Tài liệu Nghiên cứu và thiết kế máy chẻ tre công nghiệp

ĐÊ TÀI: MÁY CHẺ TRE CÔNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ LỜI NÓI ĐẦU Nước ta là một nước nhiệt đới ẩm gió mùa phù h ợp v ới điềều ki ện sinh trưởng và phát triển của cây tre.Hiện nay, vật liệu từ tre đang dâền thay thềế các vật liệu từ gỗỗ, kim loại, gỗếm…. và trở thành m ột trong nh ững v ật li ệu câền thiềết cho cuộc sỗếng chúng ta. Tre là loại vật liệu dềỗ khai thác, gia cỗng, có đ ộ bềền cao. Tuy nhiền việc gia cỗng tre vâỗn chủ yềếu được làm một cách thỗ s ơ, hi ệu qu ả khỗng cao mà lại nguy hiểm cho người sử dụng. Nhận thâếy trong quá trình này b ổ ỗếng tre là giai đoạn vừa nguy hiểm mà lại mâết sức của người lao đ ộng. Vì thềế chúng em quyềết định đi vào nghiền cứu và thiềết kềế chiềếc máy này v ới mong muỗến thay thềế dâền sức người bằềng các cỗng cụ lao động hiện đại có tính cơ khí cao nhằềm tằng nằng suâết lao động. Trong quá trình nghiền c ứu đềề tài , chúng em đã học hỏi và tiếp thu được rất nhiều kiến thức. Để có được điều đó, chúng em đã nhận đươc sự giúp đỡ tận tình từ các thầy cô. Chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến các thầy, các cô, đặc biệt là thầy giáo Th.s Hoàng Văn Quý đã tận tình giúp đỡ chúng em nghiên cứu thành công đề tài này. Nhóm nghiên cứu đề tài Trang 1 ĐÊ TÀI: MÁY CHẺ TRE CÔNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ CHƯƠNG I : TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1. Đặt vấn đề nghiên cứu Việt Nam là một nước có khí hậu nhiệt đới với nhiệt độ, độ ẩm cao rất thuận lợi cho sự phát triển và sinh trưởng của cây tre. Tre là một nguỗền tài nguyền rừng quan trọng của Việt Nam. Trong khi các loài gỗ quý như : đinh ,lim, sến ,táu… đang bị khai thác ngày càng cạn kiệt, thì tre là một nguồn nguyên liệu khá dồi dào. Bởi đây là loại thân thảo, tốc độ sinh trưởng rất nhanh chỉ khoảng 1 đến 3 năm là tre trưởng thành và cho chất lượng tốt. Theo số liệu thống kê năm 1993, rừng tre chiến 11,4% tổng diện tích rừng với hơn 5,551 tỷ cây.Tổng diện tích rừng tre hiện tại là 846.000 ha rừng đặc chủng và 618.900 ha rừng hỗn hợp. Do đó giá trị của tre trong công nghiệp là rất lớn. Hình 1 : Rừng tre Cát Tiên Qua quá trình tìm hiểu , so sánh nguyên lý hoạt động và cơ cấu của một số máy trên thị trường, chúng em thấy đề tài này rất khả thi, có thể áp dụng trong công Trang 2 ĐÊ TÀI: MÁY CHẺ TRE CÔNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ nghiệp chế biến các sản phẩm từ tre. Việc nghiên cứu và đưa ra những thiết kế kết cấu hợp lý là một mục tiêu mà mỗi kỹ sư tương lai như chung em cần hướng tới. Hơn nữa nghiên cứu đề tài này rất phù hợp với ngành học , giúp chúng em bổ trợ rất nhiều kiến thức. Chúc em hi vọng làm hoàn thiện hơn các tính năng của máy chẻ tre hiện có trên thị trường.Do kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên không thể tránh khỏi thiếu sót trong quá trình nghiên cứu, thực hiện đề tài. Chúng em rất mong có được sự giúp đỡ của các thầy cô. 2. Giới thiệu đề tài Từ ngàn xưa đến nay, cây tre luôn là biểu tưởng đặc sắc của dân tộc Việt Nam. Cây tre đi vào tiềm thức của dân tộc ta qua hình ảnh oai hùng Thánh Gióng nhổ tre đánh giặc. Hình 2. Cây tre Việt Nam Ngày nay trong công cuộc hiện đại hoá nhưng cây tre vẫn giữ một vị trí quan trọng trong đời sống mọi người. Trang 3 ĐÊ TÀI: MÁY CHẺ TRE CÔNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ Với đặc điểm là một loại cây rất dễ trồng, lớn rất nhanh, nó có thể cao tới 40 m và sống ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới. Cây tre có thể phục vụ lợi ích của con người trên rất nhiều phương diện : - Trong xây dựng : cây tre dùng để làm nhà, lợp mái... - Trong công nghiệp : cây tre dùng để sản xuất ra giấy, chất đốt diesel có thể lấy từ cây tre… - Trong thủ công mỹ nghệ: cây tre dùng để làm ra các sản phẩm trang trí nhà cửa rất đẹp và tiện dụng như: khung tranh ảnh, bát, đĩa, khay, bàn, ghế, giường, tủ.... Hình 3 : Sản phẩm thủ công mỹ nghệ sản xuất từ tre - Đặc biệt , ngày nay tre có thể được sử dụng để thay thế các sản phẩm từ gỗ như sàn, ván ốp tường , ốp trần… Trang 4 ĐÊ TÀI: MÁY CHẺ TRE CÔNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ Hình 4. Sản phẩm sàn tre Đề có được các sản phẩm như trên, tre cần qua nhiều giai đoạn gia công phức tạp trong đó phải kể đến quy trình gia công bổ ống tre. 3. Phân tích đề tài Trước kia khi chưa có sự hỗ trợ của cơ khí máy móc người ta thường sử dụng các thiết bị thô sơ đơn giản để bổ ống tre như dao, mác… Hình 5 : Dao chẻ tre thô sơ Trang 5 ĐÊ TÀI: MÁY CHẺ TRE CÔNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ Tuy nhiên việc sử dụng dao, mác thì năng suất vẫn còn quá hạn chế mà tốn kém về sức lao động, gây nguy hiểm cho người sử dụng,hiểu quả kinh tế không cao. Để nâng cao năng suất lao động,người ta đã bắt đầu nghĩ đến việc cải tiến lưỡi dao bằng cách sử dụng dao nhiều lưỡi để bổ ống. Bằng cách này chỉ cần 1 lần chẻ ta có thể chẻ được cả ống. Dao được cầm bằng cả 2 tay, lưỡi dao được xếp thành hình nón. Giải pháp này tuy có cải thiện được năng suất so với cách bổ truyền thống nhưng lại tốn khá nhiều vào sức. Hiệu quả kinh tế chưa được tối ưu. Hình 6 : Bổ ống tre bằng dao nhiều lưỡi. Tiếp đến phải kể đến máy xẻ tre theo kiểu xẻ dọc. Với máy này, tre được cố định trên bàn đẩy và được đẩy dọc theo khung máy, phía dưới đặt lưỡi dao hình răng cửa. Ưu điểm : tính cơ khí cao, việc sử dụng tương đối an toàn, hiện đại,tiết kiểm sức lao động. Nhược điểm : năng suất không cao gây tiếng ồn và bụi trong khu vực làm việc, máy tương đói cồng kềnh. Trang 6 ĐÊ TÀI: MÁY CHẺ TRE CÔNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ Hình 7 : Máy xẻ tre XN.25 Gần đây cơ sở sản xuất cơ khí Tuấn Tú ( Thái Bình ) có cho ra mắt máy chẻ tre KS – 62. Chiếc máy này có thể coi là hoàn thiện hơn cả. Hình 7 : Máy chẻ tre công nghiệp KS – 62 Chiếc máy này hoạt động theo nguyên lý : tre được đưa lên bàn trượt, đầu trượt trên bàn sẽ di trượt tịnh tiến đẩy ống tre qua dao. Dao của máy có dạng nêm cứng được xếp thành các nan hình nón. Nó có tính ưu việt hơn cả va điều quan trọng là thay Trang 7 ĐÊ TÀI: MÁY CHẺ TRE CÔNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ thế được sức lao động của con người. Tuy nhiên, máy vẫn chưa đảm bảo được an toàn cho người sử dụng cũng như chưa tận dụng được tối đa lực mà bàn trượt tạo lên gây lãng phí không cần thiết trong quá trình sản xuất. Từ đây chúng em quyết định nghiên cứu cũng như thiết kế 1 chiếc máy chẻ tre có tính ưu việt hơn cả, khắc phục được các nhược điểm cũng như phát triển các ưu điểm sãn có của các máy trên. 4.Lựa chọn cơ cấu chuyển động Bộ truyềền xích có hai nhánh xích chạy ngược chiềều nhau. Có thể lợi dụng điềều này để làm con trượt tịnh tiềến đi lại. Cơ cấấu 1: Hai đĩa xích tròn bằềng nhau 1 và 9 quay quanh tr ục cỗế đ ịnh A và B. Chúng nỗếi với nhau bằềng xích 2. Đĩa 1 quay theo chiềều mũi tền. Mằết a của xích 2 mang một vâếu. Khi xích 2 chuyển động, mằết a gặp cóc 3 lằếp trền con tr ượt 4 và kéo con trượt 4 đi theo cho đềến khi đòn của cóc 3 đềến tì vào cữ 5, cóc 3 đ ược nh ả ra. Con trượt 4 dừng lại. Mằết a đi tiềếp. Khi mằết a của xích 2 đềến gặp cóc dưới 6, nó kéo con trượt 4 di chuyển theo chiềều ngược lại cho đềến khi đòn của cóc 6 ch ạm vào c ữ 7, cóc 6 được nhả ra. Con trượt 4 dừng lại. Mằết a đi tiềếp. Vít me 8 dùng để di chuyển các cữ 5 và 7 nhằềm điềều chỉnh độ dài hành trình của của con tr ượt 4. Lời bàn: Trang 8 ĐÊ TÀI: MÁY CHẺ TRE CÔNG NGHIỆP       KHOA: CƠ KHÍ Hình veỗ chỉ mỗ tả nguyền tằếc hoạt động của cơ câếu, khỗng chỉ rõ kềết câếu của các bộ phận, đặc biệt là cóc 3 và cữ 5 hoặc 7. Thời gian dừng ở mỗỗi đâều mâết ít nhâết là nửa vòng quay c ủa đĩa xích. Khi bàn trượt đi từ phải sang trái thì nhánh cằng của xích là nhánh trền, đoạn từ đĩa xích 1 đềến mằết a ở nhánh trền. Khi bàn trượt đi từ trái sang phải thì nhánh cằng của xích là nhánh trền cọng với đoạn từ đĩa xích 9 đềến mằết a ở nhánh dưới. Nềếu khỗng câền điềều chỉnh độ dài hành trình thì có th ể b ỏ đi vít me 8, c ữ 5, 7. Cóc 3 khỗng câền có khớp quay mà gằến chặt vào con tr ượt 4. C ơ câếu seỗ đ ơn giản hơn. Mằết a tự tách khỏi cóc 3 và thỗi kéo con trượt khi bằết đâều đi quanh đĩa xích. Cũng có thể dùng bộ truyềền đai thay cho bộ truyềền xích nềếu khỗng câền l ực kéo lớn. Lúc đó vâếu a được gằến vào đai truyềền. Cơ cấấu 2: Bộ truyềền xích với hai đĩa xích bằềng nhau 3 và 8. Một trong các mằết của xích 7 có dạng tay đòn 6 lằếp với thanh trượt bị dâỗn 4 nhờ bản lềề 5. Thanh tr ượt 4 tr ượt trong ổ trượt 2. Khoảng cách từ tâm bản lềề 5 đềến đường tâm xích 7 bằềng bán kính vòng chia R của hai đĩa xích. Khi đĩa xích quay, thanh trượt seỗ tịnh tiềến đi lại với độ dài hành trình bằềng khoảng cách trục A giữa hai đĩa xích. Khi mằết 6 ch ạy vòng đĩa xích, thanh 4 đứng yền. Cơ câếu này đã được dùng để rải đềều dây 1 khi cuộn dây vào tang chứa khỗng veỗ trền hình. Cơ cấấu 3: Trang 9 ĐÊ TÀI: MÁY CHẺ TRE CÔNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ Bộ truyềền xích với hai đĩa xích bằềng nhau. Một mằết xích có chỗết 1 lằếp với biền 2. Biền 2 nỗếi với con trượt 3. Khi chỗết 1 đi thẳng, vận tỗếc con trượt 3 khỗng đổi. Khi chỗết 1 đi vòng đĩa xích, con trượt 3 chuyển động như trường h ợp c ơ câếu tay quay thanh truyềền. Hành trình con trượt bằềng khoảng cách trục hai đĩa xích c ộng v ới đường kính trung bình của đĩa xích. Cơ cấấu 4: Trền sỗếng trượt 1 của thân máy (hình a) có con trượt 4. Con trượt này nhận chuyển động từ xích 3 của bộ truyềền xích với đĩa chủ động 2 và đĩa 6 qua chỗết 5. Chỗết 5 kẹp vào xích 3 và nằềm trong rãnh của con trượt 4.Hành trình c ủa con trượt 4: S = A + 2R Trong đó: A là khoảng cách trục giữa hai đĩa xích Trang 10 ĐÊ TÀI: MÁY CHẺ TRE CÔNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ R là bán kính vòng chia của đĩa xích (đĩa xích 2 và 6 bằềng nhau) Trong giới hạn khoảng cách trục A vận tỗếc của con trượt 2 là đềều. Trong khoảng bán kính R của đĩa xích (hình b) v ận tỗếc v biềến đ ổi theo quy lu ật sin. Trên đây là 4 cơ cấu tạo chuyển động tịnh tiến đi lại từ bộ truyền xích, nhận thấy cơ cấu 3 là phù hợp nhất do cơ cấu khá đơn giản cũng như tương đối ổn định. Chúng em quyết địnhchọn cơ cấu này cho cơ cấu chuyển động của máy chẻ tre mà chúng em sẽ thiết kế dưới đây. CHƯƠNG II : THIẾẾT KẾẾ MÁY CHẺ TRE CÔNG NGHIỆ I/ Nguyền lý hoạt động Máy chẻ tre hoạt động theo nguyền lý nh ư sau : Khi động cơ hoạt động truyềền chuy ển đ ộng vào bánh đà qua h ệ thỗếng dây đai, trục 1 có gằến đĩa xích dùng để truyềền chuy ển đ ộng t ừ bánh đà sang b ộ truyềền II nhờ 1 dây xích gằến giữa đĩa xích của trục 1 với đĩa xích của trục 2. Trền b ộ truyềền II ta thâếy đĩa 2 và 3 cùng m ột tr ục v ậy khi đĩa 2 quay thì đĩa 3 seỗ quay làm xích chuyển động. Xích chuyển động kéo bàn trượt tịnh tiềến theo chiềều d ọc c ủa máy nhờ con trượt được gằến với má xích và bàn trượt. Tre được đưa vào máng đỡ,bàn trượt di chuyển và đẩy tre vào dao,dưới tác d ụng c ủa l ực đ ẩy & l ưỡi dao làm tre được chẻ làm nhiềều mảnh. Trang 11 ĐÊ TÀI: MÁY CHẺ TRE CÔNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ Hình 9 : sơ đỗề máy II/ THIẾẾT KẾẾ CHI TIẾẾT MÁY 1/ Thân máy Trang 12 ĐÊ TÀI: MÁY CHẺ TRE CÔNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ Hình 10 : Thân máy - Thân máy có câếu tạo chủ yềếu từ loại thép chữ I - Được đục 5 lỗỗ nhỏ đển cho trục đi qua. Các trục được gằến v ới bánh xích ho ặc bánh đai. - Thân máy chiềếm chiềều dài của máy lền t ới 3,3 m. Đây chính là kho ảng khỗng gian di chuyển của ỗếng tre 2. Bàn trượt a. Câếu tao - 1 bàn di chuyển được gằến vào thân máy qua 8 con lằn được phân bỗế đềều vềề 2 bền, 4 con trền , 4 con bền hỗng. - Mặt bền có dạng hình thang vuỗng , đáy lớn bền trền có chiềều dài là 0,4 m , đáy nhỏ 0,2 m , chiềều cao 0,4 m. Ở giữa được khoét 1 rãnh cho con chỗết đi chuy ển, 2 bền khoan 4 lỗỗ dung để giữ con lằn. Trang 13 ĐÊ TÀI: MÁY CHẺ TRE CÔNG NGHIỆP KHOA: CƠ KHÍ Mặt trền là mặt phẳng trượt được khoan 8 lỗỗ phân bỗế vềề 4 góc đề vít 4 con lằn ngang. - Phía trền được gằến với 2 đâều bổ, đây là bộ phận chính truyềền l ục đ ẩy khiềến tre di chuyển vềề phía dao. Đâều bổ có dạng hình tròn đỗềng tâm. Phía d ưới đ ược khoét 1 rãnh nhỏ để cho giá đỡ tre đi qua, 2 đâều bổ được bằết v ới nhau b ởi m ột tr ục có tác dụng tạo ứng lực chỗếng gãy khi bị lực va chạm quá l ớn 3. Dao 4. Giá dao 5. Máng đỡ 6. Bộ truyềền xích 7.Bộ truyềền đai III. CHỌN ĐỘNG CƠ Trang 14