đồ án chuyên ngành thiết kế máy chiết rót dầu nhớt tự động

Giới thiệu chung Máy chiết rót tự động là một thiết bị tự động hóa được sử dụng trong quá trình đóng gói và sản xuất để chiết lượng cố định của chất lỏng như nước, dầu, hóa chất, nước ho

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ

BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

THIẾT KẾ MÁY CHIẾT RÓT DẦU NHỚT TỰ ĐỘNG

SVTH: Nguyễn Khánh Duy MSSV: 1912906

GVHD: PSG TS Phan Đình Huấn

TP Hồ Chí Minh, 05/2024

2.2.1 Phương án 1: Máy chiết rót piston tự động 6 vòi chiết 9

2.2.2 Phương án 2: Máy chiết rót bơm bánh răng tự động 6 vòi chiết 13

2.2.3 Phương án 3: Máy chiết rót bơm nhu động tự động 6 vòi chiết 16

2.3 Xác định yêu cầu kỹ thuật cho bài toán thiết kế 20

2.3.1 Xác định khách hàng 20

2.3.2 Xác định yêu cầu của khách hàng 20

2.3.3 Mức độ yêu cầu của khách hàng 21

2.3.4 Đưa ra các thông số kỹ thuật 21

2.3.5 Yêu cầu của khách hàng đối với từng thông số kỹ thuật 22

2.4 Chọn phương án thiết kế 22

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ KIỂM NGHIỆM 24

3.1 Hệ thống dẫn động băng tải 24

3.2 Tính toán và thiết kế băng tải 25

3.2.1 Lựa chọn băng tải 25

3.2.2 Tính toán băng tải đai cao su 26

3.2.3 Thông số đầu vào và chọn động cơ băng tải 31

3.2.4 Phân phối tỷ số truyền 33

3.3 Tính toán và thiết kế bơm bánh răng 40

3.3.1 Thông số đầu vào 40

3.3.2 Xác định các thông số của bơm bánh răng 40

3.3.3 Công suất động cơ 43

CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO SẢN PHẨM 44

4.1 Tìm hiểu về phương pháp gia công chi tiết 44

4.2 Giới thiệu về trục bậc 44

4.3 Phân tích tính công nghệ của sản phẩm 44

4.4 Phân tích kết cấu kỹ thuật 45

4.8 Thiết kế nguyên công 52

4.9 Quy trình thi công và lắp ráp mô hình 61

4.9.1 Yêu cầu 61

4.9.2 Quá trình thi công và lắp đặt 63

CHƯƠNG 5: VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG 67

Hình 1.1 FL-101 Automatic Filling Machine (Servo System) 3

Hình 1.2 Máy chiết rót piston tự động Accutek AVF4 5

Hình 1.3 Máy chiết rót trọng lực tự động TDN-GF180-SODA 5

Hình 1.4 Máy chiết rót định lượng WPALF-80 6

Hình 2.1 Máy chiết rót piston tự động 6 vòi chiết 9

Hình 2.2 Cơ cấu piston 10

Hình 2.3 Nguyên lý hoạt động của máy chiết rót piston 11

Hình 2.4 Máy chiết rót bơm bánh răng tự động 6 vòi chiết 13

Hình 2.5 Nguyên lý hoạt động của bơm bánh rang 14

Hình 2.6 Nguyên lý hoạt động của máy chiết rót bơm bánh rang 15

Hình 2.7 Máy chiết rót bơm nhu động tự động 6 vòi chiết 17

Hình 2.8 Nguyên lý hoạt động của bơm nhu động 17

Hình 2.9 Nguyên lý hoạt động của máy chiết rót bơm nhu động 19

Hình 3.1 Cấu tạo băng tải đai cao su 25

Hình 4.1 Máy phay vạn năng 6H82 55

Hình 4.2 Dao phay ngón chuôi trụ 56

Hình 4.3 Dao tiện ngoài thẳng góc 093 57

Hình 4.4 Máy mài tròn ngoài Palmary GU20x40S 58

Hình 4.5 Đá mài thô 59

Hình 4.7 Băng tải 63

Hình 4.8 Lắp động cơ và bộ truyền xích 64

Hình 4.9 Lắp đặt bộ khung thùng đựng dầu và cụm bơm 64

Hình 4.10 Lắp bộ khung đỡ cụm vòi chiết 65

Hình 4.11 Lắp cụm vòi chiết và hoàn thành sản phẩm 66

MỞ ĐẦU

Như chúng ta đã biết, ngành cơ khí là một trong những ngành công nghiệp chủ yếu sản xuất ra máy móc và các công cụ, thiết bị quan trọng khác, là một trong số chỉ tiêu đánh giá sự tiến bộ khoa học kỹ thuật của một quốc gia Mức độ phát triển, khối lượng nhịp độ, cơ cấu ngành cơ khí ảnh hưởng đến chỉ tiêu sản xuất của xã hội

Cơ cấu ngành cơ khí rất đa dạng những nhóm ngành như: cơ khí chế tạo máy, cơ khí chính xác, cơ khí xây dựng… được ứng dụng rộng rãi trong đời sống hằng ngày của chúng ta hiện nay Trong đó đi đôi cùng sự phát triển của ngành cơ khí là ngành tự động hóa, một trong những ngành kĩ thuật trọng điểm của quốc gia

Sau thời gian học tập ở trường cũng như thời gian thực tập, em cũng đã tích lũy được một vốn kiến thức nhất định Được sự đồng ý của giáo viên hướng dẫn,

em quyết định thực hiện đề tài “Thiết kế máy chiết rót dầu nhớt tự động”

Bằng sự nỗ lực, phấn đấu của bản thân, sự hướng dẫn tận tình của Thầy Phan Đình Huấn, đã giúp đỡ cũng như trang bị cho em những kiến thức cơ bản để có thể hoàn thành đề tài thiết kế này Do thời gian thực hiện đồ án có hạn, trình độ còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những sai sót Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của quý thầy, cô cũng như là các bạn sinh viên để đồ án tốt nghiệp này hoàn thiện hơn nữa Xin chân thành cảm ơn!

TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2024 Sinh viên thực hiện

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VÀ KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề

Với sự phát triển của nền công nghiệp hiện đại hóa như hiện nay, các loại thực phẩm, đồ tiêu dùng, nước giải khát, các lọ thuốc hay ngay cả các chai dầu nhớt trong nền công nghiệp ô tô thì trong quá trình sản xuất cần định lượng chính xác, tránh tổn thất nguyên liệu trong quá trình chiết rót Nó cần một hệ thống chiết rót định lượng để đáp ứng các nhu cầu trên Cũng chính vì lý do này nên máy chiết rót định lượng chất lỏng được sử dụng rộng rãi trong nền công nghiệp Việc áp dụng nghiên cứu lý thuyết vào thực tiễn là điều hết sức quan trọng để kiểm nghiệm một các chính xác và đúng đắn hiệu quả của nghiên cứu đó Dựa vào kiến thức đã học cùng với sự nghiên cứu phát triển của em, em đã chọn “ Thiết kế máy chiết rót chất lỏng tự động ” Bởi lẽ như vậy trong thực tế nên nên các xí nghiệp, nhà máy thì khâu định lượng là vô cùng quan trọng

1.2 Giới thiệu chung

Máy chiết rót tự động là một thiết bị tự động hóa được sử dụng trong quá trình đóng gói và sản xuất để chiết lượng cố định của chất lỏng (như nước, dầu, hóa chất, nước hoa, thực phẩm và đồ uống) vào các đồ đóng gói như chai, lọ, hộp, hay túi

Các máy chiết rót tự động thường có các cảm biến và bộ điều khiển tự động để đảm bảo rằng lượng chất lỏng được chiết ra là chính xác và đồng nhất Nó giúp tăng cường hiệu suất sản xuất, giảm lỗi nhân công và đảm bảo chất lượng sản phẩm cuối cùng Máy chiết rót tự động có thể được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau và thường được tích hợp vào các dây chuyền sản xuất tự động

Hình 1.1 FL-101 Automatic Filling Machine (Servo System)

1.3 Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động của máy chiết rót tự động thường dựa vào các công nghệ chiết rót khác nhau như chiết rót theo thể tích, chiết rót theo trọng lực, hoặc chiết rót theo áp suất

Chiết rót theo thể tích: Trong phương pháp này, máy sử dụng pistons,

bơm hoặc các cơ chế khác để đo lường và phân phối một lượng chất lỏng chính xác vào bình chứa Bằng cách điều chỉnh kích thước của piston hoặc bơm, máy có thể điều chỉnh lượng chất lỏng được chiết rót một cách chính xác

Chiết rót theo trọng lực: Phương pháp này dựa vào sức trọng của chất

lỏng để điền vào bình chứa được đặt dưới một bể chứa chất lỏng Khi bình chứa được đặt ở một vị trí cố định, chất lỏng sẽ tự đổ vào bình chứa dưới tác động của trọng lực

Chiết rót theo áp suất: Trong phương pháp này, máy sử dụng khí nén

hoặc các loại khí khác để tạo ra áp suất và đẩy chất lỏng vào bình chứa Áp suất tạo ra sự đẩy mạnh giúp chất lỏng được chiết rót một cách nhanh chóng và chính xác

Các máy chiết rót tự động thường được điều khiển bằng các hệ thống điều khiển tự động như PLC (Programmable Logic Controller) và được thiết kế để đảm bảo chính xác trong việc điều chỉnh lượng chất lỏng được chiết rót, giám sát tốc độ sản xuất và phát hiện bất kỳ sự cố hoặc không thường xuyên nào trong quá trình hoạt động

1.4 Các loại máy chiết rót tự động

Trên thị trường hiện nay, có nhiều loại máy chiết rót tự động khác nhau phục vụ cho các nhu cầu và quy mô sản xuất khác nhau Dưới đây là một số loại máy chiết rót tự động phổ biến:

Máy chiết rót theo nguyên tắc đo lường thể tích: Loại máy này sử

dụng pistons, bơm hoặc cơ chế khác để đo lường và chiết rót chất lỏng theo thể tích chính xác vào bình chứa

Hình 1.2 Máy chiết rót piston tự động Accutek AVF4

Máy chiết rót theo nguyên tắc trọng lực: Máy này sử dụng sức trọng

của chất lỏng để điền vào bình chứa dưới tác động của trọng lực, phù hợp cho việc chiết rót các loại chất lỏng có độ nhớt khác nhau

Hình 1.3 Máy chiết rót trọng lực tự động TDN-GF180-SODA

Máy chiết rót theo nguyên tắc áp suất: Loại máy này sử dụng áp suất

để đẩy chất lỏng vào bình chứa, thích hợp cho việc chiết rót các sản phẩm có độ nhớt cao và yêu cầu chiết rót nhanh chóng

Hình 1.4 Máy chiết rót định lượng WPALF-80

Máy chiết rót linh hoạt: Các loại máy này có khả năng điều chỉnh linh

hoạt để thích nghi với nhiều loại chai, lọ và bình chứa khác nhau mà không cần thay đổi quá nhiều thiết lập

Máy chiết rót đa năng: Loại máy này có khả năng chiết rót nhiều loại

chất lỏng khác nhau mà không cần thay đổi quá nhiều linh kiện

Các loại máy chiết rót tự động trên thị trường hiện nay thường được thiết kế để đáp ứng nhu cầu sản xuất đa dạng của các ngành công nghiệp khác nhau và cung cấp giải pháp chiết rót hiệu quả, chính xác và tiết kiệm chi phí

1.5 Loại chất lỏng và ứng dụng

Các loại máy chiết rót tự động có thể xử lý một loạt các chất lỏng khác nhau, bao gồm:

- Chất lỏng dạng nước: Đây là loại chất lỏng phổ biến như nước, nước

giải khát, nước hoa quả, và các loại đồ uống lỏng

- Dầu và chất lỏng dầu: Các loại dầu như dầu ăn, dầu nhờn, dầu hạt, và

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 2.1 Nhu cầu thực tế

Với mục tiêu của đề tài là nghiên cứu ra một máy chiết rót tự động với ưu tiên hang đầu là đảm bảo độ chính xác và hiệu quả trong việc đóng gói các sản phẩm, Thêm nữa phải mang lại nhiều ưu điểm quan trọng trong quá trình sản xuất như:

- Tăng năng suất: Máy tự động hóa quy trình chiết rót giúp tăng cường

năng suất bằng cách chiết rót liên tục và hiệu quả, giảm thời gian và công

sức so với việc thủ công

- Tiết kiệm nguyên liệu: Chính xác trong việc đo lường giúp giảm lượng

nguyên liệu không cần thiết, giảm lãng phí và chi phí sản xuất

- Dễ vận hành và Điều chỉnh: Máy chiết rót thể tích thường dễ vận hành

và điều chỉnh theo các yêu cầu cụ thể của sản phẩm, giúp tiết kiệm thời

gian và công sức

- Đa dạng hóa Sản phẩm: Các máy chiết rót thể tích thường có khả năng

xử lý nhiều loại sản phẩm và dung dịch khác nhau, giúp doanh nghiệp

linh hoạt trong sản xuất và đóng gói

- Tuân thủ chất lượng và an toàn: Máy chiết rót thể tích thường được thiết

kế để tuân thủ các tiêu chuẩn về chất lượng và an toàn sản phẩm, đảm

bảo tuân thủ các quy định ngành công nghiệp

- Tích hợp công nghệ: Các máy hiện đại thường tích hợp công nghệ thông

tin, giúp quản lý và giám sát quy trình chiết rót từ xa, cũng như thu thập dữ liệu cho quản lý sản xuất

- Tiết kiệm chi phí lao động: Việc tự động hóa quy trình chiết rót giảm sự

phụ thuộc vào lao động, giảm chi phí nhân công và tăng tính hiệu quả

Để đạt được những yêu cầu trên, trong đề tài này ta sẽ chọn nghiên cứu những dòng máy chiết rót theo nguyên tắc đo lường thể tích với vật liệu chính để chế tạo máy là inox 304

2.2 Các phương án thiết kế

2.2.1 Phương án 1: Máy chiết rót piston tự động 6 vòi chiết

Máy chiết rót piston là dòng máy chiết rót định lượng sử dụng nguyên lý đổ đầy để định lượng nguyên liệu chiết vào chai lọ một cách chính xác Nó hoạt động bằng cách sử dụng piston di chuyển trong một xi lanh để hút và phân phối sản phẩm Máy có thể sử dụng để chiết đa dạng các loại nguyên liệu khác nhau từ những sản phẩm có độ nhớt thấp, dạng lỏng đến các dung dịch đặc sệt có độ nhớt cao

Hình 2.1 Máy chiết rót piston tự động 6 vòi chiết

Hình 2.2 Cơ cấu piston

Về cấu tạo, máy chiết rót piston gồm 5 phần chính: 1 Phễu cấp liệu: Tác dụng chứa nguyên liệu

2 Piston: Tác dụng tạo lực hút nguyên liệu từ phễu vào xi lanh 3 Xi lanh: Tác dụng chứa nguyên liệu, nguyên liệu sẽ được đổ đầy

vào đây

4 Van: Tác dụng mở và đóng để cho phép hoặc không cho phép nguyên liệu chảy vào vòi chiết

5 Vòi chiết: Chiết sản phẩm từ xi lanh vào chai lọ, bao bì

6 Hệ thống điều khiển: Máy được trang bị hệ thống điều khiển để điều chỉnh chính xác sự di chuyển của piston, đảm bảo khối lượng đổ chính xác và nhất quán

Về nguyên lý hoạt động, máy chiết rót định lượng piston hoạt động theo các giai đoạn:

Giai đoạn 1: Đổ đầy nguyên liệu vào xi lanh

• Van (nằm giữa vòi phun và phễu) mở ra để nguyên liệu từ phễu có thể chảy vào xi lanh Khi người dùng ấn công tắc, piston sẽ bắt đầu rút ra khỏi xi lanh

• Khi piston rút ra, nguyên liệu từ phễu sẽ chảy vào và lấp đầy xi lanh rỗng

Giai đoạn 2: Chiết nguyên liệu vào chai lọ

• Khi piston rút đến điểm đã đặt trước, van sẽ quay để cho phép nguyên liệu chảy đến vòi phun

• Piston đẩy ngược trở lại vào trong xi lanh giúp nguyên liệu di chuyển qua vòi chiết

• Vòi chiết phân phối nguyên liệu vào các chai lọ đã chờ sẵn

Hình 2.3 Nguyên lý hoạt động của máy chiết rót piston

Độ nhớt 1 – 20000 cps

2.2.2 Phương án 2: Máy chiết rót bơm bánh răng tự động 6 vòi chiết

Máy chiết rót bơm tự động là thiết bị chuyên dụng được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp để phân phối và điền chất lỏng vào các bình chứa một cách hiệu quả và chính xác Nó sử dụng một bơm bánh răng để phân phối và chuyển chất lỏng vào các chai, lọ hoặc các bình chứa khác Những máy này được thiết kế để tối ưu hóa quy trình đóng gói, giảm lao động thủ công và đảm bảo mức điền chính xác

Hình 2.4 Máy chiết rót bơm bánh răng tự động 6 vòi chiết

Hình 2.5 Nguyên lý hoạt động của bơm bánh răng

Về cấu tạo, máy chiết rót bơm bánh răng gồm 5 phần chính: 1 Phễu cấp liệu: Tác dụng chứa nguyên liệu

2 Bơm bánh răng: Khi các bánh răng quay, chúng tạo ra một áp suất hút để hút chất lỏng từ bể chứa và chuyển nó đến cổ xả

3 Van: Tác dụng mở và đóng để cho phép hoặc không cho phép nguyên liệu chảy vào vòi chiết

4 Vòi chiết: Chiết sản phẩm từ xi lanh vào chai lọ, bao bì

5 Hệ thống điều khiển: Máy được trang bị hệ thống điều khiển để điều lưu lượng, đảm bảo khối lượng đổ chính xác và nhất quán Nguyên lý hoạt động bao gồm các bước sau:

• Chất lỏng được hút từ bể chứa vào bơm, đầu bơm được kết nối với động cơ thông qua bộ ly hợp khí nén

• Khi các bánh răng quay, chúng tạo ra một áp suất hút để hút chất lỏng từ một bể chứa và chuyển nó đến cổ xả

• Sau đó cung cấp chất lỏng đến vòi chiết

• Vòi chiết mở, cho phép chất lỏng chảy vào bình chứa

Hình 2.6 Nguyên lý hoạt động của máy chiết rót bơm bánh răng

2.2.3 Phương án 3: Máy chiết rót bơm nhu động tự động 6 vòi chiết

Máy chiết rót bơm nhu động tự động là máy sử dụng bơm nhu động để

chiết rót chất lỏng vào các bình chứa với các sản phẩm lỏng hoặc bán lỏng Bơm hoạt động bằng cách sử dụng một loạt các con lăn để nén ống linh hoạt, đẩy sản phẩm qua ống và vào bình chứa Thường được sử dụng trong ngành thực phẩm và đồ uống, cũng như trong ngành dược phẩm và mỹ phẩm Chúng

rất phù hợp để điền các bình chứa với các sản phẩm nhạy cảm với cắt hoặc chứa hạt, vì bơm peristaltic không gây hại cho sản phẩm

Hình 2.7 Máy chiết rót bơm nhu động tự động 6 vòi chiết

Hình 2.8 Nguyên lý hoạt động của bơm nhu động

Về cấu tạo, máy chiết rót bơm bánh răng gồm 5 phần chính:

1 Phễu cấp liệu: Tác dụng chứa nguyên liệu

2 Bơm nhu động: Là phần chính của máy, bao gồm một số con lăn để tạo ra chuyển động trong ống để điều hướng chất lỏng

3 Ống nén: Thường làm từ vật liệu như silicone, ống nén này chịu áp lực từ các trục lăn, tạo ra chuyển động để đẩy chất lỏng qua hệ thống

4 Van: Tác dụng mở và đóng để cho phép hoặc không cho phép nguyên liệu chảy vào vòi chiết

5 Vòi chiết: Chiết sản phẩm từ xi lanh vào chai lọ, bao bì

6 Hệ thống điều khiển: Máy được trang bị hệ thống điều khiển để điều chỉnh lưu lượng, đảm bảo khối lượng đổ chính xác và nhất quán

Nguyên lý hoạt động:

• Chất lỏng cần đổ được đặt trong một bình hoặc bể chứa

• Ống linh hoạt được đặt sao cho nó đi qua chất lỏng trong bể chứa

• Khi các trục lăn di chuyển dọc theo ống, chúng nén ống, tạo ra một chân không hút chất lỏng vào ống

• Khi các trục lăn thả ống, phần ống bị nén di chuyển về phía trước, đẩy chất lỏng ra khỏi ống và vào bình hoặc bao bì

Hình 2.9 Nguyên lý hoạt động của máy chiết rót bơm nhu động

- Dễ bảo trì sửa chữa

- Tuổi thọ cao, dễ thay thế phụ kiện - Kết cấu có thẩm mỹ

- Giá thành thấp - Năng suất cao

- Chi phí vận hành máy thấp

2.3.3 Mức độ yêu cầu của khách hàng

Yêu cầu của khách hàng Hệ số tầm quan trọng

Tuổi thọ cao, dễ thay thế phụ kiện 0,9

2.3.4 Đưa ra các thông số kỹ thuật

Từ các yêu cầu trên chúng ta đưa ra các thông số kỹ thuật cho máy:

- Công suất máy

- Số vòng quay của trục chính - Độ bền vật liệu

- Chi tiết tiêu chuẩn - Giá thành sản xuất

- Cấu tạo bộ phận làm nóng - Kích thước máy

- Giá thành sản xuất - Vật liệu chế tạo

- Sử dụng đúng năng suất

2.3.5 Yêu cầu của khách hàng đối với từng thông số kỹ thuật

Phương pháp đánh giá dựa trên thang điểm từ 1 đến 5 ( ứng với từ rất

thấp đến rất cao)

Đảm bảo an toàn lao động

Kích thước băng tải Thiết bị bảo vệ Lực xiết bulông

4 4 3

Kết cấu dễ vận hành, bảo trì, vận hành

Tổng kích thước máy Giá thành sản xuất

Vật liệu chế tạo

5 4 3

Năng suất làm việc

Công suất máy Số vòng quay trục chính

5 3

2.4 Chọn phương án thiết kế

Để có thể đáp được các thông số trên và yêu cầu khách hàng ta chọn:

=> Phương án 2: Máy chiết rót bơm bánh răng tự động 6 vòi chiết

Nhiệm vụ của đồ án này là nguyên cứu chế tạo máy chiết rót nhớt với cơ khí hóa, tự động hóa quá trình sản xuất làm tăng năng suất, lợi nhuận và đồng

thời đảm bảo chất lượng cho chất lỏng, lưu trữ lâu hơn, đảm bảo vệ sinh, an toàn cho người lao động và tăng tính chuyên nghiệp cho thương hiệu

Cơ sở ban đầu để nghiên cứu và thiết kế có những đặc điểm sau:

• Bơm bánh răng: Là phần chính của máy, chịu trách nhiệm bơm chất lỏng từ bồn chứa ra các bình/chai sản phẩm

• Động cơ: Động cơ điện để cung cấp năng lượng cho bơm bánh răng hoạt động

• Hệ thống điều khiển: Bao gồm các linh kiện điện tử và điều khiển để điều chỉnh quá trình chiết rót như lượng sản phẩm, tốc độ, thời gian

• Hệ thống cảm biến: Cảm biến để đo lường lượng sản phẩm, kiểm soát quá trình chiết rót và đảm bảo chất lượng sản phẩm

• Bộ khung máy: Khung chịu lực chắc chắn để giữ vững các thành phần khác và tạo nên cấu trúc tổng thể của máy

• Hệ thống ống và van: Đường ống và van để dẫn chất lỏng từ nguồn tới bơm và từ bơm đến bình/chai sản phẩm

• Bộ điều chỉnh áp suất: Để điều chỉnh áp suất trong quá trình chiết rót để đảm bảo hiệu suất và chất lượng sản phẩm

• Sản phẩm là chai dạng hình trụ tròn, dung tích 1000 ml • Băng tải di chuyển sản phẩm, dài 3050 mm, v = 2 m/s

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ KIỂM NGHIỆM 3.1 Hệ thống dẫn động băng tải

Hệ thống dẫn động băng tải gồm: 1- Động cơ điện 3 pha không đồng bộ; 2-

Nối trục đàn hồi; 3- Hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp khai triển ; 4- Bộ truyền xích ống con lăn; 5- Băng tải

3.2 Tính toán và thiết kế băng tải 3.2.1 Lựa chọn băng tải

Băng tải là hệ thống vận chuyển chai nhớt trong hệ thống chiết rót Tấm băng là bộ phận mang tải chủ yếu của băng tải Yêu cầu tấm băng phải đảm bảo độ bền kéo và độ bền uốn, độ đàn hồi tốt, độ dãn dài nhỏ, chống mài mòn và chống cháy

Đối với chai nhựa có dung tích dưới 5kg, nên ta chọn băng tải đai cao su, chiều dày băng tải 𝛿 = 2mm

Hình 3.1 Cấu tạo băng tải đai cao su

1 - Phễu cấp vật liệu 7 - Tang bị động

5 - Phễu đựng vật liệu 11 - Động cơ

3.2.2 Tính toán băng tải đai cao su 3.2.2.1 Thông số đầu vào

- Dung tích bình chứa: 1500 ml - Khoảng cách giữa 2 bình: 10 mm - Vận tốc băng tải: 2 m/s

- Chiều dài băng tải: 3050 mm

3.2.2.2 Tính toán dây băng tải

- Do băng tải nằm ngang nên góc nghiêng 𝛽 = 0 - Năng suất băng tải:

Trong đó: G = 0,8 là khối lượng của vật

a = 0,1 là bước phân bố của vật trên đơn vị chiếc 𝑄 = 3600

1000 𝑞𝑣𝑙 𝑣 =

1000 8.2 = 58 𝑐ℎ𝑎𝑖𝑝ℎú𝑡

3.2.2.3 Chiều rộng băng tải

Đối với vật liệu đơn chiếc, chiều rộng băng tải được xác định bằng các kích thước bao của vật liệu và bằng phương pháp phân bố vật liệu, sao cho khoảng cách còn lại từ mép băng đến 2 cạnh bên của vật liệu không nhỏ hơn 50 – 100 mm

B = a + ( 50……100 ) mm

a = g.f (ct 1.15 tr14 [1])

Trong đó: g = 10 m/s2: gia tốc trọng trường

f = 0,3: hệ số ma sát a = 10.0,3 = 3 m/s

3.2.2.7 Quãng đường trượt của chai theo băng tải

𝑣0 = 0 m/s là vận tốc ban đầu của vật khi đặt vào băng tải a = 3 𝑚/𝑠2 là gia tốc của vật dưới tác dụng của lực ma sát

3.2.2.8 Công suất tang dẫn động của băng tải

No = k(c.Lg.v + 0,00015.Q 𝐿𝑔 ±𝑄.𝐻

367) (ct 1.18 tr15 [1]) Trong đó: k = 1,25 dựa theo bảng (1.1)

Bảng 3.1 Giá trị hệ số k

c = 0,018 là hệ số các con lăn của băng tải được lắp trong ổ bi được chọn theo bảng 1.1

Bảng 3.2 Giá trị hệ số c

𝐿𝑔là hình chiếu theo phương ngang của chiều dài L phụ thuộc vào góc 𝛽 là góc

nghiêng của băng

𝐿𝑔 = 𝐿 𝑐𝑜𝑠 𝛽= L = 3,05 m

Q = 3480 chai/giờ là năng suất của băng tải H là độ cao của vật liệu, do băng tải nằm ngang nên H = 0

 No = 1,25 (0,018 3,05 2 + 0,00015 3480 2) = 1,44 kW

3.2.2.9 Công suất của động cơ băng tải

𝑁 = 𝑘đ(𝑁0

Trong đó 𝑘đ = 1,1 là hệ số động lực ( chọn 𝑘đ từ 1÷1 đến 1÷2 ) 𝜂𝑚 là hiệu suất dẫn động của cơ cấu:

𝜂𝑚 = 𝜂𝑜𝑙4 𝜂𝑏𝑟𝑡2 𝜂𝑥 𝜂𝑘𝑛

+ 𝜂𝑜𝑙 = 0,99: hiệu suất của một cặp ổ lăn

+ 𝜂𝑏𝑟𝑡 = 0,94: hiệu suất của bộ truyền bánh rang trụ + 𝜂𝑥 = 0,92: hiệu suất của bộ truyền đai

+ 𝜂𝑘𝑛 = 0,99: hiệu suất khớp nối

𝜂 = 0,994 0,942 0,92 0,99 = 0,77

 𝑁 = 1,1.1,44

0,77 = 2,06 kW

3.2.2.10 Lực tác dụng lên băng tải

• Lực vòng của băng tải

Trong đó: e = 2,71 là cơ số logarit tự nhiên

f = 0,3 là hệ số ma sát giữa băng tải và tang

𝛼 = 180° là góc ôm của tang dẫn động của băng Tra theo bảng 1.9 trang 17 [1] thì 𝑒𝑓.𝑎= 2,56

Bảng 3.3 Giá trị 𝑒𝑓.𝑎 phụ thuộc vào f và a

 𝑆𝑣à𝑜 =1133 2,56

2,56−1 = 1859 𝑁

- Ở nhánh ra:

𝑡2 = 51𝑠 𝑇1 = 𝑇𝑇2 = 0,9𝑇- Công suất băng tải:

𝑃 = 𝐹 𝑣1000 =

= 2,27 √12.33+0,82.51

33+51 = 2,13 𝑘𝑊

Trong đó:𝑃𝑡𝑑(𝑘𝑊): công suất tương đương trên trục băng tải trọng trường hợp tải trọng thay đổi

𝑃(𝑘𝑊): công suất lớn nhất trong các công suất tác dụng lâu dài trên trục băng tải

𝑇𝑖, 𝑡𝑖: momen xoắn và thời gian làm việc ở chế độ thứ I - Công suất cần thiết của động cơ:

𝑃đ𝑐 ≥ 𝑃𝑐𝑡 = 2,76 𝑘𝑊 𝑣à 𝑛đ𝑐 ≈ 𝑛𝑠𝑏 = 2880 𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡 Tra bảng P1.3 – [2], ta chọn động cơ 4A90L2Y3 có:

Động cơ Công suất,

kW

Vận tốc quay, vg/ph

3.2.4 Phân phối tỷ số truyền

- Chọn tỷ số truyền của hệ thống dẫn động:

𝑢 =𝑛𝑑𝑐𝑛𝑙𝑣 =

𝑢𝑥 = 𝑢

𝑢1 𝑢2 = 59,125

6,07 3,29 = 2,66

3.2.5 Tính toán bộ truyền xích 3.2.5.1 Chọn loại xích

- Vì tải trọng nhỏ, vận tốc thấp, dùng xích ống con lăn

3.2.5.2 Xác định các thông số của xích và bộ truyền

- Theo bảng 5.4 – tr.80 – [2], với 𝑢𝑥 = 2,66 chọn số răng đĩa nhỏ 𝑧1 = 25 - Do đó số răng đĩa lớn :

𝑧2 = 𝑢 𝑧1 < 𝑧𝑚𝑎𝑥 (ct 5.1 – tr.80 – [2]) ⇒ 𝑧2 = 2,66 × 25 = 66,5 < 𝑧𝑚𝑎𝑥 = 120