LỜI NÓI ĐẦU Cùng với sự nỗ lực của nhiều ngành kĩ thuật trong công cuộc công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước, ngành tự động hóa đang tự khẳng định mình trong vai trò nâng cao chất lượng và sản lượ[.]
Trang Đồ GVHD: Sinh môn Trần Nguyễn học: Ngọc Thiết Kỳ Hiệp kế Hệ- Thống Lớp 15C1B ánviên: ĐKTĐ Hải Nguyễn Thành Nhân - Lớp 15C1B LỜI NÓI ĐẦU Cùng với nỗ lực nhiều ngành kĩ thuật cơng cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước, ngành tự động hóa tự khẳng định vai trị nâng cao chất lượng sản lượng sản xuất nhiều ngành kinh tế.Tự động hóa mang lại hiệu kinh tế to lớn đòi hỏi nhiều ngành sản xuất khác nhau.Để đáp ứng nhu cầu này, đôi với công việc nghiên cứu, thiết kế trang bị đầy đủ kiến thức sâu rộng hệ thống điều khiển trang thiết bị khí khả áp dụng lý luận khoa học thực tiễn sản xuất cho đội ngũ cán khoa học kỹ thuật thiếu Đề tài ”THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐÓNG DẤU TỰ ĐỘNG” sử dụng phần tử xilanh khí nén,cơng tắc hành trình,van khí nén,… thực tất q trình cần thiết dây chuyền.Hệ thống làm việc khí nén cho độ an tồn cao, vệ sinh mơi trường tốt, đơn giản, hiệu mà kinh tế Trong trình làm đồ án khơng tránh khỏi khó khăn, bỡ ngỡ hướng dẫn giúp đỡ nhiệt tình thầy Trần Ngọc Hải , với tìm hiểu thực tế kiến thức trang bị nhóm tiếp cận vấn đề hệ thống điều khiển, cấu chấp hành, hệ dẫn động khác Với kiến thức tài liệu cịn hạn chế nên khơng tránh khỏi sai sót mong thầy bạn góp ý thêm Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Trần Ngọc Hải giúp nhóm hồn thành đồ án mơn học Đà Nẵng, tháng 11 năm 2018 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Kỳ Hiệp Nguyễn Thành Nhân Trang Đồ GVHD: Sinh môn Trần Nguyễn học: Ngọc Thiết Kỳ Hiệp kế Hệ- Thống Lớp 15C1B ánviên: ĐKTĐ Hải Nguyễn Thành Nhân - Lớp 15C1B CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY 1.1 Giới thiệu máy: Trong công nghiệp nay,dây chuyền sản xuất tự động ứng dụng rộng rãi mang lại suất làm việc,độ xác đồng cao sản phẩm,mang lại hiệu kinh tế cao,ít tốn lao động người.Hầu hết sản phẩm trước xuất xưởng để đưa thị trường trải qua công đoạn in ấn nhãn mác,có thể logo sản phẩm,logo nhà sản xuất,tên sản phẩm,mã vạch hạn sử dụng,các lưu ý vận chuyển lưu ý sử dụng sản phẩm.Có thể đóng dấu trực tiếp lên sản phẩm bao bì Đây công việc thực loạt lớn sản phẩm,quy trình đóng dấu, in ấn lên sản phẩm lặp lặp lại cho sản phẩm, từ đặc điểm ta thiết kế hệ thống đóng dấu sản phẩm tự động để tăng suất, giảm lao động người Máy thiết kế bao gồm: - xi lanh mang cấu chấp hành - rơ le đóng ngắt mạch - cơng tắc hành trình - nguồn 24v - động truyền động băng tải Máy điều khiển hệ thống điện khí nén Đồ án giới thiệu thiết kế mơ hình hóa qui trình đóng dấu sản phẩm điều khiển điện khí nén cách tự đơng Để biết hoạt động máy đóng dấu cần bước sang phần tìm hiểu mơ hình hệ thống nguyên lý hoạt động máy phần sau Đồ án môn học: Thiết kế Hệ Thống ĐKTĐ GVHD: Trần Ngọc Hải Cơ sở lý thuyết ứng dụng: 1.2 1.2.1 Lý thuyết khí nén: Các thành phần hệ thống truyền động khí nén dù đơn giản hay phức tạp chia thành nhóm sau: + Nhóm cung cấp lượng, gồm thiết bị cung cấp không khí nén như: máy nén bình chứa, điều tiết áp suất thiết bị xử lý khí nén ( lọc, sấy ) + Nhóm phần tử nhập, gồm có: van điều khiển hướng, chuyển mạch giới hạn, nút ấn cảm biến + Nhóm phần tử xử lý gồm: phần tử logic, van điều khiển áp suất, … + Nhóm phần tử điều khiển sau phần tử tác động đó: Các phần tử điều khiển sau có van điều khiển hướng Các phần tử tác động gồm: xylanh khí nén, động khí nén Các phần tử hệ thống biểu diển ký hiệu, ký hiệu thể cách vắn tắt chức phần tử Ưu điểm: - Có khả truyền động với cơng suất lớn áp suất cao - Cơ cấu đơn giản, hoạt động với độ tin cậy cao, đòi hỏi bảo dưỡng chăm sóc - Có khả điều chỉnh vận tốc làm việc tinh cấp vô cấp - Kết cấu gọn nhẹ, vị trí phần tử dẫn bị dẫn không lệ thuộc với - Giảm kích thước, khối lượng hệ thống cách nâng cao áp suất làm việc - Nhờ quán tính nhỏ máy bơm động cơ, khả chịu nén cao dầu mà hệ thống làm việc với tốc độ cao mà khơng cần tính tốn tới yếu tố va đập hệ thống điện khí Sinh viên: Nguyễn Kỳ Hiệp - Lớp 15C1B Nguyễn Thành Nhân - Lớp 15C1B Trang Đồ án môn học: Thiết kế Hệ Thống ĐKTĐ GVHD: Trần Ngọc Hải Khâu hệ thống dễ dàng biến đổi từ chuyển động quay -tịnh tiến, - tịnh tiến - quay - Phòng ngừa tải nhờ van an toàn - Dễ theo dõi quan sát mạch thủy lực với hỗ trợ áp kế Các phần tử tiêu chuẩn hóa tạo điều kiện thiết kế chế tạo Nhược Điểm: - Hiệu suất không cao mát đường ống, rò rỉ phần tử Khi phụ tải thay đổi khó giữ tốc độ làm việc ổn định tính nén chất lỏng độ đàn hổi đường ống Khi khởi động, nhiệt độ hệ thống thay đổi dẫn tới thay đổi độ nhớt chất - lỏng kéo theo thay đổi vận tốc làm việc Các yêu cầu khí nén : - Khơng khí nén cung cấp cho hệ thống điều khiển phần tử sinh cơng có u cầu sau - Khơng khí nén phải - Khơng khí nén phải khơ - Áp suất khơng khí nén phải u cầu 1.2.2 Các loại van khí : a) Van đảo chiều cho xi lanh A ( xi lanh đẩy phôi kẹp chặt): Chu trình hoạt động van tác động lên xi lanh làm cho xi lanh dịch chuyển ra, đạt giá trị giới hạn giữ ngun vị trí để kẹp chặt chi tiết đóng dấu xong nên ta chọn van điện từ 5/2 ,2 trạng thái Sinh viên: Nguyễn Kỳ Hiệp - Lớp 15C1B Nguyễn Thành Nhân - Lớp 15C1B Trang Đồ án môn học: Thiết kế Hệ Thống ĐKTĐ GVHD: Trần Ngọc Hải b) Van đảo chiều cho xi lanh B ( xi lanh mang dấu ): Chu trình hoạt động van tác động lên xi lanh làm cho xi lanh dịch chuyển xuống, đạt giá trị giới hạn trở vị trí ban đầu mà khơng cần phải dừng lại vị trí nên ta chọn van điện từ 5/2, trạng thái c) Van đảo chiều cho xi lanh C( Xi lanh đẩy chi tiết sau đóng dấu xong): Chu trình hoạt động van tác động lên xi lanh làm cho xi lanh dịch chuyển ra, đạt giá trị giới hạn trở vị trí ban đầu mà khơng cần phải dừng lại vị trí nên ta chọn van điện từ 5/2, trạng thái 1.2.3 Xi lanh: Ta chọn xi lanh theo tiêu chuẩn kích thước tính tốn , tác động chiều hay chiều ( nói rõ phần tính tốn) Xilanh có nhiệm vụ biến đổi lượng hay động lưu chất thành lượng học - chuyển động thẳng chuyển động quay (góc quay < 360o) Thơng thường xilanh lắp cố định cịn pittong chuyển động Một số trường hợp cóthể pittong cố định, xilanh chuyển động Hình 1.1 Xi lanh Pittong bắt đầu chuyển động lực tác dụng vào phía (lực áp suất, lị xo khí) lớn tổng lực cản có hướng ngược lại chiều chuyển động (lực ma sát, phụ tải, lò xo, thủy động, lực ì ) Sinh viên: Nguyễn Kỳ Hiệp - Lớp 15C1B Nguyễn Thành Nhân - Lớp 15C1B Trang Đồ án môn học: Thiết kế Hệ Thống ĐKTĐ GVHD: Trần Ngọc Hải Xilanh chia làm loại xilanh lực xilanh quay Trong xilanh lực, chuyển động tương đối pittong xilanh chuyển động tịnh tiến Trong xilanh quay, chuyển động pittong xilanh chuyển động quay Góc thường nhỏ 360o Xilanh lực bao gồm: Xilanh tác dụng đơn, xilanh màng xilanh tác dụng kép Xilanh tác dụng đơn (xilanh tác dụng chiều): Áp lực tác động vào xilanh phía, phía cịn lại lị xo hay ngoại lực tác động Xilanh màng: Hoạt động tương tự xilanh tác dụng đơn sử dụng điều khiển khí nén Xilanh tác dụng kép (xilanh tác dụng hai chiều): Nguyên lý hoạt động xilanh tác dụng hai chiều áp suất dẫn từ hai phía Hình 1.2 Cấu tạo xi lanh Pittong Đệm kín pittong Trục pittơng 4.Dẫn hướng trục Đệm kín trục Vòng chắn Nắp xilanh Sinh viên: Nguyễn Kỳ Hiệp - Lớp 15C1B Nguyễn Thành Nhân - Lớp 15C1B Cửa lưu chất Thân xi lanh 10 Buồng trục 11 Buồng pittong 12 Đế xilanh 13 Cửa lưu chất Trang Đồ án môn học: Thiết kế Hệ Thống ĐKTĐ GVHD: Trần Ngọc Hải Rơ le Hình 1.3 Rơ le trung gian Trong hệ thống điện tự động rơ le thiết bị khơng thể thiếu Rơ le dùng để cấp nguồn cho hệ thống hoạt động thơng qua tín hiệu đầu vào nhận từ thiết bị điều khiển Ngoài ra, rơ le cịn dùng để đảo cực tính dịng điện chiều Vì ứng dụng thực tế rơ le rộng rãi hệ thống tự động Cấu tạo rơ le - Mạch từ: Có tác dụng dẫn từ, rơ le điện từ chiều, gơng từ chế tạo từ thép khối thường có dạng hình trụ trịn (vì dịng điện từ khơng gây dịng điện xốy nên khơng gây phát nóng từ ) Đối với rơ le điện từ xoay chiều, mạch từ thường chế tạo từ thép kỹ thuật điện ghép lại (để giảm dịng điện xốy Fucơ phát nóng) - Cuộn dây: Được quấn lõi thép, dây quấn làm đồng bên ngồi có lớp sơn cách điện - Lò xo: Dùng để giữ nắp - Tiếp điểm: Thường có hay nhiều cặp tiếp điểm, cặp 0-1 tiếp điểm thường mở, cặp 0-2 tiếp điểm thường đóng Sinh viên: Nguyễn Kỳ Hiệp - Lớp 15C1B Nguyễn Thành Nhân - Lớp 15C1B Trang Đồ án môn học: Thiết kế Hệ Thống ĐKTĐ GVHD: Trần Ngọc Hải Hình 1.4 Cấu tạo rơ le - Nguyên lí làm việc: Khi chưa cấp điện vào hai đầu A B, lực hút điện từ Khi cho dòng điện đủ lớn vào hai đầu A B, dòng điện chạy qua cuộn dây sinh từ trường tạo lực hút điện từ Nếu lực lực hút điện từ thắng lực kéo lò xo nắp mạch từ hút xuống, tiếp điểm 0-1 mở ra, tiếp điểm 0-2 đóng lại Nếu khơng cấp điện vào hai đầu A B tiếp điểm trở lại trạng thái ban đầu Cơng tắc hành trình Cơng tắc hành trình linh kiện thiếu hệ thống tự động Cơng tắc hành trình dùng nhiều ngành xây dựng, khai thác mỏ, cảng, công nghiệp nặng, dây chuyền tự động, thiết bị nâng, băng tải để kiểm sốt chuyển động, hành trình, tốc độ, an tồn…Các cơng tắc hành trình nút nhấn (button) thường đóng, thường mở, cơng tắc tiếp điểm, cơng tắc quang Hình 1.5 Cơng tắc hành trình Khi cơng tắc hành trình tác động làm đóng ngắt mạch điện ngắt khởi động cho thiết bị khác Người ta dùng cơng tắc hành trình vào mục đích như: Sinh viên: Nguyễn Kỳ Hiệp - Lớp 15C1B Nguyễn Thành Nhân - Lớp 15C1B Trang Đồ án môn học: Thiết kế Hệ Thống ĐKTĐ GVHD: Trần Ngọc Hải - Giới hạn hành trình ( cấu đến vị trí giới hạn tác động vào cơng tắc làm ngắt nguồn cung cấp cho cấu -> khơng thể vượt qua vị trí giới hạn) - Hành trình tự động: Kết hợp với rơle, để cấu đến vị trí định trước tác động cho cấu khác hoạt động (hoặc cấu đó) Hình 1.6 Cấu tạo cơng tắc hành trình dạng khí Cơng tắc hành trình có loại: dạng khí dạng nam châm Dạng khí có cấu tạo trình bày hình 1.16 Ngun lý hoạt động cơng tắc hành trình dạng sau: Khi lăn bị tác động, ép lò xo (1) làm lò xo (6) di chuyển xuống phía đến tác động lên cần đẩy (3) nâng trục dẫn hướng (9) lên phía Trên thân (2) có gắn tiếp điểm (4) (5), trục dẫn hướng (9) gắn tiếp điểm (8) Khi trục dẫn hướng bị di chuyển lên phía tiếp điểm (4) mở thành tiếp điểm đóng tiếp điểm đóng (5) thành tiếp điểm mở Các phần tử khí nén Máy nén khí Máy nén khí thiết bị tạo áp suất khí, lượng học động điện động đốt chuyển đổi thành lượng khí nén nhiệt Sinh viên: Nguyễn Kỳ Hiệp - Lớp 15C1B Nguyễn Thành Nhân - Lớp 15C1B Trang Đồ án môn học: Thiết kế Hệ Thống ĐKTĐ GVHD: Trần Ngọc Hải Hình 1.7 Máy nén khí Phân loại theo áp suất: - Máy nén khí áp suất thấp p =15bar - Máy nén khí áp suất cao p >=300 bar Phân loại theo nguyên lí hoạt động: - Máy nén theo nguyên lí trao đổi thể tích: Máy nén khí kiểu pittong, máy khí kiểu cánh gạt, máy nén khí kiểu root, máy nén khí kiểu trục vít - Máy nén khí tuabin: Máy nén khí li tâm máy nén khí theo chiều trục Van đảo chiều 5/2 Van đảo chiều có nhiệm vụ điều khiển dịng lượng cách đóng, mở hay chuyển đổi vị trí, để thay đổi hướng dòng lượng Van đảo chiều xung 5/2 tác động dịng khí nén điều khiển từ phía nịng van: Ngun tắc hoạt động tương tự van đảo chiều 4/2 tác động dòng khí nén điều khiển từ phía nịng van - Tín hiệu tác động van đảo chiều có loại là: Tác động tay, tác động học, tác động khí nén tác động nam châm điện Van đảo chiều 5/2 tác động nam châm điện từ Sinh viên: Nguyễn Kỳ Hiệp - Lớp 15C1B Nguyễn Thành Nhân - Lớp 15C1B Trang 10 Đồ án môn học: Thiết kế Hệ Thống ĐKTĐ GVHD: Trần Ngọc Hải - A = 0,35.0,1 = 0,035 m2: diện tích tiết diện ván gỗ - Q = 3600.0,035.0,03= 3.78 T/m3 Lực cản đoạn băng có tải: Wct = ( qvl + qbt + qcl)L.c Chọn c=1.3 : hệ số cản trở chuyển động qbt = 1,1.0,08.(0,2.1+ 0,4 + 0,4) = 0.088 N/m o Chọn t= 0,5m o Giả sử trọng lượng phần quay lăn : Gcl= 3N o Trên 0.7 m băng tải có lăn : Vậy : Wct= (26 +0.088 +12 ).0.7 1,3= 35 N - Lực cản chuyển động đoạn băng không tải : Wkt= (qbt + qcl’ ).L.c - Chọn t’= 1m, số lăn không chịu tải : Vậy : Wkt= ( 0,088 + 3).1,3.0.7 = N Vậy : W0= Wct + Wkt = 35 + = 39N Sinh viên: Nguyễn Kỳ Hiệp - Lớp 15C1B Nguyễn Thành Nhân - Lớp 15C1B Trang 18 Đồ án môn học: Thiết kế Hệ Thống ĐKTĐ GVHD: Trần Ngọc Hải Công suất động : Do tra bảng P1.3 sách TTTKHDĐCK - Trịnh Chất chọn động có ký hiệu 4a71A6Y3 có cơng suất động : N= 12 W 2.3 Xây dựng vẽ nguyên lý: Xilanh A đẩy phôi từ thùng cấp phơi vào vị trí đóng dấu kẹp chặt: Đây phận làm việc ảnh hưởng đến chất lượng : Nếu hành trình piston khơng xác dẫn đến vị trí đóng dấu khơng đạt vị trí u cầu Nếu lực kẹp khơng đủ dẫn đến xê dịch q trình đóng dấu, làm lệch vị trí Các mặt định vị - thành máng trượt, khơng đảm bảo gây sai lệch vị trí Vì cần phải tích tốn xác thơng số Điều trình bày phần tính tốn Vận tốc cần piston cần đạt giá trị xác định để tránh tượng va đập tạo lực quán tính lớn Để khắc phục ta dùng van tiết lưu chiều Vị trí giới hạn hành trình piston xác định cơng tắc hành trình Dịng khí vào từ nguồn chuyển đổi vị trí thơng qua van đảo chiều 5/2 Xi lanh B mang dấu: Đây phận làm việc đòi hỏi làm việc xác ổn định vận tốc, phương chuyển động cao Vì ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng dấu Trình bày rõ phần tính tốn Sinh viên: Nguyễn Kỳ Hiệp - Lớp 15C1B Nguyễn Thành Nhân - Lớp 15C1B Trang 19 Đồ án môn học: Thiết kế Hệ Thống ĐKTĐ GVHD: Trần Ngọc Hải Xi lanh C đẩy chi tiết đóng dấu xong xuống băng tải: Đây phận làm việc khơng địi hỏi làm việc xác cao: Nhưng q trình đẩy chi tiết cần tính tốn với tốc độ phù hợp, để thoả mản yêu cầu ta đặt thêm van tiết lưu chiều đường dẫn khí nén để điều chỉnh lưu lượng dịng khí vào theo yêu cầu Sinh viên: Nguyễn Kỳ Hiệp - Lớp 15C1B Nguyễn Thành Nhân - Lớp 15C1B Trang 20 ... môn học: Thiết kế Hệ Thống ĐKTĐ GVHD: Trần Ngọc Hải Rơ le Hình 1.3 Rơ le trung gian Trong hệ thống điện tự động rơ le thiết bị thiếu Rơ le dùng để cấp nguồn cho hệ thống hoạt động thơng... phương án thiết kế cho hệ Sinh viên: Nguyễn Kỳ Hiệp - Lớp 15C1B Nguyễn Thành Nhân - Lớp 15C1B Trang 15 Đồ án môn học: Thiết kế Hệ Thống ĐKTĐ GVHD: Trần Ngọc Hải thống máy đóng dấu tự động chủ... yếu mặt truyền động khí Phương án : - Phương án thiết kế cấu đẩy kẹp sản phẩm - Phương án thiết kế cấu đóng dấu - Phương án thiết kế cấu đẩy phơi ngồi 2.2.1 Phương án thiết kế cấu đẩy kẹp