Thiết kế, chế tạo phần băng tải cho hệ thống chiết, rót và đóng nắp chai tự động

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG Khoa: Cơ khí PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP Dùng cho CBHD và nộp cùng báo cáo ĐA/CĐTN của sinh viên Tên đề tài: Thiết kế, chế t

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

KHOA CƠ KHÍ 

HUỲNH VĂN TUẤN

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO PHẦN BĂNG TẢI CHO HỆ THỐNG CHIẾT, RÓT VÀ

ĐÓNG NẮP CHAI TỰ ĐỘNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ

Nha Trang, tháng 6 năm 2018

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

KHOA CƠ KHÍ 

HUỲNH VĂN TUẤN

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO PHẦN BĂNG TẢI CHO HỆ THỐNG CHIẾT, RÓT VÀ

ĐÓNG NẮP CHAI TỰ ĐỘNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: Th.S Nguyễn Văn Định

Nha Trang, tháng 6 năm 2018

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

Khoa: Cơ khí

PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN (CHUYÊN ĐỀ) TỐT NGHIỆP

(Dùng cho CBHD và nộp cùng báo cáo ĐA/CĐTN của sinh viên)

Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo phần băng tải cho hệ thống chiết, rót và đóng nắp chai tự động Giảng viên hướng dẫn: NGUYỄN VĂN ĐỊNH

Sinh viên được hướng dẫn: Huỳnh Văn Tuấn MSSV: 56136582

Khóa: 56 Ngành: Công nghệ kỹ thuật Cơ điện tử

Lần

KT Ngày Nội dung Nhận xét của GVHD

1 07/4/2018 Nghiên cứu tổng quan

2 07/4/2018 Nghiên cứu cơ sở lý thuyết

3 15/4/2018 Đưa ra phương án thiết kế

4 15/5/2018 Chế tạo mô hình

Kiểm tra giữa tiến độ của Trưởng BM

Ngày kiểm tra:

………

Đánh giá công việc hoàn thành: ……… % Ký tên Được tiếp tục:  Không tiếp tục:………

5 31/5/2018 Thử nghiệm và hiệu chỉnh 6 30/6/2018 Hoàn thiện báo cáo Nhận xét chung (sau khi sinh viên hoàn thành ĐA/CĐ): ………

……….………

……….………

……….………

……….………

Điểm hình thức:……/10 Điểm nội dung: /10 Điểm tổng kết:………/10

Đồng ý cho sinh viên: Được bảo vệ: Không được bảo vệ:

Khánh Hòa, ngày … tháng … năm 2018

Cán bộ hướng dẫn

(Ký và ghi rõ họ tên)

PHIẾU CHẤM ĐIỂM ĐỒ ÁN/ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

(Dành cho cán bộ chấm phản biện)

1 Họ tên người chấm: Ts Nguyễn Thiên Chương

2 Sinh viên/ nhóm sinh viên thực hiện ĐA/KLTN (sĩ số trong nhóm: 3 )

(1) Nguyễn Tiến Tài MSSV: 56130069

(2) Huỳnh Văn Tuấn MSSV: 56136582

3 Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo hệ thống chiết, rót và đóng nắp chai tự động

4 Nhận xét

- Hình thức:

- Nội Dung:

Điểm hình thức: /10 Điểm nội dung: …/10 Điểm tổng kết: …/10

Đồng ý cho sinh viên: Được bảo vệ: Không được bảo vệ: Khánh Hòa, ngày…….tháng………năm………

Cán bộ chấm phản biện (Ký và ghi rõ họ tên)

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình học tập và hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, em đã nhận được

sự hướng dẫn, giúp đỡ quý báu của các thầy, các anh chị và các bạn Với lòng kính trọng

và biết ơn sâu sắc em xin bày tỏ lời cảm ớn trân thành tới:

Ban Giám hiệu Trường Đại học Nha Trang và các Thầy Cô trong Bộ môn Cơ Điện

Tử đã dạy bảo và tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ em trong quá trình học tập và thực hiện

đồ án

Em xin chân thành cảm ơn Thầy Th.S Nguyễn Văn Định đã luôn quan tâm và nhiệt tình hướng dẫn trong suốt quá trình em làm đồ án

Tuy nhiên do sự hạn chế về kiến thức cũng như thời gian có hạn nên chắc chắn đồ

án này sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong nhận được sự đóng góp ý kiến của quý Thầy Cô và các bạn để đồ án này hoàn thiện hơn

Nha Trang, tháng 06 năm 2018

Sinh viên

Huỳnh Văn Tuấn

MỤC LỤC

PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN (CHUYÊN ĐỀ) TỐT

NGHIỆP i

PHIẾU CHẤM ĐIỂM ĐỒ ÁN/ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ii

LỜI CẢM ƠN iii

MỤC LỤC iv

DANH MỤC CÁC HÌNH vii

DANH MỤC CÁC BẢNG ix

LỜI NÓI ĐẦU x

TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH HỆ THỐNG CHIẾT, RÓT VÀ ĐÓNG NẮP CHAI TỰ ĐỘNG 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Tổng quan về toàn bộ dây chuyền 1

1.2.1 Chiết rót nước vào chai 1

1.2.2 Đóng nắp chai 3

1.2.3 Cảm biến dùng trong các dây chuyền chiết rót 3

1.2.4 Cơ cấu vào thùng 5

1.3 Các dây chuyền sản xuất nước đóng chai ở việt nam 6

1.3.1 Dây chuyền chiết rót aseptic cho chai pet 6

1.3.2 Dây chuyền sản xuất nước khoáng 9

1.3.3 Dây chuyền sản xuất nước đóng chai tự động 14

1.4 Kết luận 15

PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 16

2.1 Phương pháp nghiên cứu 16

2.2 Yêu cầu của hệ thống 16

2.3 Phương án thiết kế 17

2.3.1 Chọn kết cấu cơ khí cho bộ phận vận chuyển chai 17

2.3.2 Chọn kết cấu cơ khí cho bộ phận dẫn động 20

2.3.3 Chọn cơ cấu định vị chai và máng hứng chất lỏng 22

2.3.4 Chọn động cơ điện cho hệ dẫn động băng tải và mâm xoay 24

2.4 Tính toán băng tải 29

2.4.1 Xác định các thông số cơ bản của băng tải 29

2.4.2 Xác định công suất dẫn động băng tải 29

2.4.3 Xác định lực căng băng nhánh vào và nhánh ra 30

2.4.4 Kiểm tra lực căng băng 30

2.4.5 Chọn bộ phận truyền động cho băng tảiError! Bookmark not defined. 2.5 Tính toán mâm xoay: 31

2.6 Xác định công suất động cơ 31

2.7 Chế tạo phần cơ khí 33

2.7.1 Dụng cụ chế tạo 34

2.7.2 Chế tạo băng tải 35

2.7.3 Chế tạo mâm xoay 38

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THỬ NGHIỆM 41

3.1 Kiểm tra hệ thống trước khi thử nghiệm 41

3.1.1 Kiểm tra phần cơ khí 41

3.1.2 Kiểm tra hệ thống điện 44

3.2 Thử nghiệm và điều chỉnh thông số cơ khí 45

3.2.1 Thử nghiệm khi không có tải 45

3.2.2 Thử nghiệm khi có tải 47

3.3 Thử nghiệm phần điện và lập trình 49

3.3.1 Thử nghiệm lần 1 49

3.3.2 Thử nghiệm lần 2 50

3.3.3 Thử nghiệm lần 3 50

3.4 Thử nghiệm toàn hệ thống 51

3.4.1 Thử nghiệm lần 1 51

3.4.2 Thử nghiệm lần 2 51

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 53

4.1 Kết quả đạt được 53

4.1.1 Phần cơ khí 53

4.1.2 Phần điện và lập trình 53

4.1.3 Toàn hệ thống 53

4.2 Những vấn đề chưa đạt được 53

4.3 Đề xuất, kiến nghị 53

TÀI LIỆU THAM KHẢO 55

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Máy chiết bàn quay 2

Hình 1.2 Máy chiết rót và đóng nắp kiểu bàn xoay 3

Hình 1.3 Cảm biến tiệm cận 4

Hình 1.4 Sơ đồ cảm biến điện áp 4

Hình 1.5 Sơ đồ của dòng cảm biến điện dung 5

Hình 1.6 Hệ thống thổi chai PET khép kín 7

Hình 1.7 Buồng sục rửa vô trùng 7

Hình 1.8 Buồng chiết vô trùng 7

Hình 1.9 Hệ thống vòi chiết 8

Hình 1.10 Hệ thống đóng nắp 8

Hình 1.11 Máy bắn ống nhãn vào chai 8

Hình 1.12 Máy đóng thùng carton 9

Hình 1.13 Hệ thống băng chuyền 9

Hình 1.14 Hệ thống thẩm ngược 10

Hình 1.15 Màng siêu vi lọc 11

Hình 1.16 Bồn chứa nước tinh khiết 11

Hình 1.17 Hệ thống vệ sinh tự động sau mỗi ca sản xuất 11

Hình 1.18 Máy nâng chai đặt vào thùng carton 13

Hình 1.19 Máy hàn miệng thùng carton 13

Hình 1.20 Dây chuyền sản xuất nước đóng chai tự động 14

Hình 1.21 Sơ đồ khối của mô hình 15

Hình 2.1 Băng tải đa 17

Hình 2.2 Băng tải tấm 18

Hình 2.3 Băng tải con lăn 19

Hình 2.4 Sơ đồ truyền động 20

Hình 2.5 Biến tần 21

Hình 2.6 Cơ cấu di chuyển dùng bánh răng - thanh răng 22

Hình 2.7 Cơ cấu định vị bằng mâm xoay 23

Hình 2.8 Động cơ không đồng bộ 3 pha 24

Hình 2.9 Động cơ DC 25

Hình 2.10 Động cơ servo 26

Hình 2.11 Tổng quan về cơ khí 33

Hình 2.12 Lắp ráp gối đỡ lên khung 36

Hình 2.13 Lắp ráp vòng bi vào ru lô 36

Hình 2.14 Lắp ráp dây băng tải 36

Hình 2.15 Lắp ráp băng tải vào hoàn chỉnh 37

Hình 2.16 Lắp ráp băng tải ra hoàn chỉnh 37

Hình 2.17 Lắp ráp hai mâm xoay 38

Hình 2.18 Hàn vòng dẫn hướng 38

Hình 2.19 Gối đỡ sau khi được lắp 39

Hình 2.20 Mâm xoay được lắp vào khung 39

Hình 2.21 Mâm xoay hoàn chỉnh 40

Hình 3.1 Bề mặt khung cơ khí 41

Hình 3.2 Kiểm tra mối hàn 42

Hình 3.3 Kiểm tra độ chùng của xích mâm xoay 42

Hình 3.4 Kiểm tra độ chùng của xích băng tải đầu ra 43

Hình 3.5 Kiểm tra độ chùng của xích băng tải đầu vào 43

Hình 3.6 Máng cấp nắp đầy đủ 44

Hình 3.7 Khung và băng tải chưa có tải 45

Hình 3.8 Khung và băng tải chưa có tải 47

Hình 3.9 Cấp nắp bị lỗi 48

Hình 3.10 Cấp nắp đúng 49

Hình 3.11 Kết nối giữa máy tính với PLC 50

Hình 3.12 Chai bị lệch vị trí 52

Hình 3.13 Chai bị lệch vị trí 52

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1 Thông số sản phẩm SD-WT-500ml 14Bảng 2 Dụng cụ hỗ trợ chế tạo phần cơ khí 34Bảng 3 Kiểm tra hệ thống điện 44

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, với sự ứng dụng của khoa học kỹ thuật, thế giới đã có những chuyển biến

rõ rệt và ngày càng tiên tiến hơn, hiện đại hơn Sự phát triển của công nghệ, đặc biệt là công nghệ tự động đã tạo ra hàng loạt dây chuyền sản xuất, thiết bị máy móc hiện đại với những đặc điểm vượt trội như sự chính xác cao, tốc độ nhanh, khả năng thích ứng, sự chuyên môn hóa… đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong nền công nghiệp hiện đại

Công nghệ tự động hoá đang trở thành một ngành kỹ thuật đa nhiệm vụ, nó đáp ứng được những đòi hỏi không ngừng của các ngành khác như trong công nghiệp, xây dựng, y tế…kể cả trong nông - lâm nghiệp và ngày càng được ứng dụng nhiều trong thực tế đời sống hàng ngày

Trong công nghiệp, trong những nhà máy sản xuất nước uống đóng chai thì dây chuyền chiết rót đóng nắp là một khâu không thể thiếu và rất quan trọng Xuất phát từ nhu

cầu thực tế đó, nhóm đã thiết kế và thi công mô hình hệ thống chiết, rót và đóng nắp chai

tự động

Mục tiêu nghiên cứu

Thiết kế và chế tạo phần băng băng tải cho hệ thống chiết, rót và đóng nắp chai tự động

Đối tượng nghiên cứu

Phần băng băng tải cho hệ thống chiết, rót và đóng nắp chai tự động

Phạm vi nghiên cứu

- Hệ thống băng tải dùng trong các dây chuyền sản xuất nước tinh khiết

- Loại chai sử dụng: PET 297ml có sẵn trên thị trường

TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH HỆ THỐNG CHIẾT, RÓT VÀ

ĐÓNG NẮP CHAI TỰ ĐỘNG 1.1 Đặt vấn đề

Các sản phẩm tiêu dùng hiện nay phần lớn được chứa đựng trong các bao bì dạng chai lọ nhất là ngành thực phẩm ví dụ như: bia, rượu, nước giải khát, hóa mỹ phẩm, v.v , với những ưu điểm nổi trội như giá thành hạ, cứng cáp, tính thẩm mỹ cao, dễ sản xuất Cũng chính vì lý do này các hệ thống máy chiết, rót và đóng chai tự động được sử dụng rộng rãi với nhiều chủng loại khác nhau Việc áp dụng những nghiên cứu lý thuyết vào thực tế là một điều hết sức quan trọng để kiểm nghiệm một cách chính xác nhất tính đúng đắn và hiệu quả của những nghiên cứu đó Ý tưởng về một dây chuyền sản xuất nước đóng chai cũng bắt nguồn từ đó Dựa trên những nền tảng có từ trước cùng với sự nghiên cứu phát triển của

nhóm, nhóm đã mạnh dạn thiết kế “hệ thống chiết, rót và đóng nắp tự động” Bởi lẽ trong

thực tế, ở các nhà máy sản xuất nước uống đóng chai thì việc chiết rót, đóng nắp, vô thùng

là những khâu rất quan trọng và không thể thiếu trong một dây chuyền

1.2 Tổng quan về toàn bộ dây chuyền

1.2.1 Chiết rót nước vào chai

Hiện nay có khá nhiều công nghệ chiết nước vào chai, tùy loại chất lỏng sẽ có cách chiết rót khác nhau như: Nước có gaz, nước không gaz, chất lỏng dạng cô đặc Định lượng sản phẩm lỏng là chiết một thể tích nhất định sản phẩm lỏng và rót vào trong chai, bình, lọ, v.v… Định lượng sản phẩm lỏng bằng máy được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành sản xuất thực phẩm Khi định lượng bằng máy thì cải thiện được điều kiện vệ sinh, đảm bảo được năng suất cao và định lượng sản phẩm một cách chính xác [1]

 Các phương pháp định lượng chủ yếu gồm có:

 Định lượng bằng bình định mức: chất lỏng được định lượng chính xác nhờ bình định mức trước khi rót vào chai

 Định lượng bằng chiết tới mức cố định: chất lỏng được chiết tới mức cố định trong chai bằng cách chiết đầy, sau đó lấy khối thể tích bù trừ ra khỏi chai; khi đó mức lỏng trong chai sẽ sụt xuống một khoảng như nhau bất kể thể tích của các chai có bằng nhau hay không Ngoài ra còn sử dụng ống thông hơi, chất lỏng được chiết tới khi ngập miệng ống thông hơi sẽ dứng lại Phương pháp này có độ chính xác không cao, tuỳ thuộc độ đồng đều của chai

 Định lượng bằng cách chiết theo thời gian: cho chất lỏng chảy vào chai trong khoảng thời gian xác định, có thể xem như thể tích chất lỏng chảy là không đổi Phương pháp này chỉ áp dụng cho các sản phẩm có giá tri thấp, không yêu cầu độ chính xác định lượng

 Các phương pháp chiết rót sản phẩm gồm có:

 Phương pháp rót áp suất thường: chất lỏng tự chảy vào trong chai do chênh lệch về độ cao thủy tĩnh Tốc độ chảy chậm nên chỉ thích hợp với các chất lỏng ít nhớt

 Phương pháp rót chân không: Nối chai với một hệ thống hút chân không, chất lỏng sẽ chảy vào trong chai do chênh áp giữa thùng chứa và áp suất trong chai Lượng chất lỏng chảy vào chai thông thường cũng được áp dụng phương pháp bù trừ hoặc chiết đầy chai

 Phương pháp rót đẳng áp: Phương pháp này được áp dụng cho các sản phẩm

có gas như bia, nước ngọt.Trong khi rót, áp suất trong chai lớn hơn áp suất khí quyển nhằm tránh không cho ga (khí CO2) thoát khỏi chất lỏng Với phương pháp rót đẳng áp thông thường, người ta nạp khí CO2 vào trong chai cho đến khi áp suất trong chai bằng áp suất trong bình chứa, sau đó cho sản phẩm từ bình chứa chảy vào trong chai nhờ chênh lệch độ cao

Máy định lượng - chiết rót sản phẩm lỏng gồm nhiều cơ cấu rót, mỗi cơ cấu rót được

bố trí chiết cho 1 chai Các cơ cấu rót có thể được bố trí thẳng hàng, làm việc cùng lúc (máy chiết có cơ cấu chiết thẳng) hoặc bố trí trên bàn quay, làm việc tuần tự (máy chiết bàn quay) như hình 1.1:

Hình 1.1 Máy chiết bàn quay

1.2.2 Đóng nắp chai

Máy đóng nắp chai được ứng dụng rộng rãi trong ngành sản xuất đồ uống, thực phẩm, mỹ phẩm và hóa chất công nghiệp Máy có tác dụng đóng bao kín các loại chai thủy tinh, nhựa, đảm bảo việc niêm phóng kín, không rò rỉ chất lỏng ra ngoài

Nắp chai được dẫn từ thùng chứa xuống đường dẫn đồng thời được xếp đúng chiều, chai nước được đưa vào vị trí dập nắp và cố định để hệ thống dập nắp hoạt động (Hình 1.2) Sau khi dập nắp chai sẽ được đưa tới bộ phận vặn nắp để chắc chắn rằng tất cả các nắp phải được đóng kín

Hình 1.2 Máy chiết rót và đóng nắp kiểu bàn xoay

1.2.3 Cảm biến dùng trong các dây chuyền chiết rót

Tại mỗi khâu chúng ta dùng cảm biến vị trí để xác định vị trí của sản phẩm Khi gặp sản phẩm cảm biến sẽ có tín hiệu báo về bộ điều khiển để ra lệnh điều khiển Để xác định

vị trí và dịch chuyển của sản phẩm, ta dùng loại cảm biến quang điện

Cảm biến tiệm cận chính là loại cảm biến giúp phát hiện những vật thể mà không cần phải tiếp xúc Nó giúp chuyển đổi tín hiệu về sự chuyển động hoặc là sự xuất hiện của các vật thể để chuyển thành tín hiệu Có tới 3 hệ thống giúp phát hiện để thực hiện được công việc chuyển đổi này: hệ thống cảm biến sử dụng dòng điện xoay chiều được phát ra những những vật thể bằng kim loại nhờ những hiện tượng cảm ứng điện từ, hệ thống cảm

biến sử dụng sự thay đổi trong điện dung khi chúng đến gần với vật thể cần phải phát hiện, cuối cùng là hệ thống cảm biến nam châm và hệ thống chuyển mạch cộng từ

Hình 1.3 Cảm biến tiệm cận

Cảm biến tiệm cận được dùng để phát hiện ra những vật thể kim loại từ tính và kim loại không từ tính như nhôm hoặc đồng,… Để nhận biết kim loại thì người ta sử dụng cảm biến điện cảm và để nhận biết phi kim thì người ta dùng cảm biến tiệm cận điện dung

Những loại cảm biến tiệm cận này đều có sẵn những mô đun nhằm đáp ứng các điều kiện môi trường về lắp đặt như môi trường nhiệt độ cao, môi trường nhiệt độ thấp, môi trường chống nước và hóa chất,…

Sản phẩm này được thiết kế theo tiêu chuẩn của Nhật Bản và định nghĩa cảm biến sao cho phù hợp với bộ tiêu chuẩn IEC 60947- 5- 2 nghĩa là bộ chuyển mạch phát hiện những vị trí không được tiếp xúc

Sau đây chúng ta cùng đi tìm hiểu nguyên lý hoạt động của hai dòng cảm biến tiệm cận thông dụng nhất hiện nay: cảm biến điện cảm và cảm biến điện dung

Nguyên lý hoạt động của cảm biến điện cảm:

Hình 1.4 Sơ đồ cảm biến điện áp

Cảm biến theo kiểu điện cảm sẽ phát hiện được sự suy giảm từ tính trong dòng điện xoay chiều, được sinh ra trên bề mặt của vật dẫn từ những môi trường bên ngoài Trường

điện từ xoay chiều được sinh ra trên cuộn dây và sẽ thay đổi trở thành kháng phụ và thuộc vào dòng điện xoáy trên những bề mặt vật thể kim loại khi chúng được phát hiện Vật thể cần phát hiện và cảm biến khi tiến lại gần với nhau thì giống với hiện cảm ứng điện từ trong dòng máy biến áp

 Nguyên lý phát hiện của dòng cảm biến điện dung:

Hình 1.5 Sơ đồ của dòng cảm biến điện dung

Cảm biến điện dung phát hiện sự thay đổi điện dung giữa những cảm biến và những đối tượng cần phát hiện Giá trị của điện dung phụ thuộc hoàn toàn vào kích thước và khoảng cách của đối tượng Cảm biến điện dung thông thường sẽ tương tự với tụ điện của

2 bản điện cực song song, và điện dung sẽ được thay đổi và được phát hiện giữa hai bản cực đó Một tấm điện cực chính là đối tượng cần được phát hiện và một tấm kia thì là bề mặt của cảm biến Đối tượng được phát hiện sẽ phụ thuộc vào giá trị điện môi của chúng

1.2.4 Cơ cấu vào thùng

 Phương pháp kẹp và nâng hạ:

Kết cấu khung kẹp gồm các thanh kim loại có thể tịnh tiến qua lại (nhờ xy

lanh) để kẹp cổ chai Xy lanh đặt đứng gắn liền với khung kim loại làm nhiệm vụ đưa chai vào thùng đã được định vị ở dưới

 Ưu điểm:

- Chai được xếp ngay ngắn vào thùng

- Điều khiển đơn giản

 Khuyết điểm: Kết cấu khá phức tạp

1.3 Các dây chuyền sản xuất nước đóng chai ở việt nam

1.3.1 Dây chuyền chiết rót aseptic cho chai pet

 Giới thiệu:

- Dây chuyền chủ yếu sử dụng trong lĩnh vực sản xuất nước giải khát: Trà, nước

ép trái cây, đồ uống Carbonated…Hệ thống chiết rót Aseptic dành cho chai PET gồm các phân đoạn: Được thiết kế từ khâu định hình – Xử lý vô trùng – Chiết rót Aseptic – Đóng nắp Có khả năng sản xuất từ 24000 – 80000 chai/ giờ [2]

- Quy trình công nghệ Aseptic: Toàn bộ phôi chai, nắp đều được sản xuất từ hạt nhựa nguyên sinh nhập khẩu, chất lượng tốt Được đưa vào máy làm nóng ở nhiệt

độ 270 – 300 độ Mục đích nhằm loại bỏ tất cả mối nguy hại các vi sinh vật và được tạo hình chai theo khuôn, phôi, nắp theo tiêu chuẩn quốc tế

- Chai, nắp sau khi hình thành được súc rửa bằng hệ thống nước vô trùng được phun liên tục, tự động hoàn toàn (nước vô trùng được tiệt trùng ở nhiệt độ 135

0C trong vòng 60 giây ) Và được đưa vào buồng chiết vô trùng nhằm loại bỏ các nguy cơ về vi sinh vật và được cách ly với môi trường bên ngoài, khi vào máy chiết Aseptic chai được tiệt trùng ở nhiệt độ 65 0C Môi trường chiết vô trùng là nền tảng của công nghệ Aseptic, sản phẩm được làm ra sẽ không chất bảo quản, không màu công nghiệp, không hóa chất chì, giữ tươi hương vị tự nhiên cùng màu sắc

 Xuất xứ: Trung Quốc (là sản phẩm của công ty JIMEI)

 Giá thành: Tùy vào mô đun, dao động từ 500.000 đến vài triệu USD

 Ưu điểm:

- Sở hữu công nghệ sản xuất hiện đại với một chu trình khép kín, sản phẩm tạo ra đạt chất lượng cao

- Thiết bị máy móc hiện đại, tự động hóa hoàn toàn

- Tối ưu về nhân công

 Khuyết điểm:

- Chỉ thích hợp với qui mô sản xuất lớn

- Cần đội ngũ nhân viên kỹ thuật có chuyên môn cao để vận hành, bảo trì, sửa chữa

- Vốn đầu tư ban đầu cao

 Các phân đoạn chính trong dây chuyền :

Hình 1.6 Hệ thống thổi chai PET khép kín

Hình 1.7 Buồng sục rửa vô trùng

Hình 1.8 Buồng chiết vô trùng

Hình 1.9 Hệ thống vòi chiết

Hình 1.10 Hệ thống đóng nắp

Hình 1.11 Máy bắn ống nhãn vào chai

Hình 1.12 Máy đóng thùng carton

Hình 1.13 Hệ thống băng chuyền

1.3.2 Dây chuyền sản xuất nước khoáng

 Giới thiệu:

- Sản phẩm chiết rót: Nước khoáng, nước tinh khiết [3]

- Loại chai: Chai nhựa PET, dung tích 200 – 2500 ml, nắp vít xoắn

- Năng lực sản xuất: 3000 – 36000 chai/ giờ (chai 500ml)

- Nguồn điện sử dụng: 3phase 380/220V, 50/60 Hz

 Xuất xứ: Trung Quốc

 Giá thành: Tùy vào khả năng sản xuất, dao động từ vài tỷ đến hàng chục tỷ

- Máy chiết rót được thiết kế tự động riêng biệt có thể can thiệp kiểm soát nhanh

- Hệ thống giao diện máy vi tính thông minh có chức năng nhận biết lỗi, trong trường hợp báo lỗi sẽ tìm ra nguyên nhân lỗi và sửa chữa đảm bảo cho quá trình sản xuất

- Sử dụng linh kiện chính hãng của Đức, PLC hệ thống điều khiển cảm ứng kiểm soát hiệu năng hoạt động của dây chuyền

- Toàn bộ thiết bị điện nhập khẩu Châu Âu, bao gồm cả linh kiện máy nén khí, với hiệu suất ổn định

Hình 1.15 Màng siêu vi lọc

Hình 1.16 Bồn chứa nước tinh khiết

Hình 1.17 Hệ thống vệ sinh tự động sau mỗi ca sản xuất

Hình 1.18 Máy bắn ống nhãn cảm biến tự động

Hình 1.19 Máy chiết rót Mono block 3 trong 1

Hình 1.20 Hệ khử trùng đảo chai

Hình 1.18 Máy nâng chai đặt vào thùng carton

Hình 1.19 Máy hàn miệng thùng carton

1.3.3 Dây chuyền sản xuất nước đóng chai tự động

 Giới thiệu:

Hình 1.20 Dây chuyền sản xuất nước đóng chai tự động

Mã sản phẩm: SD-WT-500ml

Bảng 1 Thông số sản phẩm SD-WT-500ml

Stt Mục Đặc điểm dây chuyền sản xuất nước đóng chai

1 Bơm nạp Thương hiệu CNP/ south/ nanofang hoặc thương hiệu

Grundfos tùy chọn

2 Bơm rửa Thương hiệu CNP/ south/ nanofang hoặc thương hiệu

Grundfos tùy chọn

4 Xylanh khí Thương hiệu Airtac hoặc thương hiệu Festo

7 Thành phần điện Thương hiệu Schneider

9 Nguồn điện 3 phase 380/220V, 50/60Hz

 Xuất xứ: Watts Mỹ (là sản phẩm của Công ty TNHH Quốc tế VNMAY) [4]

 Giá thành: Từ 50000 USD (tùy theo nhu cầu sản xuất)

 Ưu điểm:

- Khả năng sản xuất 3000 – 24000 chai/giờ với điều chỉnh tốc độ vô hạn

- Dây chuyền sản xuất tự động dừng khẩn cấp khi gặp sự cố và các tính năng an toàn khác, cung cấp sự an toàn cho người vận hành

- Hệ thống điều khiển PLC, công nghệ điều khiển tiên tiến, các thành phần điện chủ yếu đến từ các thương hiệu nổi tiếng như Mitsubishi, Schneider, Omron

- Mức độ tự động hóa cao nên cần ít nhân công

chế tạo, chúng em quyết định “Thiết kế dây chuyền chiết, rót và đóng nắp tự động” chai

PET 297ml dựa trên các phương án sau:

 Phương pháp chiết rót: Chiết ở áp suất thường, định lượng bằng định thời

 Cơ cấu đóng nắp: Đóng nắp qua mâm xoay

 Cơ cấu vào thùng: Kẹp và nâng hạ

 Sơ đồ khối của mô hình

Hình 1.21 Sơ đồ khối của mô hình

PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2.1 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu: “Thiết kế và chế tạo phần băng tải cho hệ thống chiết, rót

và đóng nắp chai tự động.”

 Nghiên cứu lý thuyết:

- Tham khảo mô hình băng tải trên tài liệu sách vở, internet…

- Nghiên cứu mô hình của nhóm so với các mô hình thực tế khác để tìm ra giải pháp hiệu quả

- Tìm hiểu các phương án cho băng tải

- Tìm hiểu kết cấu cho bộ phận dẫn động

 Phương pháp thực nghiệm:

- Tính toán, phân tích và lựa chọn kết cấu cơ khí, nguồn động lực và điều khiển

- Tính toán hiệu suất, khả năng làm việc của mô hình

- Cho chạy thử để xác định các thông số, có phù hợp với tính toán không, từ đó có những biên pháp sửa chữa, khắc phục phù hơp

- Các thông số, kết quả của mô hình được viết lại trong bài báo cáo để dễ dàng điều chỉnh và thay đổi

 Các bước được tiến hành như sau:

 Bước 1: Tìm hiểu và tiến hành chọn băng tải

 Bước 2: Phân tích và chọn bộ phận dẫn động

 Bước 3: Phân tích và chọn cơ cấu định vị chai và máng hứng chất lỏng

 Bước 4: Chọn động cơ điện cho hệ dẫn động băng tải và mâm xoay

 Bước 5: Lắp ráp và hoàn thiện cơ cấu

 Bước 6: Thực nghiệm và lấy thông số điều khiển mô hình

2.2 Yêu cầu của hệ thống

- Phần khung là phần chính của băng tải nên phải có tính chắc chắn cứng vững cao,

dễ dàng tháo lắp

- Phần đế phải đảo bảo chắc vững và nâng đỡ toàn bộ chi tiết trên mô hình

- Có cơ cấu căng đai

- Mô hình sử dụng loại băng tải PVC rất thông dụng trong các dây chuyền sản phẩm công nghiệp, đặc biệt là các sản phẩm không cần độ nhám bề mặt của dây đai cao

- Động cơ giảm tốc DC 24V với lực kéo vừa phải để đảm bảo tính năng cho băng tải chịu tải tốt

2.3 Phương án thiết kế

2.3.1 Chọn kết cấu cơ khí cho bộ phận vận chuyển chai

2.3.1.1 Phương án băng tải đai

Các băng tải thường được sử dụng để di chuyển các loại vật liệu đơn chiếc và vật liệu rời theo phương ngang hay phương nghiêng Trong các dây chuyền sản xuất, các thiết bị này được sử dụng rộng rãi như những phương tiện để vận chuyển các cấu kiện nhẹ, trong các xưởng luyện kim thì dùng để vận chuyển quặng, than đá, trên các kho bãi thì dùng để vận chuyển các hàng bao kiện, vật liệu hạt hoặc các loại sản phẩm khác, trên các công trường thì dùng để vận chuyển vật liệu xây dựng, trong một số ngành công nghiệp nhẹ, công nghiệp thực phẩm, hóa chất và một số ngành công nghiệp khác thì dùng để vận chuyển sản phẩm đã hoàn thành và chưa hoàn thành của các công đoạn, các phân xưởng, đồng thời cũng để bỏ các sản phẩm không được sử dụng

2.3.1.2 Phương án băng tải tấm

Bộ phận làm việc chính của xích tải tấm là các tấm đỡ, bao gồm các tấm thép gắn tới

bộ phận kéo, thường là gắn tới xích kéo, các khớp xoay của xích bố trí các con lăn tựa di chuyển Xích tải tấm khác với băng tải là nó được sử dụng để vận chuyển những vật liệu nặng hơn trong nhiều ngành công nghiệp khác Người ta sử dụng chúng như băng tải công

nghiệp trong các dây chuyền sản xuất để lắp ráp

 Ưu điểm:

- Có thể vận chuyển các vật liệu rời khác nhau

- Vật liệu đơn chiếc trong mặt phẳng ngang và nghiêng với góc nghiêng 35-45°

- Cho phép uốn trong mặt phẳng ngang với bán kính cong (3-10mm)

- Việc mài mòn của xích tải nhỏ hơn nhiều so với các loại băng tải khác

2.3.1.3 Phương án băng tải con lăn

Băng tải con lăn được sử dụng để vận chuyển vật dạng kiện theo tuyến ngang và tuyến hơi nghiêng Theo phương pháp tác động, các băng lăn được chia làm hai loại: Loại

không dẫn động và loại dẫn động

Các băng lăn không có dẫn động được lặp đặt với một độ nghiêng nào đó, đảm bảo cho vật chuyển động dưới tác động của trọng lực

Trong các con lăn có dẫn động, người ta sử dụng các con lăn có đường kính lớn hơn

so với trong băng lăn không dẫn động, thường thì đường kính chúng bằng 100-300mm Chuyển động quay được truyền cho các con lăn từ động cơ qua hộp giảm tốc và hệ thống cắc bộ truyền bánh răng côn, bộ truyền xích, bộ truyền đai

 Ưu điểm:

- Băng tải con lăn với độ bền và độ cứng lớn Nó cho phép di chuyển hàng hòm lớn, nặng

- Có thể di chuyển hàng theo tuyến thẳng hoặc tuyến cong

- Với kết cấu thuần tuý, thuận tiện để việc chất tải và dỡ tải

 Khuyết điểm

- Trong băng tải con lăn có nhiều dàn con lăn nên đòi hỏi phải chăm sóc và bảo

dưỡng thường xuyên, do đó chi phí vận hành lớn

- Băng tải con lăn truyền động bằng xích tải công nghiệp rất nhạy cảm cùng sự không cân bằng giữa các trục

Hình 2.3 Băng tải con lăn

4 Con lăn trục dẫn động, 5 Băng tải, 6 Con lăn trục bị động

 Nguyên lý hoạt động: Băng tải 5 được gắn với hai con lăn dẫn động, Để băng tải

hoạt động được nhờ bộ truyền xích 2 Tuy nhiên để được tốc độ mong muốn cần

phải thông qua bộ giảm tốc 3

2.3.2.2 Phương án biến tần

Hình 2.5 Biến tần

 Ưu điểm:

- Cho phép mở rộng dải điều chỉnh và nâng cao tính chất động học của hệ thống

điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều

- Hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ bằng biến tần có kết cấu đơn giản, làm việc

được trong nhiều môi trường khác nhau

- Khả năng điều chỉnh tốc độ động cơ dễ dàng

- Có khả năng đáp ứng cho nhiều ứng dụng khác nhau

- Có thể thay đổi tốc độ nhiều động cơ cùng một lúc

- Đầy đủ các chức năng bảo vệ động cơ: quá dòng, quá áp, mất pha, đảo pha,…

- Có thể kết nối mạng với hệ thống điều khiển trung tâm

 Khuyết điểm:

- Đòi hỏi người lắp đặt và vận hành thiết bị phải có kiến thức nhất định

- Chi phí đầu tư ban đầu cao

 Kết luận:

Vì hệ thống không yêu cầu hoạt động ở nhiều cấp tốc độ và để giảm thiểu chi

phí đầu tư nên phương án được chọn là hộp giảm tốc