dẫn đến lượng phoi liệu cũng được cắt bỏ trong quá trình gia công cũng ngày một nhiều.

Trong quá trình gia công cắt gọt chi tiết, để đảm bảo cho lực ma sát và nhiệt được tạo ra tránh gây ảnh hưởng cho dụng cụ cắt gọt kim loại cũng như phôi liệu, thì việc dùng dung dịch tưới nguội sẽ có thể hỗ trợ giảm ma sát, chống hao mòn cho quá trình gia công. Vì vậy, phoi liệu sau khi được cắt bỏ sẽ có một lượng dung dịch tưới nguội đáng kể bám vào. Và lượng phoi sẽ được tiến hành mang đi tái chế lại. Do đó nhu cầu tách lượng dung dịch tưới nguội bám vào phoi liệu để có thể mang đi tái chế lại ngày càng tăng cao và có thể tái sử dụng lại dung dịch tưới nguội.

Nhận thấy được tầm quan trong nhóm đã thảo luận cùng với giáo viên hướng dẫn để có thể thực hiện đồ án với đề tài “ Thiết kế, chế tạo máy tách dầu tưới nguội ra khỏi phoi ”. Được sự hướng dẫn từ giáo viên hướng dẫn cũng như nắm bắt được nhu cầu của khách hàng sau đó đã thống nhất và chọn đề tài thiết kế chế tạo thiết bị “ Máy tách dầu tưới nguội ra khỏi phoi” để đáp ứng cho nhu cầu hiện nay.2 Ý nghĩa của đề tài 1.1Ý nghĩa khoa học Đề tài tạo cho người thực hiện có cơ hội để vận dụng những kiến thức đã học và thực tế từ đó nhận ra những thiếu sót của bản thân, đồng thơi tạo điều kiện để có thể học hỏi, nâng cao khả năng sáng tạo hơn trong quá trình làm việc. Đề tài cũng là điều kiên tốt để có thể tiếp cận quy trình nghiên cứu , thiết kế và chế tạo máy để đáp ứng nhu cầu của khách hàng.2 Ý nghĩa thực tiễn Sau khi hoàn thành đề tài, sản phẩm sẽ được chuyển giao công nghệ cho các công ty để phục vụ trong quá trình sản xuất giúp tiết kiệm được nguồn tài chính của công ty.3 Mục tiêu đề tài Nghiên cứ cơ sở lý thuyết và tìm hiểu các dòng máy tách các dung dịch từ các vật rắn đang có trên thị trường hiện nay. Nghiên cứu chế tạo máy tách dung dịch tưới nguội từ phoi với năng suất, chất lượng cao để có thể tiết kiệm được tối đa nguồn tài chính.

Đưa ra phương án thiết kế sản phẩm phụ hợp với mục tiêu đã đặt ra. Chế tạo theo phương án thiết kế và đảm bảo được năng suất làm việc cũng như đạt được hiệu suất tốt nhất.4 Đối tượng và phạm vi giới hạn đề tài 1.1 Đối tượng nghiên cứu - Máy vắt ly tâm - Hình dạng phoi dây - Phần mềm thiết kế, mô phỏng : Inventor 2022, Creo Parametric 8.0 - Phần mềm lập trình gia công chi tiết: Mastercam, Creo Parametric 8.2 Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu các máy vắt ly tâm hiện có trên thị trường - Tìm hiểu các tài liệu về công nghệ vắt ly tâm 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.1 Cơ sở phương pháp luận Dựa vào những kiến thức hiểu biết cũng như đã được tìm hiểu về các máy vắt ly tâm, hiểu được cách thức hoạt động để có thể tách được dung dịch lỏng từ công nghệ ly tâm.2 Phương pháp nghiên cứu cụ thể Khảo sát các loại máy tách dung dịch từ các vật rắn có trên thị trường, hình thánh ý tưởng thiết kế hình dáng sản phẩm cho phù hợp với nhu cầu của khách hàng. Tham khảo về tài liệu tính toán và thiết kế máy. Kiến thức đã được tích lũy thông qua quá trình được học tập tại trường.

Tài liệu tìm kiếm thông qua sách vở, giáo trình, Internet. 2 Sử dụng phần mềm Inventor 2022 để thiết kế sản phẩm theo phương án, từ đó tiến hành chế tạo và gia công chi tiết. Tìm hiểu các thông số và đặc điểm hoạt động của các máy có trên thị trường, từ đó tiến hành tính toán và lên phương án gia công phù hợp.6 Nội dung đề tài Đồ án được thực hiện với các nội dung chính sau: - Tìm hiểu nhu cầu về thị trường sản xuất cơ khí chính xác. - Tìm hiểu về phương pháp tách dung dịch chất lỏng từ vật rắn.

- Nghiên cứu lên phương án thiết kế máy trên phần mềm Inventor. - Từ ý tưởng thiết kế mô hình 3D xuất ra 2D và tiến hành gia công các chi tiết. - Lắp ráp máy hoàn chỉnh. - Chạy thử và khắc phục lỗi tồn tại.7 Kết cấu của ĐATN ĐATN bao gồm 6 chương: - Chương 1: Giới thiệu đề tài Trình bày tính cấp thiết của đề tài, mục tiêu, nôi dung nghiên cứu, phạm vi nghiên cứu và đối tượng nghiên cứu và cũng với ý nghĩa đề tài mang lại.

- Chương 2: Tổng quan nghiên cứu đề tài Trình bày tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu đề tài - Chương 3: Cơ sở lý thuyết Công thức tính toán lực ly tâm - Chương 4: Phương án thiết kế Đưa ra các phương án thiết kế và lựa chọn phương án thiết kế tối ưu và phù hợp - Chương 5: Tính toán thiết kế các bộ phận của máy Từ các phương án đã được đưa ra sau đó dựa vào những kiến thức đã học cũng như dựa vào các tài liệu để tính toán cho các chi tiết máy. - Chương 6: Chế tạo thực nghiệm - đánh giá 3 Chế tạo các chi tiết sau đó tiến hành lắp ráp và chạy thử nghiệm về khả tách nước của máy. Nhận xét và đánh giá khả năng hoạt động của máy cũng như khắc phục những phát sinh có thể xảy ra trong quá trình vận hành máy. - Kết luận - kiến nghị Đưa ra kết luận sau khi đã hoàn thiện quá trình chạy thử nghiệm máy cũng như có thể đề xuất hướng phát triển thêm cho đồ án.

4 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 2.1 Tổng quan về các dạng phoi 2.1 Khái niệm phoi Phoi là lớp kim loại bị biến dạng và bị tách ra khỏi chi tiết gia công. Tùy thuộc vào điều kiện cắt, vật liệu gia công và các yếu tố khác nhau, mà phoi có hình dạng khác nhau.2 Phân loại phoi Trong quá trình cắt kim loại tùy theo chế độ cắt , vật liệu gia công và thông số hình học của phần dao cắt thì phoi cắt ra có nhiều dạng khác nhau mà sẽ có những dạng phoi khác nhau. Nhưng phoi sẽ được chia ra làm ba loại chính. * Phôi vụn - Phoi cắt ra có dạng hạt nhỏ rời rạc không liên kết với nhau hoặc liên kết với nhau rất yếu.

- Vật liệu gia công là loại vật liệu cứng và giòn như: Gang, đồng thau cứng cùng với tốc độ cắt thấp.1: Hình dạng phôi vụn * Phôi xếp - Khi gia công vật liệu dẻo như thép, đồng thau mềm. ở vận tốc cắt thấp, chiều dày cắt lớn và góc cắt tương đối lớn.2: Hình dạng phôi xếp * Phôi dây - Phoi cắt ra có dạng dây dài - Khi gia công vật liệu dẻo ở tốc độ cao, chiều dày bé.3: Hình dạng phôi dây 2.2 Giới thiệu chung về máy ly tâm [1] 2.1 Giới thiệu về phương pháp quay ly tâm tách nước Phương pháp quay ly tâm được sử dụng để tách các hạt rắn và chất lỏng bằng cách tận dụng lực ly tâm. Trong phương pháp này, một mẫu chứa hỗn hợp rắn-lỏng được đưa vào một thiết bị quay ly tâm và quay ở tốc độ cao. Lực ly tâm được tạo ra khi hệ thống quay thay đổi hướng của nước và các chất lỏng khác so với hướng của các hạt rắn.

Do đó, các hạt rắn bị đẩy ra xa trục quay và tập trung ở bên ngoài, trong khi nước và các chất lỏng khác nằm ở gần trục quay.4: Phân tích tác dụng lực ly tâm 2.2 Phân loại máy ly tâm Có nhiều cách để phân loại máy ly tâm , nhưng thường máy ly tâm sẽ được phân thành các loại như: 2.1 Theo yếu tố phân ly - Máy ly tâm tốc độ thường dùng để phân ly huyền phù có nồng độ khác nhau ( trừ huyền phù mịn ) - Máy ly tâm tốc độ cao dùng để phân ly huyền phù mịn và dung dịch keo.5: Máy ly tâm tốc độ thường 7 Hình 2.6: Máy ly tâm tốc độ cao 2.2 Theo công dụng của máy - Máy dùng để lọc các huyền phù mà pha phân tán. - Máy lắng ly tâm dùng để phân riêng huyền phù khó lọc hoặc để lắng trong huyền phù có nồng độ thấp. - Máy phân ly dùng để phân riêng nhũ tương 2.3 Theo phương pháp tháo bã - Tháo bã bằng tay Hình 2.7: Máy ly tâm tháo bã bằng tay 8 - Tháo bã bằng dao Hình 2.8: Máy ly tâm tháo bã bằng dao - Tháo bã bằng vít xoắn Hình 2.9: Máy ly tâm tháo bã bằng vít xoắn - Tháo bã bằng pittong Hình 2.10: Máy ly tâm tháo bã bằng pittong 9 2.4 Theo cấu tạo chỗ tựa - Kiểu đứng ( Máy ly tâm 3 chân ) Hình 2.11: Máy ly tâm kiểu đứng - Kiểu treo Hình 2.12: Máy ly tâm kiểu treo 10 2.3 Máy ly tâm trục đứng [1] Máy ly tâm trục đứng gồm : + Máy ly tâm trục đứng tốc độ thường + Máy ly tâm trục đứng tốc độ cao 2.1 Máy ly tâm trục đứng tốc độ thường Các máy ly tâm trục đứng tốc độ thấp có kích thước nhỏ gọn thường được đặt trên bàn và có tốc độ cỡ vài ngàn vòng/phút. Tốc độ quay được cố định và không thẻ điều chỉnh hoặc có thể điều chỉnh trong phạm vi hẹp.

Máy vẫn được sử dụng rộng rãi cho nhiều mục đích khác nhau.13: Máy ly tâm trục đứng tốc độ thường Máy ly tâm trục đứng tốc độ thường, được sử dụng trong công nghiệp đường là máy ly tâm hình côn tác dụng liên tục vào bộ phận chứa có dạng hình côn, ở nơi này đường non được tăng tốc đến tốc độ quay vòng và đi vào lưới lọc. Máy ly tâm trục đứng tốc độ thường có các kiểu: - Máy ly tâm kiểu treo: dùng để phân biệt riêng huyền phù mịn và trung bình như tách đường, hóa chất. - Máy ly tâm ba chân: dùng để ly tâm huyền phù chứa các hạt rắn nhỏ, trung bình hoặc làm khô bã lọc, 11 2.