NGHIÊN cứu THIẾT kế CHẾ tạo THỬ NGHIỆM mô HÌNH hệ THỐNG cấp PHÔI tự ĐỘNG điều KHIỂN BẰNG điện KHÍ nén

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM KHOA MÁY TÀU BIỂN TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM MƠ HÌNH HỆ THỐNG CẤP PHƠI TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐIỆN - KHÍ NÉN Chuyên ngành: Máy tự động công nghiệp Họ tên sinh viên: Nguyễn Văn Hậu Lê Văn Trường Nguyễn Thị Kim Thoa Họ tên giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Tuấn Anh HẢI PHÒNG - 2022 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com LỜI CAM ĐOAN Nhóm em xin cam đoan cơng trình nghiên cứu nhóm với hướng dẫn thầy TS Nguyễn Tuấn Anh Các số liệu, kết nêu đồ án trung thực, không chép chưa cơng bố cơng trình khác, phần tham khảo trích dẫn đầy đủ Hải Phịng, ngày…tháng…năm 2022 Sinh viên Nguyễn Văn Hậu Lê Văn Trường Nguyễn Thị Kim Thoa TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com LỜI CÁM ƠN Để hoàn thành đề tài tốt nghiệp này, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban giám hiệu Trường Đại học Hàng hải Việt Nam tạo điều kiện sở vật chất để chúng em học hỏi tìm kiếm phục vụ cho đề tài Chúng em xin chân thành cám ơn thầy môn Máy Tự động Công nghiệp - Khoa Máy tàu biển giảng dạy cho chúng em thời gian qua Đặc biệt, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy TS Nguyễn Tuấn Anh trực tiếp giúp đỡ hướng dẫn tạo điều kiện để chúng em hoàn thành đề tài Trong q trình thực đề tài có nhiều sai sót, chúng em mong nhận góp ý, nhận xét thầy cô bạn học viên để đề tài hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn! TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com MỤC LỤC MỞ ĐẦU Tính cấp thiết vấn đề cần nghiên cứu Mục tiêu, đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Kết đạt CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CẤP PHÔI 1.1 Giới thiệu chung hệ thống cấp phôi tự động 1.2 Phân loại hệ thống cấp phôi 1.3 Các thành phần chủ yếu hệ thống cấp phôi tự độ 1.3.1 Phôi 1.3.2 Phễu chứa phôi 1.3.3 Máng dẫn phôi 1.3.4 Cơ cấu phân chia phôi 1.3.5 Cơ cấu định hướng phôi 1.4 Ý nghĩa hệ thống cấp phôi tự động CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan khí nén hệ thống khí nén 2.1.1 Khái niệm 2.1.2 Cấu trúc hệ thốn 2.1.3 Phương pháp điều khiển tự đ 2.1.4 Ứng dụng khí nén 2.1.5 Ưu nhược điểm hệ thốn 2.2 Thiết bị khí nén 2.3 Thiết bị điện CHƯƠNG THIẾT KẾ CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM MƠ HÌNH HỆ THỐNG CẤP PHƠI TỰ ĐỘNG 3.1 3.1.1 Thiết kế chế tạo mơ hình hệ thống cấp phơi tự động Chọn phôi TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 3.1.2 Lựa chọn cấu phân chia phôi 42 3.1.3 Thiết kế chế tạo phễu chứa phôi 55 3.2 Thử nghiệm mô hình hệ thống cấp phơi tự động 61 3.2.1 Lắp ráp sơ đồ mạch khí nén 61 3.2.2 Lắp ráp sơ đồ mạch điện 62 3.2.3 Mô hệ thống phần mềm FluidSim 64 3.2.4 Tiến hành thử nghiệm chạy thử hệ thống cấp phôi tự động 67 3.2.5 Kết thử nghiệm mơ hình hệ thống cấp phôi tự động 69 KẾT LUẬN 70 Kết đạt 70 Triển vọng hướng phát triển 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 PHỤ LỤC 72 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com DANH MỤC CÁC HÌNH STT Hình 1.1 Phơi dạng tr Hình 1.2 Phơi dạng h Hình 1.3 Phơi dạng phẳ Hình 1.4 Phơi dạng cuộ Hình 1.5 Các hình dạng phơ Hình 1.6 Phễu chứa phơi cu Hình 1.7 Phễu chứa phơi Hình 1.8 Phễu chứa phơi th Hình 1.9 Phễu chứa phơi rờ Hình 1.10 Các loại phễu Hình 1.11 Phễu chứa phơi có Hình 1.12 Phễu chứa phơi ki Hình 1.13 Một số hình dạng Hình 1.14 Cơ cấu phân chia Hình 1.15 Cơ cấu phân chia Hình 1.16 Cơ cấu định hướn Hình 2.1 Hệ thống điều Hình 2.2 Các loại máy nén Hình 2.3 Máy nén khí khơn Hình 2.4 Bộ lọc, điều áp vớ TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Hình 2.5 Bộ phân phối k Hình 2.6 Van điện từ 5/2 Hình 2.7 Xi lanh tác độn Hình 2.8 Ống khí g Hình 2.9 Module nguồn Hình 2.10 Module thực hà Hình 2.11 Module đèn bá Hình 2.12 Module rơle tru Hình 2.13 Sơ đồ nguyên l Hình 2.14 Module rơle thờ Hình 2.15 Sơ đồ nguyên l Hình 3.1 Phơi Hình 3.2 Biểu đồ đường Hình 3.3 Kết tính tố Hình 3.4 Kết lựa chọ Hình 3.5 Mơ hình 3D xi Hình Bản vẽ 2D Phễ Hình 3.7 Bản vẽ 2D thiế Hình 3.8 Bản vẽ 2D bàn Hình 3.9 Mơ hình 3D tổn TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Hình 3.10 Mơ hình Hình 3.11 Mơ hình Hình 4.1 Sơ đồ m Hình 4.2 Sơ đồ m Hình 4.3 Kết Fluidsim Hình 4.5 Sơ đồ kế Hình 4.6 Mạch kh Hình 4.7 Mạch TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com DANH MỤC CÁC BẢNG STT Bảng 1 Các thiết bị khí nén tro Bảng Các thiết bị điện TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Hình 11 Mơ hình 3D ngun lý làm việc Chế tạo mơ hình hệ thống cấp phơi tự động Hình 12 Mơ hình hệ thống cấp phơi tự động 61 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 3.2 Thử nghiệm mơ hình hệ thống cấp phơi tự động 3.2.1 Lắp ráp sơ đồ mạch khí nén Yêu cầu đặt thiết kế thiết bị phân phối phôi cung cấp phôi nhôm trạm gia công Bằng cách dùng nút nhấn điều khiển trục piston xianh tác động di chuyển đẩy phôi trạm gia công Sau nhấn nút ấn, trục piston xilanh ra, sau giây lùi Hệ thống gồm có: Bảng 1 Các thiết bị khí nén hệ thống STT Thi 1.1 Bộ 1.2 Bộ 1.3 Xila 1.4 Van Thi 2.1 Ống 2.2 Ống 2.3 Bộ 62 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Sơ đồ mạch khí nén: Hình 4.1 Sơ đồ mạch khí nén Khí nén từ máy nén khí lọc qua lọc khí chờ sẵn van 3/2 Khi ta gạt tay gạt để mở van 3/2 lọc khí lúc khí nén đến van 3/2 thông qua cửa qua cửa cửa van điện từ 5/2 giữ xi lanh đẩy bên trái Khi van điện từ có tín hiệu điện lúc cuộn hút van điện từ nhờ lực từ trường coil điện đẩy trục van sang phía bên phải, khí nén từ cửa qua cửa qua van tiết lưu vào khoang bên trái xi lanh đẩy piston xi lanh sang phía bên phải hết hành trình Khi cuộn hút khơng có tín hiệu, trục van đẩy phía tay trái nhờ cấu lị xo đàn hồi khí nén từ cửa qua cửa qua van tiết lưu đẩy xi lanh trạng thái ban đầu 3.2.2 Lắp ráp sơ đồ mạch điện Hệ thống sử dụng rơle thời gian ON để điều khiển xi lanh thơng qua van điện từ Khi nhấn nút rơle thời gian bắt đầu đếm đồng thời xilanh sau giây xilanh tự động lùi 63 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Mạch gồm có thiết bị: Bảng Các thiết bị điện hệ thống STT M M M M M Sơ đồ mạch điện: Hình 4.2 Sơ đồ mạch điện 64 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Khi nhấn nút S1, cuộn hút rơle K1 có điện, hai tiếp điểm K1 đóng lại, lúc cuộn hút van điện từ 1Y có điện lúc rơle thời gian K2 bắt đầu đếm đèn sáng Khi K2 đếm 2s tiếp điểm thường đóng K2 mở ra, nguồn cấp cho rơle K1 bị ngắt làm ngắt điện cuộn hút van điện từ 1Y đèn tắt 3.2.3 Mô hệ thống phần mềm FluidSim FluidSim phần mềm phát triển công nghệ thông tin Art System Software Phần mềm Fluidsim phần mềm mô nhiều người sử dụng tính đơn giản dễ sử dụng phát triển từ năm 1996 có nhiều phiên thuộc quyền hãng Art Systems Software GmbH Phần mềm có tính xây dựng mạch đơn giản cách kéo thả nhãn ký hiệu phần tử Có thể chỉnh sửa sơ đồ mạch với nhãn kí hiệu thuận tiện, nhãn bao gồm mơ tả, chế độ xem hình ảnh cho thành phần hệ thống Ưu điểm: - Dễ dàng thiết kế mạch điện, thủy lực, khí nén - Xây dựng mạch đơn giản, dễ dàng chỉnh sửa - Hỗ trợ DDE OPC Festo EasyPorts Nhược điểm: - Yêu cầu người dùng có kiến thức điện – thủy lực – khí nén - Các hệ thống lớn, phức tạp cần nguồn tài nguyên lớn - Kết cấu sơ đồ đơn giản Các bước tiến hành mô phần mềm Bước 1: vào phầm mềm cách ta vào file tải chọn hydraulic_Pneumatic chọn Pneumatic chọn bin chọn fl_sim_p có kí hiệu sau hiển thị nên giao diện 65 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Bước 2: chọn File => New góc tay trái hình bắt đầu dự án Bước 3: kéo thả nhãn có kí hiệu phần tử khí nén, điện từ cửa sổ Hierarchical view - Component library phía tay trái vào cửa sổ dự án Sắp xếp phần tử cho phù hợp nối đường tín hiệu với sơ đồ mạch khí nén mạch điện vẽ mục 4.1 4.2 66 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Chọn kí hiệu cuộn van điện từ mạch khí nén kí hiệu cuộn hút mạch điện sau lên cửa sổ nhập tên 1Y mục Label Tương tự kích vào cuộn hút rơle tiếp điểm thường K1 Cuộn hút rơ le thời gian tiếp điểm thường đóng K2 Bước 4: mô hệ thống, sau lắp ráp xong sơ đồ điện – khí nén ta chọn kí hiệu start công cụ (hoặc nhấn F9) để mô hệ thống Hình 4.3 Kết mơ hệ thống điện khí nén phần mềm Fluidsim 67 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Hệ thống hoạt động theo nguyên lý sau: nhấn nút S1, điện cấp cho rơle K1 cuộn hút van điện từ 1Y đồng thời rơ le thời gian K2 bắt đầu đếm xi lanh tiến đến cuối hành trình Khi rơle K2 đếm giây tiếp điểm thường đóng K2 mở nguồn điện cấp cho rơle K1 bị ngắt làm ngắt điện cuộn hút 1Y sau xy lanh lùi vị trí ban đầu 3.2.4 Tiến hành thử nghiệm chạy thử hệ thống cấp phôi tự động Chuẩn bị: - Tuân thủ quy tác an toàn phịng thí nghiệm - Bật nguồn điện bật máy nén khí - Chuẩn bị tất module liệt kê mục 4.1 4.2 - Chuẩn bị giắc cắm an toàn ống nối phi phi Ta có sơ đồ kết nối module: Hình 4.5 Sơ đồ kết nối module 68 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Bước 1: tiến hành lắp mạch khí nén theo sơ đồ (hình 4.1) Hình 4.6 Mạch khí nén mơ hình Bước 2: tiếp tục tiến hành lắp mạch điện theo sơ đồ (hình 4.2) Hình 4.7 Mạch điện điều khiển Bước 3: hồn thành tiến hành chạy thử 69 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Bật công tắc để cấp nguồn điện xoay chiều 220V cho module nguồn chiều Tín hiệu dòng điện chiều 24VDC kết nối với module module nút nhấn, rơle trung gian, rơle thời gian ON đèn còi báo Khi ta nhấn nút cuộn hút rơle lúc cấp điện làm cho tiếp điểm thường mở rơle đóng lại, cuộn hút van điện từ nhận tín hiệu làm cho xi lanh hết hành trình đẩy phơi khỏi phễu chứa phơi Lúc rơle thời gian ON bắt đầu đếm 2s tiếp điểm thường đóng rơle thời gian ON mở tín hiệu rơle trung gian lúc bị ngắt piston lùi hết hành trình 3.2.5 Kết thử nghiệm mơ hình hệ thống cấp phôi tự động Với tổng khối lượng tải kg sau lựa chọn xi lanh có đường kính 20mm, hành trình piston 100mm ta thấy hệ thống hoạt động ổn định theo yêu cầu đề tài Xi lanh sau đẩy phôi giữ vịng 2s tự động lùi tốc độ piston điều chỉnh van tiết lắp hệ thống 70 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com KẾT LUẬN Kết đạt - Vận dụng kiến thức học để áp dụng vào đề tài - Nắm bắt cách tính tốn, thiết kế hệ thống cấp phôi đơn giản điều khiển điện – khí nén - Hiểu cách lựa chọn hệ thống khí nén phần mềm Model Selection System SMC - Xây dựng mơ hình đề tài tương đối hoàn chỉnh so với yêu cầu đặt Triển vọng hướng phát triển - Tìm hiểu, nghiên cứu lựa chọn hệ thống khí nén phần mềm để áp dụng tính tốn mơ hình hệ thống phức tạp - Các kết tính tốn lựa chọn xi lanh, lựa chọn hệ thống cấp phôi mềm mà đề tài đạt xem giải pháp áp dụng vào thực tiễn - Dựa vào kết nghiên cứu tiến hành chế tạo hệ thống đưa vào sản xuất thực tế 71 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Ngọc Phương, Hệ thống điều khiển khí nén, Nxb Giáo dục, 1999 [2] Trần San - Trần Thị Kim Lan, Khí nén thủy lực, Nxb khoa học kỹ thuật 2009 [3] Nguyễn Ngọc Điệp, Hệ thống khí nén thủy lực, Nxb Giáo dục 2007 [4] I.I Artobolevsky; Dịch giả: Võ Trần Khúc Nhã, Cơ cấu điện, cấu thủy lực khí nén, nhà xuất Hải Phịng, 2003 [5] Nguyễn Thành Trí biên, điều khiển khí nén tự động hóa kỹ nghệ, Nxb Đà Nẵng [6] Bùi Hải Triều, Hệ thống điều khiển khí nén thủy lực, Nxb Giáo dục 2003 [7] Lê Tiến Dũng, Điều khiển khí nén thủy lực, Nxb Giáo dục 2003 72 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com PHỤ LỤC Giới thiệu mơ hình sản phẩm Mơ hình sản phẩm hệ thống cấp phơi tự động cấu tạo gồm thành phần phôi, phễu chứa phôi, bàn đỡ xi lanh khí nén - Phơi dạng phơi rời bề mặt phẳng hình khối chữ nhật có kích thước cạnh 60x60mm độ dày phôi 35mm Vật liệu làm nhôm loại A6061 ứng dụng để chế tạo chi tiết máy, khung xe… - Phễu chứa phôi: chi tiết quan trong hệ thống Phễu chứa phôi mơ hình dạng hình hộp chữ nhật có kích thước cạnh 68x68mm, cao 180mm gắn với bàn đỡ vít me - Bàn đỡ: mơ hình này, bàn đỡ lựa chọn chế tạo đơn giản làm nhơm ống có kích thước 120 x 500mm, độ dày 20mm - Xi lanh khí nén: xi lanh khí nén loại xi lanh trịn có đường kính 20mm hành trình piston 100mm Mơ hình sản phẩm: 73 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com ... cấp phôi khí, tích hợp điện – cơ, khí – khí nén? ??Trong đề tài này, chúng em nghiên cứu, thiết kế chế tạo thử nghiệm mơ hình hệ thống cấp phơi tự động điều khiển điện khí nén áp dụng sản xuất Hệ. .. tự động điều khiển điện khí nén Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm mơ hình hệ thống cấp phơi tự động điều khiển điện – khí nén Phương pháp nghiên cứu Áp dụng kiến thức... pháp điều khiển tự động hệ thống khí nén, phương pháp thơng dụng như: Phương pháp điều khiển khí nén: hệ thống sử dụng toàn thiết bị khí nén khí để điều khiển thiết bị khí nén Trong hệ thống điều