Thiết kế dây chuyền sản xuất bìa carton 3 lớp - Luận án tốt nghiệp ĐHBK TP.HCM

LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn Thầy Nguyễn Văn Giáp đã tận tình hướng dẫn em làm Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành Cơ Điện Tử. Thầy đã dành cho em sự giúp đỡ nhiệt tình trong suốt thời gian làm Luận văn tốt nghiệp. Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến quý Thầy/Cô trong Bộ môn Cơ Điện Tử đã dành thời gian quý báu để nhận xét và chấm Luận văn tốt nghiệp. Cuối cùng em xin cảm ơn tất cả qúy Thầy/Cô trong Khoa Cơ Khí, Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM đã trang bị cho em những kiến thức cơ sở cũng như đã giúp đỡ em trong thời gian làm Luận văn tốt nghiệp.

SVTH: Nguyễn Đức Thịnh TÓM TẮT ĐỀ TÀI Không ngừng nâng cao chất lượng hạ giá thành và đa dạng hoá sản phẩm là sách lược của rất nhiều cơ sở sản xuất hiện nay. Để thực hiện sách lược ấy các công ty, xí nghiệp … phải luôn tích cực áp dụng kỹ thuật và công nghệ mới, nghiên cứu thị trường và tìm kiếm cơ hội đầu tư trong và ngoài nước. Công ty Kỹ Nghệ Thực Phẩm Việt Nam–VIFON, thuộc Bộ Công Nghiệp, là một trong số các công ty có sách lược như trên. Với bề dày kinh nghiệm gần 30 năm từ sản xuất bột ngọt đến các sản phẩm: Mì ăn liền, Phở ăn liền, Bún ăn liền, bột súp, bột canh, tương ớt… công ty đã dần đáp ứng được nhu cầu của người tiêu dùng.

Để công ty ngày càng thỏa mãn tốt hơn nhu cầu thị trường trong và ngoài nước ngày càng tăng thì ngoài việc nghiên cứu cải tiến chất lượng sản phẩm, công ty còn luôn chú ý đến vấn đề mẫu mã bao bì sao cho đáp ứng nhu cầu, thị hiếu của người tiêu dùng đồng thời nâng cao năng suất lao động. Để đáp ứng được điều này, cần phải có một dây chuyền sản xuất bao bì hợp lý, hiệu quả và có tính kinh tế. Trong các loại mẫu mã, bao bì thì bìa Carton là một mặt hàng không thể thiếu trong việc đóng gói sản phẩm để vận chuyển và bảo quản… do những ưu điểm của nó so với các vật liệu khác: nhẹ, giá thành thấp, đặc biệt là có thể chịu được những va đập nhẹ. Chính bởi những ưu điểm trên của bìa Carton nên em đã chọn đề tài “Thiết kế dây chuyền sản xuất bìa Carton 3 lớp“ và chọn khâu “Tạo sóng và xếp lớp “ là khâu trọng điểm để nghiên cứu và thiết kế.

MỤC LỤC Lời cảm ơn i Tóm tắt đề tài ii Mục lục iii Chương 1 TỔNG QUAN 1 1.1 Các loại giấy Carton 1 1.2 Ứng dụng giấy Carton 2 1.3 Các dạng quy trình sản xuất bìa Carton 3 lớp 3 1.1 Cấu tạo của bìa giấy Carton 3 lớp 3 1.2 Quy trình sản xuất 3 1.4 Nhiệm vụ cụ thể 5 Chương 2 THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC 6 2.1 Nguyên lý hoạt động của khâu tạo sóng, xếp lớp 6 2.1 Sơ đồ và nguyên lý hoạt động 6 2.2 Ưu và nhược điểm 7 2.2 Xác định vận tốc của cơ cấu chấp hành 9 2.3 Phân chia tỉ số truyền 9 2.1 Khâu tạo sóng, xếp lớp (bìa 2 lớp) 9 2.1 Xác định lực cản chuyển động 9 2.2 Xác định công suất động cơ và chọn động cơ 11 2.3 Phân phối tỉ số truyền 12 2.2 Hệ thống kéo giấy 12 2.1 Xác định lực cản chuyển động 13 2.2 Xác định công suất động cơ và chọn động cơ 13 Chương 3 THIẾT KẾ ĐỘNG LỰC HỌC 15 3.1 Tính công suất 15 3.1 Khâu tạo sóng, xếp lớp bìa giấy 2 lớp 15 3.2 Hệ thống kéo giấy 16 3.2 Tính các bộ truyền 17 3.1 Khâu tạo sóng, xếp lớp 17 3.1 Tính bộ truyền đai 17 3.2 Tính bộ truyền trục vít – bánh vít 19 3.3 Tính toán bộ truyền bánh răng (1), (2) 23 3.4 Thiết kế trục I và II của hộp giảm tốc trục vít – bánh vít 27 3.5 Thiết kế trục chính trục cán sóng : 40 3.6 Bộ phận bôi hồ: 50 3.2 Thiết kế hệ thống kéo giấy 50 3.1 Tính bộ truyền xích 50 3.2 Tính trục dẫn : 53 3.3 Nguyên lý hoạt động của dây chuyền 57 Chương 4 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG NHIỆT 58 4.1 Tính toán nhiệt cho các lô cán sóng 58 4.1 Nguyên lý sấy của khâu tạo sóng xếp lớp 58 4.2 Tính truyền nhiệt qua lớp giấy 59 4.3 Tính truyền nhiệt qua lô cán sóng (1) 60 4.4 Tính truyền nhiệt qua lô cán sóng (2) 61 4.5 Tính nhiệt qua lô (3) 62 4.2 Tính toán nhiệt cho dàn sấy bìa Carton 3 lớp 62 Chương 5 THIẾT KẾ BỘ PHẬN ĐIỀU KHIỂN 66 5.1 Thiết kế bộ đếm năng suất 66 5.1 Máy phát tốc một chiều 67 5.2 Máy phát tốc xoay chiều 67 5.3 Máy phát tốc quang học 68 5.2 Thiết kế hệ thống điều chỉnh cử cắt bằng “Mắt Thần” 69 5.1 Cảm biến tiếp cận điện-quang 69 5.2 Các phương pháp dùng chùm sáng để phát hiện mục tiêu 69 5.1 Phương pháp truyền trực tiếp 69 5.2 Phương pháp truyền phản xạ 69 5.3 Phương pháp truyền khuếch tán 70 5.3 Thiết kế bộ phận điều khiển nhiệt độ 71 5.1 Các phương pháp đo nhiệt độ 71 5.1 Đo nhiệt bằng cặp nhiệt 71 5.2 Đo nhiệt bằng Diod và Transitor 72 5.2 Lựa chọn phương pháp 72 Chương 6 VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG MÁY 74 6.1 Hệ thống điện 74 6.2 Máy tạo sóng, xếp lớp 75 6.1 Căn chỉnh giấy và các lô cán sóng 75 6.2 Công tác bảo trì 75 6.2 Bảo quản và sửa chữa 75 Chương 7 KẾT LUẬN 76 7.1 Những vấn đề đã giải quyết được 76 7.2 Hướng phát triển đề tài 77 Tài liệu tham khảo 78 1 TỔNG QUAN 1.1 CÁC LOẠI GIẤY CARTON Kể từ khi con người phát minh ra giấy thì giấy đã trở thành một sản phẩm đóng góp nhiều vai trò có ý nghĩa trong đời sống của con người: ghi chép, truyền tải thông tin, bao bì, đóng gói … Nguyên liệu để sản xuất ra giấy là bột giấy hỗn hợp nước và sớ sợi được khai thác từ tre, nứa, thông … Ngày nay, sản phẩm giấy ngày càng được cải tiến đưa vào phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau đáp ứng nhu cầu ngày càng gia tăng trong sản xuất và tiêu dùng. Một trong những ứng dụng của giấy trong sản xuất và tiêu dùng là bìa giấy Carton được dùng để bảo quản, vận chuyển sản phẩm… Tuỳ vào yêu cần cầu đảm bảo an toàn, tính chất và khối lượng của sản phẩm bên trong thùng Carton mà người ta chế tạo ra nhiều loại giấy Carton: 3 lớp 5 lớp, 7 lớp … và với những bước sóng khác nhau. Trong các loại đó thì loại giấy bìa Carton 3 lớp là loại được dùng phổ biến nhất, các loại khác cũng dựa trên cơ sở của loại 3 lớp mà phát triển thêm ra. Trong loại 3 lớp thì cũng tùy thuộc vào công dụng của nó mà người ta thay đổi bước sóng của lớp ruột bìa Carton và chất liệu giấy.

Lôù p ngoaø i maë t1 Lôù p soù ng giöõ a Lôù p ngoaø i maë t2 Hình 1.1 : Giấy bìa Carton 3 lớp Lôù p ngoaø i maë t1 Lôù p dôïn soù ng Lôù p bìa giöõ a Lôù p ngoaø i maë t2 Hình 1.2 : Giấy bìa Carton 5 lớp Ngoài ra còn rất nhiều loại khác, nhưng ở đây ta chỉ giới hạn nghiên cứu thiết kế đối tượng là bìa giấy Carton 3 lớp phục vụ cho đóng thùng các loại sản phẩm như mì ăn liền, bún, phở, cháo ăn liền, bột canh… 1.2 ỨNG DỤNG GIẤY CARTON Ngày nay, trong việc chứa đựng, đóng gói, vận chuyển các loại sản phẩm như hàng điện tử, Tivi, máy lạnh, máy giặt… các mặt hàng thực phẩm như bánh, kẹo, đồ hộp, mì ăn liền… người ta thường dùng bao bì Carton bởi do nó có những ưu điểm sau: - Khối lượng riêng khoảng 50kg/cm³, tương đối nhẹ khi vận chuyển. - Lớp giữa là lớp sóng cách đều hình sin làm cho kết cấu của bao bì Carton có tính đàn hồi và có độ cứng chắc giữ cho sản phẩm bên trong được an toàn, tránh bị va đập. - Trên bao bì Carton có thể in quảng cáo, giới thiệu về sản phẩm một cách tiện lợi và có hiệu quả. - Vì làm bằng giấy nên không gây ô nhiễm môi trường và có thể tái chế để sử dụng lại.

- Giá thành rẻ và rất phổ biến trên thị trường. Nhưng để sử dụng những ưu điểm trên một cách có hiệu qủa bên cạnh đó ta cũng cần phải biết những nhược điểm của bìa giấy Carton là: dễ hút ẩm nên khó bảo quản tốt trong môi trường không khí ẩm, dễ cháy do vật liệu làm bằng giấy… 1.3 CÁC DẠNG QUY TRÌNH SẢN XUẤT BÌA CARTON 3 LỚP 1.1 Cấu tạo của bìa giấy Carton 3 lớp - Gồm 1 lớp dợn sóng ở giữa và 2 lớp mặt ngoài như hình vẽ.3 : Cấu tạo bìa Carton 3 lớp 1.2 Quy trình sản xuất Bao gồm 3 cuộn giấy được lấy từ Nhà máy giấy Đồng Nai: cuộn tạo sóng giữa, 2 cuộn giấy mặt 1 và mặt 2 đi qua lô cán sóng và được lô bôi hồ quét hồ vào cuộn giấy lớp mặt ngoài thứ nhất được sấy bằng nhiệt điện trở qua lô số 2 và được dán vào lớp dợn sóng giữa tạo ra bìa giấy 2 lớp. Sau đó bìa giấy 2 lớp này được đưa qua lô bôi hồ để bôi hồ tiếp lớp ruột và dán với lớp giấy mặt ngoài thứ hai (cuộn giấy lớp mặt hai cũng được sấy để giấy cứng lại và hồ mau khô). Tiếp theo bìa giấy 3 lớp được đưa qua dàn sấy để sấy hồ cho khô lại và giấy được cứng chắc.

Qua hệ thống “Mắt Thần” bìa giấy Carton sẽ được cắt ra thành tấm rồi xén cạnh, chấn tạo vết, ghim thành hộp và đưa vào sử dụng. Quy trình sản xuất trên được khái quát thành sơ đồ sau đây: CUOÄ N TAÏO LÔÙ P MAËT NGOAØ I2 CUOÄ N TAÏO LÔÙ P DÔÏN SOÙ NG CUOÄ N TAÏO LÔÙ P MAËT NGOAØ I1 SAÁ Y SAÁ Y SAÁ Y TAÏO SOÙ NG CHO LÔÙ P GIÖÕ A BOÂ I HOÀLÔÙ P DÔÏN SOÙ NG DAÙ N LÔÙP DÔÏN SOÙ NG VÔÙ I LÔÙP MAËT NGOAØ I1 Gia Nhieät BÌA GIAÁ Y 2 L ÔÙ P BOÂ I HOÀLÔÙ P DÔÏN SOÙ NG DAÙ N BÌA 2 LÔÙ P VÔÙI LÔÙ P MAËT NGOAØ I2 BÌA GIAÁ Y CARTON 3 LÔÙ P SAÁ Y K HOÂBÌA CARTON 3 LÔÙ P Maét Thaàn CAÉT THAØ NH TAÁ M XE Ù N CAÏNH CHAÁ N TAÏO VE Á T GHIM THAØ NH HOÄ P ÑÖA VAØ O SÖÛDUÏNG Hình 1.4 : Sơ đồ tổng quan qui trình sản xuất giấy bìa Carton 3 lớp Ngoài ra còn nhiều dạng quy trình sản xuất hiện đại khác nhưng chủ yếu cũng dựa trên nền của quy trình sản xuất trên.