tính toán hệ thống cấp phôi (nắp chai) dạng xích tải, tải chai, đóng nắp chai Bia Heineken

ĐỒ ÁN TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT GV.VÕ ANH HUY MỤC LỤC: Nguyễn Thanh Tuấn Phạm Anh Khoa Page 1 ĐỒ ÁN TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT GV.VÕ ANH HUY LỜI NÓI ĐẦU Đồ án tự động hóa là một trong những đồ án quan trọng của sinh viên ngành Kỹ thuật, đặt biệt là chuyên môn về Kỹ thuật điều khiển tự động. Bài tập này được thực hiện nhằm mục đích giới thiệu cho sinh viên các hệ thống sản xuất tiên tiến và linh hoạt, những phương pháp mới trong sản xuất công nghiệp để nâng cao tầm quản lý và định hướng phát triển của sự nghiệp Cơ khí sau này. Trong quá trình thực hiện, sinh viên được giao tính toán hệ thống cấp phôi (nắp chai) dạng xích tải, tải chai, đóng nắp chai. Đây là một hệ thống trong quy trình sản xuất bia. Tuy đơn giản về mặt kết cấu nhưng hệ thống này có đầy đủ những yêu cầu cơ bản để khi thực hiện, sinh viên nắm được những kỹ thuật then chốt làm nền móng cho quá trình học tập và đi sâu vào lĩnh vực sản xuất tự động. Mục đích của đồ án này là làm cho sinh viên biết ứng dụng những hiểu biết của mình về Cơ khí để áp dụng thiết kế cho một bài toán thực tế trên cơ sở những gì đã học. Từ đó rút ra được những bài học kinh nghiệm đầu đời cho chính bản thân để sẵn sàng bước vào con đường Kỹ thuật chế tạo. Xin chân thành cám ơn những bài học kinh nghiệm quý báu của các Thầy Cô trong bộ môn Cơ điện tử và sự hướng dẫn nhiệt tình của Ths. Võ Anh Huy đã giúp cho sinh viên hoàn thành bài tập này ! Thành phố HCM, ngày 10 - 12 – 2010 Nguyễn Thanh Tuấn Phạm Anh Khoa Page 2 ĐỒ ÁN TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT GV.VÕ ANH HUY CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ QUY TRÌNH ĐÓNG NẮP CHAI BIA 1.1 Tìm hiểu chung về đóng nắp chai bia: Đây là một phần trong quá trình sản xuất bia, sau khi chiết bia vào chai, chai được thiết bị cấp chai đưa vào bộ phận đóng nắp chai để thực hiện quá trình đóng nắp chai. Do yêu cầu sản xuất ngày một tăng vì vậy đòi hỏi một quy trình có tính tự động hóa cao, đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm, đảm bảo sức khỏe cho người tiêu dùng. Hình 1.1 Bia Heineken chai tham khảo. Nguyễn Thanh Tuấn Phạm Anh Khoa Page 3 ĐỒ ÁN TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT GV.VÕ ANH HUY 1.2 Kích thước tiêu chuẩn của đầu nắp chai bia và nắp chai: Chai bia : Hình 1.2 Chai bia Nắp chai bia: Nguyễn Thanh Tuấn Phạm Anh Khoa Page 4 ĐỒ ÁN TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT GV.VÕ ANH HUY Hình 1.3 Nắp chai bia trước khi đóng Các bộ phận chính của hệ thống đóng nắp chai: - Hệ thống cấp nắp chai tự động. - Hệ thống cấp chai tự động. - Hệ thống đóng nắp chai tự động. 1.3 Các phương pháp sử dụng trên thị trường. 1.3.1 Hệ thống cấp nắp chai tự động: Phương án 1: Phương pháp cấp phôi rung Nguyên lý: Phôi được vận chuyển trong mâm xoay từ thấp lên cao, qua thanh gạt để định hướng phôi theo 2 chiều nằm sấp hay nằm ngửa, nắp chai tiếp tục được vận chuyển qua bộ phận như hình để loại bỏ các nắp nằm sấp như vậy nắp chai đã được định hướng. Phương pháp này cũng sử dụng nguyên lý cân bằng trọng lượng. Nguyễn Thanh Tuấn Phạm Anh Khoa Page 5 ĐỒ ÁN TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT GV.VÕ ANH HUY Hình 1.4 Mô hình cấp phôi rung. Nguyễn Thanh Tuấn Phạm Anh Khoa Page 6 ĐỒ ÁN TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT GV.VÕ ANH HUY Hình 1.5 Ứng dụng mô hình cấp phôi rung. Phương án 2: Dùng băng tải nghiên Nguyên lý: Sau khi nghiên cứu, giải pháp đưa ra là dùng thiết bị cấp nắp chai trên nguyên tắc băng tải gàu tải: Dùng các gàu gắn trên băng tải chuyển động mang nắp chai từ thùng chứa nắp đặt dưới nền lên thùng chứa nắp của máy đóng nắp. Ưu điểm: Của thiết bị này là tương đối đơn giản dễ chế tạo. Phôi nắp được đổ vào thùng ở dưới thấp nên thuận tiện hơn. Năng suất cao. Vấn đề cốt lõi của phương án là bài toán giải quyết việc ứng dụng tự động hóa vào thực tế sản xuất cũng như cách làm thế nào để không gây kẹt, hỏng nắp. Hình 1.6 Mô hình thực tế của phương pháp băng tải gàu. Thiết bị cắp nắp chai dựa trên nguyên lý băng tải gàu như sau: Nguyễn Thanh Tuấn Phạm Anh Khoa Page 7 ĐỒ ÁN TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT GV.VÕ ANH HUY Khi động cơ truyền động quay lu lô (2). Do ma sát sẽ làm cho băng tải (3) chuyển động. Trên băng tải có gắn các thanh (4) sẽ vận chuyển nắp từ bồn nắp (5) lên đổ vào máng hứng (6). Phương pháp này cũng dựa trên nguyên lý cân bằng trọng lượng: nếu nắp chai nằm sấp thì khi băng tải đi lên sẽ làm cho trọng tâm của nắp chai nằm ngoài tạo môment làm cho nắp chai rớt xuống. Phương pháp này đã được Ban Giám đốc Công ty Bia Quy Nhơn đã cho tiến hành gia công và lắp đặt các thiết bị theo giải pháp kỹ thuật trên và đưa vào phục vụ sản xuất từ tháng 5/2002. Từ đó đến nay hệ thống này hoạt động tốt và đem lại hiệu quả thiết thực. Phương án 3: Dùng đĩa nghiên Đây là phương pháp được sử dụng nhiều nhất hiện nay. Nguyễn Thanh Tuấn Phạm Anh Khoa Page 8 ĐỒ ÁN TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT GV.VÕ ANH HUY Hình 1.7 Mô hình phương pháp dùng đĩa nghiên. Ưu điểm: Năng suất cao. Được sử dụng rộng rãi nên tài liệu, thông tin khá đầy đủ. Khuyết điểm: Phôi phải đổ vào thùng trên cao nên bất tiện. 1.3.2 Hệ thống đóng nắp chai tự động: Phương án 1: Sử dụng đầu đóng dẫn động bằng cam. Kết cấu đầu đóng nắp chai. Nguyễn Thanh Tuấn Phạm Anh Khoa Page 9 ĐỒ ÁN TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT GV.VÕ ANH HUY 1.Miệng đầu đóng. 2.Khuôn đóng nắp. 3.Chày giữ nắp. 4. Bạc hãm và dẫn hướng chày. 5.Bulong lục giác. 6.Bạc dẫn hướng ống đẩy. 7. Bulong chống xoay ống đẩy. 8.Đệm chặng lò xo 9.Lò xo đẩy chày ép nắp 10.Ống đẩy 11.Lò xo đóng nắp. 12.Bu long. 13.Chén chặn lò xo. 14.Vú mỡ bôi trơn ổ bi đóng. 15. Vú mỡ bôi trơn ổ bi treo. 16. Ổ bi kim. 17.Trục ổ bi kim. 18.Ổ đũa trụ dài. 19.Lỗ định vị trục. 20.Trục ổ bi. 21.Thân piston đóng nắp. 22.Bulong hãm. 23.Lỗ lắp chốt định vị đầu đóng. Nguyễn Thanh Tuấn Phạm Anh Khoa Page 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 12 [...]... chai Sau đó chai được saogạt đưa ra ngoài băng tải để tiếp tục quy trình tiếp theo.CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CẤP NẮP CHAI 2.1 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CẤP PHÔI DẠNG XÍCH TẢI 2.1.1 Số liệu thiết kế: • Hệ dẫn động băng xích tải gồm: 1- Động cơ điện 2- Bộ truyền xích 3- Hộp giảm tốc gắn liền với động cơ 4- Xích tải Yêu cầu của hệ thống cấp phôi: - Năng suất: 10000 chai/ 8h = 10000 nắp chai/ 8h - Nắp chai có kích... động: BĂNG TẢI Nguyên lý hoạt động: Chai được băng tải vận chuyển vào cơ cấu đóng nắp chai, được sao gạt đưa vào vị trí đóng nắp chai Nắp được định hướng bằng cơ cấu băng xích tải và vận chuyển trong máng dẫn và đặt vào miệng chai trước khi vào vị trí đóng nắp Khi chai vào vị trí đóng nắp với nắp chai được định vị trên miệng chai, đầu đóng đi xuống vuốt nắp chai, làm cho nắp chai ôm sát vào miệng chai Sau... thế sửa chữa 1.3. 3Hệ thống cấp chai tự động: thường chai được tải bằng hệ thống băng xích tải với các thanh hai bên đảm bảo chai vào đúng vị trí làm việc Tổng quát: qua tìm hiểu và phân tích ưu nhược điểm của từng phương án nhóm em chọn phương án thiết kế gồm: 1 Hệ thống cấp nắp chai theo kiểu băng tải 2 Hệ thống đóng nắp chai tự động dẫn động bằng khí nén 3 Hệ thống xích tải cấp chai tự động 1.4 Sơ... 2.1.2 Tính toán hệ thống xích tải: Theo [CT trang 129,1], ta có: - Năng suất cấp phôi thực tế: Qtt = 0.6 yv/zL = 10000 nắp/ 8h - Năng suất lý thuyết: Qlt = yv/zL ≥ 10000/0.6 = 16666.67 nắp/ 8h ⇒ 1nap /1.728s → cứ 1s, hệ thống phải cấp 0.6 nắp R1.7 X Thanh gat Thanh tai y Hop giam toc z Nap chai Dong co Xich tai Bo truyen xich Trong đó: + v: vận tốc xích tải + y: chiều dài của một thanh tải gắn trên xích tải. .. nắp không làm bể miệng chai và tạo lực ép lên côn đóng (1) để làm biến dạng vành nắp Khuyết điểm: cơ cấu phức tạp Phương án 2: đóng nắp chai dẫn động bằng hệ thống khí nén Cấu tạo đầu đóng nắp tương tự như trên nhưng thay vào đó là hệ được dẫn động bằng hệ thống khí nén vì vậy kết cấu nhỏ gọn hơn Do nắp chai là chi tiết tiêu chuẩn nên hệ thống đóng nắp bằng khí nén cũng tiêu chuẩn và được bán toàn... Khi chai đã vào vị trí của đầu đóng nắp chai, nắp bia đã tiếp xúc với miệng chai thì cụm đầu đóng đi xuống theo hành trình làm việc của cam dẫn hướng, khi đó lò xo (9) bị chày (3) nén lại (do phản lực ở miệng chai tác dụng lên chày đóng lớn hơn lực bung của lò xo (9)) làm cho nắp ở miệng chai tiếp xúc trực tiếp vào khuôn đóng (1) Cụm đầu đóng tiếp tục đi xuống nhưng khuông đóng (1) bị nắp và miệng chai. .. 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: nthanh = 2000/200 = 10 thanh - Ta tiến hành tính toán cho băng tải làm việc ở chế độ tải lớn nhất, tức là: + Mỗi thanh mang 4 nắp +Băng tải thẳng đứng với mặt... hiệu suất của hệ thống cấp phôi dạng xích tải đứng yv ⇒ Qlt = ≥ 0.6 zL 0.6 × zL 0.6 × 200 × 32.6 ⇒v≥ = ≈ 0.03m / s y 130 Vậy vận tốc nhỏ nhất của xích tải vmin = 0.03 m/s Tìm vận tốc lớn nhất của xích tải: Tra [Đồ thị trang 494, 1] Thung phoi Với số lượng nắp tối đa trên thanh tải = y/L = 130/32.6 ≈ 4 nắp Ta suy ra vận tốc lớn nhất của băng tải: vmax ≈ 0.25 m/s Vậy vận tốc giới hạn của xích tải là 0.03... nâng cụm piston đóng nắp đi lên, lò xo (11)bung ra đẩy cốt trong và khuôn đóng (7) về vị trí cũ, lúc đó lò xo (9) bung ra tạo một lực lên chày (3) để đẩy nắp (đã được đóng kín vào chai) ra khỏi khuôn đóng (1) và được đưa ra xích tải Lò xo (9) có tác dụng giảm chấn giữa miệng chai và nắp đồng thời làm nhiệm vụ đẩy chair a khỏi khuôn đóng khi cụm piston đi xuống đóng nắp không làm bể miệng chai và tạo lực... 33 + Độ cong ống R ≥ 159 R159 + Độ dốc ống α ≥ 19.50 CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG TẢI CHAI - Thông số ban đầu: Năng suất: Q = 1000 0chai/ 8h Đường kính chai: D = 60 mm Chọn hệ thống gồm 1 đầu đóng Ta có nhịp sản xuất: 2,88 s /chai Chọn thời gian di chuyển 1 bước của Man t = 1s Thời gian đứng yên của Man t = 1,88s 3.1) Tính toán sao gạt chai : Kích thước rãnh gạt chọn Ø62 Đường kính ngoài sao gạt chọn . viên được giao tính toán hệ thống cấp phôi (nắp chai) dạng xích tải, tải chai, đóng nắp chai. Đây là một hệ thống trong quy trình sản xuất bia. Tuy đơn giản về mặt kết cấu nhưng hệ thống này có. được BĂNG TẢI saogạt đưa ra ngoài băng tải để tiếp tục quy trình tiếp theo.CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CẤP NẮP CHAI 2.1 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CẤP PHÔI DẠNG XÍCH TẢI 2.1.1 Số liệu thiết kế: • Hệ dẫn. miệng chai trước khi vào vị trí đóng nắp. Khi chai vào vị trí đóng nắp với nắp chai được định vị trên miệng chai, đầu đóng đi xuống vuốt nắp chai, làm cho nắp chai ôm sát vào miệng chai. Sau đó chai