đồ án môn học thiết kế hệ thống cơ khí sản xuất tự động đề tài thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm

Xét điều kiện ở nước ta, công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa sử dụngngày càng nhiều thiết bị hiện đại để điều khiển tự động các quá trình sản xuất, giacông, chế biến sản phẩm… Điều nà

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘITRƯỜNG CƠ KHÍ

KHOA CƠ ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ – SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM

Hà Nội – 2023

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI SME.EDU – Mẫu 6.a

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ MÃ HP: ME4503

Thời gian thực hiện: 16 tuần Mã đề: APS1.11

Ngày …/…/…

ĐƠN VỊ CHUYÊNMÔN

CB Hướng dẫn

(ký, ghi rõ họ tên)

HỆ THỐNG SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG Lê Giang Nam Lê

5 Thông số hình học phôi: Hình trụ:

d1=d2=d3= 60mm

h1=60mm, h2=65mm, h3=70mm6 Vật liệu phôi: Gang trắng

7 Năng suất làm việc: N = 25 sp/ph, phạm vi điều chỉnh năng suất (N

[%]): ±50

MỤC LỤCLỜI NÓI ĐẦU

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM……… ……

1.1.1.Phân tích hệ thống 7

1.1.2.Đối tượng phân loại 7

1.1.3 Năng suất của hệ thống 8

1.2.Khảo sát hệ thống phân loại sản phẩm tương đồng 8

1.3.Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm 11

1.3.1.Sơ đồ động học và bố trí cảm biến của hệ thống 11

2.3.2 Tính khoảng cách giữa các gối đỡ và các điểm đặt lực 42

2.3.3 Xác định các lực tác dụng lên gối đỡ và đường kính các đoạn trục 42

2.3.4 Kiểm tra trục theo độ bền mỏi 47

2.4 Chọn và kiểm nghiệm ổ lăn 52

2.4.1 Chọn ổ lăn 52

2.4.2 Khả năng tải trọng động 52

2.4.3 Khả năng chịu tải tĩnh 54

2.5 Chọn và kiểm nghiệm then 54

Xã hội hiện nay ngày càng phát triển, nhu cầu vật chất và tinh thần của conngười ngày càng cao, vì thế bài toán về cung – cầu đang được các nhà sản xuất tìmcách giải quyết Tự động hóa trong dây chuyền sản xuất là một phương pháp tối ưu,đòi hỏi sự nhanh chóng, chính xác và giảm thiểu được nhân công lao động Quátrình sản xuất càng được tự động hóa cao thì càng nâng cao năng suất, giảm chi phísản xuất, tăng tính cạnh tranh cho các doanh nghiệp Đặc biệt trong nền sản xuấtkinh tế thị trường hiện nay, việc thay đổi mẫu mã sản phẩm để nâng cao sức cạnhtranh là một nhu cầu cần thiết, điều đó càng đòi hỏi cần có một hệ thống sản xuất tựđộng không chỉ là các dây chuyền sản xuất tự động cứng mà phải mềm hóa bằngcách có thể lập chương trình để thay đổi các chức năng hoạt động của hệ thống theosự thay đổi của quy trình công nghệ trên cơ sở vật chất hiện có

Xét điều kiện ở nước ta, công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa sử dụngngày càng nhiều thiết bị hiện đại để điều khiển tự động các quá trình sản xuất, giacông, chế biến sản phẩm… Điều này dẫn tới việc hình thành các hệ thống sản xuấtlinh hoạt, cho phép tự động hóa ở mức độ cao đối với sản xuất hàng loạt nhỏ vàloạt vừa trên cơ sở sử dụng các máy CNC, Robot công nghiệp… Trong đó có mộtkhâu quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng hàng hóa bán ra là hệ thống phân loạisản phẩm

Đồ án “Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm” được nghiên cứu nhằm củng

cố kiến thức cho sinh viên, đồng thời giúp cho sinh viên thấy được mối liên hệ giữanhững kiến thức đã học ở trường với những ứng dụng bên ngoài thực tế Đề tài cónhiều ứng dụng quan trọng trong nhiều lĩnh vực như vận chuyển sản phẩm, đếmsản phẩm và phân loại sản phẩm theo các yêu cầu khác nhau

Với một khối lượng kiến thức tổng hợp lớn, và có nhiều phần em chưa nắmvững, dù đã tham khảo nhiều tài liệu, nên khi thực hiện đồ án không thể tránh khỏinhững thiếu sót, hạn chế, kính mong được sự chỉ bảo, góp ý và giúp đỡ của các quýthầy cô Em xin chân thành cảm ơn thầy PSG.TS Lê Giang Nam đã hướng dẫn tậntình, tạo điều kiện thuận lợi để em có thể hoàn thành đồ án môn học này.

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện Đậu Hải Quỳnh

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM

1.1 Phân tích nhiệm vụ thiết kế

1.1.1 Phân tích hệ thống

- Chế độ cấp phôi: tự động

- Nguồn lực cấp phôi và đẩy phôi: Khí nén- Nguồn lực quay băng tải: Động cơ điện- Bộ truyền ngoài: Xích

- Vật liệu phôi: Gang trắng ( khối lượng riêng là d= 7,5 g

 Từ yêu cầu của nhiệm vụ thiết kế, hệ thống cần thiết kế là hệ thống phân loạitự động và cấp phôi tự động.

1.1.2 Đối tượng phân loại

- Thông số hình học của phôi trên băng tải:

Hình trụ: h1=60mm, h2= 65mm, h3= 70mm d1=60mm, d2= 60mm, d3= 60mm

+ Vật liệu: Gang trắng có khối lượng riêng là D = 7,5 g

(h1; d1) = (60mm; 60mm) => Q =D V = 1,27 kg(h2; d2) = (65mm; 60mm) => Q = D V = 1,38 kg(h3; d3) = (70mm; 60mm) => Q = D V = 1,48 kg

 Trọng lượng phôi: Qmin = 1,27 (kg); Qmax = 1,48 ( kg)

=> Đối tượng cần phân loại có các đặc điểm là: Vật liệu giống nhau, chiều cao khácnhau, khối lượng khác nhau Do đó, có thể nhận dạng đối tượng theo chiều cao hoặc khối lượng.

1.1.3 Năng suất của hệ thống

- Năng suất làm việc: N = 25 sp/ph, phạm vi điều chỉnh năng suất (N [%]):

 Từ hệ thống cấp phôi đến hệ thống đo cần tốc độ băng tải ổn định để có thể đo được sản phẩm, từ hệ thống đo đến hệ thống xylanh có thể tăng tốc độ băng tải lên để vật đi nhanh hơn.

 Năng suất có thể thay đổi được trong một phạm vi nhất định và muốn thay đổi năng suất thì cần thay đổi vận tốc băng tải.

1.2 Khảo sát hệ thống phân loại sản phẩm tương đồng

Hình ảnh

sPhạm vi làmviệc

- Kích thước sản phẩm lớn nhất: 600mm x 400 mm x 300 mm

- Kích thước sản phẩm nhỏ nhất: 100mm x 100mm x 5mm

- Trọng lượng tối đa: 50kg

- Kích thước sản phẩm lớn nhất: 200mm x 200mm x 400 mm

- Kích thước sản phẩm nhỏ nhất: 10mm x 10mm x 5mm

- Trọng lượng: 10g đến 100kgCơ cấu vận

chuyển đếnvùng nhận dạng

dạng- Camera công nghiệp đi kèm phần mềm xửlí ảnh chuyên dùng.

- Cảm biến siêu âm.

- Cảm biến điện dung.- Cảm biến siêu âm.Cơ cấu phân

- Xylanh khí nén tác động đơn: Xylanh khí nén tác động đơn chỉ có một hành trình, có thể là nâng hoặc hạ.

- Xylanh khí nén tác động kép: Xylanh khí nén tác động kép có hai hành trình, nâng và hạ

- Cánh tay Robot : Khi sản phẩm đi qua hệ thống đo thì các cánh tay Robot sẽ gạt cánh tay để chặn sản phẩm và đưa sản phẩm vào ôchứa.

Điều chỉnh năngsuất

- Điều chỉnh năng suất bằng cách thay đổi tốc độ của băng tải Khi tốc độ của băng tải tăng lên, số lượng sản phẩm được vận chuyển trên mỗi giờ cũng sẽ tăng lên Ngược lại, khi tốc độ của băng tải giảm xuống, số lượng sản phẩm được vận chuyểntrên mỗi giờ cũng sẽ giảm xuống.

- Hệ thống có thể điều chỉnh năng suất bằng cách thay đổi tốc độ của băng tải chính, tốc độ của các cánh tay phân loại, hoặc số lượng cánh tay phân loại được sử dụng:

+ Tốc độ của băng tải chính là tốc độ mà cácsản phẩm di chuyển trên băng tải Tăng tốc độ của băng tải sẽ làm tăng số lượng sản phẩm được phân loại trong một giờ.

+ Tốc độ của các cánh tay phân loại là tốc độ mà các cánh tay phân loại di chuyển Tăng tốc độ của các cánh tay phân loại sẽ làm tăng số lượng sản phẩm được phân loại trong một giờ

+ Số lượng cánh tay phân loại được sử dụngcũng có thể được điều chỉnh để thay đổi năngsuất Thêm cánh tay phân loại sẽ làm tăng số lượng sản phẩm được phân loại trong một giờ

1.3 Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm

1.3.1 Sơ đồ động học và bố trí cảm biến của hệ thống

8 Thùng chứa phôi9 Cảm biến đếm phôi10 Động cơ

11 Xích

A1: Cảm biến từ tiệm cận ở đầu hành trình của xylanh A

A2: Cảm biến từ tiệm cận ở cuối hành trình của xylanh AB1: Công tắc hành trình ở đầu hành trình của xylanh BB2: Công tắc hành trình ở cuối hành trình của xylanh BC1: Công tắc hành trình ở đầu hành trình của xylanh CC2: Công tắc hành trình ở cuối hành trình của xylanh C

1.3.2 Sơ đồ Grafcet

Hình 1.2: Sơ đồ Grafcet

 Nguyên lý hoạt động của hệ thống: Ban đầu hệ thống chưa hoạt động Khi bấm nút START, hệ thống sẽ được khởi động và băng tải sẽ chạy Phôi sẽ được đưa vào ống cấp phôi rồi đi ra Cảm biến quang được đặt ngay dưới ống cấp phôi Khi phôi rớt xuống từ ống cấp phôi thì sẽ cấp tín hiệu cho xylanh A thông qua cảm biến quang, cảm biến A1 trên xylanh sẽ nhận tín hiệu và xylanh A sẽ đẩy phôi

vào băng tải và sau khi đẩy phôi xong, xylanh A sẽ thu về nhờ vào cảm biến A2 Sau khi phôi được đưa vào băng tải thì sẽ đi qua một cảm biến siêu âm để đo chiều cao và sau khi đo được chiều cao thì sẽgửi tín hiệu về bộ xử lý trung tâm và đồng thời gửi tín hiệu về cho cảm biến A1 trên thân xylanh A để xylanh A tiếp tục đẩy phôi vào băng tải Nếu là phôi cao thì cảm biến B1 nhận tín hiệu và xylanh B sẽ gạt chắn phôi lại, phôi sẽ rơi vào khay đựng thứ 1 và cảm biến quang trên khay sẽ đếm số phôi cao, xylanh B sẽ thu về ngay sau đó nhờ vào cảm biến B2 trên thân xylanh B Nếu là phôi trung bình thì cảm biến C1 nhận tín hiệu và xylanh C sẽ gạt chắn phôi lại, phôi sẽ rơi vào khay đựng thứ 2 và cảm biến quang trên khay sẽ đếm số phôitrung bình, xylanh C sẽ thu về ngay sau đó nhờ vào cảm biến C2 trênthân xylanh C Nếu là phôi thấp thì sẽ được băng tải cho chạy đến cuối hành trình và vào khay đựng thứ 3 và cảm biến quang trên khaysẽ đếm số phôi thấp Chu trình cứ tiếp tục cho đến khi phân loại xong sản phẩm Nút STOP dùng để dừng khẩn cấp hoặc sẽ dừng khi đã phân loại sản phẩm xong.

1.3.3 Sơ đồ khí nén

Hình 1.3: Sơ đồ khí nén

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ ĐỘNG LỰC HỌC HỆ THỐNG2.1 Hệ thống băng tải

- Thông số đầu vào:

+ Thông số hình học của phôi trên băng tải:

Hình trụ: h1=60mm, h2= 65mm, h3= 70mm d1=60mm, d2= 60mm, d3= 60mm

+ Vật liệu: Gang trắng có khối lượng riêng là 7,5 g

(h1; d1) = (60mm; 60mm) => Q= 1,27 kg(h2; d2) = (65mm; 60mm) => Q= 1,38 kg(h3; d3) = (70mm; 60mm) => Q= 1,48 kg

 Trọng lượng phôi: Qmin = 1,27 (kg); Qmax = 1,48 ( kg)+ Năng suất làm việc: N = 25 sp/ph

+ Nguồn lực dẫn động băng tải: Động cơ điện

2.1.1 Tính các thông số hình, động học băng tải

Hình 2.1: Kích thước, khoảng cách giữa các phôi

 Kích thước phôi: Hphôi max = 70mm và Dphôi = 60mm

- Kích thước ống chứa:

+ Chiều cao Hống phôi = 210mm (chứa tối đa 3 phôi)+ Chiều dài và chiều rộng là 100mm x 100mm+ Đường kính ống: Dống = 80mm

 Tính chiều dài băng tải L

L ≥ L1 + L2 + 2L3 + L4 + L5 (2.1)+ L1: là khoảng cách tối thiểu từ đầu băng tải đến hệ thống đo (vị trí cảm biến siêu âm) Mỗi lần phôi trước được đo bằng cảm biến siêu âm, phôi sau được đẩy vào băng tải => L1 cũng chính là khoảng cách giữa 2 phôi liên tiếp.

Sau khi phôi đi qua cảm biến siêu âm, nếu phôi thuộc khay 1 hoặc 2 thì tay gạt sẽ được đóng lại Như vậy có thể xảy ra trường hợp phôi trước thuộc khay 3 được di chuyển, đồng thời phôi sau thuộc khay 1 hoặc 2 đi qua cảm biến và làm cho tay gạt đóng lại khiến cho phôi thuộc khay 3 không đi vào đúng vị trí => Để tránh trường hợp trên xảy ra cần phải lựa cho L1 sao cho khoảng thời gian đi từ đầu băng tải tới cảm biến phải lớn hơn khoảng thời gian đi từ cảm biến đến khay 3.

 L1 ≥ L2 + 2L3 + L4 (mm)

+ L2: là khoảng cách tối thiểu từ cảm biến siêu âm đến khay đựng thứ nhất.

Từ lúc nhận dạng được bằng cảm biến cho đến lúc đóng xylanh xoay tương ứng vớikhay chứa thứ nhất => thời gian di chuyển từ phôi đến khay đựng thứ nhất phải lớnhơn thời gian xylanh xoay đã ở vị trí chặn phôi.

Theo catalog xylanh xoay của hãng MSQ, thời gian xylanh xoay từ 0,2 đến 2(s) để quay được 90° => Hệ thống thiết kế là xylanh xoay một góc 70° => thời gian đáp ứng là từ 0,156 đến 1,56(s)

 Khi băng tải có vận tốc lớn nhất thì L2

≥ 0,156(s)+ L3: độ rộng của khay đựng phôi.

Độ rộng khay đựng cần lớn hơn Dphôi = 60mm => chọn L3 = 150mm.+ L4: Khoảng cách giữa khay đựng thứ nhất và khay đựng thứ hai.Chọn L4 = 200mm

+L5: khoảng cách giữa khay đựng thứ hai đến khay đựng thứ ba. Chọn L5 = 100mm

 Từ những lựa chọn ở trên, ta có: L ≥ L1 + L2 + 600

L1 ≥ L2 + 600 L2 ≥ 0,156 vmax

 Chọn sơ bộ: L1 ≥ 700 L ≥ 1300aMặt khác, ta có:L > n.Dphôi + (n-1).L1

+ n là số sản phẩm trên băng tải tại một thời điểm, n = 3+ N là năng suất cần đạt, N = 25 sp/ph

 Nmax = 38 sp/ph Nmin = 12 sp/ph

t =T* Nn = 7,2 (s)

- tmax = 15 (s)- tmin = 4,74 (s) v = Lt = 236,11 (mm/s)

- vmax = 358,65 (mm/s)- vmin = 113,33 (mm/s)- Kiểm tra lại:

+ Thời gian để phôi đi từ cảm biến đến khay đựng thứ nhất là:t = L2

vmax > 0,156(s) => L2 > 0,156.358,65 = 55,95 mm

 chọn L2 = 100mm, có L1 > L2 + 600 > 700 => L1 = 750mm (thỏa mãn)+ L > L1 + L2 + 600 > 1350mm => L = 1700mm (thỏa mãn)

Hình 2.2: Đồ thị catalog – xylanh

- Xylanh có hành trình 200mm = 20cm => chọn v0 = 0,5 m/s= 50 cm/s

 Tính vận tốc băng tải: Băng tải phải có vận tốc vmax sao cho khi đẩy phôi từ vận tốc v0 vào băng tải có vận tốc v thì vật không đổ Vmax sẽ ứng với phôi có khối lượng nhỏ nhất và chiều cao lớn nhất => chọn phôi có Hmax = 70mm và Qmax = 1,48 (kg) để tính Vmax

Hình 2.3: Phân tích các lực tác dụng lên phôi

- Khi đưa vật vào băng tải, vận tốc sẽ thay đổi đột ngột từ v0 đến v trong một khoảng thời gian.

tp = vS

Trong đó:

+ S là hành trình của xylanh và S = 20 cm + tp là thời gian phôi di chuyển vào băng tải+ v0 là vận tốc xylanhvà v0 = 50 cm/s

 tp = 2050 = 0,4 (s)Gia tốc: a = v−v0

=> vmax = 358,65 (mm/s) (thỏa mãn)

 Chọn băng tải phù hợp:

Hình 2.4: Thông số băng tải

- Kết cấu khung sườn: Nhôm định hình, vì:

+ Các thanh nhôm định hình đều được thiết kế với kiểudáng đặc thù để khi lắp ghép lại sẽ tạo thành một bộ khungsườn vững chắc.

+ Khả năng cách nhiệt tốt, chịu được môi trường khắc nghiệt.+ Chắc, bền giúp cho khung sườn của băng tải kiên cố vàchịu được trọng tải lớn.

+ Nhôm định hình có trọng lượng riêng nhẹ hơn so với hầuhết các kim loại khác Nên dễ vận chuyển và lắp ghép nhanhchóng.

+ Chi phí sử dụng thấp.- Dây băng tải: PVC, vì:

+ Là loại băng tải có tính chống xước và bong tróc, chịuđược mài mòn tốt giúp tăng độ bền và tuổi thọ.

+ Có tính đàn hồi cao không bị giãn khi sử dụng, bề mặtchống được nước và chịu được nhiệt độ tốt.

+ Có khả năng chống hơi nước, axit, dầu, ánh sáng, các loạikhí…

=> Theo yêu cầu kỹ thuật, sản phẩm là những khối trụ có trọng lượng từ 1,27 – 1,48 kg nên lựa chọn phương án sử dụng băng tải dây đai PVC và khung sườn nhôm định hình

Hình 2.5: Sơ đồ lực hệ thống băng tải

Trong hệ thống băng tải, dây băng được uốn vòng qua các con lăn puly dẫn động và bị động; phần giữa 2 con lăn puly này, băng được dẫn hướng và đỡ bởi các các con lăn và tấm trượt tùy thuộc vào kết cấu và loại dây Lực cản chuyển động của băng sẽ khác nhau tại mỗi đoạn đặc trưng, trên mỗi đoạn này có cùng tính chất lực cản Lực căng dây tại mỗi điểm đặc trưng (i) sẽ bằng lực căng tại điểm ngay trước nó (i-1) cộng với lực cản chuyển động của dây trên đoạn từ (i-1) đến i.

Si = Si-1 +Wi−1 /i (2.3)

Trên sơ đồ lực như hình trên (hình 3.5), ta có lực căng băng tại các điểm đặc

trưng Si (i=0 - 3), với S0 là lực căng tại nhánh nhả ở tang dẫn

- Các lực cản chuyển động của băng:

 W0/1: Lực cản trên đoạn nằm ngang từ điểm 0 đến điểm 1- Lực cản này được sinh ra do lực cản của không khí.

W0/1 = ω.N = ω.(q0.L) (2.4)- Trong đó:

+ ω là hệ số cản riêng của hệ thống đỡ dây, hệ thống đỡ dây làm bằng thép, được xác định bằng thức nghiệm

=> ω = 0,2 – 0,4

+ N là lực tác dụng lên bề mặt ma sát và trong trường hợp trên, lực tác dụng lên bề mặt ma sát là trọng lượng của băng tải

=> N = q0.L (N)

+ q0 là trọng lượng của băng tải trên 1 mét (N/m)+ L là chiều dài băng tải (m), L = 1,7 (m)

Chọn ω = 0,4, khối lượng của băng tải theo bề mặt (với độ dày là 0,003m) là 3,1 (kg/m2)

 q0 = 3,1 W.g = 3,1.0,2.9,81 = 6,08 (N/m)- Với:

+ W là chiều rộng băng tải (m)+ g là gia tốc trọng trường (m/s2) W0/1 = 0,4.6,08.1,7= 4,13 (N)

 W1/2: Lực cản trên đoạn uốn cong qua tang bị động từ điểm 1 đến điểm 2

- Lực cản này được sinh ra do ma sát giữa dây băng và tang bị động, đồng thời do lực uốn cong của dây băng khi đi qua tang Lực cản này phụ thuộc vào các yếu tố sau:

+ Hệ số cản giữa dây băng và tang bị động+ Góc uốn cong của dây băng

+ Chiều dài đoạn uốn cong

W1/2 = ξ.S1

(2.5)- Trong đó:

+ ξ là hệ số cản trên tang bị động, thường có giá trị trong khoảng 0,03 đến

- Lực cản này được sinh ra do lực cản của không khí và lực ma sát giữa băng tải và tải trọng (ma sát giữa băng tải và các phôi)

W2/3 = (q0.L + Qt).ω

(2.6)- Trong đó:

+ q0 là trọng lượng của băng tải trên 1 mét (N/m)+ L là chiều dài băng tải, L = 1,1 (m)

+ Qt là tổng trọng lượng tải (tổng trọng lượng phôi) đặt trên băng tải

+ ω là hệ số cản riêng của hệ thống đỡ dây, hệ thống đỡ dây làm bằng thép, được xác định bằng thực nghiệm

Chọn: ω = 0,4 và chọn Qt là tổng trọng lượng của các phôi có khối lượng lớn nhất Qt = 3.1,48.9,81 = 43,56 (N)

 W2/3 = (6,08.1,7 + 43,56).0,4 = 21,56 (N)

- Lực kéo của băng tải là lực tác dụng lên băng tải để làm cho nó di chuyển Lực này được tạo ra bởi các bánh xe dẫn động của băng tải và lực được truyền từ tang dẫn sang băng qua các bánh xe dẫn động.

Từ công thức (2.3) S1 = S0 + W0/1

 Để xác định lực kéo F, ta cần xác định được giá trị của S0 Lực S0 được xác định từ điều kiện đủ lực ma sát để truyền lực ở tang dẫn động:

S3 ≤S0 efα α (2.8)- Trong đó:

+ α: góc ôm của băng trên tang; Chọn α = π

+ fα : hệ số ma sát giữa băng tải với tang = 0,2 - 0,4; Chọn fα = 0,3 F= S3 – S0≤ S0 (efα α – 1)

Vì fα α ¿ 0 => efα α

¿ e0 = 1 => efα α – 1 > 0

 S0 ≥ F

ef α– 1 = 25,94+0,06 S0

e0,3 π– 1  S0 ≥ 17,22 (N)

Dựa vào trọng lượng của số phôi có khối lượng max trên băng tải tại 1 thời điểm là 43,56 (N) và trọng lượng của băng tải là 4,562 (N)

a, Tính toán công suất cần thiết trên trục động cơ

Công suất cần thiết trên trục động cơ điện Pđc được xác định theo công thức: Pđc = Plv

- Trong đó:

+ Pđc là công suất cần thiết trên trục động cơ (W)+ Plv là công suất làm việc trên trục tang chủ động+ η là hiệu suất truyền đông của cả bộ truyền

+ v là vận tốc của băng tải (m/s) – Lấy vmax = 358,65 (mm/s) = 0,359 (m/s)

+ ηbr là hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ

Vì băng tải có tốc độ vận chuyển cao và tải trọng nhỏ (trên băng tải có 5 sản phẩm tại một thời điểm) => có thể sử dụng hộp giảm tốc 1 cấp

+ ηx là hiệu suất bộ truyền xích

Bảng 2.1: Chỉ số hiệu suất của các loại bộ truyền và ổ

Từ bảng 2.1, chọn được các thông số: ηol = 0,99, ηbr = 0,97, ηx = 0,96η=ηol ηbr ηx = 0,994.0,972 .0,96 = 0,87

 Pđc = Plv

η = 10,390,87 = 11,94 (W)

b, Số vòng quay sơ bộ trên trục động cơ

Số vòng quay sơ bộ nđc trên trục động cơ được tính từ số vòng quay trên trục làm việc nlv của băng tải Số vòng quay sơ bộ được xác định bởi công thức:

- Trong đó:

+ nđc là số vòng quay sơ bộ của động cơ (vòng/phút)+ nlv là số vòng quay trên trục làm việc (vòng/phút) ut là tỷ số truyền chung của bộ truyền

- Trong đó:

+ v là vận tốc của băng tải (m/s), vmax =358,65 (mm/s) = 0,359 (m/s)

+ D là đường kính trục tang quay (m) Vì phôi có khối lượng max là 1,48 kg=> chọn đường kính trục tang là D = 60mm hay D = 0,06 (m)

Bảng 2.2: Tỷ số truyền nên dùng cho các bộ trong hệ

Từ bảng 2.2, ta chọn ux = 3, ubr = 4 (vì hộp giảm tốc có 1 cấp) ut = ux.ubr = 3.4 = 12

 nđc = nlv.ut = 114,27.12 = 1371,24 (vòng/phút)

 Từ hai thông tin là Pđc = 11,94 (W) và nđc = 1371,24 (vòng/phút) => Cshọn động cơ là động cơ 6DCG24-15-30 kèm hộp giảm tốc 9XD10GZ

Hình 2.7: Động cơ 6DCG24-15-30 Hình 2.8: Hộp giảm tốc 9XD10GZ

+ Loại động cơ: Động cơ hộp số DC+ Điện áp: 24VDC

+ Công suất: 15W

+ Tốc độ quay: 30 - 3000 vòng/phút+ Kích thước mặt bích: 60mm

- Thông số kỹ thuật của hộp giảm tốc 9XD10GZ:+ Tỷ số truyền: 1/10

+ Công suất: 40W

+ Kích thước: 120mm x 100mm x 80mm

2.2 Tính toán bộ truyền ngoài

Để đơn giản, hộp giảm tốc thường tích hợp cùng động cơ => bộ truyền ngoài dùng bộ truyền xích Vì truyền động xích thuộc loại truyền động bằng ăn khớp giántiếp, được dùng để truyền động giữa các trục xa nhau Có thể dùng truyền động xích để giảm tốc hoặc tăng tốc So với truyền động đai, khả năng tải và hiệu suất của truyền động xích cao hơn, cùng một lúc có thể truyền chuyển động và công suất cho nhiều trục

 Nên dùng bộ truyền ngoài là bộ truyền xích.

Vì động cơ 6DCG24-15-30 có dải tốc độ quay là từ 30 đến 3000 vòng/phút => chọn tốc độ quay là nđc = 1600 vòng/phút

Số vòng quay trên trục làm việc là nlv = 114,27 vòng/phútCác thông số đầu vào dùng để tính toán bộ truyền xích:+ Công suất trên đĩa chủ động: P1 = Pđc = 11,94 (W)+ Số vòng quay đĩa xích chủ động (đĩa nhỏ): n1 = nđc

uhgt = 160010 = 160 (vòng/phút)+ Tỷ số truyền của bộ truyền xích: ux = n1

 Số răng bánh bị đông (đĩa lớn):Z2 = Z1 ux = 27.1,4 = 37,8 ≤ Zmax = 120 (thỏa mãn)

 Z2 = 39

 Tỷ số truyền thực tế: ut = Z2

Z1 = 3927 = 1,44

 Sai lệch tỷ số truyền: ∆u= |ut−ux

ux | * 100% = |1,44−1,41,4 | * 100% = 2,86% < 4% (thỏa mãn)Để đảm bảo chỉ tiêu về độ bền mỏi của bộ truyền xích, công suất tính toán phải thỏa mãn điều kiện:

- Trong đó:

+ Pt là công suất tính toán (W)

+ P1 là công suất trên đĩa chủ động (W), P1 = 11,94 W+ [P] là công suất cho phép (W)

+ kz là hệ số dạng răng+ kn là hệ số vòng quay+ k là hệ số

Chọn bộ truyền thí nghiệm là bộ truyền xích tiêu chuẩn, có số răng và vận tốc vòngđĩa xích nhỏ là: 𝑧01 = 25 và 𝑛01 = 50 (vòng/phút)

 kz được xác định theo công thức: kz = z01

- kbt – hệ số ảnh hưởng của bôi trơn

Chọn điều kiện không bụi => kbt = 0,8- kđ – hệ số tải trọng động

Tải trọng va đập => kđ = 1,2- kc – hệ số chế độ làm việc của bộ truyền

Chọn số ca làm việc là 2 ca => kc = 1,25 k = 1.1.1,1.0,8.1,2.1,25 = 1,32

Từ công thức (2.15)