ĐỒ án môn học đề tài THIẾT kế hệ THỐNG PHÂN LOẠI sản PHẨM THEO CHIỀU CAO 2

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯỜNG CƠ KHÍ    ĐỒ ÁN MÔN HỌC Đề tài THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO CHIỀU CAO Giảng viên hướng dẫn TS Nhã Tường Linh Sinh viên thực hiện Nguyễn Hồng Quang 2019[.]

TRƯỜNG CƠ KHÍ -    -

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Đề tài:

THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO CHIỀU CAO

Giảng viên hướng dẫn: TS Nhã Tường Linh

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hồng Quang - 20198515

Hà Nội, / /2022

i

I Nhiệm vụ thiết kế: Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm

II Số liệu cho trước:

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

III Nội dung thực hiện:

1 Phân tích nguyên lý và thông số kỹ thuật

Thiết kế các mô đun chức năng của hệ thống:

 Mô đun cấp phôi tự động

 Mô đun băng tải

 Mô đun phân loại: pít tông khí nén, van từ, sensor,

ii

- Xây dựng bản vẽ lắp 2D/3D

- Xây dựng các bản vẽ chế tạo các chi tiết chính

4 Mô phỏng nguyên lý hoạt động (động học)

iii

Tự động hóa trong dây chuyền sản xuất là một phương án tối ưu, nó đòi hỏi

sự nhanh chóng, chính xác và giảm thiểu được nhân công lao động Quá trình sảnxuất càng được tự động hóa càng nâng cao năng suất sản xuất, giảm chi phí, tăngtính cạnh tranh cho các doanh nghiệp

Xét điều kiện cụ thể ở nước ta trong công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa

sử dụng ngày càng nhiều thiết bị hiện đại để điều khiển tự động các quá trình sảnxuất, gia công, chế biến sản phẩm…Điều này dẫn tới việc hình thành các hệ thốngsản xuất linh hoạt, cho phép tự động hóa ở mức độ cao Trong đó có một khâuquan trọng ảnh hưởng đến chất lượng hàng hóa bán ra là hệ thống phân loại sảnphẩm

Đồ án “Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm” nhằm củng cố kiến thức chosinh viên, đồng thời giúp cho sinh viên thấy được mối liên hệ giữa những kiến thức

đã học ở trường với những ứng dụng bên ngoài thực tế Đề tài có nhiều ứng dụngquan trọng trong nhiều lĩnh vực như vận chuyển sản phẩm, đếm sản phẩm và phânloại sản phẩm Với hệ thống tự động hóa này chúng ta có thể giảm thiểu nhân công

và giảm chi phí sản xuất

Với một khối lượng kiến thức tổng hợp lớn và có nhiều phần em chưa nắmvững dù đã tham khảo nhiều tài liệu Khi thực hiện đồ án “THIẾT KẾ HỆ THỐNG

CƠ KHÍ”, trong tính toán không thể tránh được những thiếu sót, hạn chế Kínhmong nhận được sự chỉ bảo góp ý giúp đỡ của thầy cô và các bạn

Em xin chân thành cảm ơn tới các thầy cô giáo trong Bộ môn Cơ điện tử vàđặc biệt là thầy TS Nguyễn Hải Sơn đã hướng dẫn tận tình, tạo điều kiện thuận lợi

và cho chúng em nhiều kiến thức quý báu cho việc hoàn thành đồ án môn học này

Em xin chân thành cảm ơn!

iv

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM

v

3.1.1 Tính các thông số hình, động học băng tải 22

3.1.2 Tính lực kéo băng 23

3.1.3 Tính trục tang chủ, bị động con lăn 26

3.1.4 Tính kiểm nghiệm độ bền dây băng

26 3.1.5 Tính chọn động cơ 27

3.1.6 Tính toán chọn bộ truyền ngoài 30

3.2 Chọn loại trục, then

41 3.2.1 Chọn vật liệu

41 3.2.2 Tính sơ bộ đường kính trục và bề rộng ổ lăn:

41 3.2.3 Xác định sơ bộ khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực

42 3.2.4 Xác định các lực tác dụng lên gối đỡ

43 3.2.5 Tính đường kính các đoạn trục theo momen tương đương

46 3.2.6 Chọn và kiểm nghiệm then 47

3.2.7 Kiểm nghiệm trục về độ an toàn tại các điểm A, B, C, D 49

3.2.8 Chọn ổ lăn

55 3.3 Hệ thống cấp phôi

58

vii

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM

1.1 Khái niệm và ứng dụng

1.1.1 Khái niệm

Hệ thống phân loại sản phẩm là một giải pháp công nghiệp thay thế con người thựchiện các khâu phân loại sản phẩm, từ thực hiện bằng tay chuyển đổi sang sử dụng các hệthống tự động hóa để phân chia sản phẩm theo từng đặc tính mà người sử dụng quy định( chiều cao, màu sắc, khối lượng,… ) nhờ việc sử dụng các cảm biến, xylanh,…

1.1.2 Các phương pháp phân loại sản phẩm tự động và ứng dụng

Tùy vào độ phức tạp yêu của từng loại sản phẩm mà ta có thể đưa ra nhữngphương pháp phân loại sản phẩm khác nhau

1 Phân loại theo kích thước (cao-thấp, dài-ngắn,): kiểu phân loại này sử dụngcác cảm biến quang hay hồng ngoại… để phát hiện và so sánh kích thướccủa sản phẩm, sau đó đưa tín hiệu về PLC và PLC thực hiện chức năng phânloại sản phẩm theo yêu cầu Kiểu phân loại này được sử dụng nhiều trongcác nhà máy đóng chai, lọ… Ưu điểm lớn nhất của kiểu phân loại này đó làchi phí cho cảm biến là khá thấp, lắp đặt đơn giản và dễ vận hành

Trang 1

Hình 1.1 Mô hình dây chuyền phân loại sản phẩm theo chiều cao

Trang 2

Hình 1.2 Dây chuyền phân loại trứng, cà chua theo kích thước (lớn-nhỏ)

2 Phân loại theo khối lượng sản phẩm: kiểu phân loại này sử dụng cảm biếntrọng lượng để phân biệt sản phẩm nặng-nhẹ, đủ khối lượng yêu cầu haychưa… Cách hoạt động giống như kiểu phân loại theo kích thước Và ta cóthể thấy hình thức phân loại này ở các nhà máy sản xuất xi mang, phân bónhay nói chung là các nhà máy sản xuất sản phẩm dưới dạng đóng gói bao bìcần khối lượng chính xác

Hình 1.3 Máy phân loại sản phẩm theo khối lượng

Trang 3

3 Phân loại theo màu sắc của sản phẩm: sử dụng các cảm biến màu ( mỗi cảmbiến sẽ nhận biết 1 màu riêng biệt như: xanh, đỏ, vàng…) Cách thức hoạtđộng cũng giống như 2 hình thức phân loại trên Ứng dụng của phân loạitheo màu sắc chủ yếu trong công nghiệp vải lụa, sản xuất màu…

Hình 1.4 Mô hình phân loại sản phẩm theo màu sắc

4 Phân loại theo hình ảnh sản phẩm: hình thức phân loại này không sử dụngcảm biến mà người ta dùng camera để chụp ảnh của sản phẩm cần phân loại,sau đó đưa ảnh đó so sánh với ảnh gốc chuẩn xem sản phẩm đó thuộc loạinào Hiện nay thì hình thức phân loại này đang được ứng dụng để phân loạigạch granit

5 Phân loại theo mã vạch của sản phẩm: đây là kiểu phân loại khá hiện đại, sửdụng tới máy đọc mã vạch Dây chuyền phân loại sản phẩm theo mã vạchđược sử dụng rất phổ biến hiên nay Dây chuyền sorting này được sử dụng

để phân loại các kiện hàng, bưu phẩm, sản phẩm thành phẩm đã được đóngthùng carton, đóng túi và dán mã vạch barcode, mã QR Với các thông tinlưu trữ trên mã vạch dán trên sản phẩm, hệ thống có thể dễ dàng sàng lọc vàlựa chọn, gom sản phẩm vào các vị trí tập kết (hub) theo yêu cầu đặt ranhư :

Trang 4

Với sản phẩm điện tử, công nghệ: phân theo cùng lô sản xuất, ngày sản xuất, model…Với các bưu phẩm, đơn hàng chuyển phát nhanh: phân loại theo ngày lên đơn, cáchthức đóng gói, địa điểm giao hàng, hàng chuyển nhanh-tiêu chuẩn…

Với các sản phẩm nông sản đóng gói: phân loại theo hạn sử dụng, số lô chế biến, cấpsản phẩm…

Hình 1.5 Máy phân loại sản phẩm theo mã vạch

Các hộp, thùng hàng được đặt lên băng tải phân loại bởi công nhân hoặc cánh tayrobot cộng tác, robot xếp hàng lên pallet từ băng tải cấp hoặc xe tự hành AGV trongcác nhà máy thông minh

Hệ thống phân loại sản phẩm có thể đạt công suất tới 10000 sản phẩm/giờ Năng suấtcao gấp 3-5 lần so với cách quét mã vạch và phân loại bởi công nhân truyền thống Trong ngành logistic, thương mại điện tử, các gói hàng được đóng trong các hộp vớitrọng lượng, màu sắc, kích thước khác nhau dễ dàng được phân loại nhờ hệ thốngphân loại lựa với camera và thuật toán phân loại thông minh

Trang 5

Hàng hóa được phân loại trên băng tải chính theo các băng tải xương cá di chuyển tớicác vị trí tập kết

Phân loại sản phẩm tự động giúp giảm thiểu sức người và thời gian cho khâu phân loạivốn nhàm chán nhưng vẫn đảm bảo độ chính xác ở tốc độ cao với năng suất vượt trội Với các ngành chế biến, sản xuất bánh kẹo, thực phẩm, sản phẩm sau khi chế biếnchạy trên băng tải hoàn toàn có thể được hệ thống chọn/bỏ theo các tiêu chí về hìnhdáng, màu sắc, giúp quá trình đóng gói diễn ra liền mạch và chất lượng sản phẩm đượckiểm soát đồng đều hơn Hệ thống nhận diện và phân loại ngày càng thông minh hơnvới việc áp dụng AI vào công việc phân loại, lựa sản phẩm theo các kịch bản mongmuốn từ trước Hệ thống băng tải cấp, chọn hàng với tốc độ lên tới 150m/phút có khảnăng chịu mài mòn, nhiệt độ, độ ẩm cao và các điều kiện sản xuất đặc biệt

1.2 Nguyên lý hoạt động

1.2.1 Nguyên lý hoạt động chung của hệ thống phân loại sản phẩm

Chức năng cơ bản của hệ thống là phải đẩy sản phẩm vào thùng chứa đúng mức đặctính yêu cầu Do vậy có thể phân quá trình hoạt động của hệ thống ra làm 2 giai đoạn nhưsau:

Giai đoạn 1: Nhận biết đặc tính của sản phẩm theo yêu cầu: Đầu tiên, khi cấp nguồncho động cơ thì băng tải bắt đầu chuyển động; đồng thời nếu có sản phẩm đi vào thì nó sẽ

di chuyển theo chiều của băng tải Các cảm biến sẽ do người quản lí bố trí sao cho phùhợp với vị trí của sản phẩm cần phân loại Các cảm biến này có thể là cảm biến quang hayhồng ngoại, có nhiệm vụ phân biệt sản phẩm đi qua, sau đó đưa tín hiệu về PLC để xử lý.PLC nhận tín hiệu từ các cảm biến truyền về, sẽ căn cứ vào chương trình đã được lập trình

Trang 6

sẵn bên trong mà sẽ nhận biết được các sản phẩm đó va ra lệnh điều khiển đến các xylanhtương ứng

Giai đoạn 2: Đẩy sản phẩm vào thùng chứa tương ứng: Sau khi sản phẩm đi qua khuvực phân loại đặt các cảm biến thì tiếp tục di chuyển trên băng tải đến khu vực đặt các tayđẩy Tại đây, các tay đẩy sẽ căn cứ vào sự điều khiển của PLC mà thực hiện đẩy vật vàothùng chứa đặt ở dưới một cách chính xác

1.2.2 Yêu cầu kỹ thuật cơ bản

Từ nguyên lý làm việc trên ta thấy muốn hệ thống hoạt động được cần những chuyểnđộng cần thiết:

Chuyển động của băng chuyền: Để truyền chuyển động quay cho trục của băngchuyền ta dùng động cơ điện một chiều thông qua hộp giảm tốc dùng bộ truyền bánh răngtrụ răng thẳng

Chuyển động tịnh tiến của xylanh để phân loại sản phẩm khác nhau Chuyển độngcủa xylanh được điều khiển bởi hệ thống khí nén

Chu trình làm việc máy: Khi máy hoạt động, sản phẩm được xylanh đẩy vào băngchuyền Nhờ hệ thống điều khiển, sản phẩm trên băng chuyền được phân loại khác nhau.Các sản phẩm sau khi được phân loại sẽ được chuyển đến thùng hàng để đóng gói Chutrình cứ thế tiếp tục cho đến khi phân loại xong sản phẩm

1.3 Đề xuất sơ đồ thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao

đưa vào các thùng chứa tương ứng Tính ứng dụng của hệ thống rất lớn trong thực tế, đemlại hiệu suất làm việc cao và độ chính xác vượt trội so với con người

Mục tiêu đặt ra của đồ án này là thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao

có kiểu dáng nhỏ gọn, dễ dàng lắp đặt, bảo trì, sửa chữa

Để đạt được mục tiêu này chúng ta cần thiết kế mô hình cơ khí, điều khiển đượcđộng cơ và hệ thống hoạt động tự động Ngoài ra còn có các vấn đề khác như là: vật liệu

mô hình, nguồn cung cấp, tính toán thông số chi tiết

Các vấn đề cần được giải quyết đó là:

Vấn đề cơ khí: phân tích tính toán và lựa chọn vật liệu, thông số kỹ thuật của cácchi tiết sao cho thỏa mãn yêu cầu của đề tài: nhỏ gọn, bền, có tính thẩm mỹ cao, dễ dànglắp đặt và sửa chữa

Vấn đề điều khiển: điều khiển hoàn toàn tự động

Vấn đề an toàn: đảm bảo an toàn cho người sử sụng và sản phẩm không bị hỏng

1.3.2 Phương án thiết kế

- Sử dụng 1 băng tải để vận chuyển sản phẩm

Con lăn được truyền chuyển động từ động cơ, quay và làm băng tải chuyểnđộng theo Sản phẩm đặt trên băng tải được vận chuyển theo hướng xác định

Hình 1.6 Sơ đồ băng tải vận chuyển sản phẩm

Trang 8

1-Sản phẩm (độ cao khác nhau); 2-Băng tải; 3-con lăn

Hình 1.7 Sơ đồ minh họa bố trí cơ bản của hệ thống 1-Động cơ; 2- Cảm biến; 3- Sản phẩm; 4- Hộp đựng sản phẩm; 5- Băng tải; 6- xi lanh

khí nén

Trang 9

Hình 1.8 Sơ đồ nguyên lý hệ thống

Để giải quyết được hết các vấn đề của hệ thống Chúng ta cùng đi vào làm rõ các bộphận cấu thành hệ thống, thiết kế, tính toán các thông số phù hợp ở các chương tiếp theo

Trang 10

CHƯƠNG 2 CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG

2.1 Băng tải

Băng tải là bộ phận được lắp trên bộ khung của dây chuyền, được căng bởi các tang

và tỳ lên con lăn phía 2 đầu Nó có nhiệm vụ vận chuyển sản phẩm trong phạm vi phânxưởng (hình

1) Do đặc điểm làm việc nên đòi hỏi băng tải cần phải căng , độ bám giữa băng tải vàcon lăn đủ lớn để băng tải hoạt động ổn định với 1 tốc độ không đổi Hiện nay trên thịtrường có khá nhiều loại băng tải khác nhau như:

1 Băng tải bằng vật liệu PU/PVC/PE – (Synthetic belt):

Cấu tạo chính của băng tải gồm 2 phần:

Phần chịu lực: là các sợi bố từ 1 đến 5 lớp được làm từ polyester, cotton hoặc sợi kimloại

Phần nhựa PU/PVC/PE: được tráng phủ lên bề mặt băng tải tạo độ mịn và sự kết dínhgiữa các lớp bố với nhau

Đây là loại băng tải đúng với tiêu chí băng tải chất lượng, giá rẻ mà nhiều cơ sở sảnxuất tìm kiếm Chúng sở hữu nhiều ưu điểm như:

Khả năng chịu lực tốt

Chịu mài mòn, chịu va đập, chống trầy xước, chống cong vênh

Hội tụ những ưu điểm của vật liệu cao su và kim loại

Có thể ứng dụng linh hoạt trong nhiều dây chuyền sản xuất khác nhau và có thể lắpđặt thêm nhiều phụ kiện cho băng tải

Tuổi thọ sử dụng lâu dài, ít phải bảo hành bảo dưỡng, tiết kiệm chi phí tối đa

Trang 11

Hình 2.1 Băng tải PU/PVC/PE sử dụng nhiều trong sản xuất hàng hóa, thực phẩm

2 Băng tải nhựa – Modular belt:

Loại băng tải này có cấu tạo từ các miếng nhựa đơn lẻ, liên kết với nhau giống nhưmột bức tường Do đó chúng ta có thể điều chỉnh độ rộng, độ dài của băng tải socho phù hợp với quy trình vận hành, kích thước hàng hóa

Băng tải nhựa Modular belt thường được ứng dụng trong các ngành sản xuất bánhkẹo, nước uống đóng chai Vì cấu tạo của nó phù hợp để vận chuyển các loại hànghóa dạng miếng như bánh kẹo, chai lọ, thùng, hộp…

Có thể tóm tắt vài ưu điểm của băng tải nhựa Modular belt như sau:

Dễ dàng thiết kế băng tải phù hợp với từng dây chuyền, từng loại hàng hóa

Mặt băng tải có độ bám cao

Dễ dàng tạo ra những khúc cong, chuyển hướng lên xuống mà không cầnchuyển sang băng tải khác

Tốc độ vận chuyển hàng hóa nhanh

Trang 12

Hình 2.2 Băng tải Modular belt

3 Băng tải xích – Chain:

Có hai loại băng tải xích phổ dụng là băng tải xích nhựa và xích inox Hai loạibăng tải này dùng để ứng dụng vào các dây chuyền sản xuất khác nhau băng tảixích inox thường thấy trong dây chuyền sản xuất ô tô, các nhà máy sơn, gia côngphụ kiện

Hình 2.3 Một mẫu băng tải xích inox

4 Băng tải lưới inox:

Trang 13

Kết hợp những ưu điểm của băng tải lưới inox và băng tải Modular belt để tạo ranhững băng chuyền vận chuyển bền chắc Ưu điểm nổi bật của loại băng tải lướinày là:

Có khả năng chịu lực cực cao, chống ăn mòn, chống nước tốt

Thoải mái điều chỉnh chiều dài, chiều rộng, độ cao phù hợp điều kiện sản xuất thực tế Chịu nhiệt tốt

Giá thành hợp lý

Với đặc tính như vậy băng tải lưới inox thường được dùng trong các nhà máy thủysản, nhà máy chế biến thực phẩm với nhiệt độ cao

Hình 2.4 Băng tải lưới inox

5 Băng tải chịu nhiệt – teflon:

So với băng tải lưới inox, băng tải teflon vẫn có ưu điểm chịu nhiệt tốt và có ưuđiểm khác là trọng lượng nhẹ hơn rất nhiều Nhờ đó giảm tải trọng lượng băngchuyền, tiết kiệm chi phí xây dựng cơ sở vật chất Ngoài ra băng tải teflon còn cókhả năng chống dính tốt, không làm ảnh hưởng đến bề mặt hàng hóa Bởi vậy nóthường được dùng trong dây chuyền sấy thực phẩm, in ấn bao bì, sấy vải…

Trang 14

Hình 2.5 Băng tải teflon

6 Băng tải cao su:

Băng tải cao su khá phổ dụng để vận chuyển hàng hóa Đặc biệt là các loại hànghóa thô như xi măng, đất cát, lúa gạo…Tốc độ vận chuyển của loại băng tải nàykhá nhanh nên được các nhà máy lựa chọn để tối ưu hoạt động sản xuất Thêmmột ưu điểm không thể không kể đến của băng tải cao su là giá thành thấp hơnnhiều so với các loại băng tải chuyên dụng khác Nó cũng tốn ít chi phí bảo trì,bảo dưỡng và khả năng tái sử dụng cao

Hình 2.6 Băng tải cao su

Trang 15

Còn có rất nhiều mẫu băng tải khác để đáp ứng kịp thời nhu cầu sản xuất, vậnchuyển hàng như: băng tải con lăn, băng tải có thanh chắn, băng tải cho máy nhámthùng…

2.2 Bộ truyền xích

Sử sụng bộ truyền xích để truyền chuyển động từ động cơ cho băng tải

Truyền động xích thuộc loại truyền động bằng ăn khớp gián tiếp, được dùng đểtruyền động giữa các trục xa nhau Có thể dùng truyền động xích để giảm tốc hoặc tăngtốc So với truyền động đai, khả năng tài và hiệu suất của truyền động xích cao hơn, cùngmột lúc có thể truyền chuyển động và công suất cho nhiều trục Tuy nhiên truyền độngxích đòi hỏi chế tạo và chăm sóc phức tạp, làm việc có va đập, chóng mòn nhất là khi bôitrơn không tốt và môi trường làm việc nhiều bụi

Trong thực tế thường dùng truyền động xích để truyền công suất dưới 100 kW,vận tốc tới 15 m/s Tuổi thọ của truyền động xích trong các máy tính tại vào khoảng

3000 - 5000 giờ Bộ truyền xích làm việc có thể xuất hiện các dạng hỏng sau đây: mònbản lề và răng đĩa, con lăn bị rỗ hoặc vỡ, các má xích bị đứt vì mỏi, trong đó mòn bàn lềnguy hiểm hơn cả và thường là nguyên nhân chủ yếu làm mất khả năng làm việc của bộtruyền xích Vì vậy chi tiêu tính toán cơ bản của bộ truyền xích là tính về mòn, xuất phát

từ điều kiện áp suất sinh ra trong bản lề không được vượt quá một giá trị cho phép

Hình 2.7 Bộ truyền xích

Trang 16

Cấu tạo chính của bộ truyền xích gồm: đĩa dẫn, đĩa bị dẫn, xích Ngoài ra, có thể

có thêm bộ phận căng xích, bộ phận bôi trơn, hộp che Có khi dùng một xích đểtruyền động từ một đĩa dẫn sang nhiều đĩa bị dẫn

2.3 Pít tông, van khí nén

Hệ thống tay đẩy là bộ phận thực hiện chức năng đẩy sản phẩm và đưa vào thùngchứa tương ứng Được cấu thành bởi 2 bộ phận chính là van khí nén và piston khínén

Van khí nén điện từ là loại van được sử dụng nhiều nhất trong các hệ thống khí nénsản xuất công nghiệp và phục vụ đời sống Van đảm bảo tốc độ nhanh, chính xáccao, đấu nối và lắp đặt dễ dàng, không tốn nhiều nhân công, có thể vận hành tựđộng…

Van khí nén điện từ hay còn gọi là van đảo chiều khí nén được chia thành các loạinh

sau: van khí nén 5/2, 5/3, 4/2, 3/2,… dựa trên số cửa và số vị trí truyền động ở thân

Trang 17

Hình 2.8 Van điện từ khí nén

2.3.2 Piston khí nén

Piston khí nén hay nhiều người còn gọi là chi tiết bên trong xi lanh khí nén Đây là một bộ phận của động cơ Thiết bị hoạt động được là do dựa trên một nguyên tắc sửdụng khí nén thông thường Chi tiết này không thể thiếu trong các loại máy móc Sau khi lắp đặt xy lanh vào đúng vị trí và kích hoạt nó, khí nén được đưa vào bên trong xi lanh thông qua ống dẫn khí và cửa khí vào Lượng khí nén tăng lên dần dần

và sẽ chiếm lấy không gian bên trong xi lanh Điều này khiến piston phải dịch chuyển theo kiểu tịnh tiến tới lui và truyền động điều khiển thiết bị bên ngoài Khí nén sẽ đi qua cửa khí ra và xả môi trường bên ngoài, kết thúc 1 chu kỳ hoạt động

Và xy lanh sẽ vận hành cho đến khi người điều khiển ngắt khí Để có thể điều chỉnh tốc độ xi lanh, khách hàng có thể điều khiển, đảo chiều khí nén thông qua các van gạt tay hoặc van điện từ

Người ta phân chia xi lanh thành 2 loại chính, phổ biến: xi lanh tác động đơn và xi lanh tác động kép

Trang 18

Trang 19

Hình 2.10 Cảm biến quang thu phát rời

thu được gộp chung thành một khối Các 34 thiết bị chuyển mạch quang điệnvận hành theo kiểu phản xạ, vật thể cần phát hiện sẽ phản chiếu chùm ánh sánglên thiế bị dò

Hình 2.11 Cảm biến quang thu phát chung

Trong cả hai loại trên, cực phát xạ thông thường là Diode phát quang (LED) Thiết

bị dò bức xạ có thể là Transistor quang, thường là hai Transistor được gọi là cặp

Trang 20

Darlington Cặp Darlington làm tăng độ nhạy của thiết bị Tuỳ theo mạch được sửdụng đầu ra có thể được chế tạo để chuyển mạch đến mức thấp khi ánh sáng đếnTransistor

Khoảng cách phát hiện vật thể tùy vào từng chủng loại.Có những loại chỉ phát hiệnđược vật thể trong phạm vi nhỏ từ 20mm-160mm như series E3Z-LS của OMRON.Nhưng cũng có những series phát hiện vật thể từ khoảng cách 30m như E3Z-T62,E3Z-T82 của OMRON…

2.5 Động cơ

2.5.1 Vai trò của động cơ điện

Động cơ đóng vai trò vô cùng quan trọng của băng tải, do vậy mà khi lựa chọn cầnphải hiểu rõ đầy đủ các thông tin về nó Nếu đưa ra lựa chọn động cơ không phùhợp thì sẽ gây ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất làm việc của băng tải, gây ảnhhưởng đến hệ thống sản xuất trong doanh nghiệp Trường hợp lựa chọn loại động cơvới công suât làm việc quá thấp sẽ làm cho bạn phải tốn quá nhiều thời gian vậnchuyển, giảm năng suất băng tải, làm tăng chi phí sử dụng, động cơ bị nóng và dẫnđến hư hỏng Ngược lại, nếu sử dụng động cơ với năng suất cao sẽ không thể nàokhai thác hết được hiệu suất làm việc của băng tải, gây nên sự lãng phí Nếu khôngmuốn gặp phải các vấn đề này, tránh lãng phí và đảm bảo tuổi thọ của băng tải bạnnên chọn động cơ dựa vào đầy đủ các tiêu chí từ tải trọng của băng tải, tốc độ củabăng tải, hệ số ma sát của các bộ phận cũng như dòng điện vào, thời gian hoạt độngcủa băng tải trong một ngày

2.5.2 Các loại động cơ điện

Động cơ điện một chiều

Động cơ điện xoay chiều Bao gồm hai loại : một pha và ba pha

Trang 21

Trong công nghiệp sử dụng rộng rãi động cơ ba pha Chúng gồm hai loại : đồng bộ

Nhờ có nhiều ưu điểm cơ bản như : kết cấu đơn giản , giá thành tương đối hạ , dễbảo quản , làm việc tin cậy , có thể mắc trực tiếp vào lưới điện ba pha không cầnbiến đổi dòng điện

Động cơ xoay chiều ba pha không đồng bộ rôto lồng sóc được sử dụng rất phổ biếntrong các ngành công nghiệp Để dẫn động các thiết bị vận chuyển , băng tải , xíchtải thùng trộn v.v nên sử dụng loại động cơ này

Hình 2.12 Động cơ không đồng bộ 3 pha

Trang 22

2.6 Các bộ phận quan trọng khác trong dây chuyền

Hình 2.13 Con lăn

2.6.2 Khung băng tải

Khung băng tải là một trong những bộ phận chính không thể thiếu của băng tải.Với nhiệm vụ là khung xương nâng đỡ, khung băng tải giúp băng tải vận chuyểnhàng hóa có trọng lượng nặng

Cấu tạo khung băng tải có nhiều loại: khung sắt, khung nhôm định hình, khunginox

Khung băng tải được thiết kế từ đơn giản đến phức tạp, tùy theo đặc trưng của hệthống, yêu cầu

Khung băng tải có nhiều kích thước khác nhau và được phân ra làm 2 loại chính:

Trang 23

Khung băng tải cố định: Được thiết kế kiên cố với khả năng chịu trọng tải lớn Khung băng tải di động: Được thiết kế vững chắc và có trang bị thêm bánh xe,giúp băng tải dễ dàng di chuyển trong mọi địa hình Ngoài ra, có loại khung băngtải nâng hạ với thiết kế đặc biệt giúp băng tải có thể nâng hạ linh hoạt theo nhu cầu

sử dụng

Khung băng tải được ứng dụng lắp ráp cho các loại băng tải khác nhau theo đặctrưng thiết kế của từng loại:

- Khung sắt: được sản xuất dành cho băng tải con lăn, băng cao su, băng tải

gỗ

- Khung inox: được sản xuất dành cho băng tải xích inox, băng tải lưới inox

Hình 2.14 băng tải con lăn khung nhôm

Trang 24

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT, THIẾT KẾ HỆ THỐNG 3.1 Hệ thống băng tải

Thông số đầu vào (theo số liệu đề cho)

- Hệ thống cấp phôi tự động

- Nguồn lực cấp phôi và đẩy phôi: Khí nén

- Nguồn lực quay băng tải: Động cơ điện

- Thông số hình học phôi/ sản phẩm trên băng:

Hình trụ: d=d 1 =d 2 =d 3 =0.19(m); h 1 =018(m); h 2 =0.20 (m); h 3 =0.22(m)

- Khối lượng phôi: Q min =0.2(kg); Q max =5(kg)

Hình 3.1 Kích thước, khoảng cách giữa các sản phẩm

3.1.1 Tính các thông số hình, động học băng tải

Từ các phân tích từng loại băng tải ở chương 2, chọn băng tải phù hợp với thông số

đầu vào Chọn băng tải bằng vật liệu PVC

Trang 25

Kết cấu khung sườn chọn phù hợp với chất liệu băng tải: inox

Chọn khoảng cách giữa 2 tâm sản phẩm liên tiếp là x=844,33 (m) Chọn chiều dài L=2773 (mm) ⇒ Băng tải chứa được tối đa cùng 1 lúc J = 4 (sản phẩm)

Chiều rộng W chọn sao cho W ≥ d Nhưng để 1 băng tải hoạt động được với

nhiều sản phẩm có kích thước khác nhau ta chọn W > d và cân đối so với L W

=0,24 (m)

Đánh giá khối lượng của toàn bộ sản phẩm trên băng tải cùng một lúc với mỗi sản

phẩm đều có khối lượng Qmax Chọn độ cao (độ dày) của băng tải H =0,004 (m

Trọng lượng 1m dài băng q 0 = ρ.W.H.g = 1250 0,24 0,004 9,8 = 11,76 (N/m)

Thời gian 1 phôi đi hết băng tải : t= 60 N .n max= 6030.4=8(s)

Vận tốc băng tải: v= L t= 27738 =346 (mm/s)

Hệ số trượt giữa trục và băng tải là: µ = 0,3

Chọn đường kính tang của băng tải sao cho:

Dtang < 160 (mm)

Do ta chọn băng tải PVC dày 3mm nên theo quy định của nhà sản xuất, đường kính con lănlớn nhất là 120 mm Ta chọn đường kính tang chủ động ít nhất bằng bằng 120 mm

Trang 26

3.1.2 Tính lực kéo băng

Phân tích lực tác dụng trên băng tải:

Hình 3.2 Sơ đồ lực hệ thống băng tải

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 tấm đỡ Lực cản chuyểnđộng băng khác nhau tại mỗi đoạn đặc trưng, trên mỗi đoạn này có cùng tính chất lựccản:

S1 = S0 + W0/1 S2 = S1 + W1/2 S3 = S2 + W2/3

Ta tính cho trường hợp tải nặng nhất, tức là đủ J=17 vật có trọng lượng một vật Qm

= 6 (kg) nằm cùng lúc trên băng tải Khi đó các lực cản và lực căng được xác địnhnhư sau:

- Lực cản trên đoạn nằm ngang từ điểm 0 đến 1:

Tổng trọng lượng tải đặt trên băng: Q t = 9,81 Q max J = 196(N)

Hệ số cản riêng của hệ thống đỡ dây chọn w=0,2

Lực kéo băng là lực được truyền từ tang dẫn sang băng:

F = S 3 - S 0 = S 0 + W 0/1 + W 1/2 + W 2/3 – S 0

⇔ F = ξ.S 0 + (ξ+1).W 0/1 + W 2/3 = 0,03.S 0 + 52,43

Như vậy để xác định được lực kéo F ta cần biết giá trị của S0 Lực S0 có thể xác

định từ điều kiện đủ lực ma sát để truyền lực ở tang dẫn động:

Góc ôm của băng trên tang: α=180 0

Hệ số ma sát giữa băng với tang: f = 0,2 ÷ 0.4 Chọn f=0.3 Vậy chọn

S 0 =63,48 (N) ⇒ F = 52,43 + 0,03.S 0 = 54,3 (N) thỏa mãn điều kiện trên

Ta có lực căng ban đầu: F 0 =σ 0 H.W.10 6 = 1920 (N) với ứng suất căng ban đầu σ 0 = 2 Mpa

Trang 28

Ta có: F 0 =0,5.e f ∝+1

e f ∝−1.F t ⇒ Lực vòng F t =1168 (N) Lực kéo cần là: F=F k +F t =1222,3 (N)

Công suất yêu cầu trên trục tang N yc¿ F v

1000=1222,3 0,3461000 = 0,42(KW) = 420 ( W)

3.1.3 Tính trục tang chủ, bị động/ con lăn

Tính đường kính tang tải:

Khi băng tải quay quanh tang sẽ gây ra ứng suất uốn, làm cho băng tải bị nứt vỡ, giảmtuổi thọ băng tải Ứng suất này tỉ lệ thuận với độ dày băng tải,tỉ lệ nghịch với đườngkính tang chủ, bị động Vì vậy đường kính tang D (d1) và chiều dày băng H (δ) phảiđược lấy theo tiêu chuẩn

Hình 3.3 Tỉ số của chiều dày đai và đường kính bánh đai nhỏ

Trong thực tế băng tải vật liệu PVC có độ bền uốn lớn hơn so với vật liệu cao su Dựa

vào bảng 4.8 trang 55 ta chọn tương đối được tỉ số nên dùng cho vật liệu PVC: c=1/40

(m)

3.1.4 Tính kiểm nghiệm độ bền dây băng

Trang 29

Ứng suất dài lớn nhất cho phép của băng tải vật liệu PVC dày H=0,004 (m) là : [σ a ]= 8.10 6 (N/m 2 )

Tính ứng suất dài lớn nhất của băng tải khi làm việc: σ a = 2F0

H W=4.10 6 (N/m 2 ) Kiểm nghiệm độ bền dây băng: σ a < [σ a ] ⇒ có thỏa mãn

3.1.5 Tính chọn động cơ

Các số liệu, bảng được tra trong trong sách “ Tính toán thiết kế hệ dẫn động

cơ khí tập I ” của PGS TS Trịnh Chất và TS Lê Văn Uyển

Hình 3.4 Hệ dẫn động băng tải

Để chọn được động cơ, chúng ta cần biết hai thông tin:

1 Công suất cần thiết trên trục động cơ: P ct =P lv

η =0,47 (kW)

Ở đây Plv và 𝜂 lần lượt là công suất làm việc (tính trên trục công tác) và hiệusuất của cả bộ truyền (bao gồm hiệu suất của ổ lăn, hiệu suất của bộ truyềnbánh răng, bộ truyền trục vít-bánh vít, bộ truyền đai, bộ truyền xích ….)

Trang 30

P lv =1000F V =1222,3.0,3461000 = 0,42 (KW)

Từ trục động cơ đến trục công tác, hiệu suất ảnh hưởng bởi: 1 cặp ổ lăn trụctang dẫn; 3 cặp ổ lăn, 2 cặp bánh răng trụ (kín) từ hộp giảm tốc 2 cấp (chọnhgt 2 cấp) và của 1 bộ truyền xích (hở)

η = ηol4.η br η đ η k =0,88

Hình 3.5 Trị số hiệu suất của các loại bộ truyền và ổ

2 Số vòng quay sơ bộ trên trục động cơ n sb = n lv u c = 619,5 (v/ph)

Ở đây n lv là số vòng quay trên trục công tác (trục làm việc) của băng

tải:

Trang 31