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

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 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 năm 2018 i 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 nộp báo cáo ĐA/CĐTN sinh viên) Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo phần băng tải cho hệ thống chiết, rót đóng nắp chai tự động Giảng viên hướng dẫn: NGUYỄN VĂN ĐỊNH Sinh viên hướng dẫn: Huỳnh Văn Tuấn MSSV: 56136582 Khóa: 56 Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật Cơ điện tử Lần KT Ngày Nội dung 07/4/2018 Nghiên cứu tổng quan 07/4/2018 Nghiên cứu sở lý thuyết 15/4/2018 Đưa phương án thiết kế 15/5/2018 Chế tạo mơ hình Nhận xét GVHD Kiểm tra tiến độ Trưởng BM Ngày kiểm tra: Đánh giá cơng việc hồn thành: ……… % Ký tên ………………… Được tiếp tục:  Không tiếp tục:…………………… 31/5/2018 Thử nghiệm hiệu chỉnh 30/6/2018 Hoàn thiện báo cáo Nhận xét chung (sau 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: Khơng bảo vệ: Khánh Hòa, ngày … tháng … năm 2018 Cán hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) ii PHIẾU CHẤM ĐIỂM ĐỒ ÁN/ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP (Dành cho cán chấm phản biện) Họ tên người chấm: Ts Nguyễn Thiên Chương Sinh viên/ nhóm sinh viên thực ĐA/KLTN (sĩ số nhóm: ) (1) Nguyễn Tiến Tài MSSV: 56130069 (2) Huỳnh Văn Tuấn (3) Phạm Ngọc Lân MSSV: 56136582 MSSV: 56136248 Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo hệ thống chiết, rót đóng nắp chai tự động Nhận xét - Hình thức: - Nội Dung: Điểm hình thức: /10 Đồng ý cho sinh viên: Điểm nội dung: …/10 Được bảo vệ: Điểm tổng kết: …/10 Không bảo vệ: Khánh Hòa, ngày…….tháng………năm……… Cán chấm phản biện (Ký ghi rõ họ tên) iii LỜI CẢM ƠN Trong suốt q trình học tập hồn thành đồ án tốt nghiệp này, em nhận hướng dẫn, giúp đỡ quý báu thầy, anh chị bạn Với lòng kính trọng biết ơn sâu sắc em xin bày tỏ lời cảm ớn trân thành tới: Ban Giám hiệu Trường Đại học Nha Trang Thầy Cô Bộ môn Cơ Điện Tử dạy bảo tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ em trình học tập thực đồ án Em xin chân thành cảm ơn Thầy Th.S Nguyễn Văn Định quan tâm nhiệt tình hướng dẫn suốt trình em làm đồ án Tuy nhiên hạn chế kiến thức thời gian có hạn nên chắn đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót, kính mong nhận đóng góp ý kiến quý Thầy Cô bạn để đồ án hoàn thiện Nha Trang, tháng 06 năm 2018 Sinh viên Huỳnh Văn Tuấn iv 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 MƠ HÌNH HỆ THỐNG CHIẾT, RÓT VÀ ĐÓNG NẮP CHAI TỰ ĐỘNG 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Tổng quan toàn dây chuyền 1.2.1 Chiết rót nước vào chai 1.2.2 Đóng nắp chai 1.2.3 Cảm biến dùng dây chuyền chiết rót 1.2.4 Cơ cấu vào thùng 1.3 Các dây chuyền sản xuất nước đóng chai việt nam 1.3.1 Dây chuyền chiết rót aseptic cho chai pet 1.3.2 Dây chuyền sản xuất nước khoáng 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 hệ thống 16 2.3 Phương án thiết kế 17 2.3.1 Chọn kết cấu khí cho phận vận chuyển chai 17 v 2.3.2 Chọn kết cấu khí cho phận dẫn động 20 2.3.3 Chọn cấu định vị chai máng hứng chất lỏng 22 2.3.4 Chọn động điện cho hệ dẫn động băng tải mâm xoay 24 2.4 Tính toán băng tải 29 2.4.1 Xác định thông số 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 nhánh 30 2.4.4 Kiểm tra lực căng băng 30 2.4.5 Chọn phận truyền động cho băng tảiError! Bookmark not defined 2.5 Tính tốn mâm xoay: 31 2.6 Xác định công suất động 31 2.7 Chế tạo phần 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 thử nghiệm 41 3.1.1 Kiểm tra phần khí 41 3.1.2 Kiểm tra hệ thống điện 44 3.2 Thử nghiệm điều chỉnh thơng số khí 45 3.2.1 Thử nghiệm khơng có tải 45 3.2.2 Thử nghiệm có tải 47 3.3 Thử nghiệm phần điện lập trình 49 3.3.1 Thử nghiệm lần 49 3.3.2 Thử nghiệm lần 50 3.3.3 Thử nghiệm lần 50 vi 3.4 Thử nghiệm toàn hệ thống 51 3.4.1 Thử nghiệm lần 51 3.4.2 Thử nghiệm lần 51 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 53 4.1 Kết đạt 53 4.1.1 Phần khí 53 4.1.2 Phần điện lập trình 53 4.1.3 Toàn hệ thống 53 4.2 Những vấn đề chưa đạt 53 4.3 Đề xuất, kiến nghị 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 vii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Máy chiết bàn quay Hình 1.2 Máy chiết rót đóng nắp kiểu bàn xoay Hình 1.3 Cảm biến tiệm cận Hình 1.4 Sơ đồ cảm biến điện áp Hình 1.5 Sơ đồ dòng cảm biến điện dung Hình 1.6 Hệ thống thổi chai PET khép kín Hình 1.7 Buồng sục rửa vơ 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 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 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 mơ hình 15 Hình 2.1 Băng tải đa 17 Hình 2.2 Băng tải 18 Hình 2.3 Băng tải 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 - 22 Hình 2.7 Cơ cấu định vị mâm xoay 23 Hình 2.8 Động không đồng pha 24 Hình 2.9 Động DC 25 viii Hình 2.10 Động servo 26 Hình 2.11 Tổng quan khí 33 Hình 2.12 Lắp ráp gối đỡ lên khung 36 Hình 2.13 Lắp ráp vòng bi vào ru lơ 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 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 lắp 39 Hình 2.20 Mâm xoay lắp vào khung 39 Hình 2.21 Mâm xoay hồn chỉnh 40 Hình 3.1 Bề mặt khung khí 41 Hình 3.2 Kiểm tra mối hàn 42 Hình 3.3 Kiểm tra độ chùng xích mâm xoay 42 Hình 3.4 Kiểm tra độ chùng xích băng tải đầu 43 Hình 3.5 Kiểm tra độ chùng xích băng tải đầu vào 43 Hình 3.6 Máng cấp nắp đầy đủ 44 Hình 3.7 Khung băng tải chưa có tải 45 Hình 3.8 Khung băng tải chưa có tải 47 Hình 3.9 Cấp nắp bị lỗi 48 Hình 3.10 Cấp nắp 49 Hình 3.11 Kết nối máy tính với PLC 50 Hình 3.12 Chai bị lệch vị trí 52 Hình 3.13 Chai bị lệch vị trí 52 41 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THỬ NGHIỆM 3.1 Kiểm tra hệ thống trước thử nghiệm 3.1.1 Kiểm tra phần khí  Các bước tiến hành: - Kiểm tra độ nhám bề mặt khung khí Hình 3.1 Bề mặt khung khí - Vật liệu phải đảm bảo chịu đựng tốt hoạt động lâu dài - Các mối hàn phải đảm bảo độ vững với để tạo nên mối ghép tốt - Đảm bảo kích thước độ thẩm mỹ mơ hình - Điều chỉnh độ căng băng tải [2] - Độ chùng xích truyền động [3] 42 Hình 3.2 Kiểm tra mối hàn Hình 3.3 Kiểm tra độ chùng xích mâm xoay 43 Hình 3.4 Kiểm tra độ chùng xích băng tải đầu Hình 3.5 Kiểm tra độ chùng xích băng tải đầu vào Khi độ chùng xích khơng đảm bảo dẫn đến khả rung lắc lớn, cộng thêm sức văng từ lực qn tính dẫn đến tượng ăn khớp sai gây tuột xích đứt xích truyền động 44 - Độ quán tính mâm xoay điều kiện cho phép - Máng cấp nắp phải đảm bảo số lượng nắp cấp cho chai Hình 3.6 Máng cấp nắp đầy đủ - Cơ cấu vặn nắp phải vị trí chai chuyển đến - Đảm bảo số lượng chai đầu theo yêu cầu 3.1.2 Kiểm tra hệ thống điện Bảng Kiểm tra hệ thống điện Kiểm tra nguồn cấp Cấp điện vào hệ thống lần (khoảng 2giây) Giá trị chiều điện áp (24V, 12V, 220VAC) Kiểm tra đèn báo nguồn Kiểm tra tín hiệu đèn PLC có hoạt động hay không 45 Cấp điện vào hệ thống lần (khoảng 10giây) Kiểm tra đèn báo nguồn Kiểm tra tín hiệu đèn PLC có hoạt động hay khơng Cấp điện vào hệ thống lần (khoảng 1phút) Kiểm tra đèn báo nguồn Kiểm tra tín hiệu đèn PLC có hoạt động hay khơng Kiểm tra nguồn từ chân Cắm điện domino tín hiệu từ cảm biến 3.2 Thử nghiệm điều chỉnh thông số khí 3.2.1 Thử nghiệm khơng có tải Hình 3.7 Khung băng tải chưa có tải 46 3.2.1.1 Thử nghiệm lần Kết quả: - Khung khí đảm bảo vững chắc, khơng có độ rơ rung - Băng tải chạy không bị trượt - Không bị lệch băng tải chạy - Có tượng không đồng trục rulo - Mâm xoay bị nghiêng có tượng chạy bị qn tính Điều chỉnh thơng số: - Cố định đầu rulo điều chỉnh đầu rulo để căng băng tải - Mâm xoay chuyển cấu truyền động từ truyền động trực tiếp qua khớp nối mềm sang cặp bánh với tỉ số truyền 1/6 3.2.1.2 Thử nghiệm lần Kết quả: - Khung khí đảm bảo vững chắc, khơng có độ rơ rung - Băng tải chạy không bị trượt - Không bị lệch băng tải chạy - Chưa khắc phục băng tải phát tiếng kêu - Mâm xoay chạy bị quán tính Điều chỉnh thơng số: - Để khắc phục tượng kêu băng tải cần phải thay trục với đường kính lớn phi - Mâm xoay chuyển cấu truyền động từ truyền động gián tiếp cặp bánh sang truyền động xích 3.2.1.3 Thử nghiệm lần Kết quả: - Khung khí đảm bảo vững chắc, khơng có độ rơ rung - Băng tải chạy không bị trượt - Không bị lệch băng tải chạy - Chưa khắc phục băng tải phát tiếng kêu 47 - Mâm xoay chạy ổn định Điều chỉnh thông số: - Để khắc phục tượng kêu băng tải cần phải thay trục với đường kính lớn Ø8 3.2.2 Thử nghiệm có tải Hình 3.8 Khung băng tải chưa có tải 3.2.2.1 Thử nghiệm lần Kết quả: - Băng tải hết bị trượt bị chùng - Mâm xoay chạy vượt vị trí mong muốn quán tính - Ổ đỡ băng tải chạy phát tiếng kêu - Cơ cấu cấp nắp chưa xác (Vẫn cao vị trí chai qua) - Cơ cấu vặn nắp sai vị trí vượt hành trình (Gây tượng ép chai xuống) Điều chỉnh thông số: - Băng tải tương đối ổn định 48 - Khắc phục lỗi mâm xoay vượt q vị trí cách chỉnh góc nhận cảm biển - Chỉnh góc nghiêng cấu cấp nắp - Nâng piston cấu vặn nắp cao so với vị trí thử nghiệm ban đầu 3.2.2.2 Thử nghiệm lần Kết quả: - Băng tải tương đối ổn định - Mâm xoay quay xác để chai vào vị trí - Ổ đỡ băng tải chạy phát tiếng kêu - Cơ cấu cấp nắp tương đối xác sau điều chỉnh (Tuy nhiên có lỗi bị rơi nắp ít) - Cơ cấu vặn nắp sai vị trí vặn Hình 3.9 Cấp nắp bị lỗi 49 Hình 3.10 Cấp nắp Điều chỉnh thông số: - Băng tải tương đối ổn định - Cố định cấu vặn nắp điều chỉnh vị trí mâm xoay với vị trí rót nước vị trí vặn nắp 3.2.2.3 Thử nghiệm lần - Băng tải tương đối ổn định - Mâm xoay quay xác để chai vào vị trí - Ổ đỡ băng tải chạy phát tiếng kêu - Cơ cấu cấp nắp tương đối xác sau điều chỉnh (Tuy nhiên có lỗi bị rơi nắp ít) - Cơ cấu vặn nắp tương đối xác 3.3 Thử nghiệm phần điện lập trình 3.3.1 Thử nghiệm lần Kết quả: - Tốc độ xylanh đẩy nhanh - Xảy lỗi nạp chương trình xuống PLC - Cảm biến hồng ngoại khơng trả tín hiệu trực tiếp PLC (Dòng cảm biến 150mA) Điều chỉnh thông số: 50 - Chỉnh van tiết lưu - Set PG/PC Interface máy tính - Chưa xử lý lỗi cảm biến hồng ngoại trả tín hiệu trực tiếp PLC Hình 3.11 Kết nối máy tính với PLC 3.3.2 Thử nghiệm lần Kết quả: - Xy lanh điều chỉnh hợp lí nhờ van tiết lưu - Đã nạp chương trình xuống PLC - Cảm biến hồng ngoại chưa trả tín hiệu trực tiếp PLC Điều chỉnh thơng số: Chuyển tín hiệu cảm biến hồng ngọai trả thông qua rơle trung gian 3.3.3 Thử nghiệm lần Kết quả: - Xy lanh điều chỉnh hợp lí - Đã nạp chương trình xuống PLC - Cảm biến trả tín hiệu bị chậm 51 Điều chỉnh thông số: - Chuyển tín hiệu cảm biến hồng ngọai trả rơle trung gian - Mâm xoay bị lệch nhận cảm biến 3.4 Thử nghiệm toàn hệ thống 3.4.1 Thử nghiệm lần Kết quả: - Băng tải đầu vào băng tải đầu tương đối ổn định sau điều chỉnh - Thời gian bơm nước chưa hợp lý - Cảm biến trả tín hiệu chậm - Mâm xoay quay chưa vị trí cho chai vào - Cơ cấu cấp nắp văn nắp chưa xác lỗi mâm xoay - Xy lanh đẩy chai chưa xác - Cơ cấu kẹp tương đối xác - Số lượng chai đạt yêu cầu 60% (7/12 chai) Điều chỉnh thông số: - Điều chỉnh thời gian bơm nước hợp lý - Do cảm biến trả chậm nên phải điều chỉnh mâm xoay cho vị trí với băng tải vào - Chỉnh sửa lại cấu đẩy chai cho hợp lý 3.4.2 Thử nghiệm lần - Băng tải đầu vào băng tải đầu tương đối ổn định sau điều chỉnh - Cảm biến trả tín hiệu chậm - Mâm xoay quay vịt trí cho chai vào - Cơ cấu cấp nắp cấu vặn nắp tương đối xác - Xy lanh đẩy hoạt động xác - Cơ cấu kẹp xác - Số lượng chai đạt yêu câu 80% (10-12 chai) 52 Hình 3.12 Chai bị lệch vị trí Hình 3.13 Chai vị trí 53 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 4.1 Kết đạt 4.1.1 Phần khí - Thiết kế, tính tốn chạy thực nghiệm thành cơng cấu chiết rót, đóng nắp qua mâm xoay, vào thùng theo phương pháp kẹp cổ chai sử dụng cấu khung kẹp kết hợp xylanh khí nén nâng hạ - Chế tạo cấu vặn nắp - Tính tốn thiết kế băng tải 4.1.2 Phần điện lập trình - Xây dựng sơ đồ nguyên lý hệ thống điện, khí nén Chọn đầy đủ thiết bị khí cụ điện động lực, điều khiển thiết bị khí nén - Lập lưu đồ giải thuật, viết chương trình điều khiển 4.1.3 Tồn hệ thống - Hệ thống chạy tương đối ổn định - Hệ thống chiết rót 20 chai/phút 4.2 Những vấn đề chưa đạt - Chỉ tính tốn kết cấu khí chủ yếu dây chuyền Khâu chiết rót, đóng nắp qua mâm xoay hoạt động theo nguyên lý gián đoạn nên suất chưa cao, thích hợp với sản xuất vừa nhỏ Phần kết cấu mâm xoay dùng cho chai có đường kính ngồi Phần kiểm tra chất lượng sản phẩm chưa kiểm tra như: nắp bị vênh, chiết chưa thể tích, chưa thực 4.3 Đề xuất, kiến nghị - Tối ưu thiết kế kết cấu mâm xoay để dùng nhiều chai có hình dáng, thể tích khác Phần khung thay nhơm định hình để dễ dàng lắp ráp tháo rời Ở khâu kiểm tra chất lượng thêm phần phát nắp vênh chiết chưa thể tích để đảm bảo suất chất lượng đầu 54 - Trong hệ thống điện - điều khiển xây dựng thêm hệ SCADA (Super Visory Control and Data Acquisition) [5] để dễ dàng kiểm sốt q trình hoạt động dây chuyền bảo trì máy móc - Bổ sung thêm khâu sục rửa chai dán nhãn để dây chuyền hoàn thiện 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] "http://lib.hpu.edu.vn/bitstream/handle/123456789/26832/10_LeVanQui_DC1701.pdf? sequence=1," [2] "http://congnghevotrung.com/day-chuyen-chiet-rot-aseptic-pet-hoan-chinh/," [3] “http://congnghevotrung.com/nuoc-khoang/,” [4] "http://catex.vn/estore/default.aspx?sid=166&pid=692&san-pham=4377," [5] "https://vi.wikipedia.org/wiki/SCADA," [6] "http://opac.vimaru.edu.vn/edata/Vbook/May%20truc%20Van%20chuyen.pdf," ... kế chế tạo phần băng băng tải cho hệ thống chiết, rót đóng nắp chai tự động Đối tượng nghiên cứu Phần băng băng tải cho hệ thống chiết, rót đóng nắp chai tự động Phạm vi nghiên cứu - Hệ thống băng. ..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... Thiết kế, chế tạo phần băng tải cho hệ thống chiết, rót đóng nắp chai tự động Giảng viên hướng dẫn: NGUYỄN VĂN ĐỊNH Sinh viên hướng dẫn: Huỳnh Văn Tuấn MSSV: 56136582 Khóa: 56 Ngành: Cơng nghệ