Nghiên cứu lý thuyết tạo hinh, ăn khớp và công nghệ gia công bộ truyền bánh răng chốt

Header Page of 126 -1- BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGUYỄN HỮU DỰ NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO CHIỀU CAO Chuyên ngành : Công nghệ chế tạo máy Mã số : 60.52.04 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2011 Footer Page of 126 Header Page of 126 -2- Công trình ñược hoàn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Văn Yến Phản biện 1: PGS.TS Phạm Phú Lý Phản biện 2: PGS.TS Trần Xuân Tuỳ thạc Luận văn ñược bảo vệ trước Hội ñồng chấm Luận văn sĩ kỹ thuật họp Đại học Đà Nẵng vào ngày 27 tháng năm 2011 * Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng Footer Page of 126 -3- Header Page of 126 MỞ ĐẦU Lý chọn ñề tài Đất nước ta trình ñổi mới, hội nhập mở rộng toàn diện, ñến năm 2020 trở thành nước công nghiệp Điều ñó khẳng ñịnh chiến lược phát triển toàn diện khoa học công nghệ, ñồng thời từ ñó có nhìn tổng quan hơn, bao quát hơn, hướng ñến phát triển toàn diện lĩnh vực nhằm theo kịp phát triển nước khu vực Từ ñó áp dụng biện pháp công nghệ, thành ñã ñạt ñược ứng dụng vào phát triển công nghiệp cách hiệu Hiện nay, vấn ñề công nghệ ñịnh lớn ñến chất lượng giá thành sản phẩm, việc ứng dụng tự ñộng hóa sản xuất ñã ñang phát triển mạnh Sau năm học tập, nghiên cứu Đại học Đà Nẵng, ñược giao ñề tài tốt nghiệp: “ Nghiên cứu thiết kế, chế tạo mô hình máy phân loại sản phẩm theo chiều cao” nhằm ñáp ứng nhu cầu thực tiễn ngành khí nói chung công nghiệp Mục ñích nghiên cứu - Nghiên cứu tự ñộng phân loại sản phẩm Phạm vi nghiên cứu Phạm vi chủ yếu ñề tài tập trung giải vấn ñề sau: - Tính toán lựa chọn cấu - Thiết kế kết cấu xây dựng mô hình - Xây dựng lưu ñồ giải thuật, thiết kế, lập trình kết nối PLC Footer Page of 126 Header Page of 126 -4- - Lắp ráp mô hình, kết nối vận hành Phương pháp nghiên cứu Đề tài nghiên cứu ñược thực theo phương pháp lý thuyết kết hợp với thực nghiệm Cụ thể sau: - Nghiên cứu tài liệu nhằm tổng hợp chọn phương án tính toán, thiết kế máy - Chế tạo mô hình, thực thí nghiệm ñể ñiều chỉnh thiết kế máy Ý nghĩa khoa học ñề tài - Đề tài góp phần vào nghiên cứu, giải vấn ñề tự ñộng phân loại sản phẩm - Tạo mô hình ñể tham khảo, nghiên cứu ứng dụng thực tế, ñồng thời làm tài liệu học tập mô hình giảng dạy cho sinh viên Dự kiến kết ñạt ñược khả ứng dụng - Thiết kế máy phân loại - Chế tạo mô hình - Mô hình ứng dụng thực tiễn sản xuất - Mô hình kết nối với máy tính ñể thống kê ñiều khiển giao diện Cấu trúc luận văn Luận văn bao gồm 04 chương: - Chương 1: Tổng quan - Chương 2: Tìm hiểu Hight detection sensors - Chương 3: Lựa chọn phương án thiết kế Footer Page of 126 Header Page of 126 -5- - Chương 4: Tính toán cấu máy xây dựng hệ thống ñiều khiển Chương TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan máy phân loại 1.1.1 Máy phân loại kích thước hạt ñiều 1.1.2 Máy phân loại sản phẩn theo hình dạng 1.2 Tổng quan phương pháp xác ñịnh chiều cao 1.2.1 Xác ñịnh chiều cao dụng cụ ñiển hình 1.2.2 Xác ñịnh chiều cao thước quang 1.2.3 Xác ñịnh chiều cao loại cảm biến 1.2.3.1 Xác ñịnh chiều cao cảm biến quang 1.2.3.2 Xác ñịnh chiều cao cảm biến laser 1.2.4 Các loại cảm biến * Nhận xét: Chương ñã tóm tắt lý thuyết tổng quan máy phân loại, ñồng thời ñã giới thiệu ñược số máy phân loại ñể từ ñó có sở xây dựng kết cấu mô hình máy tối ưu ứng dụng cho việc nghiên cứu ñề tài CHƯƠNG TÌM HIỂU VỀ HIGHT DETECTIONS SENSORS 2.1 Lịch sử sensors “Cảm biến” tiếng Anh gọi sensor xuất phát từ hai chữ “sense” theo nghĩa la tinh cảm nhận Từ ngàn xưa người tiền sử ñã nhờ vào giác quan xúc giác ñể cảm nhận, tìm hiểu ñặc ñiểm giới tự nhiên học cách sử dụng hiểu biết ñó nhằm mục ñích khai thác giới xung quanh phục vụ sống họ Trong Footer Page of 126 Header Page of 126 -6- thời ñại phát triển khoa học kỹ thuật, ngày người không dựa vào quan xúc giác thể ñể khám phá giới Các chức xúc giác ñể nhận biết vật thể, tượng xảy thiên nhiên ñược tăng cường nhờ phát triển dụng cụ dùng ñể ño lường phân tích mà ta gọi cảm biến Cảm biến ñược ñịnh nghĩa thiết bị dùng ñể biến ñổi ñại lượng vật lý ñại lượng không ñiện cần ño thành ñại lượng ñiện ño ñược (như dòng ñiện, ñiện thế, ñiện dung, trở kháng…) Nó thành phần quan trọng thiết bị ño hay thiết bị ñiều khiển tự ñộng Có thể nói rằng, nguyên lý hoạt ñộng cảm biến, nhiều trường hợp thực tế, nguyên lý phép ño hay ñiều khiển tự ñộng Đã từ lâu cảm biến ñược sử dụng phận ñể cảm nhận phát hiện, vài chục năm trở lại ñây chúng phát rỏ vai trò quan trọng hoạt ñộng người Nhờ thành tựu khoa học công nghệ lĩnh vực vật liệu, thiết bị ñiện tử tin học, cảm biến ñã ñược giảm thiểu kích thước, cải thiện tính ngày mở rộng phạm vi ứng dụng Giờ ñây không lĩnh vực mà không sử dụng cảm biến Chúng có mặt hệ thống tự ñộng phức tạp, người máy, kiểm tra chất lượng sản phẩm, tiết kiệm lượng, chống ô nhiểm môi trường Cảm biến ñược ứng dụng rộng rãi lĩnh vực giao thông vận tải, hàng tiêu dùng, bảo quản thực phẩm, ô tô, trò chơi ñiện tử … 2.2 Các loại sensors 2.2.1 Cảm biến quang Footer Page of 126 Header Page of 126 -7- Cảm biến quang loại cảm biến ño vị trí dịch chuyển theo phương pháp quang hình học 2.2.2 Các loại cảm biến quang Tìm hiểu nguyên lý, ứng dụng, ưu nhược ñiểm loại cảm biến thường dùng công nghiệp 2.2.3 Cảm biến laser Nguyên lý sử dụng tia laser sử dụng nguồn sáng laser ñể xác ñịnh hình học vật thể Tia laser thường ñược sử dụng chung với thiết bị hình ảnh hình camera CCD hay CMOS 2.2.4 Cảm biến hình ảnh Thiết bị thu nhận hình ảnh gọi cảm biến hình ảnh, máy ảnh số dùng thiết bị bán dẫn gọi Image sensor 2.2.5 Cảm biến tiệm cận Cảm biến tiệm cận kỹ thuật ñể nhận biết có mặt hay mặt vật thể 2.3 Cơ sở tính toán lựa chọn sensors 2.3.1 Cơ sở lý thuyết Xuất phát từ yêu cầu phân loại gia công 2.3.2 Bài toán So sánh nguyên lý, ưu nhược, giá thành phải phù hợp với yêu cầu phân loại *Nhận xét: Chương ñã tóm tắc nội dung cấu tạo, nguyên lý hoạt ñộng ứng dụng loại cảm biến Trọng tâm nghiên cứu khả ứng dụng cảm biến quang, ñể từ ño làm sở lựa chọn cho việc xây dựng mô hình sau Footer Page of 126 -8- Header Page of 126 Chương LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 3.1 Sản phẩm phân loại 3.1.1 Qui trình phân loại sản phẩm 3.1.2 Giới thiệu sản phẩm - Phạm vi ñề tài phân loại sản phẩm thô Sản phẩm có thông số sau: + Sản phẩm Hình 3.2a: Hình 3.2b: Hình 3.2c: Sản phẩm thấp Sản phẩm TB Sản phẩm cao - Kích thước: theo chiều cao hiệu chỉnh trước, dự ñịnh sản phẩm phân loại khoảng sai số ñã hiệu chỉnh trước, gồm thông số sau: - Chiều rộng: 40mm - Chiều cao: 40; 45; 50mm - Chiều dài: 70mm Vậy kích thước cần ñược kiểm tra kích thước có chiều cao sau: - Sản phẩm thấp: < 40mm - Sản phẩm trung bình: 40 ÷ < 45mm - Sản phẩm cao: 45 ÷ < 50mm Footer Page of 126 Header Page of 126 -9- Theo yêu cầu ñộ kích thước phân loại Chi tiết phân loại nằm ba trường hợp sau: - Kích thước cóchiều cao: h < 40mm ñược phân thành loại - Kích thước có chiều cao: h từ 40 ÷ < 45mm ñược phân thành loại - Kích thước có chiều cao: h từ 45 ÷ < 50mm ñược phân thành loại Thiết bị phân loại tự ñộng có nhiệm vụ kiểm tra phân loại 03 trường hợp 3.2 Lựa chọn phương án thiết kế 3.2.1 Lựa chọn cấu vận chuyển 3.2.2 Lựa chọn cấu cấp phôi 3.3 Lựa chọn cảm biến xác ñịnh chiều cao 3.3.1 Giới thiệu loại cảm biến quang thông số kỹ thuật 3.3.2 Kết luận lựa chọn cảm biến Phụ thuộc vào phạm vi nghiên cứu khả công nghệ Lựa chọn cấu khác 3.4.1 Lựa chọn ñộng bước 3.4.2 Thiết kế cần gạt Dựa phương án thiết kế, dảm bảo thông số phù hợp với khả công nghệ cần thiết * Nhận xét: Chương ñã tóm tắc nội dung việc lựa chọn phương án thiết kế sở xây dựng qui trình phân loại, từ ñó xây dựng sơ ñồ khối lựa chọn phương án thiết kế, lựa chọn cấu khác ñể phân loại sản phẩm theo yêu cầu thiết kế Footer Page of 126 -10- Header Page 10 of 126 Chương TÍNH TOÁN CÁC CƠ CẤU MÁY VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 4.1 Tính toán băng tải 4.1.1 Lựa chọn tính toán thông số máy 4.1.2 Xác ñịnh kích thước băng tải 4.1.2.1 Xác ñịnh tải trọng mét ñai 4.1.2.2 Xác ñịnh lực cản chuyển ñộng kéo căng băng 4.1.3 Tính toán lăn 4.1.4 Tính toán phận khác 4.1.4.1 Tính then 4.1.4.2 Lựa chọn công suất motor 4.2 Tính toán phận cấp sản phẩm 4.2.1 Tính toán cấu ñĩa xoay 4.2.2 Tính toán cấu phễu rung 4.3 Lựa chọn sensors phận liên quan 4.3.1 Lựa chọn Sensors Hình 4.11: Cảm biến quang E3XR-CE4 4.3.2 Lựa chọn PLC ñiều khiển - Cấu tạo chức phận bên PLC Footer Page 10 of 126 Header Page 12 of 126 -12- 4.4 Thiết kế mạch chọn phận phân nhóm 4.4.1 Thiết kế mạch ñộng lực ñiều khiển 4.4.2 Lưu ñồ giải thuật Footer Page 12 of 126 Header Page 13 of 126 Footer Page 13 of 126 -13- Header Page 14 of 126 Footer Page 14 of 126 -14- Header Page 15 of 126 -15- 4.4.3 Thiết kế kết nối viết chương trình PLC ñiều khiển - Chương trình lập trình theo ngôn ngữ hình thang PLC S7 200: Footer Page 15 of 126 Header Page 16 of 126 Footer Page 16 of 126 -16- Header Page 17 of 126 Footer Page 17 of 126 -17- Header Page 18 of 126 Footer Page 18 of 126 -18- Header Page 19 of 126 -19- - Sơ ñồ kết nối mạch PLC ñiều khiển: Footer Page 19 of 126 Header Page 20 of 126 -20- Quá trình phân loại sản phẩm ñuợc thực theo nguyên lý sau: - Các chiều cao chi tiết lớn, vừa nhỏ di chyển băng tải ñược sensors nhận tín hiệu ñiều khiển tương ứng với I1.0 thấp, I1.1 I1.2 cao Lúc ñó ñèn PLC sáng tương ứng với ñiểm ñã lập trình - Đèn sáng trước sensors phát vật thể tương ứng với chiều cao ñã mặc ñịnh Footer Page 20 of 126 Header Page 21 of 126 -21- - Khi sản phẩm có chiều cao thấp ñi qua cảm biến thấp nhận tín hiệu ñiều khiển (ñèn tương ứng I1.0 PLC sáng) truyền ñến phận xử lý (PLC) ñể ñiều khiển tay gạt dịch chuyển sang trái Sản phẩm từ băng tải dẫn ñộng dịch chuyển trượt giá trượt theo hướng trượt ñến băng tải phân loại - Khi sản phẩm có chiều cao trung bình ñi qua cảm biến nhận tín hiệu ñiều khiển (ñèn tương ứng I1.0 I1.1 PLC sáng) truyền ñến phận xử lý (PLC) ñể ñiều khiển tay gạt dịch chuyển sang Sản phẩm từ băng tải dẫn ñộng dịch chuyển trượt giá trượt theo hướng trượt ñến băng tải phân loại - Khi sản phẩm có chiều cao cao ñi qua cảm biến nhận tín hiệu ñiều khiển (ñèn tương ứng I1.0, I1.1 I1.2 PLC sáng) truyền ñến phận xử lý (PLC) ñể ñiều khiển tay gạt dịch chuyển sang phải Sản phẩm từ băng tải dẫn ñộng dịch chuyển trượt giá trượt theo hướng trượt ñến băng tải phân loại Cứ chu kỳ sản phẩm ñược lặp ñi lặp lại Footer Page 21 of 126 Header Page 22 of 126 -22- Hình 4.17: Cảm biến phát hiện, nhận truyền tín hiệu ñiều khiển Footer Page 22 of 126 Header Page 23 of 126 -23- Hình 4.18: Cảm biến cao phát hiện, nhận truyền tín hiệu ñiều khiển Footer Page 23 of 126 Header Page 24 of 126 -24- Hình 4.19: Cảm biến thấp phát hiện, nhận truyền tín hiệu ñiều khiển Footer Page 24 of 126 Header Page 25 of 126 -25- 4.4.4 Lựa chọn ñộng bước 4.5 Thiết kế khung máy mô hình máy 4.5.1 Thiết kế khung máy 4.5.2 Thiết kế mô hình máy *Nhận xét: Chương ñã tính toán lựa chọn phận cấp phôi, cấu vận chuyển, xây dựng lưu ñồ giải thuật sTừ ñó viết ñược chương trình ñiều khiển xây dựng sơ ñồ kết nối ñầu vào, PLC ñể từ ñó ñưa kết luận Footer Page 25 of 126 Header Page 26 of 126 -26KẾT LUẬN Kết thảo luận Việc nghiên cứu thành công tính toán, thiết kế chế tạo máy ta ñạt ñược kết sau: - Thiết kế máy phân loại - Chế tạo mô hình máy - Sản phẩm ñược phân loại theo 03 nhóm kích thước - Mô hình ñược kết nối môñun khí cấp phôi, kiểm tra phôi, phân loại mô ñun ñiều khiển Chương trình ñiều khiển ñược lập trình PLC - Thiết bị hạn chế chưa thể kết nối thiết bị kiểm tra máy vi tính ñể quản lý số liệu cách dễ dàng - Mô hình ñược thu gọn tương ñối, phù hợp với người quan sát, nhiên chưa ñược sắc xảo thể tính chất công nghiệp, phù hợp mang tính chất tham khảo Hướng phát triển - Mô hình ứng dụng vào sản xuất, sử dụng hệ thống xác ñịnh chuẩn ñịnh vị cảm biến có ñộ xác cao mô hình dùng ñể phân loại sản phẩm theo tiêu chuẩn - Mô hình kết nối giao diện với hệ thống máy tính dễ dàng quản lý ñiều khiển, ñồng thời thống kê ñược số lượng sản phẩm ñã phân loại tương ứng với thời gian làm việc - Có thể dùng ñộng servo dẫn ñộng ñể dễ dàng ñiều chỉnh tốc ñộ ñồng thời thay ñổi góc quay tương ứng Footer Page 26 of 126 ... pháp nghiên cứu Đề tài nghiên cứu ñược thực theo phương pháp lý thuyết kết hợp với thực nghiệm Cụ thể sau: - Nghiên cứu tài liệu nhằm tổng hợp chọn phương án tính toán, thiết kế máy - Chế tạo. .. tập, nghiên cứu Đại học Đà Nẵng, ñược giao ñề tài tốt nghiệp: “ Nghiên cứu thiết kế, chế tạo mô hình máy phân loại sản phẩm theo chiều cao” nhằm ñáp ứng nhu cầu thực tiễn ngành khí nói chung công. .. biến Phụ thuộc vào phạm vi nghiên cứu khả công nghệ Lựa chọn cấu khác 3.4.1 Lựa chọn ñộng bước 3.4.2 Thiết kế cần gạt Dựa phương án thiết kế, dảm bảo thông số phù hợp với khả công nghệ cần thiết