Thiết kế, chế tạo hệ thống cấp bình 20l và thiết kế, chế tạo hệ thống cấp chai 0,5l

TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP “Thiết kế, chế tạo hệ thống cấp bình 20 lít tự động Thiết kế, chế tạo hệ thống cấp chai 0.5 lít tự động” Nghiên cứu đƣợc thực gồm bốn giai đoạn là:  Giai đoạn – Nghiên cứu lý thuyết, tìm hiểu hệ thống, đặc vấn đề ,lên ý tƣởng, đƣa giải pháp hệ thống máy  Giai đoạn – Đƣa nhiều phƣơng án thiết kế, phân tích ƣu nhƣợc điểm phƣơng án, cuối chọn phƣơng án tối ƣu dựa tiêu chí hiệu suất, an tồn, tiết kiệm lƣợng, chi phí bảo vệ mơi trƣờng  Giai đoạn – Tiến hành gia công  Giai đoạn – Phân tích đánh giá kết thí nghiệm kết luận I THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG CẤP BÌNH 20 LÍT TỰ ĐỘNG Lý thành lập đề tài: Hiện có nhiều sở sản xuất nƣớc uống bình 20 lít ( cổ to cổ nhỏ ) phƣơng pháp thủ công không đảm bảo vệ sinh an toan thực phẩm, tốn nhân công Việc nhập loại máy cấp bình 20 lít với gia thành cao ảnh hƣởng đến giá thành sản phẩm Để đáp ứng nhu cầu suất, giá thành an tồn vệ sinh thực phẩm nên chúng tơi triển khai nghiên cứu, đề xuất công nghệ hệ thống cấp bình bán tự động bình 20 lít ( chứa 21 bình/1 lần cấp phơi ) Chọn phƣơng án: Sau tham khảo số loại máy cấp bình cấu chuyển động có thị trƣờng, đề xuất phƣơng án dƣới hệ thống phù hợp với quy mơ sản xuất hộ gia đình, nhỏ lẻ (giá thành hợp lý, cấu đơn giản, bảo trì dễ dàng), đồng thời đáp ứng vệ sinh an toàn thực phẩm (bán tự động) H nh Sơ đồ nguyên lý hệ thống cấp b nh 20 lít tự động Dựa vào sơ đồ ngun lý, chúng tơi tính tốn số liệu, thiết kế vẽ (bản vẽ lắp, vẽ chi tiết) để tiến hành chế tạo thành cơng hệ thống cấp bình 20 lít Kết quả: Sau đánh giá thực nghiệm, thấy hệ thống vận hành êm ổn định, đảm bảo vệ sinh an toàn vệ sinh thực phẩm Đạt đƣợc u cầu số lƣợng chƣa bình, đỡ phí thời gian vi Kết luận: Thiết kế hệ thống cấp bình triển khai sản xuất chế tạo thƣơng mại với qui mô lớn để đáp ứng nhu cầu chế biến sở sản xuất nƣớc uống qui mô nhỏ trung bình Đề xuất: Nghiên cứu chế tạo hệ thống co màng, cấu cấp bình cho nhiều loại bình khác II THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG CẤP CHAI 0.5 LÍT TỰ ĐỘNG Lý thành lập đề tài: Hiện có nhiều sở sản xuất nƣớc uống chai 0.5 lít phƣơng pháp thủ cơng bán tự động không đảm bảo vệ sinh an toan thực phẩm, tốn nhân công Việc nhập loại hệ thống máy cấp bình chai 0.5 lít với gia thành cao ảnh hƣởng đến giá thành sản phẩm Đồng thời nƣớc Để đáp ứng nhu cầu suất, giá thành an toàn vệ sinh thực phẩm nên triển khai nghiên cứu, đề xuất cơng nghệ hệ thống cấp bình bán tự động bình 20 lít ( chứa 21 bình/1 lần cấp phôi ) Chọn phƣơng án: Sau tham khảo số loại máy chiết rót cấu chuyển động có thị trƣờng, chúng tơi đề xuất phƣơng án dƣới hệ thống phù hợp với quy mơ sản xuất hộ gia đình, nhỏ lẻ (giá thành hợp lý, cấu đơn giản, bảo trì dễ dàng), đồng thời đáp ứng vệ sinh an toàn thực phẩm (bán tự động) H nh :Sơ đồ nguyên lý hệ thống cấp chai 0.5 lít tự động Dựa vào sơ đồ nguyên lý, chúng tơi tính tốn số liệu, thiết kế vẽ (bản vẽ lắp, vẽ chi tiết) để tiến hành chế tạo thành cơng hệ thống chiết rót Kết quả: Sau đánh giá thực nghiệm, thấy hệ thống vận hành êm ổn định, đảm bảo vệ sinh an toàn vệ sinh thực phẩm Đạt đƣợc yêu cầu suất 60 bình/giờ vii Kết luận: Thiết kế hệ thống rót nƣớc triển khai sản xuất chế tạo thƣơng mại với qui mô lớn để đáp ứng nhu cầu chế biến sở sản xuất nƣớc uống qui mơ nhỏ trung bình Đề xuất: Nghiên cứu chế tạo hệ thống cấp bình tự động, hệ thống co màng, cấu đóng nắp cho nhiều loại bình khác viii MỤC LỤC Trang NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN i LỜI CAM KẾT ii LỜI CẢM ƠN .iii TÓM TẮT ĐỒ ÁN iv MỤC LỤC v DANH MỤC BẢNG BIỂU vi DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ vii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT viii CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU Tính cấp thiết đề tài Ý nghĩa khoa học nghiên cứu đề tài Mục tiêu nghiên cứu đề tài Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu 1.6 Cơ sở phƣơng pháp luận 1.7 Các phƣơng pháp nghiên cứu cụ thể 1.8 Kết cấu ĐATN CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 2.1 Giới thiệu 2.2 Phân loại cấu cấp bình 2.2.1 Cơ cấu cấp bình/chai kiểu xoắn ốc 2.2.2 Cơ cấu cấp bình/chai lợi dụng độ dốc 2.2.3 Cơ cấu cấp bình/chai nhờ băng tải 2.3 Cơ cấu cấp chai 0,5l 2.4 Kết cấu hệ thống 2.4.1 Hệ thống cấp bình 20l 2.4.2 Hệ thống cấp chai 0,5l 10 2.5 Các tồn hệ thống 11 2.6 Kết cấu hệ thống 11 ix 2.6.1 Hệ thống cấp bình 20l 12 2.6.2 Hệ thống cấp bình chai 0,5l 12 2.7 Các nghiên cứu liên quan đến đề tài 12 2.8 Các tồn hệ thống 14 2.9 Quy trình hệ thống máy 14 2.10 Kết cấu hệ thống 15 CHƢƠNG 3: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN ĐƢA RA PHƢƠNG ÁN CHO HỆ THỐNG 16 3.1 Yêu cầu đề tài 16 3.2 Các thông số thiết kế 16 3.2.1 Hệ thống cấp bình 20l 16 3.2.2 Hệ thống cấp bình chai 0,5l 16 3.3 Các yếu tố ảnh hƣởng đến trình cấp bình/chai 16 3.4 Nguyên lý hoạt động 17 3.4.1 Hệ thống cấp bình 20l 17 3.4.2 Hệ thống cấp bình chai 0,5l 17 3.5 Các phƣơng án lựa chọn 18 3.5.1 Hệ thống cấp bình 20l 19 3.5.2 Hệ thống cấp bình chai 0,5l 20 3.5.2.a Bộ truyền đai 25 3.5.2.b Cơ cấu kẹp khí nén 27 3.5.2.c Giảm tốc 27 3.5.4 Lựa chọn phƣơng án tối ƣu 28 CHƢƠNG 4: TÍNH TỐN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾT RĨT BÌNH 20L 31 A: HỆ THỐNG CẤP CHAI 0,5L 31 Phần 1: Tính tốn động tỷ số truyền 31 4.1.1 Công suất trục công tác 31 4.1.2 Tính tốn công suất hệ thống 31 4.1.3 Chọn động 32 Phần 2: Tính tốn truyền đai thang 33 4.2.1 Bộ truyền đai thang 33 4.2.1.a Chọn loại đai tiết diện đai 34 4.2.3.b Xác định thông số truyền 34 Phần 3: Tính tốn hệ thống băng tải 35 x 4.3.1 Xác định bề rộng băng tải 35 4.3.2 Xác định góc nâng hạ 35 4.3.3 Xác định vận tốc băng tải 35 4.3.4 Tính tốn cơng suất truyền dẫn băng tải 37 4.3.5 Tính tốn lực căng dây băng tải 38 4.3.6 Tính tốn chọn dây băng tải 40 4.3.7 Cấu trúc hệ thống băng tải 40 Phần 4: Tính tốn Rulo 42 Phần 5: Cơ cấu kẹp Piston 44 Phần 6: Tính tốn chọn máy bơm 46 B: HỆ THỐNG CẤP BÌNH 20L 51 Phần 1: Các phƣơng án chế tạo 51 Phần 2: Tính tốn khung 54 CHƢƠNG 5: ĐÁNH GIÁ THỰC NGHIỆM 56 5.1 Cơ cấu xoay 56 5.2 Hệ thống băng tải 57 5.3 Hệ thống kẹp 58 5.4 Hệ thống súc chai 58 5.5 Hệ thống quạt gió 59 5.6 Hệ thống hoàn thiện 60 5.7 Hệ thống cấp bình 20l 60 KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 PHỤ LỤC I PHỤ LỤC II PHỤ LỤC III xi DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ Trang Hình Sơ đồ nguyên lý hệ thống cấp bình 20l tự động iv Hình Sơ đồ nguyên lý hệ thống cấp chai 0.5l tự động v Hình 2.1 Hệ thống cấp bình 20l với khung chứa bình nghiêng góc 15° 05 Hình 2.2 Hệ thống cấp bình 20l với khung chứa bình đƣợc bẻ cong 06 Hình 2.3 Hệ thống cấp bình 20l băng tải 07 Hình 2.4 Hệ thống cấp chai 0.5l thực tế 07 Hình 2.5 Hệ thống cấp chai 0.5l mơ hình 08 Hình 2.6 Máy chiết rót dùng nguyên lý tràn đầy 09 Hình 2.7Máy chiết rót 09 Hình 2.8 Nguyên lý điền đầy theo dòng thời gian 09 Hình 2.9 Máy chiết rót theo nguyên lý tràn đầy theo thời gian 10 Hình 2.10 Nguyên lý trọng lƣợng tịnh 11 Hình 2.11 Hệ thống cấp bình 20l 12 Hình 2.12 Hệ thống cấp chai 0,5l 12 Hình 2.13 Dây chuyền cấp bình chiết rót chai nhựa chai thủy tinh Italy13 Hình 2.14 Máy chiết rót đóng nắp chai tự động 14 Hình 2.15 Hệ thống chiết rót tự động 15 Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống chiết rót 17 Hình 3.2 Hệ thống cấp chai 0,5l tự động 17 Hình 3.3 Bình cổ nhỏ cổ to 18 Hình 3.4 Chai 0.5l 18 Hình 3.5 Cơ cấu chứa dạng hình hộp 19 Hình 3.6 Hệ thống cấp chai 0,5l tự động 20 Hình 3.7 Động điện pha 21 Hình 3.8 Một số loại hộp giảm tốc 21 Hình 3.9 Băng tải PVC giá đỡ 23 Hình 3.10 Rulo trục dẫn 23 Hình 3.11 Hộp quạt gió 24 Hình 3.12 Mâm xoay giá đỡ 24 Hình 3.13 Pitong D=10 25 Hình 3.14 Bộ truyền động đai 25 xii Hình 3.15 Phân loại đai dựa vào 26 Hình 3.16 Truyền động trục song song chiều 26 Hình 3.17 Hệ thống kẹp khí nén 27 Hình 3.18 Hệ thống cấp bình 20 lít 29 Hình 3.19 Hệ thống cấp chai 0,5 29 Hình 3.20 Nguyên lí hoạt động 30 Hình 3.21 Sơ đồ mạch điều khiển 30 Hình 4.1 Sơ đồ động hệ thống cấp chai 0.5l 31 Hình 4.2 Cấu tạo chung hệ thống băng tải 35 Hình 4.3 Băng tải lăn băng tải dây băng 36 Hình 4.4 Băng tải xích 36 Hình 4.5 Lực căng dây băng tải 38 Hình 4.6 Các nhóm puly 40 Hình 4.7 Kích thƣớc puly 40 Hình 4.8 Sơ đồ động hệ thống ống nƣớc 46 Hình 4.9 Hệ thống cấp bình 20l tự động 51 Hình 4.10 Khung chứa bình 20l với khung hứa 51 Hình 4.11 Hệ thống cấp bình băng tải 52 Hình 4.12 Hệ thống cấp bình với khung chứa đƣợc bẻ cong 53 Hình 5.1 Cơ cấu xoay chai cấp 57 Hình 5.2 Hệ thống băng tải 57 Hình 5.3 Hệ thống kẹp xoay 58 Hình 5.4 Hệ thống xúc rửa chai 59 Hình 5.5: Hệ thống quạt gió 59 Hình 5.6: Hệ thống cấp chai 60 Hình 5.7: Khung băng tải 61 Hình 5.8: Khung mâm xoay 61 Hình 5.9: Khung buồng súc rửa 62 Hình 5.10: Động 62 Hình 5.11: Băng tải 62 Hình 5.12: Dây đai 63 Hình 5.13: Puly 63 Hình 5.14: Ổ lăn 63 xiii Hình 5.15: Pittong khí nén 64 Hình 5.16: Các phận chung hệ thống cấp chai 0,5l 64 Hình 5.17: Hệ thống cấp bình 20 lít thực tế 65 Hình 5.18: Các phận chung hệ thống cấp bình 20 lít tự động 66 Hình 5.19: Hệ thống pittong bình vào chuẩn bị cho chiết rót 66 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Bảng phân loại máy cấp bình/chai Bảng 4.1: Thông số kỹ thuật rulo 42 Bảng 4.2: Thông số công suất động rulo 43 Bảng 4.3: Hệ số tổn thất cục 47 Bảng 4.4: Bảng tra kích thƣớc đƣờng kính ống 48 xiv CHƢƠNG I: GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết đề tài Hiện sống ngƣời ngày phát triển, việc “ ăn no mặc đủ ” chƣa đủ, phát triển kéo theo nhu cầu để đáp ứng với sống tăng cao, vấn đề nƣớc vấn đề cấp thiết, ảnh hƣởng trực tiếp đến sức khỏe, sống ngƣời điều đặc biệt nƣớc uống ngày Để sử dụng nƣớc uống ngày hầu hết hộ gia đình, quan, xí nghiệp,… chọn nƣớc uống đóng sẵn chai thùng…với việc lựa chọn tiện lợi, nhanh chóng khơng phải tốn nhiều thời gian nhƣ đun nƣớc sơi hay lọc nƣớc…, nhƣng đồng thời đặt câu hỏi vơ lớn là: “liệu nƣớc đóng sẵn chai, bình…đã đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm hay chƣa? giá nhƣ nào?” Với u cầu nhóm chúng tơi áp dụng cấu khí đơn giản, gọn nhẹ, khơng phải áp dụng nhiều hệ thống phức tạp dây chuyền cấp phơi chiết rót Tuy hệ thống khơng phức tạp so với sản phẩm ngồi nƣớc nhƣng hiệu khơng thua điều đặc biệt hoàn toàn hợp vệ sinh thực phẩm từ khâu cấp bình , xúc rửa đến khâu chiết rót Xuất phát từ yêu cầu đó, nhóm chúng tơi chọn đề tài: “Thiết kế, chế tạo hệ thống cấp bình 20 lít thiết kế, chế tạo hệ thống cấp, xúc chai 0.5 lít tự động ” nhằm phục vụ việc cấp bình, chai để chiết rót sản phẩm cho ngành sản xuất có nhu cầu, đề tài tốt nghiệp nhóm chúng tơi 1.2 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Với mức dân số ngày đông, nhu cầu sử dụng nƣớc ngày lớn, sống ngày phát triển bên cạnh với nhu cầu sử dụng nƣớc an tồn khơng ngừng gia tăng Để đáp ứng điều đó, có nhiều nhà máy, sở sản xuất nƣớc lọc, với dây chuyền quy mô lớn đa phần sử dụng tự động hóa trình sản xuất, nhiên vệ sinh an tồn đảm bảo nƣớc cịn vấn đề sở sản xuất làm đƣợc Đa số dây chuyên nhà máy, xí nghiệp sản xuất nƣớc bình, chai điều chịu nhiều ảnh hƣởng tác động cơng nhân, ngƣời làm việc đảm bảo an toàn vệ sịnh hoàn tồn khó để thực q trình làm việc khơng khép kín, hệ thống chƣa tối ƣu tự đông, 1.3 Mục tiêu nghiên cứu đề tài  Máy nén khí  Đồng hồ đo áp suất  Cuộn sêlơnơ Chọn áp suất p1= bar Vì cụm cấu xilanh – piston đƣợc tiêu chuẩn hóa có bán thị trƣờng Theo handbook nhà sản xuất STNC Đài Loan chọn cụm xilanh – piston có kích thƣớc sau: D = 50 mm ; d = 20 mm Theo cơng thức (1): ta có = 0,63 bar Hành trình đầu đẩy: S = 25 mm Chọn thời gian xuống xilanh 0,8s Vận tốc xuống xilanh: v = S/t = 25/0,8 = 31, 25 mm/s 56 CHƢƠNG 5: ĐÁNH GIÁ THỰC NGHIỆM A HỆ THỐNG CẤP CHAI 0.5 LÍT 5.1 Cơ cấu xoay  Ƣu điểm: - Cơ cấu quay với tốc độ ổn định - Năng suất ổn định - Nhỏ gọn - Có điều chỉnh tốc độ cho mâm xoay nên hệ số làm việc ổn định cao  Nhƣợc điểm: - Cần gạt chai chƣa ổn định - H nh 5.1 : Cơ cấu xoay chai cấp 5.2 Hệ thống băng tải  Ƣu điểm: - Do thiết kế dùng băng tải dùng nhựa PVC nhẹ nên không tạo ma sát lớn - Băng tải nhẹ động hoạt động không nặng - Có thể chịu tải lớn ( Tiết kiệm lƣợng - Kết cấu tháo lắp để thay đổi kích thƣớc rãnh nhằm sử dụng cho loại bình khác 25 Hình 5.18 Các phận chung hệ thống cấp bình 20 lít tự động Hình 5.19 Hệ thống pittong bình vào chuẩn bị cho chiết rót 26 KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ A HỆ THỐNG CẤP CHAI 0.5 LÍT Kết luận Dựa thực nghiệm kết nghiên cứu luận văn có số kết luận nhƣ sau: Ưu điểm hệ thống: Hệ thống hoạt động êm, ổn định, nhỏ gọn Ứng dụng đƣợc cấu có sẵn nhƣng đơn giản dễ làm Năng suất tƣơng đối cao, không gây ô nhiễm môi trƣờng Hổ trợ cho toàn hệ thống tự động hoàn toàn tốt Hệ thống tƣơng đối rẻ tiền, tiết kiệm đƣợc kinh phí cho dây chuyên sản xuát Nhược điểm hệ thống: Tốc độ mâm xoay băng tải khác có hệ thống điều chỉnh tốc độ cho ( hai tốt ) Giản nỡ nhựa PVC nên dể gây rung rạn nứt Đề nghị Nghiên cứu hệ thống co chai tự động Nghiên cứu làm cách để tăng số lƣợng chai khu chứa Nghiên cứu cấu tự động cho nhiều loại chai khác Thiết kế thẩm mĩ ,đảm bảo vệ sinh tuyệt đối B HỆ THỐNG CẤP BÌNH 20 LÍT Kết luận Dựa thực nghiệm kết nghiên cứu luận văn có số kết luận nhƣ sau: Ưu điểm hệ thống: Hệ thống hoạt động êm, ổn định, nhỏ gọn Ứng dụng đƣợc cấu có sẵn nhƣng đơn giản dễ làm Năng suất tƣơng đối cao, không gây ô nhiễm môi trƣờng Hổ trợ cho toàn hệ thống tự động hoàn toàn tốt Hệ thống tƣơng đối rẻ tiền, tiết kiệm đƣợc kinh phí cho dây chuyên sản xt Nhược điểm 67 Các bình có trọng lƣợng khác nên để bị sai lệch cấp cho hệ thơng chiết rót Thiếu tính liên tục việc cấp bình, lần xúc bình Đề nghị Nghiên cứu thiết kế thêm đếm bình, canh chỉnh rãnh cho bình Nghiên cứu hệ thống co tự động Nghiên cứu làm cách để tăng số lƣợng bình, chai khu chứa Nghiên cứu cấu tự động cho nhiều loại bình khác Thiết kế thẩm mĩ ,đảm bảo vệ sinh tuyệt đối 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí tập 1, 2, NXB GD, 2006 [2] Đặng Thiện Ngôn ,Trang bị điện điện tử máy cơng nghiệp, NXB ĐHQG TP Hồ Chí Minh, 2014 [3] Trần Quốc Hùng, Dung sai vẽ kĩ thuật, NXB ĐHQG TP Hồ Chí Minh, 2014 [4] Nguyễn Ngọc Phƣơng, Huỳnh Nguyễn Hoàng, Hệ thống điều khiển thủy lực, 2007 [5] SKF Tài liệu ổ lăn tổng hợp [6] Trần Văn Địch, Thiết kế máy, NXB KHKT,2006 [7] Nguồn [:vi.wikipedia.org/] [8] Nguồn [http://www.thietkemay.com/] [9] Nguyễn Văn Thông Sổ tay công nghệ hàn tập [10] Trần Hữu Quế Vẽ kỹ thuật khí tập NXB Giáo dục 2006 [11] Lê Ngọc Hồng Sức bền vật liệu, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội 2006 [12]http://chain-guide.com/basics/2-3-1-coefficient-of-friction.html [13] http://tailieu.vn/doc/tinh-toan-thiet-ke-he-thong-co-khi-cho-bang-tai-de-van-chuyenda-ram 925363.html [14]http://123doc.vn/document/1134835-de-tai-thiet-ke-che-tao-may-chiet-rot-ban-tudong.htm?page=6 69 ... Các bình có tròn lƣợng khác nhau, dể bị lật cấp bình vào hệ thống chiết rót Hình 3.18 Hệ thống cấp bình 20 lít b Hệ thống cấp chai 0.5 lít Tƣơng tự nhƣ hệ thống cấp bình 20 lít, hệ thống cấp chai. .. cấu hệ thống 2.6.1 Hệ thống cấp bình 20l - Khung chứa bình - Hệ thống điều khiển điện: plc, cảm biến - Các phân khác Hình 2.11 Hệ thống cấp bình 20l 2.6.2 Hệ thống cấp chai 0.5l - Mâm xoay - Hệ. .. yêu cầu đó, nhóm chọn đề tài: ? ?Thiết kế, chế tạo hệ thống cấp bình 20 lít thiết kế, chế tạo hệ thống cấp, xúc chai 0.5 lít tự động ” nhằm phục vụ việc cấp bình, chai để chiết rót sản phẩm cho