Thiết kế và chế tạo mô hình đóng nắp chai tự động

MỤC LỤC Trang Trang bìa phụ Quyết định làm đồ án Nhận xét của giáo viên hướng dẫn Nhận xét của giáo viên phản biện MỤC LỤC---1 DANH MỤC CÁC BẢNG---4 DANH MỤC CÁC HÌNH---5 LỜI NÓI ĐẦU---

MỤC LỤC

Trang

Trang bìa phụ

Quyết định làm đồ án

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn

Nhận xét của giáo viên phản biện

MỤC LỤC -1

DANH MỤC CÁC BẢNG -4

DANH MỤC CÁC HÌNH -5

LỜI NÓI ĐẦU -8

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT VÀ HỆ THỐNG ĐÓNG NẮP CHAI TỰ ĐỘNG - 9

1.1 Tổng quan về tự động hóa quá trình sản xuất -9

1.1.1 Phân loại tự động hóa -9

1.1.1.1 Tự động hóa cứng -9

1.1.1.2 Tự động hóa lập trình -9

1.1.1.3 Tự động hóa linh hoạt - 10

1.1.2 Tự động hóa trong thời đại hiện nay - 10

1.1.3 Sự cần thiết của tự động hóa - 11

1.2 Nhu cầu sử dụng các sản phẩm nước uống đóng chai, hộp đóng nắp - 12

1.3 Thực trạng sản xuất của các công ty ở Việt Nam - 13

CHƯƠNG II THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN CHẾ TẠO MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐÓNG NẮP CHAI TỰ ĐỘNG - 17

2.1 Giới thiệu và nguyên lý hoạt động của hệ thống đóng nắp chai - 17

2.1.1 Giới thiệu - 17

2.1.2 Vật tư chế tạo dây chuyền - 17

2.1.3 Băng tải - 18

2.1.4 Cụm chi tiết cấp nắp - 18

2.1.5 Cụm chi tiết giữ chai - 19

2.1.6 Cụm chi tiết đóng nắp - 20

2.1.7 Nguyên lý hoạt động chung cho dây chuyền - 21

2.2 Tính toán chế tạo các cụm chi tiết trong dây chuyền - 22

2.2.1 Tính toán thiết kế băng tải - 22

2.2.1.1 Giới thiệu chung về công dụng và phân loại máy chuyển liên tục - 22

2.2.1.2 Chọn loại băng tải - 24

2.2.1.3 Chọn cụm chi tiết dẫn động - 25

2.2.1.4 Thiết kế băng tải - 26

2.2.2 Tính toán cụm xoáy nắp và cụm chi tiết giữ chai - 28

2.2.2.1 Tính toán thiết kế chi tiết mâm xoay trong cụm giữ chai - 28

2.2.2.2 Tính toán thiết kế cụm chi tiết xoáy nắp - 28

CHƯƠNG III GIỚI THIỆU BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH SIMATICIC S7-200 - 42

3.1 Tổng quan về PLC - 42

3.1.1 Cấu trúc phần cứng của CPU - (CENTRAL PROCCESSING UNIT) - 42

3.1.2 Cấu trúc phần cứng PLC - 43

3.1.2.1 Bộ xử lý trung tâm (CPU- CENTRAL PROCCESSING UNIT) - 45

3.1.2.2 Bộ nhớ và bộ phận khác - 45

3.1.2.3 Khối vào ra - 46

3.1.2.4 Thiết bị lập trình - 46

3.1.3 Khái niệm về lập trình PLC - 47

3.1.3.1 Giải thích chương trình LADDER - 47

3.1.3.2 Ngõ vào và ngõ ra - 47

3.1.3.3 Thanh ghi (register) - 48

3.1.3.4 Bộ đếm (counter) - 48

3.1.3.5 Bộ định thời gian (timer) - 49

3.2 Giới thiệu bộ điều khiển lập trình S7-200 - 50

3.2.1 Cấu trúc phần cứng - 50

3.2.1.1 Đặc điểm chung - 50

3.2.1.2 Các đèn trạng thái - 52

3.2.1.3 Ngõ vào - 53

3.2.1.4 Ngõ ra - 53

3.2.1.5 Nguồn cung cấp - 53

3.2.1.6 Cổng truyền thông nối tiếp - 54

3.2.1.7 Công tắc chọn chế độ làm việc - 55

3.2.1.8 Giao tiếp với thiết bị ngoại vi - 55

3.2.2 Cấu trúc bộ nhớ S7-200 - 55

3.2.2.1 Phân chia bộ nhớ - 55

3.2.2.2 Vùng nhớ dữ liệu - 56

3.2.2.3 Vùng đối tượng - 58

3.2.2.4 Mở rộng cổng vào ra - 59

3.2.2.5 Phương thức truy cập bộ nhớ - 60

3.2.3 Cấu trúc chương trình của S7-200 - 62

3.2.4 Nguyên lý hoạt động - 63

3.2.5 Ngôn ngữ lập trình - 64

3.2.5.1 Phương pháp LADDER - 65

3.2.5.2 Phương pháp hình khối FBD - 66

3.2.5.3 Phương pháp liệt kê STL - 66

CHƯƠNG IV HỆ THỐNG VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN - 68

4.1 Các phần tử điều khiển điều chỉnh - 68

4.1.1 Van điều khiển - 68

4.1.1.1 Van một chiều - 68

4.1.1.2 Van đảo chiều - 68

4.1.1.3 Sơ đồ điều khiển của van - 74

4.1.2 Phần tử đưa tín hiệu - 74

4.1.2.1 Nút nhấn - 75

4.1.2.2 Công tắc - 75

4.1.2.3 Giới hạn hành trình - 76

4.1.2.4 Cảm biến - 76

4.2 Sơ đồ điện động của hệ thống điện trong dây chuyền - 79

4.3 Chương trình điều khiển - 80

4.3.1 Lưu đồ thuật toán của chương trình - 80

4.3.2 Chương trình điều khiển - 82

KẾT LUẬN - 88

TÀI LIỆU THAM KHẢO - 89

DANH MỤC CÁC BẢNG

1 Bảng 1: Thông số của các PLC s7 200 - 22x

2 Bảng 2: Phân chia và toán hạng vùng dữ liệu

3 Bảng 3: Toán hạng và phân chia vùng đối tượng

4 Bảng 4: Các module mở rộng của CPU 224

5 Bảng 5: Định nghĩa sắp xếp

DANH MỤC CÁC HÌNH

1 Hình 1.2: Sản phẩm nước ép trái cây đóng chai

2 Hình 1.3a: Dây chuyền chiết rót đóng nắp chai dầu bôi trơn

3 Hình 1.3b: Dây chuyền đóng nắp chai nước mắm

4 Hình 1.3c: Dây chuyền chiết rót và đóng nắp chai sữa

5 Hình 1.3d: Dây chuyền chiết rót và đóng nắp chai thuốc trừ sâu

6 Hình 1.3e: Mô hình đóng nắp chai tự động

7 Hình 2.1: Dây chuyền đóng nắp chai tự động.

8 Hình 2.1.3: Băng tải

9 Hình 2.1.5a : Chi tiết mâm xoay

10 Hình 2.1.5b: Chi tiết xilanh và cánh tay kẹp

11 Hình 2.1.6: Chi tiết cụm xoáy nắp

12 Hình 2.1.7: Sơ đồ khối các cụm chi tiết của dây chuyền

13 Hình 2.2.1.1 : Cấu tạo chung của băng tải

14 Hình 2.2.1.2a: Băng tải đai

15 Hình 2.2.1.2b: Băng tải đai trong dây chuyền sản xuất

16 Hình 2.2.1.2c: Băng tải con lăn

17 Hình 2.2.1.2d: Băng tải

18 Hình 2.2.1.3a: Động cơ bước

19 Hình 2.2.1.3b: Động cơ servo

20 Hình 2.2.1.3.c: Động cơ 1 chiều

21 Hình 2.2.1.4a: Băng tải

22 Hình 2.2.1.4b: Bản vẽ chi tiết của rulô

23 Hình 2.2.2.2a: Lực tác động lên xilanh tác dụng đơn.

24 Hình 2.2.2.2b: Kí hiệu xi lanh tác dụng đơn

25 Hình 2.2.2.2c: Xilanh màng

26 Hình 2.2.2.2d: Xilanh tác dụng hai chiều

27 Hình 2.2.2.2e: Xilanh tác dụng hai chiều không có giảm chấn.

28 Hình 2.2.2.2f: Các loại kết cấu đồ gá lắp thêm với xilanh tác dụng 2 chiều.

29 Hình 2.2.2.2g: Xilanh tác dụng hai chiều có cụm chi tiết giảm chấn

điều chỉnh được ở cuối khoảng chạy

30 Hình 2.2.2.2h: Sơ đồ lực

31 Hình 2.2.2.2i: Xilanh nhiều vị trí

32 Hình 2.2.2.2j: Xilanh với pittông rỗng và khả năng ứng dụng.

33 Hình 2.2.2.2k: Phần tử đệm kín xilanh

34 Hình 2.2.2.2l: Xilanh

35 Hình 2.2.2.2m:Xi lanh tác dụng 2 chiều

36 Hình 3.1.2: Sơ đồ cấu trúc bên trong PLC

37 Hình 3.2.1.1: Hình dạng và cấu trúc bên ngoài của PLC s7 200 - 224

38 Hình 3.2.1.6: Chuyển đổi RS232 sang RS485

39 Hình 3.2.2.5a: Truy cập theo bit

40 Hình 3.2.2.5b: Truy cập theo Byte

41 Hình 3.2.2.5c: Truy cập theo word

42 Hình 3.2.2.5c: Truy cập theo Double word

43 Hình 3.2.4: Chương trình thực hiện theo vòng quét (Scan) trong S7 200

44 Hình 3.2.5.1 - Ví dụ về ngôn ngữ LAD

45 Hình 3.2.5.2: Ví dụ về ngôn ngữ FBD

46 Hình 3.2.5.3: Ví dụ về ngôn ngữ STL.

47 Hình 4.1.1.1: Van một chiều

48 Hình 4.1.1.2a: Các thành phần van chỉnh hướng

49 Hình 4.1.1.2b: Kí hiệu van đảo chiều

50 Hình 4.1.1.2c: Van 2/2

51 Hình 4.1.1.2d: Van đảo chiều 3/2

52 Hình 4.1.1.2e: Van đảo chiều 4/2

53 Hình 4.1.1.2f: Van đảo chiều 5/2

54 Hình 4.1.1.2i: Van đảo chiều 4/3

55 Hình 4.1.1.3: Sơ đồ điều khiển của các Van 5/2 trong hệ thống.

56 Hình 4.1.2.1a: Tín hiệu điện (NO,NC)

57 Hình 4.1.2.1b: Tín hiệu khí (NC).

58 Hình 4.1.2.1c: Tín hiệu điện (NO).

65 Hình 4.1.2.4d: Cảm biến tia phản hồi

66 Hình 4.1.2.4e: Cảm biến quang

67 Hình 4.2: Sơ đồ điện động của mô hình

68 Hình 4.3.1: Lưu đồ thuật toán

69 Hình 4.3.2: Symbole table

LỜI NÓI ĐẦU -  -

Trong công cuộc công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước, cơ khí nói chung đóng một vai trò rất quan trọng Nhưng ngày nay với sự phát triển vượt bậc của công nghệ, cơ khí truyền thống không thể mang lại hiệu quả cao trong nền kinh thế thị trường Chính vì vậy xuất hiện một xu hướng mới trong công nghệ, đó là sự kết hợp giữa cơ khí, công nghệ thông tin và điện tử để hình thành một lĩnh vực mới - Lĩnh vực

cơ khí tự động hóa Trên thế giới, cơ khí tự động hóa đã xuất hiện khá lâu đời và phát triển rất mạnh nhưng tại Việt Nam đây là lĩnh vực mới và đang trong quá trình hình thành và phát triển Một trong những sản phẩm của Cơ điện tử - Tự động hóa là dây chuyền hệ thống đóng nắp chai tự động Bên cạnh đó nhu cầu sử dụng nước uống đóng chai cũng như các sản phẩm đóng gói ngày càng tăng Nắm bắt được tầm quan trọng của hệ thống, nhóm thực hiện nghiên cứu" Thiết kế và chế tạo mô hình đóng nắp chai tự động " Trong khi thực hiện đồ án, chúng em đã phân chia nhiệm vụ cho từng thành viên trong nhóm để cố gắng hoàn thành nhiệm vụ đã được giao:

Nguyễn Thế Hưng : Thực hiện phần thiết kế cơ khí Phạm Đình Phú : Thực hiện phần hệ thống và chương trình điều khiển

Sản phẩm cũng như kết quả đạt được ngày hôm nay tuy không có gì lớn lao

nhưng đó là thành quả bước đầu khi chúng em ra trường bước vào cuộc sống mới

Mặc dù chúng em đã cố gắng hết sức để hoàn thiện hệ thống nhưng còn nhiều khó khăn về tài chính cũng như kiến thức nên không tránh khỏi những thiếu sót Chúng em mong nhân được sự đóng góp của Quý thầy cô Chúng em xin chân thành

cảm ơn thầy Nguyễn Văn Tường và thầy Đỗ Quốc Chí đã giúp đỡ chúng em suốt

thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp Cuối cùng chung em xin chân thành cảm ơn Quý thầy cô

Nhóm sinh viên thực hiện

Nguyễn Thế Hưng Phạm Đình Phú

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT VÀ HỆ THỐNG ĐÓNG NẮP CHAI TỰ ĐỘNG

1.1 Tổng quan về tự động hóa quá trình sản xuất

Là dùng năng lượng phi sinh vật (cơ, điện, điện tử ) để thực hiện một phần hay

toàn bộ quá trình công nghệ mà ít nhiều không cần sự can thiệp của con người

Tự động hóa là một quá trình liên quan tới việc áp dụng các hệ thống cơ khí,

điện tử, máy tính để hoạt động, điều khiển sản xuất Công nghệ này bao gồm:

 Những công cụ máy móc tự động

 Máy móc lắp ráp tự động

 Người máy công nghiệp

 Hệ thống vận chuyển và điều khiển vật liệu tự động

 Hệ thống máy tính cho việc soạn thảo kế hoạch, thu thập dữ liệu và ra quyết định để hỗ trợ sản xuất

1.1.1 Phân loại tự động hóa

1.1.1.1 Tự động hóa cứng

Là một hệ thống trong đó một chuỗi các hoạt động (xử lý hay lắp ráp) cố định trên một cấu hình thiết bị Các nguyên công này trong dây chuyền thường đơn giản Chính sự hợp nhất và phối hợp các nguyên công như vậy vào một thiết bị làm cho hệ

thống trở nên phức tạp Những đặc trưng chính của tự động hóa cứng:

 Đầu tư ban đầu cao cho những thiết kế theo đơn đặt hàng

 Năng suất máy cao

 Tương đối không linh hoạt trong việc thay đổi các thích nghi trong thay đổi sản phẩm

1.1.1.2 Tự động hóa lập trình

Thiết bị sản xuất được thiết kế với khả năng có thể thay đổi trình tự các nguyên

công để thích ứng với những cấu hình sản phẩm khác nhau

Chuỗi hoạt động có thể được điểu khiển bởi một chương trình, tức là một tập lệnh được mã hóa để hệ thống đọc và diễn dịch chúng

Những chương trình mới có thể đươc chuẩn bị và nhập vào thiết bị để tạo ra sản phẩm mới Một vài đặc trưng của tự động hóa lập trình:

 Đầu tư cao cho những thiết bị có mục đích tổng quát

 Năng suất tương đối thấp so với tự động hóa cứng

 Sự linh hoạt khi có sự thay đổi cấu hình trong sản phẩm mới

 Thích hợp nhất cho sản xuất hàng loạt

Tự động hóa linh hoạt là sự mở rộng của tự động hóa lập trình được Khái niệm của tự động hóa linh hoạt đã được phát triển trong khoảng 25 đến 30 năm vừa quá và những nguyên lý vẫn còn đang phát triển

1.1.1.3 Tự động hóa linh hoạt

Là hệ thống tự động hóa có khả năng sản xuất ra nhiều sản phẩm khác nhau mà hầu như không mất thời gian cho việc chuyển đổi từ sản phẩm này sang sản phẩm khác Không mất thời gian cho sản xuất hay cho lập trình lại và thay thế các cài đặt vật lý(công cụ đồ gá, máy móc) Hiệu quả là hệ thống có thể lên kế hoạch kết hợp sản xuất khác nhau thay vì theo từng loại riêng biệt Đặc trưng của tự động hóa linh hoạt có thể

tóm tắt sau:

 Đầu tư cao cho thiết bị

 Sản xuất liên tục những sản phẩm hỗn hợp khác nhau

 Tấc độ sản xuất trung bình

 Tính linh hoạt khi sản phẩm thay đổi thiết kế

1.1.2 Tự động hóa trong thời đại hiện nay

Ngày nay nhiều nước tiên tiến trên thế giới đã có nhiều đường dây tự động phân xưởng tự động và cả nhà máy tự động gia công các sản phẩm hàng loạt lớn, hàng khối

như vòng bi, pittông

Để áp dụng tự động hóa vào sản xuất hàng loạt nhỏ và sản xuất đơn chiếc khi

mà số lượng chi tiết trong loạt ít mà chủng loại nhiều, người ta dùng máy điều khiển theo chương trình số Máy này cho phép điều chỉnh máy nhanh khi chuyển sang gia công loạt chi tiết khác Bước phát triển tiếp theo là sự xuất hiện của trung tâm gia công

mà đặc điểm của nó là có ổ trữ dụng cụ để thay thế theo trình tự gia công

Những năm gần đây trên thế giới đặc biệt là các nước tư bản có khuynh hướng mạnh hệ thống sản xuất linh hoạt Ưu điểm nổi bật của nó là hệ số sử dụng thiết bị cao (85%) năng suất cao và tính linh hoạt rất cao Nó được áp dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp máy công cụ, máy ô tô, máy kéo và công nghiệp hàng không Trong hệ thống sản xuất linh hoạt có thể áp dụng tự động hóa toàn bộ quá trình sản xuất từ công đoạn thiết kế tự động chi tiết, tự động thiết kế quy trình công nghệ, thiết

kế tự động chương trình gia công, tự động điều khiển quá trình sản xuất, tự động kiểm tra chất lượng sản phẩm Đây là hình thức tự động hóa tiến bộ nhất đưa lại hiệu quả kinh tế lớn

1.1.3 Sự cần thiết của tự động hóa

Các công ty hỗ trợ các dự án về vấn đề tự động hóa vì nhiều lý do khác nhau

 Nâng cao năng suất

Tự động hóa các quá trình sản xuất hứa hẹn việc nâng cao năng suất lao động Điều này có nghĩa tổng sản phẩm đầu ra đạt năng suất cao hơn so với hoạt động bằng tay tương ứng

 Chi phí nhân công cao

Xu hướng trong xã hội công nghiệp của thế giới là chi phí cho công nhân không ngừng tăng lên Kết quả là đầu tư cao lên trong các thiết bị tự động hoá đã trở nên kinh

tế hơn để có thể thay đổi chân tay Chi phí cao của lao động đang ép các nhà lãnh đạo doanh nghiệp thay thế con người bằng máy móc Bởi vì máy móc có thể sản xuất ở mức cao, việc sử dụng tự động hoá đã làm cho chi phí trên một đơn vị sản phẩm thấp hơn

 Sự thiếu lao động

Trong nhiều quốc gia phát triển, có sự thiếu hụt lớn lực lượng lao động Chẳng hạn như Tây Đức đã bị ép buộc phải nhập khẩu lao động để làm tăng nguồn cung cấp lao động của mình Việc thiếu hụt lao động cũng kích thích sự phát triển của tự động hoá

 Xu hướng dịch chuyển của lao động về thành phần dịch vụ

Xu hướng này đặc biệt thịnh hành ở Mỹ vào lúc 1986, tỷ lệ lao động được thuê trong sản xuất 20% Năm 1947, nó vào khoảng 30% Trước năm 2000, ước lượng là đạt con số khoảng 2% Chắc chắn là tự động hoá sản xuất đã tạo ra sự dịch chuyển này Tuy nhiên còn có nhiều sức ép xã hội, đoàn thể chịu trách nhiệm cho xu hướng này Sự phát triển của lực lượng lao động văn phòng được thuê, được chính phủ liên bang, tiểu bang và địa phương đã tiêu thụ một phần lao động mà đáng lẽ đã phải tiêu thụ ở khu vực sản xuất Ngoài ra, còn có xu hướng xem công việc là tẻ nhạt, không có

ý nghĩa là bẩn thỉu Quan điểm này đã khiến cho mọi người tìm kiếm việc làm trong thành phần dịch vụ của nền kinh tế ( Chính phủ, bảo hiểm, dịch vụ cá nhân, pháp luật bán hàng …)

 Sự an toàn

Bằng việc tự động hoá các hoạt động và chuyển người vận hành máy từ vị trí tham gia tích cực sang vai trò đốc công, công việc trở nên an toàn hơn Sự an toàn và thoải mái của công nhân đã trở thành mục tiêu quốc gia với sự ban hành đạo luật sức khoẻ và an toàn nghề nghiệp (1970) Nó cũng là sự tự động hoá

 Giá nguyên vật liệu cao

Giá cao của nguyên vật liệu tạo ra nhu cầu sử dụng các nguyên vật một cách hiệu quả hơn Việc giảm phế liệu là một trong những lợi ích của tự động hoá

 Nâng cao chất lượng sản phẩm

Các hoạt động tự động hoá không chỉ sản xuất với tốc độ nhanh hơn so với làm bằng tay mà còn sản xuất với sự đồng nhất cao hơn và sự chính xác đối với các tiêu chuẩn chất lượng

 Rút ngắn thời gian sản xuất

Tự động hoá cho phép nhà sản xuất rút ngắn thời gian giữa việc đặt hàng của khách hàng và thời gian giao sản phẩm Điều này tạo cho người có ưu thế cạnh tranh trong việc tăng cường dịch vụ khách hàng tốt hơn

 Giảm bớt phôi liệu đang sản xuất

Lượng hàng tồn kho khi đang sản xuất tạo ra một chi phí đáng kể cho nhà sản xuất vì nó giữ chặt vốn lại Hàng tồn kho khi đang sản xuất không có giá trị Nó không đóng vai trò như nguyên vật liệu hay sản phẩm Tương tự như nhà sản xuất sẽ có lợi khi giảm tối thiểu lượng phôi tồn đọng trong sản xuất Tự động hoá có xu hướng thực

hiện mục đích này bởi việc rút ngắn thời gian gia công toàn bộ sản phẩm phân xưởng

 Tự động hóa mang lại hiệu quả nhanh, năng suất chất lượng ổn định

Đầu tư vào các dây chuyền tự động hóa mang lại hiệu quả nhanh hơn so với việc đầu tư đào tạo con người Đồng thời năng suất, chất lượng sản phẩm ổn định

Tất cả những nhân tố trên hợp thành một bản đồng ca biến việc tự động hoá sản xuất thành một công cụ hấp dẫn thay cho phương pháp sản xuất bằng tay

 Nhận xét: : Để đảm bảo chất lượng của sản phẩm, đồng thời tăng năng suất ta

chọn hệ thống lắp ráp tự động đó là một quy luật tất yếu phải xảy ra

1.2 Nhu cầu sử dụng các sản phẩm nước uống đóng chai, hộp đóng nắp

Xã hội ngày càng phát triển đời sống người dân ngày càng được nâng cao Do

đó, nhu cầu ăn uống của người dân cũng được nâng cao Chính vì vậy mà những năm gần đây các loại nước ngọt đóng chai (như cocacola, pepsi, trà xanh Oo, nước ép trái cây đóng chai ) phục vụ cho người dân rất đa dạng và được bán rộng khắp trên cả nước tạo điều kiện thuận lợi cho người tiêu dùng trong việc chọn lựa, đa dạng cả về mẫu mã lẫn chất lượng Thời gian gần đây ta nhận thấy các sản phẩm nước uống giải

khát của các tập đoàn lớn như Coca hay Pepsi đã không còn chiếm thị phần lớn ở thị trường Việt Nam thay vào đó là các loại nước uống giải khát có giá trị dinh dưỡng

hơn: Như các loại nước trái cây ép hay các loại trà thảo dược

Hình 1.2: Sản phẩm nước ép trái cây đóng chai

Nếu như trước đây các loại nước ngọt chỉ có mặt tại các cửa hàng lớn, siêu thị thì giờ đây nó đã có mặt ở mọi nơi từ các tiệm bách hoá, các cửa hàng bán lẻ nhỏ, các quán nước ven đường hay nói đúng hơn chỉ cần vài ba bước là có thể mua được Từ

đó, có thể thấy mức độ phổ biến của các sản phẩm nước ngọt Nước ta có khoảng 80 triệu người chỉ cần tính mỗi người sử dụng một chai nước, thì con số chai nước cần sản xuất đã lên tới 80 triệu chai do đó nhu cầu sử dụng nó là rất lớn

Chính vì thế, nhiều cơ sở, nhiều xí nghiệp, công ty sản xuất nước ngọt đã thành lập, đó là nhu cầu tất yếu

Ngoài các loại nước uống, phải kể đến sự phát triển của các sản phẩm chai đóng nắp hiện nay: Như các sản phẩm dầu mỡ bôi trơn, nước mắm, Do đó có thể thấy nhu cầu sản xuất các sản phẩm hộp đóng nắp rất cao

1.3 Thực trạng sản xuất của các công ty ở Việt Nam

Cùng với sự phát triển của các sản phẩm nước ép trái cây đóng chai ta thấy việc chuyển đổi sử dụng chai chứa cho các sản phẩm, các loại chai nhựa thay thế cho các loại chai thủy tinh vì sự tiện dụng của chai nhựa Do đó nó cũng làm thay đổi công nghệ chiết rót và đóng nắp chai, các chai thủy tinh thì nắp thường được đóng chặt vào còn chai nhựa thường được xoáy

Với nhu cầu sản lượng lớn thì công việc sản xuất chiết rót, đóng nắp chai bằng tay là không hiệu quả Đặt ra yêu cầu đưa hệ thống dây chuyền tự động chiết rót và đóng nắp chai tự động vào sản xuất Trên thị trường Việt Nam có hệ thống chiết rót và đóng nắp chai tự động ứng dụng trong nhiều lĩnh vực sản xuất khác nhau nhưng các dây chuyền đều được nhập từ nước ngoài: Đài Loan , Trung Quốc Do đó giá thành

cao và gặp nhiều khó khăn trong quá trình vận hành, sửa chữa Sau đây là một số dây chuyền chiết rót và đóng nắp chai tự động có trên thị trường hiện nay:

Hình 1.3a: Dây chuyền chiết rót đóng nắp chai dầu bôi trơn

Hình 1.3b: Dây chuyền đóng nắp chai nước mắm

Hình 1.3c: Dây chuyền chiết rót và đóng nắp chai sữa

Hình 1.3d: Dây chuyền chiết rót và đóng nắp chai thuốc trừ sâu

Đứng trước nhu cầu của thực tiễn sản xuất, được sự đồng ý của bộ môn “Cơ

điện tử”, sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy Nguyễn Văn Tường và thầy Đỗ Quốc Chí Nhóm chúng em thực hiện đề tài “Thiết kế và chế tạo mô hình máy đóng nắp chai

tự động” ở mức độ mô hình

Hình 1.3e: Mô hình đóng nắp chai tự động

CHƯƠNG II THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN CHẾ TẠO

Hình 2.1: Dây chuyền đóng nắp chai tự động

2.1.2 Vật tư chế tạo dây chuyền

Các chi tiết của dây chuyền được làm bằng nhôm là chủ yếu: gồm nhiều loại nhôm hộp 12x25, 25x25, 76x25… nhôm ke, nhôm ống nhỏ phù hợp với từng vị trí Những chỗ chịu lực lớn, momen lớn, cần độ cứng vững cao nhôm được nhét gỗ để gia

tăng độ cứng vững

Các chi tiết trục và puli đều được gia công chính xác trên máy tiện Các cụm chi tiết có yêu cầu về độ cứng vững và chính xác cao chúng em đều làm bằng thép

Trong dây chuyền có sử dụng 3 xi lanh khí nén đi kèm với bộ xilanh là các van

5 của 2 vị trí, dây dẫn khí, khí nén Trong dây chuyền còn có các cảm biến quang và cảm biến từ, công tắc hành trình

2.1.3 Băng tải

Băng tải sử dụng đai để dẫn chai, và được chia làm 2, dẫn động bởi 2 động cơ

DC, động cơ DC chạy nguồn 24V có momen lớn và có hộp giảm tốc trên thân động

cơ, công suất 80w Trục của 2 động cơ được gá trực tiếp vào trục của ru lô và 1 động

cơ được gá trên nhôm thanh 25x50, động cơ còn lại được gá trên nhôm tấm Nhôm 12x25, nhôm ống nhỏ được sử dụng để dẫn hướng chai trong quá trình chai chạy trên băng tải Các thanh nhôm gá động cơ dẫn động được nhét gỗ để tăng độ cứng vững và giữ chặt chi tiết nhôm xuống đế gỗ phía dưới

Dây đai băng tải làm bằng giấy nhám vải có cát mịn loại 400, được đặt trên 1 tấm fip mỏng đỡ trên nhôm ke và chai chạy trên đó

Hình 2.1.3: Băng Tải

2.1.4 Cụm chi tiết cấp nắp

Thùng cấp nắp được làm tôn đã được gò thành hình tròn có , dưới đáy thùng có ngăn để nắp không đạt yêu cầu rớt xuống cho người sử dụng cấp lại cho thùng Bên trong thùng đặt 1 máng đỡ nắp khi người sử dụng đổ nắp vào và trên máng làm luôn phân loại nắp, dẫn nắp ra ngoài bằng nhôm hộp 25x50 Thùng cấp nắp đặt trên 4 thanh sắt hộp dựng thành đế cao 1m50, 4 góc thùng gắn thêm lò xo để tạo độ rung cho thùng

Phần dưới của thùng đặt 1 động cơ 24V không hộp giảm tốc, trục động cơ được gắn 1 bánh lệch tâm để tạo rung chủ động cho thùng

Ống dẫn hướng nắp được làm bằng tôn và gò thành ống dẫn, nắp thò 1 phần xuống phía dưới ra khỏi phần dẫn hướng, chai chạy qua kéo nắp theo úp vào đầu chai

Vật liệu được sử dụng trong cụm chi tiết gồm:

+ Một thùng tôn rỗng có đường kính đáy là + Tôn mỏng

+ Thép hộp 15x15

+ Nhôm hộp 25x50, nhôm lá, ke

+ Một động cơ 1 chiều 24V có tốc độ cao 5000v/phút

2.1.5 Cụm chi tiết giữ chai

Gồm cụm mâm xoay và cánh tay kẹp cổ chai

Để đảm bảo má kẹp chuyển động thẳng khi kẹp chúng em chế tạo cụm chi tiết định hướng cho tay kẹp Cụm chi tiết định hướng là 2 trụ thẳng được gá 1 đầu cố định xuống đế, 1 đầu dùng nhôm ke gắn thêm ray, trên cánh tay kẹp chúng em tạo thêm con lăn và cánh tay kẹp được chuyển động tịnh tiến trong ray.do đó khi má kẹp chuyển động luôn đảm bảo má kẹp không bị quay Nếu không có cụm chi tiết định hướng, khi

xi lanh chuyển động nó có thể quay làm quay cánh tay kẹp dẫn đến sai số khi kẹp

Vật liệu được sử dụng trong cụm chi tiết gồm:

+ Hai tấm gỗ fit dày 5mm

+ Trụ nhôm đặc + Nhôm hộp 25x50, nhôm ke

+ Con lăn và rãnh nhôm

+ Hai van 5/2, 1 xilanh,1 cánh tay kẹp bằng khí nén

+ Một động cơ 1 chiều 24V có hộp giảm tốc

+ Dây dẫn khí nén

Nguyên lý hoạt động: Khi cảm biến mâm xoay nhận được tín hiệu, thì mâm

xoay dừng chai được đưa tới cụm đóng nắp, van cấp khí cho xilanh đưa cánh tay kẹp

ra ngay cổ chai và kẹp chai tại cụm đóng nắp

Hình 2.1.5a: Chi tiết mâm xoay

Hình 2.1.5b: Chi tiết xilanh và cánh tay kẹp

2.1.6 Cụm chi tiết đóng nắp

Để thực hiện xoáy nắp, cụm chi tiết xoáy phải vừa chuyển động quay vừa chuyển động lên xuống Do đó, chúng em đã chọn giải pháp dùng xilanh khí nén đưa cụm chi tiết xoáy nắp lên xuống Một động cơ luôn quay mang đầu xoáy nắp được gắn vào phần chuyển động lên xuống Nên đầu xoáy có hai chuyển động vừa xoay liên tục

vừa đi xuống để thực hiện xoáy nắp chai

Có nhiều cách để thực hiện các chuyển động lên xuống, chúng em lựa chọn cụm chi tiết con lăn gắn chặt bên trong nhôm hộp 25x75, tạo ra cơ cấu trượt trên trụ làm bằng nhôm hộp 25x50 Khi van cấp khí cho xilanh, pittong sẽ đi xuống đưa cả cụm đóng nắp đi xuống, đầu pittong được gắn lên cụm xoáy nắp nhờ 1 mặt bích có , dày 2mm, làm bằng thép

Vật liệu được sử dụng trong cụm chi tiết:

+ Một van 5/2, xilanh 2 tác động

+ Nhôm hộp 25x50,25x75, nhôm ke

+ Con lăn

+ Thép đặc + Một động cơ một chiều 24V có hộp giảm tốc

Để tạo ra chuyển động xoay của cụm chi tiết xoáy ta dùng 1 động cơ Động cơ này luôn xoay khi dây chuyền hoạt động

Kết cấu: Trục động cơ được gá thẳng vào 1 cụm chi tiết tạo độ trượt khi nắp đã được xoáy chặt Cụm chi tiết này là 1 trụ sắt đặc , một đầu được gắn vào hộp giảm tốc, và trục động cơ được gá thẳng vào hộp giảm tốc này tạo truyền động, đầu còn lại gắn vào chi tiết dẫn động đến đầu xoáy nắp Chi tiết dẫn động là 2 mâm tròn bên trong

có rãnh trượt chứa viên bi làm con trượt Cuối cùng là lò xo có độ giãn thích hợp luồn qua trụ sắt đặc

Nguyên lý hoạt động: Động cơ luôn quay làm cho đầu xoáy nắp luôn quay,

chuyển động lên xuống được thực hiện như trên đã giới thiệu Đầu xoáy nắp đi xuống

tỳ vào mặt nắp chai do tác dụng của lực ma sát của đệm cao su trong đầu xoáy làm cho nắp chai quay và chuyển động đi xuống xoáy chặt vào chai Do có rãnh trượt và lò xo, nên khi cụm chi tiết xoáy đi xuống tì vào chai, chai không bị bẹp vì cụm chi tiết xoáy nắp trượt dần lên trong rãnh, tuy trượt lên nhưng lực xoáy không hề giảm do có lò xo luôn nén xuống

Hình 2.1.6: Cụm chi tiết xoáy nắp

2.1.7 Nguyên lý hoạt động chung cho dây chuyền

Chai được người sử dụng đưa vào đầu dây chuyền bằng tay và cấp liên tục trong quá trình dây chuyền hoạt động Băng tải luôn chạy, khi chai vào thì băng tải sẽ dẫn chai đi Cảm biến số 1 nhận, lúc này mâm sao giữ chai có rãnh nằm giữa băng tải thì động cơ của mâm sao giữ chai không chuyển động Trong lúc chai được đưa vào rãnh, delay 1 khoảng thời gian nhất định, động cơ mâm sao tiếp tục xoay thì chai đang

ở trong rãnh của mâm sao được đưa đến cụm chi tiết cấp nắp (nắp đã được chờ sẵn vào

đầu chai), chai đã có nắp tiếp tục đi tới nhờ mâm sao Cụm chi tiết giữ chai bắt đầu hoạt động (nhờ cảm biến 1 nhận, làm mâm sao giữ và dừng chai đúng vị trí yêu cầu), pittong của xilanh 1 chuyển động tịnh tiến đưa tay kẹp tới kẹp cổ chai (nhờ hệ thống khí nén) Lúc này, pittông của xilanh 2 chuyển động (động cơ xoáy nắp hoạt động liên tục) đưa cơ cấu đóng nắp đi xuống và xoáy nắp vào chai Sau đó chay tiếp đưa chai ra ngoài và chu trình vẫn tiếp tục

Nguyên lý hoạt động của hệ thống cấp nắp, khi cảm biến 2 nhận được và báo về cho người sử dụng biết là hết nắp trong ống dẫn nắp thì người sự sẽ đổ nắp vào thùng Lúc này động cơ rung cho thùng cấp nắp đã hoạt động làm rung đưa nắp và phân biệt nắp trong ống dẫn nắp

Hình 2.1.7: Sơ đồ khối các cụm chi tiết của dây chuyền

2.2 Tính toán chế tạo các cụm chi tiết trong dây chuyền

2.2.1 Tính toán thiết kế băng tải

2.2.1.1 Giới thiệu chung về công dụng và phân loại máy chuyển liên tục

Băng tải thường được sử dụng để di chuyển các loại vật liệu đơn chiếc và vật liệu rời theo phương ngang và phương nghiêng Trong các dây chuyền sản xuất, các thiết bị này được sử dụng rộng rãi như những phương tiện để vận chuyển các cấu kiện nhẹ, trong các xưởng luyện kim dùng để vận chuyển quặng, than đá, các loại xỉ lò trên các trạm thuỷ điện thì dùng để vận chuyển nhiên liệu Trên các kho, bãi thì dùng để vận chuyển các loại hàng bao kiện, vật liệu hạt, hoặc một số sản phẩm khác; trong một

số ngành công nghiệp nhẹ , công nghiệp thực phẩm, hoá chất thì dùng để vận chuyển các sản phẩm đã hoàn thành và chưa hoàn thành giữa các công đoạn, các phân xưởng, đồng thời cũng dùng để loại bỏ các sản phẩm không sử dụng được

Mâm Sao

Cảm Biến Băng Tải ĐC Băng Tải

ĐC Băng Tải

Cấp Nắp Xoáy Nắp

Băng tải có ưu điểm cấu tạo đơn giản, bền, có khả năng vận chuyển rời và đơn chiếc theo các hướng nằm ngang, nằm nghiêng hoặc kết hợp nằm ngang và nghiêng Vốn đầu tư không lớn lắm có thể tự động được, vận hành đơn giản, bảo dưỡng dễ dàng, làm việc không ồn ào, năng suất cao và tiêu hao năng lượng so với máy vận chuyển khác không lớn lắm

Tuy vậy phạm vi sử dụng của băng tải bị hạn chế vì chúng có độ dốc cho phép không cao (16-200, tuỳ theo tính chất vận chuyển) không đi theo đường cong được

Cấu tạo chung của băng tải:

Hình 2.2.1.1 : Cấu tạo chung của băng tải

1 Bộ phận kéo cùng các yếu tố làm việc trực tiếp mang vật

2 Trạm dẫn động, truyền chuyển động cho bộ phận kéo

3 Bộ phận căng, tạo và giữ lực căng cần thiết cho bộ phận kéo

4 Hệ thống đỡ (con lăn, giá đỡ…) làm phần trượt cho bộ phận kéo và các yếu tố làm việc

5 Bộ phận đổi hướng cho bộ phận kéo

Các thông số chủ yếu của máy chủ yếu là:

2.2.1.2 Chọn loại băng tải

 Băng tải đai

Hình 2.2.1.2a: Băng tải đai

Hình 2.2.1.2b: Băng tải đai trong dây chuyền sản xuất

 Băng tải con lăn

Hình 2.2.1.2c: Băng tải con lăn

 Băng tải lá

 Băng tải thanh đẩy

Trong đồ án này chúng em quyết định chọn băng tải đai với những lý do sau:

 Chi tiết dẫn động chai được dẫn trực tiếp trên băng tải

 Tải trọng của băng tải không cần lớn

Băng tải dẫn động bằng động cơ điện DC

Có 3 loại động cơ điện được đưa ra để lựa chọn đó là

 Động cơ bước

Hình 2.2.1.3a: Động cơ bước

 Động cơ servo

Hình 2.2.1.3b: Động cơ servo

 Động cơ một chiều

Hình 2.2.1.3.c: Động cơ 1 chiều

Với yêu cầu khá đơn giản của băng tải như là:

 Chỉ cần vận chuyển chai trên băng tải

 Băng tải chạy liên tục, có các cụm chi tiết chặn chai

 Không đòi hỏi độ chính xác cao, tải trọng nhẹ

 Dễ điều khiển, giá thành rẻ

Với tất cả các lý do trên nên nhóm đã quyết định chọn động cơ điện một chiều làm động cơ dẫn động cho băng tải Động cơ được chọn có momen lớn do yêu cầu làm việc của băng tải có tải trọng

2.2.1.4 Thiết kế băng tải

a) Giới thiệu sơ lược về băng tải

Băng tải gồm có:

+ Một đế nhôm đỡ băng tải

+ Bốn rulô nhựa, tám ổ bi

+ Nhôm gá động cơ

+ Fip mỏng đỡ dây đai

+ Dây đai bằng nhám vải mịn

+ Nhôm, ke, ống dẫn hướng cho chai chạy trên băng tải

b) Thiết kế kích thước tổng quan của băng tải và các chi tiết gia công

Từ kích thước của chai là: Đường kính mm, chiều cao 210mm Đồng thời kết hợp với kích thước đai, không gian hoạt động của mâm xoay chúng em quyết định thiết kế băng tải với kích thước:

Hình 2.2.1.4a: Băng tải

 Thiết kế chi tiết puli trong băng tải:

Hình 2.2.1.4b: Bản vẽ chi tiết của rulô

Chi tiết rulô làm bằng nhựa trắng cứng, được gia công trên máy tiện 1k62 Lỗ tâm được khoan trên máy tiện để đảm bảo độ đồng tâm Gia công từ phôi nhựa 50 ta tiến hành khỏa mặt đầu, khoan lỗ tâm, cắt đứt chi tiết Bề mặt của rulô được gia công

có độ nhám cao để dây đai có thể bám được trên bề mặt của rulô

Lỗ rulô được lắp với trục dẫn động nên lỗ được gia công với kích thước dung sai dưới đảm bảo khi lắp với trục là lắp vừa Kích thước lỗ Ф6 – 0,05 mm

2.2.2 Tính toán cụm xoáy nắp và cụm chi tiết giữ chai

2.2.2.1 Tính toán thiết kế chi tiết mâm xoay trong cụm giữ chai

 Tính công suất động cơ

Với yêu cầu về kỹ thuật và bài toán kinh tế Ta chọn loại xích con lăn và có có

số răng đĩa nhỏ là Z1= 13, số răng đĩa lớn Z2 = 26, công suất ban đầu của động cơ là 80W, tải trọng êm Nên ta có tỉ số truyền của bộ truyền xích là u = 2

Lấy Kđ = 1 (tải trọng êm), KA = 1,25 (lấy khoảng cách trục A ~ 20t), K0 = 1,25(bộ truyền có góc nghiêng > 60o), Kđc = 1,25( bộ truyền không điều chỉnh được),

Kb = 1 ( hệ số bôi trơn nhỏ giọt)

50 = 0,35

Vậy công suất động cơ tính toán: Nđc = 1,25*1*0,35*80 = 35 (W)

2.2.2.2 Tính toán thiết kế cụm chi tiết xoáy nắp

vực xây dựng đường hầm xuyên dãy núi Alpes ở Thuỵ Sỹ (1857) lần đầu tiên người ta

sử dụng khí nén với công suất lớn Vào những năm 70 của thế kỷ thứ 19, xuất hiện ở Pari một trung tâm sử dụng năng lượng khí nén với công suất 7350 kW Khí nén đã được vận chuyển bằng đường ống có đường kính 500mm và dài hàng trăm km tới nơi tiêu thụ Tại đó khí nén được nung nóng tới nhiệt độ từ 50-1500C để tăng công suất truyền động động cơ, các thiết bị búa hơi

Với sự phát triển mạnh mẽ của năng lượng điện, vai trò sử dụng năng lượng bằng khí nén giảm dần Tuy nhiên việc sử dụng năng lượng bằng khí nén vẫn đóng một vai trò cốt yếu trong các lĩnh vực mà sử dụng năng lượng điện sẽ gây nguy hiểm

và tốn kém Sử dụng năng lượng khí nén ở những thiết bị có công suất nhỏ nhưng làm việc với vận tộc truyền động lớn như búa hơi, dụng cụ đập, tán đinh và nhiều nhất là các đồ gá kẹp trên các máy

Thời kỳ sau chiến tranh thế giới lần thứ 2, việc sử dụng năng lượng khí nén trong kỹ thuật điều khiển phát triển mạnh mẽ Những dụng cụ, thiết bị, phần tử khí nén mới được sáng chế và được ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau Sự kết hợp giữa khí nén với điện- điện tử là nhân tố quyết định cho sự phát triển của kỹ thuật điều khiển trong tương lai

Sau chiến tranh thế giới thứ hai, nhất là vào những năm 50 và 60 của thế kỷ 20 này, là thời gian phát triển mạnh mẽ của giai đoạn tự động hoá quá trình sản xuất: kỹ thuật điều khiển bằng khí nén được phát triển rộng rãi và đa dạng trong nhiều lĩnh vực khác nhau Chỉ riêng ở cộng hoà liên bang Đức đã có 60 hãng sản xuất các phần tử về khí nén

Hệ thống điều khiển bằng khí nén được sử dụng trong nhiều lĩnh vực mà ở đó nguy hiểm, hay xảy ra các vụ nổ, như : các thiết bị phun sơn, các loại đồ gá kẹp các chi tiết nhựa(chất dẻo), hoặc là được sử dụng cho lĩnh vực sản xuất các thiết bị điện, điện

tử, vì điều kiện vệ sinh môi trường rất tốt và an toàn cao Ngoài ra hệ thống điều khiển bằng khí nén được sử dụng trong các dây chuyền tự động, trong các thiết bị vận chuyển và kiểm tra của thiết bị lò hơi, thiết bị mạ điện, đóng gói bao bì và trong công

Xi lanh lực được chia làm 2 loại xi lanh lực và xi lanh quay Trong xi lanh lực, chuyển động tương đối giữa pittông và xi lanh là chuyển động tịnh tiến Trong xi lanh quay, chuyển động giữa pittông và xi lanh là chuyển động quay Góc thường nhỏ hơn

Hình 2.2.2.2a: Lực tác động lên xilanh tác dụng đơn

Áp lực tác động vào xilanh đơn chỉ một phía, phía còn lại do lò xo tác động hay

ngoại lực tác động Lực tác động lên pittông được tính theo công thức:

+ FF : Lực lò xo

Xilanh tác dụng đơn được sử dụng cho thiết bị, đồ gá kẹp chi tiết

Hình 2.2.2.2b: Kí hiệu xi lanh tác dụng đơn

a Chiều tác động ngược lại do ngoại lực tác động

b Chiều tác động ngược lại do lò xo tác động

 Xilanh màng

Nguyên lý hoạt động của xilanh màng cũng tương tự như xi lanh tác dụng một

chiều (hình 5.3) Xilanh màng kiểu cuộn có khoảng chạy lớn hơn xilanh màng kiểu

a Xi lanh màng kiều cuộn b Xi lanh màng kiểu hộp

Do khoảng chạy của pittông nhỏ (lớn nhất h max =80 mm) Xilanh màng được sử dụng trong điều khiển Ví dụ trong công nghiệp ôtô (điều khiển phanh, ly hợp…),

trong công nghiệp hoá chất

 Xilanh tác dụng hai chiều (xilanh tác dụng kép)

Nguyên lý hoạt động của xilanh tác dụng hai chiều là áp suất được dẫn từ cả hai phía

1

Hình 2.2.2.2d: Xilanh tác dụng hai chiều

1 Cữa nối mặt đáy pittông 2 Cữa nối mặt trước pittông

3 Mặt đáy pittông 4 Mặt trước pittông 5 Bề mặt xilanh

6 Bề mặt pittông 7 Diện tích cần pittông 8 Đáy xilanh 9 Nắp xilanh

 Xilanh tác dụng hai chiều không có giảm chấn:

Xilanh tác dụng hai chiều không có bộ giảm chấn ở cuối khoảng chạy

Hình 2.2.2.2e: Xilanh tác dụng hai chiều không có giảm chấn

Các loại đồ gá lắp thêm với xilanh tác dụng hai chiều

Hình 2.2.2.2f: Các loại kết cấu đồ gá lắp thêm với xilanh tác dụng 2 chiều

 Xilanh tác dụng hai chiều có giảm chấn

Nhiệm vụ của các cụm chi tiết giảm chấn là ngăn chặn sự va đập của pittông vào thành xilanh ở vi trí cuối khoảng chạy Nguyên lý hoạt động của xi lanh tác dụng

hai chiều có giảm chấn cuối khoảng chạy (hình 2.2.2.2g) Người ta sử dụng van tiết

lưu một chiều đã thực hiện nhiệm vụ giảm chấn

Van tiết luu một chiều Vòng đệm kín xilanh

Giảm chấn cuối khoảng chạy

Vòng đệm kín cần pitông

Vòng chắn

2(B) 4(A)

Hỡnh 2.2.2.2g: Xilanh tỏc dụng hai chiều cú cụm chi tiết giảm chấn

điều chỉnh được ở cuối khoảng chạy

 Tớnh toỏn xilanh tỏc dụng hai chiều:

Lực tỏc động lờn cần pittụng:

Khi tớnh toỏn lực cần chỳ ý đến chiều chuyển động của cỏn pittụng

Lực tỏc động khi cần pittụng đi ra: F A = A 1 p e2 

+ FA Lực tỏc động khi cỏn pittụng đi ra

+ A1 Diện tớch mặt đỏy pittụng A1=

2

.4

D



+ D Đường kớnh mặt đỏy pittụng

+ pe (bar) ỏp suất khớ nộn trong xilanh

+  Hiệu suất xilanh, thụng thường =0,8

Lực tỏc động khi cỏn pittụng đi vào: F A = A 2. p e2 

+ FA Lực tỏc động khi cỏn pittụng đi vào

+ A2 Diện tớch vũng găng pittụng A2=

+ pe ỏp suất khớ nộn trong xilanh

+  Hiệu suất xilanh, thụng thường =0,8

Lực tác động khi xi lanh ở vị trí nằm nghiêng:

 Xilanh nhiều vị trí điều chỉnh

Xilanh nhiều vị trí điều chính : Gồm hai xilanh tác dụng kép nối lại với nhau Như vậy 4 cửa nối 1,2,3,4 được hoán vị và sẽ nhận được 4 vị trí tương ứng 0,1,2,3

 Xilanh với pittông rỗng

Xilanh với pittông rỗng được ứng dụng với những mục đích khác nhau trình bày

1

2

3

4 1

Hình 2.2.2.2j: Xilanh với pittông rỗng và khả năng ứng dụng

1 tạo chân không 2 lắp dây dẫn điện

3 cho yêu cầu đặc biệt: kẹp, đồ gá… 4 thổi khí, rửa, làm sạch…

 Phần tử đệm kín xilanh

Một ví dụ ứng dụng các phần tử đệm kín xilanh Vòng đệm dạng 0 (a) thích

hợp cho xilanh chịu áp lực cao, lực ma sát ở loại đệm này cũng lớn hơn so với loại

đệm (b và c) Loại đệm (g,h,i ) thích hợp cho loại áp suất nhỏ Loại đệm kín (e,f) để

Cơ sở tính toán:

Áp lực tác động vào xilanh kép theo hai phía

1 Piston 2 Đệm kín pittong 3 Trục pittong 4 Dẫn hướng trục

5 Đệm kín trục 6 Vòng chắn 7.Nắp xi lanh 8 Cửa lưu chất 9 Thân xi lanh

10 Buồng trục 11 Buồng pittong 12 Đế xi lanh 13 Cửa lưu chất

Hình 2.2.2.2m:Xi lanh tác dụng 2 chiều

Nếu không tính đến lực ma sát, lực chuyển động trên cần pittong được tính theo công thức:

F = p.A Trong đó: + P là áp suất chất lỏng

+ A là diện tích làm việc của cần pittong được tính theo công thức:

d - Đường kính cần pittong

Thể tích làm việc của xi lanh được tính theo công thức

H - là khoảng chạy của pittong

Vận tốc chuyển động của pittong phụ thuộc vào lưu lượng Q và diện tích làm việc F của pittong Nếu không kể đến rò rỉ:

Từ đó ta tính toán chọn xilanh:

Xilanh tác dụng lực giữ nắp chai khi chai được xoáy, ta phải chọn xilanh để khi

xoáy nắp thì chai không bị xoay

Với áp suất khí nén đầu vào không thay đổi thì lực tác dụng của xilanh phụ thuộc vào đường kính trong của xilanh Nên ta phải chọn xilanh có đường kính thích hợp

 Phân tích lực tác dụng vào chai khi xoáy nắp

Khi xoáy nắp lực tác dụng từ đầu xoáy qua nắp chai, gây ra lực F tác dụng lên chai Khi xoáy nắp lực F tác dụng vào mặt trên của nắp làm cho nắp đi xuống lên không phải toàn bộ lực F tác dụng vào chai, cũng giống như vậy momen từ động cơ qua đầu xoáy M1 cũng không tác dụng toàn bộ vào chai Ta xét cho trường hợp nguy hiểm nhất khi nắp chai được xoáy chặt vào chai khi đó momen quay làm quay chai M1

là lớn nhất.

M1

F M2

N

M3

Trong trường hợp này chai và nắp chai được gắn chặt vào nhau và coi như 1 vật, lực nén F tác dụng vào chai là lớn nhất nó gây ra lực ma sát Fms1 giữa đầu xoáy và nắp khi xoay Fms1 gây ra momen cản xoay M2

F ms1 = F k Trong đó:

+ K là hệ số ma sát giữa bề mặt đệm cao su và nắp chai k = 1 2 Chọn k = 1

+ F là lực tác dụng từ đầu xoáy xuống nắp chai

Giả sử lực F = 1,5 P, P là trọng lực của phần đầu xoáy tác dụng vào nắp chai: P = m g

nên lực ma sát không phải trên toàn bộ bề mặt đáy chai Nên Fms2 = k1 k2.F

Trong đó:

+ k1 = 0,6 hệ số do bề mặt đáy ma sát không liên tục + k2 = 1 hệ số ma sát giữa bề mặt đáy chai và đai + F = 40 N

Vậy momen cản của tay kẹp cần tác dụng lên chai là Mc = M1 – M2 – M3

M c = 2550 – 675 – 810 = 1065 Nmm

Lực xilanh cần tác dụng vào tay kẹp là Fk = Mc / R = 1065 / 30 = 35,5 N

Lực tác dụng của xi lanh được tính theo công thức

Chọn đường kính xilanh tối thiểu là 10mm

Xilanh được chọn mua trên thị trường