Bài tập lớn Tính toán hệ thống cấp phôi tự động

BTL Tính toán hệ thống cấp phôi tự ñộng GVHD: Võ Anh Huy SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn <20702773> Page 1 LỜI NÓI ĐẦU BTL Tính toán hệ thống cấp phôi tự ñộng là một trong những bài tập quan trọng của sinh viên ngành Kỹ thuật, ñặt biệt là chuyên môn về Kỹ thuật ñiều khiển tự ñộng. Bài tập này ñược thực hiện nhằm mục ñích giới thiệu cho sinh viên các hệ thống sản xuất tiên tiến và linh hoạt, những phương pháp mới trong sản xuất công nghiệp ñể nâng cao tầm quản lý và ñịnh hướng phát triển của sự nghiệp Cơ khí sau này. Trong quá trình thực hiện, sinh viên ñược giao tính toán hệ thống cấp phôi (nắp chai) dạng xích tải. ðây là một hệ thống cấp phôi khá phổ biến trong sản xuất công nghiệp. Tuy ñơn giản về mặt kết cấu nhưng hệ thống này có ñầy ñủ những yêu cầu cơ bản ñể khi thực hiện, sinh viên nắm ñược những kỹ thuật then chốt làm nền móng cho quá trình học tập và ñi sâu vào lĩnh vực sản xuất tự ñộng. Mục ñích của bài tập này là làm cho sinh viên biết ứng dụng những hiểu biết của mình về Cơ khí ñể áp dụng thiết kế cho một bài toán thực tế trên cơ sở những gì ñã học. Từ ñó rút ra ñược những bài học kinh nghiệm ñầu ñời cho chính bản thân ñể sẵn sàng bước vào con ñường Kỹ thuật chế tạo. Xin chân thành cám ơn những bài học kinh nghiệm quý báu của các Thầy Cô trong bộ môn Cơ ñiện tử và sự hướng dẫn nhiệt tình của Ths. Võ Anh Huy ñã giúp cho sinh viên hoàn thành bài tập này ! Thành phố HCM, ngày 03-12-2010 SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn BTL Tính toán hệ thống cấp phôi tự ñộng GVHD: Võ Anh Huy SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn <20702773> Page 2 MỤC LỤC LỜI NÓI ðẦU 1 I. TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CẤP PHÔI DẠNG XÍCH TẢI 3 1.1 Số liệu thiết kế: 3 1.2 Tính toán hệ thống xích tải: 3 II. XÁC ðỊNH CÔNG SUẤT ðỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN CHO HỆ THỐNG TRUYỀN ðỘNG: 9 2.1 Chọn ñộng cơ ñiện: 9 2.2 Các thông số của nắp chai: 11 2.3 Momen gây ra bởi trọng tâm của nắp trong các trạng thái: 12 2.4 Tính toán ñộ cong của ống dẫn ñể nắp chai di chuyển ñược 16 III. TÀI LIỆU THAM KHẢO: 21 BTL Tính toán hệ thống cấp phôi tự ñộng GVHD: Võ Anh Huy SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn <20702773> Page 3 I. TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CẤP PHÔI DẠNG XÍCH TẢI 1.1 Số liệu thiết kế: • Hệ dẫn ñộng băng xích tải gồm: 1- ðộng cơ ñiện 2- Bộ truyền xích 3- Hộp giảm tốc gắn liền với ñộng cơ. 4- Xích tải • Yêu cầu của hệ thống cấp phôi: - Năng suất: 10000 chai/8h = 10000 nắp chai/8h - Nắp chai có kích thước như hình vẽ: 1.2 Tính toán hệ thống xích tải: Theo [CT trang 129,1], ta có: - Năng suất cấp phôi thực tế: Q tt = 0.6 yv/zL = 10000 nắp/8h - Năng suất lý thuyết: Q lt = yv/zL ≥ 10000/0.6 = 16666.67 nắp/8h 1 /1.728 nap s ⇒ → cứ 1s, hệ thống phải cấp 0.6 nắp G O X Y 6 3.7 32.56 R1.7 R165 27.17 BTL Tính toán hệ thống cấp phôi tự ñộng GVHD: Võ Anh Huy SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn <20702773> Page 4 Trong ñó: + v: vận tốc xích tải + y: chiều dài của một thanh tải gắn trên xích tải + L: chiều dài chi tiết +D: chiều cao chi tiết +z : khoảng cách giữa hai ñường rãnh + 0.6: hiệu suất của hệ thống cấp phôi dạng xích tải ñứng 0.6 0.6 0.6 200 32.6 0.03 / 130 lt yv Q zL zL v m s y ⇒ = ≥ × × × ⇒ ≥ = ≈ Vậy vận tốc nhỏ nhất của xích tải v min = 0.03 m/s Xich tai z y Nap chai Thanh tai Hop giam toc Dong co Bo truyen xich Thung phoi Thanh gat BTL Tính toán hệ thống cấp phôi tự ñộng GVHD: Võ Anh Huy SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn <20702773> Page 5 Tìm vận tốc lớn nhất của xích tải: Tra [ðồ thị trang 494, 1] Với số lượng nắp tối ña trên thanh tải = y/L = 130/32.6 ≈ 4 nắp Ta suy ra vận tốc lớn nhất của băng tải: v max ≈ 0.25 m/s Vậy vận tốc giới hạn của xích tải là 0.03 ≤ v ≤ 0.25 m/s Ta tiến hành tính toán thiết kế cho băng tải quay với vận tốc v = 0.2 m/s  Tìm lực vòng trên xích tải: - Giả sử xích tải vuông góc với mặt sàn - Cho chiều cao xích tải sơ bộ H = 2000 + Với z = 200 → Số thanh tải có trên một mặt xích tải: n thanh = 2000/200 = 10 thanh BTL Tính toán hệ thống cấp phôi tự ñộng GVHD: Võ Anh Huy SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn <20702773> Page 6 - Ta tiến hành tính toán cho băng tải làm việc ở chế ñộ tải lớn nhất, tức là: + Mỗi thanh mang 4 nắp +Băng tải thẳng ñứng với mặt sàn Ta có: + Khối lượng mỗi nắp chai: m=0.002 kg + Khối lượng mỗi thanh tải: cho m thanh = 0.014kg + Khối lượng mỗi bản xích: m xích = 0.212 kg BTL Tính toán hệ thống cấp phôi tự ñộng GVHD: Võ Anh Huy SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn <20702773> Page 7 Vậy khối lượng tổng cộng tạo lực vòng xích tải: M = 4m×10+10 m thanh +(2000/38.1)× m xích =4×0.002×10+10×0.014+(2000/38.1)× 0.212 = 11.35kg Lực ma sát của dây xích và khay trượt: F msbx  Giả thuyết: + Khay trượt làm bằng nhôm hợp kim, tra [Bảng 5.1, trang 138, 1] ta có hệ số ma sát là 0.353 + Góc nghiêng lớn nhất của băng tải là 90 + Số mắt xích theo thiết kế là 89 → F msbx = µmg×89 = 0.353×0.212×9.81×89 = 65.34 N Lực vòng trên xích tải lấy gần ñúng là F ≈ 11.35×9.81 + 65.34 = 176.68 N Chọn lực vòng F= 200 N BTL Tính toán hệ thống cấp phôi tự ñộng GVHD: Võ Anh Huy SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn <20702773> Page 8 Chú thích: 1_xích tải; 2_bộ truyền xích; 3_ñộng cơ; 4_hộp giảm tốc • Số liệu thiết kế: - Lực vòng trên xích tải: F(N) = 200 - Vận tốc xích tải v(m/s) = 0.2 - Số răng ñĩa xích tải dẫn z(răng) = 21 - Bước xích tải p(mm) = 38.1 - Thời gian phục vụ L(năm) = 6 - Quay một chiều, làm việc hai ca, tải va ñập nhẹ (1 năm làm việc 300 ngày, 1 ca làm việc 8 giờ) - Chế ñộ tải: do trọng lượng của nắp khá nhẹ nên ta xem như chế ñộ tải là tĩnh 1 2 4 3 Hình 1: Sơ ñồ tải trọng T s T T 1 t BTL Tính toán hệ thống cấp phôi tự ñộng GVHD: Võ Anh Huy SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn <20702773> Page 9 II. XÁC ðỊNH CÔNG SUẤT ðỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN CHO HỆ THỐNG TRUYỀN ðỘNG: 2.1 Chọn ñộng cơ ñiện: Dựa vào hình 1 (Sơ ñồ tải trọng), ta xác ñịnh ñộng cơ làm việc trong trường hợp tải trọng tĩnh. Khi ñó, công suất tính toán sẽ là: 200 0.2 0,04 40 1000 1000 t lv lv P P Fv P kW W = × = = = =  Hiệu suất chung của hệ thống truyền ñộng: 3 . . ch hgt x ol η η η η =  Tra bảng 2.3/19 – [1] br η =0,96 : hiệu suất hộp giảm tốc bánh răng ñược che kín x η =0,95 : hiệu suất bộ truyền xích ol η =0,99 : hiệu suất ổ lăn 3 0.96 0.95 0.99 0.88 ch η ⇒ = × × =  Công suất cần thiết trên trục ñộng cơ: 40 45.5 0,88 t ct P P W η = = =  Phân phối tỉ số truyền: • Số vòng quay của trục máy công tác (trục xích tải) 60000. 60000 0.2 14.998 15 . 21 38.1 lv v n z p × = = = ≈ × vòng/phút  Trong ñó: v - vận tốc xích tải = 0.2 m/s z - số răng ñĩa xích tải = 21 răng p - bước xích = 38.1 mm • Tỉ số truyền toàn bộ u t của hệ thống dẫn ñộng t x hgt u u u = × BTL Tính toán hệ thống cấp phôi tự ñộng GVHD: Võ Anh Huy SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn <20702773> Page 10  Dựa vào catalog của Oriental Motor Hộp giảm tốc có u hgt = 3÷180 Truyền ñộng xích có u x = 1÷5 Chọn sơ bộ tỷ số truyền (3 900) t u ≤ ≤ : u t = 50 ⇒ Số vòng quay sơ bộ của ñộng cơ: . 15 50 750 sb lv t n u u = = × = vòng/phút Chọn ñộng cơ: theo Catalog của Oriental Motor • Yêu cầu: ñộng cơ ñược chọn phải có công suất P dc và số vòng quay ñồng bộ thỏa mãn ñiều kiện: • BẢNG THÔNG SỐ KỸ THUẬT ðỘNG CƠ ðIỆN Kiểu ñộng cơ 5RK60GE-AW2MJ n 1200 vòng/phút Công suất 60 W Tần số 50 Hz Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật ñộng cơ ñiện  Công suất trên các trục: o Trục HGT : 40 40.4 0,99 lv hgt ol P P W η = = ≃ o Trục ðC : 2 40.4 45.5 0.99 0.96 hgt dc ol hgt P P W η η = = × ≃ 40 750 / dc ct db sb P P W n n v ph ≥ =   =  ≃ [...]... Huy G O Y G O Y O Y G 81 ° 81 ° X X X BTL Tính toán h th ng c p phôi t ñ ng X O G Y 2.4 Tính toán đ cong c a ng d n đ n p chai di chuy n đư c Ta tính toán thi t k cho n p chai di chuy n b i tr ng lư ng n p (sau khi ñư c ñ nh hư ng) Tính toán góc nghiêng c a ng d n: N Y F G ms P 1 O X P P α 2 α SVTH: Nguy n Thanh Tu n Page 16 BTL Tính toán h th ng c p phôi t ñ ng GVHD: Võ Anh Huy ði u ki n ñ... -0.016 mm ≈ 0.0 mm Y= 3.729 mm ≈ 3.7 mm Z= -0.004 mm ≈ 0.0 mm 0.004 SVTH: Nguy n Thanh Tu n Page 11 BTL Tính toán h th ng c p phôi t ñ ng GVHD: Võ Anh Huy 2.3 Momen gây ra b i tr ng tâm c a n p trong các tr ng thái: SVTH: Nguy n Thanh Tu n Page 12 BTL Tính toán h th ng c p phôi t ñ ng GVHD: Võ Anh Huy Góc nghiêng c a băng t i và thanh t i là bao nhiêu ñ chi ti t ñư c n m v ng trên...BTL Tính toán h th ng c p phôi t ñ ng GVHD: Võ Anh Huy Phân tích n p chai: - Vì n p chai là d ng phôi t m ñư c d p ñ nh hình s n m t ki u dáng trư c khi ñóng vào chai Do hình dáng ñ c bi t và có nhi u ñư ng cong ph c t p nên vi c tính toán kh i lư ng, th tích và tr ng tâm theo phương pháp n i suy thông thư ng là khó khăn... SVTH: Nguy n Thanh Tu n 1 2 − (159 − 6) = 6.94 Page 19 BTL Tính toán h th ng c p phôi t ñ ng GVHD: Võ Anh Huy Y 6 dt R159 X 32.56 V y ta xác ñ nh ñư c profile c a ng d n là: + Chi u cao dt ≈ 7 + Chi u r ng b ≈ 33 + ð cong ng R ≥ 159 + ð d c ng α ≥ 19.50 SVTH: Nguy n Thanh Tu n Page 20 BTL Tính toán h th ng c p phôi t ñ ng III GVHD: Võ Anh Huy TÀI LI U THAM KH O: 1 Geoffrey Boothroyd,... i n p t dư i ph u lên ph i có k t c u lo i ñư c tr ng thái c a n p hình 1 và 3 SVTH: Nguy n Thanh Tu n Page 13 BTL Tính toán h th ng c p phôi t ñ ng GVHD: Võ Anh Huy 16.47 G 9° O O1 X P1 P Y 2.49 Tính góc xoay c a băng t i ñ n p b tóm và n ñ nh trong quá trình c p phôi Khi n p tr ng thái như hình 2, n p luôn b m t cân b ng và có xu hư ng quay v 01 bên (bên ph i như hình v ) theo phương c... SVTH: Nguy n Thanh Tu n Page 14 BTL Tính toán h th ng c p phôi t ñ ng GVHD: Võ Anh Huy θ= 90 -α α Y G P O 1 O1 X P P Khi n p tr ng thái như hình 1,3: nh ma sát gi a b m t ngoài c a n p chai và thanh t i r t bé, và dư i tác d ng c a tr ng lư ng b n thân n p, n p chai luôn có xu hư ng xoay sang bên trái như hình v và trư t ra ngoài r t xu ng l i thùng phôi 81 ° 9° G O O Y G Y P 1 P 1 O 1 X SVTH:... ) − c =   2 2 2 Vì c r t bé so v i 2(R+dt), nên ta có Thay c t phương trình 5.20, ta có ñư c công th c tìm chi u cao c n thi t c a ng d n SVTH: Nguy n Thanh Tu n Page 18 BTL Tính toán h th ng c p phôi t ñ ng L ⇔ 2(dt − D)( R + dt ) =   2 GVHD: Võ Anh Huy 2 L ⇔ 2(dt R + d t − DR − Dd t ) =   2 2 2 L   ⇔ 2  dt ( R − D) + d t − DR  =   2 L2 ⇔ 2d t ( R − D) + 2dt 2... ñ n p chai có th di chuy n trong ng: ð cong c a ng d n: Theo [5.20, trang 144, 1], ta có chi u cao t i thi u ñ n p di chuy n trong ng dt = c+D SVTH: Nguy n Thanh Tu n Page 17 BTL Tính toán h th ng c p phôi t ñ ng GVHD: Võ Anh Huy Trong ñó: c = kho ng cách c n thi t ñ ñ nh n p chai không b ñ ng m t trong c a ng d n dt = chi u cao c a ng d n D = 6 chi u cao c a n p chai Theo Pithago: L ⇒... cong ph c t p nên vi c tính toán kh i lư ng, th tích và tr ng tâm theo phương pháp n i suy thông thư ng là khó khăn và không chính xác - ð ñơn gi n hóa các quá trình trên và ñ m b o ñ chính xác trong tính toán, chúng ta ti n hành thi t k n p chai m t cách chính xác và th a hư ng s thong minh c a các ph n m m 3D, c th là Autodesk Inventor ñ tìm ra ñư c các thông s : tr ng lư ng, th tích và tr ng tâm c... n Thanh Tu n Page 20 BTL Tính toán h th ng c p phôi t ñ ng III GVHD: Võ Anh Huy TÀI LI U THAM KH O: 1 Geoffrey Boothroyd, Assembly Automation and Product Design 2 Tr nh Ch t-Lê Văn Uy n, Tính toán thi t k h th ng d n ñ ng cơ khí, 2 t p, 2008 3 Catalog + Oriental Motor + IWIS conveyors 4 Website: + http://www.orientalmotor.com + http://www.3dcontentcentral.com + http://usa.autodesk.com + . BTL Tính toán hệ thống cấp phôi tự ñộng GVHD: Võ Anh Huy SVTH: Nguyễn Thanh Tuấn <20702773> Page 1 LỜI NÓI ĐẦU BTL Tính toán hệ thống cấp phôi tự ñộng là một trong những bài tập. viên ñược giao tính toán hệ thống cấp phôi (nắp chai) dạng xích tải. ðây là một hệ thống cấp phôi khá phổ biến trong sản xuất công nghiệp. Tuy ñơn giản về mặt kết cấu nhưng hệ thống này có ñầy. 1 I. TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CẤP PHÔI DẠNG XÍCH TẢI 3 1.1 Số liệu thiết kế: 3 1.2 Tính toán hệ thống xích tải: 3 II. XÁC ðỊNH CÔNG SUẤT ðỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN CHO HỆ THỐNG TRUYỀN