Thiết kế và chế tạo hệ thống phân loại xử lý chai lọ lon nước sử dụng tại các tiệm thu mua ve chai phế liệu

Ngày nay với sự phát triển của nền kinh tế nước ta đã có nhiều thay đổi to lớn khoa học kỹ thuật phát triển vượt bật và đồng thời cuộc sống người dân cũng được nâng cao Trên đà phát triển đó vấn đề tự động hóa trong sản xuất cũng không ngừng được phát triển nhằm phục vụ cho hoạt động sản xuất cũng như đời sống vật chất tinh thần của con người Sau quá trình tìm hiểu những nhu cầu thực tiễn của xã hội nhóm đã tiến hành nghiên cứu và thiết kế một hệ thống Hệ thống phân loại chai lọ theo vật liệu để làm đề tài cho đồ án tốt nghiệp của nhóm

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn: TS VÕ NHƯ THÀNH

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN GIA HUY

NGUYỄN KHOA NGUYÊN

KHOA CƠ KHÍ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

I Thông tin chung:

1 Họ và tên sinh viên: ………

KHOA CƠ KHÍ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên: Nguyễn Gia Huy Số thẻ sinh viên: 101130165

Nguyễn Khoa Nguyên Số thẻ sinh viên: 101130170 Lớp: 13CDT1 Khoa: Cơ Khí Ngành: Cơ điện tử

1 Tên đề tài đồ án:

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG PHÂN LOẠI XỬ LÝ CHAI LỌ LON NƯỚC, SỬ DỤNG TẠI CÁC TIỆM THU MUA VE CHAI PHẾ LIỆU

2 Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

3 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

 Nội dung thuyết minh

 Tổng quan về hệ thống phân loại rác thải

 Tính cấp thiết của đề tài

 Giới thiệu các bộ phận và kết cấu của hệ thống

 Nội dung nghiên cứu

 Thiết kế kết cấu mô hình

 Chọn lựa cơ cấu hệ thống truyền động

 Nghiên cứu và ứng dụng cảm biến và mạch điều khiển vào đề tài

4 Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):

5 bản vẽ A0: Bản vẽ tổng thể, bản vẽ chế tạo chi tiết, bản vẽ sơ đồ nguyên lí, bản

vẽ sơ đồ động học, bản vẽ mạch điều khiển

5 Họ tên người hướng dẫn: Phần/ Nội dung:

6 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 05/02/2018

7 Ngày hoàn thành đồ án: 30/05/2018

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2018

DUT.LRCC

LỜI NÓI ĐẦU VÀ CẢM ƠN

Lời đầu tiên, chúng em xin cảm ơn quý thầy cô Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng, đặc biệt là các thầy cô trong khoa Cơ Khí và bộ môn Cơ Điện Tử đã tận tình và hết lòng truyền đạt những kiến thức cho chúng em trong suốt quãng thời gian chúng em học tập tại trường

Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy TS Võ Như Thành Người thầy

đã hết lòng giúp đỡ và theo sát chúng em trong quá trình thực hiện và hoàn thành đồ án này Chúng em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các bạn trong lớp 13CDT1-13CDT2 Những người bạn đã cùng học và giúp đỡ lẫn nhau trong suốt quá trình học tập và thời gian làm

đồ án

Ngày nay, với sự phát triển của nền kinh tế nước ta đã có nhiều thay đổi to lớn, khoa học kỹ thuật phát triển vượt bật và đồng thời cuộc sống người dân cũng được nâng cao.Trên đà phát triển đó vấn đề tự động hóa trong sản xuất, cũng không ngừng được phát triển nhầm phục vụ cho hoạt động sản xuất cũng như đời sống vật chất tinh thần của con người

Sau quá trình tìm hiểu những nhu cầu thực tiễn của xã hội nhóm đã tiến hành nghiên cứu và thiết kế một hệ thống: Hệ thống phân loại chai lọ theo vật liệu để làm đề tài cho

MỤC LỤC

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1

1.1 Giới thiệu chung về đề tài 1

1.1.1 Rác thải 1

1.1.2 Hệ thống phân loại chai lọ theo vật liệu 4

1.2 Tính cấp thiết của đề tài 6

CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 7

2.1 Yêu cầu của hệ thống 7

2.2 Các phương án lựa chọn thiết kế của hệ thống 7

2.2.1 Lựa chọn phương án di chuyển 7

2.2.2 Lựa chọn băng tải 9

2.2.3 Lựa chọn cơ cấu phân loại 13

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ KHÍ CỦA HỆ THỐNG 15

3.1 Băng tải 15

3.1.1 Khung băng tải 15

3.1.2 Độ rộng tối thiểu băng tải 16

3.1.3 Vận tốc băng tải 18

3.2 Động cơ giảm tốc 20

3.2.1 Tính toán chọn động cơ 20

3.2.2 Chọn động cơ 22

3.3 Phân phối tỷ số truyền 24

3.3.1 Phân phối tỷ số truyền chung của hệ thống 24

3.3.2 Phấn phối tỷ số truyền cho hệ thống 24

DUT.LRCC

3.5 Dây băng tải 26

3.5.1 Các loại dây băng tải trên thi trường 26

3.5.2 Lựa chọn dây băng tải dùng trong mô hình 29

3.6 Con lăn 29

3.6.1 Khái niệm 29

3.6.2 Phân loại 30

3.6.3 Cấu tạo của con lăn 30

3.6.4 Nguyên lý hoạt động 31

3.6.5 Ưu, khuyết điểm của con lăn: 31

3.7 Ổ trượt 32

3.7.1 Công dụng và phân loại: 32

3.7.2 Phạm vi sử dụng ổ trượt 33

3.8 Bộ truyền đai 34

3.8.1 Cấu tạo chính của bộ truyền đai 34

3.8.2 Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng 35

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHO MÔ HÌNH 36

4.1 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống 36

4.2 Khối điều khiển: 37

4.2.1 Giới thiệu tổng quan vi điều khiển 37

4.2.2 Arduino Uno R3 41

4.3 Động cơ Servo 49

4.3.1 Tính toán chọn động cơ servo 49

4.3.2 Cấu tạo servo mg996r 50

4.3.3 Thông số kĩ thuật 51

4.3.4 Điều khiển 52

DUT.LRCC

4.4.2 Cấu trúc của cảm biến tiệm cận điện cảm 58

4.4.3 Nguyên lý hoạt động 59

4.4.4 Ưu, nhược điểm của cảm biến tiệm cận điện cảm 60

4.5 LCD 16x2 60

4.5.1 Cấu tạo 60

4.5.2 Lắp mạch 62

4.5.3 Giao tiếp 63

4.6 Cảm biến quang 63

4.6.1 Phân loại và nguyên lý hoạt động 63

4.6.2 Cảm biến hồng ngoại 65

4.7 Sơ đồ mạch nguyên lý 68

KẾT QUẢ 70

KẾT LUẬN 72

TÀI LIỆU THAM KHẢO 73

DUT.LRCC

BẢNG Trang

BẢNG 1.1 Phân loại rác thải 2

BẢNG 2.1 Danh sách các loại băng tải 9

BẢNG 3.1 Độ rộng tối thiểu của băng tải 16

BẢNG 3.2 Vận tốc lớn nhất của băng tải 18

BẢNG 3.3 Bảng các thông số động học của băng tải 25

BẢNG 4.1 Thông số của Arduino UNO R3 42

HÌNH VẼ Hình 1.1 Rác tái chế 5

Hình 1.2 Phân loại rác tái chế 6

Hình 2.1 Mô hình mâm xoay cấp sản phẩm 8

Hình 2.2 Mô hình băng tải 13

Hình 3.1 Băng tải trong công nghiệp 15

Hình 3.2 Sơ đồ động học của băng tải 20

Hình 3.3 Động cơ giảm tốc 23

Hình 3.4 Dây băng tải cao su đen 26

Hình 3.5 Dây băng tải cao su PVC 27

Hình 3.6 Dây băng tải lưới 29

Hình 3.7 Con lăn băng tải 30

DUT.LRCC

Hình 4.2 Họ vi điều khiển 8051 39

Hình 4.3 Vi điều khiển AVR 39

Hình 4.4 Vi điều khiển PIC 16F887A 40

Hình 4.5 Board mạch Arduino Uno và Mega 2560 40

Hình 4.6 Arduino Uno R3 42

Hình 4.7 Vi điều khiển của Arduino Uno R3 44

Hình 4.8 Các cổng vào ra của Arduino Uno R3 47

Hình 4.9 Cấu tạo Arduino Uno R3 49

Hình 4.10 Động cơ Servo SG996 50

Hình 4.11 Sơ đồ chân Servo 51

Hình 4.12 Thời gian xung ở mức cao quy định góc quay của RC servo 54

Hình 4.13 Sơ đồ nối chân điều khiển Servo 54

Hình 4.14 Cảm biến tự cảm 57

Hình 4.15 Cảm biến hỗ cảm 57

Hình 4.16 Cấu tạo cảm biến tiêm cận điện cảm 58

Hình 4.17 Sơ đồ kết nối cảm biến 59

Hình 4.18 Cảm biến tiệm cận điện cảm 59

Hình 4.19 Cấu tạo LCD 61

Hình 4.20 Sơ đồ lắp mạch LCD 62

DUT.LRCC

Hình 4.24 Nguyên lý hoạt động của cảm biến hồng ngoại 67

Hình 4.25 Mạch thu phát hồng ngoại cơ bản 68

Hình 4.26 Sơ đồ mạch nguyên lý toàn bộ hệ thống 69

Hình 4.27 Mô hình 3D toàn bộ hệ thống 70

Hình 4.28 Mô hình trên thực tế 71

DUT.LRCC

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

1.1 Giới thiệu chung về đề tài

1.1.1 Rác thải

- Rác thải hiện nay đang là một vấn đề nan giải của xã hội và môi trường, phân

loại rác thải tại nguồn nếu được thực hiện tốt sẽ làm giảm chi phí, tạo thuận lợi hơn cho quá trình xử lý, tái chế và làm giảm tác động tới môi trường Nhưng phần lớn mọi người hiện nay vẫn chưa nhận thức được hết tầm quan trọng của việc phân loại rác thải tại nguồn, mạc dù đã có khá nhiều dự án, trương trình tuyên truyền giáo dục, nâng cao ý thức cho người dân, nhưng có lẽ quy mô, thời gian chưa đủ lớn, lại mang nhiều tính lý thuyết và đặc biệt là chưa có được phương pháp có tính thực tiễn để mọi người dễ dàng thực hiện

- Mô hình phân loại rác nên thực hiện theo từng bước:

 Rác hữu cơ là các loại rác thực phẩm sau khi bạn chế biến đồ ăn như rau, củ, quả…Sau đó chúng sẽ được nhân viên của Công ty Môi trường Đô thị chuyển tới các

cơ sở sản xuất phân hữu cơ chế biến thành phân hữu cơ Với mục đích sử dụng này ngay từ khi phân loại rác ban đầu bạn cũng nên cẩn thận để phân loại chính xác

 Rác vô cơ là các loại rác như sành sứ, gạch, xỉ than, nilong, gỗ…Đây là những lọai rác không thể sử dụng được nữa cũng không thể tái chế được mà chỉ có thể mang

ra khu chôn lấp rác thải Chính vì vậy, để chung tay bảo vệ môi trường bạn nên hạn chế sử dụng các loại rác này nhé Đơn giản như khi đi chợ thay vì với từng loại thực phẩm bạn đều dùng 1 chiếc túi nilong, bạn có thể để trực tiếp chúng vào chiếc giỏ chẳng hạn hoặc sử dụng các loại túi tự phân hủy đang có trên thị trường hiện nay Bạn

DUT.LRCC

có lẽ sẽ giật mình khi biết rằng những chiếc túi nilong tưởng chừng như rất tiện lợi này chỉ bị phân hủy hết khi được chôn dưới lòng đất từ 400 – 600 năm

 Rác tái chế như giấy, kim loại, vỏ hộp…sẽ được vận chuyển đến các làng nghề

để tái chế thành các loại sản phẩm mới Vì vậy, khi dùng xong một chai nước mắm hay chai dầu ăn bạn đừng tiện tay vứt nó vào thùng giác nhé, hãy gom lại để bán đồng nát vừa giúp có thêm thu nhập lại vừa bảo vệ môi trường

- Việc làm đầu tiên và quan trọng nhất là việc nâng cao ý thức và nhận thức cho tất cả người dân đặc biệt là thế hệ trẻ, phải được tiến hành toàn diện, trong một thời gian dài, phát huy tối đa tính tiếp cận của phương tiện truyền thông, báo chí, đài, vô tuyến

- Cùng đi đôi với việc nâng cao nhận thức là phải cung cấp cho người dân cách thức và phương tiện để phân loại rác một cách dễ dàng nhất (thùng rác, nơi đổ rác…)

Bảng 1.1 Phân loại rác thải

Rác hữu cơ Rác hữu cơ là loại

rác dễ phân hủy và

có thể đưa vào tái chế để đưa vào sử dụng cho việc chăm bón và làm thức ăn cho động vật

- Phần bỏ đi của thực phẩm sau khi lấy đi phần chế biến được thức ăn cho con người

- Phần thực phẩm thừa hoặc hư hỏng không thể sử dụng cho con người

- Các loại rau, củ quả đã bị hư, thối…

- Cơm/ canh/ thức

ăn còn thừa hoặc bị thiu… Các loại bã chè, bã cafe

- Cỏ cây bị xén/ chặt bỏ, hoa rụng…

DUT.LRCC

- Các loại hoa,

lá cây, cỏ không được con người sử dụng sẽ trở thành rác thải trong môi trường

mica trung quốc

Rác vô cơ Rác vô cơ là những

loại rác không thể

sử dụng được nữa cũng không thể tái chế được mà chỉ có thể xử lý bằng cách mang ra các khu chôn lấp rác thải

- Các loại vật liệu xây dựng không thẻ

sử dụng hoặc đã qua sử dụng và được bỏ đi

- Các loại bao bì bọc bên ngoài hộp/

chai thực phẩm

- Các loại túi nilong được bỏ đi sau khi con người dùng đựng thực phẩm

- Một số loại vật dụng/ thiết bị trong đời sống hàng ngày của con người

- Gạch/ đá, đồ sành/

sứ vỡ hoặc không còn giá trị sử dụng

- Ly/ cốc/ bình thủy tinh vỡ…

- Các loại vỏ sò/ ốc,

vỏ trứng…

- Đồ da, đồ cao su, đồng hồ hỏng, băng đĩa nhạc, radio… không thể sử dụng

DUT.LRCC

Rác tái chế Rác vô cơ là loại rác

khó phân hủy nhưng có thể đưa vào tái chế để

sử dụng nhằm mục đích phục vụ cho con người

- Các loại giấy thải

- Các loại hộp/

chai/ vỏ lon thực phẩm bỏ đi

- Thùng carton, sách báo cũ

- Hộp giấy, bì thư, bưu thiếp đã qua sử dụng

- Các loại vỏ lon nước ngọt/ lon bia/

vỏ hộp trà…

- Các loại ghế nhựa, thau/ chậu nhựa, quần áo và vải cũ…

1.1.2 Hệ thống phân loại chai lọ theo vật liệu

- Phân loại vật liệu là một chu trình mà chai lọ được chia ra thành nhiều phần khác nhau Phân loại có thể diễn ra theo phương thức thủ công tại nhà hoặc được thu gom bởi dịch vụ hoặc phân loại một cách tự động bằng máy Phân loại bằng tay là phương thức sử dụng đầu tiên trong lịch sử

- Với sự phát triển nhanh của xã hội, chất thải được sinh ra nhiều hơn Điều này

có nghĩa là một lượng lớn rác thải được tạo ra mỗi năm và sự tăng lên của nó là không được mong đợi Nhiều chất thải hơn có nghĩa là nhiều hơn sự tiêu thụ và lãng phí nguồn tài nguyên Phân loại và tái chế là điều cần thiết để giảm nguồn chất thải Hầu hết các loại chất thải được tạo ra có thể được phân loại ngay tại nhà

DUT.LRCC

Hình 1.1 Rác tái chế

- Phân loại rác tại nguồn là một chủ trương hoàn toàn đúng đắn bởi rác thải nếu chỉ chôn lấp thông thường sẽ gây rất nhiều lãng phí như: tốn diện tích lớn cho việc xây dựng, chi phí vận hành các bãi chôn lấp; nguy cơ gây ô nhiễm môi trường

- Ngoài ra, các nguồn nguyên liệu có thể tái chế như: rác hữu cơ, giấy, nhựa, kim loại… cũng bị vùi chôn trong đất mà theo tính toán phải mất hàng trăm năm sau mới

có thể phân hủy Trong khi đó, việc tái chế rác thải không chỉ có ý nghĩa về mặt môi trường mà còn đem lại lợi ích về kinh tế Chúng làm giảm sự phụ thuộc của con người vào việc khai thác, sử dụng các nguồn tài nguyên thiên nhiên đang dần cạn kiệt Đặc biệt, với lượng hữu cơ lớn trong rác thải sinh hoạt (ước tính khoảng 50 - 70%), đây

sẽ là nguồn nguyên liệu dồi dào để sản xuất phân vi sinh, một loại phân rất tốt cho cây trồng và thân thiện với môi trường

DUT.LRCC

Hình 1.2 Phân loại rác tái chế

- Tuy nhiên, để việc tái chế đạt hiệu quả cao thì công tác quản lý phải được thực hiện tốt ngay từ giai đoạn đầu, tại nguồn phát sinh chất thải Dựa vào thành phần, tính chất, rác thải sẽ được phân chia thành nhiều loại khác nhau và đựng trong các bao, thùng rác khác nhau Với thực trạng trên, việc phân loại vật liệu là rất cần thiết tại các điểm tập trung chai lọ như khu phế liệu…

1.2 Tính cấp thiết của đề tài

- Thế giới đang ngày càng phát triển không ngừng, quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa diễn ra mạnh mẽ Cùng với sự tăng thêm của cơ sở sản xuất ngày càng lớn, các khu tập trung dân cư ngày càng nhiều, nhu cầu tiêu dùng các sản phẩm vật chất cũng ngày càng lớn Tất cả nhứng điều đó tạo điều kiện kích thích các ngành sản xuất, kinh doanh và dịch vụ được mở rộng và phát triển nhanh chóng, đóng góp tích cực cho sự phát triển kinh tế của đất nước, nâng cao mức sống chung của xã hội; mặt khác lại tạo ra một lượng lớn rác thải

DUT.LRCC

CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.1 Yêu cầu của hệ thống

Hệ thống được trang bị tại các ve chai phế liệu với yêu cầu phân loại được các vật liệu lon nhôm(sắt), chai nhựa và chai thủy tinh

Hệ thống bao gồm:

- Băng chuyền di chuyển vật liệu

- Cảm biện tiệm cận điện cảm để phân loại lon nhôm (sắt)

- Cánh quạt thổi để phân loại chai nhựa

- Cảm biến vật thể để đếm sản phẩm

Yêu cầu khi thiết kế:

- Hệ thống đơn giản, dễ điều khiền

- Năng suất hoạt động cao, phân loại tối thiểu 480 sản phẩm/ngày

- Đảm bảo được tính an toàn và kinh tế

2.2 Các phương án lựa chọn thiết kế của hệ thống

2.2.1 Lựa chọn phương án di chuyển

a) Phương án 1: dùng băng tải chuyền sản phẩm

- Băng tải thường được dùng để di chuyển các vật liệu đơn giản và vật liệu rời theo phương ngang và phương nghiêng Trong các dây chuyền sản xuất, các thiết bị này được sử dụng rộng rãi như những phương tiện để vận chuyển các cơ cấu nhẹ, trong các xưởng luyện kim dùng để vận chuyển quặng, than đá, các loại xỉ lò trên các

trạm thủy điện thì dùng vận chuyển nhiên liệu

DUT.LRCC

- Trên các kho bãi thì dùng để vận chuyển các loại hàng bưu kiện, vật liệu hạt hoặc 1 số sản phẩm khác Trong 1 số ngành công nghiệp nhẹ, công nghiệp thực phẩm, hóa chất thì dùng để vận chuyển các sản phẩm đã hoàn thành và chưa hoàn thành giữa các công đoạn, các phân xưởng, đồng thời cũng dùng để loại bỏ các sản phẩm không dùng được

- Ưu điểm của băng tải :

 Cấu tạo đơn giản, bền, có khả năng vận chuyển rời và đơn chiếc theo các hướng nằm ngang, nằm nghiêng hoặc kết hợp giữa nằm ngang với nằm nghiêng

 Vốn đầu tư không lớn lắm, có thể tự động được, vận hành đơn giản, bảo dưỡng dễ dàng, làm việc tin cậy, năng suất cao và tiêu hao năng lượng so với máy vận chuyển khác không lớn lắm

b) Phương án 2: dùng mâm xoay

Hình 2.1 Mô hình mâm xoay cấp sản phẩm

1 Mâm xoay

2 Băng tải cấp sản phẩm

3 Sản phẩm

DUT.LRCC

- Ưu điểm của cơ cấu này là sản phẩm di chuyển liên tục tăng hiệu suất

- Nhược điểm: Cơ cấu khó chế tạo,giá thành cao, sảm phẩm đưa vào khó phân loại

Kết luận: Dựa trên kết quả phân tích ưu nhược điểm ở trên, ta thấy phương pháp dùng

băng tải là hợp lí hơn về giá thành, kết cấu đơn giản, dễ chế tạo

2.2.2 Lựa chọn băng tải

a) Các loại băng tải trên thị trường hiện nay

- Khi thiết kế hệ thống băng tải vận chuyển sản phẩm đến vị trí phân loại có thể lựa chọn một số loại băng tải sau:

Bảng 2.1: Danh sách các loại băng tải

Loại băng tải Tải trọng Phạm vi ứng dụng

Băng tải dây đai <50kg Vận chuyển từng chi tiết giữa các

nguyên công hoặc vận chuyển thùng chứa trong gia công cơ và lắp ráp

Băng tải lá 25-125kg Vận chuyển chi tiết trên vệ tinh trong

gia công chuyển bị phôi và trong lắp ráp

Băng tải thanh đẩy 50-250kg Vận chuyển các chi tiết lớn giữa các bộ

phận trên khoảng cách >50m

DUT.LRCC

Băng tải con lăn 30-500kg Vận chuyển các chi tiết trên các vệ tinh

giữa các nguyên công với khoảng cách

<50m

- Các loại băng tải xích, băng tải con lăn có ưu điểm là độ ổn định cao khi vận chuyển.Tuy nhiên chúng đòi hỏi kết cấu cơ khí phức tạp, đòi hỏi độ chính xác cao, giá thành khá đắt

- Băng tải dạng cào: sử dụng để thu dọn phoi vụn năng suất của băng tải loại này

có thể đạt 1,5 tấn/h và tốc độ chuyển động là 0,2m/s Chiều dài của băng tải là không hạn chế trong phạm vi kéo là 10kN

- Băng tải xoắn vít : có 2 kiểu cấu tạo :

 Băng tải 1 buồng xoắn: Băng tải 1 buồng xoắn được dùng để thu dọn phoi vụn Năng suất băng tải loại này đạt 4 tấn/h với chiều dài 80cm

 Băng tải 2 buồng xoắn: có 2 buồng xoắn song song với nhau, 1 có chiều xoắn phải, 1 có chiều xoắn trái Chuyển động xoay vào nhau của các buồng xoắn được thực hiện nhờ 1 tốc độ phân phối chuyển động

Cả 2 loại băng tải buồng xoắn đều được đặt dưới máng bằng thép hoặc bằng xi-măng

b) Đặc điểm làm việc của băng tải

- Thường xuyên kiểm tra bảo dưỡng con lăn vì thiết bị vận động liên tục và luôn

bị tì đè lên con lăn

- Nhờ lực ma sát giữa bề mặt đai và đường dẫn - con lăn nên băng tải được hoạt động một cách dễ dàng

DUT.LRCC

- Tùy thuộc vào từng điều kiện sản xuất để lựa chọn việc sử dụng băng tải hay tổ hợp nhiều băng tải cùng với thiết bị băng chuyền khác và thiết bị tự động hóa trong sản xuất để nâng cao năng suất và giải phóng sức lao động cho con người Mặt khác chi phí băng tải được thiết kế đơn giản, chi phí đầu tư chế tạo thiết bị băng chuyền thấp tạo điều kiện cho tất cả các doanh nghiệp lớn nhỏ trong thị trường hiện nay

c) Các loại băng chuyền phân loại sản phẩm hiện nay

- Phân loại sản phẩm là một bài toán đã và đang được ứng dụng rất nhiều trong thực tế hiện nay Dùng sức người, công việc này đòi hỏi sự tập trung cao và có tính lặp lại, nên các công nhân khó đảm bảo được sự chính xác trong công việc Chưa kể đến có những phân loại dựa trên các chi tiết kĩ thuật rất nhỏ mà mắt thường khó có thể nhận ra Điều đó sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng sản phẩm và uy tín của nhà sản xuất Vì vậy, hệ thống tự động nhận dạng và phân loại sản phẩm ra đời là một sự phát triển tất yếu nhằm đáp ứng nhu cầu cấp bách này

- Tùy vào mức độ phức tạp trong yêu cầu phân loại, các hệ thống phân loại tự động có những quy mô lớn, nhỏ khác nhau Tuy nhiên có một đặc điểm chung là chi phí cho các hệ thống này khá lớn, đặc biệt đối với điều kiện của Việt Nam Vì vậy hiện nay đa số các hệ thống phân loại tự động đa phần mới chỉ được áp dụng trong các hệ thống có yêu cầu phân loại phức tạp, còn một lượng rất lớn các doanh nghiệp Việt Nam vẫn sử dụng trực tiếp sức lực con người để làm việc Bên cạnh các băng chuyền để vận chuyển sản phẩm thì một yêu cầu cao hơn được đặt ra đó là phải có hệ thống phân loại sản phẩm Còn rất nhiều dạng phân loại sản phẩm tùy theo yêu cầu của nhà sản xuất như: phân loại sản phẩm theo kích thước, phân loại sản phẩm theo màu sắc, phân loại sản phẩm theo khối lượng, phân loại sản phẩm theo mã vạch, phân loại sản phẩm theo hình ảnh v.v… Vì có nhiều phương pháp phân loại khác nhau nên

có nhiều thuật toán, hướng giải quyết khác nhau cho từng sản phẩm, đồng thời các thuật toán này có thể đan xen, hỗ trợ lẫn nhau Ví dụ như muốn phân loại vải thì cần phân loại về kích thước và màu sắc, về nước uống (như bia, nước ngọt) cần phân loại

DUT.LRCC

theo chiều cao, khối lượng, phân loại xe theo chiều dài, khối lượng, phân loại gạch granite theo hình ảnh v.v…

- Phân loại sản phẩm to nhỏ sử dụng cảm biến quang: sản phẩm chạy trên băng chuyền ngang qua cảm biến quang thứ 1 nhưng chưa kích cảm biển thứ 2 thì được phân loại vật thấp nhất, khi sản phẩm qua 2 cảm biến đồng thời thì được phân loại vật cao nhất

- Phân loại sản phẩm dựa vào màu sắc của sản phẩm: sử dụng những cảm biến phân loại màu sắc sẽ được đặt trên băng chuyền, khi sản phẩm đi ngang qua nếu cảm biến nào nhận biết đc sản phẩm thuộc màu nào sẽ được cửa phân loại tự động mở để sản phẩm đó đựợc phân loại đúng Phát hiện màu sắc bằng cách sử dụng các yếu tố

là tỷ lệ phản chiếu của một màu chính (ví dụ như đỏ, xanh lá cây hoặc xanh trời) được phản xạ bởi các màu khác nhau theo các thuộc tính màu của đối tượng Bằng cách sử dụng công nghệ lọc phân cực đa lớp gọi là FAO (góc quang tự do), cảm biến E3MC phát ra màu đỏ, xanh lá cây và màu xanh sáng trên một trục quang học đơn E3MC

sẽ thu ánh sáng phản chiếu của các đối tượng thông qua các cảm biến nhận và xử lý

tỷ lệ các màu xanh lá cây, đỏ, xanh lam của ánh sáng để phân biệt màu sắc của vật cần cảm nhận

- Phân loại sản phẩm dùng webcam: sử dụng 1 camera chụp lại sản phẩm khi chạy qua và đưa ảnh về so sánh với ảnh gốc Nếu giống thì cho sản phẩm đi qua, còn nếu không thì loại sản phẩm đó

- Nhận thấy thực tiễn đó, nay trong luận văn này, em sẽ làm một mô hình rất nhỏ nhưng có chức năng gần như tương tự ngoài thực tế Đó là: tạo ra một dây chuyền băng tải để vận chuyển sản phẩm, phân loại sản phẩm theo loại vật liệu

DUT.LRCC

d) Giới thiệu băng tải dùng trong mô hình

- Do băng tải dùng trong hệ thống làm nhiệm vụ vận chuyển sản phẩm nên trong

mô hình đồ án đã lựa chọn loại băng tải dây đai để mô phỏng cho hệ thống dây chuyền trong nhà máy với những lý do sau đây:

 Tải trọng băng tải không quá lớn

 Kết cấu cơ khí không quá phức tạp

 Dễ dàng thiết kế chế tạo

 Có thể dễ dàng hiệu chỉnh băng tải

- Tuy nhiên loại băng tải này cũng có 1 vài nhược điểm như độ chính xác khi vận chuyển không cao, đôi lúc băng tải hoạt động không ổn định do nhiều yếu tố: nhiệt

độ môi trường ảnh hưởng tới con lăn, độ ma sát của dây đai giảm qua thời gian

Hình 2.2 Mô hình băng tải

2.2.3 Lựa chọn cơ cấu phân loại

Khi cảm biến tiệm cận điện cảm phát hiện sản phẩm, lon kim loại sẽ được phân loại ra đầu tiên dựa trên các phương án phân loại:

DUT.LRCC

a) Cơ cấu cánh tay robot

 Điều khiển đơn giản, hoạt động chính xác

 Kết cấu đơn giản

 Mỗi xylanh chỉ phân loại được 1 sản phẩm

 Chi phí sản xuất tương đối cao

Kết luận: Dựa trên phân tích trên cùng với yêu cầu của hệ thống, nhóm chúng em

xin lựa chọn phương án b) để thiết kế và chế tạo

DUT.LRCC

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ KHÍ CỦA HỆ THỐNG

3.1 Băng tải

Hình 3.1 Băng tải trong công nghiệp

3.1.1 Khung băng tải

 Khung băng tải Nhôm định hình: được ưu chuộng trong công nghiệp sản xuất lắp ráp điện tử, máy tính chịu tải trọng nhẹ và vừa vào những năm gần đây vì ưu điểm đẹp, nhẹ, tính linh hoạt cao dễ thay đổi kết cấu theo yêu cầu sản xuất

 Khung băng tải Inox: Thường dung trong các môi trường chịu hóa chất bụi bẩn như công nghiệp chế biến thực phẩm, hàng không vũ trụ, dược phẩm, hóa chất, đóng chai và đóng hộp…

DUT.LRCC

 Khung băng tải Thép mạ kẽm và thép sơn tĩnh điện: ưu điểm kinh tế và chịu được mọi tải trọng khác nhau Thường sử dụng trong công nghiệp ô tô, xe máy, hoàn thiện in ấn và bao bì

 Với mô hình đồ án, để đảm bảo nhu cầu về kinh tế mà vẫn đảm bảo kết cấu chúng em sử dụng Khung băng tải thép mạ kẽm

3.1.2 Độ rộng tối thiểu băng tải

 Độ rộng băng tải phụ thuộc lưu lượng cần vận chuyển và kích cỡ vật phẩm (hay kích thước của các hạt vật liệu) cần vận chuyển trên băng Nếu kích kích cỡ vật phẩm càng lớn thì độ rộng băng tải phải càng rộng

 Bảng 1 trình bày độ rộng tối thiểu băng tải cho các giá trị kích cỡ vật phẩm khác nhau Cột A dùng cho các vật phẩm có kích thước khá đồng nhất; cột B dùng cho các vật phẩm có kích thước không đều – “hạt” to nhất không quá 10% thể tích cả khối

Bảng 3.1 Độ rộng tối thiểu của băng tải

3150 750 1500

- Với đề tài mô hình đồ án này, nhóm em xin chọn băng tải với chiều rộng 10

mm

3.1.3 Vận tốc băng tải

 Vận tốc băng tải cần giới hạn tùy thuộc dung lượng của băng, độ rộng của băng

và đặc tính của vật liệt cần vận chuyển Sử dụng băng hẹp chuyển động với vận tốc cao là kinh phí thấp; nhưng vận hành băng tải có độ rộng lớn lại dể dàng hơn so với băng tải hẹp

 Bảng 2 cho các giá trị vận tốc lớn nhất của băng tải tùy thuộc độ rộng băng cho

3 nhóm vật phẩm khác nhau: nhóm A: các loại vật liệu hạt; nhóm B: than mỏ và các loại vật liệu có tính bào mòn; nhóm C: các vật phẩm gồm quặng cứng, đá và các vật liệu có cạnh sắc

Bảng 3.2 Vận tốc lớn nhất của băng tải

3.2 Động cơ giảm tốc

3.2.1 Tính toán chọn động cơ

 Số liệu ban đầu

- Năng suất phân loại: 480 sản phẩm /ngày

- Chiều dài vận chuyển L = 1.1 m

- Góc nghiêng 𝛼 = 00

- Vận tốc di chuyển v= 0.26 m/s

- Khối lượng của chai thủy tinh m = 0.03 kg

Hình 3.2 Sơ đồ động học của băng tải

a Xác định công suất yêu cầu trên trục động cơ

 Công suất cần thiết để dịch chuyển vật liệu:

P1 = F1.v = L.δ.k1.v.g (kW)

DUT.LRCC

Trong đó:

+ F1: Lực cần thiết để dịch chuyển vật liệu

+ L: Khoảng cách trục (m)

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

+ k1: Hệ số có tính đến lực cản khi dịch chuyển vật liệu, thường chọn k1 = 0,05 + v: Vận tốc di chuyển của băng tải (m/s)

+ g: Gia tốc trọng trường (m/s2)

=> P1 = F1.v =L.δ.k1.v.g = 1,1.0,1.0,05.0,26.9,8 = 0.013475 (kW) = 13.475(W)

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

P2 = F2.v = 2L.δb.k2.v.g (kW) Trong đó:

+ F2: Lực cản trong các ổ đỡ các con lăn và lực cản do ma sát khi băng chuyển động trên các con lăn F2  2 Lb k g2

+ δb: Khối lượng mét băng tải (kg/m)

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

=> P2 = F2.v = 2L.δb.k2.v.g = 2.1,1.0,005.0,01.0,26.9,8 = 0,11(W)

- Công suất tĩnh của băng tải

P = P1 + P2 = 13,475 + 0,11 = 13,585 (W)

DUT.LRCC

 Công suất cần thiết của động cơ truyền động:

+ η: Hiệu suất truyền động (η = 0,95)

b Xác định số vòng quay của động cơ

 Số vòng quay trên trục công tác:

đủ lớn để thắng momen cản ban đầu của phụ tải khi khởi động

 Chọn Ndc >= Nct Ta chọn Ndc =20W >= 17.875W

DUT.LRCC

 Chiều dài động cơ 77m (không bao gồm chiều dài trục)

 Chiều dài thân động cơ 57mm

 Đường kính đông cơ 36mm

 Khối lượng động cơ 0.6kg

 Lỗ lắp hộp giảm tốc: M4*4

DUT.LRCC

3.3 Phân phối tỷ số truyền

3.3.1 Phân phối tỷ số truyền chung của hệ thống

 Công suất trên truc công tác Pct = 17.875 (W)

 Công suất trên trục II : PII = 𝑃𝑐𝑡

𝜂𝑜𝑙 = 17.8750,99 = 18.1 (W)

 Công suất trên trục I : PI = Pdc = 𝑃𝐼𝐼

𝜂𝑜𝑙.𝜂𝑑 = 18.1

0,99.0,99 = 18.47 (W)

DUT.LRCC

3.4.3 Momen xoắn trên các trục

 Momen xoắn trên trục I :

3.5 Dây băng tải

3.5.1 Các loại dây băng tải trên thi trường

 DÂY CAO SU ĐEN :

Hình 3.4 Dây băng tải cao su đen

- Dây gai v, dây trơn, dây gai hình, gai v :đây là loại dây thông dụng và phổ biến nhất vì nó rất đa dạng về mẫu mã cũng như tính năng của nó

- Ngoài dây mới 100% còn có dây seconhand nhập từ nhật về với chất liệu tốt bền bỉ theo thời gian với dây cao su mới hàng trung quốc & hàn quốc với giá thành rẻ độ dẻo cao & chất lượng khá tốt đáp ứng được mọi nhu cầu của khách hàng model này dùng nhiều trong các nhà máy lúa gạo,xi măng, kinh doanh vận chuyển v.v.v

- Đặc tính:

 Khổ rộng của dây băng tải cao sư trơn: 300mm- 2500mm

 Hệ số cường lực: dao động từ 100- 500 N/mm

DUT.LRCC

 Sản phẩm được ứng dụng trong rất nhiều ngành công nghiệp, những nhà máy sản xuất xi măng, gạch, các dây chuyền khai thác sỏi, cát, Và giờ đây, dây băng tải cao su trơn đã trở thành một phần không thể thiểu trong hệ thống dây chuyền băng tải cao su

 Dây cao su PVC

Hình 3.5 Dây băng tải cao su PVC

Đây là loại dây cao su chuyên dụng trong công nghiệp với chất liệu cao su tốt mẫu

mã đẹp ,nhiều màu sắc bắt mắt,dây cao su mỏng ít bố tải những nguyên liệu nhõ, gọn, nhẹ, các nhà máy chế biến thực phẩm, thuỹ hải sản, thùng giấy ,v.v.v

DUT.LRCC

Dây cao su pvc cũng rất đa dạng về mẫu mã và chất lương :dây trơn, dây gai v.v v

- Cấu tạo :

Băng tải pvc là loại băng tải, băng chuyền được làm từ chất liệu nhựa dẻo tổng

hợp Poly Vinyl Clorua, có tính đàn hồi cao Công ty cổ phần thiết bị vật tư chuyên phân phối một số loại băng tải PVC thông dụng như sau: – Băng tải PVC xanh (Mặt trên trơn láng – mặt dưới là lớp bố dệt), có độ dày 1mm, 2mm, 3mm, 4,5mm và 5mm – Băng tải PVC trắng (Mặt trên trơn láng – mặt dưới là lớp bố dệt), có độ dày 2mm, 3mm – Băng tải PVC xanh hoặc tr81ng ( Mặt trên trơn láng- Mặt dưới PVC caro), có độ dày: 3mm và 4,5mm – Băng tải PU trắng có độ dày 0,8mm và 1,5mm Ngoài ra còn có các sản phẩm băng tải đặt biệt khác, xin vui lòng liên hệ với chúng tôi để biết thêm thông tin chi tiết về sản phẩm

Độ dày thông dụng: 1mm, 2mm, 3mm, 4,5mm và 5mm

Màu: Xanh, Đen và Trắng

Kết cấu: Bề mặt dán gân T (20 , 30 , 40 mm) và gân K (6, 13, 17mm)

- Ứng dụng

 Trong ngành sản xuất, lắp ráp linh kiện, thiết bị điện tử, lắp ráp ô tô, xe máy, xe đạp điện, trong các nhà máy sản xuất cám, lên hàng công, nhà chế biến gỗ…

 Trong ngành sản xuất thực phẩm, y tế, dược phẩm, may mặc, dầy dép,…

 Dùng để vận chuyển hàng hoá, đóng gói sản phẩm,…

 Ngoài ra băng tải pvc còn được ứng dụng vào rất nhiều ngành sản xuất khác

nhằm mang lại hiệu quả kính tế trong sản xuất

DUT.LRCC

 Dây băng lưới

Hình 3.6 Dây băng tải lưới

Với kết cấu các sợ inox đan xen kẻ với nhau thành ô vuông dạng lưới kết hợp với sắt tròn inox bên ngoài bên gắn vào xích tải có các bánh xe giúp dây băng tải lưới chuyển động.model kén khách hàng ví giá thành khá cao dùng nhiều trong nghành công nghiệp tải nhẹ và chịu nhiệt độ cao

3.5.2 Lựa chọn dây băng tải dùng trong mô hình

Vì đây là mô hình đồ án băng tải vận chuyển với công suất nhỏ, nhẹ nên tụi em đã chọn dây băng tải bằng tấm bạt Hiflex ( biển quảng cáo )

Hình 3.7 Con lăn băng tải

3.6.2 Phân loại

Có 2 loại con lăn chính:

 Con lăn đứng: hay còn gọi là con lăn điều hướng có tác dụng điều chỉnh khi dây băng chạy sai hướng tranh tình trạng cọ dây cao su vao thành con lăn này không quan trọng

 Con lăn nằm: có rất nhiều model như: con lăn nhông xích - con lăn giảm con lăn tự do - con lăn kim loại ,đây là con lăn quan trọng nhất để giúp tải hàng hóa trên nó

chấn-Ngoài ra còn có những con lăn khác

3.6.3 Cấu tạo của con lăn

 Con lăn có cấu tạo khá đơn giản nhưng gia công rất công phu & mất nhiều thời gian nếu chúng ta không có đầy đủ máy móc & dụng cụ đồ nghề

 Về mặt vật tư con lăn được hình thành từ những chi tiết ráp lại với nhau như: cốt láp, ống tuýt, bạc đạn, phe gài

DUT.LRCC