Ngày nay, cơ cấu lật là một thiết bị công nghiệp quan trọng được sử dụng để đảo ngược bề mặt của các sản phẩm như chai, lọ, vòng bi...Đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo cơ cấu lật vòn
GIỚI THIỆU
Tính cấp thiết đề tài
Ngày nay, cơ cấu lật là một thiết bị công nghiệp quan trọng được sử dụng để đảo ngược bề mặt của các sản phẩm như chai, lọ, vòng bi Đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo cơ cấu lật vòng bi trên băng tải” có ý nghĩa thực tiễn cao Việc nghiên cứu và chế tạo cơ cấu lật có thể đem lại nhiều lợi ích cho ngành công nghiệp, đặc biệt là trong các quy trình sản xuất cần đến việc lật và chuyển hướng sản phẩm một cách nhanh chóng và chính xác
Không chỉ vậy, hiệu suất trong quá trình lật cũng ảnh hưởng trực tiếp đến chi phí và tốc độ sản xuất của sản phẩm, tối ưu hóa quá trình sản xuất, đảm bảo chất lượng, an toàn hiệu quả Dựa trên những lợi ích của cơ cấu lật và nhu cầu thực thế của thị trường, nhóm chúng tôi quyết định thực hiện đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo cơ cấu lật vòng bi trên băng tải
” Hy vọng rằng với đề tài này, nhóm chúng tôi sẽ đóng góp vào việc giảm bớt khối lượng công việc và thời gian, tăng năng suất và đáp ứng nhu cầu thị trường một cách hiệu quả và tốt hơn.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Đề tài nghiên cứu về cơ cấu lật vòng bi trên băng tải mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn rất lớn, đóng góp quan trọng vào việc phát triển công nghệ và cải tiến quy trình sản xuất trong các ngành công nghiệp Về mặt khoa học, nghiên cứu này cung cấp kiến thức mới về các nguyên lý hoạt động, thiết kế và tối ưu hóa cơ cấu lật vòng bi, giúp nâng cao hiệu suất và độ bền của hệ thống băng tải Những phát hiện từ nghiên cứu có thể đóng vai trò nền tảng cho các nghiên cứu tiếp theo, mở ra hướng đi mới trong việc phát triển các thiết bị và công nghệ tiên tiến hơn
Về mặt thực tiễn, ứng dụng của cơ cấu lật vòng bi trên băng tải mang lại nhiều lợi ích thiết thực cho các doanh nghiệp Cơ cấu này giúp giảm thiểu ma sát và mài mòn, từ đó kéo dài tuổi thọ của băng tải và giảm chi phí bảo trì Ngoài ra, việc tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của băng tải còn giúp tăng năng suất lao động, tiết kiệm thời gian và chi phí sản xuất Đặc biệt, cơ cấu lật vòng bi giúp cải thiện độ chính xác và ổn định của quá trình vận chuyển, đảm bảo chất lượng sản phẩm và giảm thiểu tỷ lệ lỗi
Hơn nữa, việc áp dụng cơ cấu lật vòng bi còn góp phần nâng cao an toàn lao động, giảm nguy cơ tai nạn do thiết bị hỏng hóc Tóm lại, nghiên cứu này không chỉ đóng góp vào sự
3 phát triển của khoa học kỹ thuật mà còn mang lại nhiều giá trị thực tiễn cho các ngành công nghiệp, hỗ trợ doanh nghiệp nâng cao hiệu quả hoạt động và cạnh tranh trên thị trường.
Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu nghiên cứu của nhóm trong đề tài cơ cấu lật vòng bi trên băng tải nhằm tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của hệ thống băng tải, đảm bảo sự vận hành liên tục và ổn định
Cơ cấu lật vòng bi đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu ma sát và mài mòn, từ đó kéo dài tuổi thọ của các bộ phận và giảm chi phí bảo trì Nghiên cứu này còn nhằm tìm ra các phương pháp thiết kế và cải tiến cơ cấu lật vòng bi để nâng cao khả năng chịu tải, tăng cường độ bền và hiệu suất làm việc của băng tải trong các điều kiện làm việc khác nhau Kết quả nghiên cứu không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn góp phần vào việc nâng cao chất lượng và hiệu suất của hệ thống băng tải, đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của các ngành công nghiệp hiện đại Để đạt được mục tiêu trên nhóm thực hiện những yêu cầu sau
Trước tiên, nhóm sẽ áp dụng các tính năng và công nghệ đang được áp dụng trên thế giới và trong nước Nhóm tìm hiểu về cơ cấu lật, băng tải, vòng bi và phương thức lật truyền thống được sử dụng hiện nay
Nhóm sẽ thiết kế và phát triển mô hình cơ cấu lật Mô hình này được trang bị hệ thống lật các loại vòng bi Cuối cùng, nhóm em sẽ đánh giá hiệu quả năng suất và yêu cầu người vận hành.
Đối tượng phạm vi nghiên cứu
Sản phẩm: chi tiết dạng khối trụ dạng trụ đứng Đề tài nghiên cứu về cơ cấu lật và đối tượng lật là vòng bi
Tập trung vào phần cơ cấu lật, cơ cấu thanh chắn để chắ chắn và an toàn
Khối chuyển làn và băng tải
1.4.2 Phạm vi nghiên cứu Đề tài nghiên cứu thiết kế và chế tạo cơ cấu lật vòng bi cho chi tiết dạng trụ liên quan đến nhiều cơ cấu, thiết bị Do đó, trong khuôn khổ đề tài nhóm tập trung thực hiện tiến trình
− Nghiên cứu và tìm hiểu về nguyên lý hoạt động máy phương pháp lật và chuyển làn
− Nghiên cứu tính toán cơ cấu truyền động của máy
− Thiết kế chế tạo các bộ phận máy
− Nghiên cứu các phần mềm vẽ 3D vẽ chi tiết
− Nghiên cứu các quy trình công nghệ cho từng chi tiết
− Nghiên cứu gia công và lắp ráp máy
− Thử nghiệm máy và sửa chữa lỗi (nếu có).
Phương pháp nghiên cứu
Cơ sở pháp luận của cơ cấu lật vòng bi trên băng tải bao gồm các quy định, tiêu chuẩn và nguyên tắc pháp lý, kỹ thuật nhằm đảm bảo tính an toàn, hiệu quả và bền vững trong thiết kế, lắp đặt và vận hành hệ thống Cụ thể, các yếu tố sau đây cần được xem xét và tuân thủ:
Tiêu chuẩn kỹ thuật: Các tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia và quốc tế liên quan đến thiết kế và sản xuất băng tải và vòng bi như ISO, DIN, và các tiêu chuẩn ngành cụ thể Những tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu về chất lượng, kích thước, dung sai và vật liệu sử dụng để đảm bảo tính nhất quán và hiệu suất của các thành phần trong hệ thống
Quy định an toàn lao động: Các quy định về an toàn lao động từ các cơ quan chức năng như OSHA (Occupational Safety and Health Administration) hoặc các quy định tương đương tại địa phương Những quy định này đặt ra các yêu cầu về an toàn trong quá trình lắp đặt, vận hành và bảo trì hệ thống băng tải, nhằm bảo vệ sức khỏe và an toàn cho người lao động
Luật bảo vệ môi trường: Các quy định và luật pháp liên quan đến bảo vệ môi trường, bao gồm việc quản lý chất thải, tiếng ồn và phát thải trong quá trình vận hành hệ thống băng tải Việc tuân thủ các quy định này giúp giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường và đảm bảo hoạt động bền vững
Nguyên tắc thiết kế cơ khí: Các nguyên tắc cơ bản trong thiết kế cơ khí như tính toán lực, mô-men xoắn, áp lực và độ bền của vật liệu Những nguyên tắc này giúp đảm bảo rằng
5 cơ cấu lật vòng bi được thiết kế với khả năng chịu tải và độ bền cao, đáp ứng yêu cầu vận hành liên tục và ổn định
Quy định về chất lượng sản phẩm: Các tiêu chuẩn và quy định liên quan đến kiểm tra và đảm bảo chất lượng sản phẩm trong suốt quá trình sản xuất và lắp đặt Việc tuân thủ các quy định này đảm bảo rằng mỗi thành phần của hệ thống băng tải, bao gồm cơ cấu lật vòng bi, đạt được mức độ chất lượng cần thiết
Quy định về bảo trì và bảo dưỡng: Các hướng dẫn và quy định về bảo trì và bảo dưỡng định kỳ nhằm đảm bảo hệ thống băng tải luôn hoạt động ở trạng thái tốt nhất Việc tuân thủ các quy định này giúp kéo dài tuổi thọ của hệ thống và giảm thiểu nguy cơ hỏng hóc và tai nạn lao động
Tóm lại, cơ sở pháp luận của cơ cấu lật vòng bi trên băng tải không chỉ bao gồm các tiêu chuẩn và quy định kỹ thuật, mà còn bao gồm các quy định về an toàn lao động, bảo vệ môi trường, chất lượng sản phẩm và bảo trì Việc tuân thủ những cơ sở pháp luận này giúp đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả, an toàn và bền vững, đồng thời đáp ứng các yêu cầu pháp lý và kỹ thuật
1.5.2 Các phương pháp nghiên cưu cụ thể
− Nghiên cứu và phân tích cơ sở lý thuyết: Tìm hiểu về nguyên lý lật, lý thuyết về moment và ứng suất, sức bền của vật liệu khả năng chịu của vật
− Nghiên cứu, tìm hiểu nguyên lý hoạt động máy: tìm hiểu về hệ thống băng tải thông số hoạt động, tính toán chọn động cơ, trục rulo
− Tìm kiếm các tài liệu liên quan thu thập qua các sách chuyên ngành cơ khí, các tài liệu nghiên cứu về cơ cấu lật
− Tính toán thiết kế các cơ cấu truyền động, tìm hiểu về bộ truyền trong cơ khí, tính toán bộ truyền đai và lựa chọn thông số
− Tính toán xác định các thông số chế độ làm việc của máy và đưa ra phương hướng giải quyết đảm bảo
− Sử dụng Soilidwork, Autocad vẽ các bản vẽ thiết kế
Cấu trúc báo cáo
Báo cáo gồm 5 chương, gồm những nội dung sau:
CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU: Nêu tính cấp thiết của đề rài và lý do chọn đề tài, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài, mục tiêu nghiên cứu, đối tương, phạm vi nghiên cứu, và giới hạn của đề tài, phương pháp nghiên cứu và kết cấu, nội dung của vấn đề
CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU: Giới thiệu vấn đề, nghiên cứu về vòng bi và cơ cấu lật
CHƯƠNG 3 PHƯƠNG HƯỚNG VÀ GIẢI PHÁP THỰC HIỆN: Cơ sở lý thuyết của cơ cấu là sử dụng công nghệ
CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ: Lựa chọn linh hoạt các thiết bị cơ khí, tính toán kiểm nghiệm
CHƯƠNG 5 CHẾ TẠO VÀ THỰC NGHIỆM MÁY: Thiết kế hệ thống cơ cấu lật và gia công chế tạo máy
CHƯƠNG 6 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ: Trình bày kết quả đạt được và kiểm tra kết quả, hướng dẫn cách sử dụng và lưu ý sản phẩm
TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI
Giới thiệu vòng bi
Trong quá trình sản xuất vòng bi ngày nay, mặc dù đã có nhiều máy móc hỗ trợ, nhưng việc kiểm tra, sắp xếp, phân làn đến quá trình đóng gói vẫn phụ thuộc chủ yếu vào lao động con người và thực hiện bằng tay Vì vậy, để tối ưu hóa quy trình và giảm sự phụ thuộc vào nguồn lao động, việc trang bị một cơ cấu phân làn và di chuyển tự động là hết sức quan trọng Điều này giúp cải thiện hiệu suất sản xuất và đồng thời giảm chi phí lao động, bằng cách áp dụng các công nghệ tiên tiến như cảm biến, hệ thống truyền động tự động, và bộ kiểm soát tự động để đảm bảo quá trình diễn ra chính xác và hiệu quả Cơ cấu này có thể được tích hợp linh hoạt vào dây chuyền sản xuất hiện tại, mang lại lợi ích to lớn trong việc tăng cường tự động hóa và tăng cường hiệu suất sản xuất
Vòng bi (còn được gọi là bạc đạn hoặc ổ lăn) là một loại thiết bị cơ khí được sử dụng để giảm ma sát giữa các bộ phận chuyển động trong máy móc Chúng giúp các bộ phận này chuyển động mượt mà và hiệu quả hơn Vòng bi có nhiều loại khác nhau, nhưng chủ yếu được chia thành hai loại chính: Vòng bi đỡ (ball bearings) và vòng bi trụ (roller bearings)
2.1.1.1 Các thành phần chính của vòng bi
Vòng ngoài (Outer Ring): Là phần ngoài cùng của vòng bi, thường cố định và gắn vào vỏ máy Vòng ngoài có rãnh lăn để các viên bi hoặc con lăn lăn trên đó
Vòng trong (Inner Ring): Là phần bên trong của vòng bi, thường được gắn vào trục quay Vòng trong cũng có rãnh lăn tương tự như vòng ngoài để các viên bi hoặc con lăn lăn trên đó
Con lăn hoặc viên bi (Rolling Elements): Là các phần tử lăn giữa vòng trong và vòng ngoài, giúp giảm ma sát Tùy thuộc vào loại vòng bi, các phần tử này có thể là viên bi (ball bearings) hoặc con lăn (roller bearings)
Vòng cách (Cage): Là bộ phận giữ các viên bi hoặc con lăn ở khoảng cách đều nhau, giúp phân phối lực đều và ngăn ngừa các phần tử lăn va chạm vào nhau Vòng cách có thể được làm từ kim loại, nhựa hoặc các vật liệu khác
Nắp chắn (Shields) hoặc phớt (Seals): Được gắn vào một hoặc cả hai bên của vòng bi,
8 giúp bảo vệ các phần tử lăn khỏi bụi bẩn, hơi ẩm và các chất bẩn khác, đồng thời giữ lại chất bôi trơn bên trong vòng bi
Chất bôi trơn (Lubricant): Dầu hoặc mỡ bôi trơn được sử dụng để giảm ma sát và mài mòn giữa các phần tử lăn và rãnh lăn, kéo dài tuổi thọ của vòng bi
Hình 2.1: Hình ảnh vòng bi.
Vòng bi có 1 số đặc tính như:
- Độ bền cao (High Durability)
- Giảm ma sát (Friction Reduction)
- Khả năng chịu tải (Load Capacity)
- Tốc độ cao (High Speed)
- Khả năng tự điều chỉnh (Self-Aligning Ability)
- Khả năng chống ăn mòn (Corrosion Resistance)
- Độ rung và tiếng ồn thấp (Low Vibration and Noise)
- Khả năng bôi trơn (Lubrication Ability)
- Đa dạng về thiết kế (Versatility in Design)
- Khả năng chịu nhiệt (Thermal Resistance)
Vòng bi phân loại dựa trên:
- Dựa trên hình dạng của con lăn (vòng bi đỡ, vòng bi trụ)
- Dựa trên khả năng chịu tải (vòng bi chịu tải trọng hướng kính,vòng bi chịu tải trọng hướng trục, vòng bi chịu tải trọng hỗn hợp)
- Dựa trên khả năng tự điều chỉnh (vòng bi không tự điều chỉnh,vòng bi tự điều chỉnh)
- Dựa trên số lượng dãy bi (vòng bi một dãy, vòng bi hai dãy)
- Dựa trên vật liệu chế tạo (vòng bi thép, vòng bi gốm, vòng bi nhựa)
- Dựa trên ứng dụng cụ thể (dựa trên ứng dụng cụ thể, vòng bi dùng trong máy công nghiệp, vòng bi dùng trong thiết bị gia dụng
2.1.3 Ứng dụng của vòng bi trong công nghiệp
Vòng bi là một thành phần quan trọng trong nhiều loại máy móc và thiết bị công nghiệp Chúng có vai trò giảm ma sát giữa các bộ phận chuyển động, giúp cho máy móc hoạt động mượt mà và hiệu quả hơn Ứng dụng trong:
Ngành sản xuất và chế tạo máy móc:
- Máy công cụ: Vòng bi được sử dụng trong các máy công cụ như máy tiện, máy phay, và máy khoan để đảm bảo độ chính xác cao và độ bền
- Dây chuyền sản xuất: Trong các dây chuyền sản xuất tự động, vòng bi giúp giảm ma sát và hao mòn giữa các bộ phận chuyển động liên tục
- Động cơ: Vòng bi được sử dụng trong các bộ phận như trục khuỷu, trục cam, và bánh đà để giảm ma sát và mài mòn
- Hệ thống treo và lái: Vòng bi cũng được dùng trong hệ thống treo và lái để tăng cường sự ổn định và khả năng điều khiển của xe
- Tua bin gió: Vòng bi chịu tải nặng được sử dụng trong các tua bin gió để chịu được lực gió mạnh và duy trì hoạt động liên tục
- Nhà máy điện: Trong các nhà máy nhiệt điện và thủy điện, vòng bi được dùng trong các máy phát điện và bơm nước
Ngành hàng không và vũ trụ:
- Động cơ máy bay: Vòng bi chính xác cao được sử dụng trong động cơ máy bay để đảm bảo an toàn và hiệu suất hoạt động
- Các thiết bị điều khiển: Vòng bi cũng được dùng trong các thiết bị điều khiển bay và hệ thống hạ cánh
Ngành thực phẩm và đồ uống:
- Máy đóng gói: Vòng bi giúp các máy đóng gói hoạt động nhanh chóng và hiệu quả, đảm bảo sản phẩm được đóng gói đúng tiêu chuẩn
- Thiết bị chế biến: Vòng bi cũng được sử dụng trong các thiết bị chế biến thực phẩm để đảm bảo vệ sinh và hiệu quả sản xuất
- Máy móc xây dựng: Vòng bi được sử dụng trong các máy xúc, máy ủi, và các thiết bị xây dựng khác để đảm bảo độ bền và khả năng hoạt động trong môi trường khắc nghiệt
- Khai thác mỏ: Trong ngành khai thác mỏ, vòng bi giúp giảm ma sát và mài mòn trong các máy móc và thiết bị khai thác
- Ổ cứng máy tính: Vòng bi được sử dụng trong ổ cứng để đảm bảo sự chuyển động mượt mà của các đĩa từ và đầu đọc, ghi
- Quạt tản nhiệt: Vòng bi trong quạt tản nhiệt giúp làm mát các thiết bị điện tử, đảm bảo hoạt động ổn định và bền bỉ.
Đặc tính hệ thống
Cơ cấu lật là một thiết bị công nghiệp quan trọng được sử dụng để đảo ngược bề mặt của các sản phẩm như chai, lọ, vòng bi Cơ cấu lật liên quan chặt chẽ đến sự tiến bộ của công nghệ và nhu cầu sản xuất hàng loạt trong công nghiệp Sự phát triển mạnh mẽ của công nghiệp đã thúc đẩy sự ra đời và phát triển của các máy móc và thiết bị tự động hóa, trong đó có cơ cấu lật
Các cơ cấu lật đầu tiên xuất hiện vào cuối thế kỷ 19 và đầu thế kỷ 20, đã đóng vai trò quan trọng trong việc tăng năng suất và cải thiện chất lượng sản phẩm trong các ngành công nghiệp Theo thời gian, các cơ cấu lật đã được cải tiến và phát triển với sự tiến bộ công nghệ, từ những thiết bị đơn giản ban đầu đến các thiết bị hiện đại và tự động hóa ngày nay
Mặc dù có nhiều công cụ hỗ trợ, việc lật vòng bi vẫn là một thử thách, do đó, cơ cấu lật tự động đóng vai trò cực kỳ quan trọng Điều này giúp giảm chi phí sản xuất và tối ưu hóa thời gian lao động bằng cách áp dụng hiệu quả các công nghệ kiểm soát và lật sản phẩm
Các cơ cấu lật hiện đại có thể tích hợp linh hoạt vào dây chuyền sản xuất, mang lại lợi ích lớn cho việc tăng cường tự động hóa trong sản xuất công nghiệp
− Tăng năng suất và hiệu quả
− Linh hoạt trong sản xuất
− Chi phí đầu tư cao
− Phức tạp trong triển khai
− Độ tin cậy và bảo trì
− Thay đổi quy trình làm việc
Công nghệ lật hiện nay mang lại nhiều lợi ích quan trọng như tăng năng suất, nâng cao độ chính xác, cải thiện an toàn lao động và tính linh hoạt trong sản xuất Tuy nhiên, việc triển khai cũng gặp phải một số thách thức như chi phí đầu tư cao, phức tạp trong triển khai và yêu cầu bảo trì định kỳ Để tận dụng tối đa lợi ích của công nghệ lật, các doanh nghiệp cần xem xét cẩn thận các ưu và nhược điểm, đồng thời chuẩn bị tốt về mặt kỹ thuật và nhân lực
2.2.1 Lật bằng phương pháp tự động hóa
Tự động hóa là một lĩnh vực công nghệ cao đã và đang phát triển mạnh mẽ, với mục tiêu nâng cao năng suất và hiệu quả trong các quy trình công việc bằng cách sử dụng các hệ thống hoặc phần mềm để thực hiện các tác vụ một cách tự động Tại Việt Nam, hệ thống lật tự động cũng đang dần được áp dụng trong nhiều lĩnh vực để tối ưu hóa quy trình sản xuất và giảm thiểu sự can thiệp của con người
Hình 2.2: Hình ảnh cơ cấu lật vệ sinh khuôn
2.2.2 Lật bằng phương pháp thủ công
Phương pháp lật thủ công là một trong những phương pháp đầu tiên được con người sử dụng trong công nghiệp và vẫn còn được áp dụng rộng rãi cho đến ngày nay Đây là phương pháp đơn giản nhất, không đòi hỏi kỹ thuật cao và dễ thực hiện, phù hợp với nhiều loại hình sản xuất và quy mô khác nhau Người vận hành sử dụng các dụng cụ cơ bản như cờ lê, búa, đòn bẩy hoặc các thiết bị cầm tay khác để lật và thao tác sản phẩm theo yêu cầu công việc
Phương pháp này đặc biệt hữu ích trong các xưởng sản xuất nhỏ, nơi đầu tư vào các hệ thống tự động hóa phức tạp là không khả thi về mặt kinh tế Ngoài ra, trong các trường hợp sản xuất đơn chiếc hoặc sản xuất nhỏ lẻ, lật thủ công giúp tiết kiệm chi phí đầu tư ban đầu và dễ dàng thích nghi với các thay đổi trong quy trình sản xuất
Tuy nhiên, phương pháp lật thủ công cũng có những hạn chế nhất định, như yêu cầu sức lao động và thời gian của con người, có thể dẫn đến hiệu suất không đồng đều và gia tăng nguy cơ chấn thương Vì vậy, mặc dù vẫn được sử dụng phổ biến, phương pháp này thường chỉ áp dụng cho những công việc không đòi hỏi độ chính xác cao hoặc các thao tác phức tạp
Trong các ngành công nghiệp hiện đại, lật thủ công thường được kết hợp với các phương pháp và công nghệ tiên tiến để tối ưu hóa hiệu quả sản xuất Ví dụ, các hệ thống bán tự động có thể giảm bớt gánh nặng cho người lao động bằng cách hỗ trợ lật và di chuyển sản phẩm, trong khi người vận hành vẫn giám sát và điều khiển quá trình Điều này không chỉ nâng cao năng suất mà còn cải thiện điều kiện làm việc và an toàn lao động Ưu điểm:
− Phù hợp với đối tượng
− Không đáp ứng tối ưu được yêu cầu về thời gian và chất lượng sản phẩm.
Những nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan
2.3.1 Tình hình nghiên cứu trong nước
Hiện nay, tình hình nghiên cứu về cơ cấu lật ở Việt Nam đang có những diễn biến tích cực và đáng chú ý Cơ cấu lật được áp dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp sản xuất, đặc biệt là trong các nhà máy sản xuất, xí nghiệp cơ khí, và các doanh nghiệp sản xuất linh
13 kiện Sự phát triển của công nghệ và nhu cầu tối ưu hóa quy trình sản xuất đã thúc đẩy sự quan tâm và đầu tư vào nghiên cứu, phát triển cơ cấu lật để nâng cao hiệu quả sản xuất và giảm thiểu chi phí
Các nghiên cứu về cơ cấu lật tại Việt Nam tập trung vào nâng cao độ chính xác, tăng cường tính an toàn và đáp ứng được yêu cầu của các quy trình sản xuất hiện đại Các nhà nghiên cứu và kỹ sư cơ khí đã áp dụng các phương pháp thiết kế mới, sử dụng các công nghệ gia công tiên tiến để sản xuất ra các cơ cấu lật chất lượng cao, có độ bền và độ chính xác cao, từ đó cải thiện tính hiệu quả và tin cậy của hệ thống sản xuất
Tuy nhiên, việc nghiên cứu và phát triển cơ cấu lật tại Việt Nam vẫn còn đối mặt với một số thách thức Đó là sự thiếu hụt nguồn nhân lực có trình độ cao, thiếu hụt về công nghệ và thiết bị hiện đại, cũng như vấn đề về tài chính đầu tư vào nghiên cứu và phát triển Để giải quyết những thách thức này, chính phủ cần có chính sách hỗ trợ rõ ràng, khuyến khích và tạo điều kiện thuận lợi để các tổ chức, doanh nghiệp và các nhà nghiên cứu có thể đầu tư vào nghiên cứu, phát triển và ứng dụng công nghệ cơ cấu lật một cách bền vững và hiệu quả
Hình 2.3: Cơ cấu lật vòng bi
2.3.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước
Hiện nay, nghiên cứu về cơ cấu lật vòng (flipping mechanism) đang nhận được sự quan tâm và phát triển mạnh mẽ trong nhiều quốc gia trên thế giới Cơ cấu lật vòng là một phần quan trọng trong các quy trình sản xuất công nghiệp, đặc biệt là trong các ngành công
14 nghiệp chế biến thực phẩm, sản xuất linh kiện điện tử, và công nghiệp ô tô
Các công nghệ mới như hệ thống điều khiển tự động thông minh và cảm biến điện tử được tích hợp vào các cơ cấu lật vòng nhằm cải thiện độ chính xác và đáp ứng linh hoạt hơn đối với các yêu cầu sản xuất đa dạng Điều này giúp cho các nhà sản xuất có thể linh hoạt điều chỉnh và thích nghi với các quy trình sản xuất phức tạp và thay đổi nhanh của thị trường
Việc áp dụng các vật liệu mới và quy trình gia công hiện đại như sử dụng máy CNC (Computer Numerical Control) và công nghệ in 3D đã giúp nâng cao hiệu suất và chất lượng của các cơ cấu lật vòng Điều này đồng thời cũng mang lại lợi ích về tính bền vững và tiết kiệm nguyên liệu trong quá trình sản xuất công nghiệp
Tuy nhiên, tại các nước đang phát triển, việc nghiên cứu và áp dụng cơ cấu lật vòng vẫn đối mặt với một số thách thức nhất định như thiếu hụt về nguồn nhân lực chuyên môn cao, khó khăn trong việc tiếp cận và đầu tư vào công nghệ mới, cũng như sự cạnh tranh khốc liệt trên thị trường quốc tế
Nhìn chung tình hình nghiên cứu cơ cấu lật vòng trên thế giới đang phát triển mạnh mẽ và đa dạng, mang lại nhiều cơ hội và tiềm năng cho việc cải thiện quy trình sản xuất và tối ưu hóa năng suất lao động Sự kết hợp giữa công nghệ tiên tiến và sáng tạo trong thiết kế và sản xuất đã mở ra những khả năng mới trong công nghiệp và đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường toàn cầu
Hình 2.4: Cơ cấu lật sản phẩm tấm
Cơ cấu lật ngửa (úp) khuôn 180°: Đây là một thiết bị chuyên dùng để lật ngửa hoặc úp khuôn sau các giai đoạn sản xuất khác nhau, ví dụ như sau khi vệ sinh hoặc phun dầu hoàn thiện Nó giúp tiết kiệm thời gian và nâng cao hiệu quả công việc trong các nhà máy sản xuất
Hình 2.5: Cơ cấu lật ngửa úp khuôn
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Tổng quan cơ sở lý thuyết
Cơ sở lý thuyết của cơ cấu lật dựa trên sự kết hợp của nhiều lĩnh vực như cơ khí, điện tử Dưới đây là một số cơ sở lý thuyết quan trọng liên quan đến cơ cấu lật:
− Lý thuyết về cơ kỹ thuật: Bao gồm các nguyên lý, khái niệm và phương pháp liên quan đến việc lật
− Lý thuyết về vật liệu và kết cấu: Đề cập đến các khái niệm và nguyên lý liên quan đến vật liệu và kết cấu của cơ cấu lật Bao gồm cả các yếu tố về độ bền, khả năng chống đập phá
− Lý thuyết về băng tải: Bao gồm phương pháp chọn động cơ và tính vận tốc, ứng suất
− Lý thuyết về Cơ cấu CAM: Bao gồm lý thuyết về nguyên lý hoạt động và trạng thái hoạt động, động cơ điện
− Lý thuyết về trục + vitme: bao gồm lý thuyết về tính toán và chọn vật liệu.
Tổng quan cơ kỹ thuật
Cơ kỹ thuật, còn được gọi là cơ học kỹ thuật, là một nhánh của cơ học ứng dụng, nghiên cứu các nguyên lý cơ học và áp dụng chúng vào việc thiết kế, phân tích, và bảo dưỡng các hệ thống cơ học Dưới đây là các cơ sở lý thuyết chính của cơ kỹ thuật: Động học: Nghiên cứu chuyển động của vật thể mà không xét đến nguyên nhân gây ra chuyển động đó Động học tập trung vào các yếu tố như vị trí, vận tốc, gia tốc của vật thể Động lực học: Nghiên cứu lực và momen tác dụng lên vật thể và ảnh hưởng của chúng đến chuyển động của vật thể
Nghiên cứu các hệ vật thể ở trạng thái cân bằng, khi tổng các lực và mômen tác dụng lên hệ bằng không
Nguyên lý cân bằng momen: Tổng các momen tác dụng lên một vật thể ở trạng thái cân bằng bằng không
Tổng quan vật liệu và kết cấu
Với mục tiêu đáp ứng các tiêu chí cao về khả năng chống đập, vật liệu chính được sử dụng cho việc sản xuất cơ cấu bằng nhôm định hình, với độ bền vững và khả năng chịu lực xuất sắc, đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành khung, các cơ cấu của hệ thông Nhôm định hình mang lại khả năng chống mòn và kết hợp với các công nghệ lật, tạo nên một hệ thống vững chắc và đáng tin cậy Điều này không chỉ mang lại khả năng lật mà còn đảm bảo an toàn tuyệt đối cho người sử dụng Kết cấu của hệ thống bao gồm:
Khung: được đóng vai trò như xương sống của toàn bộ hệ thống Nhóm sử dụng chất liệu nhôm định hình chất lượng cao để tạo ra khung có độ bền và cứng vững cao Khung đảm bảo rằng tủ có khả năng lật và giữ hình dáng ban đầu
Băng tải: giúp hệ thống đưa vòng bi đến những vị trí cần để lật và góp phần tạo moment lật cho vòng bi
Cơ cấu CAM: có vai trò để phá vỡ trạng thái kẹt của vòng bi để vòng bi có thể lật mà không bị gián đoạn
Phễu lật: Sử dụng thép là vật liệu cứng ổn định chống được va đập của vòng bi bản vệ tuổi thọ cho hệ thống.
Tổng quan về băng tải
Hình 3.1: Hình ảnh thanh chắn trên băng tải Ưu điểm:
− Hiệu xuất phân loại cao: Thanh chắn phân loại được thiết kế để lật các hạy hoặc chất lỏng ở trạng thái đứng có thể lật được hàng loạt đối với những vòng bi nhỏ Điều chỉnh
18 linh hoạt Nhiều mô hình thanh chắn phân loại có thể được điều chỉnh để thích ứng với các yêu cầu cụ thể của ứng dụng, bao gồm cả việc điều chỉnh kích thước lỗ hoặc cách hoạt động
− Ổn định và tin cậy thanh chắn thường được làm từ vật liệu chất lượng cao, đảm bảo sự ổn định và độ bền trong quá trình vận hành
− Tự động hóa dễ dàng: Các hệ thống thanh chắn phân loại thường có thể được tích hợp với các thiết bị điều khiển tự động để tối ưu hóa quá trình phân loại và làm giảm yêu cầu nhân công
− Áp dụng rộng rãi: Có thể sử dụng thanh chắn phân loại trong nhiều ngành công nghiệp như thực phẩm, hóa chất, dầu khí, và khai thác khoáng sản
− Giới hạn kích thước và chất liệu: Một số mô hình thanh chắn có thể giới hạn về kích thước hạt hoặc chất lỏng có thể xử lý một cách hiệu quả
− Yêu cầu bảo dưỡng định kì: Đối với mô hình hoạt động liên tục, có thể cần bảo dưỡng định kỳ để tránh tắc nghẽn và duy trì hiệu suất
− Khả năng tạo bụi: Trong một số trường hợp, quá trình phân loại có thể tạo ra bụi, đặc biệt là khi xử lý các chất lỏng hoặc chất liệu có đặc tính dễ bị mài mòn.
Tổng quan về cơ cấu CAM
Cơ cấu CAM là một thành phần cơ khí quan trọng trong nhiều loại máy móc, từ động cơ ô tô đến các máy công cụ Đối với trường hợp vòng bi nhỏ cơ cấu CAM sử dụng phá vỡ trạng thái kẹt của vòng bi
Hình 3.2: Hình ảnh cơ cấu CAM
− Đa dạng hóa chuyển động: Cơ cấu CAM có khả năng tạo ra nhiều loại chuyển động phức tạp khác nhau từ chuyển động quay đơn giản Nhờ cấu trúc và thiết kế đặc biệt, cơ cấu CAM có thể chuyển đổi chuyển động quay thành các chuyển động khác như lên xuống, qua lại, hoặc thậm chí các chuyển động phi tuyến Sự linh hoạt này cho phép cơ cấu CAM được ứng dụng rộng rãi trong nhiều loại máy móc và thiết bị, từ các hệ thống cơ khí đơn giản đến các ứng dụng công nghệ cao
− Chính xác và tin cậy: Cơ cấu CAM có khả năng điều khiển chuyển động với độ chính xác cao, đảm bảo các bộ phận di chuyển đúng theo quỹ đạo đã thiết kế Điều này rất quan trọng trong các ứng dụng yêu cầu độ chính xác tuyệt đối, chẳng hạn như trong ngành công nghiệp sản xuất linh kiện điện tử hoặc cơ khí chính xác
− Thiết kế linh hoạt: Cơ cấu CAM có thể được thiết kế và gia công để phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau, từ các chi tiết nhỏ trong đồng hồ đến các bộ phận lớn trong máy công nghiệp Sự linh hoạt trong thiết kế cho phép các kỹ sư điều chỉnh kích thước, hình dạng và vật liệu của CAM để đáp ứng các yêu cầu cụ thể của từng ứng dụng
− Khả năng chịu tải cao: Với thiết kế và vật liệu phù hợp, cơ cấu Cam có thể chịu được tải trọng lớn, đặc biệt là trong các ứng dụng cần lực lớn như trong động cơ đốt trong Các vật liệu chịu lực như thép hợp kim, thép không gỉ hoặc các hợp kim đặc biệt thường được sử dụng để chế tạo CAM, giúp tăng cường khả năng chịu tải và độ bền của chúng Trong các động cơ đốt trong, cơ cấu CAM chịu trách nhiệm điều khiển van nạp và van xả, hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt với áp suất và nhiệt độ cao Nhờ khả năng chịu tải cao, cơ cấu CAM không chỉ đảm bảo hiệu suất hoạt động của động cơ mà còn góp phần kéo dài tuổi thọ của các bộ phận liên quan, giảm thiểu sự cố và chi phí bảo trì
− Mài mòn và hư hỏng: Các bộ phận trong cơ cấu CAM có thể bị mài mòn nhanh chóng do ma sát liên tục giữa CAM và con lăn hoặc tay đòn Ma sát này, khi xảy ra liên tục và ở cường độ cao, dẫn đến sự mài mòn nhanh chóng của các bề mặt tiếp xúc
− Phức tạp trong thiết kế và gia công: Thiết kế và gia công CAM có thể phức tạp và đòi hỏi kỹ thuật cao, đặc biệt khi cần tạo ra các chuyển động phi tuyến hay đặc biệt chính
20 xác Việc tính toán và mô phỏng các chuyển động của CAM phải được thực hiện với độ chính xác cao để đảm bảo rằng CAM hoạt động đúng như yêu cầu thiết kế
− Chi phí bảo trì và vận hành cao: Do sự mài mòn và hư hỏng thường xuyên, cơ cấu CAM có thể cần bảo trì và thay thế thường xuyên, gây tăng chi phí vận hành Việc bảo trì định kỳ là cần thiết để đảm bảo cơ cấu CAM hoạt động hiệu quả và kéo dài tuổi thọ của hệ thống Tuy nhiên, chi phí cho các hoạt động bảo trì này không hề nhỏ, bao gồm chi phí nhân công, phụ tùng thay thế và thời gian ngừng hoạt động của máy móc.
Tổng quan về trục vít me và gối đỡ
Trục vít me và gối đỡ là các thành phần quan trọng trong nhiều hệ thống cơ khí, đặc biệt trong các máy công cụ và thiết bị tự động hóa
Trục vít me là một bộ phận cơ khí chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến
Nó bao gồm một trục vít và một đai ốc chạy dọc theo trục vít Khi trục vít quay, đai ốc sẽ di chuyển theo hướng tịnh tiến dọc theo trục Trục vitme dùng để chỉnh cữ đối với hệ thống cơ cấu lật
Hình 3.3: Hình ảnh trục vitme
PHƯƠNG HƯỚNG VÀ GIẢI PHÁP LẬT
Yêu cầu đề tài và thông số thiết kế
Năng suất 1,0 – 1,5 tấn/h, phôi liệu có dạng trụ
Khối lượng riêng vòng bi: y = 7.87 T/m 3 (Do vồng bi được làm bằng thép)
Kích thước vòng bi đường kính 42 - 72 mm
Trọng lượng 1 vòng bi lớn nhất là 0,15 kg(Thí nghiệm)
Trọng lượng trung bình : 0,1 kg(Thí nghiệm)
Số lượng vòng bi đầu vào ước lượng 1 đợt:
Phương hướng và giải quyết thực hiện
4.2.1 Phương án 1: 2 băng tải dốc
Hình 4.1: Cơ cấu lật 2 băng tải dốc
Hình 4.2 Nguyên lý phương án 2 băng tải tốc.
Phương án này nhóm sử dụng bộ truyền xích làm bộ truyền để nâng vật vòng bi ở băng tải dốc, và bộ truyền đai ở băng tải nằm ngang Vòng bi đi qua băng tải nằm ngang và đến băng tải dốc momen do lực kéo của băng tải và momen cản băng tải làm vòng bi lật
Vòng bi đầu vào số lượng lớn sẽ tích lũy số lượng lớn và những vòng bi sau không lật được khiến năng suất lật vòng bi giảm
Phương án gồm 3 giai đoạn:
Giai đoạn 1: Cho bi chạy trên băng tải 1
Giai đoạn 2: Bi lật được 70% khi qua băng tải 1
Giai đoạn 3: Bi đi qua băng tải 2 lật được 90% Ưu điểm:
− Có khả năng lật với nhiều trường hợp vòng bi to và dài
− Vận hành dễ dàng, linh hoạt đảm bảo an toàn trong quá trình thực thi
− Trọng lượng nhẹ dễ vệ sinh, lắp đặt
− Tải trọng nhẹ sử dụng bộ truyền xích
− Trục và ổ lăn chịu lực khá lớn
Sau khi xem xét nhiều lần thì phương án vòng bi bị dính vào nhau nên không lật đối với một số trường hợp Sử dụng cơ cấu tách vòng bi không khả thi vì cơ cấu khó xử lý nên không phù hợp để chọn cơ cấu này
4.2.2 Phương án 2: Băng tải có thanh chắn và băng tải dốc
Từ phương án 1 chúng tôi suy nghĩ ra biện pháp mới là sử dụng 1 băng tải( phương án 2).Với phương án này chỉ cần đưa bi lên băng tải ngang khu vực lật tại thanh chắn ở băng tải dốc
Hình 4.3: Phương án cơ cấu lật trên băng tải dốc kết hợp thanh chắn
Hình 4 4: Nguyên lý phương án băng tải dốc kết hợp thanh chắn
Phương án sử dụng băng tải dốc sử dụng bộ truyền đai Bộ truyền đai được sử dụng trong phương án và băng tải dốc ở phần phía sau, làm khả năng tách vòng bi cao nhưng khả năng lật chưa được tối ưu
− Có thể lật được số lượng bi nhỏ một cách hàng loạt
− Trọng lượng nhẹ, dễ vệ sinh, dễ lắp đặt
− Làm việc được trgong môi trường hạn hẹp thiếu diện tích
− Dễ dàng tháo lắp vệ sinh sản phẩm
− Khi làm việc, những vòng bi nhỏ lật và những vòng bi ngang bị lăn xuống va đập hư bi
− Khả năng lật cũng chưa được cao
− Không chịu được sản lượng lớn vòng bi
− Vòng bi to khó lật
4.2.3 Phương án 3: Sử dụng thanh chắn và cơ cấu CAM
Phương án khuôn là tạo ra 1 thanh chắn điều chỉnh cữ theo thông số đầu vào của vòng bi.Thanh chắn thể điều chỉnh để phù hợp với nhiều vòng bi khác nhau
Hình 4.5: Phương án băng tải khứ hồi trên băng tải kết hợp cơ cấu CAM với phễu
Hình 4 6 : Nguyên lý phương án băng tải kết hợp cơ cấu CAM, thanh chắn
Phương án này sử dụng băng tải nằm ngang và bộ truyền đai Đối với băng tải nằm ngang khả năng tách vật và lật được tối ưu nhất Thanh chắn giúp lật tương đối những vòng bi đi qua bằng momen kéo của băng tải và momen cản của thanh chắn Cơ cấu CAM phá vỡ trạng thái kẹt của vòng bi ở thanh chắn Đối với những vòng bi đi về (quay ngược lại), giúp cho vong bi lật ở băng tải đỡ bằng momen kéo của băng tải và trọng lực của vòng bi Ưu điểm:
− Có thể lật được số lượng bi nhỏ một cách hàng loạt
− Trọng lượng nhẹ, dễ vệ sinh, dễ lắp đặt
− Làm việc được trong môi trường hạn hẹp thiếu diện tích
− Dễ dàng tháo lắp vệ sinh sản phẩm
− Có thể lật được vòng bi to
Lựa chọn phương án
Sau khi xem xét về khả năng hoàn thiện sản phẩm thì chọn phương án sử dụng thanh chắn và cơ cấu CAM Với những lợi thế sau:
− Thời gian hoàn thanh 1 sản phẩm ngắn
− Tùy chỉnh được kích thước vòng bi đầu vài
− Độ chắc chắn ở các chuyển động chính cao hơn
− Tiết kiệm được không gian
− Dễ lắp ráp và bảo trì.
Trình tự công việc và tiến hành
− Thiết kế 3D cơ cấu lật vòng bi để máy hoạt động ổn định và bền vững
− Phát triển, thiết kế phương pháp lật vòng bi và đa dạng các dạng băng tải
− Thiết kế, tính toán dựa trên thanh chắn và cơ cấu CAM
− Tính toán hế thống truyền động và động cơ vận chuyển chi tiết, động cơ lật
− Tính bền cho một số vị trí quan trọng
− Xuất bản vẽ sang 2D rồi tiến hành gia công
− Lắp ráp phần cơ khí
− Thực nghiệm và khắc phục lỗi (nếu có)
Yêu cầu cần đạt được
− Độ cứng vững: Mô hình cần được cố định vững chắc bằng các mối hàn và bu lông đai ốc để đảm bảo các cơ cấu hoạt động tương tác một cách trơn tru, giảm thiểu tiếng ồn và rung động Một số chi tiết quan trọng nên được làm từ vật liệu có độ bền cao
− Tính ổn định: Đảm bảo số lượng vòng bi được lật đúng vị trí đầu vào
− Tính liên tục: Sản phẩm sẽ được tạo ra đều đặn, với máy hoạt động liên tục
− Tính tự động: Mô hình nên hoạt động êm ái, sử dụng cơ cấu hút để cấp bi và lấy sản phẩm
− Tính đa dạng sản phẩm và năng suất cao: Mô hình cần có khả năng xử lý các loại chi tiết khác nhau có dạng thanh trong phạm vi chiều dài và kích thước tối đa cho phép
− Tính kinh tế và thẩm mĩ: Vận hành máy đúng quy trình để giảm thời gian ngừng máy, từ đó nâng cao năng suất
4.4.2 Trình tự công việc tiến hành
− Phân tích trường hợp lật
− Chọn các phương án cấp vòng bi theo kích cỡ
− Tính toán thiết kế bộ truyền
− Tính toán thiết kế thanh gạt
− Tính toán bộ cơ cấu CAM
− Tính bền các chi tiết
− Tiến hành chế tạo máy
ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ VÀ TÍNH TOÁN
Tổng quan cơ cấu lật
5.1.1 Sơ đồ khối của cơ cấu lật
Hình 5.1: Sơ đồ khối của cơ cấu lật
Khối lượng riêng vòng bi: y = 7.87 T/m 3 (Do vồng bi được làm bằng thép)
Kích thước vòng bi đường kính 42 - 72 mm
Trọng lượng 1 vòng bi lớn nhất là 0,15 kg
Số lượng vòng bi đầu vào ước lượng 1 đợt: o Bi d > 0,75h: 40 viên o Bi d ≤ 0,75h: 80 viên
Khối lượng trung bình 1 viên bi: 0.1 kg
Lựa chọn cơ cấu hoạt động
Hình 5.2: Hình ảnh thanh chắn trên băng tải Ưu điểm:
− Hiệu xuất phân loại cao: Thanh chắn phân loại được thiết kế để lật các hạy hoặc chất lỏng ở trạng thái đứng có thể lật được hàng loạt đối với những vòng bi nhỏ
− Điều chỉnh linh hoạt: Nhiều mô hình thanh chắn phân loại có thể được điều chỉnh để thích ứng với các yêu cầu cụ thể của ứng dụng, bao gồm cả việc điều chỉnh kích thước lỗ hoặc cách hoạt động
− Ổn định và tin cậy Thanh chắn thường được làm từ vật liệu chất lượng cao, đảm bảo sự ổn định và độ bền trong quá trình vận hành
− Tự động hóa dễ dàng: Các hệ thống thanh chắn phân loại thường có thể được tích hợp với các thiết bị điều khiển tự động để tối ưu hóa quá trình phân loại và làm giảm yêu cầu nhân công
− Áp dụng rộng rãi: Có thể sử dụng thanh chắn phân loại trong nhiều ngành công nghiệp như thực phẩm, hóa chất, dầu khí, và khai thác khoáng sản
− Giới hạn kích thước và chất liệu: Một số mô hình thanh chắn có thể giới hạn về kích thước hạt hoặc chất lỏng có thể xử lý một cách hiệu quả
Thanh chắn băng tải khứ hồi
− Yêu cầu bảo dưỡng định kì: Đối với mô hình hoạt động liên tục, có thể cần bảo dưỡng định kỳ để tránh tắc nghẽn và duy trì hiệu suất
Hình 5.3: Hình ảnh phễu lật trên băng tải khứ hồi Ưu điểm:
− Lật hiệu quả: Phễu được thiết kế để tạo ra lật tự nhiên và hiệu quả, giúp lật một cách đồng đều đối với vòng bi to
− Dễ điều chỉnh: Phễu thường có thể được điều chỉnh để thay đổi góc của hình nón, giúp kiểm soát lưu lượng và hình dạng của chất liệu khi nó chảy ra
− Dễ bảo trì: Thiết kế đơn giản của phễu làm cho việc bảo trì và vệ sinh dễ dàng hơn so với một số hệ thống phân làn phức tạp hơn
− Áp dụng rộng rãi: Phễu có thể được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp và ứng dụng khác nhau, từ nông nghiệp đến sản xuất và chế biến
− Tiết kiệm chi phí: Phễu thường có chi phí ban đầu thấp hơn so với một số thiết bị phân làn phức tạp hơn, giúp tiết kiệm ngân sách
− Hạn chế trong việc điều chỉnh kích thước hạt: Việc điều chỉnh kích thước hạt chất liệu phân làn có thể hạn chế trong một số trường hợp, đặc biệt là đối với các loại chất liệu đặc biệt hoặc yêu cầu phân loại chính xác
− Rủi ro tắc nghẽn: Có khả năng xảy ra tắc nghẽn trong phễu hình nón, đặc biệt là khi chất liệu có đặc tính gắn kết cao hoặc có thể kết dính
− Tùy chỉnh hạn chế: Một số mô hình phễu hình nón có thể có hạn chế trong việc tùy chỉnh, làm giảm khả năng điều chỉnh cho một số ứng dụng cụ thể
− Cần thêm thiết bị điều khiển: Đôi khi, để đạt được phân làn chính xác và kiểm soát lưu lượng, có thể cần thêm các thiết bị điều khiển bổ sung, làm tăng chi phí và độ phức tạp của hệ thống.
Tính toán chọn thống số vật liệu
5.3.1 Tính toán chọn băng tải chính
Hình 5.4: Hình ảnh băng tải chính
Băng tải chính là băng tải để nhận bi đầu vào để lật hàng loạt
Lựa chọn dây tải: băng tải là bộ phận vừa để chứa vật liệu vừa là bộ phận kéo, do đó băng tải phải có độ bền cao, trọng lượng riêng nhỏ, chịu uốn tốt, độ dãn nhỏ, thích ứng việc chất hàng hóa
Băng tải vải: ít sử dụng vì độ chịu lực không cao
Băng tải bông: cũng ít được sử dụng
Băng tải cao su: nhiều nơi sử dụng Băng này gồm một số lớp bảo vệ và chặt nhau bọc tất cả lại bằng lớp cao su Băng này được sử dụng vận chuyển hàng hóa nhiệt độ từ 25 – 100 độ
Tính vận tốc băng tải:
Theo thông số đầu vào là vòng bi nên ta chọn băng tải để sử dụng trong đề tài là băng tải cao su có khă năng đáp ứng được yêu cầu
Chiều rộng băng tải theo đề bài:
𝛿1: chiều dày lớp bọc cao su ở mặt làm việc chọn (𝛿1 = 0,5 𝑚𝑚)
𝛿2: chiều dày lớp bọc cao su ở mặt không làm việc chọn (𝛿2 = 0 𝑚𝑚)
𝛿𝑚𝑐 là chiều dày 1 lớp màng cốt phụ thuộc vào loại vải chế tạo màng cốt
Q là năng suất, y là khối lượng riêng của vật, v là vận tốc băng
Ta chọn đường kính con lăn đỡ băng là Dcl = 65 𝑚𝑚
Với thép hộp có chiều dài 1200 mm ta chọn khoảng cách giữa 2 con lăn chủ động và bị động là 1135 mm
Chiều dày của vỏ con lăn Scl (mm), tùy thuộc khả năng chịu lực của con lăn, chọn Scl = 10mm
Hình 5.5: Hình ảnh trục rulo
Tính toán chọn động cơ băng tải chính:
Hình 5.6:Phân tích lực tác dụng lên băng tải
Tổng lực tác dụng lên băng tải:
𝜇= 0,3 hệ số ma sát giữa băng tải và chi tiết
F: là lực tác dụng của tối đa 80 vòng bi
102.0,95.0,95 = 0.098 kW Công suất động cơ:
Nx = 0,95 hiệu suất bộ truyền đai tới trục tang
Nkn= 0,95 hiệu suất các khớp nối
Vb = 0.4 m/s là vận tốt băng tải
Vận tốc trục hộp số:
Dựa vào kết quả tính ta chọn động cơ M540 - 402
Ta có động cơ v = 1250 (v/p) theo bảng 1
Bảng 1: Thông số động cơ M540 - 200W
Bảng 2: Thông số cho phép động cơ spg 200W
Kiểm định lại momen quán tính động cơ trên băng tải
Momen xoắn trục đầu ra hộp số:
Nhân hệ số an toàn Sf =2
Moment quán tính của băng tải và vật di chuyển:
Moment quán tính của con lăn:
Tổng moment quán quán tính:
Kết luận: JG < J thỏa mãn điều kiện
Lựa chọn đai răng là một quyết định tối ưu Loại đai này có các răng ở mặt trong, khi tiếp xúc với bánh đai, các răng trên đai sẽ khớp với các răng trên bánh đai Nhờ đó, đai răng có hiệu suất cao, không cần lực căng ban đầu lớn, và lực tác dụng lên trục cũng như lên ổ lăn sẽ giảm
Tính toán module và chiều rộng đai m = 35 √ 𝑃1
P1: công suất trên bánh đai chủ động (đơn vị: kW) n1: số vòng quay của bánh đai chủ động (đơn vị: vòng/phút)
Chọn b = 16 mm theo tiêu chuẩn ứng với m = 3 mm
𝑑 = 6 … 9 là hệ số chiều rộng đai, chọn giá trị nhỏ khi lấy module tiêu chuẩn lớn hơn tính toán và lấy giá trị lớn hơn trong trường hợp ngược lại
Chiều rộng b được lấy theo tiêu chuẩn trong bảng 3
Bảng 3: Bảng tiêu chuẩn đai răng.
Xác định các thông số của bộ truyền u = 𝑛 1
=> z2 = 42 (răng) Khoảng cách trục a được chọn theo điều kiện: a𝑚𝑖𝑛 ≤ 𝑎 ≤ a𝑚𝑎𝑥
Trong đó: p là bước đai (mm); xem bảng 5
Trị số zđ tính được cần làm tròn đến giá trị gần nhất trong bảng 6 và từ zđ đã chọn và module m xác định chiều dài ld
Bảng 5: Bảng thông số đai răng.
Từ lđ theo công thức xác định lại khoảng cách trục a, trong đó:
2 = 301.2 (mm) Đường kính vòng chia của các bánh đai: d a1 = m z 1 = 3.14 = 42 (mm) d a2 = m z 2 = 3.42 = 126 (mm) Đường kính ngoài của bánh đai: d 1 = m Z 1 - 2.𝛿= 3.18 – 2 0,6 = 51,8 (mm) d 2 = m Z 2 - 2.𝛿= 3.54 – 2 0,6 = 125,8 (mm)
𝛿 là khoảng cách từ đường trung bình của lớp chịu tải đến đáy răng; (xem bảng 5 )
Số răng đồng thời ăn khớp trên bánh đai:
Trong đó: α 1 góc ôm trên bánh đai nhỏ.
Kiểm nghiệm đai về lực vòng riêng
Lực vòng trên đai thỏa mãn điều kiện: q = 𝐹 𝑡 𝐾 đ
𝑏 + q m 𝑣 2 ≤ [𝑞] (ct 3.33 sách đồ án thiết kế máy)
5,1 ≤ 10 => thỏa điều kiện riêng về lực vòng
Số răng Z1 của bánh đai nhỏ được chọn theo bảng 4 nhằm đảm bảo tuổi thọ đai
Ft: lực vòng được xác định theo công thức (4.9 sách đồ án chi tiết máy)
𝑣 = 160 (N) qm = 0,004 - khối lượng 1m đai có chiều rộng 1,2 mm - bảng 3.31
Kđ = 1 hệ số tải trọng động - bảng 3.7 v = 0.4 vận tốc vòng (m/s)
[q]: Tải chấp nhận được cụ thể, có thể liên quan đến căng đai hoặc căng thẳng, được xác định từ [q0] và các thông số khác
[q0]: lực vòng riêng cho phép, (đơn vị: N/mm); được xác định bằng thực nghiệm ứng với đai có tỉ số truyền u ≥ 1 số bánh đai là 2 và số răng đai đồng thời ăn khớp trên bánh đai nhỏ Z0 ≥ 6 trị số của [q0]
Bảng 7: Bảng thông số giá trị qm
Bảng 8: Bảng thông số giá trị Kd
Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục
(ct 3.35, sách Đồ án Thiết Kế Máy)
Lực tác dụng lên trục (v ~ 20 m/s) có thể tính theo công thức:
Thông số đầu vào Kết quả theo công thức
Công suất trên bánh đai chủ động:
- Số vòng quay của bánh đai chủ động
- Bề rộng đai: b = 14 mm -Modun dây đai: m = 3
- Số răng của dây đai: Z = 112 răng
- Chiều dài dây đai: Lđ = 565 mm
- Đường kính vòng chia: da1= 42 mm; da2= 126 mm
- Đường kính ngoài: d1 = 51,8 mm d2 = 152,8 mm
Tính toán thiết kế các trục tang
Chọn vật liệu chế tạo trục là thép C45; chọn sơ bộ ứng suất xoắn cho phép τ = 20 MPa
Hình 5 8: Kết cấu trên trục bị động
Khoảng cách giữa hai đầu trục là:
Trong đó: a: khe hở giữa con lăn và ổ lăn, a = 50 mm
Bt: chiều dài con lăn: Bt = 400 mm t: chiều dài trục lắp ổ, t = 10 mm b: chiều dài trục lắp con lăn, b = 35 mm
Lực vòng tác dụng lên trục:
Lực tác dụng lên trục Fmax = 8 kg N
Lực tổng cộng của lực căng băng và lực vòng:
Hình 5 9: Biểu đồ nội lực trục bị động Đường kính trục d tại ổ lăn: d 1 ≥ 3 √ 0,2[τ ] 𝑀 𝑡𝑑
Thép C45 => Giới hạn bền σb = 600 Mpa Ứng suất xoắn cho phép [τ]= 12…20 MPa
Chọn d = 20 mm dựa trên thực tế làm việc
Chọn vật liệu chế tạo trục là thép C45, chọn sơ bộ ứng suất xoắn cho phép τ = 20 MPa
Mz: mômen xoắn tác dụng lên trục Đường kính trục tính theo công thức: d ≥ 3 √ 0,2 [τ ] 𝑀 𝑧 = 10 mm
Hình 5.10: Hình ảnh trục dẫn độn băng tải khứ hồi
Khoảng cách giữa hai đầu trục là:
Trong đó: a: khe hở giữa con lăn và ổ lăn; a = 50mm
Bt: chiều dài con lăn; Bt = 400 mm t: chiều dài trục lắp ổ; t = 10 mm b: chiều dài trục lắp con lăn; b = 35 mm
Lực bộ truyền đai lên trục dẫn động Fr = 153 N
Hình 5.11: Biểu đồ nội lực trục ổ lăn bị động băng tải chính Đường kính trục d tại ổ lăn: d1 ≥ 3 √ 0,2[τ ] 𝑀𝑡𝑑
Mtd =√𝑀𝑗 2 + 0,75 T𝑗 2 = 6184 N.mm với Tj = 5355 N.mm Đường kính trục d tại ổ lăn: d1 ≥ 3 √ 0,2[τ ] 𝑀𝑡𝑑
Mtd =√𝑀𝑗 2 + 0,75 T𝑗 2 = 6184 N.mm với Tj = 5355 N.mm
Giới hạn chảy σch = 450 Mpa Ứng suất xoắn cho phép [τ]= 12…20 MPa
Chọn [τ] d ≥ 14,5 mm chọn d = 20 mm phù hợp với điều kiện tính toán
Chọn then cho trục tang chủ động:
Trục chủ động có đường 20 mm
Chọn then có chiều rộng b = 10mm;
Chiều sâu rãnh then trên trục t = 6 mm
Mx = 15280 N.mm là mômen xoắn cần truyền d = 20 mm l = 30 mm
Với tải trọng tĩnh [σd] = 130 MPa; [τc] = 60 - 90 MPa
Mối ghép then đều đảo bảo độ bền đập và độ bền cắt
5.3.2 Băng khứ hồi và băng tải đỡ
Hình 5.12: Hình ảnh băng tải khứ hồi
Hình 5.13: Hình ảnh băng tải đỡ bi
Băng tải phụ là băng tải khứ hồi để chuyển vòng bi chưa lật về băng tải chính lật những
3 sản lượng băng tải chính
C: hệ số góc nghiêng v: là vận tốc của băng y: khối lượng riêng của vật
𝛿1: chiều dày lớp bọc cao su ở mặt làm việc; 𝛿1 = 0,5 𝑚𝑚
𝛿2: chiều dày lớp bọc cao su ở mặt không làm việc chọn; 𝛿2 =0 𝑚𝑚
𝛿𝑚𝑐 là chiều dày 1 lớp màng cốt phụ thuộc vào loại vải chế tạo màng cốt
=> i = 2mm Để phù hợp cho việc thiết kế tính toán chọn B = 100 mm,
Băng tải khứ hồi là 800 mm
Trọng lượng hàng trên 1m băng tải: 4 kg
Trọng lượng hàng trên 1m chiều dài: 1 kg
Lựa chọn vật liệu đai cao su
B = 300 𝑚𝑚 và là loại băng tải di động băng vải - cao su thường lấy 60 mm – 90 mm
Ta chọn kính con lăn đỡ băng là Dcl = 65 𝑚𝑚
Với thép hộp có chiều dài 1200 mm ta chọn khoảng cách giữa 2 con lăn chủ động và bị động là 1135 mm Với băn tải khứ hồi là 1000 mm chọn khoảng cách giữa 2 con lăn chủ động và bị động là 935 mm
Chiều dày của vỏ con lăn s (mm), chọn s = 10 mm
Tính toán chọn động cơ băng tải phụ:
Hình 5.14: Phân tích lực tác dụng lên băng tải
Tổng lực tác dụng lên băng tải:
𝜇= 0,3 hệ số ma sát giữa băng tải và chi tiết
Công suất cần thiết của động cơ:
Nx = 0,95 hiệu suất bộ truyền đai tới trục tang
Nkn= 0,95 hiệu suất các khớp nối
Với hệ số an toàn là 2
Bảng 9: Bảng thông số động cơ M540 80W
Momen xoắn trục đầu ra hộp số:
2.0,7 = 0,54 N.m Nhân hệ số an toàn Sf = 2
( Dựa vào kết quả tính ta chọn động cơ M540 – 402)
Kiểm định lại momen quán tính động cơ trên băng tải
Moment quán tính của băng tải và vật di chuyển:
Moment quán tính của con lăn:
8 3,5 (65.10 -3 ) 2 = 18,4.10 -3 (kg/m 2 ) Tổng moment quán quán tính:
Kết luận: J G < J thỏa mãn điều kiện J = 1.1 theo bảng 10
Bảng 10: Bảng giá trị momen quán tính cho phép động cơ M540
Tính toán bộ truyền đai
Lựa chọn đai răng là một quyết định tối ưu Loại đai này có các răng ở mặt trong, khi tiếp xúc với bánh đai, các răng trên đai sẽ khớp với các răng trên bánh đai Nhờ đó, đai răng có hiệu suất cao, không cần lực căng ban đầu lớn, và lực tác dụng lên trục cũng như lên ổ lăn sẽ giảm
Tính toán modun và chiều rộng đai: m = 35 √ P1 n1
P1: công suất trên bánh đai chủ động; (đơn vị: kW) n1: số vòng quay của bánh đai chủ động; (đơn vị: vg/ph)
Chọn b = 18 mm theo tiêu chuẩn ứng với m = 3 mm
𝑑 = 6 … 9 là hệ số chiều rộng đai, chọn giá trị nhỏ khi lấy module tiêu chuẩn lớn hơn tính toán và lấy giá trị lớn hơn trong trường hợp ngược lại
Chiều rộng b được lấy theo tiêu chuẩn trong bảng 3
Xác định các thông số của bộ truyền
Chọn tỉ số truyền bằng 1 do cần sự đồng tốc của 2 bánh cao su dẫn động vòng quấn
Số răng z1 của bánh đai nhỏ được chọn theo bảng 4 nhằm đảm bảo tuổi thọ đai
Số răng của bánh đai lớn: z2 = u z1 = 3.12 = 36
𝑧 1 = 3 Khoảng cách trục a được chọn theo điều kiện: a𝑚𝑖𝑛 ≤ 𝑎 ≤ a𝑚𝑎𝑥
Chọn Zd = 90 răng theo bảng 6
Trong đó: p: là bước đai (mm), xem bảng 5
Trị số zd tính được cần làm tròn đến giá trị gần nhất trong bảng 6và từ zd đã chọn và module m xác định chiều dài ld
Từ lđ theo công thức xác định lại khoảng cách trục a, trong đó:
2 = 734 mm Đường kính vòng chia của các bánh đai: da1 = m z1 = 3.12 = 36 (mm) da2 = m z2 = 3.36 = 108 (mm) Đường kính ngoài của bánh đai: d1 = m z1 - 2.𝛿= 3.12 – 2 0,6 = 34,8 (mm) d2 = m z2 - 2.𝛿= 3.36 – 2 0,6 = 106,8 (mm).
𝛿 là khoảng cách từ đường trung bình của lớp chịu tải đến đáy răng; xem bảng 3.27 [bảng 5]
Số răng đồng thời ăn khớp trên bánh đai:
𝑎 ] 57,3 = 180 Trong đó: α1: góc ôm trên bánh đai nhỏ
Kiểm nghiệm đai về lực vòng riêng.
Lực vòng trên đai thỏa mãn điều kiện: q = Ft.Kđ
𝑏 + qm.𝑣 2 ≤ [𝑞] (ct 3.33) 1,65 ≤ 10 => thỏa điều kiện riêng về lực vòng
Ft lực vòng được xác định theo công thức (ct 4.9 sách ĐA TKM) qm = 0,004 - khối lượng 1m đai có chiều rộng 1 mm - bảng 7
Kđ = 1 - hệ số tải trọng động - bảng 3.7 [3] v = 1– vận tốc vòng (m/s)
[q] = [q0] CZ Cu= 10.1.1 = 10 [q]: Tải chấp nhận được cụ thể, có thể liên quan đến căng đai hoặc căng thẳng, được xác định từ [q0] và các thông số khác
[q0] lực vòng riêng cho phép, N/mm, được xác định bằng thực nghiệm ứng với đai có tỉ số truyền u ≥ 1 số bánh đai là 2 và số răng đai đồng thời ăn khớp trên bánh đai nhỏ z0 ≥ 6 trị số của [qo]
Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục
𝐹0 = (1,1 ÷ 1,3)𝐹𝑣 = (1,1 ÷ 1,3)𝑞𝑚 𝑏 𝑣2 = 1,2.0,004.16 1= 0.0768 (ct 3.35) Lực tác dụng lên trục (v~20m/s) có thể tính theo công thức:
Thông số đầu vào Kết quả theo công thức
Công suất trên bánh đai chủ động:
- Số vòng quay của bánh đai chủ động
- Bề rộng đai: b= 12mm -Modun dây đai: m= 3
- Khoảng cách trục:amax= 294mm
- Số răng của dây đai: Z= 90 răng
- Chiều dài dây đai: Lđ= 847 mm
- Đường kính vòng chia: da1= 36mm; da2= 108 mm -Đường kính ngoài: d1 = 34,8 mm d2 = 106,8 mm -Góc ôm: α = 180
Tính toán thiết kế các trục tang
Trục tang bị động của 2 băng tải
Chọn vật liệu chế tạo trục là thép C45, chọn sơ bộ ứng suất xoắn cho phép τ = 20 MPa
Hình 5.16: Kết cấu trên trục bị động
Khoảng cách giữa hai đầu trục là:
Trong đó: a: khe hở giữa con lăn và ổ lăn; a = 50mm
Bt: chiều dài con lăn; Bt = 100 mm t: chiều dài trục lắp ổ; t = 10 mm b: chiều dài trục lắp con lăn; b = 35 mm
Lực vòng tác dụng lên trục:
Lực tác dụng lên trục Fmax = 3kg = 30 N
Lực tổng cộng của lực căng băng và lực vòng:
Hình 5.17: Biểu đồ nội lực trục ổ lăn bị động Đường kính trục d tại ổ lăn: d1 ≥ √ 𝑀𝑡𝑑
Giới hạn chảy σch = 450 Mpa Ứng suất xoắn cho phép [τ]= 12…20 MPa
Chọn d = 15 mm dựa trên thực tế làm việc
Chọn vật liệu chế tạo trục là thép C45, chọn sơ bộ ứng suất xoắn cho phép τ MPa
Mz: mômen xoắn tác dụng lên trục Đường kính trục tính theo công thức: d ≥ √ Mz
Hình 5.18: Hình ảnh trục dẫn độn băng tải phụ
Khoảng cách giữa hai đầu trục là:
Trong đó: a: khe hở giữa con lăn và ổ lăn; a = 50 mm
Bt: chiều dài con lăn; Bt = 100 mm t: chiều dài trục lắp ổ; t = 10 mm b: chiều dài trục lắp con lăn; b = 35 mm
Lực bộ truyền đai lên trục dẫn động Fr = 153,6 N
Hình 5.19: Biểu đồ nội lực trục ổ lăn bị động băng tải phụ Đường kính trục d tại ổ lăn: d1 ≥ √ 𝑀𝑡𝑑
Mtd =√𝑀𝑗 2 + 0,75 T𝑗 2 = 4637 N.mm với Tj = 5355 (N.mm)
Giới hạn chảy σch = 450 Mpa Ứng suất xoắn cho phép [τ]= 12…20 MPa
Chọn [τ] ,d ≥ 9,95 chọn d = 10mm phù hợp với điều kiện tính toán
Chọn then cho trục tang chủ động:
Trục chủ động có đường 10 mm
Chọn then có chiều rộng b = 2 mm; chiều cao h = 3mm; chiều sâu rãnh then trên trục t = 2 mm; chiều sâu rãnh then trên pully t1 = 1,5 mm
Mx = 5355 Nmm là mômen xoắn cần truyền d = 10 mm l = 30 mm
Với tải trọng tĩnh [σd] = 100MPa, [τc] = 60 - 90 MPa
Mối ghép then đều đảo bảo độ bền đập và độ bền cắt.
Thanh chắn
Hình 5.20: Hình ảnh thanh chắn
Thanh chắn sử dụng để tạo ra moment cản để lật vòng bi Chiều cao của thanh chắn phụ thuộc vào chiều cao của vòng bi Vòng bi có kích thước 42 - 72mm cữ được chỉnh h - 1mm
Trường hợp vòng bi không đủ điều kiện lật vòng bi chịu lực tác dụng của lực kéo và
58 phản lực do thanh hợp lực tác dụng của 2 lực thành phần khiến vòng bi đi sang băng tải khứ hồi và ngược lại từ băng tải khứ hồi về băng tải chính
Thanh chắn băng tải khứ hồi:
Thanh chắn sử dụng để tạo ra moment cản để lật vòng bi Chiều cao của thanh chắn = 0 Để tất cả vòng bi sẽ đi về băng tải chính
Vòng bi chịu tác dụng của lực kéo băng tải khứ hồi và lực cản của thanh chắn, hợp lực của 2 lực thành phần hướng vòng bi ra băng tải chính
Tổng thể những vị trí chịu xoắn của các thanh với moment xoắn không cao ta chọn vật liệu là nhôm định hình kích thước 30x30 để chịu lực
Thanh chắn băng tải khứ hồi
Tính toán thiết kế thanh chắn băng tải chính Để lật vòng bi trạng thái nằm ngang
Ta có chiều dài 2 băng tải: băng tải chính và băng tải khứ hồi là 400 mm Để băng tải chính khi tiếp xúc với vòng bi chưa lật nó sẽ di chuyển về băng tải khứ hồi nên ta sẽ cho thanh nhôm lệch 1 góc 𝛼 Đặc tính vòng nằm ngang sẽ lăn chặn bởi thanh chắn
Khối lượng viên bi lớn nhất 0,1 kg số lượng tối đa 80 viên
Tổng khối lượng đầu vào: 8kg/ 1 đợt
Lực tác dụng lên thanh 8 ∗ 9,8 = 78,4 N/mm
Chiều dài trên băng tải chính là 400 mm nên tổng lực tác dụng lên thanh chắn là 120 Thanh chắn có chiều dài:
500 cos (30) = 577 mm Với 500 mm là chiều dài của băng tải chính và khứ hồi
Ta có 400mm là chiều dài thanh gắn vuông góc 2 băng tải
60 Điều kiện lật Mkéo < Mcản => F.r < F.d d > r; với d là khảng cách từ băng tải đến thanh chắn; r là bán kính của vòng bi Để thỏa mãn điều kiện lật, tùy từng loại vòng bi cữ được chỉnh hợp lý
Tính moment xoắn thanh nhôm đứng.
Hình 5.21: Hình ảnh thanh nhôm đứng
Moment xoắn tại thanh đứng:
Tính moment xoắn tại thanh chắn ở băng tải khứ hồi
Hình 5.22: Hình ảnh thanh chắn trên thanh tải khứ hồi Để chuyển làn từ băng tải khứ hồi về băng tải chính ta chọn góc nghiêng của thanh gạt ta chọn góc chuyển làn là 1 góc tù chọn góc b = 30 độ
Ta có băng tải khứ hồi có số lượng vòng bi = 1/3 băng tải chính nên tổng lực tác dụng lên thanh chắn = 120/3 = 40N
Moment xoắn tại điểm gán thanh = 40 Sin(30) 50 = 1000 N
Tính moment xoắn thanh đứng tại băng tải khứ hồi
Hình 5.23: Hình ảnh thanh nhôm đứng trên tải khứ hồi
Thanh nhôm ải đứng băng tkhứ hồi
Chiều dài thanh chắn : 100:cos30 = 144mm
Moment xoắn tại thanh đứng: 50 40 = 2000 N.mm
Giải pháp để bảo vệ thanh:
Hình 5.24: Hình ảnh thanh nối và ke nhôm
Moment tác dụng lực rất lớn sẽ gây hư thanh và biến dạng thanh tại các điểm chịu lực đối thanh gạt thì điểm chịu lực nằm ở điểm nối nên ta chọn chọn mối ghép, đối trường hợp thanh đứng ta chọn ke nhôm để bảo vệ thanh
Chọn vật liệu làm thép CT3 Ưu điểm:
− Bền và chắc chắn: Phễu làm bằng sắt thường rất bền và chịu được các điều kiện khắc nghiệt, ví dụ như nhiệt độ cao
− Dễ vệ sinh và Bảo quản: Sắt không dễ bị ăn mòn nếu được bảo quản và vệ sinh đúng
62 cách, do đó phễu sắt thường dễ dàng bảo quản sau khi sử dụng
Dễ bị ăn mòn: Trong môi trường có độ pH cao hoặc trong một số trường hợp đặc biệt, sắt có thể bị ăn mòn, làm giảm tuổi thọ của phễu
Tính toán và kiểm nghiệm vật liệu:
Chiều cao phễu h = 72mm, bằng chiều cao của vòng bi
Phễu có thể chỉnh cữ trong khoảng 42mm – 72mm
Chọn vật liệu thép CT3 có [σ] = 210 N/mm 2 σ = 𝐹
𝐴 Đối với lực tác dụng lên phễu lật F = 15 N
A = 𝜋 R 2 = 𝜋 36 2 = 4071 mm 2 = 0.004071 m 2 σ = 7641 N/m 2 < [σ] (Thỏa mãn độ bền)
Vòng bi sẽ chịu tác dụng của trọng lực điểm lật là điểm nằm trên băng tải khứ hồi
Vòng bi chịu tác dụng của trọng lực và lực kéo của băng tải Tổng hợp lực tác dụng lên vòng bi :√𝐹 2 + 𝑃 2 E N
Cơ cấu CAM sử dụng để phá vỡ trạng thái kẹt của vòng bi nhỏ ở thanh chắn băng tải chính
Sau khi thí nghiệm ở thanh chắn số bi kẹt trong 1 đợt là 35 viên bi bé khối lượng
Vận tốc 0,4 m/s nên lực tác dụng để phá vỡ tráng thái kẹt F > 35 N
Chon bán kinh CAM R = 30mm
Chọn tốc độ quay của CAM là 60 vòng / phút
Nhân hệ số an toàn: 2
Chọn động cơ: Động cơ giảm tốc DC 24V 15W 150RPM XD -37GB555 / C1H11 C1H12
5.8 Tính toán chọn vitme và ổ lăn
Hình 5.28: Hình ảnh và vị trí trục vít
Trục vít sử dụng trường hợp: thanh chắn trên băng tải khứ hồi và trên cơ cấu CAM
Bộ cam có khối lượng 5kg
Chọn vật liệu vitme : Thép C45,Chọn sơ bộ τ MPa.
Lực tác dụng lên tải:
Fa là lực dọc trục, t là thời gian chỉnh cữ
Chọn thời gian để chỉnh cữ t = 3s
Chọn d = 8mm để phù hợp với thẩm mĩ và thiết kế
Hình 5.29: Hình ảnh gối đỡ Đường kính trục đỡ ổ lăn d = 8mm
Khả năng tải tĩnh Co = 5k1 N
Tốc độ giới hạn ngh = 2900 v/p
Tốc độ thực tế ntt = 688 v/p
Kiểm nghiệm ổ theo khả năng tải động: (Công thức 11.1)
𝐶𝑑 = 𝑄 √𝐿 𝑚 ≤ 𝐶 => 1,04kN ≤ 10k6 N L: là đại lượng đo triệu vòng m = 2; m là bậc của đường cong mỗi khi thử về ổ lăn
Khả năng tải động đảm bảo
Kiểm nghiệm ổ theo khả năng tải tĩnh: (ct 11.19)
Phễu lật
Chọn vật liệu làm thép CT3 Ưu điểm:
− Bền và chắc chắn: Phễu làm bằng sắt thường rất bền và chịu được các điều kiện khắc nghiệt, ví dụ như nhiệt độ cao
− Dễ vệ sinh và Bảo quản: Sắt không dễ bị ăn mòn nếu được bảo quản và vệ sinh đúng
62 cách, do đó phễu sắt thường dễ dàng bảo quản sau khi sử dụng
Dễ bị ăn mòn: Trong môi trường có độ pH cao hoặc trong một số trường hợp đặc biệt, sắt có thể bị ăn mòn, làm giảm tuổi thọ của phễu
Tính toán và kiểm nghiệm vật liệu:
Chiều cao phễu h = 72mm, bằng chiều cao của vòng bi
Phễu có thể chỉnh cữ trong khoảng 42mm – 72mm
Chọn vật liệu thép CT3 có [σ] = 210 N/mm 2 σ = 𝐹
𝐴 Đối với lực tác dụng lên phễu lật F = 15 N
A = 𝜋 R 2 = 𝜋 36 2 = 4071 mm 2 = 0.004071 m 2 σ = 7641 N/m 2 < [σ] (Thỏa mãn độ bền)
Vòng bi sẽ chịu tác dụng của trọng lực điểm lật là điểm nằm trên băng tải khứ hồi
Vòng bi chịu tác dụng của trọng lực và lực kéo của băng tải Tổng hợp lực tác dụng lên vòng bi :√𝐹 2 + 𝑃 2 E N
Cơ cấu CAM
Cơ cấu CAM sử dụng để phá vỡ trạng thái kẹt của vòng bi nhỏ ở thanh chắn băng tải chính
Sau khi thí nghiệm ở thanh chắn số bi kẹt trong 1 đợt là 35 viên bi bé khối lượng
Vận tốc 0,4 m/s nên lực tác dụng để phá vỡ tráng thái kẹt F > 35 N
Chon bán kinh CAM R = 30mm
Chọn tốc độ quay của CAM là 60 vòng / phút
Nhân hệ số an toàn: 2
Chọn động cơ: Động cơ giảm tốc DC 24V 15W 150RPM XD -37GB555 / C1H11 C1H12
Tính toán chọn vitme và ổ lăn
Hình 5.28: Hình ảnh và vị trí trục vít
Trục vít sử dụng trường hợp: thanh chắn trên băng tải khứ hồi và trên cơ cấu CAM
Bộ cam có khối lượng 5kg
Chọn vật liệu vitme : Thép C45,Chọn sơ bộ τ MPa.
Lực tác dụng lên tải:
Fa là lực dọc trục, t là thời gian chỉnh cữ
Chọn thời gian để chỉnh cữ t = 3s
Chọn d = 8mm để phù hợp với thẩm mĩ và thiết kế
Hình 5.29: Hình ảnh gối đỡ Đường kính trục đỡ ổ lăn d = 8mm
Khả năng tải tĩnh Co = 5k1 N
Tốc độ giới hạn ngh = 2900 v/p
Tốc độ thực tế ntt = 688 v/p
Kiểm nghiệm ổ theo khả năng tải động: (Công thức 11.1)
𝐶𝑑 = 𝑄 √𝐿 𝑚 ≤ 𝐶 => 1,04kN ≤ 10k6 N L: là đại lượng đo triệu vòng m = 2; m là bậc của đường cong mỗi khi thử về ổ lăn
Khả năng tải động đảm bảo
Kiểm nghiệm ổ theo khả năng tải tĩnh: (ct 11.19)
Hình 5.30: Hình ảnh khối chuyển làn
Khối chuyển làn có chiều cao bằng chiều cao tối đa của bi h = 72mm
Vòng bi to khi bị chặn bởi thanh chắn chuyển tới băng tải khứ hổi để ép cho vòng bi to về 1 góc Để dễ dàng đưa vòng bi lớn về 1 kiểu ta chọn góc chuyển làn = 45 độ
Chọn vật liệu thép CT3 có [σ] = 210N/mm 2 σ = 𝐹
𝐴 Đối với lực tác dụng lên khối chuyển làn:
Nguyên lý hoạt động
Hình 5.31: Hình ảnh cơ cấu lật
Vòng bi có nhiều mã, mã to và nhỏ Đối với mã vòng bi nhỏ sau khi cơ cấu hút vòng bi hút bi từ thùng chứa hàng, người vận hành sẽ thấy mã vòng bi nhỏ sẽ chỉnh (1) cữ đưa khối chuyển làn lên cho cơ cấu CAM và thanh gạt khứ hồi xuống bằng tay Vòng bi nhỏ sẽ đi hàng loạt.Va vào thanh chắn (4) vòng bi sẽ lật đa phần (4) nhưng sau một thời gian vòng bi sẽ bị kẹt dưới thanh chắn và tích số lượng lớn tại đó, cơ cấu CAM (8) sẽ đập phá vỡ trạng thái kẹt của vòng bi, vòng bi sẽ dần dần đi về băng tải khứ hồi và chuyển về băng tải chính bằng thanh gạt khứ hồi (7), những vòng bi chưa lật sẽ được lật tại thanh gạt khứ hồi (7) và thanh chắn (4)
67 Đối với vòng bi lớn người vận hành chỉnh cữ sử dụng khối chuyển làn (5), phễu lật (6) và lật tại băng tải đỡ (3) Nguyên lý hoạt động vòng bi to có chiều ngang hơn chiều dài ngắn, đầu tiền vòng bi đi vào băng tải chính số lượng hàng loạt sau đó va vào thanh chắn
(4) thì vòng bi đã được lật có chiều cao thấp sẽ đi qua thanh chắn, còn đối với vòng bi chưa lật sẽ kẹt ở thanh chắn đi dần dần về khối chuyển làn (5) trên băng tải khứ hồi (2) vòng bi sẽ lệch 1 góc 45 độ đi về phễu lật (6) rớt xuống và lật trên băng tải đỡ (3)
CHẾ TẠO VÀ THỰC NGHIỆM MÁY
Cấu tạo của máy
Hình 6.1: Hình ảnh tổng thể máy
Chế tạo
Dựa trên phần mềm SolidWorks, nhóm chúng tôi đã thiết kế và xuất bản vẽ 2D, sau đó chọn lựa các phương pháp gia công hợp lý để tiến hành chế tạo các chi tiết máy Trong quá trình gia công và lắp ráp máy, chúng tôi đã áp dụng các phương pháp đã học trong suốt 4 năm đại học, đồng thời tham khảo kinh nghiệm từ các anh chị khóa trước để tăng tốc độ và giảm chi phí gia công Các phương pháp chúng tôi sử dụng bao gồm: tiện, in 3D, cắt laser, và các kỹ thuật khác
6.2.1 Một số chi tiết gia công
Khảo nghiệm máy
− Đánh giá mức độ lật
− Đánh giá mức độ an toàn
− Phát hiện lỗi phát sinh trong quá trình hoạt động
− Đánh giá khả năng làm việc của máy
− Xém xét thành phần máy
− Đánh giá mức độ an toàn
− Chỉnh trạng thái hoạt động
− Tắt máy và lất vòng bi
Thực nghiệm máy
Đánh giá chất lượng: Vòng bi được lật không? Tỷ lệ lật năng suất có đủ không?
Sơ đồ bố trí thí nghiệm:
Hình 6.2: Sơ đồ khối thực nghiệm máy.
Đánh giá quá trình thực nghiệm
Quá trình thực nghiệm còn gặp nhiều gian nan, nhất là ở quá trình chế tạo cơ cấu CAM, băng tải, trục,…
Thiết kế và chế tạo cần đảm bảo tính đồng nhất với nhau
Chi phí mua vật liệu cao nên có sửa lại thiết kế nhiều lần
Mô hình vận hành đã gần như ổn định nhưng vẫn có gặp lỗi phát sinh tuy nhiên không nhiều.
Vấn đề an toàn và hướng dẫn khi sử dụng máy
Máy có cơ cấu chuyển động quay tròn và tịnh tiến liên kết nên quá trình vận hành nếu một cơ cấu xảy ra lỗi thì cả hệ thống đề bị trục trặc
Máy có hệ cơ cấu CAM nên có thể gây chấn thương
Các biện pháp an toàn:
Cần thường xuyên kiểm tra ma sát giữa bánh truyền động, dây đai và hệ thống lật
Khi vận hành máy cần mang bao tay, găng tay, đồ bảo hộ để tránh các tai nạn có thể xảy ra Thường xuyên bảo trì bảo dưỡng các thiết bị để hoạt động tốt nhất
Cần thường xuyên kiểm tra dây đai và bánh ma sát trong bộ truyền bánh ma sát.
