- Cử aT và cử aR là cửa xả năng lượng.
4.1.Tính toán thiết kế hệ thống
CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ MẠCH Lực, MẠCH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG
4.1.Tính toán thiết kế hệ thống
4.1.1. Tính toán công suất động cơ
Công suất động cơ được xác định theo công thức:
Pc = ?
Trong đó Pct , Pt: là công suất cần thiết trên trục động cơ và công suất tính toán. Giả thiết hệ dẫn động băng tải làm việc ổn định với tải trọng không đổi ta có: - Công suất công tác:
P, =F-' = Ị F-+ F2-v = 16°; 51
■0.2 = 0.013 kW=13W
‘ 1000 1000 1000
Với: v ó0.2 m/s (vận tốc băng tải). F1 ó 60N (lực kéo băng tải). F2 ó 5N (lực kéo sản phẩm). - Hiệu suất hệ dẫn động:
n =Hi.nỄ ■ H3 ■ H4
Trong đó:
n: hiệu suất trên toàn máy.
ni ó 0.97 : hiệu suất bộ truyền bánh răng. n ó 0.995 : hiệu suất của một cặp ổ bi. n ó 0.75 : hiệu suất của băng chuyền. n4 ó 0.95 : hiệu suất của bộ truyền đai răng.
Tra bảng (2.3) trang 19 - Giáo trình “Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí” ta được:
ni ó 0.97 ; n2 ó 0.995 ; n3 ó 0.75 ; n4 ó 0.95 Do đó:
Vậy:
P. = — = 1^- = 19-2 (W)ctn 0.67 k 7
4.1.2. Tính toán tốc độ của động cơ điện một chiều
- Số vòng quay của trục máy công tác niv:
_ 60.1000 . V _ 60.1000.0.2
nlv = z n --- = Qlả VrT--- = 153I vòng/phút)
n . D 3.14.25
Trong đó:
v ó0.2 m/s : vận tốc băng tải. D ó 25 mm : đường kính con lăn.
Ud: tỉ số truyền ngoài với bộ truyền đai răng. Ud ó 1.5 Uh : tỉ số truyền hộp giảm tốc Uh ó6.5
Vậy tỉ số truyền của hệ dẫn động: U ó Ud . Uh ó 1.5.6.5 ó 9.75
Số vòng quay sơ bộ của động cơ được tính theo công thức: n ó U . nlv ó 9.75 . 153 ó 1492 (vòng/phút)
• Chọn động cơ:
- Chọn động cơ phải thỏa mãn điều kiện: Pđc > Pct ; nđc ~ n
- Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ nđc ó 1500 (vòng/phút)
Từ những tính toán như trên ta thấy công suất của động cơ rất nhỏ nên ta có thể chọn động cơ một chiều điện áp 24V với tốc độ 1500 vòng/phút, công suất 20W có sẵn trên thị trường.
Nhóm tác giả đã lựa chọn động cơ một chiều sử dụng trong mô hình hệ thống. Đó là động cơ 57A-AM-18-A268 (Hình 4.1). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Với những thông số kỹ thuật: - Điện áp: Một chiều 24VDC.
- Đường kính trục: 6 mm, chiều dài trục: 15 mm. - Đầu giảm tốc độ có kích thước: 43 x 43 (mm). - Đường kính thân máy: 36 mm.
- Máy tổng chiều dài: 122 mm. - Số vòng quay: 1500 vòng/phút. - Công suất: 20W. 4.1.3. Tính toán tốc độ quay các trục Phương pháp tính toán [6] Ta có: nđc ó 1500 vòng/phút Trục I : n đc _1500 = 230 (vòng/phút) Uh 6-5 Trục II : nI 230 II u = 15 = 153 (vòng/phút) Trục III : nII nm = 15 = 102 (vòng/phút) Trong đó: Trục I : trục hộp giảm tốc. Trục II : trục dẫn động băng chuyền.
Hình 4.1 Động cơ điện một chiều 57A-AM-18-A268.
n i
Trục III : trục bị dẫn của băng chuyền.
4.1.4. Tính công suất trên các trục
Gọi công suất trên các trục I, II, III lần lượt là PI, PII, PIII - Công suất danh nghĩa trên trục động cơ:
Pđc óPlv ó30W
- Công suât danh nghĩa trên trục của hộp số: PIóPđc . ni ó30.0.97 Ó29.1 (W)
- Công suất danh nghĩa trên trục dẫn động băng chuyền: PII ÓPI . n2 . n4 Ó29.1 . 0.995.0.95 Ó27.5 (W) - Công suất danh nghĩa trên trục bị dẫn của băng chuyền:
PIII ÓPII . n3 Ó27.5.0.75 Ó20.6 (W)
4.1.5. Tính moment xoắn trên các trục
Phương pháp tính chọn [6]
Gọi moment xoắn trên các trục I, II, III lần lượt là: MI, MII, MIII ta có kết quả sau:
- Trục động cơ:
M = 9-55 • — = 9.55 • 3^- • 103= 191 (N.mm)
I
Từ tính toán trên ta chọn đai dẫn động cho hệ thống băng tải là loại đai răng S2M có trên thị trường:
+ Bánh răng dẫn động có: D óicm, Z ó20 răng + Bánh răng bị dẫn có: D ó 2 cm, Zó34 răng Trong đó: D: đường kính.
- Chọn trục dẫn động cho băng tải là trục 08 mm. - Chọn ổ bi 016 mm.
4.1.6. Tính toán lựa chọn piston
Hình 4.2 Mạc điều khiển van
Dùng piston xylanh đẩy sản phẩm điều khiển bằng khí nén. Ta c0: F
^ Fmsmax
Trong đó:
F: là lực đẩy piston.
Fmsmax là lực ma sát lớn nhất giữa bề mặt sản phẩm và băng chuyền.
Fmsmax óK . N
Với: K là hệ số ma sát giữa bề mặt sản phẩm và băng chuyền, chọn K Ó0.8 N là phản lực của băng chuyền với sản phẩm N óG ó5N (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Suy ra: Fmsmax Ó0.8.5 ó 4 (N) Để đẩy được sản phẩm thì: F > Fmcmav msmax P . A > 4 P • n • d 2 > 4 4 d >
Với: d: là đường kính piston. P: là áp suất khí nén. «-
Chọn P L8150 (N/m2) Suy ra:
d > = 2.5 (cm)
Băng tải có chiều rộng 125 mm vì vậy chọn loại piston có hành trình 125 mm.
4.1.1. Tính chọn cảm biến màu sắc.
Hệ thống sử dụng 3 màu cơ bản, đỏ, xanh, vàng, thực hiện sử dụng 2 cảm biến phát hiện màu đỏ và màu xanh, màu còn lại không nằm trong 2 màu trên gọi là màu vàng.
Lựa chọn cảm biến màu GY-31 (TCS3200)
Cảm biến màu GY-31 sử dụng IC TAOS TCS3200 RGB với 4 led trắng. Cảm biến màu TCS3200 có thể phát hiện và đo lường một phạm vi gần như vô hạn của màu sắc có thể nhìn thấy. Cảm biến màu TCS3200 tích hợp 1 dãy bộ dò ánh sáng quang bên trong, với mỗi cảm biến ứng với các màu đỏ, xanh lá, xanh dương.
Các bộ lọc của mỗi màu được phân bố đều khắp cảm biến để loại bỏ sai lệch vị trí giữa các màu sắc. bên trong cảm biến có bộ dao động tạo ra sóng vuông có tần số là tỷ lệ thuận với cường độ của màu sắc được lựa chọn.
Cảm biến màu GY-31 TCS3200 được sử dụng để nhận biết màu sắc bằng cách đo phản xạ 3 màu sắc cơ bản từ vật thể là đỏ, xanh lá và xanh dương từ đó xuất ra tần số xung tương ứng với 3 màu này qua các chân tín hiệu, đo 3 tần số xung này và qua 1 vài bước chuyển đổi nhất định là bạn sẽ có đươc thông tin của màu sắc của vật thể cần đo.