(Đồ án tốt nghiệp) máy hút chân không dạng bột

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP MÁY HÚT CHÂN KHÔNG DẠNG BỘT GVHD: Th.S THÁI VĂN PHƯỚC SVTH: NGUYỄN TRỌNG HIẾU MSSV: 11104055 SVTH: LÊ VĂN NHẬT TÂN MSSV: 11104080 SVTH: NGUYỄN VŨ TOÀN MSSV: 11143161 SKL003770 Tp Hồ Chí Minh, tháng 7/2015 TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập – Tự – Hạnh phúc Bộ môn Kỹ Thuật Công Nghiệp NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hƣớng dẫn: Th.S THÁI VĂN PHƢỚC Sinh viên thực hiện: NGUYỄN TRỌNG HIẾU LÊ VĂN NHẬT TÂN NGUYỄN VŨ TOÀN Tên đề tài: “ Nghiên cứu, thiết kế, tính tốn chế tạo máy hút chân khơng dạng bột” Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Hút chân khơng, đóng gói bao bột cary trọng lƣợng 50 kg Cơng suất phút/bao Nội dung đồ án: - Thiết kế quy trình hút chân khơng - Nghiên cứu, thiết kế chế tạo cấu rung Nghiên cứu, thiết kế chế tạo cấu kẹp - Nghiên cứu, thiết kế chế tạo cấu hàn nhiệt Phân tích, tính tốn cơng suất bơm chân không Các sản phẩm dự kiến - Máy hút chân không dạng bột công suất phút/bao Ngày giao đồ án: 20/02/2015 Ngày nộp đồ án: 20/07/2015 TRƢỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN (Ký tên, ghi rõ họ tên)(Ký tên, ghi rõ họ tên) i LỜI CẢM ƠN Khoá luận tốt nghiệp bƣớc cuối đánh dấu trƣởng thành sinh viên giảng đƣờng đại học Để trở thành cử nhân hay kỹ sƣ đóng góp học đƣợc cho phát triển đất nƣớc Đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến cha mẹ, ngƣời giúp cho em có điều kiện để tiếp cận với mơi trƣờng đại học Cha mẹ ngƣời bên cạnh, động viên, chăm sóc, giúp đỡ để em để bƣớc vƣợt qua khó khăn trình học tập nhƣ sống Xin chân thành cảm ơn q Thầy/Cơ Khoa Cơ Khí Máy, môn Kỹ Thuật Công Nghiệp trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh tận tình giảng dạy truyền đạt kiến thức kinh nghiệm quý báu cho chúng em suốt thời gian học tập trƣờng Kính gửi đến thầy THÁI VĂN PHƢỚC lời biết ơn chân thành sâu sắc Trong q trình làm khóa luận, thầy tận tình hƣớng dẫn thực đề tài, giúp chúng em giải vấn đề nảy sinh trình làm luận văn hồn thành khóa luận định hƣớng ban đầu Chúng em xin cảm ơn thầy TRẦN QUỐC HÙNG thầy cô hội đồng chấm bảo vệ dành chút thời gian quý báu để đọc chất vấn khóa luận, giúp chúng em hồn thiện khóa luận Trong q trình thực trình bày khóa luận khơng thể tránh khỏi sai sót hạn chế, em mong nhận đƣợc góp ý, nhận xét phê bình quý thầy cô bạn Một lần xin chân thành cảm ơn ii LỜI CAM KẾT - Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế chế tạo máy hút chân không dạng bột - GVHD: Th.s THÁI VĂN PHƢỚC - Họ tên sinh viên: NGUYỄN TRỌNG HIẾU MSSV: 11104055 LÊ VĂN NHẬT TÂN MSSV: 11104080 NGUYỄN VŨ TỒN MSSV: 11143161 - Khóa : 2011-2015 - Số điện thoại: 01674125195 - Email: nguyenhieu040693@gmail.com - Ngày nộp khóa luận tốt nghiệp (ĐATN): 20/07/2015 Lời cam kết: “ Chúng xin cam đoan khóa luận tốt nghiệp (ĐATN) cơng trình chúng tơi nghiên cứu thực Chúng không chép từ viết cơng bố mà khơng trích dẫn nguồn gốc Các số liệu, kết luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác có vi phạm nào, chúng tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm” Tp Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 07 năm 2015 Thay mặt nhóm sinh viên Ký tên Nguyễn Trọng Hiếu iii MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i LỜI CẢM ƠN ii LỜI CAM KẾT iii MỤC LỤC iv DANH MỤC HÌNH vii DANH MỤC BẢNG BIỂU VÀ SƠ ĐỒ ix TÓM TẮT ĐỒ ÁN x CHƢƠNG 1: TÍNH CẤP THIẾT 1.1 Tính cấp thiết 1.2 Đối tƣợng nghiên cứu 1.3 Phƣơng pháp nghiên cứu CHƢƠNG 2: NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC VÀ QUY TRÌNHHÚT CHÂN KHƠNG 2.1 Công dụng việc hút chân không [4] 2.2 Quy trình hút chân khơng 2.3 Nguyên lý hoạt động máy hút chân không 2.4 Cơ cấu kẹp miệng bao 2.5 Bơm Hút Chân Không 2.6 Cơ cấu hàn miệng bao 10 2.7 Ống hút 11 2.8 Thân máy 11 2.9 Cơ cấu đế rung 12 CHƢƠNG 3: CƠ SỞ TÍNH TỐN 13 3.1 Công suất bơm chân không 13 iv 3.2Cơ cấu hàn nhiệt 3.3Tính độ bền chi tiết chịu lực 3.3.1Thanh chữ 3.3.2Thanh đẩy 3.3.3Thân máy 3.4Tính tốn cấu rung CHƢƠNG 4: PHƢƠNG HƢỚNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP 4.1Các giải pháp cho cấu kẹp miệng bao 4.1.1Cơ cấu kẹp 4.1.2Cơ cấu kẹp 4.2Các giải pháp cho cấu hàn nhiệt 4.2.1Cơ cấu hà 4.2.2Cơ cấu hàn 4.2.3Cơ cấu hàn 4.3Các giải pháp phƣơng hƣớng cho 4.3.1Thân máy 4.3.2Thân máy 4.3.3Thân máy 4.4Các giải pháp phƣơng hƣớng cho 4.4.1Cơ cấu run 4.4.2Cơ cấu run CHƢƠNG 5: TÍNH TỐN THIẾT KẾ 5.1 Thiết kế cấu kẹp 5.1.1Cơ cấu kẹp 5.1.2Thanh chữ 5.1.3Tính lực k 5.2 Thiết kế hệ thống hút khí 39 5.2.1 Ống hút 39 5.2.2 Hộp hút 40 5.3 Thiết kế hàn nhiệt 40 5.4 Thiết kế thân máy 41 5.4.1 Thân máy 41 5.5 Tính tốn cơng suất bơm chân khơng 43 5.6 Thiết kế mạch điều khiển cấu kẹp cấu hàn nhiệt 45 5.7 Thiết kế cấu rung 47 5.7.1 Tính lực lị xo [8] 47 Chƣơng 6: CHẾ TẠO 49 6.1 Cơ cấu kẹp miệng bao 49 6.2 Cơ cấu hàn nhiệt 50 6.3 Bơm chân không 50 6.4 Thân máy 51 6.5 Cơ cấu rung 52 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 53 KẾT LUẬN CHUNG 53 KIẾN NGHỊ 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 vi DANH MỤC HÌNH Hình 1: Bột cary Hình 2: Trạng thái hút chân không Hình 3: Cơ cấu máy hút chân khơng Hình 4: Cơ cấu kẹp miệng bao Hình 5: Nguyên lý làm việc bơm vòng nƣớc Hình 6: Ngun lý hoạt động bơm chân khơng Hình 7: Cơ cấu hàn nhiệt 10 Hình 8: Ống hút 11 Hình 9: Thân máy 11 Hình 10: Cơ cấu rung 12 Hình 11: Kích thƣớc bao 13 Hình 12: Hình tứ giác 14 Hình 13: Thơng tin chữ L 15 Hình 14: Biểu đồ trạng thái ứng suất 16 Hình 15: Biểu đồ trạng thái chuyển vị 16 Hình 16: Vùng an tồn 17 Hình 17: Thơng tin đẩy 18 Hình 18: Biểu đồ trạng thái ứng suất 18 Hình 19: Biểu đồ trạng thái chuyển vị 19 Hình 20: Vùng an tồn 19 Hình 21: Thông tin thân máy 20 Hình 22: Biểu đồ trạng thái ứng suất 20 Hình 23: Biểu đồ trạng thái chuyển vị 21 Hình 24: Vùng an tồn 21 Hình 26: Cơ cấu kẹp 24 Hình 27: Cơ cấu kẹp 25 vii Hình 28: Các chi tiết cấu kẹp 26 Hình 29: Cơ cấu hàn nhiệt 27 Hình 30: Cơ cấu hàn nhiệt 28 Hình 31: Cơ cấu hàn 29 Hình 32: Thân máy 30 Hình 33: Thân máy 31 Hình 34: Thân máy 32 Hình 35: Cơ cấu rung 34 Hình 36: Cơ cấu rung 34 Hình 37: Cơ cấu kẹp cố định 36 Hình 38: Kẹp di động 37 Hình 39: Thanh chữ L 38 Hình 40: Ống hút 39 Hình 41: Hộp hút 40 Hình 44: Thân máy 42 Hình 46: Đế lắp chữ nhật 43 Hình 47: Mạch điều khiển 46 Hình 48: Cơ cấu rung 47 Hình 49: Mỏ kẹp cố định 49 Hình 50: Mỏ kẹp di động 49 Hình 51: Cơ cấu kẹp 49 Hình 52: Cơ cấu hàn nhiệt 50 Hình 53: Bơm chân khơng 50 Hình 54: Thân máy 51 Hình 55: Mặt cấu rung 52 Hình 56: Thân cấu rung 52 Hình 57: Lị xo 52 Hình 58: Cơ cấu rung 52 viii Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Thái Văn Phƣớc Hình 43: Mỏ hàn di động 5.4 Thiết kế thân máy 5.4.1 Thân máy Thân máy làm nhiệm vụ đỡ cấu nhƣ: cấu hàn nhiệt, cấu kẹp, bơm chân khơng, chịu lực tác dụng rung động nên thân máy phải đảm bảo đủ độ vững Thân máy đƣợc chế tạo từ việc hàn thép ống có bề dày 1.4mm, kích thƣớc 25x25 Trang 41 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Thái Văn Phƣớc Hình 44: Thân máy Thân đƣợc chế tạo từ thép ống mã kẽm có kích thƣớc 20x20, bề dày 1.4mm hàn lại với kích thƣớc thiết kế Một số chi tiết khác nhƣ: Trang 42 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Thái Văn Phƣớc Hình 45: Trục Trục đƣợc chế tạo từ thép C45, với dung sai kích thƣớc nhƣ hình vẽ Dùng để lắp chữ L Hình 46: Đế lắp chữ nhật Đế lắp đƣợc dùng để đỡ mỏ kẹp cố định mỏ hàn nhiệt cố định 5.5 Tính tốn cơng suất bơm chân khơng Từ sở tính tốn chƣơng ta có: Tổng thể tích bao V=2xSABCx120 =2x 12 x30x60x120 = 216000 cm3 = 216 lít (3.2) Thể tích bao chứa 50kg bột cà ri: Trang 43 Đồ Án Tốt Nghiệp Vbcr = m D = 50 GVHD: Thái Văn Phƣớc = 125 lit(3.3) Thể tích khơng khí cịn bao: Vcl = V – Vbcr = 216 – 125 = 91 lít Để đảm bảo công suất thời gian nghỉ máy, chủ hộ kinh doanh yêu cầu thời gian hút chân không bao phút t = phút/bao - Cơng suất bơm theo tính tốn: - P1: áp suất khí - P2: áp suất chân khơng Cần tạo mơi trƣờng chân khơng có P2 tới mức thấp Tƣơng đƣơng với P1 = 1000P2  S=  x 2,303 Chọn bơm chân không EDWARD Trang 44 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Thái Văn Phƣớc 5.6 Thiết kế mạch điều khiển cấu kẹp cấu hàn nhiệt Nguyên lý hoạt động mạch điều khiển: Bấm nút công tắc khởi động, relay K1 có điện đóng tiếp điểm thƣờng hởK1, kích điện cho solenoid Y1 hoạt động, xylanh đẩy hàm kẹp mở cực đại Khi nhấn nút kẹp, điện qua tiếp điểm thƣờng đóng KT2đến relay K2, relay K2 có điện đóng tiếp điểm thƣờng hở K2 trì, đóng điện cho động bơm hoạt động, đồng thời dịng điện qua K2 kích điện cho solenoid Y2, solenoid Y2 điều khiển xilanh kéo hàm kẹp vị trí kẹp, lúc cảm biến CB2 nhận tín hiệu kích điện cho relay K3, relay K3 có điện mở tiếp điểm thƣờng đóng K3 ngắt solenoid Y2, đồng thời đóng tiếp điểm thƣờng hở K3 trì relay K3 kích điện cho timer KT1 Sau Timer KT1 đếm xong mở tiếp điểm thƣờng đóng KT1 ngắt điện relay K3, tiếp điểm thƣờng đóng K3 đóng lại cấp điện cho solenoid Y2 điều khiển xylanh kéo hàm kẹp vị trí hàn Tại vị trí hàn, cảm biến CB1 nhận tín hiệu cho dịng điện tới relay K4, relay K4 có điện đóng tiếp điểm thƣờng hở K4 trì, đồng thời kích điện cho timer KT2 đếm thời gian hàn Sau timer KT2 đếm xong mở tiếp điểm thƣờng đóng KT2 ngắt relay K2 Relay K2 điện mở tiếp điểm thƣờng hở K2 ngắt trì đồng thời đóng tiếp điểm thƣờngđóng K2 cho dịng điện đến relay K1 Mạch điện trở trạng thái ban đầu ấn công tắc Trang 45 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Thái Văn Phƣớc Hình 47: Mạch điều khiển Trang 46 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Thái Văn Phƣớc 5.7 Thiết kế cấu rung Cơ cấu rung có tác dụng làm rung chuyển bột, bột trƣợt lên giảm dần thể tích trống, nén chặt bột lại đẩy khơng khí bột lên Hình 48:Cơ cấu rung 5.7.1 Tính lực lị xo [8] Từ sở tính tốn chƣơng 3, lực điện từ cần để khiến lò xo dao động theo biên độ A=3 mm là: F=4.Fđh=4.88,2=352,8 N (do có lò xo) Chọn lực hút nam châm điện khoảng 400 N Do lò xo phải chụi đƣợc trọng lƣợng bao cary mặt bàn rung: m= mbao + mđế rung =50+9,812=59,812 kg≈ 60 kg = 600 N Vậy lực tác dụng lớn lên lò xo Fmax= 1000 N Gọi đƣờng kính tiết diện dây lị xo d đƣờng kính trung bình lị xo D Trang 47 Đồ Án Tốt Nghiệp Chỉ số lò xo c = D d, GVHD: Thái Văn Phƣớc thƣờng đƣợc chọn theo đƣờng kính dây lị xo d theo bảng tiêu chuẩn Bảng 11: Chọn số lò xo c theo tiết diện dây lò xo d,(mm) c Chọn đƣờng kính dây lị xo theo tiêu chuẩn d = 6, chọn c = Kiểm tra đƣờng kính tiết diện dây lị xo chọn theo cơng thức: ’ d đó: Fmax = 1000 N lực tác dụng lớn lên lò xo Kw gọi hệ số wahl đƣợc xác định theo công thức: −1 Kw = −4 [ ứng suất xoắn cho phép, lực tác dụng hút đẩy liên tục nam châm điện làm cho tải trọng tác dụng lên lị xo thay đổi chọn [τ] = 0.3σ b = 0.3.1600 = 480 MPa, σb độ bền kéo thép lò xo chất lƣợng thƣờng chọn theo tiết diện σb = 1600 MPa Từ công thức (5.7.1.1) ta có: d’ = 1.6 1000.1,31.5 480 = 5,91≈ (mm) ’ Vì d = d nên tiết diện d chọn thỏa điều kiện chịu lực tác dụng lớn Fmax Ta có D = d.c = 6.5= 30 (mm) Góc nâng vịng xoắn ốc tgγ = 0 Trong thực tế góc γ có giá trị nhỏ 8÷12 chọn γ = , p bƣớc lị xo Từ cơng thức (5.7.1.2) ta có : p = tgγ.пD = tg6 п.30 = 9.9 Chọn bƣớc lò xo p = 10 (mm) Trang 48 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Thái Văn Phƣớc Chƣơng 6: CHẾ TẠO 6.1 Cơ cấu kẹp miệng bao Hình 49: Mỏ kẹp cố định Hình 50: Mỏ kẹp di động Hình 51: Cơ cấu kẹp Trang 49 Đồ Án Tốt Nghiệp 6.2 Cơ cấu hàn nhiệt Hình 52: Cơ cấu hàn nhiệt 6.3 Bơm chân khơng Hình 53: Bơm chân khơng Trang 50 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Thái Văn Phƣớc 6.4 Thân máy Hình 54: Thân máy Trang 51 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Thái Văn Phƣớc 6.5 Cơ cấu rung Hình 55: Mặt cấu rung Hình 57: Lị xo Hình 56: Thân cấu rung Hình 58: Cơ cấu rung Trang 52 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Thái Văn Phƣớc KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ KẾT LUẬN CHUNG Sau q trình nghiên cứu chế tạo thành cơng máy hút chân không dạng bột theo hƣớng dẫn GVHD, nhóm em hiểu đƣợc cơng nghệ chế tạo máy hút chân không dạng bột Máy hoạt động dựa kết hợp nhiều cấu nhƣ: cấu kẹp miệng bao, cấu hàn nhiệt, bơm chân khơng Kết nhóm đạt đƣợc: -Chế tạo thành công máy hút chân không dạng bột với công suất phút/bao -Học hỏi đƣợc cách thiết kế máy, chế tạo máy -Thiết kế lắp mạch điện điều khiển KIẾN NGHỊ Để máy tự động hóa máy cần thêm cấu căng miệng bao,cần có thêm thời gian để tối ƣu máy nhằm đóng gói đƣợc nhiều loại bao bì có độ dày khác nhƣ: bao bì bột cà phê, bột gia vị, bột ngũ cốc Có thể đƣa cơng nghệ vào dây chuyền đóng gói bao bì khu công nghiệp sản xuất Hƣớng phát triển chế tạo cần hƣớng thị trƣờng đáp ứng nhu cầu sản xuất cho hộ kinh doanh khu công nghiệp nƣớc ta Trang 53 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Thái Văn Phƣớc TÀI LIỆU THAM KHẢO Phan Minh Thanh, Hồ Viết Bình Giáo trình sở cơng nghệ chế tạo máy, Nhà xuất đại học quốc gia Tp.Hồ Chí Minh, 2013 Hồ Viết Bình, Phan Minh Thanh.Giáo trình cơng nghệ chế tạo máy, Nhà xuất đại học quốc gia Tp.Hồ Chí Minh, 2013 Ths.Trần Quốc Hùng, Giáo trình dung sai- kỹ thuật đo, Nhà xuất đại học quốc gia Tp.Hồ Chí Minh, 2012 4.(http://mayhutchankhong.biz.vn/tin-tuc/dong-goi-hut-chan-khong-co-loi-ichgi.html) 5.(http://www.hctechco.com/Tai-lieu/Nguyen-ly-lam-viec-bom-hut-chankhong-vong-nuoc.html) 6.(https://bomhutchankhongcongnghiep.wordpress.com/) 7.(http://ulvac.com ) e-learning.hcmut.edu.vn/ /Chuong15_16_17.pdf Trang 54 ... lị xo 48 ix TĨM TẮT ĐỒ ÁN Tên đề tài : MÁY HÚT CHÂN KHƠNG DẠNG BỘT Thiết kế quy trình hút chân không dành cho sản phẩm dạng bột Rung bột Kẹp miệng bao Hút chân không Hàn miệng bao Cơ cấu... việc hút chân không cho thực phẩm dạng bột, nên quy trình hút chân không đƣợc thiết kế lại nhƣ sau: Cho bao vào ống hút Kẹp miệng bao Hút chân không Hàn miệng túi Sơ đồ 2: Quy trình hút chân. .. vƣợt trội với phƣơng án thân máy khắc phục đƣợc nhƣợc điểm phƣơng án thân máy nên phƣơng án thân máy đƣợc chọn để chế tạo thân cho máy hút chân không dạng bột Trang 32 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: Thái