Thiết kế và chế tạo mô hình Đóng bao gạo tự Động Điều khiển và giám sát sử dụng plc s7 1200

Nhóm em lựa chọn thực hiện đề tài: “Thiết kế và chế tạo mô hình đóng bao gạo tự động điều khiển và giám sát sử dụng PLC S7-1200” sử dụng PLC để tự động hóa quy trình vận hành máy, giúp g

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC CHUYÊN NGÀNH: CƠ ĐIỆN TỬ

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH ĐÓNG BAO GẠO TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT SỬ

DỤNG PLC S7-1200

Người hướng dẫn : TS Đoàn Lê Anh

Sinh viên thực hiện : Trương Quốc Khanh

Lê Thanh Huy

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC CHUYÊN NGÀNH: CƠ ĐIỆN TỬ

Tên đề tài: “Thiết kế và chế tạo mô hình đóng bao gạo tự động điều khiển và giám sát sử dụng PLC S7-1200”

Sinh viên thực hiện: Mã sinh viên: Lớp:

Trương Quốc Khanh 2050441200151 20CDT01

Lê Thanh Huy 2050441200146 20CDT01

Máy may bao gạo tự động là một giải pháp công nghệ tiên tiến trong ngành chếbiến và đóng gói gạo Với mục tiêu nâng cao hiệu quả sản xuất và giảm thiểu lao độngthủ công, máy có khả năng thực hiện toàn bộ quy trình đóng gói từ việc cấp gạo vào baocho đến may miệng bao một cách nhanh chóng và chính xác Hệ thống tự động hóakhông chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn đảm bảo chất lượng bao gạo, hạn chế sự canthiệp của con người và giảm thiểu các lỗi trong quá trình đóng gói Bằng việc tích hợpcác cảm biến và hệ thống điều khiển thông minh, máy may bao gạo tự động còn có thểgiám sát và điều chỉnh các thông số quan trọng như áp suất, nhiệt độ, và tốc độ làm việc,mang lại hiệu quả cao cho các cơ sở sản xuất

Nhóm em lựa chọn thực hiện đề tài: “Thiết kế và chế tạo mô hình đóng bao gạo

tự động điều khiển và giám sát sử dụng PLC S7-1200” sử dụng PLC để tự động hóa

quy trình vận hành máy, giúp giảm sức lao động, tăng hiệu quả sản xuất và đảm bảo chấtlượng sản phẩm

Từ đó, thiết kế và chế tạo một máy may cân và may bao tự động với độ chính xáccao, năng suất lớn và vận hành ổn định

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn: TS Đoàn Lê Anh

Sinh viên thực hiện: Trương Quốc Khanh 2050441200151

Lê Thanh Huy 2050441200146

1 Tên đề tài:

“Thiết kế và chế tạo mô hình đóng bao gạo tự động điều khiển và giám sát sử

dụng PLC S7-1200”

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

- Khảo sát quy trình máy may bao hiện nay;

- Các tài liệu liên quan đến hệ thống điều khiển tự động, lập trình điều khiển thiết

bị, hệ thống

3 Nội dung chính của đồ án:

- Nội dung 1: Tổng quan về đề tài

- Nội dung 2: Tính toán và Thiết kế mô hình hệ thống

- Nội dung 3: Thiết kế hệ thống

- Nội dung 4: Chế tạo và lắp ráp thử nghiệm mô hình

- Nội dung 5: Hoàn thiện và sản phẩm thực tế

4 Kết quả dự kiến đạt được:

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN i

NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN ii

TÓM TẮT i

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii

MỤC LỤC iii

DANH SÁCH HÌNH ẢNH v

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Khái quát về hệ thống cân định lượng 2

1.3 Một số hệ thống cân định lượng thực tế 3

1.4 Nguyên lý hoạt động của máy may bao gạo 4

1.5 Cấu tạo máy may bao công nghiệp 4

1.6 Ưu điểm của máy may bao gạo 6

1.7 Nhược điểm của máy may bao gạo 6

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ PHẦN CƠ KHÍ 7

2.1 Phần mềm thiết kế 7

2.1.1 Phần mềm Auto CAD 7

2.1.2 Phần mềm Creo 5.0 8

2.2 Thiết kế mô hình 9

2.2.1 Khung cấp liệu 9

2.2.2 Cơ cấu hút bao 9

2.2.3 Cơ cấu cấp liệu 11

2.2.4 Lắp đặt loadcell cân bao 12

2.2.5 Cơ cấu băng tải 12

2.2.6 Cơ cấu máy may bao cầm tay 13

2.3 Tính toán lựa chọn băng tải 14

2.4 Tính toán xy lanh 17

2.5 Xác định lực đẩy của Cylinder 19

2.6 Lựa chọn một số thiết bị cơ cấu chấp hành trong hệ thống 19

2.6.1 Động cơ 19

2.6.5 Nút nhấn 23

2.6.6 Rơ-le trung gian 24

2.6.7 Cảm biến khối lượng loadcell 25

2.6.8 Bộ khuếch đại loadcell chuẩn công nghiệp 26

2.6.9 Băng tải 27

2.6.10 Xy-lanh đơn 1 piston 28

2.6.11 Xy-lanh 2 piston 29

2.6.12 Van tiết lưu 30

2.6.13 Van khí nén 5/2 30

2.6.14 Máy may cầm tay GK9 32

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH 33

3.1 Tổng quan về PLC S7-1200 33

3.2 Tổng quan về TIA Portal 36

3.3 Sơ đồ khối của hệ thống 37

3.4 Sơ đồ đấu dây của đề tài 38

3.5 Bảng phân công I/O 40

3.6 Lưu đồ giải thuật hệ thống 41

CHƯƠNG 4: CHẾ TẠO VÀ LẮP RÁP THỬ NGHIỆM 43

4.1 Chế tạo và lắp ráp Khung 43

4.2 Chế tạo và lắp ráp cơ cấu cấp liệu 44

4.3 Thử nghiệm mô hình hoạt động 45

CHƯƠNG 5: ĐÁNH GIÁ – HƯỚNG PHÁT TRIỂN - KẾT LUẬN 48

1 Thử nghiệm 48

2 Đánh giá: 48

3 Kết quả đạt được 49

4 Hướng phát triển: 49

5 Kết luận 49

TÀI LIỆU THAM KHẢO 51

Hình 1.1: Sản xuất lúa gạo ở Việt Nam 1

Hình 1 2: Hình ảnh hệ thống cân định lượng trong các nhà máy sản xuất 2

Hình 1 3: Hình ảnh hệ thống cân đóng bao thực tế 2

Hình 1 4: Hệ thống cân định lượng 2 phễu cân của công ty Hữu Quyền 3

Hình 1 5: Hệ thống cân định lượng 3 phễu cân của công ty Tân Phát 3

Hình 1 6: Hệ thống cân băng tải định lượng 4

Hình 1 7: Cấu tạo máy may bao 5

Hình 2 1: Phần mềm Auto CAD 7

Hình 2 2: Phần mềm Creo 5.0 8

Hình 2 3: Cấu tạo cơ cấu phễu cân 9

Hình 2 4: Cơ cấu hút bao 10

Hình 2 5: Hệ thống cân và đóng bao tự động 11

Hình 2 6: Lắp đặt loadcell 12

Hình 2 7: Mô hình băng tải 12

Hình 2 8: Máy may bao 13

Hình 2 9: Sơ đồ tính toán để xác định công suất băng tải 14

Hình 2 10: Động cơ 19

Hình 2 11: Sơ đồ khái quát của mạch cấp nguồn 20

Hình 2 12: Nguồn tổ ong 24VDC – 10A 20

Hình 2 13: Nguồn khí nén 21

Hình 2 14: Cảm biến quang 22

Hình 2 15: Nút nhấn điều khiển 23

Hình 2 16: Rơ-le trung gian 24

Hình 2 17: Loadcell 20Kg 25

Hình 2 18: Bộ khuếch đại tín hiệu loadcell JY-S60 E10 27

Hình 2 19: Băng tải mini 28

Hình 2 20: Xy-lanh đơn 1 piston 28

Hình 2 21: Xy-lanh đôi 2 piston 29

Hình 2 22: Van tiết lưu 30

Hình 2 23: Rơ-le điện từ 31

Hình 2 24: Máy may cầm tay GK9 32

Hình 3 4: Các khối cơ bản của hệ thống 38

Hình 3 5: Sơ đồ nguyên lý hệ thống 39

Hình 3 6: Lưu đồ giải thuật hệ thống 41

Hình 4 1: Thi công khung sắt 43

Hình 4 2: Thi công cơ cấu cấp liệu 44

Hình 4 3: Bản vẽ tổng quan 2D 46

Hình 4 4: Hoàn thành mô hình 47

DANH MỤC BẢNG Bảng 2 1: Thông số băng tải 17

Bảng 3 1: Bảng phân công đầu vào/ra PLC tag ……… 40

Bảng 5 1: Thử nghiệm hệ thống hoạt động ……… 48

Trong bối cảnh khoa học và công nghệ phát triển vượt bậc, các ứng dụng côngnghệ hiện đại đang ngày càng trở thành động lực chính trong nhiều ngành nghề và lĩnhvực, bao gồm cả ngành nông nghiệp Việt Nam, với tiềm năng và truyền thống nôngnghiệp lâu đời, đang chứng kiến sự chuyển mình quan trọng khi các loại máy móc vàthiết bị tự động hóa dần được đưa vào thay thế phương pháp lao động thủ công truyềnthống Xu hướng này không chỉ nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm nông nghiệp

mà còn tạo điều kiện thuận lợi cho người lao động trong việc giảm bớt sức lao động chântay, nâng cao hiệu quả và tối ưu hóa quy trình sản xuất

Trên thực tế, sự tự động hóa đã và đang hỗ trợ mạnh mẽ trong các khâu quan trọngcủa sản xuất, từ trồng trọt đến thu hoạch và chế biến, góp phần giúp nông sản Việt Namđáp ứng các tiêu chuẩn cao về chất lượng và cạnh tranh hiệu quả trên thị trường quốc tế.Đặc biệt, trong các nhà máy chế biến nông sản, khâu cân và đóng bao có vai trò thenchốt, đảm bảo rằng nguyên liệu được cung cấp và phân phối đúng khối lượng theo yêucầu Để hiểu rõ hơn về quá trình tự động hóa này, nhóm tác giả đã tham quan và khảo sátthực tế tại một số nhà máy địa phương Qua đó, nhóm nhận thấy rằng công nghệ tự độnghóa khâu cân và đóng bao có thể giúp cải thiện năng suất và chất lượng sản phẩm đáng

kể, đồng thời giảm thiểu công sức của công nhân

Từ những thông tin thu thập được, nhóm đã quyết định lựa chọn đề tài “Thiết kế

và chế tạo mô hình đóng bao gạo tự động điều khiển và giám sát sử dụng PLC 1200” với mục tiêu tạo ra một hệ thống tự động hiệu quả cho quá trình sản xuất nông sản.

S7-Đề tài không chỉ mang tính khả thi cao mà còn đáp ứng được nhu cầu tự động hóa hiệnnay của ngành nông nghiệp trong nước Mô hình hệ thống này được thiết kế với các tínhnăng hiện đại, cho phép lựa chọn khối lượng cân chính xác với sai số nhỏ nhất có thể, đápứng nhu cầu về độ chính xác trong các khâu sản xuất và đóng gói

A Mục tiêu của đề tài

1 Thiết kế và chế tạo mô hình cân và đóng bao tự động: Hệ thống này sẽ có khả

năng vận hành tự động từ khâu cân nguyên liệu cho đến khâu đóng bao, giúp giảmthiểu thời gian và nhân lực cho nhà máy

2 Đảm bảo độ chính xác cao: Mô hình được thiết kế để có khả năng cân chính xác,

với sai số nằm trong giới hạn cho phép, đảm bảo sản phẩm luôn đạt yêu cầu vềkhối lượng

3 Tối ưu hóa quy trình sản xuất: Hệ thống sẽ được lập trình với khả năng chọn

4 Nâng cao khả năng kiểm soát và đánh giá chất lượng: Với hệ thống hiển thị và

kiểm soát, các quản lý có thể dễ dàng theo dõi tiến độ và chất lượng của quá trìnhđóng bao, giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất và cải thiện chất lượng sản phẩm đầura

- Đánh giá hiệu quả và triển vọng ứng dụng: Đánh giá khả năng ứng dụng của hệthống trong thực tế, các lợi ích về năng suất và chất lượng sản phẩm, và định hướng pháttriển trong tương lai

Thông qua đề tài này, nhóm tác giả mong muốn đóng góp một phần vào việc nângcao hiệu quả và chất lượng trong ngành sản xuất nông nghiệp của Việt Nam, từ đó tạođiều kiện thuận lợi hơn cho các doanh nghiệp trong nước tham gia sâu hơn vào chuỗicung ứng toàn cầu Sản phẩm của đề tài không chỉ là một hệ thống cân và đóng bao tựđộng, mà còn là tiền đề để mở ra nhiều ứng dụng công nghệ cao khác trong lĩnh vực sảnxuất nông sản trong nước

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1.1 Đặt vấn đề

Việt Nam là một quốc gia có nền kinh tế nông nghiệp, với hơn 70% dân số thamgia sản xuất nông nghiệp, tuy nhiên, ngành này chỉ đóng góp khoảng 20% vào GDP quốcgia Với điều kiện thiên nhiên và nguồn tài nguyên phong phú, Việt Nam có tiềm nănglớn để phát triển một nền nông nghiệp nhiệt đới Sản lượng của một số loại cây trồng vàvật nuôi trong nước đã đạt được những thành tựu đáng kể: sản lượng lúa dẫn đầu khu vựcASEAN, trong khi cá tra và hồ tiêu đứng đầu thế giới, và cà phê cùng cao su đứng thứ haithế giới Các mô hình sản xuất theo chuỗi giá trị như nuôi trồng thủy sản với tôm, cá tra,

và nuôi giống tôm hùm cũng ngày càng phát triển, tạo thuận lợi cho nông nghiệp ViệtNam

Hình 1.1: Sản xuất lúa gạo ở Việt Nam

Mặc dù vậy, so với các nước phát triển, lực lượng lao động nông nghiệp tại ViệtNam vẫn chiếm tỷ lệ cao hơn, khoảng 2-4% dân số, nhưng chỉ đóng góp 40% vào GDP.Điều này đặt ra yêu cầu cấp thiết về việc nâng cao năng suất sản xuất, đồng thời áp dụngcác tiến bộ khoa học kỹ thuật và các thiết bị công nghệ hiện đại nhằm nâng cao chấtlượng sản phẩm, giảm sức lao động của người nông dân Thực hiện những cải tiến này sẽchuyển đổi ngành nông nghiệp Việt Nam từ mô hình sản xuất truyền thống sang mô hìnhnông nghiệp công nghệ cao, tăng cường đổi mới mô hình sản xuất và nâng cao chấtlượng hàng hóa

Ở nhiều nước, tự động hóa trong nông nghiệp đã trở thành phổ biến, nhưng tạiViệt Nam, công nghệ này vẫn còn nhiều tiềm năng chưa được khai thác đúng mức Saukhi khảo sát một số nhà máy, nhóm tác giả nhận thấy vai trò quan trọng của khâu cân

một hệ thống cân định lượng nhằm tối ưu hóa quy trình sản xuất, giúp các nhà máy giảiquyết khâu định lượng một cách thuận tiện, giảm nhu cầu nhân công và tăng năng suất.

Hình 1 2: Hình ảnh hệ thống cân định lượng trong các nhà máy sản xuất

1.2 Khái quát về hệ thống cân định lượng

Hệ thống cân định lượng là một phần quan trọng trong dây chuyền sản xuất, đảmbảo cung cấp chính xác lượng nguyên liệu cần thiết cho nhà máy hoặc khâu đóng gói sảnphẩm Quá trình cân được thiết lập theo các thông số cài đặt từ trước, và hệ thống sẽ tựđộng thực hiện việc cân và hiển thị trọng lượng trên màn hình giúp người điều khiển dễdàng giám sát và vận hành hệ thống

Phương thức hoạt động của hệ thống cân định lượng là sử dụng cảm biến tải trọngđược lắp đặt bên dưới bồn chứa nguyên liệu Khi nguyên liệu từ bồn được rót xuống cân,cảm biến tải trọng sẽ ghi nhận khối lượng, gửi thông tin về bộ điều khiển, và điều khiểndòng nguyên liệu sao cho đúng yêu cầu cân nặng trước khi chuyển nguyên liệu sang dâychuyền tiếp theo hoặc đóng gói

Hình 1 3: Hình ảnh hệ thống cân đóng bao thực tế

Bồn chứa nguyên liệu thường có dạng phễu để tạo điều kiện thuận lợi cho quátrình đổ nguyên liệu vào cân Hệ thống cân, thường bao gồm từ hai cảm biến tải trọng trởlên, được lắp đặt bên dưới bồn chứa để đảm bảo đo chính xác khối lượng nguyên liệu Bộ

điều khiển có thể gồm phần cứng như các xi lanh khí nén để điều khiển van đóng mở,hoặc phần mềm xử lý tín hiệu từ cảm biến, sử dụng PLC hoặc vi điều khiển kết hợp vớicác thiết bị như nút nhấn và màn hình hiển thị (LCD hoặc HMI) để dễ dàng điều khiển hệthống Trong đề tài này, nhóm tác giả lựa chọn vi điều khiển Arduino để xử lý tín hiệu vàmàn hình LCD do hạn chế về kinh phí.

Ngoài ra, việc lựa chọn loại và số lượng cảm biến phải phù hợp với nhu cầu và đặcđiểm sử dụng của từng nhà máy, đảm bảo độ chính xác và tính ổn định cao trong quátrình vận hành

1.3 Một số hệ thống cân định lượng thực tế

Dưới đây là một số mô hình cân định lượng được áp dụng tại các nhà máy hiệnnay:

Hình 1 4: Hệ thống cân định lượng 2 phễu cân của công ty Hữu Quyền

Hình 1 5: Hệ thống cân định lượng 3 phễu cân của công ty Tân Phát

- Hệ thống cân định lượng trên băng tải

Hình 1 6: Hệ thống cân băng tải định lượng

1.4 Nguyên lý hoạt động của máy may bao gạo

Máy may bao gạo là thiết bị chuyên dụng được sử dụng để khâu miệng các bao gạohoặc bao chứa hàng hóa khác Nguyên lý hoạt động của máy may bao gạo bao gồm cácbước chính như sau:

- Máy được cấp nguồn điện (hoặc vận hành bằng động cơ xăng/diesel trong cácmáy di động)

- Động cơ chính quay, truyền động lực đến các cơ cấu bên trong máy

- Bao gạo được đặt vào vị trí may

- Một số máy có cơ chế kẹp tự động để giữ cố định miệng bao trong quá trình may

- Chỉ may được cấp từ cuộn chỉ qua các đường dẫn chỉ và bộ căng chỉ

- Bộ phận căng chỉ đảm bảo độ căng phù hợp, giúp đường chỉ đều và đẹp

- Kim may thực hiện động tác lên xuống nhờ cơ cấu truyền động từ động cơ

- Lưỡi móc bên dưới phối hợp với kim để tạo mũi may (móc xích hoặc móc chỉ képtùy loại máy)

- Trong quá trình này, miệng bao được khâu chặt bằng đường chỉ

- Sau khi may xong miệng bao, bộ cắt chỉ tự động hoặc thủ công cắt chỉ để hoànthành chu trình may

- Một số máy có con lăn hoặc hệ thống kéo bao tự động, giúp di chuyển bao qua đầumay mà không cần can thiệp thủ công

- Bao gạo đã được may kín miệng sẽ được lấy ra, sẵn sàng cho bước vận chuyểnhoặc lưu kho

1.5 Cấu tạo máy may bao công nghiệp

Máy may bao gạo có cấu tạo gồm nhiều bộ phận phối hợp hoạt động để thực hiệnquá trình may miệng bao:

- Thân máy: Là khung chính của máy, thường được làm bằng kim loại chịu lực cao.Chứa và bảo vệ các cơ cấu cơ khí, động cơ và bộ truyền động

- Động cơ:

+ Loại điện: Động cơ chạy bằng điện (220V hoặc 380V), phổ biến ở máy may bao

Hình 1 7: Cấu tạo máy may bao

- Kim may: Là bộ phận chính để xuyên qua miệng bao và tạo mũi chỉ Có kíchthước và độ bền cao, phù hợp với loại chỉ và vật liệu của bao

Móc chỉ : Hoạt động phối hợp với kim may để tạo mũi chỉ (móc xích hoặc móckép) Được đặt dưới đường may, đảm bảo đường may chắc chắn

- Bộ dẫn chỉ: Gồm các thanh dẫn chỉ, lò xo căng chỉ, và các núm chỉnh để đảm bảochỉ luôn căng đúng mức, không bị lỏng hoặc đứt

- Bộ cắt chỉ:

+ Tự động: Một lưỡi dao nhỏ cắt chỉ ngay sau khi quá trình may hoàn tất

+ Thủ công: Một số máy yêu cầu người dùng cắt chỉ bằng tay

- Con lăn hoặc hệ thống kéo bao: Con lăn quay để kéo bao gạo di chuyển qua đầumay một cách đều đặn Một số máy sử dụng hệ thống băng tải tự động để kéo bao

- Tay cầm: Được thiết kế để người dùng dễ dàng cầm và di chuyển máy khi maybao Thường có nút bật/tắt ngay trên tay cầm

- Chân đế: Là bộ phận giữ máy ổn định, thường được gắn cố định trên sàn hoặc dâychuyền đóng gói

- Cuộn chỉ: Chứa chỉ may, thường là chỉ sợi polyester hoặc sợi bền, phù hợp vớicác vật liệu như bao PP, PE, hoặc vải đay

- Hệ thống điều chỉnh: Bao gồm các núm hoặc cần chỉnh để thiết lập tốc độ may, độcăng của chỉ, hoặc độ dài mũi may.

1.6 Ưu điểm của máy may bao gạo

- Máy may bao gạo giúp may miệng bao nhanh chóng, thường đạt từ 1000 đến 2000bao/giờ (tùy loại máy)

- Đường chỉ bền, chịu lực tốt, đảm bảo miệng bao kín và khó bị bung ra trong quátrình vận chuyển hoặc lưu trữ

- Thiết kế đơn giản, người vận hành có thể nhanh chóng làm quen và sử dụng hiệuquả

- Có thể may trên nhiều loại vật liệu bao như PP, PE, vải bố, đay, hoặc bao giấy

- Máy cầm tay nhỏ gọn, dễ di chuyển, phù hợp với các cơ sở sản xuất nhỏ hoặc nơikhông có không gian cố định

- Máy cố định tích hợp trong dây chuyền sản xuất tự động, tăng năng suất

- Thay thế lao động thủ công, giảm thời gian và công sức may bao

- Được làm từ vật liệu chịu lực tốt, phù hợp với môi trường công nghiệp và vậnhành liên tục

1.7 Nhược điểm của máy may bao gạo

- Máy công nghiệp hoặc máy có tính năng cao thường đắt hơn các phương phápmay thủ công

- Máy điện yêu cầu nguồn điện ổn định, trong khi máy xăng/diesel cần bảo trìthường xuyên

- Trong quá trình vận hành, máy có thể gây tiếng ồn, ảnh hưởng đến môi trườnglàm việc

- Cần bảo trì định kỳ để đảm bảo máy hoạt động ổn định Nếu hỏng hóc, chi phí sửachữa có thể cao

- Đối với bao có vật liệu quá mỏng hoặc kích thước nhỏ, máy có thể làm rách baohoặc khó may hiệu quả

- Máy cầm tay yêu cầu người vận hành liên tục, không phù hợp với quy mô sản xuấtlớn

- Sử dụng chỉ kém chất lượng có thể dẫn đến đứt chỉ, hỏng đường may, hoặc giảmnăng suất

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ PHẦN CƠ KHÍ

AutoCAD là một sản phẩm chủ lực của Autodesk, đi đầu trong ngành công nghiệpCAD Phiên bản AutoCAD đầu tiên đã được trình diễn tại Comdex năm 1982, và đượcphát hành vào tháng 12 cùng năm Bản phát hành đã chứng tỏ sự rung chuyển mạnh mẽđối với ngành công nghiệp CAD AutoCAD cũng là một trong những gói CAD đầu tiênchạy trên PC và có sẵn cho khách hàng trên toàn thế giới

- Kỹ thuật cơ khí:

AutoCAD giúp thực thi hiệu quả, giảm thiểu lỗi tối đa các bản vẽ của thành phần kỹthuật, thiết kế cơ sở hạ tầng và phân tích các hệ thống HVAC đóng vai trò chính tronghầu hết các lĩnh vực kỹ thuật, các ngành kỹ thuật, cơ khí, hệ thống và kỹ thuật điện.AutoCAD cũng là một trong những phần mềm thiết kế cung cấp cho các chuyên giangành kỹ thuật cơ khí các công cụ soạn thảo độc đáo có thể được sử dụng để đưa các ýtưởng kỹ thuật của họ vào thực tế với độ chính xác mà họ yêu cầu Từ đó, AutoCAD trởthành phần mềm để thiết kế các thành phần cơ khí, phân tích các hệ thống điện và đườngống và giải quyết các vấn đề thiết kế có thể phát sinh

2 Phần mềm Creo 5.0

Creo Parametric là một trong những phần mềm CAD/CAM nổi tiếng của công ty.Parametric Technology Corporation(PTC) Đây là phần mềm chuyên nghiệp trong lĩnhvực thiết kế và gia công khuôn mẫu Creo Parametric là phần mềm quản lý dữ liệu dướidạng tham số, nhờ đó có thể thay đổi kích thước hình dáng sản phẩm thiết kế nhanhchóng

Do tính tương quan về tham số của một thành phần nên các thay đổi được thực hiệnđối với một đối tượng trong chế độ này sẽ được phản ánh trong các chế độ khác Ví dụ,một thành phần có thể tạo mô hình trong chế độ PART Tiếp theo tiến trình tạo mô hình

đó, một bản vẽ theo phép chiếu vuông góc có thể được tạo theo chế độ DRAWING,thành phần đó có thể lắp ghép với các thành phần khác trong chế độ ASSEMBLY, khitrong môi trường PART, DRAWING hay ASSEMBLY người dùng có thể thực hiện mộtthay đổi với một tham số của thành phần đó

Ưu điểm của Creo Parametric

Creo Parametric dễ dàng thao tác sử dụng với một giao diện đẹp mắt, mang tínhkhoa học, hợp lý và thân thiện Creo Parametric có khả năng thiết kế các sản phẩm từ đơngiản cho đến phức tạp Các chi tiết được thiết kế bởi Creo Parametric đều tồn tại dướidạng các tham số Vì vậy, dễ dàng thay đổi, chỉnh sửa được, tất cả được liệt kê trongModel Tree hiển thị cùng với màn hình thiết kế chi tiết Người sử dụng phần mềm CreoParametric có thể thiết kế chi tiết phức tạp dưới dạng các bề mặt bao quanh chi tiết rồi sau

đó có thể tạo phần vật thể khối một cách dễ dàng

Hình 2 2: Phần mềm Creo 5.0

Phần mềm Creo Parametric có khả năng tạo ra dữ liệu điều khiển quá trình gia công

để giao tiếp với máy gia công điều khiển chương trình (CNC) hoặc tạo ra dữ liệu theođịnh dạng kiểu STL (Stereo Litho Graphy) giao tiếp với các loại máy tạo mẫu nhanh cho

ra hình dạng hoặc mô hình thật của sản phẩm Đặc biệt, Creo Parametric có thêm cáccông cụ biến dạng bề mặt chi tiết, có thể thiết kế các chi tiết có hình dạng phức tạp vớinhững thao tác rất đơn giản.

2.2 Thiết kế mô hình

2.2.1 Khung cấp liệu

Vật liệu: Khung mô hình được chế tạo từ sắt và nhôm định hình để đảm bảo độ bền,khả năng chống ăn mòn và trọng lượng nhẹ

Hình 2 3: Cấu tạo cơ cấu phễu cân

Kích thước: Tùy thuộc vào yêu cầu thực tế của hệ thống, khung có thể được thiết kếvới chiều dài, rộng, cao tối ưu, đảm bảo đủ không gian lắp đặt các cơ cấu chức năng.Kết cấu: Khung gồm các thanh chịu lực chính, các tấm đỡ và các điểm kết nối giữacác bộ phận

Cách gia công:

Cắt vật liệu: Sử dụng máy cắt và máy hàn

Gia công lỗ bắt vít: Thực hiện khoan lỗ bằng máy khoan tại các điểm cần liên kết Lắp ráp: Sử dụng bu-lông, đinh tán hoặc hàn để kết nối các thanh với nhau 2.2.2 Cơ cấu hút bao

Cơ cấu hút bao sẽ được cấu tạo gồm hệ thống 3 xi lanh và 4 đầu hút chân khôngđược gắn với nhau bằng nhôm định hình và gá Khi tác động khí vào thì xi lanh dài nhất

sẽ đẩy ra 2 đầu hút sẽ hút bao kéo về sau đó xi lanh 2 đi xuống và xi lanh 3 đi ra 2 đầu hútcòn lại sẽ hút miệng còn lại kéo ra chậm

Hình 2 4: Cơ cấu hút bao

5 Giác hút chân không

6 Gá giác hút chân không

7 Xi lanh đôi

8 Gỗi đỡ trục chữ T

Nguyên lý hoạt động: Khi cảm biến 1 hoạt động, thì xi lanh đơn đi ra 2 giác hút chânkhông lấy bao và đi về Tiếp theo xi lanh đôi 1 đi xuống, xi lanh đôi 2 đi ra 2 giác hútchân không sẽ lấy miệng bao còn lại và trở về

2.2.3 Cơ cấu cấp liệu

2.2.4 Lắp đặt loadcell cân bao

2.2.5 Cơ cấu băng tải

- Cấu tạo của băng tải

Hình 2 7: Mô hình băng tải

1: Khung băng tải,

Nguyên lý hoạt động: Khi loadcell cân đủ số lượng và thực hiện quy trình đóngbao thì băng tải hoạt động.

2.2.6 Cơ cấu máy may bao cầm tay

Hình 2 8: Máy may bao

Cấu tạo:

1 Thân máy: Được làm bằng hợp kim hoặc nhựa công nghiệp bền chắc Chứa các

cơ cấu cơ khí và bảo vệ các bộ phận bên trong

2 Động cơ: Loại động cơ điện: Chạy bằng nguồn điện 220V, công suất thường từ90W đến 120W Là bộ phận cung cấp lực quay để vận hành các cơ cấu khác

3 Kim may: Làm từ thép cứng, có khả năng xuyên qua nhiều loại vật liệu như vảibao PP, PE, hoặc vải đay Được đặt cố định, chuyển động lên xuống nhờ cơ cấu truyềnđộng

4 Móc chỉ: Nằm dưới vị trí kim may Có chức năng phối hợp với kim để tạo ra mũimay dạng móc xích hoặc mũi móc đơn

5 Bộ căng chỉ: Bao gồm các núm và lò xo chỉnh căng chỉ, đảm bảo chỉ luôn đượckéo căng đều trong suốt quá trình may Ngăn ngừa đứt chỉ hoặc rối chỉ

6 Cuộn chỉ: Vị trí để lắp cuộn chỉ, thường nằm ở phía trên hoặc bên cạnh máy Dễdàng thay thế khi cần

7 Bộ cắt chỉ: Lưỡi dao nhỏ được lắp bên cạnh đường may Tự động cắt chỉ ngaysau khi hoàn tất may miệng bao

8 Con lăn kéo bao: Con lăn bằng cao su hoặc kim loại, hỗ trợ di chuyển bao quakim may một cách trơn tru Được truyền động từ động cơ

9 Tay cầm: Được thiết kế bằng nhựa hoặc kim loại, bọc cao su để tạo cảm giácchắc chắn khi cầm nắm

10 Công tắc bật/tắt: Thường nằm trên thân máy hoặc gần tay cầm, giúp bật/tắt máy

dễ dàng

11 Đường dẫn chỉ: Gồm các lỗ dẫn chỉ giúp hướng chỉ từ cuộn chỉ đến kim may

Bố trí hợp lý để tránh chỉ bị rối

2.3 Tính toán lựa chọn băng tải

1 Chọn các thông số ban đầu cho bộ truyền:

Tỉ số truyền đai thăng: i=3

Khối lượng của vật: m = 5kg

Hình 2 9: Sơ đồ tính toán để xác định công suất băng tải

2 Công suất cần thiết để dịch chuyển vật liệu:

P1=F1 ν =α δ κ1 ν g (kW ) (2-1)Trong đó:

- F1: Lực cần thiết để dịch chuyển vật liệu

- a : Khoảng cách trục (m)

- δ: Khối lượng của vật liệu trên một mét dài của băng tải (kg/m)

- κ1: Hệ số có tính đến lực cản khi dịch chuyển vật liệu, chọn κ1 = 0,01

- v: Vận tốc di chuyển của băng tải (m/s)

- g: Gia tốc trọng trường (m/s2)

⟹ P1=F1.ν =a.δ.Κ1.ν.g = 0,9.0,5.0,01.0,048.9,8 =2,1168.10-3 (kW)

3 Công suất cần thiết để khắc phục tổn hao công suất do lực ma sát:

P2=F2.ν =2a δ b Κ2.ν.g (kW) (2-2)Trong đó:

- F2: Lực cản trong các ổ đỡ các con lăn và lực cản do ma sát khi băng chuyển độngtrên các con lăn

- δ b: Khối lượng của vật liệu trên một mét dài của băng tải (kg/m)

- k2: Hệ số có tính đến lực cản khi không tải

⇒ P₂ = F2.V = 2a δ b.k2.ν.g = 2.0,9.0,5.0,01.0,048.9,8 = 4,2336.10-3 (kW)

4 Công suất tĩnh của băng tải:

- k3: hệ số dự trữ về công suất (k3 = 1,2 1,25)

- η: Hiệu suất truyền động (η = 0,95)

5 Số vòng quay trên trục công tác:

n lv=60000 ν

π D (v/ph) (2-5)Trong đó:

- u t : Tỉ số truyền toàn bộ của hệ thống dẫn động

- n lv : Số vòng quay trên trục công tác

Dựa vào tính toán thiết kế ta chọn động cơ gạt nước dùng trong các xe ô tô

8 Tính lực kéo băng tải:

F=N 1000

v ( N ) (2-8)Trong đó:

- N công suất trên băng tải

- V vận tốc băng tải

- p công suất truyền dẫn (kW)

- Lực căng tối thiểu

Lực căng tối thiểu được xác định nhằm giữ cho dây băng tải không trượt quá 2%khoảng cách giữa các con lăn

Lực căng tối thiểu trên nhánh căng:

Dựa vào tính toán thiết kế ta chọn loại đai EP160/2 có thông số như sau :

Bảng 2 1: Thông số băng tải

→ Chọn xilanh khí nén có thông số:

• Đường kính: 20mm

• Hành trình xilanh: 400mm

• Chiều dài xilanh: 420mm

• Áp suất tối đa: 1,5Mpa

Tính lực của xilanh:

F= P.STrong đó:

Chiều dài xi lanh = 420 mm

Áp suất tối đa (P) = 1,5 MPa = 1,5 x 106 Pa

σ y

k =250

2 =125 MPa

Do σ h=7,5 MPa < 125MPa xi lanh đạt yêu cầu về độ bền

2.5 Xác định lực đẩy của Cylinder

Công thức tính: F=P.A

trong đó:

F: Lực của Cylinder

P: Áp suất của khí nén cung cấp vào – Pa (kg/cm2)

A: Diện tích của piston theo cm2

Ta chọn Cylinder có đường kính là 32 mm, đường kính piston 12 mm, chu trình 75

mm, áp suất máy nén khí cung cấp: 5kgf/cm2

2.6 Lựa chọn một số thiết bị cơ cấu chấp hành trong hệ thống

Với cơ cấu đóng mở phễu tịnh tiến thì nhóm tác giả sử dụng xylanh khí nén đảmbảo độ nhanh và chính xác

Để điều khiển được xi lanh khí nén thì nhóm tác giả sử dụng van điện từ 5/2, điềukhiển bằng tín hiệu điện, lựa chọn dây dẫn khí có đường kính là 8mm

Sử dụng máy nén khí để cung cấp khí cho xi lanh

2.6.1 Động cơ

Động cơ giảm tốc JGB37-545 24V mới 100%, các bánh răng trong hộp số đều làmbằng kim loại, chổi than có độ bền tốt Với mô-men xoắn cao và tiếng ồn thấp

Hình 2 10: Động cơ

Hình 2 11: Sơ đồ khái quát của mạch cấp nguồn

Nguồn ổn áp một chiều là một điện biến dòng điện xoay chiều tần số 50Hz thànhdòng điện một chiều có điện áp tùy ý dựa vào yêu cầu của phụ tải Điện áp đầu ra có thểgiữ cố định trong một khoảng điện áp nào đó nhờ vào tín hiệu xung điều khiển Tranzitor Mạch ổn áp gồm 4 phần chính sau:

- Biến áp: Biến đổi điện áp từ lưới điện 220V tần số 150Hz thành điện áp thấp (6V,9V, 12V, 24V ) phù hợp với đầu vào của bộ chỉnh lưu bán dẫn

- Chỉnh lưu: Là bộ biến đổi điện áp xoay chiều ở đầu vào thành điện áo một chiều ởđầu ra ở độ nhấp nhô phụ thuộc vào sơ đồ chỉnh lưu

- Bộ lọc: Là bộ lọc bớt thành phần sóng hài bậc cao của điện áp chỉnh lưu nhằm sanphẳng điện áp chỉnh lưu

- Mạch ổn áp: là mạch để duy trì điện áp tải ở một khoảng nhất định phụtải thay đổi đột ngột