Hình 3.2: Mô hình hệ thống
3.1.1.1 Tính toán và lựa chọn xy lanh cấp lon
Do đặc điểm của xy lanh tác động nhanh, hành trình không lớn, cố định nên ta chọn xy lanh tác dụng hai chiều sử dụng trong hệ thống. Xylanh tác động hai chiều giúp hệ thống được điều khiển một cách hoàn toàn tự động và chính xác.
Chọn xy lanh khí nén bao gồm các thông số:
- Hành trình xy lanh lớn hơn đường kính hộp sơn: 𝐿𝑥𝑙 > 55𝑚𝑚. - Thời gian dẫn động: 𝑡 = 0,2 ÷ 1𝑠.
- Lực đẩy của piston đáp ứng:
𝐹 > 𝐹𝑚𝑠𝑚𝑎𝑥 = 𝑚𝑔𝜇 (3.6)
Với 𝑚 = 0,1𝑘𝑔 là khối lượng mỗi vỏ hộp;
20
Suy ra: 𝐹 > 0,05 × 10 × 0,15 = 0,15(𝑁) - Áp suất của máy nén khí là 𝑝 = 6𝑏𝑎𝑟 = 6,1183𝑘𝑔𝑓/𝑐𝑚2. - Chọn đường kính xy lanh: 𝐷 ≥ √ 4𝐹 𝜋 × 𝑝 = √ 4 × 0.15 𝜋 × 6,1183≈ 0,177𝑐𝑚 (3.7 )
Lựa chọn xy lanh: Từ những tính toán trên, lựa chọn xy lanh có đường kính lớn hơn 0,177 cm và hành trình của xy lanh lớn hơn 55mm.
Lựa chọn xy lanh tác động kép MAL 16*75 của hãng Airtac.
3.1.1.2 Tính toán và lựa chọn xylanh đóng nắp hộp sơn
- Tính lực cản của miệng hộp sơn với nắp sơn trong quá trình đóng nắp
Ta có :
Khối lượng của nắp 𝑚𝑛ắ𝑝 = 10 𝑔 = 0,01 𝑘𝑔
Khi piston xylanh đóng nắp đi xuống chạm vào nắp hộp sơn sẽ tác động vào nắp hộp sơn. Khi đó nắp hộp sơn sẽ dịch chuyển với vận tốc xấp xỉ bằng vận tốc của piston xylanh. Chọn vận tốc của xylanh là 𝑣𝑥𝑙 = 5 (m/s).
Suy ra vận tốc của nắp khi xylanh chạm vào trước khi đóng nắp là: 𝑣𝑛𝑡 = 𝑣𝑥𝑙 = 5 (m/s)
Khi nắp hộp sơn được đóng vào hộp sơn thì vận tốc của nắp là : 𝑣𝑛𝑠 = 0 (m/s)
Công thức tính lực cản của miệng hộp sơn và nắp hộp sơn là: 𝐹𝑐𝑛𝑠 = ∆P
∆𝑡 (3.8)
Trong đó : ∆P là độ biến thiên động lượng của nắp hộp sơn ∆P = 𝑃𝑡 − 𝑃𝑠 = 𝑚𝑛ắ𝑝(𝑣𝑛𝑡 − 𝑣𝑛𝑠) = 0,01 × 5 = 0,5 ∆𝑡 là khoảng thời gian đóng nắp, ∆𝑡 = 0,1 𝑠
Suy ra:
𝐹𝑐𝑛𝑠 = 0,5
0,1 = 5 (𝑁)
21 Chọn đường kính xy lanh: 𝐷 ≥ √ 4𝐹 ′ 𝜋 × 𝑝 = √ 4 × 5 𝜋 × 6,1183≈ 1,02 𝑐𝑚
- Từ những tính toán trên, lựa chọn xy lanh có đường kính lớn hơn 1,02 cm
Lựa chọn xy lanh tác động kép MAL 16*75 của hãng Airtac.( Đường kính xylanh 𝟏𝟔 𝒎𝒎 hành trình 75 mm )
− Tên thiết bị: Xylanh tròn PVN Pneumatic Equipment.
− Mục đích: dập nắp lon − Thông số kĩ thuật: + Kích thước cổng: ren 9,6mm (1/8”) + Áp suất: 0.1~1Mpa(1~9kg) + Nhiệt độ: - 20~70 oC Hình 3.3: Xy lanh Mal 16*75
3.1.1.3 Tính chọn xylanh đẩy hộp sơn vào cơ cấu trộn
Ta có :
Khối lượng của hộp sơn 𝑚ℎộ𝑝 = 130 𝑔 = 0,13 𝑘𝑔
Khi piston xylanh đẩy đi ra chạm vào hộp sơn sẽ tác động vào hộp sơn. Khi đó hộp sơn sẽ dịch chuyển với vận tốc xấp xỉ bằng vận tốc của piston xylanh. Chọn vận tốc của xylanh là 𝑣𝑥𝑙 = 9.5 (m/s).
Suy ra vận tốc của nắp khi xylanh chạm vào trước khi đóng nắp là: 𝑣𝑛𝑡 = 𝑣𝑥𝑙 = 9.5 (m/s)
22 Công thức tính lực cản
𝐹𝑐𝑛𝑠 = ∆P
∆𝑡 (3.8)
Trong đó : ∆P là độ biến thiên động lượng của nắp hộp sơn ∆P = 𝑃𝑡− 𝑃𝑠 = 𝑚ℎộ𝑝(𝑣𝑥𝑙 − 𝑣𝑛𝑠) = 0,13 × 9.5 = 1,235
∆𝑡 là khoảng thời gian đẩy hộp, ∆𝑡 = 0,5 𝑠 Suy ra:
𝐹𝑐𝑛𝑠 = 1,235 0,5
= 2.47 (𝑁)
=≫ Lực đẩy của piston đóng nắp thỏa mãn: 𝐹′ > 𝐹𝑐𝑛𝑠 = 2.47 (𝑁) Chọn đường kính xy lanh: 𝐷 ≥ √ 4𝐹 ′ 𝜋 × 𝑝 = √ 4 × 2.47 𝜋 × 6,1183 ≈ 0,7 𝑐𝑚
- Từ những tính toán trên, lựa chọn xy lanh có đường kính lớn hơn 0,7 cm
=≫ Lựa chọn xy lanh tác động kép MAL 16*125 của hãng Airtac.( Đường kính xylanh 𝟏𝟔 𝒎𝒎 hành trình 125 mm )
3.1.1.4 Tính chọn động cơ kéo băng tải lớn
Tổng tải trọng trên băng chuyền là: m = 0,3 Kg Tốc độ băng tải khi có tải là : v = 8,5 𝑚 𝑝⁄ Hệ số ma sát : μ = 0,15
Lực cần thiết để dịch chuyển băng tải khi có hộp sơn:
𝐹𝑐𝑡 = L. σ. μ. g. cos 𝛽 (3.12)
Trong đó:
𝐹𝑐𝑡 là lực cần thiết để dịch chuyển băng tải khi có hộp sơn (N). L là chiều dài băng tải , L = 1,5 m
σ là khối lượng phôi trên 1m băng tải σ ≈ 0,5 kg/m μ là hệ số ma sát μ = 0,15
g là gia tốc trọng trường , lấy g = 10m/𝑠2 β là góc nghiêng băng tải , β = 0
Khi đó 𝐹𝑐𝑡 = 1.5 × 0,5 × 0.15 × 10 × cos 0 = 1.125 𝑁 Công suất cần thiết để dịch chuyển phôi là:
23 𝑃𝑐𝑡 = 𝐹 × 𝑣
1000 (3.13)
𝐹𝑐𝑡 = 1.125 N là lực cần thiết để dịch chuyển phôi. v là vận tốc băng tải khi có tải, v = 9,5 𝑚/𝑝.
Suy ra: 𝑃𝑐𝑡 = 1.125 × 9,5
1000 = 10,68 × 10
−3 Kw = 10,68 w Vậy công suất cần thiết để dịch chuyển hộp sơn là 𝑃𝑐𝑡 = 10,68 𝑤.
Chọn động cơ có công suất ≥ 𝑃𝑐𝑡 : chọn động cơ giảm tốc Tsukasa TG-85E- CH-77-D919
❖ Thông số kỹ thuật:
-Điện áp định mức: 24VĐC.
- Tốc độ khi không tải:134 Vòng/phút. - Tốc độ khi có tải: 83 Vòng/phút. - Tỉ lệ giảm tốc:1/40.
- Momen định mức: 7,5 kgf.cm. - Momen xoắn tối đa: 13 kgf.cm. - Công suất tiêu thụ: 12W.
24
3.1.1.5 Tính toán thiết kế băng tải
• Yêu cầu của băng tải trong mô hình hệ thống :
- Do lực của piston xylanh đóng nắp rất lớn. Khi đóng nắp sẽ tạo lực lớn gây áp lực vào mặt băng tải. Vì thế khi băng tải không có một thiết kế hợp lý sẽ gây nên sự võng của băng tải khi đó hộp sơn sẽ bị lệch khỏi vị trí đóng nắp nên không thể đóng được nắp chính xác. Giải pháp đưa ra là thiết kế băng tải có thanh đỡ ở dưới bề mặt của băng tải. Khi đó băng tải sẽ không bị võng trong quá trình đóng nắp hộp sơn.
- Kích thước của băng tải phải phù hợp với hệ thống, hộp sơn trong mô hình có đường kính là 5,5 cm nên chọn loại băng tải có chiều rộng 7cm, chiều dài của băng tải là 150 cm