Thiết kế hệ thống đóng gói bột canh tự động

Bài Tập Lớn Môn Học Tự Động Hóa QTSX GVHD : Nguyễn Văn Cảnh MỞ ĐẦU Trong công công nghiệp hóa - đại hóa đất nước, khí nói chung đóng vai trò quan trọng Nhưng ngày với phát triển vượt bậc công nghệ, khí truyền thống mang lại hiệu cao kinh thị trường Chính xuất xu hướng công nghệ, kết hợp khí, công nghệ thông tin điện tử để hình thành lĩnh vực - Lĩnh vực khí tự động hóa Trên giới, khí tự động hóa xuất lâu đời phát triển mạnh Việt Nam lĩnh vực trình hình thành phát triển Một sản phẩm Cơ khí - Tự động hóa dây chuyền hệ thống đóng gói tự động Nắm bắt tầm quan trọng hệ thống, nhóm thực nghiên cứu" Thiết kế hệ thống đóng gói bột canh tự động " Trong thực đề tài, chúng em phân chia nhiệm vụ cho thành viên nhóm để cố gắng hoàn thành nhiệm vụ giao Mặc dù chúng em cố gắng để hoàn thiện đề tài nhiều khó khăn kiến thức chuyên môn kinh nghiệm thực tế nên không tránh khỏi thiếu sót Chúng em mong nhân đóng góp Quý thầy cô Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Cảnh giúp đỡ chúng em suốt thời gian thực đề tài Cuối chúng em xin chân thành cảm ơn Quý thầy cô ! Nhóm SVTH : Đỗ Văn Ninh Nguyễn Văn Phong Nguyễn Văn Phú Ngô Minh Phương Nguyễn Đức Quân Phan Văn Quảng Nguyễn Khắc Sáng Đỗ Trung Sơn Đề tài : Hệ thống tự động đóng bột canh SVTH : Nhóm Bài Tập Lớn Môn Học Tự Động Hóa QTSX GVHD : Nguyễn Văn Cảnh CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT I Tổng quan tự động hóa trình sản xuất Là dùng lượng phi sinh vật (cơ, điện, điện tử ) để thực phần hay toàn trình công nghệ mà nhiều không cần can thiệp người Tự động hóa trình liên quan tới việc áp dụng hệ thống khí, điện tử, máy tính để hoạt động, điều khiển sản xuất Công nghệ bao gồm:  Những công cụ máy móc tự động  Máy móc lắp ráp tự động  Người máy công nghiệp  Hệ thống vận chuyển điều khiển vật liệu tự động  Hệ thống máy tính cho việc soạn thảo kế hoạch, thu thập liệu định để hỗ trợ sản xuất Phân loại tự động hóa I.1 Tự động hóa cứng Là hệ thống chuỗi hoạt động (xử lý hay lắp ráp) cố định cấu hình thiết bị Các nguyên công dây chuyền thường đơn giản Chính hợp phối hợp nguyên công vào thiết bị làm cho hệ thống trở nên phức tạp Những đặc trưng tự động hóa cứng:  Đầu tư ban đầu cao cho thiết kế theo đơn đặt hàng  Năng suất máy cao Đề tài : Hệ thống tự động đóng bột canh SVTH : Nhóm Bài Tập Lớn Môn Học Tự Động Hóa QTSX GVHD : Nguyễn Văn Cảnh  Tương đối không linh hoạt việc thay đổi thích nghi thay đổi sản phẩm 1.2 Tự động hóa lập trình Thiết bị sản xuất thiết kế với khả thay đổi trình tự nguyên công để thích ứng với cấu hình sản phẩm khác Chuỗi hoạt động điểu khiển chương trình, tức tập lệnh mã hóa để hệ thống đọc diễn dịch chúng Những chương trình đươc chuẩn bị nhập vào thiết bị để tạo sản phẩm 1.3 Tự động hóa linh hoạt Là hệ thống tự động hóa có khả sản xuất nhiều sản phẩm khác mà không thời gian cho việc chuyển đổi từ sản phẩm sang sản phẩm khác Không thời gian cho sản xuất hay cho lập trình lại thay cài đặt vật lý(công cụ đồ gá, máy móc) Hiệu hệ thống lên kế hoạch kết hợp sản xuất khác thay theo loại riêng biệt Tự động hóa thời đại Ngày nhiều nước tiên tiến giới có nhiều đường dây tự động phân xưởng tự động nhà máy tự động gia công sản phẩm hàng loạt lớn, hàng khối vòng bi, pittông Để áp dụng tự động hóa vào sản xuất hàng loạt nhỏ sản xuất đơn mà số lượng chi tiết loạt mà chủng loại nhiều, người ta dùng máy điều khiển theo chương trình số Máy cho phép điều chỉnh máy nhanh chuyển sang gia công loạt chi tiết khác Bước phát triển xuất trung tâm gia công mà đặc điểm có ổ trữ dụng cụ để thay theo trình tự gia công Đề tài : Hệ thống tự động đóng bột canh SVTH : Nhóm Bài Tập Lớn Môn Học Tự Động Hóa QTSX GVHD : Nguyễn Văn Cảnh Những năm gần giới đặc biệt nước tư có khuynh hướng mạnh hệ thống sản xuất linh hoạt Ưu điểm bật hệ số sử dụng thiết bị cao (85%) suất cao tính linh hoạt cao Nó áp dụng rộng rãi ngành công nghiệp máy công cụ, máy ô tô, máy kéo công nghiệp hàng không Trong hệ thống sản xuất linh hoạt áp dụng tự động hóa toàn trình sản xuất từ công đoạn thiết kế tự động chi tiết, tự động thiết kế quy trình công nghệ, thiết kế tự động chương trình gia công, tự động điều khiển trình sản xuất, tự động kiểm tra chất lượng sản phẩm Đây hình thức tự động hóa tiến đưa lại hiệu kinh tế lớn Sự cần thiết tự động hóa Các công ty hỗ trợ dự án vấn đề tự động hóa nhiều lý khác 3.1 Nâng cao suất Tự động hóa trình sản xuất hứa hẹn việc nâng cao suất lao động Điều có nghĩa tổng sản phẩm đầu đạt suất cao so với hoạt động tay tương ứng 3.2 Chi phí nhân công cao Xu hướng xã hội công nghiệp giới chi phí cho công nhân không ngừng tăng lên Kết đầu tư cao lên thiết bị tự động hoá trở nên kinh tế để thay đổi chân tay Chi phí cao lao động ép nhà lãnh đạo doanh nghiệp thay người máy móc Bởi máy móc sản xuất mức cao, việc sử dụng tự động hoá làm cho chi phí đơn vị sản phẩm thấp 3.3 Sự thiếu lao động Trong nhiều quốc gia phát triển, có thiếu hụt lớn lực lượng lao động Chẳng hạn Tây Đức bị ép buộc phải nhập lao động để làm tăng Đề tài : Hệ thống tự động đóng bột canh SVTH : Nhóm Bài Tập Lớn Môn Học Tự Động Hóa QTSX GVHD : Nguyễn Văn Cảnh nguồn cung cấp lao động Việc thiếu hụt lao động kích thích phát triển tự động hoá 3.3.1 Xu hướng dịch chuyển lao động thành phần dịch vụ Sự phát triển lực lượng lao động văn phòng thuê, phủ liên bang, tiểu bang địa phương tiêu thụ phần lao động mà phải tiêu thụ khu vực sản xuất Ngoài ra, có xu hướng xem công việc tẻ nhạt, ý nghĩa bẩn thỉu Quan điểm khiến cho người tìm kiếm việc làm thành phần dịch vụ kinh tế ( Chính phủ, bảo hiểm, dịch vụ cá nhân, pháp luật bán hàng …) 3.3.2 Sự an toàn Bằng việc tự động hoá hoạt động chuyển người vận hành máy từ vị trí tham gia tích cực sang vai trò đốc công, công việc trở nên an toàn Sự an toàn thoải mái công nhân trở thành mục tiêu quốc gia với ban hành đạo luật sức khoẻ an toàn nghề nghiệp (1970) Nó tự động hoá 3.3.3 Giá nguyên vật liệu cao Giá cao nguyên vật liệu tạo nhu cầu sử dụng nguyên vật cách hiệu Việc giảm phế liệu lợi ích tự động hoá 3.3.4 Nâng cao chất lượng sản phẩm Các hoạt động tự động hoá không sản xuất với tốc độ nhanh so với làm tay mà sản xuất với đồng cao xác tiêu chuẩn chất lượng 3.3.5 Rút ngắn thời gian sản xuất Tự động hoá cho phép nhà sản xuất rút ngắn thời gian việc đặt hàng khách hàng thời gian giao sản phẩm Điều tạo cho người có ưu cạnh tranh việc tăng cường dịch vụ khách hàng tốt 3.3.6 Giảm bớt phôi liệu sản xuất Đề tài : Hệ thống tự động đóng bột canh SVTH : Nhóm Bài Tập Lớn Môn Học Tự Động Hóa QTSX GVHD : Nguyễn Văn Cảnh Lượng hàng tồn kho sản xuất tạo chi phí đáng kể cho nhà sản xuất giữ chặt vốn lại Hàng tồn kho sản xuất giá trị Nó không đóng vai trò nguyên vật liệu hay sản phẩm Tương tự nhà sản xuất có lợi giảm tối thiểu lượng phôi tồn đọng sản xuất Tự động hoá có xu hướng thực mục đích việc rút ngắn thời gian gia công toàn sản phẩm phân xưởng 3.3.7 Tự động hóa mang lại hiệu nhanh, suất chất lượng ổn định Đầu tư vào dây chuyền tự động hóa mang lại hiệu nhanh so với việc đầu tư đào tạo người Đồng thời suất, chất lượng sản phẩm ổn định Tất nhân tố hợp thành đồng ca biến việc tự động hoá sản xuất thành công cụ hấp dẫn thay cho phương pháp sản xuất tay • Nhận xét: : Để đảm bảo chất lượng sản phẩm, đồng thời tăng suất ta chọn hệ thống lắp ráp tự động quy luật tất yếu phải xảy CHƯƠNG II NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG CỦA MÁY ĐÓNG GÓI Trong xã hội nay, sản phẩm sau sản xuất phải bao gói nhiều dạng khác nhằm mục đích bảo quản sản phẩm lâu dài, giữ vệ sinh, tiện lợi vận chuyển, tăng tính thẩm mỹ cho sản phẩm Mặt khác, đóng gói cách để định lượng mặt hàng tiêu dùng thực phẩm Đề tài : Hệ thống tự động đóng bột canh SVTH : Nhóm Bài Tập Lớn Môn Học Tự Động Hóa QTSX GVHD : Nguyễn Văn Cảnh Tùy theo hình dạng kết cấu sản phẩm mà có cách đóng gói khác Các loại máy đóng gói phân loại sau : - Máy đóng gói vật liệu dạng khối : máy đóng gói mì ăn liền, bánh kẹo, xà … - Máy đóng gói vật liệu dạng lỏng: máy đóng gói sữa, dầu sa- tế, dầu gội đầu … - Máy đóng gói vật liệu dạng rời: máy đóng gói đường, bột ngọt, bột canh, bột giặt Đối với máy đóng gói, khâu định lượng khâu quan trọng Ứng với sai số cho phép, có cách định lượng khác chia làm hai dạng : định lượng theo thể tích định lượng theo trọng lượng Cơ cấu định lượng theo thể tích thường dùng với vật liệu dạng rời, có ưu điểm đơn giản dễ chế tạo mang lại độ xác cao so sánh với cấu định lượng theo trọng lượng Định lượng theo thể tích dùng kiểu tang quay, kiểu đĩa, kiểu vít xoắn, kiểu rung … Vật liệu để chế tạo cấu định lượng dùng máy đóng gói thực phẩm thường inox để đảm bảo tính thẩm mỹ chất lượng vệ sinh thực phẩm Ngoài sử dụng nhựa hay loại vật liệu khác không phổ biến Máy đóng gói thường gặp phải sai số phận cắt bao (cắt không vị trí vạch đánh dấu) phải có cấu làm nhiệm vụ bù trừ sai số (có thể dùng hệ thống bánh vi sai bù trình điều khiển) Máy đóng gói bột canh thiết kế tập lớn thuộc dạng máy đóng gói vật liệu rời với kiểu định lượng thể tích, có khả thay đổi trọng lượng cần định lượng thay đổi kích thuớc bao Đề tài : Hệ thống tự động đóng bột canh SVTH : Nhóm Bài Tập Lớn Môn Học Tự Động Hóa QTSX GVHD : Nguyễn Văn Cảnh CHƯƠNG III THIẾT KẾ SƠ BỘ MÁY ĐÓNG GÓI BỘT CANH I Yêu cầu kỹ thuật máy Máy dùng để đóng gói sản phẩm gói bột canh ( ví dụ bột canh Hải Châu) có trọng lượng 100 ÷ 500 g / gói, suất từ 30 đến 45 gói phút với ba đường hàn ( hai đầu bao dọc theo chiều dài bao) Chất liệu bao gói màng OPP dạng cuộn có đường kính từ 250 ÷ 450 mm bề rộng bao 230 mm Kích thước gói 190 g : Đề tài : Hệ thống tự động đóng bột canh SVTH : Nhóm Bài Tập Lớn Môn Học Tự Động Hóa QTSX GVHD : Nguyễn Văn Cảnh Hình Mặt cắt ngang bao 190 g (khi căng theo hai chiều) : Hình Bề rộng mép hàn 10 mm, độ sai lệch cho phép 0,5 mm Đề tài : Hệ thống tự động đóng bột canh SVTH : Nhóm Bài Tập Lớn Môn Học Tự Động Hóa QTSX GVHD : Nguyễn Văn Cảnh Yêu cầu quan trọng máy phải cắt bao vị trí đường vạch mép bao (vạch màu trắng nâu) cần có cảm biến nhận diện vị trí cắt phải tiến hành bù trừ sai số phát sinh việc chế tạo máy không xác, sai số in sai vị trí vạch, sai số biến dạng nhiệt bao máy Nhiệt độ cần thiết để hàn bao khoảng 160ºC Khung máy làm thép ống vuông 40×40 mm gắn với mối hàn bọc bên tole inox 1.5 mm Tấm đỡ trục thép dày mm hàn vào khung máy Đế khung máy làm thép 10 mm Do yêu cầu mặt chất lượng bôt canh đảm bảo vệ sinh thực phẩm nên cấu tiếp xúc trực tiếp với bao gói bột canh lăn căng bao, phận tạo hình, phễu cấp liệu, trục lăn ép mâm gạt bột cấu định lượng làm inox Dưới chân máy lắp bánh xe để di chuyển tiện lợi Máy không cao gây khó khăn cho trình cấp liệu Ngoài ra, có yêu cầu mặt thẩm mỹ kết cấu hợp lý để vận hành người công nhân không bị vướng víu gây khó khăn, yêu cầu việc vận hành phải đơn giản, bảo quản bảo dưỡng máy dễ dàng II Các phương án thiết kế máy 1) Phương án – Máy đóng gói hoạt động theo nhịp Ở phương án máy hoạt động theo nhịp sản xuất tạo ly hợp hay cấu Man Vì làm việc theo nhịp, lực căng cuộn bao gói thay đổi liên tục cần có cấu điều hòa lực căng để máy hoạt động xác Ưu điểm dạng thiết kế hệ thống điều khiển đơn giản, cảm biến quang phát thấy vạch định vị phận điều khiển phát lệnh cấp liệu hàn (hàn dọc bao hàn hai đầu bao kẹp, không dùng lăn) không cần hệ thống bù vi sai, hoạt động xác Nhược điểm lớn loại suất không cao có khoảng thời gian chờ động tác cấu ảnh hưởng quán tính Đề tài : Hệ thống tự động đóng bột canh 10 SVTH : Nhóm Bài Tập Lớn Môn Học Tự Động Hóa QTSX GVHD : Nguyễn Văn Cảnh Ban đầu vỏ túi bột canh tag số 10,nhờ động 11 quay tạo chuyển động quay kéo vỏ túi lăn ép sát nhau, kéo vỏ túi xuống hệ thống ống hàn túi.Cùng lúc động quay truyền chuyển động cho cấu dót bột canh Cơ cấu tính toán để chiết dót đủ lượng bột canh.Khi bao qua, cấu số thực hàn túi theo chiều dọc,túi chuyển động nhờ vào cấu kéo số Nhờ vào cảm biến số 4, dót xong bột canh,cơ cấu số thực việc hàn miệng túi, đồng thời cắt đứt để chờ túi tiếp theo, trình hàn miệng túi thứ lúc hàn đáy túi thứ Đề tài : Hệ thống tự động đóng bột canh 12 SVTH : Nhóm Bài Tập Lớn Môn Học Tự Động Hóa QTSX GVHD : Nguyễn Văn Cảnh Hình Bộ phận định lượng hộp vuông tích chứa đủ lượng vật liệu cần cấp cho gói Hộp định lượng (hình 7) đẩy xylanh khí nén làm hộp di chuyển qua lại cửa cấp cửa xả Để cho bột canh không đóng thành vòm cửa cấp (hiện tượng thường gặp vật liệu rời) để trộn di chuyển vật liệu từ nơi khác đến cửa cấp liệu ta dùng cấu tay gạt quay quanh tâm thùng chứa liệu với tốc độ điều chỉnh biến tần cho phù hợp với tốc độ đóng mở cửa cấp liệu (chỉ cần phù hợp cách tương đối) Hình Đề tài : Hệ thống tự động đóng bột canh 13 SVTH : Nhóm Bài Tập Lớn Môn Học Tự Động Hóa QTSX GVHD : Nguyễn Văn Cảnh Hình dáng trục lăn ép mí bao sau : Cơ cấu giữ Cơ cấu sinh nhiệt Hình Vì trục lăn hàn mí bao hoạt động nhiệt độ cao (khoảng 160°C) nên ta không dùng ổ lăn mà dùng ổ trượt (bạc thay) tự chế tạo chỉnh sửa kỹ trình chạy thử máy để đảm bảo máy hoạt động tốt nhiệt độ yêu cầu Do sai lệch ngẫu nhiên khoảng cách hai vạch chia liên tiếp chiều dài bao sai số việc chế tạo chi tiết khí máy nên sau thời gian vận hành máy xuất sai lệch cắt bao đòi hỏi phải có cấu bù sai số Thông thường có hai dạng bù sai số bù khí bù điều khiển Trong khuôn khổ đồ án xin chọn phương pháp bù cách thay đổi thời gian đóng mở cửa cấp liệu đóng mở hệ thống hàn cắt đáy bao thông qua encoder đo góc quay trục kết hợp với cảm biến quang nhận diện chiều dài bao cảm biến từ gắn phận hàn cắt bao Động cần nhiều tốc độ hoạt động (để tiện cho việc cân chỉnh máy lắp đặt bao gói hệ thống lúc đầu chu kỳ hoạt động) nên ta cần dùng phận thay đổi tốc độ động cơ, trường hợp ta dùng biến tần Biến tần hoạt động theo Đề tài : Hệ thống tự động đóng bột canh 14 SVTH : Nhóm Bài Tập Lớn Môn Học Tự Động Hóa QTSX GVHD : Nguyễn Văn Cảnh nguyên lý thay đổi tần số cung cấp cho động dẫn đến làm thay đổi vận tốc động Chương III TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY I Tính động học máy Năng suất máy : khoảng 40 gói/phút Động sử dụng loại động ba pha không đồng Do yêu cầu cần có tốc độ khác vận hành điều chỉnh máy nên động điều chỉnh tốc độ biến tần Chọn sơ vận tốc động 1420 vòng/phút Để thuận lợi tính toán thiết kế ta chọn chu vi lăn chiều dài bao tức 195 mm Vì đường kính lăn bao : dcc = 0,195 = 62,07 mm Lấy dcc = 62 mm Sai số bù trừ hệ thống bù sai số hoạt động theo encoder đo góc Đường kính lăn hàn bao : dch = 76 mm Tỷ số truyền từ động đến trục : ut = 1420/40= 35,5 Để phù hợp với thực tế chọn tỷ số truyền 35 Chọn tỷ số truyền truyền xích ux = 2,5 Đề tài : Hệ thống tự động đóng bột canh 15 SVTH : Nhóm Bài Tập Lớn Môn Học Tự Động Hóa QTSX GVHD : Nguyễn Văn Cảnh Suy tỷ số truyền hộp giảm tốc uh = 35/2,5 = 14 Ở ta sử dụng loại động có gắn sẵn hộp giảm tốc với uh = 14 Vậy số vòng quay trục ứng với tỷ số truyền chọn sau ncc = 1420/35 = 40,57 gói/phút Năng suất thực tế ứng với số vòng quay trục : N = 40,57×π×0,062/0,195 = 40,52 gói/phút Thời gian đóng gói bao bột canh T = 60/40,52 = 1,48 s Tốc độ quay mâm gạt bột (4 tay gạt bột) 1/4 tốc độ quay trục bao, tạo động tích hợp hộp giảm tốc thứ hai hoạt động độc lập với hệ thống bao tốc độ điều chỉnh tăng giảm theo tốc độ bao biến tần Vận tốc dài bao : v = 40,52×0,195 = 7,901 m/ph = 0,132 m/s Vận tốc quay nhỏ cuộn bao (ứng với đường kính lớn dc = 450 mm): vòng/phút Vận tốc quay lớn cuộn bao (ứng với đường kính nhỏ hết bao dc = 125 mm): vòng/phút Vận tốc quay trục căng bao trục cán nếp (có đường kính giống dt = 28 mm) vòng/phút Vận tốc quay lăn hàn bao (đường kính dch = 76 mm) vòng/phút Đề tài : Hệ thống tự động đóng bột canh 16 SVTH : Nhóm Bài Tập Lớn Môn Học Tự Động Hóa QTSX GVHD : Nguyễn Văn Cảnh Trục encoder không gắn trực tiếp vào trục lăn bao mà đuợc truyền qua truyền bánh lăn với tỷ số truyền ue = Vậy vận tốc trục encoder ne = 40,57×5 = 202,85 vòng/phút II Động lực học Các lực tạo tải trọng trình vận hành máy bao gồm : Lực quán tính cuộn bao Lực ma sát ổ lăn : trục đỡ cuộn bao, trục căng bao, cặp trục cán mép bao, hai cặp ổ lăn cặp lăn bao Lực ma sát sinh cặp ổ trượt : cặp ổ trượt cặp lăn dẫn bao, hai cặp ổ trượt cặp lăn hàn bao Trọng lượng trục căng bao Lực ma sát sinh bao phận tạo hình (gồm phận tạo hình ban đầu phận tạo hình chính) Lực ma sát sinh phễu cấp liệu bao Trọng lượng gói bột canh chưa cắt (lực biến đổi theo chu kỳ) Hao phí truyền xích Hao phí hộp giảm tốc Tính lực quán tính cuộn bao Khi máy khởi động, động cần sinh lực kéo đủ lớn để thắng quán tính cuộn bao, lúc tải trọng đặt lên động lớn Khối lượng cuộn bao đường kính 450 mm m = kg Đề tài : Hệ thống tự động đóng bột canh 17 SVTH : Nhóm Bài Tập Lớn Môn Học Tự Động Hóa QTSX GVHD : Nguyễn Văn Cảnh Suy trọng lượng cuộn bao gói khoảng 50N Trọng lượng phận chặn hai đầu trục đỡ ống lót 59 N Vậy tổng trọng lượng cần tải Q1 = 50 + 59 = 109N Mô hình tính toán sau : Mqt R r m F1 F1 – lực kéo động tác động lên cuộn bao Mqt – mômen quán tính cuộn bao tâm trục quay m – khối lượng cuộn bao Từ phương trình cân mômen quanh trục quay ta xác định F : Trong công thức a gia tốc dài bao, thời gian mở máy động công suất nhỏ nhanh nên ta lấy a = v = 0,132 m/s Lực ma sát cặp ổ lăn trục đỡ cuộn bao, trục trung gian (7 trục), trục cán mép (2 trục) trục hàn bao Đề tài : Hệ thống tự động đóng bột canh 18 SVTH : Nhóm Bài Tập Lớn Môn Học Tự Động Hóa QTSX GVHD : Nguyễn Văn Cảnh Các lực ta không cần tính mà cần dựa vào hiệu suất cặp ổ lăn (ol= 0,99) để tăng thêm lực kéo động Ở ta thấy có 11 cặp ổ lăn lực kéo tăng thêm 1/0,9911 = 1,117 lần Lực ma sát cặp ổ trượt trục Tương tự ta không tính lực mà dựa vào hiệu suất ổ trượt (ot = 0,98) để tăng tương ứng lực kéo động Như lực kéo phải tăng thêm 1/0,98 = 1,02 lần Trọng lượng trục căng bao trọng lượng Trọng lượng trục hòa lực căng tính sau : Q2 = 70,4 N Lực ma sát sinh bao phận tạo hình a) Đối với phận tạo hình ban đầu Lực căng bao tác dụng lên bao phận tạo hình ban đầu lực kéo động lên phận trước phận tạo hình (gồm có cặp ổ lăn): F2 = (F1 + Q)/(0,997) = 76,3 N Lực ma sát sinh phận tạo hình ban đầu : Fms1 = k×F2×cos71,3 = 9,8N Trong công thức k = 0,4 hệ số ma sát bao inox xác định qua thí nghiệm Như lực kéo bao cần có sau phận tạo hình ban đầu F3 = F2 + Fms1 = 76,3 + 9,8 = 86,1N Đề tài : Hệ thống tự động đóng bột canh 19 SVTH : Nhóm Bài Tập Lớn Môn Học Tự Động Hóa QTSX GVHD : Nguyễn Văn Cảnh Lực ma sát sinh phận tạo hình ban đầu : Fms2 = k×F3×cos85,75 = 2,6N Như lực kéo bao cần có sau phận tạo hình : F4 = F3 + Fms2 = 86,1 + 2,6 = 88,7N Lực ma sát sinh bao phễu cấp liệu Ông dẫn bao Lực kéo cần có động sau cặp trục tạo nếp : F5 = F4/ηol2 = 90,5N Lực ma sát sinh phễu cấp liệu : Fms3 = k×F5×cos84,92 = 3,2N Như lực kéo bao cần có sau phận tạo hình : F6 = F5 + Fms3 = 90,5 + 3,2 = 93,7N Lực kéo cần thiết động sau trục (trừ hao phí cặp ổ trượt cặp lăn dẫn bao trước encoder, cặp ổ trượt trục hàn bao, cặp ổ lăn trục bao) Đề tài : Hệ thống tự động đóng bột canh 20 SVTH : Nhóm Bài Tập Lớn Môn Học Tự Động Hóa QTSX GVHD : Nguyễn Văn Cảnh F7 = F6/(ηol×ηot2) = 98,6N Trọng lượng bao bột canh chưa cắt Trọng lượng chiều với lực kéo động cơ, có tác dụng giảm tải trọng lại biến đổi theo chu kỳ (khi có không) nên ta không tính đến xác định tải trọng Hao phí truyền xích Hiệu suất truyền xích ηx = 0,96 Lực kéo cần có động sau truyền xích F8 = F7/ηx = 102,7N Hao phí hộp giảm tốc Ta chọn động tích hợp hộp giảm tốc bánh trụ hai cấp Như vậy, tổn thất hộp giảm tốc bao gồm tổn thất hai truyền bánh (hiệu suất ηbr = 0,97 tổn thất hai cặp ổ lăn ηol =0,99) Từ lực suy công suất trục công tác (công suất trục cuốn) : Plv = F7×v/1000 = 0,013 kW Plv – Công suất làm việc Công suất trục hộp giảm tốc P1 = Plv/ηx = 0,0136 kW Công suất trục động P2 = P1/( ηbr2×ηol2) = 0,0148 kW Với công suất ta chọn động (hoặc loại khác tương đương) Ngoài có lực cần thiết để quay mâm gạt bột, lực phải đủ lớn để chống lại lực cản khối lượng bột canh chứa thùng cấp liệu Đề tài : Hệ thống tự động đóng bột canh 21 SVTH : Nhóm Bài Tập Lớn Môn Học Tự Động Hóa QTSX GVHD : Nguyễn Văn Cảnh III Hệ thống thiết bị sử dụng khí nén máy Máy trang bị ba xylanh khí nén : - Xylanh đóng mở cửa cấp liệu - Hai xylanh đóng mở phận hàn-cắt Các xylanh xylanh tác động kép, tích nhỏ, hành trình ngắn thời gian tác động nhanh điều khiển solenoid Các xylanh hệ thống dẫn khí phải tình trạng tốt để hoạt động nhịp sản xuất Lực tác động xylanh cấp liệu tính dựa vào trọng lượng bột canh cấp, trọng lượng hộp cấp liệu lực ma sát phần chuyển động phần cố định cấu cấp liệu Lực tác động cặp xylanh hàn-cắt không lớn, cần chọn xylanh có hành trình phù hợp Kí hiệu : SAI 2026 Đường kính xi lanh 20mm, hành trình 100mm Hãng sản xuất : SMC Đề tài : Hệ thống tự động đóng bột canh 22 SVTH : Nhóm Bài Tập Lớn Môn Học Tự Động Hóa QTSX GVHD : Nguyễn Văn Cảnh IV Hệ thống nhiệt máy Hệ thống nhiệt máy bao gồm : - Cặp lăn ép mí bao với khoảng trống bên trục dùng để gắn điện trở sinh nhiệt (điện trở không tiếp xúc với thành trục lăn nên không quay theo trục) - Cặp nhiệt hàn đầu bao (cũng phận cắt bao) có lỗ dọc theo chiều dài thân để gắn điện trở sinh nhiệt Nhiệt cung cấp cho hai phận hàn tính để trì nhiệt độ chúng nhiệt độ cần thiết để hàn bao (khoảng 160°C) tức phải trừ lượng nhiệt mát tỏa nhiệt môi trường xung quanh (gồm truyền vào không khí truyền vào hộp chứa lăn) Ở lượng nhiệt cung cấp cho bao gói không lớn nên ta bỏ qua lượng nhiệt cần nhân thêm hệ số tính toán V Hệ thống điều khiển Máy điều khiển PLC loại nhỏ (khoảng ngõ vào ngõ ra) Hệ thống cảm biến bao gồm : - Cảm biến quang học loại phản xạ đặt lên mí bao (gần trục lăn cuốn) có nhiệm vụ xác định vị trí vạch định vị bề mặt bao Phải đảm bảo khoảng cách cảm biến đến bề mặt bao phù hợp để phát huy tốt khả cảm biến, đồng thời phải che chắn để chống nhiễu - Cảm biến từ (là công tắc từ) đặt song song với đường tâm phận hàn-cắt có nhiệm cụ tiếp nhận tín hiệu từ nam châm vĩnh cửu đặt phận để xác định thời điểm hai nhiệt gặp (thời điểm cắt) - Encoder đo góc lấy tín hiệu từ trục lăn ép có nhiệm vụ xác định khoảng sai lệch hai bao liên tiếp (với vạch định vị) từ cung cấp số liệu cho hệ thống tiến hành bù trừ sai số Encoder dùng loại có độ phân giải từ 50 đến 100 Đề tài : Hệ thống tự động đóng bột canh 23 SVTH : Nhóm Bài Tập Lớn Môn Học Tự Động Hóa QTSX GVHD : Nguyễn Văn Cảnh * Mạch động lực : máy gồm hai động ba pha không đồng điều khiển vận tốc biến tần đóng cắt khởi động từ Sơ đồ mạch động lực sau CHƯƠNG IV VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG Vận hành máy I Khi vận hành máy cần thực theo bước sau : - Điều chỉnh lực ép hai lăn bao hai lăn hàn bao cần thiết - Lắp cuộn bao gói vào trục đỡ, luồn qua trục trung gian đến phận tạo hình, tiếp tục qua cặp trục tạo nếp đến phễu cấp liệu Tại đây, hai mí bao chập lại đưa qua cảm biến quang đến cặp trục lăn hàn mí bao Cuối bao luồn qua cặp lăn bao - Kiểm tra độ căng bao - Cân chỉnh lại vị trí phận tạo hình cần thiết - Đóng cầu dao điện nguồn cung cấp cho máy Đề tài : Hệ thống tự động đóng bột canh 24 SVTH : Nhóm Bài Tập Lớn Môn Học Tự Động Hóa QTSX GVHD : Nguyễn Văn Cảnh - Bậc công tắc tổng (công tắc an toàn) - Kiểm tra đèn báo pha, cho máy hoạt động ba đèn báo pha sáng - Cho cụm mâm gạt hoạt động - Cho toàn hệ thống hoạt động tốc độ nhỏ chờ cho nhiệt độ hệ thống hàn đạt nhiệt độ yêu cầu hệ thống bù trừ sai số ban đầu - Kiểm tra lại nhiệt độ phận hàn - Cuối cho máy hoạt động công suất - Thường xuyên theo dõi hoạt động máy kết hợp với việc cấp liệu máy cấp gần hết bột canh thùng cấp liệu II Bảo dưỡng máy Để máy hoạt động tốt cần thực biện pháp sau : - Làm vệ sinh máy trước sau ca làm việc - Kiểm tra dầu mở hộp giảm tốc trục - Không để bột canh dính vào phận chuyển động máy - Thường xuyên kiểm tra hệ thống điện đảm bảo máy không bị vô nước trường hợp - Kiểm tra định kỳ phận khí nén, hệ thống cấp nhiệt Đề tài : Hệ thống tự động đóng bột canh 25 SVTH : Nhóm Bài Tập Lớn Môn Học Tự Động Hóa QTSX GVHD : Nguyễn Văn Cảnh Một số tài liệu tham khảo : Giáo trình Tự động hóa trình sản xuất Chi tiết máy ( tập 1,2) – Nguyễn Trọng Hiệp Tính toán thiết kế hệ dẫn động khí ( tập 1,2) – Trịnh Chất, Lê Văn Uyển Giáo trình Hệ thống khí nén thủy lực – Nguyễn Ngọc Điệp Giáo trình cảm biến công nghiệp – ThS Hoàng Minh Công Đề tài : Hệ thống tự động đóng bột canh 26 SVTH : Nhóm