Thiết kế chế tạo mô hình máy sơn gỗ tự động

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY PHUN SƠN TỰ ĐỘNG Người hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: ThS TRẦN MINH CHÍNH TRỊNH THANH TÙNG TRƯƠNG XUÂN HOÀNG Đà Nẵng, 2017 Thiết kế chế tạo mơ hình máy sơn gỗ tự động Chƣơng 1: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ CÔNG NGHIỆP SƠN 1.1 Q trình phát triển cơng nghiệp sơn Sơn hợp chất hóa học bao gồm nhựa dầu chƣng luyện, có chất màu khơng có chất màu Khi sơn lên bề mặt sản phẩm ta đƣợc lớp màng mỏng bám bề mặt, có tác dụng cách li với mơi trƣờng khí bảo vệ làm đẹp sản phẩm Từ lâu đời, ngƣời sản xuất sử dụng sơn Loại nguyên liệu sử dụng lâu đời sản vật thiên nhiên, từ nhựa chế tạo sơn, ép hạt chƣng luyện thành dầu, sau cho thêm khơng cho bột màu thiên nhiên Trƣớc kia, công nghiệp sơn chủ yếu sơn dầu Sự phát triển xã hội, ngành kinh tế quốc dân đòi hỏi yêu cầu chất lƣợng, số lƣợng chủng loại sơn, loại sơn cũ không đáp ứng đƣợc yêu cầu sản xuất .Ngày từ khâu sản xuất đến khâu sử dụng đƣợc giới hóa tự động hóa, tạo suất lao động cao, giá thành hạ, cải thiện điều kiện làm việc Ngày nhiều loại sơn độc đời nhƣ sơn bột, sơn tan nƣớc…, nhiều loại thiết bị đƣợc đƣa vào sử dụng nhƣ thiết bị phun sơn nóng, thiết bị phun sơn tĩnh điện, thiết bị sơn điện phân, thiết bị sấy khô tia tử ngoại, hồng ngoại… Do tiến không ngừng khoa học kỹ thuật đại, công nghiệp sơn trở thành ngành cơng nghiệp sản xuất tự động hóa, chất lƣợng sản phẩm cao C C R L T DU Đặc điểm sơn 1.1.1 Ƣu điểm Sơn nguyên liệu cao cấp, màng sơn lớp bảo vệ, trang trí, sơn có ƣu điểm sau:  Màng sơn khô từ từ, sử dụng thuật lợi Sơn loại chất có dung mơi bay nhanh, màng sơn khơ từ từ, thơng thƣờng 10 phút sau khơ bề mặt, tiếng sau khơ hồn tồn, phun lớp thứ hai, bốn sau mài, đánh bóng Tốc độ khơ sơn tổng hợp gấp 5-10 lần sơn dầu, tiết kiệm thời gian diện tích mặt gia cơng, thích hợp với q trình sản xuất đại  Màng sơn cứng, chịu ma sát SVTH: Trịnh Thanh Tùng – Trương Xuân Hoàng Hướng dẫn: ThS Trần Minh Chính Thiết kế chế tạo mơ hình máy sơn gỗ tự động Màng sơn tổng hợp cứng, bóng, chịu ma sát, sau sấy khơng có bụi, dính, nhăn… Sơn dầu khơng có đặc điểm trên.Vì sơn đánh bóng mài, đánh bóng, trang trí bề mặt đẹp  Chịu đƣợc ăn mịn hóa học Sau sơn xong, sản phẩm chịu đƣợc nƣớc, chịu axit, chịu kiềm, chịu xăng dầu, rƣợu…, bảo vệ đƣợc sản phẩm khơng chịu ăn mịn  Chế tạo sơn dễ dàng Khi chế tạo sơn dùng loại hóa chất, chế tạo dễ dàng pha chế khống chế điều kiện kỹ thuật Thiết kế máy móc khơng đắt, theo quy trình cơng nghệ dễ điều khiển 1.1.2 Nhƣợc điểm Ngoài ƣu điểm trên, sơn có nhƣợc điểm sau:  Màng sơn tƣơng đối mỏng Màng sơn sau khô mỏng, gia cơng phải phun hai, ba lần C C R L T chí tám, chín lần, sau đánh bóng màng sơn Nguyên nhân chủ yếu màng sơn có lƣợng khơng bay nhỏ, thƣờng chiếm dƣới 30% thành phần sơn, đặc biệt phun, cần phải pha thêm dung môi vào sơn, phun đƣợc, cần phải pha thêm dung mơi vào sơn, phun đƣợc, loại sơn dầu lƣợng không bay chiếm tới 70-80% DU  Khó gia cơng phƣơng pháp qt Gia cơng sơn tổng hợp thƣờng phƣơng phát phun, sơn có dung mơi, độ hịa tan lớn, phá hủy lớp sơn nền, đồng thời bay nhanh, khó quét Trái lại sơn dầu sấy khô, trạng thái lỏng, dó dễ dàng quét mà lớp sơn phẳng Sơn tổng hợp có cơng dụng đặc biệt, thấm bơng, vải để qt, xoa  Sơn có mùi kích thích khó chịu Dung mơi sơn có tính kích thích mạnh, gia cơng sơn mơi trƣờng khơng lƣu thơng khí dễ đau đầu, mê Vì phải ý an toàn lao động  Sơn chịu ánh sáng mặt trời yếu Màng sơn tổng hợp chịu ánh sáng kém, lớp sơn suốt chịu ánh sáng tia tử ngoại yếu, màng sơn có màu dễ biến màu Hiện sơn tổng hợp khắc phục khuyết điểm này, nhƣng cần phải đầu tƣ nghiên cứu cải tiến 1.2 Vị trí tác dụng sơn Sơn vật liệu quan trọng đời sống ngày Các cơng trình kiến trúc, thiêt bị máy móc, phƣơng tiện giao thông vận tải nhƣ ô tô, máy bay, tàu thuyền, xe máy, xe đạp… vật liệu gia đình, đồ chơi trẻ em dùng đến sơn SVTH: Trịnh Thanh Tùng – Trương Xuân Hoàng Hướng dẫn: ThS Trần Minh Chính Thiết kế chế tạo mơ hình máy sơn gỗ tự động Sơn đƣợc dùng rộng rãi để bảo vệ trang trí bề mặt kim loại, gỗ, giày da, vải, cao su, chất dẻo… Sơn chiếm vị trí quan trọng kinh tế quốc dân Có nhiều loại sơn, tác dụng khác nhau, nhƣng tác dụng chủ yếu sơn là: 1.2.1 Trang trí bề mặt Khi bề mặt sản phẩm đƣợc phủ lớp sơn, đặc biệt sơn mỹ thuật màng sơn bóng, đẹp, tạo nhiều màu tùy ý, làm thay đổi cảnh quan, đẹp, dễ chịu, thoải mái 1.2.2 Bảo vệ bề mặt Điều quan trọng sơn bảo vệ bề mặt sản phẩm (đặc biệt kim loại) Màng sơn mỏng hình thành bề mặt chi tiết cách li với mơi trƣờng nhƣ nƣớc, khơng khí, ánh sáng mặt trời mơi trƣờng ăn mịn (nhƣ axit, kiềm, muối, SO2…) bảo vệ đƣợc sản phẩm khơng bị ăn mịn Nếu nhƣ bề mặt có lớp cứng, làm giảm va đập, ma sát sơn cịn tác dụng bảo vệ khí C C R L T 1.3 Các phƣơng thức tạo thành màng sơn, loại sơn 1.3.1 Phƣơng thức tạo màng sơn Phƣơng thức tạo thành màng sơn gồm loại: DU  Tác dụng vật lý: Nhờ sợ bay dung môi, màng sơn khô Phƣơng thức tạo màng sơn nhƣ có sơn Nitroxenlulo, sơn Clovinyl…  Tác dụng hóa học: - Loại trùng hợp oxi hóa: Q trình tạo thành màng sơn loại phân làm hai bƣớc: Bƣớc dung môi bay hơi, bƣớc hai phải ứng trùng hợp oxi hóa tạo thành màng sơn rắn chắc, bền - Loại trùng hợp sấy: Quá trình tạo thành màng sơn loại phải qua sấy tạo thành sản phẩm trùng hợp - Loại đóng rắn nhờ vào chất lỏng rắn: Sự tạo thành màng sơn loại nhờ vào chất đóng rắn Các loại sơn Sơn có nhiều loại, tính chất khác Các nhà máy chế tạo sơn vào yêu cầu sử dụng điều kiện kinh tế mà chọn nguyên vật liệu pha chế hợp lý Căn vào yêu cầu sử dụng mà chọn loại sơn thích hợp Thí dụ ngồi trời, chọn loại sơn chịu khí hậu tốt nhƣ sơn ô tô, nhà chọn loại sơn rẻ đẹp nhƣ sơn công nghiệp, cần trang trí đẹp dùng sơn mĩ thuật nhƣ sơn nhát búa, sơn chun, sơn nứt… thể hoa văn dùng sơn gỗ… vào yêu cầu sử dụng đối chiếu với cơng dụng, tính chất, quy cách loại sơn mà chọn loại thích hợp SVTH: Trịnh Thanh Tùng – Trương Xn Hồng Hướng dẫn: ThS Trần Minh Chính Thiết kế chế tạo mơ hình máy sơn gỗ tự động Phân loại loại sơn nên lấy chất tạo màng làm sở Nếu nhƣ chất tạo màng hỗn hợp nhựa, lấy loại nhựa định tạo thành màng làm sở, phân chia 16 loại sơn, ƣu khuyết điểm loại nhƣ sau: Số thứ tự Loại sơn Sơn dầu Sơn thiên nhiên Ƣu điểm Khuyết điểm Khơ chậm, tính Chịu khí hậu tốt, khí thấp, dùng nhà, khơng thể mài, ngồi trời đánh bóng Khơ nhanh, sơn Sơn gày, chịu khí gày cứng dễ đánh hậu kém, sơn béo bóng, sơn béo khơng thể đánh dẻo, chịu khí hậu bóng tốt Màng cứng, chịu nƣớc, chịu ăn Dễ biến màu mịn hóa học Màng sơn dịn cánh điện Màu đen, không Chịu nƣớc, chịu thể chế tạo axit cách điện loại sơn màu, chịu ánh sáng yếu Chịu khí hậu tốt, Màng sơn mềm bóng, bền chịu kiềm yếu Độ cứng cao, Ở nhiệt độ cao bóng chịu nhiệt, đóng rắn, màng chịu kiềm, bám sơn sấy dịn tốt Dễ cháy, khơng Khơ nhanh, chịu chịu ánh sáng tia dầu, chịu mài tử ngoại, không mịn, chịu khí hậu chịu nhiệt độ tốt 60oC Chịu khí hậu tốt, chịu ánh sáng tia Bám yếu tử ngoại, có loại chịu ẩm ƣớt yếu chịu kiềm Chịu khí hậu tốt, Bám yếu, C C R L T Sơn phenolfocm-aldehit DU Sơn bitum Sơn ankyl Sơn gốc amin Sơn gốc nitro Sơn Nitroxenlulo Sơn clevinyl SVTH: Trịnh Thanh Tùng – Trương Xn Hồng Hướng dẫn: ThS Trần Minh Chính Thiết kế chế tạo mơ hình máy sơn gỗ tự động 10 Sơn vinyl 11 Sơn acrila chịu ăn mịn hóa khơng thể đánh học chịu nƣớc, bóng, mài, không chịu dầu chịu nhiệt độ 80oC Đàn hồi tốt, màu Chịu dung mơi, trắng chịu mịn, chịu nhiệt kém, chịu ăn mịn hóa khơng chịu ánh học sáng Màng sơn khơng màu chịu nhiệt, chịu khí hậu tốt, Chịu dung môi bền màu chịu ánh sáng, chịu ăn mịn hóa học Lƣợng chất rắn cao, chịu nhiệt, Độ bám yếu chịu mài mòn, cách điện Bám tốt, Chịu ánh sáng chịu kiềm, dai, yếu, để trời cách điện dễ tạo bột Chịu mài mòn tốt, Khi phun gặp ẩm chịu nƣớc, chịu dễ bọt, màng ăn mịn hóa học, sơn dễ tạo bột, cách điện chịu biến vàng nhiệt Chịu nhiệt, bền khơng khí, khơng biến màu, Chịu xăng kém, cách điện, chịu có loại địn nƣớc, khó lão hóa Chịu axit, chịu Dễ biến màu, kiềm, chịu ăn không chịu ánh mòn, chịu nƣớc, sáng chịu mài mòn Các loại sơn C C R L T 12 Sơn polieste 13 Sơn epoxi 14 Sơn poliamineste 15 Sơn silicon 16 Sơn cao su DU Bảng 1.1 SVTH: Trịnh Thanh Tùng – Trương Xn Hồng Hướng dẫn: ThS Trần Minh Chính Thiết kế chế tạo mơ hình máy sơn gỗ tự động 1.4 Thành phần chủ yếu màng sơn Sơn loại dung dịch keo, phủ lên bề mặt sản phẩm, sau thời gian, tạo thành màng rắn bám bề mặt, bảo vệ trang trí cho sản phẩm Vì màng sơn bám bề mặt, bảo vệ trang trí cho sản phẩm Vì màng sơn phải có độ bám dính tốt, có độ cứng định, chịu ma sát, bền, chịu khí hậu tốt, chịu nhiệt độ độ ẩm, tính đàn hồi tốt, khơ nhanh, có độ bóng, lực che phủ tốt Hiện sơn có nhiều loại, thành phần khác nhau, gồm có ba phận tạo thành 1.4.1 Chất tạo màng chủ yếu Chất sở tạo thành màng, chất chủ yếu tạo màng bám bề mặt, sản phẩm.trong nguyên liệu sơn có hai loại tạo màng đầu nhựa Sơn dùng chất tạo màng chủ yếu dầu gọi dầu sơn, sơn dùng chất tạo màng chủ yếu dầu nhựa thiên nhiên gọi sơn gốc dầu C C 1.4.2 Chất tạo màng thứ yếu Chất tạo thành màng sơn.Nhƣng khác với chất tạo màng chủ yếu chỗ, đơn độc tạo thành màng khơng có chất tạo màng chủ yếu.Tuy nhiên sơn khơng có chất tạo màng thứ yếu tạo màng, nhƣng có màng sơn có nhiều tính tốt, có nhiều loại sơn, thỏa mãn nhu cầu.Chất tạo màng thứ yếu bột màu R L T DU 1.4.3 Chất phụ trợ tạo màng Chất tạo màng.Những chất có tác dụng phụ trợ trình gia cơng sơn từ ngun liệu sơn biến thành màng sơn Chất gồm hai loại: Chất phụ trợ dung môi Trạng thái tồn màng sơn gồm có chất rắn chất bay hơi.Chất rắn thành phần cuối tồn màng sơn Chất rắn dầu, nhựa, bột màu, chất phụ trợ Phần bay tồn dung dịch sơn, bị bay dung dịch sơn biến thành màng, khơng tồn màng sơn Phần bay dung môi Thành phần chủ yếu sơn tổng hợp gồm có nitroxenlulo, nhựa tổng hợp nhựa thiên nhiên, chất làm dẻo, dung mơi chất pha lỗng sau cho thêm bột màu chất nhuộm, qua mài nghiền, khuấy, lọc mà thành Chất lƣợng sơn tốt, ngồi việc chọn ngun liệu tốt, cịn phải thiết bị tốt thao tác pha chế kỹ thuật Thành phần chủ yếu sơn tổng hợp gồm sáu loại sau đây: - Nitro xenlulo: Thành phần chủ yếu tạo thành màng sơn - Nhựa: Tăng độ bóng độ bám màng sơn SVTH: Trịnh Thanh Tùng – Trương Xn Hồng Hướng dẫn: ThS Trần Minh Chính Thiết kế chế tạo mơ hình máy sơn gỗ tự động - Chất làm dẻo: Tăng tính đàn hồi màng sơn Dung môi chất trợ dung môi: Thành phần chủ yếu để hòa tan Nitro Xenlulo - Chất pha lỗng: Giảm giá thành, hịa tan nhựa Bột màu chất phụ trợ đƣợc màu sắc khác dùng bột màu khác Sơ đồ tạo thành màng sơn xem bảng 1-3 Tỷ lệ pha chế thành phần màng sơn xem bảng 1-2 Phần không bay Nitro xenlulo 10% Chất làm Nhựa 10% dẻo 5% Phần bay Bột 5% màu Dung mơi Chất pha 38% lỗng 32% Bảng 1.2Tỷ lệ pha chế thành phần màng sơn n Độ nhớt 1/4gy Độ nhớt 5gy Độ nhớt 35 gy C C R L T Nhựa Nitro xenlulo Chất làm dẻo Nhựa thiên nhiên DU Nhựa nhân tạo nhựa thiên nhiên - Nhựa este Nhựa maleve Nhựa ankyl Nhựa amin Nhựa phenol Phomaldehit Nhựa epoxy Dầu thực vật Dầu thầu dầu oxi hóa Các loại este tổng hợp C H4 (COOC4H9)2 (C6H4CH3)3PO4 Tạo thành màng (Phần không bay hơi) Bảng 1.3Sơ đồ tạo thành màng sơn SVTH: Trịnh Thanh Tùng – Trương Xuân Hoàng Hướng dẫn: ThS Trần Minh Chính Thiết kế chế tạo mơ hình máy sơn gỗ tự động Chƣơng 2: NGUYÊN LIỆU CHẾ TẠO SƠN 2.1 Chất tạo màng chủ yếu 2.1.1 Dầu sơn 2.1.1.1 Tính tạo màng Dầu nguyên liệu tạo màng sử dụng sớm công nghiệp, nguyên liệu chủ yếu để tạo thành sơn dầu Khi pha chế số loại nhựa dùng dầu Dầu sử dụng sơn chủ yếu dầu thực vật, có nơi dùng dầu động vật, nhƣng tính khơng tốt, nên sử dụng không nhiều Dầu thực vật tạo thành lớp màng mỏng bề mặt sản phẩm, có loại tạo thành khơ nhanh, có loại tạo thành màng khơ chậm, có loại khơng tạo thành màng Do hình thành màng, phân làm ba loại: Loại dầu tạo màng nhanh dầu khô, dầu tạo màng chậm gọi dầu bán khô, dầu tạo thành màng gọi dầu không khô C C R L T 2.1.1.2 Các loại dầu thƣờng dùng - Dầu chẩu loại dầu khô tốt, loại dầu để chế tạo sơn tốt Dầu chầu chƣng luyện dùng làm sơn sơn chống nƣớc, chống ẩm, sơn đồ gỗ, tàu thuyền… - Dầu đay Sơn có dầu đay làm màng sơn có độ khơ dầu chầu, nhƣng tính dẻo, tính đàn hồi, độ bền tốt dầu chẩu, chịu ánh sáng kém, màng sơn dễ biến vàng, làm sơn trắng Khi dùng dầu đay cần phải chƣng luyện - Dầu đậu Số nối đơi dầu đậu nhỏ, tính khơ kém, loại dầu bán khơ Màng sơn có dầu đậu khó biến vàng, dùng để chế tạo sơn trắng Khi chế tạo sơn thƣờng dùng với dầu chẩu - Dầu thầu dầu Dầu thầu dầu loại dầu không khơ Axit béo tạo thành dầu có nhóm (-OH), làm nƣớc nhiệt độ cao, biến thành axit béo, khơng no, dầu thầu dầu nƣớc Độ khơ nhanh dầu đay, màng sơn khó biến vàng DU 2.1.2 Nhựa Nhựa hợp chất hữu có phân từ lƣợng lớn Nhựa hịa tan dung mơi hữu cơ, khơng hịa tan nƣớc Khi hịa tan nhựa dung mơi hữu cơ, quét lên bề mặt sản phẩm, dung môi bay hình thành màng cứng, suốt Dầu tạo thành màng nhƣng màng sơn dầu tạo nên, độ cứng, độ bóng, chịu nƣớc, chịu kiềm… khơng thỏa mãn đƣợc nhu cầu phát triển cơng nghiệp SVTH: Trịnh Thanh Tùng – Trương Xn Hồng Hướng dẫn: ThS Trần Minh Chính Thiết kế chế tạo mơ hình máy sơn gỗ tự động Lúc đầu nhựa dùng công nghiệp sơn dầu nhựa thiên nhiên để nâng cao độ cứng, độ bóng màng sơn nhƣng không đáp ứng đƣợc nhu cầu sản xuất Ngày phát triển không ngừng công nghiệp hóa học chế tạo đƣợc nhiều nhựa tổng hợp, tính năng, cơng dụng, sản lƣợng loại nhựa tổng hợp vƣợt xa nhựa tự nhiên Nhựa tổng hợp trở thành nguyên liệu chủ yếu sơn Nhựa chia làm loại: Nhựa thiên nhiên, nhựa nhân tạo đƣợc chế biến từ hợp chất cao phân tử thiên nhiên nhựa tổng hợp chế biến từ ngun liệu cơng nghiệp hóa học 2.1.2.1 Nhựa thiên nhiên Nhựa thiên nhiên có nhiều loại khác nhau, tính chất khác nhau, thƣờng lấy độ axit, điểm sôi, độ cứng, màu sắc làm tiêu chuẩn.Nhựa thiên nhiên có loại cứng, loại mềm, loại cứng hổ phách, loại mềm nhƣ cánh kiến  Hổ phách: Là loại nhựa cổ màu vàng nâu hịa tan dầu thơng Hổ phách dùng để chế tạo sơn dầu, màng sơn bóng, cứng, đàn hồi C C  Cánh kiến: Là mủ loại trùng qua q trình gia cơng tinh luyện mà thành R L T  Tùng hƣơng: Tùng hƣơng loại nhựa thiên nhiên sử dụng lớn lâu đời Tùng hƣơng thu đƣợc từ mủ thơng sau chƣng cất dầu thơng Tùng hƣơng có màu vàng nhạt màu đen, khơng hịa tan nƣớc nhƣng hịa tan dầu, kiềm dung môi hữu 2.1.2.2 Nhựa nhân tạo - - DU  Nhựa chế biến từ tùng hƣơng Este tùng hƣơng tạo thành tùng hƣơng thiên nhiên glixerin Este tùng hƣơng đƣợc sử dụng rộng rãi công nghiệp sơn Redinat canxi đƣợc tạo thành từ tùng hƣơng Redinat canxi nhiệt độ nóng chảy cao tùng hƣơng (120-170oC), trị số axit thấp (60-65) làm cho màng sơn bột dính tăng thêm độ cứng màng sơn Nhựa malic hóa đƣợc chế tạo anhidrit maleic, glixerin tùng hƣơng Nhựa malic hóa có màu nhạt, dùng để chế tạo sơn trắng, sơn gỗ… Dùng kết hợp với nitroxenlulozo độ bám dính tốt, độ cứng cao nhiều so với este tùng hƣơng Nhựa malic hóa, độ nhớt thấp, chịu nƣớc, chịu kiềm tốt, nhƣng độ axit cao khoảng 15-30 - Nitroxenlulozo Nitroxenlulozo nguyên liệu chủ yếu tạo thành màng sơn Nitroxenlulozo có màu trắng, tỷ trọng 1.6, khơng hịa tan nở nƣớc, nhƣng hịa tan dung mơi hữu nhƣ axeton, loại este… phủ lên bề mặt sản phẩm dung dịch SVTH: Trịnh Thanh Tùng – Trương Xn Hồng Hướng dẫn: ThS Trần Minh Chính Thiết kế chế tạo mơ hình máy sơn gỗ tự động  Van cửa, vị trí (van 4/3): Các van có cửa, vào, xả Ở trạng thái bình thƣờng (khơng có nguồn lƣợng) cửa vào/ra bị chặn Van đƣợc sử dụng để điều khiển vị trí cylinder  Van cửa, vị trí (van 5/3): Van có cửa, vào, cửa xả Tƣơng tự nhƣ van 4/3, van đƣợc sử dụng để điều khiển vị trí cylinder Ký hiệu van đƣợc cho hình dƣới.Khi sử dụng vẽ vẽ trạng thái không đƣợc cấp nguồn lƣợng.Mũi tên hƣớng đƣờng dẫn dịng chảy đến vị trí khác.Biểu tƣợng tam giác nhỏ để cửa xả khí C C R L T DU Hình 7.25Ký hiệu van điều khiển khí solenoid SVTH: Trịnh Thanh Tùng – Trương Xn Hồng Hướng dẫn: ThS Trần Minh Chính 69 Thiết kế chế tạo mơ hình máy sơn gỗ tự động Khi lựa chọn van, cần ý số chi tiết sau: - Kích thƣớc ống: Cửa vào theo tiêu chuẩn NPT (national pipe thread) - Tốc độ dòng chảy: Tốc độ dòng chảy cực đại thƣờng đƣợc cung cấp cho van thủy lực Áp suất hoạt động: Áp suất hoạt động cực đại phải đƣợc báo Một vài van có yêu cầu áp suất tối thiểu để hoạt động Nguồn điện: Các cuộn dây solenoid yêu cầu đƣợc cung cấp điện áp dòng điện cố định (AC DC) Thời gian đáp ứng: Đây thời gian để van đóng/mở hồn tồn Thời gian tiêu biểu cho van nằm phạm vi từ 5ms đến 150ms Vỏ bọc: Vỏ bọc cho van đƣợc xếp theo loại:  Loại 2: Sử dụng nhà, yêu cầu bảo vệ chống nƣớc  Loại 3: Sử dụng trời, chống bụi bặm mƣa gió  Loại 3R 3S 4: Chống nƣớc bụi  Loại 4X: Chống nƣớc, bụi ăn mòn C C R L T 7.3.3 Động Động cấu chấp hành thông thƣờng, nhƣng ứng dụng cho điều khiển nhị phân đặc điểm khơng quan trọng.Điều khiển logic tiêu biểu động đóng cắt điện cho nó.Các động có dịng điện nhỏ đấu trực tiếp vào ngõ PLC, cịn độngcơ cơng suất lớn sử dụng relay hay contactor khởi động động cơ.Các động đƣợc khảo sát chi tiết chƣơng cảm biến cấu chấp hành analog (tập 2) DU 7.4 Bộ điều khiển lập trình PLC Simatic S7-200 7.4.1 Cấu hình cứng 7.4.2 Khối xử lý trung tâm PLC S7-200 thiết bị điều khiển lập trình loại nhỏ (micro PLC) hang Siemens (CHLB Đức) có cấu trúc theo kiểu modul có modul mở rộng Thành phần S7 - 200 khối xử lý trung tâm (CPU: Central Processing Unit) bao gồm hai chủng loại: CPU 21x CPU 22x Mỗi chủng loại có nhiều CPU.Loại CPU 21x ngày khơng cịn sản xuất nữa, nhiên sử dụng nhiều trƣờng học sản xuất Tiêu biểu cho loại CPU 214 CPU 214 có đặc tính nhƣ sau: - Bộ nhớ chƣơng trình (chứa EEPROM): 4096 Byte (4 kByte) - Bộ nhớ liệu (Vùng nhớ V): 4096 Byte (trong 512 Byte chứa EEPROM) SVTH: Trịnh Thanh Tùng – Trương Xuân Hoàng Hướng dẫn: ThS Trần Minh Chính 70 Thiết kế chế tạo mơ hình máy sơn gỗ tự động - Số lƣợng ngõ vào:14 , - Số lƣợng ngõ ra: 10 ngõ digital tích hợp CPU - Số module mở rộng: gồm module analog - Số lƣợng vào/ra số cực đại: 64 - Số lƣợng Timer :128 Timer chia làm loại theo độ phân giải khác nhau: Timer 1ms, 16 Timer 10 ms 108 Timer có độ phân giải 100ms - Số lƣợng Counter: 128 đếm chia làm hai loại: 96 Counter Up 32 Counter Up/Down - Bit memory (Vùng nhớ M): 256 bit - Special memory (SM): 688 bit dùng để thông báo trạng thái đặt chế độ làm việc - Có phép tính số học - Bộ đếm tốc độ cao (High-speed counters): counter KHz counter KHz - Ngõ vào analog tích hợp sẵn (biến trở): C C R L T Các chế độ ngắt xử lý ngắt gồm: ngắt truyền thông, ngắt theo sƣờn lên xuống, ngắt thời gian, ngắt đếm tốc độ cao ngắt truyền xung Toàn vùng nhớ không bị liệu khoảng thời gian 190 PLC bị nguồn nuôi Sơ đồ bề mặt điều khiển logic khả trình S7-200 CPU 214 đƣợc cho nhƣ hình dƣới: - DU Hình 7.26Bộ điều khiển lập trình S7-200 CPU214 SVTH: Trịnh Thanh Tùng – Trương Xuân Hoàng Hướng dẫn: ThS Trần Minh Chính 71 Thiết kế chế tạo mơ hình máy sơn gỗ tự động  Mô tả đền báo CPU 214: - SF (Đèn đỏ): Đèn đỏ SF báo hiệu hệ thống bị lỗi Đèn SF sáng lên PLC có lỗi - RUN (Đèn xanh): Cho biết PLC chế độ làm việc thực chƣơng trình đƣợc nạp vào nhớ chƣơng trình PLC - STOP (Đèn vàng): Đèn vào STOP định PLC chế độ dừng Dừng chƣơng trình thực lại - I x.x (Đèn xanh): Đèn xanh cổng định trạng thái tức thời cổng (x.x = 0.0 – 1.5) Đèn báo hiệu trạng thái tín hiệu theo giá trị logic cổng - Q y.y (Đèn xanh): Đèn xanh cổng định trạng thái tức thời cổng ( y.y = 0.0 - 1.1) Đèn báo hiệu trạng thái tín hiệu theo giá trị logic cổng C C Hiện nay, CPU 22x với nhiều tính vƣợt trội thay loại CPU 21x đƣợc sử dụng nhiều.Tiêu biểu cho loại CPU 224.Thông tin CPU 22x đƣợc cho nhƣ bảng dƣới hình dáng CPU 224 hình R L T DU Hình 7.27Bảng liệu CPU họ 22X  Chọn chế độ làm việc cho PLC Công tắc chọn chế độ làm việc nằm phía trên, có ba vị trí cho phépchọn chế độ làm việc khác PLC:  RUN: Cho phép PLC thực chƣơng trình nhớ PLC S7-200 rời khỏi chế độ RUN chuyển sang chế độ STOP máy có cố, chƣơng trình gặp lệnh STOP SVTH: Trịnh Thanh Tùng – Trương Xn Hồng Hướng dẫn: ThS Trần Minh Chính 72 Thiết kế chế tạo mơ hình máy sơn gỗ tự động  STOP: Cƣỡng PLC dừng chƣơng trình chạy chuyển sang chế độ STOP Ở chế độ STOP, PLC cho phép hiệu chỉnh, nạp, xóa chƣơng trình  TERM: Cho phép ngƣời dùng từ máy tính định chọn hai chế độ làm việc cho PLC RUN STOP C C R L T Hình 7.28Bộ điều khiển lập trình CPU 224 DU  Cổng truyền thông S7-200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS485 với phích nối chân để phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình với trạm PLC khác.Tốc độ truyền cho máy lập trình kiểu PPI 9600 baud Tốc độ truyền cung cấp PLC theo kiểu tự từ 300 baud đến 38400 baud Để ghép nối S7-200 với máy lập trình PG720 (hãng Siemens) với loại máy lập trình thuộc họ PG7xx sử dụng cáp nối thẳng qua MPI Cáp kèm theo máy lập trình Ghép nối S7-200 với máy tính PC qua cổng RS-232 cần có cáp nối PC/PPI với chuyển đổi RS232/RS485, qua cổng USB ta có cáp USB/PPI  Card nhớ, pin (CPU221, CPU222) S7-200 cung cấp nhiều biện pháp đảm bảo cho chƣơng trình ngƣời dùng, liệu chƣơng trình cấu hình liệu đƣợc trì sau: Một tụ điện với điện dung lớn cho phép nuôi nhớ RAM sau bị nguồn điện cung cấp Tùy theo loại CPU mà thời gian lƣu trữ kéo dài nhiều ngày Chẳng hạn CPU 224 khoảng 100 Vùng nhớ EEPROM cho phép lƣu chƣơng trình, vùng nhớ đƣợc ngƣời dùng chọn chứa vào EEPROM cấu hình liệu Cho phép gắn thêm Pin để nuôi RAM cho phép kéo dài thêm thời gian lƣu SVTH: Trịnh Thanh Tùng – Trương Xuân Hoàng Hướng dẫn: ThS Trần Minh Chính 73 Thiết kế chế tạo mơ hình máy sơn gỗ tự động trữ liệu, lên đến 200 ngày kể từ nguồn điện Nguồn Pin đƣợc lấy sau tụ điện xả hết  Biến trở chỉnh giá trị analog: Hai biến trở đƣợc sử dụng nhƣ hai ngõ vào analog cho phép điều chỉnh biến cần phải thay đổi sử dụng chƣơng trình 7.4.2.1 Khối mở rộng Trên CPU tích hợp sẵn số ngõ vào ngõ số, chẳng hạn nhƣ CPU 224 DC/DC/DC có sẵn 16 ngõ vào 14 ngõ Tuy nhiên thực tế , xuất phát từ yêu cầu điều khiển nhƣ: cần nhiều số ngõ vào/ra có sẵn, có sử dụng tín hiệu analog hay có u cầu truyền thơng, nối mạng PLC…mà ta phải gắn thêm vào CPU khối mở rộng (Expansion module) có chức khác C C R L T DU SVTH: Trịnh Thanh Tùng – Trương Xn Hồng Hướng dẫn: ThS Trần Minh Chính 74 Thiết kế chế tạo mơ hình máy sơn gỗ tự động TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình “Kỹ thuật sơn” Nguyễn Văn Lộc, Nhà Xuất Giáo dục Giáo trình “Kỹ thuật lập trình điều khiển PLC SIMATIC S7-200” Th.S Châu Chí Đức, Internet Giáo trình “Điều khiển tự động lĩnh vực Cơ khí” PGS.PTS Phạm Đắp TS Trần Xuân Tùy, Nhà Xuất Giáo dục Giáo trình “Hệ thống truyền động thủy lực khí nén” Th.S Trần Ngọc Hải, PGS.TS Trần Xuân Tùy, Nhà Xuất Xây dựng Giáo trình “Điều khiển thủy khí lập trình PLC” Th.S Trần Ngọc Hải Giáo trình “Nguyên lý máy” Đinh Gia Tƣờng, Tạ Khánh Lâm, Nhà Xuất Khoa học Kỹ thuật Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 1, 2, GS.TS Nguyễn Đắc Lộc, Nhà Xuất Khoa học Kỹ thuật C C R L T DU SVTH: Trịnh Thanh Tùng – Trương Xuân Hoàng Hướng dẫn: ThS Trần Minh Chính 75 C C DU R L T MỤC LỤC Chƣơng 1: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ CÔNG NGHIỆP SƠN 1.1 Q trình phát triển cơng nghiệp sơn 1.1.1 Ƣu điểm 1.1.2 Nhƣợc điểm 1.2 Vị trí tác dụng sơn 1.2.1 Trang trí bề mặt 1.2.2 Bảo vệ bề mặt 1.3 Các phƣơng thức tạo thành màng sơn, loại sơn 1.3.1 Phƣơng thức tạo màng sơn 1.4 Thành phần chủ yếu màng sơn 1.4.1 Chất tạo màng chủ yếu 1.4.2 Chất tạo màng thứ yếu 1.4.3 Chất phụ trợ tạo màng Chƣơng 2: NGUYÊN LIỆU CHẾ TẠO SƠN 2.1 Chất tạo màng chủ yếu 2.1.1 Dầu sơn 2.1.2 Nhựa 2.2 Những nguyên liệu khác sơn 11 2.2.1 Dung môi 11 2.2.2 Chất pha loãng 13 2.2.3 Bột màu 13 Chƣơng 3: CÔNG NGHỆ SƠN TRÊN GỖ 16 3.1 Khái niệm gỗ 16 3.2 Gia công sơn che lấp vân gỗ 16 3.2.1 Tính cơng dụng sơn ta 16 3.2.2 Phƣơng pháp gia công 16 3.3 Gia công sơn đảm bảo lớp vân gỗ 17 3.3.1 Sơn cánh kiến 17 3.3.2 Sơn gốc nitro 18 3.4 Gia công sơn có vân nhƣ gỗ 19 Chƣơng 4: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG PHUN SƠN TỰ ĐỘNG 20 4.1 Khái niệm hệ thống phun sơn tự động 20 4.2 Nhu cầu phát triển hệ thống phun sơn tự động 20 4.3 Tổng quan hệ thống điều khiển tự động 21 4.3.1 Khái niệm hệ thống điều khiển tự động 21 C C R L T DU iii 4.3.2 Các phần tử hệ thống điều khiển tự động 23 4.3.3 Phân loại hệ thống điều khiển tự động 23 4.4 Tổng quan hệ thống phun sơn tự động 25 4.4.1 Các thành phần hệ thống phun sơn tự động 25 4.4.2 Các sản phẩm đặc trƣng hệ thống phun sơn tự động 25 Chƣơng 5: TÍNH CHỌN PHƢƠNG ÁN 28 5.1 Tính chọn phƣơng án thiết kế băng tải 28 5.1.1 Cơ sở lựa chọn phƣơng án thiết kế băng tải 28 5.1.2 Các phƣơng án thiết kế băng tải 28 5.2 Tính chọn phƣơng án thiết kế cấu di chuyển vòi phun sơn 31 5.2.1 Cơ sở tính chọn phƣơng án thiết kế cấu di chuyển vòi phun sơn 32 5.2.2 Các phƣơng án thiết kế cấu di chuyển vòi phun sơn 32 5.3 Tính chọn phƣơng án thiết kế cấu di chuyển vòi phun theo phƣơng thẳng đứng 35 5.3.1 Cơ sở lý thuyết tính chọn phƣơng án thiết kế cấu di chuyển vòi phun sơn theo phƣơng thẳng đứng 35 5.3.2 Các phƣơng án thiết kế cấu di chuyển vòi phun sơn theo phƣơng thẳng đứng 36 Chƣơng 6: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHUN SƠN TỰ ĐỘNG 38 6.1 Tính toán thiết kế cụm 38 6.1.1 Cơ sở lý thiết tính tốn thiết kế cụm 38 6.1.2 Tính tốn thiết kế cụm cấp phôi (băng tải) 38 6.1.3 Tính tốn thiết kế cụm mang vịi sơn di chuyển ngang 41 6.1.4 Tính tốn thiết kế cụm di chuyển vịi phun sơn theo phƣơng thẳng đứng 44 6.2 Tính tốn thiết kế khung máy 46 Chƣơng 7: ĐIỀU KHIỂN MÁY 47 7.1 Tổng quan điều khiển 47 7.1.1 Khái niệm chung điều khiển 47 7.1.2 Cấu trúc quy trình điều khiển 48 7.1.3 Các loại điều khiển 49 7.1.4 Các khái niệm xử lý thông tin 50 7.2 Bộ điều khiển lập trình PLC – Cấu trúc phƣơng thức hoạt động 50 7.2.1 Giới thiệu 50 7.2.2 Sự khác hệ điều khiển relay hệ điều khiển PLC 51 7.2.3 Cấu trúc PLC 54 7.2.4 Các khối PLC 56 C C R L T DU iv 7.2.5 Phƣơng thức thực chƣơng trình PLC 59 7.3 Cảm biến cấu chấp hành điều khiển logic 60 7.3.1 Cảm biến 60 7.3.2 Van điều khiển (VALUE) 67 7.3.3 Động 70 7.4 Bộ điều khiển lập trình PLC Simatic S7-200 70 7.4.1 Cấu hình cứng 70 7.4.2 Khối xử lý trung tâm 70 C C R L T DU v DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 4.1 Phƣơng pháp sơn truyền thống 20 Hình 4.2 Phƣơng pháp sơn đại 21 Hình 4.3 Sơ đồ chức hệ điều khiển tự động 22 Hình 4.4 Sơ đồ khối phận hệ ĐKTĐ 23 Hình 4.5 Sơ đồ khối hệ hở 24 Hình 4.6 Các thành phần hệ thống phun sơn tự động 25 Hình 4.7 Cửa gỗ sản phẩm sơn tự động 26 Hình 4.8 Sàn gỗ sản phẩm sơn tự động 26 Hình 4.9 Các loại la phơng sản phẩm sơn tự động 27 Hình 4.10 Tấm lợp sản phẩm sơn tự động 27 Hình 5.1 Băng tải xích 29 Hình 5.2 Băng tải lăn 29 Hình 5.3 Băng tải cao su 30 Hình 5.4 Băng tải xoắn ốc 30 Hình 5.5 Băng tải thẳng đứng 30 Hình 5.6 Băng tải linh hoạt 31 Hình 5.7 Băng tải rung 31 Hình 5.8 Cơ cấu tay quay trƣợt 33 Hình 5.9 Cơ cấu culit lắc 33 Hình 5.10 Cơ cấu bánh 34 Hình 5.11 Cơ cấu dây đai bánh đai 35 Hình 5.12 Rịng rọc 36 Hình 5.13 Xi lanh 37 Hình 5.14 Vít me đai ốc 37 Hình 6.1 Sơ đồ động truyền động băng tải lăn 38 Hình 6.2 Con lăn nhựa 39 Hình 6.3 Dây đai PU Pepson 39 Hình 6.4 Bảng lựa chọn động băng tải 40 Hình 6.5 Bản vẽ động 41 Hình 6.6 Động băng tải 41 Hình 6.7 Sơ đồ động cấu di chuyển vịi phun sơn theo phƣơng ngang 42 Hình 6.8 Động Nisca NC5475 43 Hình 6.9 Vịng bi có vành F623ZZ 43 Hình 6.10 Dây đai GT2 Timing belt 43 Hình 6.11 Vịng bi trƣợt có bọc 44 C C R L T DU vi Hình 6.12 Trục trƣợt vịng bi trƣợt có bọc 44 Hình 6.13 Cụm di chuyển vịi phun theo phƣơng ngang 60 Hình 6.14 Vít me đai ốc 45 Hình 6.15 Cụm di chuyển vòi sơn theo phƣơng thẳng đứng 61 Hình 6.16 Khung dƣới hệ thống phun sơn tự động 63 Hình 6.17 Khung hệ thống phun sơn tự động 64 Hình 7.1 Sơ đồ loại điều khiển 48 Hình 7.2 Cấu trúc chung quy trình điều khiển 48 Hình 7.3 Hai loại điều khiển sản xuất 50 Hình 7.4 Một bit có trạng thái tín hiệu “1” “0” 50 Hình 7.5 Mạch điều khiển trình tự máy bơm 52 Hình 7.6 Sơ đồ mạch đƣợc chuyển thành chƣơng trình PLC 70 Hình 7.7 Sơ đồ kết nối với PLC 70 Hình 7.8 Sơ đồ mạch điều khiển động đƣợc thay đổi 71 Hình 7.9 Cấu trúc chung điều khiển lập trình PLC 72 Hình 7.10 Các khối PLC 74 Hình 7.11 Sơ đồ nhớ chƣơng trình 75 Hình 7.12 Chu trình quét PLC 77 Hình 7.13 Cảm biến có ngõ relay sử dụng nguồn DC AC 79 Hình 7.14 Mạch Schmitt trigger 80 Hình 7.15 Cảm biến NPN (cảm biến “rút dòng”) 80 Hình 7.16 Cảm biến PNP (cảm biến “sourcing”) 81 Hình 7.17 Ngõ vào PLC loại sourcing 82 Hình 7.18 Ngõ vào PLC loại sinking 82 Hình 7.19 Ngõ PLC loại sourcing 83 Hình 7.20 Ngõ PLC loại sinking 83 Hình 7.21 Read switch 84 Hình 7.22 biến quang 84 Hình 7.23 Các loại cảm biến quang khác 85 Hình 7.24 Một solenoid điều khiển van cửa vị trí 86 Hình 7.25 Ký hiệu van điều khiển khí solenoid 88 Hình 7.26 Bộ điều khiển lập trình S7-200 CPU214 90 Hình 7.27 Bảng liệu CPU họ 22X 91 Hình 7.28 Bộ điều khiển lập trình CPU 224 92 C C R L T DU vii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Các loại sơn Bảng 1.2 Tỷ lệ pha chế thành phần màng sơn Bảng 1.3 Bảng 1.3 Sơ đồ tạo thành màng sơn C C R L T DU viii C C R L T DU ix ... 26 Thiết kế chế tạo mơ hình máy sơn gỗ tự động Hình 4.9Các loại la phơng sản phẩm sơn tự động C C R L T DU Hình 4.10Tấm lợp sản phẩm sơn tự động Trên số sản phẩm đặc trƣng hệ thống sơn tự động. Những... Hướng dẫn: ThS Trần Minh Chính 25 Thiết kế chế tạo mơ hình máy sơn gỗ tự động C C R L T DU Hình 4.7Cửa gỗ sản phẩm sơn tự động Hình 4.8Sàn gỗ sản phẩm sơn tự động SVTH: Trịnh Thanh Tùng – Trương... Minh Chính 45 Thiết kế chế tạo mơ hình máy sơn gỗ tự động 6.2 Tính toán thiết kế khung máy Sau thiết kế cụm hệ thống ta tiến hành thiết kế khung để gắn cụm, chi tiết, phận thiết kế lên khung.Từ