Nghiên cứu hệ thống cấp phôi tự động

Lời nói đầu Hiện nay,trong các quá trình sản xuất sản,lắp giáp,kiểm tra chất lượng sản phẩm trong các ngành công nghiệp nói chung như sản xuất phân bón,vật liệu xây dựng,thực phẩm...đều

Lời nói đầu

Hiện nay,trong các quá trình sản xuất sản,lắp giáp,kiểm tra chất lượng sản phẩm trong các ngành công nghiệp nói chung như sản xuất phân bón,vật liệu xây dựng,thực phẩm đều phát triển theo xu hướng tự động hóa ngày càng cao.Để đảm bảo quá trình sản xuất ổn định thì cần thiết phải có quá trình cung cấp phôi chính xác về thời gian,không gian và liên tục theo chu kỳ của

hệ thống một cách tin cậy.Vì vậy quá trình cấp phôi là một trong những yêu cầu cần thiết nhất phải được nghiên cứu và giải quyết trong các hệ thống sản xuất tự động nhằm mục đích nâng cao năng suất lao động,hiệu quả sử dụng máy móc cũng như nâng cao chất lượng sản phẩm

Nghiên cứu hệ thống cấp phôi tự động là giải quyết từng giai đoạn một cách triệt để trong tổng thể toàn bộ hệ thống cấp phôi trong từng điều kiện làm việc cụ thể của từng máy móc,thiết bị và công đoạn sản xuất.Đảm bảo hệ thống ổn định và đạt năng suất cao

Trong đề tài này chúng em tìm hiểu nguyên lý hoạt động một phần quan trọng của quá trình cấp phôi tự động đó là cơ cấu cấp phôi.cơ cấu cấp phôi trong hệ thống rất quan trọng quyết định đến năng xuất của cả hệ thống.với việc ứng dụng công nghệ rung vào hệ thống cấp nắp chai tự động không những đáp ứng các yêu cầu trên mà còn giúp tăng năng xuất cũng như hiệu quả sử dụng của hệ thống

Cuối cùng, nhóm em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ rất nhiệt tình của giảng viên hướng dẫn Th.S Nguyễn Thị Hồng Cẩm, cùng các thầy cô giáo và các bạn sinh viên khoa cơ khí của trường đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên đã giúp đỡ nhóm hoàn thành xong toàn bộ nội dung của bài tiểu luận

cơ khí này!

Thái Nguyên ngày 18 tháng 5 năm 2012

Mục lục

Mục lục……… 2

1.Giới thiệu……….3

1.1.Giới thiệu về hệ thống cấp phôi tự động ……….3

1.2 Giớ thiệu một số cơ cấu cấp phôi ………… 3

2.Tổng quan 6

2.1 Cơ sở lý thuyết tính toán phễu rung 7

2.2 Tính toán phễu rung trong hệ thống cấp nắp chai 9

3.Đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo 12

4.Kết luận 12

5.Tài liệu tham khảo 13

Trường đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên Trang 2

1 Giới thiệu

1.1.Giới thiệu về hệ thống cấp phôi tự động.

Hiện nay,trong các quá trình sản xuất sản,lắp giáp,kiểm tra chất lượng sản phẩm trong các ngành công nghiệp nói chung như sản xuất phân bón,vật liệu xây dựng,thực phẩm đều phát triển theo xu hướng tự động hóa ngày càng cao.Để đảm bảo quá trình sản xuất ổn định thì cần thiết phải có quá trình cung cấp phôi chính xác về thời gian,không gian và liên tục theo chu kỳ của hệ thống một cách tin cậy.Vì vậy quá trình cấp phôi là một trong những yêu cầu cần thiết nhất phải được nghiên cứu và giải quyết trong các hệ thống sản xuất tự động nhằm mục đích nâng cao năng suất lao động,hiệu quả sử dụng máy móc cũng như nâng cao chất lượng sản phẩm

Nghiên cứu hệ thống cấp phôi tự động là giải quyết từng giai đoạn một cách triệt để trong tổng thể toàn bộ hệ thống cấp phôi trong từng điều kiện làm việc cụ thể của từng máy móc,thiết bị và công đoạn sản xuất.Đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và có độ tin cậy cao

1.2 Giớ thiệu một số cơ cấu cấp phôi.

1.2.1.Phễu cấp phôi có phiến trượt chuyển động lên xuống.

Hình 1.1 Phễu cấp phôi có phiến trượt chuyển động lên xuống

2 Phễu chứa phôi 4 Phiến trượt

Nguyên lý hoạt động :

Phễu (2) dạng hình hộp chữ nhật, đáy nghiêng Máng dẫn phôi (1), được kẹp chặt, ép sát với thành phễu Phần làm việc của máng bố trí nghiêng, đảm bảo

A

1

α

A

H

2

3

4

A-A

cho sự dịch chuyển của phôi dưới tác dụng của trọng lực Song song với máng người ta bố trí phiến trượt (4) Phiến trượt này vào lúc lấy phôi thì đi xuống vị trí dưới cùng Phiến trượt chuyển dịch xuyên qua lớp phôi đổ trong phễu

Những phôi rơi trên mặt đầu của phiến trượt được nâng lên phía trên nhờ

có mặt nghiêng ở đầu phiến trượt mà các phôi đó rơi vào máng dẫn phôi Phiến trượt đi xuống dưới, còn các phôi ở trong máng sẽ trượt theo mặt nghiêng của máng

Trong quá trình dịch chuyển những phôi đã được định hướng (trong lòng máng) sẽ đi qua cửa sổ, tạo nên bởi máng dẫn và con quay Những phôi không được định hướng (không nằm trong lòng máng) khi đến cửa sổ sẽ bị con quay có răng (3) hất ngược trở lại vào trong phễu Con quay hất những phôi không nằm trong cùng một hàng như vậy, loại trừ được khả năng chèn phôi khi đi qua cửa sổ Hoặc khi trên máng dẫn phôi đã được xếp đầy hàng thì con quay phóng phôi sẽ loại trừ khả năng chèn phôi

Mức cao nhất của phôi trong phễu cần thấp hơn máng dẫn phôi một ít

Ưu điểm:

Kết cấu đơn giải,gọn nhẹ,thực hiện quá trình cấp phôi và định hướng phôi

dễ dàng.Điều khiển dễ nên cơ cấu này có khẳ năng tự động hóa cao

Nhược điểm:

Cơ cấu này chỉ phù hợp với những phôi có kich thước nhỏ dạng ống,dạng bạc,con lăn,hình vành khăn

Phạm vi ứng dụng:

Đối với cơ cấu cấp phôi hình phễu này sử dụng thích hợp nhất đối với

những phôi hình trụ dài,thích hợp với những chi tiết có l/d >1 [2]

1.2.2 Cơ cấu cấp phôi rời kiểu đĩa ma sát

Hình 1.2 Cơ cấu cấp phôi rời kiểu đĩa ma sát

1 Đĩa quay

2 Con quay có răng

Trường đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên Trang 4

3 Máng dẫn phôi

4 Thanh gạt

Nguyên lý làm việc :

Phôi được đưa lên đĩa (1) quay đều, nhờ ma sát trên mặt đĩa, phôi quay theo và do lực ly tâm các phôi đó dạt ra vành ngoài đĩa, khi đi ngang qua máy dẫn

sẽ được con quay (2) có răng hất vào máng dẫn Thanh gạt (4) làm nhiệm vụ khi các phôi bị dạt ra sát thành và đi ngang qua thành gạt (4) sẽ chỉ còn một lớp tránh hiện tượng các lớp chồng lên nhau sẽ không đi vào máng dẫn được

Ưu điểm:

Kết cấu đơn giản,làm viêc tin cậy,ổn định và đạt năng suất cao

Nhược điểm:

Cơ cấu nay hay xảy ra hiện tượng tắc nghẽn phôi nên cơ cấu này cần có thêm hệ thống khí nén để giúp quá trình cấp phôi được liên tục

Phạm vi ứng dụng :

Loại này thích hợp cho phôi dẹt (l/d <1) có chiều dày lớn hơn 1(mm) [2].

1.2.3.Cơ cấu cấp phôi kiểu phễu rung

Nguyên lý làm việc :

Phễu rung (2) thường được đặt trên 3 hoặc 4 lò xo lá (5) nghiêng được cố định

trên đế (6)quá trình rung được truyền vào phễu từ các nam châm điện (3) đặt trên đế.Ngoài ra còn có một hệ thống đỡ ràng buộc sự chuyển động của phễu.Vì thế,có một ngẫu lực xoắn rung theo phương thẳng đứng.Dưới lực tác dụng của quán tính của phôi do cơ cấu rung truyền sang sẽ làm cho phôi di chuyển cưỡng bức trên cơ cấu rung và thực hiện việc cấp phôi

Ưu điểm:

Kết cấu đơn giản,nhỏ gọn,ít xảy ra hiện tượng tắc hoặc ngẽn phôi Tốc tốc

độ di chuyển phôi đạt năng suất cao.Phù hợp với nhiều loại phôi dặc biệt với các phôi có hình dáng phức tạp

Điều chỉnh công suất máy dễ dàng bằng việc điều chỉnh tần số dòng điện [1]

Nhược điểm:

Khi cơ cấu này làm việc gây tiếng ồn và rung động lớn,ảnh hưởng đến các

cơ thiết bị khác

Phạm vi ứng dụng:

Cơ cấu này thích hợp với nhiều loại phôi có hình dạng phúc tạp nên được sử dụng rộng rãi trong cấc hệ thống cấp phôi tự động [1]

2.Tổng quan.

Nghiên cứu hệ thống cấp phôi tự động là giải quyết từng giai đoạn một cách triệt để trong tổng thể toàn bộ hệ thống cấp phôi trong từng điều kiện làm việc cụ thể của từng máy móc,thiết bị và công đoạn sản xuất.Đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và có độ tin cậy cao.Trong phần này chúng em chỉ tìm hiểu một phần nhỏ của quá trình cấp phôi tự động

Trong thực tế của nghành sản xuất người ta sử dụng khá rộng rãi các cơ cấu cấp phôi bằng cơ khí,phối hợp cơ khí-điện,cơ khí-khí nén(băng tải,vít tải, phễu cấp phôi có phiến trượt chuyển động lên xuống, cơ cấu cấp phôi rời kiểu đĩa ma sát ).nhưng trong hệ thống cấp nắp chai thì phễu rung được sử dụng thông dụng nhất vì những ưu điểm cũng như tính hợp lý của nó.vì vậy chúng em chọn hướng nghiên cứu úng dụng của phễu rung trong hệ thống cấp nắp chai tự động.để hiểu được nguyên lý hoạt động cũng như những ưu điểm của hệ thống này và khả năng ứng dụng vào thực tế

Trong đề tài này chúng em tìm hiểu nguyên lý hoạt động một phần quan trọng của quá trình cấp phôi tự động đó là cơ cấu cấp phôi.cơ cấu cấp phôi trong hệ thống rất quan trọng quyết định đến năng xuất của cả hệ thống.với việc ứng dụng công nghệ rung vào hệ thống cấp nắp chai tự động không những đáp ứng các yêu cầu trên mà còn giúp tăng năng xuất cũng như hiệu quả sử dụng của hệ thống Nắp chai bia đươc tiêu chuẩn hóa như sau [3]:

Trường đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên Trang 6

6

Φ27

Φ32

2.1 Cơ sở lý thuyết tính toán phễu rung

Xét cơ cấu 4 khâu bản lề chuyển động lắc

Trong mặt phẳng nằm ngang như hình 1.4

Xét vật A có khối lượng m đặt trên thanh BC trong mặt phẳng nằm ngang như hình 1.4 khi O1B quay một góc α-α1 với vận tốc góc là ω thì vật A cùng với thanh

BC di chuyển song phẳng xuống dưới

Gọi gia tốc lớn nhất trong hành trình này là a,ta có:

Fms=m(g-atd).f

Fqt=-m.an

Trong đó: atd là gia tóc theo phương thẳng đứng

an là gia tốc theo phương ngang

f: hệ số ma sát

khi O1B quay một góc α-α1 với vận tốc góc là ώ thì vật A cùng với thanh BC di chuyển lên trên khi đó tương tự ta có:

Fʼ

ms=m(g+aʼ

td).f

Fʼqt=-m.aʼn

Nếu ω=ώ thì về giá trị a ʼtd=atd,an=aʼn.khi đó ta có:

Khi thanh chuyển động xuống thấp nếu Fms<Fqt thì vật A trượt trên thanh BC tương đối về phía bên trái.khi thanh đi lên thì Fms>Fqt nên vật bám chắc vào thanh BC.như vậy sau một chu ki vật A đã dịch sang trái một lượng là s.Quá trình hoạt động nhu vậy xảy ra liên tục vật A sẽ có xu hướng dời khỏi thanh BC

Xét trường hợp thanh BC đặt nghiêng một góc β như hình 1.5

Ta cũng phân tich tương tự như trên nhưng trọng lực G ta tách thành 2 thanh phần Gn và Gd tương ứng với phương nằm ngang va phương thẳng đứng theo BC

Ta có: = +

Thiết lập các công thức tính tương tự ta có nhận xét:

Khi thanh BC chuyển động đi xuống để vật A có khả năng chuyển động tương đối so với BC sang bên trái thi ta phải có:Fqt>Fms+Gn

Trường đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên Trang 8

Khi thanh BC chuyển động đi lên để vật A không có chuyển động tương đối so với thanh BC thi ta phải có: Fqt<Fms-Gn

Để phễu rung hoạt động được thì ta phải có đủ hai điều kiện trên.tùy thuộc vào từng loại phôi mà ta có giá trị góc β khác nhau.[1]

2.2 Tính toán phễu rung trong hệ thống cấp nắp chai.

Sơ đồ phễu rung như hình vẽ

Hình 1.6 giói thiệu một phễu rung có phễu chứa nắp chai để dự trữ và cấp cho quá trình cấp phôi.Các nắp chai ở dưới đáy phễu gặp cánh hướng được bố trí theo góc nghiêng và tiếp tuyến với cánh xoắn,do vậy các nắp chai có thể dễ dãng trượt trên cánh xoắn và thực hiện chuyển động lên phía trên khi phễu rung hoạt động

Phễu chứa nắp chai được gắn cố định với tấm đáy thông qua các bu lông .Trên bệ của phễu rung người ta gắn 3 thanh lò xo tiếp tuyến với vòng tròn bán kính r.Giữa phễu rung và bệ có một liên kết tru trượt để cho phễu định hướng rung động quanh tâm của nó

3 nam châm điện được bố trí theo hướng tiếp tuyến với vòng tròn bán kính r(hình 1.7) [1].Nhờ vậy mà khi có lực hút của nam châm phễu sẽ chuyển động trượt trên bạc và động thời chuyển động quay quanh tâm của nó để tạo nên sụ dịch chuyển nắp chai trên cánh xoắn.Ở phía cuối rãnh xoắn bố trí co cấu định hướng nắp chai (hình 1.8) và máng dẫn nắp chai đi đến đầu đập của máy đóng nắp.Đối với những phôi không đúng định hướngsẽ rơi trở lại lòng máng nhờ cơ cấu định hướng.Quá trình như vậy diễn ra liên tục tục thuc hiện qua trình cấp nắp

Trường đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên Trang 10

Cơ cấu định hướng rất đơn giản chỉ gồm có hai chi tiết hình trụ như trên hình 1.8.Những nắp nằm úp sẽ bị lật ra và rơi trở lại phễu.những nắp nằm ngửa sẽ

đi qua hai chi tiết này và đi dến máng dẫn phôi

Đối với phôi là nắp đã được tiêu chuẩn hóa nên theo [1] ta có:

-Đường kính phễu :Dp=500 (mm)

-tần số dòng điện :f=50(Hz)

-Bước xoắn của rãnh:t=1,5h+b1=1,5.32+15=60(mm)

h:kích thước biên lớn nhất cua phôi

b1:chiều dầy cánh xoắn

-Chiều rộng rãnh xoắn:B=b+(2÷3)=32+2=34(mm)

b:đường kính phôi

Rãnh xoắn được bố trí nghiêng một góc 5˚ để phôi không bị rơi ra khỏi rãnh xoắn.Góc đáy nón của phễu nghiêng một góc 170˚ để đảm bỏa quá trình cấp phôi không bị gián đoạn [1]

3.đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo.

Nghiên cứu giảm ảnh hưởng của rung động,tiếng ồn trong quá trình sản xuất đến các thiết bị khác.Để hạn chế ảnh hưởng của rung động ta nghiên cứu sử dụng các vật liệu có tính chất giảm chấn(lò xo,cao su )để cách ly cơ cấu với nền nhưng phải đảm bảo không ảnh hưởng gì đến hoạt động của cơ cấu

4.kết luận.

Bằng phương pháp lý thuyết chúng em đã tìm hiểu được nguyên lý hoạt động của hệ thống cấp phôi bằng phương pháp rung và ứng dụng của nó trong hệ thống cấp nắp của dây truyền sản xuất bia tự động.Do vấn đề thời gian cũng như kinh tế nên chúng em không thể xây dựng được mô hình vật lý cụ thể để khảo sát

sự hoạt động của cơ cấu này

Tài liệu tham khảo

[1].Châu Phạm Lực,Phạm Văn Song-trang bị công nghệ và cấp phôi tự

động-Trường Đại học Đà Nẵng,2003

[2].Võ Anh Huy-tự động hóa sản xuất-Trường Đại học Đà Nẵng,2003.

[3].Bùi Văn Hiển,thiết kế máy đóng nắm chai bia,luận văn thạc sỹ-Trương Đại

học Bách Khoa Đà Nẵng,2007

Trường đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên Trang 12