(Đồ án tốt nghiệp) thiết kế và chế tạo hệ thống vận chuyển dây điện

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 CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN DÂY ĐIỆN GVHD: ThS NGUYỄN XUÂN QUANG SVTH: LÂM NHỰT KHANG MSSV: 11146238 SVTH: HỒ TIẾN DŨNG MSSV: 11146228 SVTH: VŨ XUÂN TRỊNH MSSV: 11146268 SVTH: PHAN THANH HẢI MSSV: 11146038 SKL004264 Tp Hồ Chí Minh, tháng 1/2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH  BỘ MƠN CƠ ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN DÂY ĐIỆN Giảng viên hƣớng dẫn: ThS NGUYỄN XUÂN QUANG Sinh viên thực hiện: LÂM NHỰT KHANG MSSV: 11146238 HỒ TIẾN DŨNG MSSV: 11146228 VŨ XUÂN TRỊNH MSSV: 11146268 PHAN THANH HẢI MSSV: 11146038 Lớp: 111463 Khố: 2011 - 2015 Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2016 TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự – Hạnh phúc Bộ môn Cơ Điện Tử NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hƣớng dẫn: ThS Nguyễn Xuân Quang Sinh viên thực hiện: Lâm Nhựt Khang MSSV: 11146238 Hồ Tiến Dũng MSSV: 11146228 Vũ Xuân Trịnh MSSV: 11146268 Phan Thanh Hải MSSV: 11146038 Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN DÂY ĐIỆN Các số liệu, tài liệu ban đầu: …………….……… ……….…………………………………………………………… …………….……… ……….…………………………………………………………… …………….……… ……….…………………………………………………………… Nội dung đồ án: …………….……… ……….…………………………………………………………… …………….……… ……….…………………………………………………………… …………….……… ……….…………………………………………………………… …………….……… ……….…………………………………………………………… …………….……… ……….…………………………………………………………… Các sản phẩm dự kiến …………….……… ……….…………………………………………………………… …………….……… ……….…………………………………………………………… Ngày giao đồ án: Ngày nộp đồ án: TRƢỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên)  Đƣợc phép bảo vệ ………………………………………… i LỜI CAM KẾT - Tên đề tài: Thiết kế chế tạo hệ thống vận chuyển dây điện - GVHD: ThS Nguyễn Xuân Quang - Họ tên sinh viên: Lâm Nhựt Khang - MSSV: 11146238 Lớp: 111463 - Địa sinh viên: 258 quốc lộ 13, P Hiệp Bình Chánh, Q Thủ Đức, TPHCM - Số điện thoại liên lạc: 0938253053 - Email: lamkhang93@gmail.com - Ngày nộp khoá luận tốt nghiệp (ĐATN): - Lời cam kết: “Tơi xin cam đoan khố luận tốt nghiệp (ĐATN) cơng trình nghiên cứu thực Tôi không chép từ viết công bố mà khơng trích dẫn nguồn gốc Nếu có vi phạm nào, tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm” Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 Ký tên ii LỜI CẢM ƠN Lời nhóm thực đề tài xin chân thành cảm ơn thầy ThS Nguyễn Xuân Quang, thầy đồng ý làm giáo viên hƣớng dẫn cho nhóm Trong trình thực đồ án này, thầy thƣờng xuyên nhắc nhở, quan tâm, tạo điều kiện thuận lợi cho nhóm thực hồn thành tiến độ đồ án Bên cạnh đó, thầy hỗ trợ, tạo mơi trƣờng thuận lợi, đƣa lời nhận xét góp ý giúp nhóm có định hƣớng đắn thực đề tài, đinḥ rất lơn đến sƣ ̣thanh baịcua đềtaivà tƣ đo chung em đa rut đƣơc ̣ nhiều kinh nghiêṃ quy bau cho ban án, nhiên kiến thƣc cua chung em vâñ co giơi han ́ hạn hẹp,các số liệu chƣa thực xác , nên quátrinh ̀ làm đồán khơng thể tránh khỏi nhƣƣ̃ng sai xót cóthểxảy Chúng em rất mong đƣợc q thầy đóng góp bảo thêm Nhóm xin chân thành cảm ơn tới tất quý thầy cô Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy, q thầy Bộ mơn Cơ điện tử mang lại cho nhóm kiến thức tảng nhất, đồng thời quý thầy cô giúp đỡ nhiệt tình nhóm thực gặp khó khăn học tập nhƣ đƣa giải pháp định hƣớng cho nhóm giải vấn đề Lời cảm ơn tiếp theo, nhóm em chân thành gửi đến Trƣờng Đại học Sƣ phạm kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh tạo điều kiện cung cấp sở vật chất trình thực đề tài Môṭlần nƣƣ̃a chúng em xin chân thành cảm ơn Sinh viên thực Lâm Nhựt Khang Hồ Tiến Dũng Vũ Xuân Trịnh Phan Thanh Hải iii TÓM TẮT ĐỒ ÁN THIẾT KẾ VÀO CHẾ TẠO HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN DÂY ĐIỆN Ngày với phát triển khoa học kỹ thuật lĩnh vực Đặc biệt lĩnh vực tự động hóa quy trình sản xuất công nghiệp Quyết định lớn đến tiềm lực mạnh công ty Thúc đẩy ngƣời kỹ sƣ không ngừng nổ lực trao dồi kiến tức công nghệ kỹ thuật để ứng dụng đƣa sáng chế máy móc, hệ thống tự động vào mơi trƣờng cơng nghiệp Chính nhóm định nghiên cứu thực đề tài thiết kế chế tạo hệ thống vận chuyển dây điện công nghiệp Hệ thống vận chuyển dây điện đƣợc thiết kế để giải vấn đề tự động quy trình sản x́t cơng nghiệp công ty Giảm bớt sức lao động nhƣ khiêng vác, đẩy xe trƣớc Hệ thống gồm trƣợt đƣợc mắc lên trần cao xy lanh, dựa vào chênh lệch hai xy lanh hai đầu trƣợt mà cụm trƣợt di chuyển qua lại trƣợt Trong cụm trƣợt cấu nâng hạ gắn với móc, móc có tác dụng treo giữ dây điện từ trạm làm việc qua trạm làm việc Hệ thống sử dụng PLC để lập trình, điều khiển cho tồn hệ thống thông qua remote với nút nhấn qua lại lên xuống Sinh viên thực Lâm Nhựt Khang Hồ Tiến Dũng Vũ Xuân Trịnh Phan Thanh Hải iv ABSTRACT DESIGN AND MANUFACTURE ELECTRIC WIRE TRANSPORTATION SYSTEM Now aday, the development of scientist in every fields.specially, the automaticaly of production process in the industry Effect directicaly to the potentiality and capability of the company Leveraging the engineer try to learn techniques technology of knowledge to bring it into the machinery devising and the automatic system in the industrial environment So my group decided study the topic " design and manufacture electric wire transportation system" The transport of electric wire is designed to solved the problem automatic the production process of the company Reducing workforce carried The system insist of punch slide which is could move around Inside the yaw acervulus are the fabric elevater stick with the hook, the agency of the hook is kept all electric wire from this port to next the next port The system used PLC to programming and controlling for all system thought the remote with the button v MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI CAM KẾT LỜI CẢM ƠN TÓM TẮT ĐỒ ÁN ABSTRACT MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIÊU DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ DANH MỤC TƢƢ̀ VIẾT TẮT CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết cua đềtài ̉ 1.2Ý nghĩa khoa học thực tiễn của đề tài 1.3Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 1.4Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 1.4.1Đối tƣợng nghiên cứ 1.4.2Phạm vi nghiên cƣu ́ 1.5 Phƣơng pháp nghiên cƣu ́ 1.5.1Cơ sởphƣơng pháp 1.5.2Các phƣơng pháp n ́ ̉ CHƢƠNG 2: TÔNG QUAN NGHIÊN CƢÚ ĐỀ TÀI 2.1Giơi thiêụ 2.2PLC Mitsubishi 2.2.1PLC Mitsubishi 2.2.2 PLC Mitsubishi FX2N-80MR 2.3Đặc tính của hệ thống kết cấu của hệ thống 2.4Một số dây truyền vận chuyển sản phẩm tự động 2.4.1Băng chuyền sản xu 2.4.2Băng tải xích treo 2.4.3Robot công nghiệp CHƢƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3.1Hệ thớng khí nén 3.2Cơ sở lý thuyết 3.2.1Công thức đơn v 3.2.2 Nguyên lý truyền động 3.2.3 Cơ cấu chấp hành 3.2.4Bậc tự 3.2.5Lực ma sát 3.2.6Lý thuyết bền 3.2.7Phƣơng pháp điều k CHƢƠNG 4: THIẾT KẾ CƠ KHÍ 4.1Yêu cầu của hệ thống 4.2Sơ đồ của hệ thống 4.3Lựa chọn tính tốn cấu 4.3.1Chọn cấu giữ vật 4.3.2Thiết kế móc treo 4.3.3Thanh treo móc 4.3.4 Chọn cấu nâng hạ 4.3.5Tính tốn chọn xy la 4.3.6Lựa chọn cấu vận vi 4.3.7 Thiết kế cấu vận c 4.3.8 Tính tốn cấu vận 4.3.9 Thiết kế cấu phan 4.4 Các chi tiết hệ thống 4.4.1 Cơ cấu giữ vật 4.4.2 Cơ cấu nâng hạ 4.4.3 Cơ cấu vận chuyển 4.4.4 Cơ cấu phanh 4.4.5 Hệ thớng hồn chỉnh CHƢƠNG 5: ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG 5.1 Quy trình hoạt động của hệ thống 5.1.1 Yêu cầu điều khiển c 5.1.2 Chế độ hoạt động 5.2 Lƣu đồ thể quy trình hoạt động của hệ thớng 5.3 Lựa chọn điều khiển hệ thống 5.4 Lựa chọn cảm biến 5.4.1 Cách vận hành của c 5.4.2 Cách đấu dây cảm biến cảm ứng với PLC 5.4.3 Cách đấu dây cảm bi 5.4.4 Hình dạng cảm biến 5.5 Relay điện từ 5.6 Van điện từ 5.7 Công tắc từ 5.8 Nút nhấn tự phục hồi 5.9 Sơ đồ điện của hệ thống 5.10 Bảng điều khiển tủ điện CHƢƠNG 6: THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ THỰC TẾ 6.1 Hệ thớng ngồi thực tế 6.2 Thông số hệ thống 6.3 Thực nghiệm kết CHƢƠNG : KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIÊN 7.1 Kết quảđạt đƣơc ̣ 7.2 Ƣu nhƣơc ̣ điểm đề xuất cải thiện 7.2.1 Ƣu điểm 7.2.2 Nhƣơc ̣ điểm 7.2.3 Đềxuất cai thiêṇ 7.3 Hƣơng phát triển cua đềtài ́ TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC I ̉ vii 5.8 Sơ đồ điện hệ thống 71 72 73 74 Hình 5.22: Sơ đồ điện hệ thống 75 5.9 Bảng điều khiển tủ điện: Tủ điện hệ thống gồm PLC, nguồn tổ ong 24V, role điện từ đƣợc kết nối với dây dẫn điện đƣợc bấm Code đầu với mã số Ngồi cịn có quạt làm mát, thống khí cho tủ điện PLC Hình 5.23: Tủ điện hệ thống Bộ nguồn 24VDC Nhóm sử dụng nguồn 24VDC để chuyển đổi điện áp từ nguồn xoay chiều 220VAC thành nguồn chiều 24VDC, đƣợc dùng để nuôi PLC , cảm biến cảm ứng cấu chấp hành hệ thống 76 Hình 5.24: Bộ nguồn 24VDC  Cách mắc dây nguồn 24VDC :  Thông số kĩ thuật :  Điện áp ngõ vào :220 VAC  Điện áp ngõ ra: 24 VDC – 10A  Sai số điện áp đầu ra: 1-3 %  Công suất thực tế :82 %  Nhiệt độ làm việc :0-70 độ C 77 Bảng điều khiển Đƣợc thiết kế với công tắc xoay dùng để thay đổi trạng thái vận hành auto/manual từng cụm dùng nút nhấn để reset toàn hệ thống trạng thái ban đầu Hình 5.25: Bảng điều khiển trạng thái auto/manual reset Remote điều khiển Mỗi cụm có remote để điều khiển, thao tác nút trái-phải-lên-xuống-thắng để vận chuyển vật Hình 5.26: Remote điều khiển 78 CHƢƠNG 6:THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ THỰC TẾ 6.1 Hệ thớng ngồi thực tế: Hình 6.1: Cơ cấu ray Hình 6.2: Cơ cấu phanh 79 Hình 6.3: Cơ cấu nâng hạ Hình 6.4 Tổng thể hệ thống 80 6.2 Thông số hệ thống:    Tổng khối lƣợng hệ thống ( 1cụm ) Chiều dài hệ thống (1 cụm ) Trọng lƣợng vận chuyển    Áp śt khí nén đầu vào Lƣu lƣợng dịng khí Thời gian vận chuyển cụm  Điều khiển hệ thống PLC Mitsubishi FX 6.3 Thực nghiệm kết quả: Dựa vào nguyên lý làm việc cấu hệ thống nhóm tiến hành thực nghiệm thực tế Bằng việc cho hệ thống hoạt động không tải có tải để đánh giá đáp ứng hệ thống Các thơng số ảnh hƣởng đến q trình làm việc hệ thống:  Lƣu lƣợng khí  Áp suất khí nén  Tín hiệu cảm biến Sau thực nghiệm nhóm nhận thấy hệ thống có số lỗi sau:  Xylanh hoạt động không yêu cầu điều khiển remote Nguyên nhân nối sai đầu khí nén vào van khí nén hay lỗi nối sai dây điều khiển với plc  Xylanh đáp ứng không thời gian (quá nhanh hay chậm ) Nguyên nhân chƣa hiệu chỉnh áp suất khí nén đầu vào hay điều chỉnh van tiết lƣu q mức  Cảm biến khơng nhận đƣợc tín hiệu nên không điều khiển đƣợc nhƣ mong muốn Nguyên nhân khoảng cách lắp đặt cảm biến xa so với khoảng làm việc  Sau làm việc nhiều chu trình có xylanh khơng hoạt động làm hệ thống hoạt động không yêu cầu Nguyên nhân xung đột điều khiển cảm biến xylanh không hoạt động Sau thực nghiệm sửa lỗi gặp, nhóm nhận thấy hệ thống làm việc ổn định, xác nhƣ yêu cầu đặt qua nhiều chu trình làm việc Hồn thành tiêu suất 125 dây điện làm việc 81 CHƢƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIÊN̉ Sau tháng nghiên cứu , tính tốn, thiết kếvàgia cơng thực tếkể từ lúc nhân đề tài, nhóm hồn thành hệ thống vận chuyển dây điện vàđaṭđƣợc sốkết nhất định Những yêu cầu đặt ban đầu đề tài đƣợc nhóm hồn thành phần lớn Kết đaṭđƣợc làtƣơng đối khả quan , nhiên cịn sốhan chếvề khí , nhƣ độ êm máy vân hành 7.1 Kết quảđạt đƣơc ̣ Từ nhiệm vụ mục tiêu ban đầu nhóm đặt , sau hồn thành đề tài nhóm đaṭnhững kết sau:  Về sở lý thuyết: + Hiểu nắm rõ cách lập trình PLC, xây dựng vận hành đƣợc hệ thống khí nén cơng nghiệp + Nắm đƣợc hầu hết lý thuyết việc tính tốn cấu  Về khí: + Ứng dụng phần mềm thiết kếkỹ thuâṭSolidworks để thiết kếmáy mô phỏng chuyển động hệ thống + Lựa chọn vật liệu, hình dáng kích thƣớc chi tiết hệ thống + Vân hành đƣợc máy ph ay, tiện để gia công chi tiết hệ thống  Về macḥ điện: + Biết đƣợc nguyên lý hoaṭđộng điện hệ thống Cách kết nối điện thiết bị ngoại vi hệ thống khí nén nhƣ xy lanh, cảm biến từ, rơle, nút nhấn… với PLC + Ứng dụng đƣợc ch ức PLC vào việc điều khiển hệ thống kiểm tra lỗi  Về vận hành: + Hệ thống hoạt động xác vị trí qua lại lên xuống , remote điều khiển tay thiết kế trực quan vận hành hệ thống dễ dàng + Hệ thống hoạt động hai chế độ tay bán tự động 7.2 Ƣu nhƣơc ̣ điểm đềxuất cải thiêṇ : 7.2.1 Ƣu điểm : − Hệ thống sử dụng PLC nên có tính ổn định cao, điều khiển xác − Tốc độ đáp ứng hệ thống nhanh 82 − Bảng điều khiển remote đƣợc thiết kế trực quan dễ nhìn, thuận tiện cho việc hƣớng dẫn cơng nhân vận hành − Tiết kiệm đƣợc sức công nhân khiêng vác, đẩy xe trƣớc − Kết nối PLC với máy tính kiểm tra giám sát hoạt động hệ thống nên thuận tiện cho việc bảo trì sửa chữa hệ thống kịp thời 7.2.2 Nhƣợc điểm : − Hệ thống trƣợt đƣợc treo lên cao nên cụm trƣợt chuyển động gây rung lắc − Cơ cấu hãm cụm trƣợt sử dụng đệm cao su hệ thống khí nén hoạt động gây − − − − tiếng ồn Hệ thống chƣa tự động hồn tồn, cịn sử dụng remote để điều khiển Cảm biến có khoảng cách nhận biết ngắn nên dễ va đập với cụm trƣợt Hành trình khung dây treo không đƣợc trơn tru Hệ thống lắp đặt cao , nên ngƣời có chiều cao tƣơng đối thấp khơng thể vận hành hệ thống 7.2.3 Đề xuất cải thiện: − Thiết kếvàtính tốn chi tiết với độ xác cao − Gia cố thêm cho hệ thống trƣợt cao để giảm tình trạng rung lắc − Thiết kế dẫn hƣớng khoảng cách cho cảm biến để khơng xảy tình trạng va đập − Sử dụng bôi trơn cho cấu dẫn hƣớng xy lanh nâng hạ 7.3 Hƣớng phát triển của đề tài : − Thiết kế thêm hình cảm ứng kết nối với PLC cho kỹ thuật viên tự giám sát, thay đổi quy trình vận hành sửa chữa dễ dàng − Hệ thống tự động hoàn toàn, ứng dụng camera xử lý ảnh cảm biến điều khiển tự động hệ thống 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] http://thuvienvatly.com/tai-lieu/neohacker/sgk-vat- ly-10/GTDT/Bai%20hoc/Bai13.Luc%20ma%20sat.htm [2] https://vi.wikipedia.org/wiki/Ma_s%C3%A1t [3] http://www.bachkhoatrithuc.vn/encyclopedia/1162-02-633398082174687500/Succan-chuyen-dong-va-luc-ma-sat/Ma-sat-lan.htm [4] http://www.meslab.org/mes/threads/7266-Tinh-duong-kinh-Piston-xilanh.html [5] http://tailieu.vn/tag/xilanh-truyen-dong.html [6] http://tailieuhoctap.vn/chi-tiet-sach/202-nganh-khoa-hoc-ky-thuat/co-khi-chetao-may/769725-he-thong-dieu-khien-khi-nen-va-thuy-luc [7] http://www.meslab.org/mes/threads/23822-Ung-dung-cua-co-cau-binh-hanh.html [8] http://codientu.org/threads/8873/ [9] Trịnh Chất, Cơ Sở Thiết kế máy Chi Tiết Máy, NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật, Hà Nội,2007 [10] PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc, Cơ sở thiết kế máy, NXB ĐHQG, TP HCM, 2010 84 ... nghệ kỹ thuật để ứng dụng đƣa sáng chế máy móc, hệ thống tự động vào mơi trƣờng cơng nghiệp Chính nhóm định nghiên cứu thực đề tài thiết kế chế tạo hệ thống vận chuyển dây điện công nghiệp Hệ thống. .. cứu thiết kế hệ thống vận chuyển dây điện công ty Yazaki Hệ thống hoạt động đƣợc hai chế độ tự động tay, sử dụng remote điều khiển cho tay móc dây điện di chuyển lên xuống qua lại − − Hệ thống vận. ..BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH  BỘ MƠN CƠ ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN DÂY ĐIỆN Giảng viên hƣớng