(Đồ án tốt nghiệp) thiết kế và chế tạo băng tải xếp đều sản phẩm

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO BĂNG TẢI XẾP ĐỀU SẢN PHẨM Người hướng dẫn: TS TÀO QUANG BẢNG Sinh viên thực hiện: NGUYỄN KỲ HIỆP NGUYỄN THÀNH NHÂN Đà Nẵng, 2019 Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo băng tải xếp sản phẩm CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BĂNG TẢI 1.1 TỔNG QUAN VỀ BĂNG TẢI 1.1.1 Khái niệm Băng tải hệ thống dẫn động khí dùng để vận chuyển hàng hóa, chuyển vật liệu từ nơi đến nơi khác với khoảng cách góc nghiêng xác định trước Ngày nay, băng tải ứng dụng rộng rãi, mở rộng ứng dụng cho nhiều lĩnh vực kinh doanh Nó sử dụng rộng rãi khắp nơi bao gồm nhà kho, nhà máy sản xuất, sân bay, ngành công nghiệp, hầm mỏ… để chuyển vật liệu từ nơi đến nơi khác dù nhẹ hay nặng, hình dạng nhỏ bột, viên, hạt hay cồng kềnh to lớn C C cổ máy, linh kiện điện tử… Hệ thống băng tải cho phép vận chuyển nhanh chóng R L T hiệu nhiều loại vật liệu Sử dụng băng tải công nghiệp giúp giảm đáng kể số lượng nhân công hạn chế bệnh chấn thương vai, lưng, đầu gối công nhân U D Đối với loại hàng trọng lượng nặng, di chuyển lên địa hình khó khăn thường tải loại băng tải chuyên dụng đặc trưng như: Hệ thống băng tải gầu, hệ thống băng tải lăn, hệ thống vít tải, … 1.1.2 Lịch sử đời băng tải Hệ thống băng tải lần phát minh năm 1700 để di chuyển số lượng lớn loại hạt từ nơi tới nơi khác Ngày nay, băng tải ứng dụng rộng rãi, mở rộng ứng dụng cho nhiều lĩnh vực kinh doanh Hình 1.1 Băng tải năm 1795 SVTH: Nguyễn Kỳ Hiệp – Nguyễn Thành Nhân GVHD: TS Tào Quang Bảng Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo băng tải xếp sản phẩm Hymle Goddard người nhận sáng chế cho băng tải lăn năm 1908 Các doanh nghiệp lăn băng tải khơng phát triển thịnh vượng Một vài năm sau đó, vào năm 1919, cung cấp băng tải tự sử dụng sản xuất ô tô Như vậy, băng tải trở thành công cụ phổ biến cho việc chuyên chở hàng hóa nặng lớn nhà máy Hymle Goddard người nhận sáng chế cho băng tải lăn năm 1908 Các doanh nghiệp lăn băng tải không phát triển thịnh vượng Một vài năm sau đó, vào năm 1919, cung cấp băng tải tự sử dụng sản xuất ô tô Như vậy, băng tải trở thành công cụ phổ biến cho việc chuyên chở hàng hóa nặng lớn nhà máy Trong thập niên 1920 phổ biến, trải qua thay đổi to lớn C C Băng tải sử dụng mỏ than để xử lý chạy than cho 8kms, thực cách sử dụng lớp cao su bìa Các băng tải dài R L T sử dụng dài hàng trăm km, khu mỏ phosphate Tây Sahara Một bước ngoặt lịch sử đời băng tải tổng U D hợp Nó giới thiệu Chiến tranh giới thứ hai, chủ yếu khan vật liệu tự nhiên bông, cao su vải Kể từ đó, băng tải tổng hợp trở nên phổ biến lĩnh vực khác Với nhu cầu ngày tăng thị trường, nhiều loại polyme tổng hợp vải bắt đầu sử dụng sản xuất băng tải Ngày nay, bông, vải, EPDM, da, cao su tổng hợp, nylon, polyester, polyurethane, urethane, PVC, cao su, silicone thép thường sử dụng băng chuyền 1.1.3 Lợi ích ứng dụng băng tải 1.1.3.1 Lợi ích + Dễ dàng vận chuyển hàng hóa trọng lượng nặng từ nơi đến nơi khác + Tiết kiệm sức lao động chi phí thuê lao động + Tránh chấn thương trình vận chuyển hàng hóa từ nơi đến nơi khác + Di chuyển hàng hóa cách hiệu nhanh chóng + Tiết kiệm thời gian di chuyển hàng băng sức lao động SVTH: Nguyễn Kỳ Hiệp – Nguyễn Thành Nhân GVHD: TS Tào Quang Bảng Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo băng tải xếp sản phẩm 1.1.3.2 Ứng dụng Băng tải ứng dụng nhiều ngành sản xuất công nghiệp, chế biến thực phẩm, khai thác, …nhằm giúp hỗ trợ tối đa cho doanh nghiệp q trình vận chuyển hàng hóa nhanh chóng, an toàn, tiện lợi Ngoài ra, với hệ thống băng tải cịn giúp doanh nghiệp tối ưu hóa chi phí, tiết kiệm thời gian, hạn chế nguồn nhân lực mang lại hiệu kinh tế cao đồng thời giúp cho hệ thống sản xuất ngày tự động hóa theo hướng đại - Băng chuyền tải vận chuyển hàng hóa: C C R L T U D Hình 1.2 Băng tải vận chuyển hàng hóa Với nhu cầu vận chuyển hàng hóa lên xe tải hay container vào kho bãi băng tải chuyển hàng (băng tải hàng hóa) ngày trở nên phổ biến Việt Nam.Với nhiều đặc điểm bật cộng với tính động cao khiến loại băng tải ưa chuộng nhà máy khu công nghiệp SVTH: Nguyễn Kỳ Hiệp – Nguyễn Thành Nhân GVHD: TS Tào Quang Bảng Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo băng tải xếp sản phẩm - Băng tải đóng gói sản phẩm: C C Hình 1.3 Băng tải đóng gói sản phẩm Băng tải đóng gói sản phẩm có nhiều loại, phổ biến loại vận R L T chuyển sản phẩm có trọng lượng nhẹ, độ bền băng tải cao, vận tốc nhanh suất lớn U D Băng tải phân loại sản phẩm, kiểm tra sản phẩm: Hệ thống băng tải phân loại sử dụng để phân loại sản phầm theo màu sắc, theo chiều cao, theo khối lượng, … Hình 1.4 Băng tải phân loại sản phẩm nông sản SVTH: Nguyễn Kỳ Hiệp – Nguyễn Thành Nhân GVHD: TS Tào Quang Bảng Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo băng tải xếp sản phẩm Băng tải khai thác mỏ, khống sản Hình 1.5 Băng tải khai thác khoáng sản than C C Hầu hết hoạt động vận chuyển hàng nặng ngành khai thác mỏ có hoạt động băng tải Băng chuyền sử dụng cho hoạt động khai thác khoáng R L T sản từ khâu từ hầm mỏ lúc phân loại, đến chế biến khoáng sản… - U D Băng tải dây chuyền sản xuất Thường gặp dây chuyền sản xuất linh kiện, lắp ráp,…Hệ thống xử lý vật liệu hoàn tồn tự động từ cơng đoạn tỉ mỉ nhất, hồn thiện việc lắp ráp hồn tồn máy móc tự động hóa Nó sử dụng phổ biến ngành lắp ráp máy tính, thiết kế vi mạch máy tính phức tạp quản lý chặt chẽ cách an tồn Hình 1.6 Băng tải dây chuyền sản xuất SVTH: Nguyễn Kỳ Hiệp – Nguyễn Thành Nhân GVHD: TS Tào Quang Bảng Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo băng tải xếp sản phẩm Ngồi cịn số kiểu băng tải như:  Băng tải chế tạo: Được ứng dụng số nhà máy chế tạo bánh kẹo  Băng tải lắp ráp: Được ứng dụng nhà xưởng lắp ráp ô tô, đồ điện tử  Băng tải sản xuất: Được ứng dụng nhà máy chế biến rau củ, thủy sản… 1.1.4 Cấu tạo C C R L T U D Hình 1.7 Cấu tạo băng tải đai dẹt Thông thường, băng tải cấu tạo từ phận sau: - Khung băng tải - Pulley chủ động (head or drive pulley), pulley bị động (tail pulley) - Cơ cấu dẫn hướng - Con lăn đỡ dây - Cơ cấu căng đai (take-up pulley machanism) - Dây băng tải (conveyor belt) - Động giảm tốc… 1.1.5 Nguyên lý hoạt động Khi rulô chủ động quay làm cho dây băng tải chuyển động nhờ lực ma sát rulô dây băng băng tải Để tạo lực ma sát rulô dây băng tải dây băng tải bị trùng ta điều chỉnh rulơ bị động để dây băng tải căng tạo lực ma sát SVTH: Nguyễn Kỳ Hiệp – Nguyễn Thành Nhân GVHD: TS Tào Quang Bảng Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo băng tải xếp sản phẩm dây băng tải rulô chủ động, lực ma sát dây băng tải Rulô làm cho băng tải chuyển động tịnh tiến Khi vật liệu rơi xuống bề mặt dây băng tải, di chuyển nhờ vào chuyển động băng tải Để tránh băng tải bị võng, người ta dùng lăn đặt phía bề mặt băng tải, điều làm giảm lực ma sát đường băng tải 1.1.6 Các loại băng tải thường sử dụng - Băng tải cao su: thường sử dụng để vận chuyển than, kẽm, quặng …từ vùng khai thác vùng tập kết Loại lắp địa hình, khoảng cách C C R L T U D Hình 1.8 Băng tải cao su - Băng tải xích: sử dụng ngành công nghiệp, đặc biệt công nghiệp ô tô thường sử dụng hệ thống băng tải xích để truyền tải phụ tùng xe thơng qua nhà máy sơn Hình 1.9 Băng tải xích SVTH: Nguyễn Kỳ Hiệp – Nguyễn Thành Nhân GVHD: TS Tào Quang Bảng Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo băng tải xếp sản phẩm - Băng tải lăn: C C Hình 1.10 Băng tải lăn R L T Băng tải lăn thiết bị chuyên vận chuyển hàng hóa vừa nhỏ khu công nghiệp hay nhà máy sản xuất chế tạo từ hệ thống lăn U D làm từ thép hay inox với cấu trúc gọn nhẹ dể lắp đặt di chuyển Băng tải lăn phù hợp để vận chuyển sản phẩm với trọng lượng từ nhẹ, trung bình đến nặng, mơi trường thơng thường đến mơi trường có hóa chất ăn mịn, bụi bặm… Cấu trúc băng tải lăn gồm khung băng tải, cấu tăng đơ, gờ chắn để sản phẩm khơng rơi ngồi phận quan trọng lăn Vì u cầu chất lượng ln ln đặt lên hàng đầu để đảm bảo lăn có độ bền cao sử dụng hiệu Băng tải sử dụng lăn thích hợp để di chuyển sản phẩm có mặt phẳng đáy cứng thùng hàng , thùng carton , khung pallet với ưu điểm chi phí đầu tư, vận hành bảo trì thấp, ln nằm chọn lựa doanh nghiệp cho việc thiết kế hệ thống băng tải vận chuyển sản phẩm Thường dùng công nghiệp thực phẩm, vận chuyển hộp sản phẩm, giá đỡ thùng hàng Băng tải lăn chia làm loại băng tải lăn nhựa, băng tải lăn nhựa PVC, băng tải lăn thép mạ kẽm, băng tải lăn truyền động motor SVTH: Nguyễn Kỳ Hiệp – Nguyễn Thành Nhân GVHD: TS Tào Quang Bảng Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo băng tải xếp sản phẩm - Băng tải đứng: vận chuyển hàng hóa độ cao khác C C R L T Hình 1.11 Băng tải đứng Băng tải đứng thiết kế với khả đưa hàng hóa lên cao theo phương U D thẳng đứng cách dễ dàng Băng tải đứng sử dụng vận chuyển sản phẩm dạng hộp nhà kho mà sản phẩm cần di chuyển từ thấp lên cao Khi vận hành băng tải vận chuyển nhiều sản phẩm thời gian ngắn, mang lại hiệu đảm bảo an tồn cho sản phẩm Kích thước chiều cao băng tải phụ thuộc vào chiều cao nhà xưởng - Băng tải xoắn ốc: Băng tải xoắn ốc loại băng tải có thiết kế dựa đặt trưng cá biệt theo hình dạng trơn ốc Băng tải xoắn ốc có ý nghĩa quan trọng việc tăng khả vận hành linh hoạt & êm qua tiết kiệm lượng cách tối đa Đáng nói loại băng tải sử dụng phổ biến rộng rãi ngành công nghiệp chế biến thực phẩm, chế tạo nước uống đóng chai, dược phẩm…& việc ứng dụng dòng thiết bị vào chế tạo nhằm tăng số lượng dòng sản phẩm nhiều nguyên liệu cung cấp đầu vào SVTH: Nguyễn Kỳ Hiệp – Nguyễn Thành Nhân GVHD: TS Tào Quang Bảng ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TT Họ tên sinh viên Số thẻ SV Lớp Ngành Nguyễn Kỳ Hiệp 101150070 15C1B Công nghệ chế tạo máy Nguyễn Thành Nhân 101150086 15C1B Công nghệ chế tạo máy Tên đề tài đồ án: Thiết kế chế tạo băng tải xếp sản phẩm Đề tài thuộc diện: ☒ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực C C Các số liệu liệu ban đầu: Sinh viên tự chọn Nội dung phần thuyết minh tính tốn: - Chương : Giới thiệu chung đề tài - Chương : Phân tích lựa chọn phương án thiết kế R L T - Chương : Tính tốn thiết kế băng tải - Chương : Thiết kế hệ thống điều khiển - Chương : Hướng dẫn sử dụng an toàn lao động - Chương : Kết luận hướng phát triển đề tài Các vẽ, đồ thị (ghi rõ loại kích thước vẽ): - 01 vẽ A0 : Các phương án thiết kế - 01 vẽ A0 : Sơ đồ động toàn máy - 03 vẽ A0 : Các cụm chi tiết - 01 vẽ A0 : Bản vẽ lắp toàn máy - 01 vẽ A0 : Bản vẽ chế tạo trục tang Họ tên người hướng dẫn: TS Tào Quang Bảng Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 09/09/2019 Ngày hoàn thành đồ án: 09/12/2019 U D Đà Nẵng, ngày 09 tháng 09 năm 2019 Trưởng Bộ môn …………………… Người hướng dẫn ii LỜI NĨI ĐẦU Cơng nghệ chế tạo máy ngành then chốt, đóng vai trị quan trọng q trình cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước Nhiệm vụ công nghệ chế tạo máy chế tạo sản phẩm khí cho lĩnh vực nghành kinh tế quốc dân, việc phát triển nghành công nghệ chế tạo máy mối quan tâm đặc biệt Đảng nhà nước ta Là ngành đời từ lâu với nhiệm vụ thiết kế chế tạo máy móc phục vụ cho ngành công nghiệp khác, ngành địi hỏi kỹ sư cán ngành phải tích lũy đầy đủ, không ngừng nâng cao vốn kiến thức mình, quan trọng phải biết vận dụng kiến thức để giải vấn đề cụ thể C C thường gặp trình sản xuất thực tiễn Trong ngành học Công nghệ chế tạo máy, sinh viên trang bị nhiều kiến R L T thức sở ngành, kiến thức liên quan đến thiết kế, gia công chế tạo chi tiết máy Để giúp sinh viên tổng hợp lại kiến thức, áp dụng kiến thức học vào công việc U D cụ thể sau trường đồ án tốt nghiệp sinh viên điều bắt buộc tiên Khơng với mục đích cụ thể hóa kiến thức mà đồ án tốt nghiệp cịn giúp sinh viên làm quen với cơng việc sử dụng tài liệu, sổ tay thiết kế, sổ tay công nghệ tiêu chuẩn thiết kế ngành Mặt khác, thiết kế đồ án, sinh viên có dịp phát huy tối đa tính sáng tạo, khả làm việc nhóm, đưa ý tưởng lạ để giải vấn đề công nghệ cụ thể thực tế yêu cầu doanh nghiệp sau trường Qua thời gian nghiên cứu tìm tịi để để đưa giải pháp hợp lý cho yêu cầu doanh nghiệp với hướng dẫn bảo nhiệt tình thầy TS Tào Quang Bảng, chúng em hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Thiết kế chế tạo băng tải xếp sản phẩm” Với kiến thức tích lũy chương trình đào tào trình tìm hiểu tài liệu, video thực tế internet, chúng em cố gắng hoàn thành yêu cầu mà đề tài đưa Tuy nhiên, q trình tính tốn khơng tránh khỏi sai sót thiếu thực tế kinh nghiệm thiết kế Chúng em sẵn lịng đón nhận đóng góp, bảo q thầy mơn bạn bè để chúng em hoàn thiện kiến thức tốt iii Cùng với đó, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Công ty Sunfield -Việt Nam Công ty Maruyasu – Nhật Bản có quan tâm nhiệt tình hỗ trợ kinh phí giúp nhóm chúng em để hồn thành đồ án Chúng em xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, ngày 09 tháng 12 năm 2019 Sinh viên thực Sinh viên thực Nguyễn Kỳ Hiệp Nguyễn Thành Nhân C C R L T U D iv CAM ĐOAN Trong muôn vàn phát minh sáng chế khoa học loại máy công nghiệp, nhiên người sáng chế lại có cách thực hay cải tiến để khơng bị trùng lặp ý tưởng trước Trên tinh thần đó, nhóm tác giả chúng em gồm Nguyễn Kỳ Hiệp & Nguyễn Thành Nhân thực đề tài “Thiết kế chế tạo băng tải xếp sản phẩm” theo yêu cầu Công ty Sunfield – Việt Nam Công ty Maruyasu – Nhật Bản Trong đề tài tốt nghiệp nhóm, chúng em cam đoan tự làm 100% sợ góp ý, giúp đỡ trực tiếp từ thầy khoa khí, khơng có chép từ đề tài C C cũ Với đề tài “Thiết kế chế tạo băng tải xếp sản phẩm”, chúng em cam R L T đoan tự thiết kế, tự làm, có tranh chấp chúng em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm U D Đà Nẵng, ngày 09 tháng 12 năm 2019 Sinh viên thực Sinh viên thực Nguyễn Thành Nhân Nguyễn Kỳ Hiệp v MỤC LỤC TÓM TẮT i NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP .ii LỜI NÓI ĐẦU iii CAM ĐOAN v MỤC LỤC vi DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ viii DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT xi MỞ ĐẦU x CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BĂNG TẢI 1.1 TỔNG QUAN VỀ BĂNG TẢI C C 1.2 BĂNG TẢI THỰC PHẨM 11 CHƯƠNG PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ BĂNG TẢI13 R L T 2.1 PHÂN TÍCH ĐỀ TÀI 13 2.2 LẬP SƠ ĐỒ ĐỘNG HỌC 20 U D 2.3 MÔ PHỎNG TRÊN PHẦN MỀM SOLIDWORK 21 CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ CƠ KHÍ 24 3.1 TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ BĂNG TẢI 24 3.2 TÍNH CHỌN TRỤC VÀ CHỌN Ổ 26 3.3 TÍNH CHỌN THEN 30 CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 32 4.1 GIỚI THIỆU MỘT SỐ CÁC LINH KIỆN ĐIỆN TỬ 32 4.2 SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG ĐIÊU KHIỂN 38 4.3 NGUYÊN LÝ ĐIỀU KHIỂN 40 4.4 CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 40 CHƯƠNG BẢN VẼ THIẾT KẾ, HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG VÀ AN TOÀN LAO ĐỘNG KHI VẬN HÀNH MÁY 42 5.1 BẢN VẼ THIẾT KẾ 42 5.2 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG MÁY 47 5.3 CÁCH BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG BĂNG TẢI 47 5.4 AN TOÀN KHI VẬN HÀNH MÁY 48 vi 5.5 HƯỚNG DẪN LẮP ĐẶT 49 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 56 Kết luận : 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 C C R L T U D vii DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Băng tải năm 1795 Hình 1.2 Băng tải vận chuyển hàng hóa Hình 1.3 Băng tải đóng gói sản phẩm Hình 1.4 Băng tải phân loại sản phẩm nơng sản Hình 1.5 Băng tải dùng khái thác khống sản than Hình 1.6 Băng tải dây chuyền sản xuất Hình 1.7 Cấu tạo băng tải Hình 1.8 Băng tải cao su Hình 1.9 Băng tải xích C C Hình 1.10 Băng tải lăn Hình 1.11 Băng tải đứng R L T Hình 1.12 Băng tải xoắn ốc Hình 1.13 Băng tải xếp linh hoạt U D Hình 1.14 Băng tải dùng nhà máy sản xuất bánh gạo Hình 2.1: Mơ tả u cầu đề tài Hình 2.2: Mơ tả xếp gói cà phê Hình 2.3 Phương án Hình 2.4 Phương án 2: bố trí cụm băng tải Hình 2.5 Phương án 2: cụm băng tải chuyển động chậm dần Hình 2.6 Phương án 2: cụm băng tải chuyển động nhanh dần Hình 2.7 Phương án 2: gạt sản phẩm băng tải Hình 2.8 Phương án 3: băng tải có cần gạt Hình 2.9 Phương án 3: bố trí hộp chứa phơi băng tải Hình 2.10 Băng tải PVC Hình 2.11: Sơ đồ động băng tải xếp sản phẩm Hình 2.12 Mơ hình 3D tồn băng tải thiết kế phần mềm Solidworks Hình 3.1 Động giảm tốc băng tải Hình 3.2 Bộ truyền đai Hình 3.3 Trục tang dẫn viii Hình 3.4 Sơ đồ đặt lực biểu đồ momen Hình 3.5 Ổ bi đỡ trục ngang KFL 001 Hình 3.6 Bảng tra ổ bi đỡ trục ngang KFL Hình 4.1 Arduino Uno Hình 4.2 Phần cứng board mạch Arduino Uno R3 Hình 4.3 Mơ thiết lập hàm Arduino Hình 4.4 Cấu tạo cảm biến hồng ngoại Hình 4.5 Ngun lí hoạt động cảm biến hồng ngoại Hình 4.6 Cấu tạo module relay channel Hình 4.7 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển Hình 4.8 Bảng thơng số Arduino Uno C C Hình 5.1 Tang bị dẫn Hình 5.2 Tang dẫn R L T Hình 5.3 Cần gạt sản phẩm Hình 5.4 Gá cảm biến U D Hình 5.5 Tấm đỡ động Hình 5.6 Tấm đỡ Hình 5.7 Chân đỡ băng tải Hình 5.8 Khung băng tải Hình 5.9 Hộp chứa sản phẩm Hình 5.10 Bản vẽ lắp tồn băng tải Hình 5.11: Khung băng tải Hình 5.12 Lắp thân băng tải vào chân đỡ Hình 5.13 Lắp dẫn hướng vào thân băng tải Hình 5.14 Lắp đỡ đỡ động Hình 5.15 Lắp đai băng tải vào thân Hình 5.16 Lắp tang bị dẫn cấu tăng đai Hình 5.17 Lắp tang dẫn Hình 5.18 Lắp động truyền đai Hình 5.19 Lắp hộp chứa sản phẩm vào thân băng tải Hình 5.20 Lắp gá cảm biến cảm biến ix Hình 5.21 Lắp hộp điện hệ thống băng tải Hình 5.22 Hệ thống băng tải sau lắp ghép hồn chỉnh Hình 5.23 Băng tải chế tạo thực tế Hình 5.24 Hộp chứa sản phẩm gá đặt cảm biến Hình 5.25 Lắp ghép băng tải xếp băng tải cấp phơi đầu vào Hình 5.26 Lắp ghép băng tải xếp với băng tải đầu C C R L T U D x DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT KÝ HIỆU: Ký hiệu Đơn vị Ý nghĩa F N Lực nâng P N Trọng lực N kW Công suất 𝜂 % Hiệu suất M kg Khối lượng Hệ số an toàn k g m/s2 Hệ số ma sát f R L T n vg/ph Số vịng quay R m Bán kính U D Tỉ số truyền i φ độ α độ v m/s C C Gia tốc trọng trường Góc ma sát Góc nghiêng Vận tốc xi MỞ ĐẦU Trong trình sản xuất mặt hàng tiêu dùng thực phẩm, cơng đoạn đóng gói góp phần quan trọng việc bảo quản hàng hóa, giúp hàng hóa vận chuyển cách dễ dàng Mặt khác, phát triển bán lẻ, thương mại điện tử thúc đẩy tăng trưởng ngành đóng gói Trước sản phẩm đến với khách hàng, dù gần hay xa, to hay nhỏ đóng gói, bảo quản kỹ , đảm bảo hàng hóa nguyên vẹn Cùng với đó, việc ứng dụng khoa học kĩ thuật ngành đóng gói sản phẩm địi hỏi ngày đại hơn, tiến đến tự động hoàn toàn thay sức lao động người từ góp phần nâng cao suất C C Nhắc tới băng tải chắn khơng thể khơng nhắc tới lợi ích thiết bị ngành cơng nghiệp Chính nhờ có thiết bị mà ngành cơng R L T nghiệp có thay đổi suất lao động hiệu công việc Băng tải giúp vận chuyển cách an toàn sản phẩm, mà thực chân tay, U D người vất vả tốn Mặc khác, cịn có kết hợp với hệ thống vận chuyển, khí khác bao gồm hệ thống thủy lực, khí hay hồn tồn tự động, trang bị để phù hợp với nhu cầu cụ thể Hiện nay, cơng nghệ đóng gói liên tục theo dịng chảy phát triển đem lại hiệu suất cao Tuy nhiên, việc tách sản phẩm có khoảng cách thực đóng gói việc khó khăn địi hỏi độ xác khoảng cách sản phẩm Để giải vấn đề trên, nhóm tác giả tiến hành nghiên cứu, áp dụng kiến thức khí chế tạo kỹ thuật vi điều khiển để thiết kế chế tạo thành công băng tải xếp sản phẩm, làm nguồn cung cấp sản phẩm đầu vào cho công đoạn đóng gói Băng tải hoạt động cách xác, liên tục, với tốc độ đạt 120 sản phẩm/phút, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật tiêu chuẩn đặt xii Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng năm học 2019 - 2020 THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BĂNG TẢI XẾP ĐỀU SẢN PHẨM DESIGN AND MANUFACTURE CONVEYOR FOR ARRANGE EQUALLY DISTANT PRODUCTS SVTH: Nguyễn Thành Nhân, Nguyễn Kỳ Hiệp Lớp 15C1B, Khoa Cơ Khí, Trường Đại Học Bách Khoa – Đại Học Đà Nẵng; Email:thanhnhancokhi113@gmail.com, nguyenkyhiep1997@gmail.com GVHD: TS Tào Quang Bảng Khoa Cơ Khí., Trường Đại Học Bách Khoa – Đại Học Đà Nẵng ; Email: tqbang@dut.udn.vn Tóm tắt – Bài báo trình bày trình nghiên cứu, thiết kế, chế tạo băng tải xếp sản phẩm Đây nghiên cứu kết hợp Khoa Cơ Khí – Trường Đại Học Bách Khoa – Đại Học Đà Nẵng với công ty Sunfield - Việt Nam công ty Maruyasu – Nhật Bản Sự thành công đề tài hứa hẹn mang tính ứng dụng cao cơng nghiệp đóng gói bao bì, giảm sức lao động thủ công tăng suất lao động cách đáng kể Băng tải xếp sản phẩm nghiên cứu để xếp sản phẩm gói cà phê với kích thước khối lượng giống cho khoảng cách gói cà phê sau khỏi băng tải, kết hợp cơng đoạn khác q trình sản xuất tạo nên dây chuyền khép kín hồn tồn tự động Tính đến thời điểm vui mừng thông báo thiết kế, chế tạo thành công Băng tải xếp sản phẩm với công suất đạt 120 sản phẩm/phút, cơng suất hồn tồn đáp ứng cơng đoạn đóng gói hàng loạt sản xuất cơng nghiệp Abstract – This article present about the process of research, design and manufacture conveyor for arrange equally distant products This is the research combined with Machanical engineering faculty and Sunfield – Vietnam, Maruyasu – Japan The success of the project promises to be highly applicable in the packaging industry, reducing manual labor and significantly increasing labor productivity.Our conveyor for arrange equally distant products is studied to arrange all the products which is coffee bags have the same demensions and mass, So that the distance between the coffee packages is the same after off the conveyor Combining other stages in the production process will create a closed line and fully automatic Up to now we are pleased to announce that we have successfully designed and manufactured conveyor for arrange equally distant products This conveyor has a capacity of 120 products / minute, which fully meets the mass packaging stage in industrial production C C R L T Từ khóa – Băng tải xếp sản phẩm; Đóng gói sản phẩm; Cảm biến tiệm cận; Arduino; Flow wrapper U D Đặt vấn đề Trong trình sản xuất mặt hàng tiêu dùng thực phẩm, cơng đoạn đóng gói góp phần quan trọng việc bảo quản hàng hóa, giúp hàng hóa vận chuyển cách dễ dàng Mặt khác, phát triển bán lẻ, thương mại điện tử thúc đẩy tăng trưởng ngành đóng gói Trước sản phẩm đến với khách hàng, dù gần hay xa, to hay nhỏ đóng gói, bảo quản kỹ càng, đảm bảo hàng hóa nguyên vẹn Cùng với đó, việc ứng dụng khoa học kĩ thuật ngành đóng gói sản phẩm đòi hỏi ngày đại hơn, tiến đến tự động hoàn toàn thay sức lao động người từ góp phần nâng cao suất Nhắc tới băng tải chắn khơng thể khơng nhắc tới lợi ích thiết bị ngành cơng nghiệp Chính nhờ có thiết bị mà ngành cơng nghiệp có thay đổi suất lao động hiệu công việc Băng tải giúp vận chuyển cách an toàn sản phẩm, mà thực chân tay, người vất vả tốn Mặc khác, cịn có kết hợp với hệ thống vận chuyển, khí khác bao gồm hệ thống thủy lực, khí hay hồn tồn tự động, trang bị để phù hợp với nhu cầu cụ thể Hiện nay, cơng nghệ đóng gói liên tục theo dịng chảy phát triển đem lại hiệu suất cao Tuy nhiên, việc tách sản phẩm có khoảng cách thực đóng gói việc khó khăn địi hỏi độ xác khoảng cách sản phẩm Để giải vấn đề trên, nhóm tác giả tiến hành nghiên cứu, áp dụng kiến thức khí chế tạo kỹ thuật vi điều khiển để thiết kế chế tạo thành công băng tải xếp sản phẩm, làm nguồn cung cấp sản phẩm đầu vào cho công đoạn đóng gói Băng tải hoạt động Key words – conveyor for arrange equally distant products; Packaging products; proximity sensor; Arduino; Flow wrapper cách xác, liên tục, với tốc độ đạt 120 sản phẩm/phút, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật tiêu chuẩn đặt Kết nghiên cứu khảo sát 2.1 Khảo sát yêu cầu đề tài 2.1.1 Yêu cầu đề tài Hình 1: Yêu cầu băng tải cơng ty Sunfield Maruyasu Hình thể yêu cầu băng tải xếp sản phẩm sau:  Cấu trúc băng tải không bị ràng buộc (loại lăn/roller hay belt)  Sản phẩm đầu băng tải có khoảng cách (50mm±5mm)  Đầu vào băng tải có tốc độ 120 sản phẩm/phút, công suất đầu 120 sản phẩm/phút SVTH: Nguyễn Thành Nhân – Nguyễn Kỳ Hiệp; GVHD: TS Tào Quang Bảng  Không sử dụng cấu để chặn/giữ sản phẩm lại thả - Vận chuyển liên tục, suất vận chuyển lớn  Không ràng buộc cách thức vận chuyển, nhiên yêu cầu sản phẩm không bị rách, hư - Tuy nhiên, trình vận chuyển dựa vào ma sát trục tang dây đai cần thường hỏng vận chuyển  Số lượng động sử dụng tốt xuyên kiểm tra bảo dưỡng trục tang dây đai Với đặc điểm phân tích trên, nhóm  Kích thước vùng 1m5 nghiên cứu lựa chọn sử dụng băng tải PVC phù hợp với yêu cầu đề tài Băng tải PVC đảm bảo trình tách rời sản phẩm cách đều, khơng bị kẹt giảm sai số khoảng cách trình tải Hình 2: Mơ tả xếp sản phẩm Mô tả sản phẩm:     Băng tải vận chuyển túi đựng cà phê (Hình 2) Khoảng cách sản phẩm đầu vào không đều, hướng cố định (đã xếp trước) Túi đựng cà phê (nhỏ), Kích thước: Rộng 7085mm x dài 100-125mm x cao 5-20mm Trọng lượng: 30-50g/túi 2.1.2 Phương án thiết kế R L T  Bảng 1: Các phương án thiết kế STT Nội dung Thiết kế cặp băng tải lăn chuyển động chậm, nhanh dần Thiết kế băng tải từ cụm băng tải nhỏ ghép lại C C Hình 4: Băng tải PVC Kết Tính chọn động - Đối với sản phẩm sử dụng gói cà phê có kích thước 100x75x7, khối lượng 20g/gói, gói cà phê xếp cách U D băng tải với khoảng cách lớn gói 55 mm Để đáp ứng u cầu kích thước gói cà phê ta chọn kích thước băng tải có chiều rộng 100 mm, chu vi 2983 mm, đường kính tang Ø40 mm Thiết kế băng tải PVC có cần gạt Thực tính sản phẩm khoảng cách tốn, thiết kế 2.2 Kết thiết kế đạt 2.2.1 Thiết kế kết cấu khí a Sơ đồ động tồn máy - Số sản phẩm có chu vi băng tải: 2983/124= 24 (sản phẩm) Vận tốc cần thiết băng tải để đạt suất 120 sản phẩm/ phút là: - Vc = (120/24).2,983/60 = 0,248 m/s Công suất động xác định: 𝑁𝑐𝑡 = - 𝑁 𝜂 Trong đó: 𝑁𝑐𝑡 cơng suất cần thiết cho động (kW) N: công suất băng tải 𝜂: hiệu suất chung hệ thống Hình 3: Sơ đồ động toàn máy - N= b Chọn loại băng tải chọn động  Xác định công suất N Chọn băng tải PVC - Băng tải PVC có cấu tạo đơn giản, độ bền 𝑃.𝑣 1000 P: lực kéo băng tải (N) v: vận tốc băng tải (m/s) cao - Có khoảng cách vận chuyển lớn chủng - loại vận chuyển phong phú Lực kéo băng tải: P = m.k.g.f = (0.02.20).3.10.0.6 = 7.2 N Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng năm học 2019 - 2020 Với m: khối lượng tối đa băng tải k: hệ số an toàn g: gia tốc trọng trường f: hệ số ma sát hộp dây băng tải 𝑃.𝑣 7.2.0,248 - Vậy N = - Hiệu suất chung hệ thống: 1000 = 1000 = 1.78 W n -   i  x *ol2 =0,95 ∗ 0,9952 i 1 Hình 6: Mơ hình bố trí 3D tồn băng tải = 0,94 Với  x : hiệu suất truyền đai  ol : hiệu suất ổ lăn - Công suất cần thiết động cơ: 𝑁𝑐𝑡 = - 1.78 0,94 = 1.9 W Số vòng quay tang: ntg = 𝑉 2𝜋𝑅 = 0.248∗60 2𝜋.0,02 C C = 118 vịng/phút với R: bán kính tang - 2.2.2 Thiết kế hệ thống điều khiển a Sơ đồ hệ thống điều khiển Hệ thống điều khiển bao gồm arduino hai cảm biến để đếm sản phẩm vảo vả khỏi hệ thống băng tải R L T Theo tính tốn, chọn động với thơng số sau: Nguồn: 24V DC Công suất động cơ: 32W U D Số vịng quay: 118x(25/45) = 65 vịng/phút Hình 5: Động DC giảm tốc c Thiết kế mô phần mềm 3D Sau lựa chọn phương án thiết kế nhóm thực việc phác họa 3D tồn máy phần mềm SOLIDWORK Hình thể đầy đủ kết cấu, phương án bố trí tồn máy phần mềm mô 1- Cảm biến 2- Đai băng tải 3- Tấm chắn 4- Động 5- Tủ điện 6- Hộp chứa phơi Hình 7: Sơ đồ hệ thống điều khiển b Nguyên lí điều khiển Khi hệ thống băng tải bắt đầu hoạt đông, băng tải đầu vào cấp sản phẩm vào hộp chứa nằm băng tải chuyển đổi, đặt cảm biến hộp để đếm số lượng sản phẩm vào Ở đầu hộp chứa sản phẩm, cảm biến lại bắt đầu đếm số sản phẩm Thiết lập thuật tốn để số sản phẩm hộp chứa >3 hệ thống vận hành, không thỏa điều kiện động băng tải đầu bị ngắt đến đủ điều kiện ban đầu hệ thống bắt đầu hoạt động Bàn luận 3.1 Kết đạt Kết nghiên cứu tính tốn, thiết kế chế tạo thành cơng băng tải xếp sản phẩm, đạt suất lên đến 120 sản phẩm/ phút Qua thử nghiệm thực tế Băng tải xếp sản phẩm đạt hiệu suất lật 100% , hoàn toàn đáp ứng yêu cầu kỹ thuật Sản phẩm nguồn cung cấp đầu vào cho dây chuyền đóng gói sản phẩm, tạo hiệu cao sản xuất cơng nghiệp Hình 8: Mơ hình băng tải xếp sản phẩm SVTH: Nguyễn Thành Nhân – Nguyễn Kỳ Hiệp; GVHD: TS Tào Quang Bảng 3.2 Hướng phát triển đề tài Đề tài hoàn tồn ứng dụng cho gói cà phê có kích thước khối lượng khác nhau, cách thay đổi kích thước hộp chứa phơi, khoảng cách gạt đai băng tải thay đổi tốc độ động thích hợp Kết luận Để tài thực thành công nhờ việc vận dụng cấu khí đơn giản, phân tích tính tốn tốc độ sản phẩm băng tải Mặc dù vậy, để đưa đề tài vào thực tế, cần chế tạo xác đai băng tải, cần gạt ép vị trí để hạn chế sai số trình vận hành Tài liệu tham khảo [1] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí T1, NXB Giáo Dục, Hà Nội 2006 [2] PGS.TS Lê Cung, Giáo trình Nguyên lý máy, Đà Nẵng, năm 2006 [3] Nghiêm Hùng, Giáo trình Vật liệu học [4] Nguyễn Trọng Hiệp, Chi tiết máy & 2, NXB Giáo C C Dục, năm 2006 R L T [5] PGS.TS Trần Đắc Lộc (chủ biên), Sổ tay Công nghệ Chế tạo máy tập 1, 2, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, năm 2001 [6] PGS.TS Nguyễn Văn Yến (chủ biên); TS Vũ Thị U D Hạnh, Giáo trình Cơ sở thiết kế máy, NXB Xây Dựng, năm 2015 [7] PGS.TS Nguyễn Văn Yến, Giáo trình dung sai lắp ghép, Đà Nẵng, năm 2007 [8] http://bangtaithanhcong.vn [9] http://intechvietnam.com [10] https://www.youtube.com/watch?v=48OD0IWqjvI& list=PLuUGLN0Oifon0Uz1foTQjLUz5qm0WsUlS&in dex=13&t=408s [11] http://www.dientuspider.com/san-pham/vat-the-hong- ngoai/cam-bien-thu-phat-hong-ngoai-phat-hien-vatthe-99.html ... Thiết kế, chế tạo băng tải xếp sản phẩm gắn lò xo kéo để đảm bảo sản phẩm không bị kẹt không lúc sản phẩm gặp phải 2.2.2 Cấu tạo chức số phận băng tải xếp sản phẩm Hệ thống băng tải xếp sản phẩm. .. tả xếp gói cà phê 2.1.2 Các phương án thiết kế băng tải xếp sản phẩm U D 2.1.2.1 Phương án 1: Thiết kế hai băng tải lăn Hình 2.3 Phương án Băng tải A: Là hệ thống băng tải lăn dùng để dồn sản phẩm. .. để thiết kế băng tải xếp sản phẩm Sau lựa chọn phương án thiết kế nhóm thực việc thiết kế chi tiết, phận băng tải Sau vẽ xong chi tiết lắp ghép lại với tạo thành mơ hình băng tải xếp sản phẩm