luận văn tổng quang về cơ khí tự động hóa full five bản vẽ

Luận văn tốt nghiệp GVHD : Th.S Trần Vũ An Luận văn tốt nghiệp GVHD : Th.S Trần Vũ An Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CƠ KHÍ TỰ ĐỘNG HOÁ 1.1.Đặt vấn đề. Trên thực tế ở mọi ngành sản xuất công nghiệp, mục tiêu năng suất lao động được giải quyết bằng con đường gia tăng mức độ tự động hoá các quá trình và thiết bò sản xuất. Việc tự động hoá có thể nhằm mục đích tăng sản lượng hoặc cải thiện chất lượng và độ chính xác sản phẩm. Tự động hoá sản xuất nhằm thay thế một phần hoặc toàn bộ các thao tác vật lý của công nhân vận hành máy hoặc thiết bò thông qua hệ thống điều khiển. Những hệ thống này có thể điều khiển quá trình sản xuất với độ tin cậy cao, ổn đònh mà không cần hoặc cần ít sự can thiệp của con người. Điều này đòi hỏi hệ thống điều khiển phải có khả năng khởi động, kiểm soát hoặc dừng quá trình theo yêu cầu giám sát, hoặc đo đếm các giá trò các biến đã được xác đònh của quá trình nhằm đạt kết quả mong muốn . 1.1.1.Tình hình phát triển ngành cơ khí tự động hoá trên thế giới Ngành cơ khí tự động hoá trên thế giới đã phát triển nhanh chóng, đặc biệt là khi có sự phát triển mạnh mẽ của các ngành kỹ thuật điện tử và máy tính. Ở các nước công nghiệp phát triển như Mỹ, Nhật , Pháp ,Anh … việc ứng dụng tự động hoá đã trở nên phổ biến trong các ngành sản xuất công nghiệp. Những ứng dụng tự động hoá đã được ứng dụng không chỉ trong các ngành sản xuất thông thông thường mà nó đã mang lại những thành tựu to lớn trong các ngành sản xuất công nghệ cao như ngành sản xuất ô tô, máy bay và xa hơn là những công trình nghiên cứu vũ trụ… Trong những lónh vực này yêu cầu về độ chính xác, chất lượng sản phẩm là rất cao. Ngoài ra việc ứng dụng tự động hoá gần như là giải pháp duy nhất khi thực hiện những nghiên cứu ở những nơi mà con người không thể tiếp cận như việc nghiên cứu ở các đáy đại dương, các hành tinh xa xôi, hay những nơi có các chất độc nguy hiểm gây hại đến sức khoẻ con người (chất phóng xạ ). Trong công nghiệp khai thác than , dầu khí … đã được các nước công nghiệp phát 1 Luận văn tốt nghiệp GVHD : Th.S Trần Vũ An Luận văn tốt nghiệp GVHD : Th.S Trần Vũ An triển sử dụng các giải pháp cơ khí tự động hoá nhằm tăng năng suất cũng như an toàn cho người lao động. 1.1.2. Tình hình phát triển của ngành cơ khí tự động hoá ở Việt Nam : Ở nước ta ngành cơ khí nói chung và ngành cơ khí tự động hoá nói riêng đang còn ở trình độ thấp. Việc sử dụng lao động phổ thông vẫn còn phổ biến ở nhiều ngành sản xuất. Tuy nhiên trong những năm gần đây cùng với xu thế hội nhập của nền kinh tế khu vực và thế giới, việc ứng dụng các giải pháp tự động hoá nhằm tạo ra các sản phẩm có sức cạnh tranh đã được các bộ, ngành và các nhà sản xuất quan tâm. Nhận thức được ý nghóa của việc áp dụng tự động hoá đã được nâng cao trong các nhà sản xuất, chính vì thế mà một số các nhà máy như nhà máy sản xuất sữa, nhà máy bia Sài Gòn, các nhà máy đóng tàu… đã trang bò cho mình các giải pháp tự động hóa. Ngoài việc giúp tăng năng suất, độ chính xác nó còn có ý nghóa trong việc đảm bảo vệ sinh trong các ngành thực phẩm, hoá chất…Trong lónh vực nghiên cứu, đã có nhiều tổ chức, trung tâm, viện nghiên cứu về tự động hoá. Các chương trình khuyến khích niềm đam mê sáng tạo trong lónh vực này cũng đã ra đời, đặc biệt là giải thưởng VIFOTEC dành cho những công trình nghiên cứu cơ khí tự động hoá có khả năng ứng dụng cao trong sản xuất, đã chứng tỏ ngành cơ khí tự động hoá đã và đang được quan tâm ở nước ta . 1.2 Giới thiệu về hệ thống chiết chất lỏng và nhiệm vụ của đề tài. 1.2.1. Hệ thống chiết chất lỏng . Các sản phẩm dưới dạng lỏng sau khi được sản xuất, chế biến cần phải được chứa trong những bình chứa có dung tích nhất đònh. Trong các ngành như ngành dược, ngành sản xuất thực phẩm dưới dạng lỏng, ngành khai thác và chế biến dầu khí thì việc ứng dụng chiết tự động là rất cần thiết, đảm bảo độ chính xác về thể tích, giữ vệ sinh cho sản phẩm, tăng năng suất . Có nhiều loại hình dáng bình chứa: 2 Luận văn tốt nghiệp GVHD : Th.S Trần Vũ An Luận văn tốt nghiệp GVHD : Th.S Trần Vũ An Hình 1.1. Hình dáng một số loại chai. Tuỳ theo năng suất yêu cầu cũng như đặc tính của loại chất lỏng cần chiết ta có các thiết bò chiết khác nhau. Hình 1.2. Máy chiết bán tự động Khi cần chiết với năng suất cao thì các máy chiết tự động có thể có 2, 3, 6, 8 vòi chiết đồng thời và sử dụng thiết bò vận chuyển chai là băng tải, hoặc nếu kích thước thùng chứa lớn có thể dùng hệ thống các con lăn để vận chuyển. Hình 1.3. Hệ thống chiết 2 vòi phun 3 Luận văn tốt nghiệp GVHD : Th.S Trần Vũ An Luận văn tốt nghiệp GVHD : Th.S Trần Vũ An Hình 1.4. Hệ thống chiết 4 vòi phun 1.2.2 Nhiệm vụ của đề tài: Trong phạm vi luận văn tốt nghiệp của mình, em thực hiện thiết kế hệ thống chiết nhớt tự động. Yêu cầu kỹ thuật của hệ thống chiết nhớt tự động: - Năng suất : 1000 chai/ giờ. - Dung tích bình chứa 1 lít. - Đảm bảo khi chiết không bắn tung toé nhớt ra phạm vi xung quanh. - Sử dụng 6 vòi chiết. - Các chi tiết máy bảo đảm độ bền khi tiếp xúc với nhớt. - Trong quá trình chiết chai được cấp tự động đến các vòi chiết bằng băng tải. Hình 1.5. Hình dáng chai. 4 Luận văn tốt nghiệp GVHD : Th.S Trần Vũ An Luận văn tốt nghiệp GVHD : Th.S Trần Vũ An Chương 2: QUY TRÌNH HỆ THỐNG CHIẾT NHỚT ĐỘNG 2.1. Phân tích quy trình của hệ thống. Từ yêu cầu kỹ thuật của hệ thống chiết, qua phân tích hệ thống chiết phải gồm có các bộ phận sau:  Cụm vận chuyển chai.  Cụm đònh lượng nhớt (1 lít).  Cụm chiết nhớt .  Cụm cấp nắp vào miệng chai (sau khi đã được chiết ).  Cụm đóng nắp. Ngoài ra hệ thống cần phải có bộ phận điều khiển, các công tắc hành trình, cảm biến đếm chai… 2.2 Quy trình thiết bò của hệ thống. HỆ THỐNG BĂNG TẢI CỤM CHIẾT CỤM CẤP NẮP CỤM ĐÓNG NẮP CỤM ĐỊNH LƯNG Hình 2.1. Quy trình thiết bò của hệ thống 2.3 Sơ bộ nguyên lý hoạt động của hệ thống chiết 5 Luận văn tốt nghiệp GVHD : Th.S Trần Vũ An Luận văn tốt nghiệp GVHD : Th.S Trần Vũ An Cảm biến đếm chai Hệ thống băng tải Xy lanh 1 Xy lanh 2 Hình 2.2. Sơ đồ hoạt động của hệ thống Sau khi khởi động, chai được cấp lên băng tải, băng tải chuyển động vận chuyển chai đến cụm chiết, khi cảm biến đếm đầu tiên phát hiện chai xy lanh khí nén thứ 2 sẽ đẩy tấm chặn chai làm chai dừng lại. Trong lúc đó các chai phía sau vẫn tiếp tục chuyển động trên băng tải (băng tải chuyển động liên tục ), khi cảm biến đếm đủ 6 chai, xy lanh thứ nhất sẽ đẩy tấm chặn chai còn lại nhằm cố đònh vò trí của 6 chai, các chai phía sau sẽ chuyển động trượt trên băng tải, sau đó cơ cấu đònh vò cổ chai được tác động, đồng thời với quá trình này thì tại cụm đònh lượng, dầu đã được chảy xuống xy lanh đònh lượng, khi dầu đã được đònh lượng xong, piston trong xy lanh đònh lượng sẽ chuyển động đi lên, đẩy dầu từ xy lanh đònh lượng sang cụm chiết, thông qua van phân phối và vòi phun bên cụm chiết, dầu chảy vào chai. Khi chiết xong, xy lanh thứ 2 lui lại để các chai tiếp tục chuyển động tới cụm cấp nắp, khi đi qua cụm cấp nắp chai sẽ được chuyển sang cụm đóng nắp và sau đó sẽ đến bộ phận khác (kiểm tra, đóng gói ). 2.4 Phân tích và lựa chọn phương án cho các cụm. 2.4.1 Cơ cấu vận chuyển chai. Hiện nay có rất nhiều các thiết bò vận chuyển liên tục ( băng tải, gầu tải, xích tải…) với nhiều kích thước khác nhau, chế tạo bởi các loại vật liệu khác nhau, phù hợp cho các dạng vận chuyển vật liệu rời, vật liệu nóng, các sản phẩm đơn chiếc, các thùng sản phẩm… trong đề tài cần vận chuyển chai nên sử dụng băng tải là phù hợp. a. Phương án truyền động 1. 6 Luận văn tốt nghiệp GVHD : Th.S Trần Vũ An Luận văn tốt nghiệp GVHD : Th.S Trần Vũ An 3 2 1 4 5 7 6 Hình 2.3. Sơ đồ truyền động 1.Động cơ, 2. Khớp nối, 3.Bộ truyền đai, 4.Hộp giảm tốc, 5. Con lăn trục dẫn động, 6. Băng tải, 7. Con lăn trục bò động. Ưu điểm : Làm việc êm, hộp giảm tốc dễ chế tạo chính xác , có khả năng giữ được an toàn khi quá tải nhờ khả năng trượt của đai. Nhược điểm : Kích thước bộ truyền lớn, hiệu suất thấp. b. Phương án truyền động 2. 6 5 7 4 3 2 1 Hình 2.3. Sơ đồ truyền động 2. 1.Động cơ, 2. Khớp nối, 3.Bộ truyền xích, 4.Hộp giảm tốc, 5. Con lăn trục dẫn động, 6. Băng tải, 7. Con lăn trục bò động. Ưu điểm : Hiệu suất cao, hộp giảm tốc 2 cấp nên dễ chế tạo chính xác hơn. 7 Luận văn tốt nghiệp GVHD : Th.S Trần Vũ An Luận văn tốt nghiệp GVHD : Th.S Trần Vũ An Nhược điểm : Gây ra tiếng ồn, kích thước bộ truyền lớn. c. Phương án 3. 4 3 5 2 1 Hình 2.4. Sơ đồ truyền động 3 1.Động cơ, 2.Hộp giảm tốc, 3. Con lăn trục dẫn động, 4. Băng tải, 5. Con lăn trục bò động. Ưu điểm : Ưu điểm lớn nhất của phương án này là bộ truyền gọn. Nhược điểm : Chế tạo khó khăn. Tuy nhiên hiện nay trên thò trường có rất nhiều loại động cơ mà trong đó đã chế tạo sẵn hộp giảm tốc, chính vì thế việc sử dụng rất tiện lợi, ta không cần chế tạo hộp giảm tốc riêng, hay sử dụng các bộ truyền khác để nhằm giảm tốc độ trục ra của động cơ. Yêu cầu của hệ thống chiết là đảm bảo được năng suất, nhưng không cần thiết phải có một giá trò vận tốc băng tải thật chính xác mà tốc độ băng tải có thể nằm trong một phạm vi cho phép, chính vì thế ta có thể dễ dàng trong việc lựa chọn động cơ trên thò trường . Từ những phân tích trên em quyết đònh chọn phương án 3, tức là sử dụng động cơ đã có hộp giảm tốc . 2.4.2 Cụm chiết dầu. Yêu cầu đặt ra :  Hệ thống có thể thay đổi vò trí các kết cấu cho phù hợp với một số loại bình chứa.  Không để dầu bắn tung toé trong cũng như sau khi chiết. Từ những yêu cầu trên em nhận thấy cần giải quyết các vấn đề sau khi thiết kế: 8 Luận văn tốt nghiệp GVHD : Th.S Trần Vũ An Luận văn tốt nghiệp GVHD : Th.S Trần Vũ An - Khoảng cách giữa các vòi phun có thể thay đổi tuỳ theo kích thước chai cũng như đường kính cổ chai. Thuận lợi trong việc điều chỉnh các vò trí khi lắp ráp. - Khoảng cách từ miệng chai đến vòi phun có thể thay đổi cho phù hợp với chiều cao từng loại chai. - Có cơ cấu điều chỉnh để điều chỉnh dễ dàng tâm vòi phun và tâm miệng chai khi có sự thay đổi kích thước miệng chai. - Có cơ cấu đònh vò cổ chai để đảm bảo sự đồng tâm giữa tâm chai và tâm vòi phun, trước khi quá trình phun được tiến hành. - Có máng hứng dầu để hứng những giọt dầu từ vòi phun sau mỗi lần phun. Từ những phân tích trên các giải pháp thiết kế đã được đưa ra: 2.4.2.1 Các phương án thiết kế vòi phun.  Phương án 1. Vòi phun ngắn. Hình 2.5. Vòi phun ngắn Phạm vi sử dụng: phù hợp khi chiết các loại chất lỏng như : Nước uống, sữa, dầu ăn (edible oil), mực (ink), hoá chất, mật ong  Phương án 2. Vòi phun dài. Phạm vi sử dụng: phù hợp với các dạng chất lỏng có bọt, vòi phun được điều chỉnh xuống, lên trong quá trình phun . 9 Luận văn tốt nghiệp GVHD : Th.S Trần Vũ An Luận văn tốt nghiệp GVHD : Th.S Trần Vũ An Hình 2.6. Vòi phun dài. Qua phân tích các phương án, phương án thiết kế vòi phun thứ nhất được lựa chọn. 2.4.2.2 Các phương án thay đổi khoảng cách từ vòi phun đến miệng chai.  Phương án 1. 4 3 2 1 5 Hình 2.7. Di chuyển bằng xy lanh khí nén. 1. thanh đỡ van phân phối và vòi phun, 2. van phân phối, 3. vòi phun, 4. khung đỡ các kết cấu cụm chiết, 5. xi lanh khí nén. 10 [...]... chính vì thế cần phải dừng động cơ khi các nắp ở trong máng đã đầy, tránh lực đẩy giữa các nắp lớn có thể làm bung lò xo giữ Để biết chính xác khi nào nên dừng động cơ ta lắp một thiết bò cảm biến quang trên máng lật nắp, nhằm phát hiện khi nắp đã đầy máng, và kích tín hiệu làm dừng động cơ, sau đó khi nắp trong máng vơi đi cảm biến lại có nhiệm vụ kích động cơ hoạt động 16 Luận văn tốt nghiệp GVHD : Th.S... là làm sao tất cả các nắp đều ở trạng thái lật úp trước khi được chai lấy đi khi di chuyển 15 Luận văn tốt nghiệp GVHD : Th.S Trần Vũ An 1 2 3 4 Hình 2.14 Bộ phận cấp nắp 1 Thùng chứa nắp, 2 động cơ, 3 máng dẫn nắp, 4 nắp Hoạt động : Trong quá trình cấp nắp, động cơ sẽ quay để gạt các nắp, làm các nắp chuyển động trong thùng chứa, do cấu tạo đặc biệt của thùng chứa chỉ cho phép nắp trượt xuống máng dẫn.. .Luận văn tốt nghiệp GVHD : Th.S Trần Vũ An Nguyên lý hoạt động : khi cần thay đổi khoảng cách từ vòi phun đến miệng chai, 2 xilanh khí nén sẽ được tác động để đưa toàn bộ khung di chuyển lên hoặc xuống đến khoảng cách phù hợp Phương án này thuận lợi khi điều chỉnh vì chỉ cần đóng mở van khí nén, tuy nhiên kết cấu không cứng vững, cồng kềnh, chi phí cao  Phương án 2 Nguyên lý hoạt động: khi... xilanh chứa dầu, 4 piston của xilanh, 5 van khoá, 6 thùng chứa dầu 14 Luận văn tốt nghiệp GVHD : Th.S Trần Vũ An Từ những phân tích trên, do yêu cầu về độ chính xác khi đònh lượng là rất cần thiết nên phương án 2 được lựa chọn 2.4.4 Cụm đóng nắp chai Yêu cầu: Nắp được cấp tự động lên miệng chai trước khi được đóng Bộ phận đóng nắp tự động đi xuống và vặn nắp Từ các yêu cầu trên quy trình thiết bò của... lanh khí nén thứ 2 sẽ tác động để đẩy tấm dữ ra, nhằm chặn chai dừng lại Sau khi đếm đủ 2 chai thì xy lanh khí nén thứ nhất cũng tác động đẩy tấm chặn ra, nhằm đònh vò 2 chai Tiếp theo xy lanh khí nén xoay phía trên di chuyển xuống, bộ phận tạo ma sát ở đầu mỗi xy lanh sẽ giữ cố đònh nắp chai, khí nén được cấp vào trong xy lanh làm xy lanh xoay và nắp được đóng lại Sau khi nắp được đóng, xy lanh khí. .. piston xy lanh khí nén 2 sẽ chuyển động đi xuống làm cho cả hệ thống xy lanh xoay di chuyển xuống, đến khi piston của xy lanh 2 di chuyển được một khoảng xác đònh thì xy lanh khí nén xoay sẽ xoay để đóng nắp, ( vì khi bộ phận tạo ma sát tì vào nắp và piston xy lanh 2 tiếp tục đi 20 Luận văn tốt nghiệp GVHD : Th.S Trần Vũ An xuống làm cho piston của xy lanh khí nén xoay đi lên, dẫn đến khí nén được cấp... tăng cứng để nâng cao độ cứng vững của kết cấu 2.5 Tổng hợp các phương án thiết kế được lựa chọn a Băng tải, dẫn động bằng động cơ có gắn hộp giảm tốc Hình 2.22 Băng tải b Một số chi tiết của hệ thống chiết và đònh lượng Hình 2.23 Khung đỡ máng hứng dầu và khối V Khung đỡ được di chuyển trên thanh răng , do lực đẩy của hai xy lanh khí nén 22 Luận văn tốt nghiệp GVHD : Th.S Trần Vũ An Hình 2.24 Khối... có :S4 = 770 N S1 = 1730 N 28 Luận văn tốt nghiệp S2 = 570 N GVHD : Th.S Trần Vũ An S3 = 810 N Lực kéo của băng tải được xác đònh: W= Sv- Sr= S1- S2=1730 – 570 =1160(N) Công suất làm việc : P = W.v/1000 = 1160x0.2/1000 = 0.23 (KW) Chọn động cơ : RF40 DT63L4 ( P = 0.25 KW, n = 33 (vòng/phút)) 3.1.4 Xác đònh công suất động cơ băng tải cụm đóng nắp Tính toán hoàn toàn tương tự như cụm chiết trong đó : Chiều... vít, 7 Giá đỡ 2.4.2.3 Các phương án di chuyển cơ cấu đònh vò cổ chai và máng hứng dầu  Phương án 1 11 Luận văn tốt nghiệp GVHD : Th.S Trần Vũ An 4 5 7 6 3 8 2 1 Hình 2.9 Cơ cấu di chuyển dùng bánh răng-thanh răng 1.xy lanh khí nén, 2 khung đỡ xy lanh, 3 bánh răng, 4 thanh răng, 5.trục vít , 6 khối V đònh vò cổ chai, 7 khung đỡ khối V, 8 máng hứng dầu Hoạt động : Khi chưa chiết máng hứng dầu có nhiệm... chuyển động tới vò trí đóng nắp Ưu, nhược điểm của phương án : So với phương án 1, phương án này đơn giản về mặt kết cấu, không cần dùng thêm các bộ phận khác Chính vì thế phương án 2 được lựa chọn trong quá trình thiết kế 18 Luận văn tốt nghiệp 2.4.4.2 Cụm đóng nắp GVHD : Th.S Trần Vũ An Cảm biến đếm chai Xy lanh 2 Xy lanh 1 Hệ thống băng tải Hình 2.18 Sơ đồ hoạt động của cụm đóng nắp Hoạt động : . cũng như an toàn cho người lao động. 1.1.2. Tình hình phát triển của ngành cơ khí tự động hoá ở Việt Nam : Ở nước ta ngành cơ khí nói chung và ngành cơ khí tự động hoá nói riêng đang còn ở. Luận văn tốt nghiệp GVHD : Th.S Trần Vũ An Luận văn tốt nghiệp GVHD : Th.S Trần Vũ An Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CƠ KHÍ TỰ ĐỘNG HOÁ 1.1.Đặt vấn đề. Trên thực tế. thác than , dầu khí … đã được các nước công nghiệp phát 1 Luận văn tốt nghiệp GVHD : Th.S Trần Vũ An Luận văn tốt nghiệp GVHD : Th.S Trần Vũ An triển sử dụng các giải pháp cơ khí tự động hoá nhằm