THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỊNH HUỚNG VÀ CHIẾT NHỚT CHO BÌNH KHÔNG ĐỐI XỨNG

Dựa trên yêu cầu về sản phẩm, chi tiết cần định hướng hoặc cấp phôi lựa chọn, tính toán và thiết kế nguyên lý các cụm máy hoặc thiết bị làm việc theo yêu cầu.

ĐỒ ÁN TĐHSX ĐỒ ÁN TĐHSX GVHD : GVHD : VÕ ANH HUY VÕ ANH HUY ĐỒ ÁN MÔN HỌC TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỊNH HUỚNG VÀ CHIẾT NHỚT CHO BÌNH KHÔNG ĐỐI XỨNG Sinh viên thực hiện: Kiều Nhân Nguyễn MSSV: 20601643 Nguyễn Văn Thùy MSSV: 20603047 Người hướng dẫn : Võ Anh Huy Ký tên: Ngày bắt đầu: 08/03/2010 Ngày kết thúc: …………………… Ngày bảo vệ: …………………………………. Hệ thống thiết kế bao gồm: (1)Hệ thống cấp phôi. (2)Nguyên lý làm việc các bộ phận cơ khí. (3)Thiết kế, tính toán hệ thống truyền động cho các cụm làm việc. (4)Bố trí các biến, vị trí, vận tốc … (5)Chọn bộ điều khiển (nếu có). Các thành phần thiết kế cho theo yêu cầu sau: Dựa trên yêu cầu về sản phẩm, chi tiết cần định hướng hoặc cấp phôi lựa chọn, tính toán và thiết kế nguyên lý các cụm máy hoặc thiết bị làm việc theo yêu cầu. KẾT QUẢ YÊU CẦU: 1. 01 tập thuyết minh (khổ A4, 30 đến 40 trang) 2. 01 đến 02 bản vẽ (A3), sơ đồ nguyên lý và sơ đồ động học. 3. 01 file *.avi mô phỏng hoạt động. NỘI DUNG THUYẾT MINH VÀ TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN N Tuần lễ Nội dung thực hiện 1 02-03 1. Tổng quan tìm hiểu về phương án sản xuất được giao 2 04-05 2. Lên phương án và chọn phương án khả thi 3 06 3. Thiết kế sơ đồ nguyên lý 4 07 4. Thiết kế sơ đồ động học 5 08-09 5. Thiết kế phần điều khiển (nếu có) 6 10-11 6. Tính toán động học 7 12-13 7. Mô phỏng chuyển động 2D, 3D (autocard, Solid work,…) và kết luận.(nếu có) 8 14 8. Chuẩn bị bảo vệ. 1 ĐỒ ÁN TĐHSX ĐỒ ÁN TĐHSX GVHD : GVHD : VÕ ANH HUY VÕ ANH HUY MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU…………………………………………………………… .3 I. GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI 4 II. PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐỊNH HƯỚNG VÀ CHIẾT NHỚT……………………………………………………………… 6 III. TÍNH TOÁN THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA HỆ THỐNG………………………………………………….………… .18 IV. TÀI LIỆU THAM KHẢO ……………………………………… … 50 2 ĐỒ ÁN TĐHSX ĐỒ ÁN TĐHSX GVHD : GVHD : VÕ ANH HUY VÕ ANH HUY LỜI NÓI ĐẦU Khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển giúp tiện ích trong sinh hoạt , linh hoạt trong sản xuất. Do đó, hầu hết trong các nhà máy công nghiệp đều ứng dụng khoa học nhằm tăng năng suất , chất lượng sản phẩm đảm bảo. Muốn làm được điều đó không thể không thực hiện tự động hóa , vì tự động hóa là phương án duy nhất nâng cao năng suất, chất lượng sản phẩm. Từ thực tế đó, bộ môn tự động hóa ra đời cùng với môn đồ án tự động hóa nhằm nâng cao nhận thức và kiến thức sinh viên tạo những hành trang vững chắc bước vào đời. Đồ án hoàn thành dưới sự hướng dẫn tận tình của quí thầy cô bộ môn nói chung, cùng sự tận tụy thầy Võ Anh Huy nói riêng . Chúng em chân thành cảm ơn những tình cảm, những kiến thức quí báo của quí thầy cô dành cho chúng em trong suốt quá trình làm đồ án. Nhóm sinh viên thực hiện 3 ĐỒ ÁN TĐHSX ĐỒ ÁN TĐHSX GVHD : GVHD : VÕ ANH HUY VÕ ANH HUY Chương I : Giới thiệu về hệ thống và nhiệm vụ của đề tài. 1. Hệ thống định huớng bình khơng đối xứng (bình nhớt Castrol) Các chai Castrol sau khi sản xuất ở nhiều nơi hay do tại cơ sở sản xuất ln ở trang thái lộn xộn khơng theo thứ tự nhất định trên dây chuyền cung cấp cho hệ thống chiết và đống nắp.Do đó để tăng năng suất cho hệ thống chiêt,đống nắp thì cần có một hệ thống tự động hay bán tự động định hướng các chai đó theo thứ tự nhất định.Dây chuyền tự động định hướng chai thường sử dụng rộng rải trong các cơng ty lớn như Peis,Nhớt Catrol,bia…… Trong đề tài chúng em làm hệ thống định hướng cho bình khơng đối xứng cụ thể là chai Castrol 1 lit có nhiều phương pháp định hướng như dùng băng tải,cơ cấu cơ khí,cảm biến……Ở đây chỉ giới hạn dùng cơ cấu cơ khí,thủy lực khí nén. 2. 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: Tuỳ theo năng suất yêu cầu cũng như đặc tính của loại chất lỏng cần chiết ta có các thiết bò chiết khác nhau. 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. 4 ĐỒ ÁN TĐHSX ĐỒ ÁN TĐHSX GVHD : GVHD : VÕ ANH HUY VÕ ANH HUY Hình 1.3. Hệ thống chiết 2 vòi phun Hình 1.4. Hệ thống chiết 4 vòi phun 3. Nhiệm vụ của đề tài: Trong phạm vi đồ án của mình, em thực hiện thiết kế hệ thống tự động. Yêu cầu kỹ thuật của hệ thống chiết nhớt tự động: - Năng suất : 1000 chai/ giờ. - Dung tích bình chứa 1 lít. 5 ĐỒ ÁN TĐHSX ĐỒ ÁN TĐHSX GVHD : GVHD : VÕ ANH HUY VÕ ANH HUY Chương II: Phân Tích Và Lựa Chọn Hệ Thống Định Hướng Và Chiết Nhớt 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 định hướng chai.  Cụm đònh lượng nhớt (1 lít).  Cụm chiết nhớt . Ngoài ra hệ thống cần phải có bộ phận điều khiển, các công tắc hành trình, cảm biến đếm chai… 2 Quy trình thiết bò của hệ thống. Hình 2.1. Quy trình thiết bò của hệ thống 2. Sơ đồ khối ngun lý của hệ thống định hướngchai: 6 ĐỒ ÁN TĐHSX ĐỒ ÁN TĐHSX GVHD : GVHD : VÕ ANH HUY VÕ ANH HUY 3. Sơ bộ nguyên lý hoạt động của hệ thống chiết 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 ). 4. Phân tích và lựa chọn phương án cho các cụm định hướng chai. Trong thực tế có rất nhiều phương an để lựa chọn cho việc dịnh hướng chai nhớt khơng đối xương.Trong đề tài này theo tìm hiểu của chúng em đã lựa chọn các phương án sau: a) Phiểu cấp phơi: 7 ĐỒ ÁN TĐHSX ĐỒ ÁN TĐHSX GVHD : GVHD : VÕ ANH HUY VÕ ANH HUY Phương án 1: Dùng đỉa quay để cấp phôi xuống băng tải: Nguyên lý:các chai được thả tự do vào trong thùng ở trạng thái tự do nhờ công nhân với số lượng lớn.Các chai được nằm tự do trên đỉa quay.Khi động cơ hoặt động sẻ kéo đỉa quay theo.Khi quay các chai nằm trên đỉa sẽ chiệu lực li tâm đẩy các chai ra phía ngoài thành và bị đẩy xuống máng trược và cấp cho băng tải dẩn tới cơ cấu định hướng tiếp theo.Đối với các chai đứng thì khi đỉa xoay các chai sẽ bị gạt nằm xuống nhờ càng gạt cố dịnh trên thành thùng. Ưu điểm : Tổng quát cơ cấu dể chế tạo.Cơ cấu đơn giản. Nhược điểm: Khi lực li tâm lớn quá hay vận tốc quay lớn thì lực li tâm tác dụng lên chai lớn sẽ đẩy chai sát vào thành ép chặt đỉa quay không thể kéo chai đến máng trượt được. Việc thiết kế định vị máng vào phần cố định của đỉa sẻ khó khăn phức tạp hơn. Phương án 2: 8 ĐỒ ÁN TĐHSX ĐỒ ÁN TĐHSX GVHD : GVHD : VÕ ANH HUY VÕ ANH HUY Dùng đỉa quay để đua các chai đến rảnh định hướng: Nguyên lý: Cai được cấp như phương án trên.Nhưng trên đỉa quay được tạo các rảnh lớn hình chử nhật có kích thướt lớn hơn kích thướt chai theo chiều rộng 5mm và theo chiều dài là 15mm và chỉ có thể chứa một chai,trên đỉa quay tạo 8 khoan như thế.Đỉa cố định bên dưới cũng tạo một khoan như thế ở ngoài rìa và lớn hơn theo chiều rộng 10mm và theo chiều dài là 30mm.phía dưới đỉa cố định lấp một máng dẩn xuống băng tải.Khi đỉa quay lực li tâm tác dụng vào chi tiết,khi đủ lớn sẻ đẩy chi tiết ra ngoài thành thùng,lúc này một khoan sẽ chứa một chai và khi trùng khoan dưới thì chai sẽ được lọt vào máng và cấp cho băng tải.khoảng cách đỉa cố định và dỉa quay là 35mm. Ưu điểm: dể chế tạo năng suất cao,một vòng cấp được 8 chai.dể thiết kế máng dẩn lấp vào đỉa cố định. Nhược điểm : Vận tốc càng nhanh cấp chai càng nhiều. Theo như phân tích trên ta chọn phương án 2. b) Tách từ bốn trạng thái thành hai trạng thái: 9 ĐỒ ÁN TĐHSX ĐỒ ÁN TĐHSX GVHD : GVHD : VÕ ANH HUY VÕ ANH HUY A 120 Nguyên lý: Áp dụng trọng lượng của vật và một điểm để tạo một moment xoay nhằm loại bỏ 2 trạng thái. Phôi sau khi được cấp sẽ được định hướng nhờ vào hộp định hướng với chiều cao h=70 và chiều rộng l=120.trên đầu hộp sẽ có hai vị trí được khoét vào với chiều sâu l=25. Một thanh đỡ được hàn vào một thành với khoảng cách là l =210. Khi trạng thái đầu chai tròn đi trước thì sẽ được gác lên thanh đỡ nhằm tạo moment xoay trở ngược lại, còn trạng đít chai đi trước, do trọng lượng tập trung phần dưới nên sẽ được đi thẳng xuống và được băng tải tải đi sang dây chuyền khác. c) Tách hai trạng thái thành một trạng thái : 10 [...]... của chai Trước tiên ta dùng hai thanh chắn để dẫn hướng các chai cho đúng hướng, và có khoảng cách hợp lý sau đó nhờ vào gia tốc và lực của băng tải để đẩy chai qua, lực này nhờ vào qn tính tạo ra do vận tốc của băng tải và gờ băng tải có tác dụng đẩy chai qua vị trí con lăn Nhờ có con lăn d=20 nên sẽ tách 2 trạng thái qua hai bên Dùng hệ thống thêm hai thanh dẫn hướng để tách hẳn hai trạng thái sang... 32.M B π.[ σ F ] [σF] : ứng suất cho phép [σF] = 63 N/mm2 Vậy : d ≥ 3 32.39500 π.63 = 19 mm Chọn đường kính trục tại tiết diện nguy hiểm là d = 28 mm 28 GVHD : VÕ ANH HUY ĐỒ ÁN TĐHSX 3 Xác đònh ổ đỡ cho các trục trên hệ thống băng tải a) Xác đònh ổ đỡ cho trục dẫn động băng tải cụm chiết Trục dẫn động không có lực dọc trục tác dụng nên ta chọn ổ bi đỡ ♦ Sơ đồ chọn ổ cho trục : Fy1 Fy2 Fx1 Fx2 Hình 3.14... tải và nhánh không tải phân bố cho 1m được xác đònh: G ' cl q’cl = l ' cl ; G ' ' cl q”cl = l ' ' cl Do tải trọng vận chuyển của băng tải nhỏ nên không cần đến các con lăn đỡ ở cả hai nhánh, có tải và không tải q’cl = 0 (N/m) ; q”cl = 0 (N/m) 21 GVHD : VÕ ANH HUY ĐỒ ÁN TĐHSX Tang dẫn động Hình 3.1 Sơ đồ lực tác dụng trên băng tải Ta có: e αµ Sv = Sr k dt Với : Sv lực căng băng tải tại điểm vào của... 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... (N/m); q′cl , q′′cl: trọng lượng phần quay của các con lăn phân bố trên một mét chiều dài nhánh có tải và nhánh không tải (N/m); ω′ , ω′′: hệ số cản chuyển động của băng tải với các con lăn trên nhánh có tải và không tải β : góc nghiêng đặt băng (độ) ; β = 00 Dấu (+) tương ứng với đoạn chuyển động đi lên và dấu (-) khi đi xuống Trọng lượng vật liệu phân bố trên 1m chiều dài được xác đònh : Chiều dài mỗi... trạng thái từ nghiêng sang đứng Hai thanh giữu giúp cho phơi khơng bị nghiêng đổ khi di chuyển trên băng tải 5 Phân tích và lựa chọn phương án cho các cụm chiết a) 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,... thông từ bình chứa dầu sang vòi phun chảy xuống chai Khi đủ thể tích yêu cầu van phân phối sẽ đóng lại Ưu điểm : Kết cấu đơn giản Nhược điểm : Do mức dầu trong bình chứa thay đổi liên tục, dẫn đến 16 ĐỒ ÁN TĐHSX GVHD : VÕ ANH HUY tốc độ dòng chảy từ bình chứa sang chai cũng thay đổi, vì thế việc điều khiển đóng mở van phân phối trong trường hợp này là rất khó, chính vì thế độ chính xác không cao, và năng... < C0 = 5.04 kN b) Xác đònh kích thước của trục vít, treo toàn bộ cụm chiết Khối lượng sơ bộ của cụm chiết : Khối lượng của 2 tấm đỡ : m = 34 kg Khối lượng khung đỡ và cơ cấu đònh vò cổ chai : m = 9 kg Khối lượng trục và bánh răng để di chuyển lên xuống m = 3 kg Vậy khối lượng sơ bộ của cụm chiết : m = 34 + 9 + 3 = 46 kg Toàn bộ cụm chiết được treo bởi một trục vít, do vậy ta cần xác đònh kích thước... tức là sử dụng động cơ đã có hộp giảm tốc 13 ĐỒ ÁN TĐHSX b) Các phương án thiết kế vòi phun  GVHD : VÕ ANH HUY Phương án 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 Qua phân tích các phương án, phương án thiết kế vòi phun được lựa chọn c) Các phương án thay đổi khoảng cách từ vòi phun... độ cứng vững cao, kết cấu gọn hơn Từ hai phương án trên có thể thấy phương án 2 phù hợp hơn nên phương án 2 được lựa chọn 14 GVHD : VÕ ANH HUY ĐỒ ÁN TĐHSX 6 3 4 7 2 5 1 Hình 2.8 Di chuyển bằng trục vít 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 đai ốc, 6 Trục vít, 7 Giá đỡ d) Các phương án di chuyển cơ cấu đònh vò cổ chai và máng hứng dầu a