MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN................................................................................................................... 1
LỜI CAM ĐOAN.............................................................................................................. 2
DANH MỤC CÁC HÌNH................................................................................................... 6
DANH MỤC CÁC BẢNG.................................................................................................. 6
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM............................ 8
1.1 Giới thiệu chung......................................................................................................... 8
1.1.1 Khái niệm................................................................................................................ 8
1.1.2 Các phương pháp phân loại sản phẩm tự động..................................................... 9
1.2 Nguyên lý hoạt động................................................................................................. 12
1.2.1 Nguyên lý hoạt động chung của hệ thống............................................................. 12
1.2.2 Yêu cầu kỹ thuật cơ bản........................................................................................ 12
CHƯƠNG 2: CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG....................................... 14
2.1. Băng tải.................................................................................................................... 14
2.1.1 Ưu điểm và ứng dụng của băng tải:...................................................................... 15
2.1.2 Nhược điểm của băng tải:..................................................................................... 15
2.1.3 Cấu tạo của băng tải:............................................................................................ 15
2.1.4 Nguyên lý hoạt động của băng tải:........................................................................ 17
2.2. Bộ truyền động đai.................................................................................................. 18
2.2.1 Ưu điểm của bộ truyền động đai:.......................................................................... 19
2.2.2 Nhược điểm của bộ truyền động đai......................................................................19
2.3. Cơ cấu khí nén........................................................................................................ 19
2.3.1 Pít tông khí nén..................................................................................................... 19
2.3.2Cấu tạo:.................................................................................................................. 20
2.3.3 Nguyên lý hoạt động:............................................................................................. 21
2.3.4 Các loại pít tông khí nén thường gặp:................................................................... 22
2.4. Cảm biến quang...................................................................................................... 23
2.5. Động cơ................................................................................................................... 26
2.5.1 Khái niệm và các loại đông cơ.............................................................................. 26
2.5.2 Nguyên lý làm việc động cơ điện một chiều:......................................................... 27
2.5.3 Phân loại động cơ điện một chiều......................................................................... 27
2.5.4 Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều:........................................................... 28
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG.................................................... 29
3.1 Hệ thống băng tải..................................................................................................... 29
3.1.1 Tính các thông số hình, động học băng tải........................................................... 29
3.1.2. Tính toán lực kéo căng........................................................................................ 30
3.1.3. Kiểm tra độ bền dây băng.................................................................................... 32
3.1.4. Tính chọn động cơ............................................................................................... 32
3.1.5. Tính toán bộ truyền ngoài.................................................................................... 35
3.1.6. Tính trục tang chủ, bị động/con lăn...................................................................... 37
3.2. Hệ thống cấp phôi tự động...................................................................................... 45
3.3. Hệ thống pít tông khí nén........................................................................................ 46
3.4 Lập quy trình công nghệ.......................................................................................... 48
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ CHI TIẾT VÀ XÂY DỰNG BẢN VẼ LẮP.................................. 52
KẾT LUẬN..................................................................................................................... 53
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................................. 57
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM
1.1 Giới thiệu chung
1.1.1 Khái niệm
Phân loại sản phẩm là quá trình được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như sản xuất, kỹ thuật, chế tạo…. Đối với con người, công việc này khá phức tạp và khó khăn vì đòi hỏi tính tập trung cao độ, phải phân loại nhiều tính chất của sản phẩm như màu sắc, khối lượng, chiều cao,.. mà nhiều khi với mắt thường không thể nhìn ra được, từ đó rất dễ xảy ra sai sót trong quá trình làm việc.Vì vậy theo thời gian con người đã nghiên cứu và phát minh ra hệ thống phân loại sản phẩm nhằm xử lý công việc này dễ dàng hơn.
1.1.2 Các phương pháp phân loại sản phẩm tự động
Có rất nhiều hình thức phân loại sản phẩm dựa vào các tính chất khác nhau của sản phẩm, dưới đây là một số ví dụ tiêu biểu về phân loại sản phẩm:
a. Hệ thống phân loại sản phẩm theo kích thước: đây là hệ thống sử dụng các cảm biến quang hay hồng ngoại… để phát hiện và đo kích thước của sản phẩm, sau đó đưa tín hiệu về PLC và PLC thực hiện chức năng so sánh kích thước đã cài đặt. Kiểu phân loại này được sử dụng nhiều trong các dây chuyền sản xuất, đóng gói các nhà máy thực phẩm đồ uống… những nơi cần tốc độ và độ chính xác cao
c. Phân loại theo màu sắc của sản phẩm: là hệ thống sử dụng các cảm biến màu hoặc camera để nhận diện màu sắc của sản phẩm. Nguyên lý hoạt động cũng giống như 2 hình thức phân loại trên. Ứng dụng thực tế của hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc chủ yếu dùng trong các nhà máy may mặc, phân loại kẹo, viên thuốc hoặc trái cây,…
e. Hệ thống phân loại sản phẩm theo mã vạch: đây là hệ thống phân loại khá hiện đại, sử dụng máy quét mã vạch để đọc thông tin trên sản phẩm, sau đó phân loại sản phẩm dựa trên dữ liệu đó. Kiểu phân loại này được sử dụng nhiều trong sân bay để phân loại hành lý, các kho hàng vận chuyển, logistic,…
1.2 Nguyên lý hoạt động
1.2.1 Nguyên lý hoạt động chung của hệ thống
Nguyên lý hoạt động chung của hệ thống phân loại sản phẩm là đẩy sản phẩm vào thùng dựa theo các đặc điểm, tính chất mà con người đã cài đặt trên hệ thống. Do vậy tất cả các hệ thống phân loại đều hoạt động theo một nguyên lý chung gồm 4 bước chính như sau:
- Bước 1: Sản phẩm sẽ được đưa vào hệ thống bằng băng tải, phễu cấp liệu, cánh tay robot,.. để đưa sản phẩm đi đúng ví trị, đúng tốc độ nhằm giữ đúng khoảng cách giữa các sản phẩm và định hướng đường đi của sản phẩm.
- Bước 3: Sau khi đo sản phẩm xong tín hiệu sẽ được gửi về PLC. Đây là “bộ não” của hệ thống. PLC sẽ nhận tín hiệu từ cảm biến, lọc nhiễu chuyển đổi tín hiệu rồi so sánh với các giá trị đã cài đặt trên hệ thống. Từ đó sẽ xác định sản phẩm thuộc nhóm nào
- Bước 4: Cuối cùng sản phẩm sẽ đi đến khu vực phân loại. Những xy lanh khí nén sẽ nhận nhiệm vụ đẩy sản phẩm vào thùng nhờ tín hiệu mà PLC gửi.
1.2.2 Yêu cầu kỹ thuật cơ bản
Từ nguyên lý hoạt động trên ta có thể thấy được những yêu cầu theo tiêu chuẩn cần phải có cho mỗi bộ phận làm việc của hệ thống như sau:
Chuyển động của băng tải: để đưa sản phẩm vào đều, ổn định và đúng vị trí thì tốc độ băng tải phải ổn định, khoảng cách giữa các sản phẩm phải đủ để xử lý riêng lẻ. Nếu chuyển động của băng tải hoặc cơ cấu đưa sản phẩm vào bị lỗi, toàn bộ hệ thống phía sau sẽ sai theo
Độ nhận dạng của cảm biến: đối với các cảm biến, những tiêu chuẩn về mặt kỹ thuật yêu cầu độ chính xác cao, camera phải rõ nét. Thời gian đọc phải rất ngắn tính bằng ms để phù hợp với dây chuyền tốc độ cao. Đi cùng với đó là phải chống được ảnh hưởng từ ánh sáng môi trường, lọc nhiễu tín hiệu cao.
Cơ cấu của xy-lanh phải hoạt động kịp thời điểm, gạt đúng sản phẩm, không lệch. Khi đẩy không được đẩy quá mạnh hay cũng không được gạt yếu quá. Đồng thời phải hoạt động liên tục trong thời gian dài và nhận tín hiệu đúng từ PLC
CHƯƠNG 2: CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG
Một hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao thường có bộ phận chính sau:
- Băng tải
- Bộ truyền đai
- Pít tông khí nén
- Cảm biến
- Động cơ
Sơ đồ hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao như hình 2.1.
2.1. Băng tải
Băng tải là thiết bị không còn quá xa lạ trong công việc phụ trợ ứng dụng nhiều trong việc vận chuyển các loại hàng hóa sản phẩm và vật liệu hay trong các dây chuyền sản xuất công nghiệp.
2.1.1 Ưu điểm và ứng dụng của băng tải
Hệ thống băng tải được đánh giá cao nhờ kết cấu không quá phức tạp nhưng vẫn đảm bảo độ chắc chắn và tuổi thọ sử dụng lâu dài. Nhờ khả năng thiết kế linh hoạt, thiết bị này có thể vận chuyển vật liệu theo nhiều phương khác nhau như phương ngang, phương nghiêng hoặc kết hợp cả hai, đáp ứng tốt nhu cầu di chuyển hàng hóa trên quãng đường dài.
2.1.2 Nhược điểm của băng tải
Bên cạnh những lợi ích mang lại, băng tải vẫn tồn tại một số hạn chế nhất định. Trước hết, chi phí đầu tư ban đầu tương đối cao, đặc biệt đối với các hệ thống chất lượng hoặc quy mô lớn. Ngoài ra, khả năng chịu tải của một số loại băng tải còn hạn chế, không phù hợp với các ngành công nghiệp nặng.
Băng tải cũng có thể bị ảnh hưởng bởi điều kiện môi trường như nhiệt độ cao hoặc độ ẩm lớn, dẫn đến giảm hiệu suất và tuổi thọ. Một số hệ thống vận hành chưa thực sự ổn định, dễ xảy ra sai lệch do thiếu cơ chế kiểm soát và phản hồi.
2.1.3 Cấu tạo của băng tải
Một hệ thống băng tải hoàn chỉnh thường bao gồm nhiều bộ phận phối hợp với nhau nhằm đảm bảo quá trình vận chuyển vật liệu diễn ra liên tục và hiệu quả.
Trước hết, dây băng tải là bộ phận trung tâm, có nhiệm vụ trực tiếp vận chuyển hàng hóa. Tùy theo mục đích sử dụng và tải trọng, dây băng có thể được làm từ các vật liệu như PVC, PU hoặc cao su, đảm bảo độ bền, khả năng chịu lực và chống mài mòn phù hợp.
Hệ thống truyền động đóng vai trò cung cấp lực cho toàn bộ băng tải hoạt động. Bộ phận này thường bao gồm động cơ điện, hộp giảm tốc, khớp nối và tang trống truyền động. Nhờ đó, chuyển động quay của động cơ được truyền tới băng tải, giúp băng di chuyển ổn định. Trong một số trường hợp, hệ thống có thể sử dụng một hoặc nhiều động cơ tùy theo công suất yêu cầu.
Bên cạnh đó, để đảm bảo hiệu quả và độ an toàn, băng tải còn được trang bị các thiết bị điều khiển và giám sát như biến tần, cảm biến, bộ điều khiển PLC,… giúp điều chỉnh tốc độ và phát hiện sự cố. Thiết bị vệ sinh và hệ thống bảo vệ an toàn cũng được tích hợp nhằm giữ băng tải sạch sẽ và hạn chế rủi ro trong quá trình sử dụng.
2.2. Bộ truyền động đai
Bộ truyền đai là cơ cấu dùng để truyền chuyển động và mômen xoắn giữa các trục, đặc biệt hiệu quả khi khoảng cách giữa chúng tương đối xa. Hệ thống này hoạt động dựa trên nguyên lý ăn khớp giữa dây đai và puly tạo nên chuyển động liên tục và ổn định.
Cấu tạo cơ bản của truyền động đai gồm dây đai, bánh đai chủ động (gắn với động cơ) và bánh đai bị động (nhận chuyển động). Khi vận hành, bánh đai chủ động kéo dây đai chuyển động, dây đai truyền lực sang bánh đai bị động, bánh đai bị động sẽ quay và truyền công suất đến máy công tác.
2.2.1 Ưu điểm của bộ truyền động đai
Puly đai truyền động năng để giảm nhẹ tác động của tải trọng, ròng rọc đai truyền động êm ái, ít tiếng ồn và độ rung. Cấu tạo của bộ truyền đai puly đơn giản, dễ điều chỉnh. Độ chính xác cao và lắp đặt của ròng rọc đai không nghiêm ngặt. Bộ truyền Puly đai có chức năng bảo vệ quá tải. Phạm vi điều chỉnh của khoảng cách tâm giữa hai trục truyền động bằng puly đai là lớn
2.2.2 Nhược điểm của bộ truyền động đai
Bộ truyền puly có hiện tượng trượt, hiệu suất truyền lực thấp, không duy trì được tỷ số truyền chính xác. Khi bộ truyền puly đai truyền cùng một lực có chu vi lớn như nhau thì kích thước phác thảo và lực ép lên trục lớn hơn bộ truyền chia lưới. Tuổi thọ của dây đai truyền động ròng rọc ngắn.
2.3. Cơ cấu khí nén
2.3.1 Pít tông khí nén
Piston khí nén (hay còn được xem là bộ phận nằm bên trong xi lanh khí nén) là một chi tiết quan trọng trong các hệ thống sử dụng năng lượng khí nén. Thiết bị này đóng vai trò trung gian trong việc biến đổi áp suất của khí nén thành chuyển động cơ học phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau trong máy móc và sản xuất.
Nhờ nguyên lý hoạt động dựa trên khí nén đơn giản nhưng hiệu quả, piston khí nén trở thành bộ phận không thể thiếu trong nhiều loại thiết bị và dây chuyền công nghiệp hiện nay.
2.3.2 Cấu tạo
Piston khí nén có cấu tạo tương đối đơn giản nhưng vẫn đảm bảo thực hiện hiệu quả chức năng chuyển đổi năng lượng khí nén thành chuyển động cơ học. Có thể tổng hợp lại cấu tạo piston khí nén một cách ngắn gọn và rõ ràng như sau:
Piston thường có dạng hình trụ, gồm ba phần chính là đỉnh, đầu và thân. Phần đỉnh piston là nơi trực tiếp chịu tác động của áp suất khí nén, có thể được thiết kế dạng bằng, lồi hoặc lõm tùy theo yêu cầu hoạt động.
Phần đầu piston được gia công các rãnh để lắp vòng làm kín (xéc măng khí hoặc vòng đệm), giúp ngăn khí nén rò rỉ và duy trì áp suất ổn định trong xi lanh. Một số thiết kế còn có lỗ nhỏ để hỗ trợ việc phân phối và thoát dầu bôi trơn.
2.3.4 Các loại pít tông khí nén thường gặp
Xi lanh khí nén tác động đơn (hay còn gọi là xi lanh một chiều) là loại mà piston chỉ di chuyển theo một hướng khi được cấp khí. Khi nguồn khí bị ngắt, piston sẽ tự trở về vị trí ban đầu nhờ lực đàn hồi của lò xo hoặc tác động từ bên ngoài. Nhờ cấu tạo đơn giản, thiết bị này thường được ứng dụng trong các hệ thống không yêu cầu lực lớn như máy đóng gói hoặc máy dập ký hiệu.
Ngược lại, xi lanh khí nén tác động kép (xi lanh hai chiều) có khả năng làm việc theo cả hai hướng nhờ áp lực khí nén. Khi khí được cấp vào một phía, piston sẽ bị đẩy ra ngoài; khi cấp khí vào phía còn lại, piston sẽ di chuyển theo chiều ngược lại. Nhờ cơ chế này, xi lanh hai chiều tạo ra lực mạnh hơn và phù hợp với các hệ thống cần lực lớn như thiết bị nâng hạ, hệ thống điều khiển van hoặc dây chuyền tự động hóa.
2.4. Cảm biến quang
Cảm biến quang là một thiết bị điện tử thuộc nhóm cảm biến không tiếp xúc, sử dụng các linh kiện quang điện để phát hiện sự hiện diện, kích thước hoặc khoảng cách của vật thể
a. Cấu tạo của cảm biến quang :
1. Bộ phận thu sáng là bộ phận tiếp nhận ánh sáng từ môi trường (hoặc từ bộ phát) và chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành tín hiệu điện
2. Bộ phận phát ánh sáng là nguồn cung cấp ánh sáng cho cảm biến, đóng vai trò tạo ra "đường biên" hoặc "vùng phủ" để phát hiện vật thể
3. Mạch xử lý tín hiệu đầu ra là bộ não trung gian, có nhiệm vụ biến đổi sự thay đổi ánh sáng thành tín hiệu điện để máy tính hoặc PLC hiểu được
b. Vai trò và ứng dụng của cảm biến quang:
Cảm biến quang đóng vai trò rất quan trọng trong các ngành công nghiệp nói chung và tự động hóa nói riêng. Chùng được ứng dụng trong các công việc đòi hỏi độ chính xác cao và môi trường làm việc khắc nghiệt và khoảng cách xa. Cụ thể như: Xác định vị trí các sản phẩm trên băng chuyền; Đếm sản phẩm; Phát hiện xe trong bãi đỗ xe, rửa xe; Phát hiện người hoặc vật đi qua; ...
2.5. Động cơ
2.5.1 Khái niệm và các loại động cơ
Là một thiết bị điện cơ dùng để chuyển đổi điện năng thành cơ năng (chuyển động quay hoặc chuyển động tịnh tiến). Các loại động cơ điện thường được sử dụng để truyền động cơ băng tải là:
- Động cơ không đồng bộ là lựa chọn ưu tiên nhờ cấu tạo bền bỉ, giá thành cạnh tranh và khả năng chịu tải ấn tượng. Tuy nhiên, một hạn chế đáng kể của dòng động cơ này nằm ở việc kiểm soát tốc độ quay. Để điều tiết vận tốc một cách chính xác, hệ thống đòi hỏi phải trang bị thêm các thiết bị hỗ trợ phức tạp như biến tần (VFD), dẫn đến việc gia tăng đáng kể chi phí đầu tư và độ phức tạp trong vận hành.
- Động cơ đồng bộ: được đặc trưng bởi sự thống nhất hoàn toàn giữa tốc độ quay của rotor và vận tốc của từ trường tĩnh. Điểm ưu việt của dòng động cơ này là tính ổn định tuyệt đối về tốc độ, không bị biến động dưới tác động của tải trọng hay sự trồi sụt của điện áp lưới, mà chỉ phụ thuộc duy nhất vào tần số nguồn cấp.
2.5.2 Nguyên lý làm việc động cơ điện một chiều
Quá trình hoạt động của động cơ DC được diễn ra dựa trên sự kết hợp của các hiện tượng vật lý sau:
Tương tác điện từ: Khi đặt một điện áp một chiều lên hai chổi than, dòng điện sẽ xuất hiện trong các cuộn dây phần ứng. Theo quy tắc bàn tay trái, các thanh dẫn mang dòng điện nằm trong từ trường sẽ chịu tác động của lực điện từ, tạo ra mô-men lực khiến Rotor bắt đầu chuyển động quay.
Chuyển mạch liên tục: Để duy trì hướng quay ổn định, bộ phận cổ góp đóng vai trò đảo chiều dòng điện trong cuộn dây sau mỗi nửa chu kỳ quay của phần ứng. Cơ chế này đảm bảo rằng dù các thanh dẫn thay đổi vị trí, chiều của lực tác dụng lên chúng vẫn không đổi, giúp động cơ quay liên tục.
2.5.4 Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều
- Thông thường, tốc độ quay của một động cơ điện một chiều tỷ lệ với điện áp đặt vào nó, và ngẫu lực quay tỷ lệ với dòng điện. Điều khiển tốc độ của động cơ có thể bằng cách điều khiển các điểm chia điện áp của bình ắc quy, điều khiển bộ cấp nguồn thay đổi được, dùng điện trở hoặc mạch điện tử...
- Chiều quay của động cơ có thể thay đổi bằng cách thay đồi chiều nối dây của phần kích từ, hoặc phần ứng, nhưng không thể được nếu thay đổi cả hai.Thông thường sẽ được thực hiện bằng các bộ công tắc tơ đặc biệt.
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG
3.1 Hệ thống băng tải
Thông số đầu vào :
1. Hệ thống cấp phôi tự động
2. Nguồn lực cấp phôi và đẩy phôi: Khí nén
3. Nguồn lực quay băng tải : Động cơ điện
4. Bộ truyền ngoài: Xích
5. Thông số hình học phôi:
Hình lập phương: h1= 3 cm, h2= 4 cm, h3= 15 cm
6. Trọng lượng phôi: Qmin= 0,2 kg; Qmax= 5,0 kg
7. Năng suất làm việc: N= 10sp/ph
3.1.1 Tính các thông số hình, động học băng tải
Chọn kích thước băng tải: chiều dài L = 800 mm; chiều rộng b = 250 mm; độ dày dây băng δ = 3 mm.
Chọn khoảng cách giữa 2 sản phẩm x = 160 mm thì số sản phẩm tối đa trên băng tải trọng 1 thời điểm bất kì là 4 sản phẩm.
Để đảm bảo năng suất làm việc 10 sp/phút, vận tốc của băng tải là:
V = S/t = 0.8/(60/10 4 ) = 0,033 m/s (3.1)
Chọn dây băng tải PVC, khối lượng riêng ρ = 1450 kg/m¬3
Kết cấu khung sườn thép: Inox
3.1.2. Tính toán lực kéo căng
Trong hệ thống băng tải, dây băng được uốn vòng qua các puly dẫn động, bị động; phần giữa 2 puly này băng được dẫn hướng và đỡ bởi các các con lăn và tấm trượt tùy thuộc vào kết cấu và loại dây. (Hình 3.2) Lực cản chuyển động băng khác nhau tại mỗi đoạn đặc trưng, trên mỗi đoạn này có cùng tính chất lực cản. Lực căng dây tại mỗi điểm đặc trưng (i) sẽ bằng lực căng tại điểm ngay trước nó (i-1) cộng với lực cản chuyển động của dây trên đoạn từ (i-1) đến i.
Si = S(i-1)+ W(i-1/i) (3.2)
Trên sơ đồ lực như Hình 3.2 ta có lực căng băng tại các điểm đặc trưng S_i (i = 0 - 3), với S_0 là lực căng tại nhánh nhả ở tang dẫn.
- Các lực cản chuyển động của băng:
W(0/1): Lực cản trên đoạn nằm ngang từ điểm 0 đến 1.
W(0/1) = q0 Lw (3.3)
W(0/1)=mbt Wbt g)Lw
=> W(0/1)=(2,5×0,25×9,81)×0,8×0,3=1,47 (N)
Tính lực căng ban đầu kéo băng tải:
F0=0,5.Ft.(efα+1)/(efα-1)=72,29 (3.9)
Công suất làm việc trên trục tang:
Plv=(Ft Vbt)/1000 (3.10)
=> Plv =(63,05×3,3×10-2)/1000=2,10 (W)
3.1.3. Kiểm tra độ bền dây băng
Băng tải có chất liệu là PVC, dày 3mm
Ứng suất lớn nhất cho phép của băng σa = 800 (N/cm2)
Khối lượng băng/m2: mB = 2,5 (kg/m2)
3.1.5. Tính toán bộ truyền ngoài
Số liệu đầu vào :
P = Pđc = 2,28 (kW)
T = Tđc = 830,5 (N.mm)
n = 29,1 (v/ph)
1. Chọn loại đai
Thông số đai [2] thể hiện như bảng 3.4.
3. Tính số đai Z
Chủ động P1 = 2,28 kW
d1 = 280mm và v = 21,33 m/s
→ [P] = 8,0 (kW) và lo = 2240 (mm)
Với đặc tính va đâp vừa, làm việc 1 ca → Kđ = 1,1 α1 = 153,93o → C_α = 0,92
Vậy Z = (2,28 ×1,1)/(8,0 × 0,92 × 1,06 × 1,13 × 1) = 0,88
Lấy Z = 1
4. Các thông số cơ bản của bánh đai
Chiều rộng bánh đai : B = (Z - 1) × t + 2e Ƃ : ho = 4,2 mm; t = 19 mm; e = 12,5 mm; H = 16mm; φ = 38o
→ B = (1 - 1) × 19 + 2 × 12,5 = 25 mm
Góc chêm φ = 38o
Đường kính ngoài của bánh đai
da1 = d1 + 2ho = 280 + 2 × 4,2 = 288,4 mm
da2 = d2 + 2ho = 630 + 2 × 4,2 = 638,4 mm
Đường kính đáy bánh đai
df1 = da1 - H = 288,4 - 16 = 272,4 mm
df2 = da2 - H = 638,4 - 16 = 622,4 mm
Lập bảng thông số: Như bảng 3.6.
3.1.6. Tính trục tang chủ, bị động/con lăn
Tính đường kính tang tải:
Ta có: Hbt/dtang ≥ 1/40 Suy ra dtang ≤ Hbt. 40 = 0,12 (m)
Từ đó ta chọn dtang = 0,08 m để đảm bảo điều kiện
Tính trục tang chủ động:
Chọn vật liệu trục tang: Thép C45 có tôi cải thiện
Các biểu đồ nội lực:
* Tính đường kính các đoạn trục theo momen tương đương:
Tại B:
=> MBtd = 10906 (Nmm)
Tại C::
=> MCtd = 2289,12 (Nmm)
Tại D:
=> MDtd = 2204,1 (Nmm)
* Chọn đường kính tiết diện:
DA = DC = 20 (mm)
DB = 22 (mm)
DD = 18 (mm)
* Chọn then:
Then lắp tại tiết diện C
DD = 18 mm ta chọn then bằng có:
- Chiều dài then: lthen = 14 (mm)
- Chiều rộng rãnh then: b = 6 mm
- Chiều cao then: h = 6 mm
- Chiều sâu rãnh then trên trục: t1 = 3,5 mm
- Chiều sâu rãnh then trên lỗ : t2 = 2,8 mm
* Tính ổ lăn:
Các loại ổ lăn [Nguồn: Internet] thể hiện như bảng 3.8.
Theo yêu cầu ta chọn được ổ bi đỡ 1 dãy có số hiệu 1000904 với các thông số như bàng 3.9.
Ta có:
Q=(XVFr+YFa)kt kd (3.25)
Trong đó:
X, Y: là hệ số tải trọng hướng tâm và tải trọng dọc trục, X=1,Y=1
V: là hệ số kể đến vòng nào quay, V=1 (vòng trong quay)
Fr,Fa: là tải trọng hướng tâm và tải trọng dọc trục, Fa=0, Fr=FrC=75,71 (N)
FrA = 72,36 N
FrC = 75,71 N
Ta được Q = 75,71 N
Từ đó ta tính được
Cd= Q√(m&L)= 75,71.∛4,7 = 0,127 (KN) < C = 5,14 KN
Vậy khả năng tải động của ô được đảm bảo.
Kiểm tra khả năng tải tĩnh của ổ với X = 0,6
Fa = 0, Q0 = Xo. Fr = 0,6. 75,71 = 0,045 KN < C0 = 3,12 KN
Vây khả năng tải tĩnh của ô được đảm bảo
3.2. Hệ thống cấp phôi tự động
Hiện nay, các quá trình sản xuất các sản phẩm trong các ngành công nghiệp nói chung đều phát triển theo xu hướng tự động hóa ngày càng cao. Để đảm bảo được quá trình sản xuất ổn định và nhanh chóng thì cần thiết phải có quá trình cung cấp phôi chính xác về vị trí trong không gian theo đúng nhịp (cấp đúng lúc) và liên tục theo chu trình hoạt động của dây chuyền một cách tin cậy.
* Ý nghĩa của hệ thống cấp phôi tự động:
Biến những máy bán tự động thành máy tự động. Dây chuyền sản xuất thành đường dây tự động. Mang lại hiệu quả kinh tế nhờ giảm tổn thất về thời gian. Cải thiện điều kiện làm việc của công nhân, đặc biệt là trong môi trường độc hại, nhiệt độ cao, phôi có trọng lượng lớn…
Trong hệ thống phân loại sản phẩm đang xét, phôi là những khối lập phương khác nhau về chiều cao. Em chọn hệ thống bao gồm hộp đựng sản phẩm cần phân loại và 1 pít tông khí nén để đẩy sản phẩm vào dây băng dẫn.
3.3. Hệ thống pít tông khí nén
Thông số đầu vào:
- Khối lượng lớn nhất của phôi: 5kg
- Hệ số ma sát giữa phôi và băng tải: f = 0,3
- Hành trình của piston: H = 250 mm
Đa số xylanh khí nén làm việc chịu tải trọng động. Khi đó do tổn hao về ma sát, do có tính đàn hồi của khí nén khi chịu tải thay đổi, do sức ỳ của Piston trước khi dịch chuyển vì thế hệ số hiệu dụng giảm thường chọn 0,5.
Chọn sơ bộ áp suất làm việc của hệ thống là: p = 8 bar = 8 Kg/cm2 = 8.105 N/m2
Để piston di chuyển được thì:
F = (p1πD2)/4 μ ≥ Pmsmax
Với : Pmsmax : là lực ma sát lớn nhất do sản phẩm gây ra. Pmsmax=fPmax g=0,3×5×9,81=14,72 (N)
Đường kính D của xylanh:
D≥√((4Pmsmax)/(p1 πμ)) ≥ 6,8 (mm)
Chọn theo tiêu chuẩn:
- Đường kính trong của xylanh là: D=20 mm
- Đường kính cần piston: d=14 mm
Bảng thông số kỹ thuật của xi lanh khí nén SMC dòng CM2 (GE Technology) như bảng 3.9.
Theo tính toán, em chọn pít tông khí nén loại: CDM2B20-250Z với:
- Đường kính nòng 20 mm
- Hành trình tiêu chuẩn 250 mm
- Áp suất hoạt động tối thiểu 0,05 MPa
- Áp suất hoạt động tối đa 1,0 MPa
- Tốc độ piston 50 – 750 mm/s
Năng suất 10sp/p, nên cứ 6s thì pít tông đẩy sản phẩm ra khỏi băng tải
Chọn tốc độ pít tông: Vpt = 500 (mm/s)
3.4 Lập quy trình công nghệ
Thứ tự nguyên công, tên nguyên công:
1. Nguyên công 1: Khỏa mặt đầu, khoan lỗ tâm
- Định vị: Dùng khối V thứ nhất hạn chế 3 bậc tự do Tx, Ty, Tz;
Khối V thứ hai hạn chế 2 bậc tự do Qy, Qz.
- Kẹp chặt: Sử dụng mỏ kẹp, lực kẹp vuông góc với đường tâm trục.
- Chọn dao: Dao phay mặt đầu thép gió D40, Z10 ; mũi khoan thường D10.
- Máy gia công: Máy khỏa mặt đầu và khoan tâm MP71M, công suất P=7.5kW (bảng 9-4 [4])
- Các bước gia công:
+ Bước 1: Phay 2 mặt đầu
+ Bước 2: Khoan 2 lỗ tâm
3. Nguyên công 3: Tiện tinh bề mặt trụ Ø22, Ø20
- Định vị: Dùng mũi tâm tùy động hạn chế 3 bậc tự do Tx, Ty, Tz;
Mũi tâm cố định hạn chế 2 bậc tự do Qy, Qz.
- Kẹp chặt:Sử dụng mũi chống tâm;
Phương lực kẹp hướng từ trái sang phải;
Điểm đặt lực nằm trên đường nối tâm của hai lỗ tâm.
- Chọn dao: Dao tiện hợp kim cứng T5K10.
- Chọn máy: Máy tiện 1K62, công suất P = 7.5 kW.
- Bước gia công: Tiện tinh các bề mặt trụ Ø22 và Ø20.
4. Nguyên công 4: Vát mép 2 đầu trục
- Định vị: Dùng mũi tâm tùy động hạn chế 3 bậc tự do Tx, Ty, Tz;
Mũi tâm cố định hạn chế 2 bậc tự do Qy, Qz.
- Kẹp chặt: Sử dụng mũi chống tâm;
Phương lực kẹp hướng từ trái sang phải;
Điểm đặt lực nằm trên đường nối tâm của hai lỗ tâm.
- Chọn dao: Chọn dao: Dao T5K10
- Chọn máy: Chọn máy :Máy tiện 1K62, công suất P=7.5kW
- Bước gia công: Vát mép hai đầu trục.
5. Nguyên công 5: Kiểm tra
- Định vị: Dùng khối V thứ nhất hạn chế 3 bậc tự do T(Ox), T(Oy), T(Oz);
Khối V thứ hai hạn chế 2 bậc tự do Q(Oy), Q(Oz).
- Phương pháp kiểm tra: Đặt chi tiết lên khối V;
Điều chỉnh sao cho kim đồng hồ so tiếp xúc với bề mặt trục tại một vị trí;
Quay trục một vòng, ghi lại giá trị Xmax và Xmin.
- Công thức xác định độ không tròn của trục:
∆ = (Xmax-Xmin)/2
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ CHI TIẾT VÀ XÂY DỰNG BẢN VẼ LẮP
Bản vẽ lắp 2D, 3D của hệ thống thể hiện như hình 3.1, 3.2.
* Chu trình làm việc:
Chu trình làm việc thể hiện như sơ đồ dưới.
* Nguyên lý hoạt động:
- Hệ thống cấp phôi đưa phôi lần lượt vào băng tải.
- Động cơ kéo băng tải thông qua bộ truyền đai, băng tải vận chuyển phôi với tốc độ không đổi.
- Khi vật đi qua, nếu đủ vị trí cảm biến, hệ thống xác định loại sản phẩm, bộ điều khiển PLC sẽ ghi nhận và tính toán vị trí của sản phẩm trên băng tải.
- Khi sản phẩm đến đúng vị trí phân loại, PLC kích hoạt cơ cấu đẩy của xy-lanh tương ứng
- Cơ cấu đẩy của xy-lanh đưa sản phẩm vào thùng tương ứng, mỗi thùng sẽ chứa 1 loại sản phẩm.
KẾT LUẬN
Hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao là một sản phẩm của sự sáng tạo thiết bị công nghệ tiên tiến, là một trong những thiết bị máy móc không thể thiếu cùng với dây chuyền chế tạo, chế biến, lắp ráp của những nhà máy với quy mô lớn. Hệ thống phân loại là thiết bị công nghiệp có tính kinh tế cao, với khả năng đảm nhận nhiệm vụ vận chuyển sản phẩm đến vị trí thao tác sản xuất, chế biến, lắp ráp, đóng gói. Với khoản đầu tư không lớn nhưng năng suất lao động tăng lên kéo theo giá thành sản phẩm giảm đáng kể do tiết kiệm được chi phí nhân công, chất lượng sản phẩm cũng tăng lên nhờ tránh được sai sót của người lao động.
Sau khoảng thời gian nghiên cứu đề tài với tinh thần nghiêm túc, dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy : ThS ........................., đến nay chúng em đã hoàn thành đồ án đúng tiến độ và đáp ứng đầy đủ các yêu cầu đã đề ra.
Thông qua quá trình thực hiện đồ án, chúng em có cơ hội tiếp cận với những công việc thực tế của ngành cơ khí, từ đó rèn luyện khả năng tư duy độc lập, tính sáng tạo cũng như tác phong làm việc khoa học và có trách nhiệm. Đồng thời, đây cũng là dịp để chúng em vận dụng những kiến thức đã học vào thực tiễn và tích lũy thêm nhiều kinh nghiệm bổ ích cho công việc sau này.
Chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy : ThS ......................... cùng toàn thể các thầy trong bộ môn đã luôn quan tâm, hướng dẫn và hỗ trợ chúng em trong suốt quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp.
Chúng em xin chân thành cảm ơn !
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Nguyễn Hữu Lộc (2013), Giáo trình chi tiết máy, NXB Đại học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh.
[2]. Trịnh Chất,Lê Văn Uyển (2006), Sách thiết kế hệ dẫn động cơ khí Tập 1, NXB Giáo dục
[3]. ГОСТ 8338-75 Підшипники кулькові радіальні однорядні. Основні розміри (2003)
[4]. Nguyễn Đắc Lộc, Lê Văn Tiến, Ninh Đức Tôn, Trần Xuân Việt, Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 3, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, 2006.
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"