Khi phôi chạm vào K1 thì ngắt mạch động cơ 1 làm băng tải dừng, đồng thời đóng mạch điện của van điện, làm cho van điện có tín hiệu tác động, cho khí nén qua đây pistông co mang lưỡi cưa
Trang 1Đồ án môn học là một trong những đồ án đúc kết lại quá trình học tập của sinh viên qua nhiều môn học Nó là tiền đề cho đồ án tốp nghiệp sau này cũng như là giúp sinh viên nhận thức bước đầu công việc sau này phải làm
Trong các đồ án môn học, thì đồ án hệ thông điều khiển tự động là một đồ án cũng rất quan trọng Nó là một đồ án đúc kết từ nhiều môn học khác nhau như: sức bên vật liệu, điều khiến thuỷ lực và khí nén, máy công cụ, cơ sở
thiết kế máy, kỹ thuật điều khiên tự động, điêu khiển thuỷ khí và lập trình PLC
Là một đồ án không những áp dụng những môn học chủ yếu của ngành, con ứng dụng một số môn học điều khiến tự động
Trong đồ án này, hệ thống mà nhóm em chọn đề thiêt kế là hệ thống cưa gỗ bàng lưỡi cưa đĩa tự động điều khiến bằng khí nén và mạch điện Đây cũng
là một hệ thống có thể ứng dụng tốt cho thực tế, nó sẽ góp phân giảm được nhân công trong các nhà máy chế biến các sản phẩm từ gỗ như: bàn, ghế, tủ,
giường mà các sản phẩm này cũng đang được sản xuất rộng rãi tại các nhà máy
gỗ do Đài Loan đầu tư để xuất khẩu
Do đây là đồ án điều khiển tự đông đầu tiên mà nhóm em thiết kế,
nguồn tài liệu và kiến thức còn nhiều han chế nên không thể tránh khỏi những
thiếu sót, mong thây cô và các bạn thông cảm
Cuối cùng nhóm em xin cảm ơn Thây Bùi Trương Vĩ, các thầy bộ môn và các bạn đã góp ý và giúp đỡ tụi em hoàn thành đồ án này
Nhóm sinh viên thực hiện
Đoàn Ngọc Hậu
Đồng Thành Đạt Phạm Thanh Phương
Trang 2>
`
4
z
vy
ôn học: thiệt kê hệ thông điêu khiên tự động
ỗ án m
GVHD:Bùi Trương Vĩ
D
vy
aA
<
IEU TONG QUAN VE MAY
O1 TH
Chuong I: GI
àm việc: `
I Nguyên lý |
`
A
ˆ hoạt động
ô nguyên lý
Hình 1 1 sơ đ
Hình 1 _2 sơ đồ mạch điện điều khiển
Trang 3
PT
H
—|—
Ale LS vvÁ
Hình 1_3 sơ đỗ mạch khí nén điều khiển Khi đóng mạch điện, động cơ 1 hoạt động làm quay băng tải đây phôi(
gỗ tâm) đã được cấp sẵn trên băng tải đến khi chạm công tắc hành trình K1 K1 là
công tắc hành trình kết hợp vừa là thường đóng của động cơ 1, vừa là thường mở của van điện khí nén Khi phôi chạm vào K1 thì ngắt mạch động cơ 1 làm băng tải dừng, đồng thời đóng mạch điện của van điện, làm cho van điện có tín hiệu tác động, cho khí nén qua đây pistông co mang lưỡi cưa đang quay cưa đứt phôi Khi cắt xong, đến cuối hành trình thì pistông chạm vào nút ấn thường mở K3 đóng mạch động cơ 2 làm băng tải đưa phôi ra hoạt động mang phôi đã được cắt ra Khi phôi đã được cắt ra không còn tác dụng vào K1 nữa thì KI trở về vị trí ban đầu
Do pitông vẫn duỗi thắng nên không tác dụng vào nút ấn thường mở K2 nên động
cơ 1 vẫn không hoạt động Bên cạnh đó van điện bị ngắt và trở về vị trí ban đầu nhở tín hiệu tác dụng của lò xo, đưa pistông về vị trí ban đầu và tác dụng vào nút
ân thường mở K2 dong mach động cơ 1 Quá trình hoạt động cư thế được thực
hiện lại như trên cho đến khi ngắt nguồn điện cung cấp vào hệ thống
Chu trình hoạt động
Khi 4n nút ấn công tắc start thì động cơ 1 hoạt động ,động cơ 1 truyền động thông qua bộ truyền xích làm quay băng tai 1 dua phôi vào, sau một thời gian phôi sẽ chạm vào công tắc hành trình M1 Lúc này động cơ 1 được ngắt điện, đông thời van điện từ 5 cửa 2 vị trí sẽ được đóng điện và động cơ 2 hoạt động, điều khiển pIstong mang lưỡi cắt vào cắt vật liệu,sau một thời gian lưỡi cắt sẽ cắt xong vật liệu và đến cuối hành trình của pistong sẽ chạm váo công tắc hành trình M3 làm động cơ 3 quay đưa sản phâm ra ngoài , khi sản phẩm ra khỏi băng tải 2 sẽ không còn chạm vào công tắc hành trình MI làm van 5 cửa 2 vi tri mất điện điều khiển pistong mang lưỡi cắt rút về Đến cuối hành trình rút về sẽ chạm vào công tắt hành
trình M2 lúc này động cơ 2 ngưng hoạt động,chu trình lại được tiếp tục
SVTH: Phạm Thanh Phuong,Déng Thanh Dat,Doan Ngọc Hậu Trang3
Trang 4GVHD:Bùi Trương Vi
II.Khả năng ứng dụng vào thực tế:
Trong thực tế, hiện nay có rat nhiều cơ sở sản xuất đồ gỗ dân dụng cung cấp trong nước và dùng làm hàng xuất khẩu những mặt hàng như giường, tủ, bàn, ghế Máy được ứng dụng để cắt gỗ từ tâm hoặc thanh dài thành từng đoạn bằng nhau đảm bảo được độ chính xác cao, và cung cấp cho các nguyên công gia công khác là: bào, lắp ghép, đánh bóng và sơn Nguyên công cát này có thê kết hợp cùng với nguyên công bào tạo thành một dây chuyền tự động, giảm được nhân công đồng thời tăng được năng xuất( do kích thước được xác định do máy) đảm bảo được độ chính xác cao, tạo điều kiện cho việc lắp ghép được chính xác
Bên cạnh đó, nếu tính toán và chọn lại công suất động cơ theo chế độ cat sat thép, thi máy còn ứng dụng để cắt thép tâm, cắt tôn trong các nhà máy cắt Mà chỉ cần tính toán và thay thế cụm dao cắt, còn các bộ phận còn lại vẫn được ø1ữ nguyên
Chuong II: PHAN TICH PHUONG AN VA THIET KE MAY
I Phân tích các phương án và chọn phương án thiết kế máy:
1.Chọn phương án cắt:
+ Phương án cho lưỡi cưa chạy từ trên xuống:
Đây là phương án thích hợp đối với cắt gỗ có dạng thanh, bề rộng cắt phải nhỏ hơn đường kính của lưỡi cưa và chiều sâu cắt phải nhỏ hơn bán
kính lưỡi cưa, cần lực cắt lớn( bởi vì chiêu dài cắt lớn) Đối với phương án này thì khi cắt không cần kẹp chặt chi tiết theo phương thắng đứng, chi cân cô định hai bên chi tiết, lưỡi cưa thực hiện chuyển động cắt từ trên xuông sẽ tạo nên lực ép kẹp chi tiết theo phương thắng đứng Phương án này có nhiều hạn chế, không ứng dụng cắt được những phôi có chiều rộng cắt lớn hơn đường kính của lưỡi cưa
+ Phương án cho lưỡi cưa chạy ngang;
Đây là phương án có thê cắt được gỗ có dạng thanh hoặc dạng tâm có chiều rộng cắt lớn hơn đường kính lưỡi cưa, chiều sâu cắt nhỏ hơn bán kính lưỡi cưa lực cắt nhỏ hơn so với phương án trên, ứng dụng cắt được nhiều chi tiết có chiều rộng cắt khac nhau Phương án này cần cô định chỉ tiết theo phương thắng đứng và một bên đối diện với lưỡi cưa của chỉ tiết Phương án này có nhiều
ưu điểm hơn so với phương án trên nên chọn phương án này để bồ trí và thiết kế máy
2 Chọn hệ thông cap va thoát phôi:
Hệ thông cấp và thoát phôi ở đay có thê sử dụng nhiều loại như:
hệ thống băng tải, hệ thống băng tải sử dụng con lăn, xích tải Đôi với băng tải thì
có hệ thông các con lăn ở phía dưới băng tải đề tăng độ cứng vững khi vận chuyên của băng tải, băng tải chỉ cần cung cấp chuyên động cho một trục, các truc còn lại
và các con lăn chuyển động nhờ ma sát giữa bề mặt con lăn và băng, băng tải có thê là băng tải dạng đai Còn đối với bang tai gồm hệ thống các con lăn thì cần phải cung cấp chuyên độngcho một trục, giữa các trục còn lại và trục được cung cấp chuyển động cần có thêm một bộ truyền đề liên kết chuyển dộng với nhau, do
Trang 5vậy cần phải thiết kế thêm bộ truyền xích dùng chung cho các trục cần cấp chuyển động, do đó việc lắp ráp yêu câu độ chính xác cao hơn xo với băng tải đai nhưng lại thích hợp với việc vận chuyên các loại nguyên liệu có dạng tâm hơn băng tải đai Còn băng tải xích thì có kết cầu gần giống với băng tải đai, việc chế tạo và lắp ráp băng tải xích yêu cầu độ chính xác cao hơn băng tải đai, khả năng làm việc tôt hơn băng tải đai nhưng giá thành cao hơn Do gỗ là loại vật liệu tương đối nhẹ nên
ta sử dụng băng tải đai để thiết kế
3 Chọn hệ thông cung cấp chuyển động tịnh tiễn cho lưỡi cưa:
a.Sống trượt:
Sống trượt là một bộ phận dùng để dẫn hướng cho các bộ phận di động, ngoài đảm bảo khả năng di động sông trượt còn có nhiệm vụ truyền lực Do
đó sống trược cần thỏa mãn một số yêu cầu sau:
- Bé mat lam việc phải chịu độ mài mòn cao
- _ Phải đảm bảo độ chính xác truyền động
- Các sống trược cần phải có khả năng điều chỉnh khe hở và các biện pháp bảo vệ để chong nhiém ban va tránh tác dụng trực tiếp của phoi
- Ngoài ra độ cứng vững và độ bền phải đảm bảo yêu câu
Có nhiều loại sống trượt khác nhau như: sông trượt phăng, sống trược lăng trụ, sống trượt rãnh chữ V, sống trược đuôi én, sống trượt hình trụ Bên cạnh các sống trược con co song lan
SO VỚI sông trượt, sống lăn có hệ số ma sát nhỏ hơn khoảng 20 lần, việc sửa chữa sông lăn cũng dễ dàng hơn sống trược nhưng sống lăn có giá thành cao, bề mặt làm việc của sống lăn phải gia công rất chính xác và việc bảo vệ sống lăn yêu cầu phức tạp hơn Do đó sử dụng sống trượt để dùng truyền động
Việc sử dụng loại song trượt nào còn phải tùy thuộc vào kết cầu của máy Ở đây, do cần sử dụng 2 sông trượt để truyền động sử dụng sống trượt trụ, vì sông trượt trụ có kết câu đơn giản dễ chế tạo nhưng độ cứng vững kém Do
đó sử dụng 2 sống trượt cùng lúc để tăng độ cứng vững của sống trượt
| „Em tiết trượt
/
Sống trượt
SVTH: Phạm Thanh Phương,Đồng Thành Đạt,Đoàn Ngọc Hậu Trangs
Trang 6GVHD:Bùi Trương Vi
Hình 2-1 kết câu sống trượt trụ
b Hệ thống thủy lực và khí nén:
Đề truyền chuyên động cho máy chạy doc theo sống trượt thì có thé str dụng mạch khí nén hoặc mạch thủy lực để truyền chuyển động và truyền lực Đối với mạch khí nén thì lực của pittong sinh ra nhỏ và không ồn định do khí
có tính chất nén được và dễ bị mất trong khi truyền, khó điều chỉnh vận tốc khi cưa, nhưng các thiết bị đơn giản, rẽ tiền Còn với mạch thủy lực thì lực sinh ra tốt,
ôn định do chất lỏng không có tính nén được, dễ điều chỉnh vận tốc và lực đây băng cách điều chính lưu lượng nhờ các van tiết lưu Tuy nhiên các phần tử của hệ thống thủy lực đắt hơn nhiều so với các phần tử khí nén
Ở đây ta chọn hệ thông khí nén vì cấu tạo của hệ thống đơn giản so với hệ thống thủy lực
Sơ đồ nguyên lý của cụm truyền động cho lưỡi cưa:
|
Hình 2_2 sơ đồ nguyên lý cụm truyền động cho lưỡi cưa
1 Lưỡi cưa;2_ Bộ truyền đai; 3_ Sống trượt; 4_ Động cơ
H Tính toán hệ thống dẫn động băng tải:
1.Tính toán băng tải:
Trang 7Hệ thống cấp phôi vào máy để cưa ta chọn hệ thống dẫn động băng băn g tải
để cấp phôi Từ trục động cơ qua trục chủ động của băng tải ta chọn bộ truyền
xích và một bộ truyền bánh răng để giảm tốc cho băng tải
Hình 2_3 sơ đồ kết cấu băng tải Các số liệu ban đầu: Tốc độ vận chuyển của băng tải: v=2(m/s)
Năng suất vận chuyên của băng tải: Q
Chiều dài của băng tải: LE 2m
Bé rong bang: B= 600mm
Số lượng của lớp lõi: Z= 3
Chọn vật liệu làm băng là vải dệt tong hop
Duong kinh tang: D> k.Z= 125.3 = 375 Đối với tang dân co Z= 3 thì k= 125
Chọn D = 400mm
Nhắm tạo lực căng ban đầu cho tâm băng để có thê truyền lực ma sát
Ngoài ra sau thời gian làm việc băng bị dãn nên cần thiết phải căng băng Sử dụng
vít điều chỉnh cứng để căng băng:
ZN
Hinh 2_ 4 két cau cua vít điêu chỉnh Năng suât vận chuyên của băng tải:
QO = 0,36q.v
Mặt khác:Năng suất vận chuyển của băng tai là:
O =3600.4.v.p
Với ø =30kg/m° = 0,03T /m° : khối lượng riêng của ván gỗ
A= 0,5.0,14 = 0,07m”: diện tích tiết diện của ván gỗ
SVTH: Phạm Thanh Phương,Đồng Thành Đạt,Đoàn Ngọc Hậu Trang?
Trang 8GVHD:Bùi Trương Vi
Q= 3600.0,07.0,03= 15,12 T/m’
Lực cản trên những đoạn băng có tải:
Wa=(qut drt qaib.c
Chon c= 1,3: hé so cản chuyên động
— 0 _ 15,12
_0436y 036.2
In = Po B(8.Z +6, + ổ,)
Chon: p, =11, 6 =0,2; 6, =6, =0,4
gu= 1,1.0,6.(0,2.3+ 0,4 + 0,4).107= 0,001N/m
Chon t= 0,5m
Giả sử trọng lượng phần quay của con lăn : G„= 3N
Trên 2m băng tải có 4 con lăn
=21N/m
Dyi
G
2a = 43 _ oan im
0,5
Vay : Wo= (21 + 0,001 + 24).1,3.2= 117N
Lực cản chuyên động trên đoạn băng không tai :
Wu (dụ: + đẹp ).L.e
Chon t’= 1m, so con lăn chịu không tải là 2 con
GŒ„
2 23 _ enim
f 1
=> Vi =
Vay : Wy= (0,001 + 6).1,3.2= 16N
Vay : Wo= Wa + Wit = 117 + 16 =133N
Công suất của động cơ là :
“¬ _g ney
1000.7 1000.0,96
Do đó tra bảng P1.3 sách TTTKHDDCK_ Trịnh Chất chọn động cơ
có ký hiệu4a71A6Y3 có công suất của động cơ là : N= 0,37 kW
Số vòng quay của động cơ : n= 920 vg/phút
Số vòng quay của tang :
n= 60.1000 _ 60.1000.2
920
=> i= —
Chon 1,= 3, i, = 3,2
1 Thiét kế bộ truyền xích:
Chọn xích ống con lăn vì giá thành rẻ hơn xích răng
Định số răng đĩa xích
Với tỉ số truyén i=3 chon số răng đĩa xích dẫn là: Z¡=25
Số răng đĩa xích bị đẫn là:Z¿=3.25=75
Vì Z¡ và Z; nênlaays số lẻ ăn khớp với số mắt xích chẵn để cho các khớp bản lề và răng đĩa xích sẽ mòn đều hơn
= 96 — 1y lpy
Trang 9Hệ số điều kiện sử dụng
K = Kg Ka Ko Kae Ky K
Trong đó :
Kạ — là hệ số xét đến tính chất của tải trọng ngoài, vì tải trọng êm nên Kạ =]
Kạ - Hệ số xét đến chiều đài xích, chọn A =(30 + 50)t nên Kạ = 1
Kọẹ - Hệ số xét đến cách bó trí bộ truyền, chon Ky = 1
Kae — Hé s6 xét dén kha nang diéu chinh luc cang xich, Ky, = 1,2
K, — Hé sé xét dén diéu kién bi tron, chon Ky = 1,5 vì bôi trơn định kỳ
K, —- Hệ số xét đến chế độ làm việc của bộ truyền,bộ truyền làm việc ] ca nên
K=1
Do đó : K =1.1.1.1,2.1,5.1= 1,8
Hệ số răng của đĩa xích dẫn
7 Z, 25
Zo¡ : số răng đĩa dẫn của bộ truyền cơ sở
Hệ số vòng quay đĩa dẫn :
K, = Ta = 29 — 2 0g n, 96
No, : SO vòng quay đĩa dẫn của bộ truyền cơ sở
Công suất tính toán của bộ truyên:
NÑ;= K.Kz.Kạ.N = 1,8.1.2,08.0,37=1,39 [KW|]
Tra bảng 5-5( tính toán hệ thống dẫn động cơ khí) ta chọn được xích ống con lan mot day co [N] =1,61 [KW] t=12,5 mm,
Kiém nghiém sé vong quay theo diéu kién :
n,<n,, (TKCTM—107-6.9)
Theo bang 6-5(TKCTM) với bước xích t = 12,5 mm, số răng đĩa dẫn Z¡ = 25, số vòng quay giới hạn nzụ của đĩa xích có thê đến 1050[ vg/ph]
có nị = 920 vgjph vậy điều kiện được thoả mãn
Khoảng cách trục a và số mắt xích:
Chon so b6 khoang cach truc A A, =30.t = 30.12,5 = 375[ mm]
Tính số mắc xích :
Z,+Z, 2A (Z 41) t 254+75 2.375 Ki 12,5
Chọn X= 112
Kiểm nghiệm số lần va đập trong một giây :
= av _ “n <[u]
L 15.x
Trong đó :
Z và n là sô răng và sô vòng quay trong một phút của đĩa xích
L- chiêu dài xích
v — van toc xich (m/s)
SVTH: Pham Thanh Phuong,Déng Thanh Dat,Doan Ngoc Hau Trang9
Trang 10GVHD:Bùi Trương Vĩ
[u] — số lần va đập cho phép trong 1 giây :
"5 25.920 = 13,69
15.112
Theo bảng 6-7(TKCTM) sô lân va dap cho phép trong một giây là [u] =30 cho nên điều kiện u < [u] được thỏa mãn ¬
Tính chính xác khoảng cách trục A theo sô mặc xích đã chọn :
A-llx_ Z1“ „ x- 2572) -{ 24)
2.3,14
Để đảm bảo độ võng bình thường tránh cho xích bị căng quá, giảm khoảng cách
trục một khoảng AA = 0,003A = 0,003.374=1 [ mm]
Cuối cùng là lẫy A = 373 [mm]
Tính đường kính của đĩa xích
- Đường kính vòng chia của đĩa xích dẫn :
Sin Z, Sin 25
Chọn d,¡= 100mm
- Đường kính vòng chia của đĩa xích bị dẫn :
d,=—t_ = 9 _ = 2985 [mm]
Sin 180 Z, Sin 180 75
Chon d.= 300mm
Tính lực tác dụng lên trục
6.107k,.N
Z.tn
Trong đó :
k; : hệ sô xét đên trọng lượng xích lên trục, khi bộ truyện nắm ngang
k, = 1,15
107K, 107.115
rwk, p19 KN _ 6.107.115.037 _ gg ony
Zin 25.12,5.920
1.Thiết kế bộ truyền bánh răng:
™ Chọn vật liệu chế tạo bánh răng:
Bánh nhỏ: chọ thép 35 thường hoá Øy„ =500N/mm’; o,, = 260N/mm’ ; HB=160
(Phôi rèn, giả thiết đường kính phôi dưới 100mm)
Bánh lớn: chọn thép 35 thường hoá
