Phân tích thế kế máy đóng gói ngũ cốc dạng đứng 40 góiphút

Đề tài: Phân tích thế kế máy đóng gói ngũ cốc dạng đứng 40 gói/phút Đề ra yêu cầu của máy: Năng suất 40 gói/phút  Phân tích, đánh giá các phương án đưa ra nguyên lý phù hợp cho máy đón

Trang 1

Lời đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban giám hiệu trường Đại Học Bách Khoa, Đại học quốc gia Thành Phố Hồ Chí Minh nói chung, quý Thầy

Cô Khoa Cơ khí nói riêng, đã tạo điều kiện cho em được học tập, rèn luyện, phát triển

bản thân, quý thầy cô đã giảng dạy, truyền đạt cho em những kiến thức cũng như kinhnghiệm vô cùng quý báu thông qua các giờ học lý thuyết trên lớp, giờ học thực hành

và các đồ án môn học, để giúp em có những kiến thức cơ bản, nền tảng về Cơ Khí đểthực hiện và hoàn thành bài luận văn tốt nghiệp này

Thời gian làm luận văn tốt nghiệp là khoảng thời gian giúp em nhìn lại và tổnghợp những kiến thức, kỹ năng một cách tổng quát nhất đã được học tập tại trường, đểchuẩn bị hành trang ra trường, bắt đầu làm việc để phục vụ bản thân, gia đình và cốnghiến cho xã hội

Em xin gửi lời cám ơn sâu sắc và chân thành nhất đến thầy TS Nguyễn Thanh Trương đã hướng dẫn tận tình, truyền đạt những kinh nghiệm, kiến thức, chỉ bảo, giúp

đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp em hoàn thành bài luận văn này

Bên cạnh đó, xin gửi lời cảm ơn đến các bè chung khóa và các anh khóa trên đãnhiệt tình giúp đỡ, hỗ trợ và động viên trong quá trình làm luận văn

Cuối cùng, con xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình đặc biệt là Bố, Mẹ Gia

đình luôn là nguồn động lực, điểm tựa để con cố gắng, bức phá trong suốt quá trìnhhọc tập và trên những con đường tiếp theo ở tương lai

Xin chân thành cảm ơn

TpHCM, ngày 22 tháng 12 năm 2018

Sinh viên thực hiện

Đỗ Tấn Huynh

Trang 2

Đề tài: Phân tích thế kế máy đóng gói ngũ cốc dạng đứng 40 gói/phút

 Đề ra yêu cầu của máy: Năng suất 40 gói/phút

 Phân tích, đánh giá các phương án đưa ra nguyên lý phù hợp cho máy đóng góingũ cốc

 Tính toán các chi tiết chính

Trang 3

LỜI CÁM ƠN i

TÓM TẮT LUẬN VĂN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC HÌNH ẢNH v

DANH MỤC BẢNG BIỂU viii

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1

1.1 Giới thiệu về các loại ngũ cốc 1

1.2 Các loại ngũ cốc dinh dưỡng đóng gói 2

1.3 Công nghệ đóng gói ngũ cốc trong và ngoài nước 5

1.4 Khảo sát nhu cầu khách hàng 8

1.5 Kết luận chung 8

1.5.1 Tính cấp thiết của đề tài 8

1.5.2 Mục tiêu của luận văn 9

1.5.3 Ý nghĩa khoa học của luận văn 9

1.5.4 Ý nghĩa thực tiễn của luận văn 9

CHƯƠNG 2: ĐÁNH GIÁ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 10

2.1 Phương án đóng gói 10

2.1.1 Hình thành phương án 10

2.1.2 Đánh giá các phương án 11

2.1.3 Chọn phương án đóng gói 14

2.2 Phương án định lượng 17

2.2.1 Các phương pháp định lượng 17

2.2.2 Đánh giá các phương án định lượng 19

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN MÁY ĐÓNG GÓI 22

3.1 Sơ đồ nguyên lý của máy đóng gói 22

3.2 Các cụm thành phần chính của máy 24

3.2.1 Cụm con lăn kéo bao (cụm I) 24

3.2.2 Cụm hàng mép dọc hàn mép ngang và cắt (cụm II) 24

3.2.3 Cụm chứa, dẫn hướng và căng bao (Cum III) 24

Trang 4

3.3 Các thông số yêu cầu của khách hàng 24

3.4 Tính toán thiết kế các động học chi tiết của máy đóng gói 25

3.4.1 Con lăn kéo bao 25

3.4.2 Thiết kế biên dạng cam cho cơ cấu hàn và cắt 30

3.4.3 Thiết kế trục truyền động chính 46

3.4.4 Tính toàn thiết kế cụm định lượng trục vít 59

3.4.5 Bộ phận gia nhiệt 66

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN 68

4.1 Tổng quan về hệ thống điều khiển 68

4.2 Hệ thống điều khiển PLC 68

4.2.1 Tổng quát về hệ thống điều khiển PLC 68

4.2.2 Lý do chọn hệ thống điều khiển PLC 69

4.2.3 Chọn thiết bị PLC 71

4.2.4 Chọn cảm biến 74

4.2.5 Chọn bộ điều khiển nhiệt độ 77

4.2.6 Lập trình PLC 78

CHƯƠNG 5: VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ MÁY 83

5.1 Hướng dẫn vận hành máy 83

5.1.1 Chuẩn bị vận hành máy 83

5.1.2 Vận hành máy 83

5.1.3 Ngừng máy 84

5.2 Hướng dẫn căng chỉnh bộ phận đóng gói 84

5.2.1 Màng bị đứt trư ớc khi qua bộ phận cắt 84

5.2.2 Đường ép đứng hoặc ngang không dính 84

5.2.3 Hàn không đúng vạch đen trên bao 85

5.2.4 Trọng lượng gói quá nhiều hoặc quá ít 85

5.3 Hướng dẫn bảo trì máy 85

5.3.1 Các bộ phận cần bảo trì 85

5.3.2 Phụ tùng dữ phòng thay thế 86

Trang 5

TÀI LIỆU THAM KHẢO 88

Trang 6

Hình 1.1: Các loại ngũ cốc 1

Hình 1.2: Ngũ cốc Calsome 4

Hình 1.3: Một số loại ngũ cốc khác 5

Hình 1.4: Máy đóng gói bán tự động dạng đứng 6

Hình 1.5: Máy đóng gói tự động dạng đứng 7

Hình 1.6: Máy đóng gói tự động ngang dạng túi rời 7

Hình 1.7: Máy đóng gói túi tự động liên tục dạng ngang 8

Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý phương án 1 10

Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý phương án 2 11

Hình 2.3: Cơ cấu truyền động cho con lăn 15

Hình 2.4: Cơ cấu hàn mép dọc 15

Hình 2.5: Cơ cấu hàn và cắt mép ngang 16

Hình 2.6: Cơ truyền động cho hai cơ cấu hàn ngang và dọc 16

Hình 2.7: Định lượng bằng Loadcell 18

Hình 2.8: Định lượng bằng trục vít 18

Hình 2.9: Định lượng bằng cốc định lượng 19

Hình 2.10: Định lượng trục vít ngoài thị trường 21

Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý máy đóng gói 23

Hình 3.2: Sơ đồ phối hợp chuyển động của máy trong 1 chu kỳ 23

Hình 3.3: Mối hàn yêu cầu và kích thước gói 25

Hình 3.4: Phân tích lực cho cụm con lăn 26

Hình 3.5: Thông số lò xo nén 27

Hình 3.6: Thông số của động cơ AC Servo 28

Hình 3.7: Bộ điều khiển ASD-B2-04 21-B 29

Hình 3.8: Đồ thị biểu diễn biên độ cần thay đổi theo góc quay cam 31

Hình 3.9: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi vận tốc theo góc quay cam 32

Trang 7

Hình 3.13: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi gia tốc theo góc quay cam 36

Hình 3.14: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ dịch chuyển, vận tốc gia tốc theo góc quay cam I và cam II trong một chu kỳ 37

Hình 3.15: Biên dạng cam I và cam II 38

Hình 3.22: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi độ dịch chuyển, vận tốc gia tốc theo góc quay cam III trong một chu kỳ 45

Hình 3.23: Biên dạng cam III 46

Hinh 3.24: Lực tác dụng lên bánh cam 1 và 2 49

Hình 3.25: Biều đồ thay đổi Moment theo góc quay ∅ 51

Hình 3.26: Biều đồ thay đổi Moment theo góc quay ∅ 53

Hình 3.27: Biều đồ nội lực của trục chính 54

Hình 3.28: Hộp giảm tốc MAOKP50R20 57

Hình 3.29: Động cơ IEC80CB14 57

Hình 3.30: Biến tần Delta VFD-EL 58

Hình 3.31: Mặt cắt ngang của cánh vít 62

Hình 3.32: Động cơ AC servo SGMAV-04ADA61 63

Hình 3.33: Bộ điều khiển động cơ SGDV-2R8A01A 65

Hình 3.34: Động cơ 5IK90SW-9 65

Hình 3.35: Bộ phận gia nhiệt 66

Hình 4.1: Tổng quan hệ thống điều khiển 68

Trang 8

Hình 4.3: Ý nghĩa của ký hiệu tên PLC Mitsubishi 72

Hình 4.4: Thông số của PLC FX3G-24MT/ES 73

Hình 4.5: Hình ảnh thực tế PLC FX3G-24MT/ES 73

Hình 4.6: Modul mở rộng FX3U-4AD 74

Hình 4.7: Cảm biến PT100 74

Hình 4.8: Sơ đồ biểu diễn tương quan nhiệt độ - giá trị đọc 75

Hình 4.9: Sơ đồ đấu dây biểu diễn tương quan nhiệt độ - giá trị đọc 75

Hình 4.10: Cảm biến E2K- C25MF1 (PNP) 76

Hình 4.11: Cảm biến đọc vệt màu E3S-GS1E4 76

Hình 4.12: Nguyên tắc cơ bản về kiểm soát nhiệt độ 77

Hình 4.13: Bộ điều khiển nhiệt độ PID KX9N 78

Hình 4.14: Lưu đồ giải thuật grafcet 78

Hình 4.15: Sơ đồ đấu dây mạch động lực 79

Hình 4.16: Sơ đồ đấu dây mạch điều khiển 80

Hình 4.17: Code lập trình PLC theo dạng SFC 82

Trang 9

Bảng 2.1: Lựa chọn phương án 13

Bảng 2.2: So sảnh ưu, nhược điểm của 2 phương án 14

Bảng 2.3:Đánh giá chi tiết phương án định lượng 20

Bảng 3.1: Bảng đánh giá nhu cầu khác hàng 24

Bảng 3.2: Phối hợp chuyển động của máy 30

Bảng 3.3: Phối hợp chuyển động của máy 38

Bảng 3.5: Bảng tính toán kết quả kiểm nghiệm 56

Bảng 3.6: Thông số động hộp giảm tốc MAOKP50R20 56

Bảng 3.7: Thông số động cơ IEC80C B14 57

Bảng 3.8: Chế độ định lượng ngũ cốc 60

Bảng 3.9: Thông số động cơ AC servo SGMAV-04ADA61 64

Bảng 3.10: Thông số động cơ AC 5IK90SW-9 65

Bảng 4.1: So sánh đặc tính kỹ thuật giữa các hệ thống điều khiển khác 70

Bảng 4.2: Giá trị Input của PLC 71

Bảng 4.3: Giá trị Output của PLC 72

Bảng 4.4: Thông số của cảm biến nhiệt độ PT100 74

Trang 10

1 Giới thiệu về các loại ngũ cốc

Ngũ cốc nổi tiếng là một trong những thực phẩm dinh dưỡng lành mạnh tốt chosức khỏe Ngũ cốc là tên gọi chung để chỉ năm loại thực vật với hạt có thể ăn được là

kê, đậu, ngô, lúa nếp và lúa tẻ Sau này, ngũ cốc là từ hay được dùng để gọi chung chocác loại cây lương thực có hạt dùng để ăn

Một số loại ngũ cốc phổ biến có thể kể đến là các loại gạo (gạo lứt, gạo nếp, gạotẻ, ), yến mạch, đại mạch, hắc mạch, lúa mì,

Hình 1.1: Các loại ngũ cốc

Trang 11

Thành phần dinh dưỡng của các loại ngũ cốc bao gồm: Glucid chiếm tới 80% nên được coi là nguồn thức ăn cung cấp năng lượng; ngoài ra, còn chứa Protein,chất khoáng và vitamin Phần ngoài của hạt ngũ cốc nằm ngay dưới lớp vỏ có cấu trúckhác với phần trong, gọi là Aloron Lớp Aloron rất giàu dinh dưỡng như Protein chấtkhoáng và vitamin nhóm B Phần trong chủ yếu là tinh bột mang đặc tính riêng củatừng loại ngũ cốc Mầm ngũ cốc có nhiều yếu tố quý, chủ yếu là lipid và lecithin.Trong lipid mầm lúa mỳ, có 50% acid béo chưa no có nhiều mạch kép Trong mầmcòn có vitamin E và K.

70-Ngũ cốc không chỉ có giá trị về mặt dinh dưỡng mà còn là vị thuốc chữa bệnhhiệu quả Cụ thể, ngũ cốc giàu chất xơ nên rất tốt cho hệ tiêu hóa, tốt cho người bị táobón kinh niên

1.1 Các loại ngũ cốc dinh dưỡng đóng gói

Để thuận kết hợp lợi ích và chất dinh dưỡng của các loại ngũ cốc Đồng thời tăngtính tiện dụng, đáp ứng nhu cầu của khách hàng Nên một sản phẩm dinh dưỡng vàđược chế biến một cách nhanh chóng đã dẫn đến sự ra đời của các sản phẩm ngũ cốcdinh dưỡng dạng bột đã được chế biến sẵn Để bảo quản và dễ dàng vận chuyển cácsản phẩm này thường được đóng gói bởi các loại bao bì

 Tính chất của các loại bao bì ngũ cốc dinh dưỡng

 Bao bì ngũ cốc dinh dưỡng được sản xuất các đặc tính bảo quản tốt, gia tăng tínhcản các yếu tố xâm nhập từ bên ngoài làm ảnh hưởng đến sản phẩm, lưu giữhương vị và kéo dài thời hạn bảo quản sử dụng của sản phẩm

 Bao bì được in chất lượng cao, đường hàn và độ bám dính giữa các màng tốt, phùhợp cho các máy đóng gói tốc độ cao

 Nguyên vật liệu sử dụng cho bao bì đáp ứng được các yêu cầu về vệ sinh an toànthực phẩm theo tiêu chuẩn quốc tế, Bao bì được sản xuất trong môi truờng đảmbảo tính vệ sinh, an toàn thực phẩm

 Loại vật liệu thường dùng : là các màng nhựa phức hợp

 Màng nhựa phức hợp

 Giới thiệu

Trang 12

 Màng nhựa phức hợp hay còn gọi là màng ghép là một loại vật liệu nhiều lớp mà

ưu điểm là nhận được những tính chất tốt của các loại vật liệu thành phần

 Người ta đã sử dụng cùng lúc (ghép) các loại vật liệu khác nhau để có được mộtloại vật liệu ghép với các tính năng được cải thiện nhằm đáp ứng các yêu cầu bao

bì Khi đó chỉ một tấm vật liệu vẫn có thể cung cấp đầy đủ tất cả các tính chấtnhư: tính cản khí, hơi ẩm, độ cứng, tính chất in tốt, tính năng chế tạo dễ dàng,tính hàn tốt… như yêu cầu đã đặt ra Tính chất cuối cùng của một loại vật liệunhiều lớp phụ thuộc nhiều vào những tính chất của các lớp thành phần riêng lẻ

 Màng ghép thường được sử dụng rộng rãi làm nguyên liệu cho bao bì thực phẩm,dược phẩm… Sự hình thành màng ghép là việc kết hợp có chọn lựa giữa màngnguyên liệu ban đầu, mực in, keo dán, nguyên liệu phủ sử dụng các phươngpháp gia công có nhiều công đoạn, đa dạng

 Về mặt kỹ thuật vật liệu ghép được ứng dụng thường xuyên, chúng đạt được cácyêu cầu kỹ thuật, các yêu cầu về tính kinh tế, tính tiện dụng thích hợp cho từngloại bao bì, giữ gìn chất lượng sản phẩm bên trong bao bì, giá thành rẻ, vô hại …

 Các lớp liên kết: là những lớp keo nhiệt dẻo (ở dạng đùn) được sử dụng để kếthợp các loại vật liệu có bản chất khác nhau

 Các lớp cản: được sử dụng để có được những yêu cầu đặc biệt về khả năng cảnkhí và giữ mùi Vật liệu được sử dụng thường là PET (trong việc ghép màng),nylon, EVOH và PVDC

 Các lớp vật liệu hàn: thường dùng là LDPE và hỗn hợp LLDPE, EVA, inomer,…

 Một số loại màng phức hợp:

 2 lớp: BOPP/PE; PET/PE; BOPP/PP; NY/PE

 3 lớp: BOPP(PET)/PET (M)/PE; BOPP(PET)/Al/PE;

Trang 13

 PET: Bền cơ học cao, có khả năng chịu đựng lực xé và lực va chạm, chịu đựng

sự mài mòn cao, có độ cứng vững cao, trơ với môi trường thực phẩm , chống thấm khíO2 và CO2 tốt hơn các loại nhựa khác, dùng cho in ấn, ngăn mùi, chống thẩm thấu

 PE: dùng hàn biên và đáy, tăng độ dày sản phẩm

 AL: dùng để ngăn ẩm, giữ mùi, ngăn sáng

Bao bì sản phẩm ngũ cốc dinh dưỡng:

Hình 1.2: Ngũ cốc Calsome

Trang 14

Hình 1.3: Một số loại ngũ cốc khác

1.2 Công nghệ đóng gói ngũ cốc trong và ngoài nước

Bao bì cho thực phẩm ngày một phổ biến, kéo theo sự phát triển của các loại máyđóng gói thực phẩm Hiện nay trên thị trường trong và ngoài nước có rất nhiều các loạimáy đóng gói từ với quy mô sản số theo dây chuyền lớn và nhỏ khác nhau

 Theo mức độ tự động hóa của máy:

 Máy đống gói ngũ cốc bán tự động: Một tên khác của máy là máy hoạt động theonhịp Đây là những loại máy được sản xuất với những nguyên lý của những chiếc máy

Trang 15

đóng gói ra đời đầu tiên Máy được thiết kế với cơ cấu ly hợp để tạo thành nhịp chomáy đưa các nguyên liệu, bao gói vào đóng gói Máy có cơ cấu đơn giản, không sửdụng hệ thống điều khiển điện tử thông mình và vẫn có sự tham gia của con người vàoquá trình bao gói Máy có năng suất không cao do có thời gian chờ giữa các động tác

và phụ thuộc vào một phần tốc độ làm việc của nhân công

Hình 1.4: Máy đóng gói bán tự động dạng đứng.

 Máy đóng gói tự động hay máy đóng gói hoạt động liên tục: Đây là loại máyđóng gói chuyên dụng sử dụng trong nhiều công ty, cơ sở chuyên nghiệp Quá trìnhhoạt động của máy liên tục, sử dụng động cơ truyền động cùng hệ bánh răng và điềukhiển điện tử thông minh tạo nên một cơ cấu hoạt động liên hoàn và đều đặn Quátrình hoạt động tự động hoàn toàn, không có sự tác động của con người sẽ đưa ra cácbao gói theo tiêu chuẩn cao, chất lượng tốt, năng suất cao và ổn định

Trang 16

Hình 1.5: Máy đóng gói tự động dạng đứng

Hình 1.6: Máy đóng gói tự động ngang dạng túi rời

Trang 17

Hình 1.7: Máy đóng gói túi tự động liên tục dạng ngang

1.3 Khảo sát nhu cầu khách hàng.

Do sự phát triển không ngừng của các loại sản phẩm ngũ cốc đóng gói, nên kéotheo sự tăng trưởng của thị trường sản suất bao bì để đóng gói cho các sản phẩm Mặc

dù, trên thị trường có rất nhiều loại máy đóng gói đã được sản xuất Nhưng vì thịtrường mở rộng trên khắp cả nước, nên đối với một sản phẩm đóng gói có chất lượng

và giá cả cạnh tranh vẫn được thị trường tiếp nhận

1.4 Kết luận chung

1.4.1 Tính cấp thiết của đề tài

Như đã nói ở trên, máy đóng gói giúp tăng giảm thời gian đóng gói, giảm chi phísản xuất, nhân công, tăng lợi nhuận đồng thời đáp ứng nhu cầu của khách hàng về chấtlượng và cả năng suất đang là một sản phẩm được các cơ sở sản xuất ngũ cốc dinhdưỡng cần do nhu cầu đó việc chế tạo ra một máy đóng gói bột ngũ cốc phù hợp vớinhu cầu khách hàng, linh hoạt với các quy mô sản xuất lớn nhỏ khác nhau cho thịtrường ở Việt Nam đang là yêu cầu cấp thiết

Trang 18

1.4.2 Mục tiêu của luận văn

Nguyên cứu chế tạo máy đóng gói ngũ cốc với cơ khí hóa, tự động hóa quá trìnhsản xuất làm tăng năng suất, lợi nhuận và đồng thời đảm bảo chất lượng cho ngũ cốc,lưu trữ lâu hơn, đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm và tăng tính thẩm mỹ

Nội dung yêu cầu: Máy đóng gói ngũ cốc

 Công suất: 4,5 kW

 Khối lượng: 20g/gói

 Tốc độ: 50 gói/phút

Nội dung thực hiện của luận văn

 Nguyên cứu quy trình đóng gói

 Lên ý tưởng chọn phương án

 Thiết kế cơ cấu cho phương án đã chọn

 Kiểm tra sửa chữa thiết kế

1.4.3 Ý nghĩa khoa học của luận văn

Đây là một đề tài được vài sinh viên trong các trường đại học trong nước nghiêncứu trước nhưng vẫn còn nhiều điều cần phải chỉnh sữa để tối ưu hóa các máy mócthiết bị theo kịp thời đại Cần tìm hiểu thêm cơ sở thực tế, tài liệu tham khảo và đòi hỏiphải có tính sáng tạo, vận dụng kiến thức tổng hợp khác nhau về thiết bị đóng gói đểgiải quyết vấn đề ý tưởng và thiết kế thiết bị

1.4.4 Ý nghĩa thực tiễn của luận văn

Cung cấp cho các cơ sở sản xuất một sản phẩm đóng gói ngũ cốc hiệu quả, giúptiết kiệm chi phí, tăng năng suất Tạo ra quy trình khép kín, hạn chế các mối nguy antoàn thực phẩm Tạo ra cho sản phẩm có tính tiện dụng cao cho quá trính sử dụng

Trang 19

2.1 Phương án đóng gói

2.1.1 Hình thành phương án

Thiết kế hệ thống thiết đóng gói đảm bảo các điều kiện: Nhiệm vụ của máy vớinăng suất 40-60 sản phẩm/phút có kích thước vừa phải phù hợp với không gian nhàxưởng của các cơ sở sản xuất, giá thành hợp lý, chất lượng và ổn định trong vận hành

Từ nhưng điều trên, qua nghiên cứu tài liệu em đưa ra hai phương án lựa chọn nhưsau:

Trang 20

bao từ cụm chưa bao (1), sẽ đi qua cụm con lăn (2), Bao sẽ được hàn mép dọc vào dẫnđộng nhờ vào hai con lăn (3) Cụm con lăn hàn và cắt ngang (4) quay liên tục để cắtbao.

Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý phương án 1

Trang 21

cuộn chưa tấm nhựa (1) qua các con lăn (2) để căn bao,bao bì được hàng méo dọc (4)

và hàng méo ngang (6), sau đó được cấp phôi ở phễu (3) và cắt thành phẩm ở (7)

Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý phương án 2

2.1.2 Đánh giá các phương án

2.1.2.1 Đánh giá sơ bộ phương án

 Phương án 1: Máy đóng gói dạng đứng cho năng suất lớn, đóng gói theo kiểuliên tục, cơ cấu thiết kế đơn giản, thường xuất hiện sai số giữ các gói được đóng donhiều nguyên nhân khác nhau

 Phương án 2: Máy đóng gói dạng đứng có công suất nhỏ hơn máy dạng ngang,thích hợp cho các sản phẩm dạng lỏng hoặc dạng bột Máy chiếm diện tích nhỏ hơn sovới máy dạng ngang

2.1.2.2 Đánh giá chi tiết các phương án

Trang 22

 Bước 1: Chuẩn bị ma trận lựa chọn

- Các phương án được liệt kê theo hàng ngang đầu tiên của ma trận lựa chọn

- Các tiêu chí lựa chọn được xếp dọc theo cột bên trái của ma trận Các tiêu chí này được đưa ra dựa trên các yêu cầu về mặt kỹ thuật cũng như về mặt kinh tế mà chúng ta lựa chọn sao cho phù hợp nhất đối với một thiết bị đóng gói

- Bao gồm: đặc tính sản phẩm, năng suất thiết bị, tình hình thị trường (nhucầu khách hàng, khả năng đáp ứng trên thị trường)

- Chọn một phương án làm chuẩn Phương án được chọn làm chuẩn có thể

là một trong số những trường hợp sau:

+ Một sản phẩm thiết kế đúng theo tiêu chuẩn công nghiệp

+ Một phương án có cơ sở khá quen thuộc

+ Một sản phẩm hiện có trên thị trường

+ Một sản phẩm hiện đại, công nghệ cao…

 Bước 2: Đánh giá những phương án

- Các phương án được so sánh với phương án chuẩn theo các tiêu chí lựa chọn vàđược cho điểm vào ô tương ứng theo các mức sau:

 Tính điểm và lựa chọn phương án

- Tính tổng điểm của từng phương án theo công thức: (tính và đánh giá tỷ trọng trên thang điểm 10) trên ma trận tính điểm

- Tính tổng điểm phương án theo công thức:

Trang 23

- r ij : Điểm tiêu chí thứ (i) của phương án ( j)

- w i: Trọng số của tiêu thứ thứ (i)

- S j: Tổng điểm cho phương án (j)

 Đánh giá ưu điểm và nhược điểm của 2 phương án

Bảng 2.2: So sảnh ưu, nhược điểm của 2 phương án

Trang 24

Phươn

g án

Tính chất

cấu thiết kế đơngiản Kết cấu chắcchắn, dễ dàng vậnhành sửa chữa

Thiết kế hệ thốngđiều khiển đơngiản, không cần bùtrừ sai số, hoạtđộng chính sáchơn

ồn khi hoạt động

Xuất hiện sai số khiđóng gói, nên cầnphải có cơ cấu bùtrừ sai số

Năng suất khôngcao, mất thời gianchờ giữa hai cơcấu

2.1.3 Chọn phương án đóng gói

 Qua phân tích ở trên, ta thấy phương án phù hơn với yêu cầu thiết kế đặt ra

do đóng gói dạng nhỏ, yêu cầu độ chính xác và giá thành phù hợp Do phương án 2phù hợp với các yêu cầu trên nên em chọn nó làm giảm pháp để thiết kế cho máy đónggói ngũ cốc

 Chọn cơ cấu sơ bộ

 Cơ cấu truyền động cho con lăn

Trang 25

Hình 2.3: Cơ cấu truyền động cho con lăn

 Cơ cấu hàn mép dọc

Hình 2.4: Cơ cấu hàn mép dọc

 Cơ cấu hàn và cắt mép ngang

Trang 26

Hình 2.5: Cơ cấu hàn và cắt mép ngang

 Cơ cấu truyền động cho hai cơ cấu hàn

Hình 2.6: Cơ truyền động cho hai cơ cấu hàn ngang và dọc

2.2 Phương án định lượng

Trang 27

2.2.1 Các phương pháp định lượng

 Định lượng thủ công: Phương pháp này chủ yếu vào con người nên năng suất và

độ chính xác mang lại không cao

 Định lượng bán thủ công: Phương pháp này sử dụng con người cùng với các

thiết bị cân và định lượng hiện đại như cân điện tử (loadcell) và dụng cụ đong.Tuy phương pháp này có chính xác hơn phương pháp thủ công, nhưng vẫn mấtthời gian nên không thể nâng cao năng suất

 Định lượng tự động: Là phương pháp định lượng hoàn toàn sử dụng hoàn toàn

máy móc trong việc cân đo cũng như việc cho sản phẩm vào bịch Có nhiều cơcấu để định lượng tự động như: Định lượng bằng loadcell, đinh lượng bằn phễu cơkhí hay định lượng bằng cơ cấu trục vít

Các phương án định lượng thủ công và bán thủ công vẫn còn năng suất thấp,chưa đáp ứng được yêu cầu trong dây chuyền sản xuất tự động Vì thế Định lượng tựđộng là một sự lựa chọn hoàn hảo để sản xuất máy đóng gói tự động

2.2.1.1 Phương pháp định lượng bằng loadcell

Phương pháp này cho kết quả có độ chỉnh xác cao và ổn định thích hợpcho các nguyên liệu bột mịn café, ngũ cốc, sữa bột, với phương pháp này cơcấu chiết rót được ứng dụng 1 cuộn hút từ tạo rung thùng đựng nguyên liệu,cuộn hút tạo rung cho sản phẩm rớt xuống phểu có cân định lượng và sẽ đượcngắt rung khi phếu cân đủ trọng lượng cài đặt, phểu cân trọng lượng sản phẩmkhi đạt trọng sẽ mở cơ cấu cửa chuyển nguyên liệu vào bao bì cần đóng gói,chu trình cứ lặp đi lặp lại để cân trọng lượng và đóng gói sản phẩm

Trang 28

Hình 2.7: Định lượng bằng Loadcell

2.2.1.2 Phương pháp định lượng dạng trục vít

Phương pháp này với việc sử dụng loại động cơ step motor đặc biệt kết hợp với

cơ cấu cơ khí có khả năng nén bột nguyên liệu, và sử dụng bộ lập trình để xuất xungđiều khiến motor với số vong quay và tốc độ được tính toán phù hợp với trọng lượngsản phẩm yêu cầu, phương pháp này cho độ sai số tương đối

Hình 2.8: Định lượng bằng trục vít

Trang 29

2.2.1.3 Phương pháp định lượng bằng cốc định lượng

Phương pháp này cho kết quả có độ chính xác tương đối, thích hợp choứng dụng đóng gói sản phẩm với nguyên liệu thô như trà túi lọc…., phươngpháp này dùng cơ cấu cơ khí gồm 1 phểu lớn đựng nguyên liệu, nguyên liệuđược đưa vào các phếu nhỏ trên mâm quay, trọng lượng sẽ được căn chỉnh bằngtay quay nâng hạ chiều cao của phểu nhỏ trên mâm quay Giảm chiều cao đểtăng trọng lượng và tăng chiều cao để giảm trọng lượng

Hình 2.9: Định lượng bằng cốc định lượng

2.2.2 Đánh giá các phương án định lượng

2.2.2.1 Đánh giá sơ bộ

Định lượng bằng Loadcell (1): Phương pháp này cho độ chính xác cao, cân

được giá trị nhỏ đến lớn Nhưng lại gây tiếng ồn khi làm việc và giá thành

Định lượng bằng trục vít (2): Phương pháp này có độ chính xác tương đối, ưu

điểm là dễ chế tạo và không gâu nhiều tiếng động

Trang 30

Định lượng bằng cốc định lượng (3): Phương pháp này cũng có độ chính xác

tương đối, phải thiết kế thêm nhiều ngõ nhận nguyên liệu tương ứng với số cốcđịnh lượng, dễ thất thoái nguyên liệu

2.2.2.2 Đánh giá chi tiết từng phương án

Bảng 2.3:Đánh giá chi tiết phương án định lượng

Trang 32

MÁY ĐÓNG GÓI3.1 Sơ đồ nguyên lý của máy đóng gói

Trang 33

Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý máy đóng gói

 Nguyên lý hoạt động: Lúc khởi động máy động cơ (3) quay kích hoạt cơ cấu

con lăn (14) sẽ kéo bao tới, sau đó dừng một nhịp Động cơ (2) quay qua bánh răng vàtrục truyền động và cơ cấu CAM làm kích hoạt cơ cấu hàng dọc (12) và hàng cắtngang (15) sẽ hoạt động cùng lúc Sau đó đông cơ cơ cấu trục vít định lượng sẽ đổnguyên liệu từ phểu qua ống dẫn đến bao, cũng lúc đó cơ cấu con lăn kéo bao (12) tiếptục hoạt động Lúc động cơ (3) kéo bao ban đầu cơ cấu hãm (16) nhã ra là bao chuyểnđộng, sau đó cơ cấu hãm (16) kích hoạt để con lăn căng bao căng lên và di chuyển đến

vị trí của cảm biến vị trí (18) thì sẽ nhã ra, quá trính này giúp bao căng đúng mức.Cảm biến (9) có tác dụng đếm số bao đóng gói

 Sơ đồ phối hợp chuyển động của máy:

Hình 3.2: Sơ đồ phối hợp chuyển động của máy trong 1 chu kỳ

Trang 34

3.2 Các cụm thành phần chính của máy

Để đễ dàng cho công việc thiết kế và chế tạo theo kiểu module, nên ta chia máyđóng gói thành các cụm nhở hơn như hình:

3.2.1 Cụm con lăn kéo bao (cụm I)

Cụm này bao gồm động cơ và hai trục con lăn, cụm này có tác dụng kéo bao từtrục chứa bao qua các bộ phận dẫn hướng, căn bao đến vị trí hàn và đóng gói

3.2.2 Cụm hàng mép dọc hàn mép ngang và cắt (cụm II)

Sau khi con lăn kéo bao tới đúng vị trí của hàn méo dọc thì cụm này bắt đầuchuyển động kẹp mép bao và hàn dọc theo mép bao Sau khi được hàn méo dọc conlăn kéo bao tiếp tục kéo tới vị trí của hàn mép ngang đóng miệng bao và cắt thành từngbao riêng lẽ

3.2.3 Cụm chứa, dẫn hướng và căng bao (Cum III)

Cụm này bao gồm trục chứa bao, cơ cấu hãm các con lăn căng bao, con lăn dẫnhướng và các cảm biến điếm số lượng bao Cụm này có tác dụng dẫn hướng bao vào vịtrí đóng gói, đảm bảo độ căng đúng chuẩn của bao và đếm số lượng bao

3.2.4 Cụm định lượng (cụm IV)

Cụm này có tác dụng định lượng nguyên liệu theo dạng trục vít và cung cấpnguyên liệu cho quá trình đóng gói

3.3 Các thông số yêu cầu của khách hàng

Để nhằm đáp ứng các thông số và nhu cầu thực tế của khác hàng, qua tìm hiểutrên các kênh thông tin từ đó rút ra được thông tin đầy đủ như sau:

Bảng 3.1: Bảng đánh giá nhu cầu khác hàng

Trang 35

Bảo trì Dễ dàng sửa chửa, chi tiết thay thế

dễ tìm

Vệ sinh an toàn thực phẩm Đảm bảo vệ sịnh san toàn thực

phẩm

Mối hàn yêu cầu và kích thước gói

Hình 3.3: Mối hàn yêu cầu và kích thước gói

 Từ thông số nhu cầu khác hàng trên ta có số liệu thiết kế như sau

 Năng suất máy: 50 gói/phút

 Khối lượng gói: 20g

 Làm việc 1 ca ngày làm 8 giờ ( 1 năm có làm 360 ngày)

3.4 Tính toán thiết kế các động học chi tiết của máy đóng gói

3.4.1 Con lăn kéo bao

Năng suất máy: 40 sản phẩm/ phút

Chiều dài gói là: 120 mm

Con lăn quay nữa vòng hết một gói

Từ đó ta được: 0,5 π D cl=120 mm.(với D cl là đường kính con lăn)

Trang 36

¿>D cl= 120

0,5 π=76,4 (mm) (3.1)Năng suất 40 sản phẩm/phút thì chu kỳ cho 1 sản phẩm của con lăn là: T cl=1,5 s.Bao gồm thời gian di chuyển 0,6s và thời gian nghĩ 0,9s

Tỉ số truyền từ động cơ đến con lăn là 2

Tốc độ quay của động cơ là:

n đc=120

0,6.2=400 vòng / phút

 Tính toán công suất động cơ

Lực tác dụng lên động cơ được phân tích theo hình:

Hình 3.4: Phân tích lực cho cụm con lăn

Ta có : F căng=P căng bao=V d g=π R2 l d inox 304 g (3.2) ¿π 0,0152.0,335 7930.10=18,78 N

 Chọn là xo nén của hãng Vanel(https://www.vanel.com/).

Trang 37

Hình 3.5: Thông số lò xo nén

Chọn là xo có thông số: C.210.200.0640.A với các thông số như hình.

Khi đó: F n=K ∆ l=0,2759.12=3,31 DaN =33,1 N

F msl=μ l F n=0,03.33,1 2=1,986 N

Để kéo được con lăn thì : F❑k=F msl+F căng=1,99+18,78=20,77 N

Công suất của trục truyền động con lăn:

.2 0,0382

60 20,77.400.2 0, 0382

33, 217W 60

k conlan k k

33, 27

35,72 0,93

truc dc

Trang 38

 Chọn động cơ cho cụm con lăn theo cataloge của hãng ECMA series: E21305

Với các thông số cơ bản được liệt kê trong bản sau

Hình 3.6: Thông số của động cơ AC Servo.

Trang 39

Chọn biến tần điều khiển theo động cơ:

Ta chọn Bộ điều khiển ASD-B2-04 21-B

Hình 3.7: Bộ điều khiển ASD-B2-04 21-B.

Đặc tính kỹ thuật của bộ điều khiển

 Thực hiện điều khiển vị trí chính xác cao

 Bộ điều khiển Servo dòng ASDA-B2 hỗ trợ encoder 17bit và 20bit Nó đáp ứngđiều khiển vị trí chính xác cao và hoạt động ổn định ở tốc độ thấp

 Sử dụng bộ encoder có độ phẩn giải cao hơn có thể làm giảm moomen xoán vàcải thiện độ chính xác của động cơ

 Hiệu suất hoạt động tốc độ cao hơn có thể lên đến 550Hz và thời gian thực hiệndưới 1ms

 Thời gian gia tốc 10ms đạt từ -3000r/m đến 3000r/m khi chạy chế độ không tải

Trang 40

3.4.2 Thiết kế biên dạng cam cho cơ cấu hàn và cắt

3.4.2.1 Cam I và Cam II

Phần tính cam này sử dụng theo tài liệu tham khảo [1]

Cam I và Cam II cho hành trình giống nhau nên có có kết cấu giống nhau Chỉkhác là Cam II đặt lệch so với Cam I một góc 180 °

Bảng 3.2: Phối hợp chuyển động của máy

Giữ chiềucao 50mm

Giảm chiềucao từ 50mm-0mm

Giữ cao độ ở0mm

Hoạt động

của máy

Cơ cấu hànngangbắt đầu kẹp

Cơ cấu hànngang giữkẹp

Cơ cấu hànNgang nhả ra

Cơ cấu hànggiữ ở vị trínhả raGóc tay quay: 0 2 π /5 6 π /5 8π /5 2 π

Thời gian(s): 0 0,3 0,9 1,21,5

kỳ (CYCLOIDAL MOTION CURVE) ta được đồ thị chuyển động của cần theo góc quay như sau:

Định dạng
Số trang	99
Dung lượng	5,04 MB