Nội dung

Đồ án tốt nghiệp Trang 1 PHẦN MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài: - Ngày nay khoa học kỹ thuật phát triển rất mạnh trong nhiều lĩnh vực. Đặc biệt là trong nhóm nghành kỹ thuật. - Quan sát cho thấy nhu cầu bảo mật tài liệu không có giá trị sử dụng cần phải hủy trước khi đưa tới bộ phận sử lý bên ngoài. - Hưởng ứng phát động tham gia nghiên cứu khoa học trong sinh viên của nhà trường và thỏa mãn niềm đam mê nghiên cứu khoa học của bản thân. - Góp phần vào thực hiện quá trình phát triển khoa học kỹ thuật của đất nước. - Sau quá trình tìm hiểu về nhu cầu thị trường nói chung và người sử dụng nói riêng, chúng em quyết định thực hiện đề tài “THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY HỦY GIẤY VĂN PHÒNG”. 2. Mục tiêu nghiên cứu: - Thiết kế chế tạo thành công “MÁY HỦY GIẤY VĂN PHÒNG”. - Phân tích được đặc tính nguyên lý làm việc của máy. - Hiểu rõ được quy trình cần thực hiện để hoàn thành một sản phẩm cơ khí. - Bổ sung, cũng cố lượng kiến thức còn thiếu trong quá trình còn học trên ghế nhà trường. 3. Đối tƣợng nghiên cứu: - Tập trung nghiên cứu “MÁY HỦY GIẤY VĂN PHÒNG”. - Tìm hiểu về một số máy hiện có trên thị trường. - Tìm hiểu về các phương pháp gia công và nguyên lý hoạt động của các loại máy có cùng chức năng hoặc tương tự mà có thể áp dụng vào đề tài. 4. Phạm vi nghiên cứu: - Tiến hành nghiên cứu, tìm kiếm thông tin ở các cơ sở trên địa bàn tỉnh và các văn phòng nhà máy. - Thực hiện đề tài trong khoản 6 tháng (có kế hoạch chi tiết). 5. Cơ sở lý luận: SVTH: Huỳnh Công Dương - Đinh Văn Phúc Lớp: DCK15A Đồ án tốt nghiệp Trang 2 - Việc tính toán thiết kế các bộ phận của máy hoàn toàn dựa vào lý thuyết của môn học máy cắt kim loại, môn sức bền vật liệu, vẽ kỹ thuật. - Vậy cơ sở tính toán thiết kế: + Chỉ tiêu độ bền. + Chỉ tiêu độ chính xác. + Chỉ tiêu về tính công nghệ. - Để đảm bảo các chỉ tiêu trên người thiết kế dùng các phương pháp sau đây: + Phương pháp tham khảo tài liệu: nghiên cứu, tìm cách ứng dụng các công thức, phương trình để tính toán, kiểm tra độ bền của các chi tiết, bộ phận máy. 6. Cấu trúc đồ án máy hủy giấy văn phòng - Chương 1: Tổng quan về máy hủy giấy văn phòng. Giới thiệu sơ lược về máy hủy giấy văn phòng tìm hiểu về máy hủy giấy trên thị trường. - Chương 2: Phân tích các phương án và lựa chọn phương án thiết kế. Tìm hiểu sơ lược về máy h ủy giấy và đưa ra các phương án cụ thể để đảm bảo được tính khả thi nhất về máy hủy giấy - Chương 3: Tính toán các chi tiết máy. Tính toàn các chi tiết và chuyển động của máy để đảm bảo độ bền và hoạt động tốt nhất - Chương 4: Thiết kế các chi tiết máy và nguyên lý hoạt động. Thiết kế các chi tiết trên phần mềm Inventor 2016 và giới thiệu về bộ truyền, động cơ của máy - Chương 5: Vận hành bảo dưỡng và an toàn khi sử dụng. Láp ráp và cho tiến hành chạy thử kiểm tra năng xuất đạt được của máy và vấn đề an toàn SVTH: Huỳnh Công Dương - Đinh Văn Phúc Lớp: DCK15A Đồ án tốt nghiệp Trang 3 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY HỦY GIẤY VĂN PHÒNG 1.1. Giới thiệu chung về máy hủy giấy văn phòng 1.11. Khái niệm - Là thiết bị có khả năng hủy các tài liệu như giấy được điều khiển bằng nút bấm thông qua kết nối mach điện là tiết bị quan trọng trong văn phòng đối với các công ty ,xí nghiệp 1.1.2. Lịch sử phát triển của hệ thống máy hủy giấy văn phòng - Chiếc máy hủy tài liệu đầu tiện được thiết kế bởi Abbot Augustus Low (1844 - 1912) xếp lại đan xen với nhau để khi người dùng bỏ giấy vào, mô tơ sẽ hoạt động, giấy đi qua các lưỡi dao và vào năm 1908, tuy nhiên vẫn chưa hoàn thiện phải đến năm 1936, chiếc máy mới được hoàn thiện bởi Adolf Ehinger. Sau đó, ông đã giới thiệu sản phẩm của mình đến các cơ quan tổ chức tài chính, chính phủ. Và công ty ông trở thành nhà sản xuất máy hủy tài liệu đầu tiên và hàng đầu. Từ đó máy hủy tài liệu được biết đến. Máy hủy tài liệu hay còn gọi là máy hủy giấy là thiết bị văn phòng được cấu tạo bao gồm dao cắt, lưỡi dao, các bánh rang, thùng chứa và đầu máy… Các lưỡi dao được giấy sẽ được hủy thành vụn hoặc sợi tùy loại, dòng máy. Ngoài giấy ra, máy còn hủy được các loại chất liệu nhựa như các thẻ tín dụng, đĩa CD, USB, card visit… không thể lắp ghép lại được. 1.1.3. Những đặt điểm cơ bản của máy hủy giấy văn phòng 1.1.3.1. Ƣu điểm cơ bản của máy hủy giấy văn phòng 1: Bảo mật thông tin, các tài liệu quan trọng, bí mật công ty là điều vô cùng quan trọng và cần thiết, luôn được quan tâm hàng đầu. Để tránh các giấy tờ quan trọng, tài liệu mật rơi vào tay kẻ xấu làm thiệt hại công ty doanh nghiệp. Bỡi thương trường như chiến trường, cạnh tranh, ganh đua nhau khóc liệt, việc để tài liệu quan trọng rơi ra ngoài là vô cùng nguy hiểm. 2: Một công dụng rất tuyệt vời của máy hủy giấy văn phòng là góp phần bảo vệ môi trường. Thay vì vứt giấy tờ vào sọt rác thì chúng ta có thể xén vụn nó ra rồi tận dụng cho nhiều việc khác như lót chuồng, trồng cây cảnh… 3: Ngoài ra, máy hủy giấy văn phòng còn là thiết bị vệ sinh rất hiệu quả bạn có thể tống khứ các loại tài liệu không liên quan vướng víu vào máy mà không mất nhiều thời gian SVTH: Huỳnh Công Dương - Đinh Văn Phúc Lớp: DCK15A Đồ án tốt nghiệp Trang 4 dọn dẹp giúp văn phòng, nơi làm việc của bạn trở nên thoáng hơn, ngăn nắp và gọn gàng hơn. 1.1.3.2. Ƣu điểm khác -Dễ dàng sử dụng -Giá thành rẽ phù hợp với cá nhân -Có thể hủy nhiều tờ cùng một lúc -Nhẹ nhàng dễ di chuyển -Ít tốn kém chi phí bảo trì bảo dưỡng -Hủy giấy nhanh, gọn gàn 1.1.3.3. Nhƣợc điểm Chỉ sử dụng ở nhũng nơi sạch sẽ không mưa gió Không được sữ dụng phổ biến (thường là ở các công ty xí nghiệp) Cũng thường xuyên bị kẹp giấy 1.2. Giới thiệu chung về máy hủy giấy văn phòng 1.2.1. Tình hình nghiên cứu quốc tế Xuất phát từ những nhu cầu cấp thiết trong cuộc sống như cắt dây cáp, đồng, nghiền rác thải, đệm, lốp xe, v.v… Hill (1986) đã đưa ra 3 phương án thiết kế máy với 2 trục dao, 4 trục dao và hệ thống băng tải cấp phôi [1]. Cơ chế tạo ra có thể giúp cắt sợi và nghiền. Tsai (1994) đã đề xuất cải tiến biên dạng răng của dao cắt nhờ thay đổi góc lượn và độ dốc. Ngoài ra các răng được gia công có độ côn hoặc lưỡi sắc, và các đĩa cữa được lắp ráp trên trục hình lục giác giúp dễ dàng sắp xếp các đĩa lệch nhau theo hình xoắn ốc [2]. Ming (2002) đã chỉ ra phương án cải tiến biên dạng đĩa cắt bằng cách làm nhọn các răng và tạo răng cưa không quá sâu trên biên dạng cong của đĩa, nhằm giúp việc bám giấy tốt hơn [3]. Năm 2006, Bai và Shuhui trong sáng chế của mình đã thay 1 đĩa dày bằng 2 đĩa mỏng hơn ghép lại với nhau với một khoảng trống ở giữa. Cách làm này sẽ giúp tiết kiệm được vật liệu, giảm khối lượng trục đồng thời giảm yêu cầu về độ chính xác gia công cho hệ thống. [4]. Thừa hưởng những thành tựu đã có, Azimi (2007) đã cho ra đời một mô hình máy nhỏ gọn, đơn giản hơn chỉ gồm 3 bộ phận chính: Tay quay, dao cắt và thùng chứa. Máy có ưu điểm là tiết kiệm năng lượng [5]. SVTH: Huỳnh Công Dương - Đinh Văn Phúc Lớp: DCK15A Đồ án tốt nghiệp Trang 5 Tuy rất nhiều cơ cấu máy hủy giấy đã được phát triển nhưng chúng vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu đa dạng của thực tế. Điều đó thôi thúc nhóm tác giả Weidman, Klowak cùng các cộng sự (2014) cho ra đời một cơ cấu máy mới, ở đó công việc hủy giấy được chia thành 3 giai đoạn (tương ứng với 3 tầng) đảm bảo đầu ra cuối cùng là giấy bị băm nhỏ hoàn toàn để đảm bảo tính bảo mật theo yêu cầu. Bên cạnh đó, quá trình hủy còn được điều khiển bằng chương trình để đảm bảo các công đoạn diễn ra đồng bộ [6]. Với sự phát triển của khoa học và công nghệ, các phương pháp gia công tiên tiến ngày nay được ứng dụng rộng rãi, cho phép Sanjay cùng các công sự (2015) tăng số lượng lưỡi cắt trên hai trục, xoay theo hướng song song. Quá trình cắt được tiến hành trong không gian chật hẹp hơn để tài liệu bị nghiền nhỏ thành dạng bột [7]. Sara ở trường đại học Vilnius Gediminas lại xuất phát từ nhu cầu nghiền rác thải nên đã tăng bề dày của đĩa cưa để đảm bảo khả năng chịu mô men xoắn lớn. Hai trục dao được điều khiển bằng động cơ thủy lực để đảm bảo cắt – nghiền được vật liệu cứng [8]. Ở một góc độ khác, để đáp ứng yêu cầu nhỏ gọn và giảm tiếng ồn ở một số văn phòng, Shahrani cùng các cộng sự ở trường Đại học Arizona, Hoa Kỳ đã thiết kế lại máy, trong đó trục cắt có gắn nhiều miếng dao nhỏ liên tiếp, tay quay được liên kết với trục cắt. Máy này có khá nhiều ưu điểm như giảm tiếng ồn, tiết kiệm năng lượng, nhỏ gọn dễ di chuyển, dễ chế tạo, bảo trì, v.v…[9] Tương tự như việc hủy giấy, trong thực tế sản xuất cũng nảy sinh các nhu cầu sử dụng các máy băm, cắt nông sản. Sreenivas cùng các cộng sự (2017) đã cho ra đời loại máy như vậy [10]. Điều đó cho thấy cơ cấu hủy giấy có thể ứng dụng trong các lĩnh vực khác. Ogbeide, Nwabudike và các đồng nghiệp lại tập trung vào vấn đề tối ưu truyền dẫn và giảm tiếng ồn bằng đề xuất thêm vào cơ cấu máy các ròng rọc [11]. Cũng giống như Tsai (1994) và Ming (2002), Siddiqui cùng các đồng nghiệp (2017) tập trung vào vấn đề cải tiến hình học dao cắt. Nhờ ứng dụng các công cụ mô phỏng, phân tích số hiện đại, các tác giả đã tìm ra mẫu thiết kế biên dạng dụng cụ cắt ưu việt hơn [12]. Ngoài ra, khác với quan điểm của Ogbeide [11], Pavankumar và các cộng sự (2018) lại cho rằng cần thay thế cơ cấu truyền động đai, ròng rọc bằng cơ cấu động cơ điện gắn bộ bánh răng ăn khớp. Bằng thực nghiệm các tác giả đã chỉ ra rằng ý tưởng này sẽ đảm bảo hệ truyền động không xảy ra hiện tượng trượt khi quá tải [13]. Đối với các loại rác thải nhựa, Atadious và Joel gần SVTH: Huỳnh Công Dương - Đinh Văn Phúc Lớp: DCK15A Đồ án tốt nghiệp Trang 6 đây đã đề xuất cơ cấu buồng băm được làm từ những tấm thép dày, nhọn quay với tốc độ cao để bào – cắt dần các rác thải nhựa, thay vì cơ cấu nghiền. Nhựa bị cắt từ từ sẽ đảm bảo cơ cấu cắt không bị quá tải [14]. Một cải tiến nữa đáng chú ý của Ekman cùng các cộng sự là trong máy chỉ sử dụng 1 trục dao kết hợp với 2 thành bên của máy để nghiền. Điều này tiết kiệm được một trục dao. Đồng thời có màng lưới lọc để vụn khi nghiền lọt qua [15]. Ravi [16] trong đề xuất của mình đã phủ 1 lớp Crom hoặc Nikel để tăng cường độ cứng và giảm ăn mòn của dao cắt. 1.2.2. Tình hình sử dụng máy hủy giấy văn phòng ở nƣớc ta Mặc dù nhu cầu hủy giấy ở nước ta là rất lớn như đã nêu, nhưng phải đến gần đây loại máy này mới được nghiên cứu và chế tạo thử nghiệm ở nước ta. Trong đồ án tốt nghiệp của mình, thầy Nguyễn Ngọc Thiện đã nghiên cứu và hướng dẫn cho nhóm mình thiết kế máy hủy giấy công suất nhỏ dành cho những người làm văn phòng. Tuy nhiên đề tài này chỉ mang tính chất ứng dụng và chế tạo. Đóng góp đáng kể hơn trong nghiên cứu về loại máy này ở Việt Nam. Mặc dù những nghiên cứu trong và ngoài nước đã có những thành tựu đáng kể trong việc phát triển máy hủy giấy, tuy nhiên, đến nay vẫn tồn đọng một số vấn đề kỹ thuật cơ bản và chưa có được phương án giải quyết triệt để. Bên cạnh những ưu điểm thì cũng có những nhược điểm riêng. Các loại máy hủy giấy hiện nay hoạt động theo cơ chế cắt, nghiền chủ yếu nhờ cơ cấu gồm hai hay nhiều trục cắt đặt song song nhau, khi động cơ quay làm các trục quay để nghiền, xé giấy. Về cơ bản, mỗi loại khác nhau ở cấu tạo, biên dạng lưỡi dao, công suất của động cơ Hình 1.1: Máy hủy giấy văn phòng SVTH: Huỳnh Công Dương - Đinh Văn Phúc Hình 1.2: Cơ chế cắt của máy hủy giấy Lớp: DCK15A Đồ án tốt nghiệp Trang 7 Hình 1.3: Máy hủy giấy công nghiệp Ở dạng máy hủy giấy văn phòng, cấu tạo hai trục cắt nhỏ được gắn các lưỡi cắt mỏng đặt xen kẽ nhau. Thiết kế nhỏ gọn là đặc điểm nổi bật của máy, giúp tiết kiệm không gian, tính thẫm mĩ cao, dễ dàng di chuyển ở các không gian làm việc khác nhau. Ở dạng máy hủy giấy văn phòng, cấu tạo hai trục cắt nhỏ được gắn các lưỡi cắt mỏng đặt xen kẽ nhau. Thiết kế nhỏ gọn là đặc điểm nổi bật của máy, giúp tiết kiệm không gian, tính thẫm mĩ cao, dễ dàng di chuyển ở các không gian làm việc khác nhau. Tuy nhiên, loại máy này chỉ phù hợp với công việc văn phòng chỉ có nhu cầu hủy lượng giấy ít mang tính bảo mật. Máy có năng suất hủy giấy thấp, động cơ có công suất nhỏ, dễ bị kẹt giấy khi làm việc quá tải, nhiều lần hư hỏng sẽ làm cho động cơ dần bị xuống cấp và máy sẽ không hoạt động được. Ở dạng máy hủy quy mô công nghiệp, có cấu tạo hai trục cắt (hoặc 3-4 trục) được gắn đĩa cắt dày có thiết kế các mấu răng. Cơ cấu của máy có các ưu điểm nổi bật: đĩa cắt dày cộng với momen trục quay lớn giúp máy có thể cắt được một xấp giấy dày trong một lần, các đĩa cắt dày đặt xen kẽ sát nhau nên có độ cứng vững tốt khi các trục làm việc, biên dạng của đĩa cắt có các răng giúp kéo giấy một cách hiệu quả. Tuy nhiên, chính vì cấu tạo của các đĩa cắt được đặt xen kẽ và sát nhau, với khoảng hở rất nhỏ nên yêu cầu về độ SVTH: Huỳnh Công Dương - Đinh Văn Phúc Lớp: DCK15A Đồ án tốt nghiệp Trang 8 chính xác gia công, lắp ráp rất cao. Sai số chế tạo sẽ dẫn đến va chạm giữa các đĩa vào nhau, gây vỡ lưỡi dao cũng như phá hủy hệ thống. Đồng thời, khi gặp xấp giấy quá dày, các lưỡi cắt do các đĩa tạo ra có thể chưa kịp cắt hết được giấy, trong khi răng của đĩa thì vẫn bám bắt và kéo giấy xuống liên tục. Quá trình cắt – kéo giấy không đồng bộ trong khi hủy tập giấy dày chính là nguyên nhân khiến cho máy bị kẹt. Bên cạnh đó, biên dạng của đĩa cắt rất phức tạp với yêu cầu đạt độ chính cao, đòi hỏi phải gia công bằng phương pháp cắt dây, tốn khá nhiều chi phí. Khi máy hoạt động hết công suất thì sẽ tạo ra tiếng ồn lớn, tiếng giật mạnh của động cơ. Điều này không phù hợp với môi trường văn phòng như PKT&ĐBCL IUH. 1.3. Khảo sát thị trƣờng và nhu cầu thực tế ngƣời tiêu dùng 1.3.1. Thị trƣờng máy hủy giấy hiện nay Hình 1.4: Máy hủy giấy văn phòng ST-15S SVTH: Huỳnh Công Dương - Đinh Văn Phúc Lớp: DCK15A Đồ án tốt nghiệp Trang 9 Thông số kỹ thuật: Điện áp: 220V, Công suất: 0.5Kw, tốc độ cắt: 2m/ phút, Kích thước sợi:4x200 mm, Xuất sứ: Trung Quốc Giá thành: 20 Triệu VNĐ. Hình 1.5: Máy hủy tài liệu EBA 1125S Cơ chế: Máy được thiết kế với hai trục có gắn các lưỡi cắt đặt song song nhau. Khi động cơ hoạt động, hai trục cắt quay làm nhiệm vụ nghiền nát giấy Thông số kỹ thuật:Điện áp: 220V, Công suất: 0.5Kw, Trọng lượng: 12 kg Xuất sứ: Trung Quốc Giá thành: 13 Triệu VNĐ SVTH: Huỳnh Công Dương - Đinh Văn Phúc Lớp: DCK15A Đồ án tốt nghiệp Trang 10 Hình 1.6: Máy hủy tài liệu BINGO C42-CD Cơ chế: Máy được thiết kế với hai trục có gắn các lưỡi cắt đặt song song nhau. Khi động cơ hoạt động, hai trục cắt quay làm nhiệm vụ nghiền nát giấy Thông số kỹ thuật: Điện áp: 220V, Công suất: 0.5Kw, Trọng lượng: 18 kg Xuất sứ: Trung Quốc Giá thành: 7 Triệu VNĐ SVTH: Huỳnh Công Dương - Đinh Văn Phúc Lớp: DCK15A