2.3.17.1. Van điện từ đóng mở nước
Van điện từ nước là dòng van điện từ được sử dụng chủ yếu cho hệ thống nước và hơi nước. Loại van này có thể đóng mở van tức thời một cách nhanh chóng. Chúng sử dụng nguồn điện áp 24v DC hoặc 220v AC để điều khiển van đóng mở.
Van điện từ nước thường được chia thành hai kiểu van đó là: Van điện từ nước thường đóng và van điện từ nước thường mở.
Cấu tạo: Van điện từ nước cấu tạo từ 9 phần nói chung
Hình 2.23. Cấu tạo van điện từ nước
1.Thân van: Chất liệu đồng, inox, thép 2.Môi chất: Nước, dầu, khí nén, gas… 3.Đường ống dẫn
4.Vỏ ngoài cuộn hút (bảo vệ cuộn hút) 5.Cuộn hút (cuộn dây điện từ)
6.Dây điện cấp nguồn 7.Trục van (cửa van) 8.Lo xo
9.Khe hở để lưu chất đi qua
Nguyên lý làm việc: Khi có điện áp điều khiển 24v hoặc 220v cung cấp vào cuộn hút. Khi đó lực điện từ được sinh ra tạo thành nam châm điện. Lực điện từ này sẽ cửa van làm bằng thép lên. Khi đó van sẽ mở cho lưu chất đi qua.
Khi ngừng cung cấp điện áp. Lúc này lực từ trường sẽ mất đi. Lực đàn hồi của lò xo sẽ đẩy của van đóng lại và ngăn không cho nước đi qua.
Van điện từ nước thường mở: là loại van khi có điện áp điều khiển 24v hoặc 220v cung cấp vào cuộn hút. Khi đó lực điện từ được sinh ra tạo thành nam châm điện. Lực điện từ này sẽ cửa van làm bằng thép lên. Khi đó van sẽ mở cho lưu chất đi qua.
Khi ngừng cung cấp điện áp. Lúc này lực từ trường sẽ mất đi. Lực đàn hồi của lò xo sẽ đẩy của van đóng lại và ngăn không cho nước đi qua.
Van điện từ nước thường đóng: Ngược lại với van điện từ nước thường mở, van điện từ nước thường đóng là loại van khi chưa có điện áp điều khiển van ở trạng thái đóng. Khi cung cấp nguồn điện điều khiển 24v hay 220v, nguồn điện từ trường sẽ được sinh ra. Khi đó từ trường sẽ hút cánh van mở ra, cho nước chảy qua.
2.3.17.2. Van điện khí nén đường ống khí
Van điện khí nén là loại van điều khiển dòng khí qua các đường ống, vận hành nhờ vào việc cung cấp điện năng có thể 24v, 12v, hoặc 220v, 110v. Cấu tạo của van điện từ được phân chia thành 2 phần:
Thân van: Được làm bằng inox, thép, đồng hoàn toàn, có các cửa van và vị trí làm việc. Đầu điện: Vỏ bọc nhựa an toàn, lõi là cuộn dây đồng được quấn lại. Chức năng là sinh từ trường và lực từ để truyền tới thân van thông qua lõi.
Hình 2.24. Van điện từ khí nén
Với mục đích sử dụng là đóng ngắt đường ống dẫn khí để đưa khí nén đến buồn rửa, hệ thống máy sấy rửa được lắp đặt loại van điện từ khí nén 5/2. Đây là loại van có cấu tạo đơn giản nhất với 2 vị trí làm việc, một cửa vào và một cửa ra.
Nguyên lý hoạt động của van khí nén 5/2: Khi ở trạng thái bình thường, lúc chưa có dòng điện đi vào van thì 2 cửa van đóng không thông với nhau, chặn dòng khi qua. Khi chúng ta cấp nguồn điện, dưới sự tác động của từ trường và lực từ, cửa số 1 và cửa số 2 thông với nhau để khí nén có thể đi qua và xả ra ngoài.
2.3.17.3. Công tắc áp suất nước
Công tắc áp suất nước là công tắc dùng trong các hệ thống bơm nước, hoạt động như một rơ le áp suất có thể đặt ngưỡng tác động. Công tắc áp suất là một thiết bị theo dõi áp suất và tác động đầu ra khi đạt đến ngưỡng áp suất đặt. Áp suất để mở và đóng công tắc được gọi là điểm đặt. Nhiều công tắc áp suất nước dân dụng được thiết kế cho mức áp suất tối thiểu là 30 PSI và tối đa là 50 PSI.
Công tắc áp suất nước hoạt động theo nguyên tắc giống như hầu hết các công tắc áp suất khác: bộ thu lực nhạy với áp lực nhỏ hoạt động như một máy đo độ biến dạng, các tiếp điểm, pít-tông, màng ngăn, ống bourdon hoặc ống thổi nhận áp lực từ nước điều áp và hoạt động như một bộ chuyển đổi, tạo ra tín hiệu như một chức năng của áp lực áp đặt. Công tắc áp suất nước dựa vào áp lực nước để hoạt động. Sự thay đổi áp suất kích hoạt công tắc bởi áp lực nước. Áp lực tác động ép vào pít-tông và lò xo, lần lượt mở hoặc đóng các tiếp điểm. Các tiếp điểm nằm trong công tắc áp suất nước, đóng lại khi áp suất giảm. Mạch điện được nối kín, từ đó kích hoạt máy bơm. Khi đạt đến áp suất cài đặt, tiếp điểm mở ra, mạch điện được hở, làm ngắt bơm. Công tắc áp suất thường được nối với một hộp điều khiển. Bao gồm các rơ le để cấp nguồn và bảo vệ cho động cơ bơm được an toàn hơn.
Cấu tạo của công tắc áp suất nước
Hình 2.26. Cấu tạo công tắc áp suất nước
1.Vít đặt áp suất thấp LP 2. Vít đặt vi sai LP 3. tay đòn chính 7. Lò xo chính 8. Lò xo vi sai 9. Hộp xếp dãn nở 10. Đầu nối áp suất thấp 12. Tiếp điểm
13. Vít đấu dây điện 14. Vít nối đất;
15. Lối đưa dây điện vào
16. Cơ cấu lật để đóng mở tiếp điểm dứt khoát
18. Tấm khóa 19. Tay đòn 23. Vấu đỡ
30. Nút reset; Đối với công tắc áp suất cao
5. Vít đặt áp suất cao HP 11. Đầu nối áp suất cao. 2.3.17.4. Công tắc áp suất khí
- Tương tự như công tắc áp suất nước, công tắc áp suất khí cũng có vai trò quan trọng trong việc kiểm tra giảm sát và đảm bảo an toàn cho hệ thống đường ống khí.
- Với hệ thống máy sấy rửa khi áp suất khí nén trong đường ống không được kiểm soát có thể gây ra vỡ đường ống ảnh hưởng đến quá trình vận hành.
CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG 3.1.Thiết kế hệ thống cơ khí
3.1.1. Cấu tạo của hệ thống cơ khí
- Hệ thống máy sấy rửa chi tiết kim loại được cấu tạo gồm hai phần chủ yếu bao gồm phần cơ khí và phần điều khiển. Phần cơ khí bao gồm các cụm khung dưới, cụm khung trên, cụm băng tải, cụm thùng rửa, cụm khí. Phần điều khiển bao gồm tủ điện và bảng điều khiển.
Hình 3.1 Cấu tạo của hệ thống máy sấy rửa
3.1.1.1. Cụm khung dưới
- Cụm khung dưới là phần đỡ hệ thống băng tải, có vai trò chịu lực chính trong hệ thống. - Khung được chế tạo bằng vật liệu thép không gỉ, gồm các thanh thép vuông kích thước 40x80mm, được hàn nối với nhau đảm bảo chịu được sức nặng của cụm băng tải.
- Kích thước khung dưới: (L)4700mm x (H)1000mm x (W) 1432mm
Cụm khung dưới Cụm băng tải Cụm thùng rửa Cụm khí Tủ điện Bảng điểu khiển Cụm khung trên
Hình 3.2 Cụm khung dưới
3.1.1.2. Cụm khung trên
- Cụm khung trên là phần được bao bọc ở trên của băng tải, có vai trò che chắn để tránh nước bắn và các bộ phận bên trong như vòi xịt cao áp, buồng sấy, băng tải.
- Ngoài ra cụm khung trên cũng có vai trò như một buồng kín để giữ khí nén, sao cho khí được xịt vào sản phẩm. Nóc trên của khung được gia cố để gá đặt các máy sấy, quạt gió và máy hút bụi.
- Cụm khung trên được chế tạo sử dụng vật liệu là inox dày 3mm để tránh han gỉ và tăng phần kiên cố.
- Cụm khung trên còn chứa một hệ thống buồng sấy có vai trò sấy khô sản phẩm sau quá trình rửa.
- Hệ thống sấy được đặt phía trên của băng tải, băng tải sẽ chạy qua buồng sấy này. Buồn sấy sẽ được gắn một quạt sấy ở phía trên có công suất lớn giúp thổi khí sấy đến buồng sấy.
- Buồng sấy được che kín và có lớp cách nhiệt để tránh tình trạng thoát khí nóng ra ngoài.
- Sản phẩm sau qua buồng sấy sẽ được công nhân đưa sang bộ phận khác để đóng gói hoặc lắp ráp.
Hình 3.3 Cụm khung trên
3.1.1.3. Cụm băng tải
Cụm băng tải là thành phần quan trọng nhất, giúp vận chuyển sản phẩm chạy theo một chu trình. Dựa vào các điều kiện đặc trưng như tiếp xúc với nước, nhiệt độ cao ở buồng sấy nhóm quyết định lựa chọn loai băng tải xích có bề mặt là các thanh inox để tăng khả năng vận hành máy và đảm bảo về độ bền.
Hệ thống băng tải xích là những băng tải có độ bền cao, chắc chắn được sử dụng để vận chuyển sản phầm dọc theo dây chuyền sản xuất. Chúng phù hợp với nhiều mặt hàng thường không được vận chuyển bằng tải con lăn. Được sử dụng trong các môi trường có đặc tính khác nhau như nước, nhiệt độ cao.
Ứng dụng của băng tải xích
Vận chuyển các sản phẩm nặng từ địa điểm này đến địa điểm khác. Di chuyển sản phẩm qua các vùng nhiệt độ cao như máy sấy, lò nướng nơi các loại băng tải khác không thể phù hợp. vận chuyển sản phẩm ở chế độ liên tục. Tùy tốc độ truyền tải mà việc thay đổi tốc độ là cần thiết. Điều quan trọng khi được trang bị biến tần, hệ thống truyền động bằng xích là một băng tải đơn giản để điểu chỉnh tốc độ.
Hình 3.4 Cụm băng tải
3.1.1.4. Cụm thùng rửa
Với việc sử dụng nước nóng cũng như là tạo sự tuần hoàn nước cho hệ thống máy sấy, việc thiết kế một bể chứa nước riêng có công năng là chứa nước bẩn sau khi rửa, lọc nước và đun nóng nước để rửa là một điều cần thiết.
Hệ thống bồn chứa của máy sấy rửa được chia làm 4 ngăn chính
+ Bể chứa nước bẩn: Khoang chứa này có tác dụng chứa nước bẩn có cặn bụi bẩn, bavia và váng dầu, nước sau khi theo đường ống và máng dẫn nước chảy về sẽ qua một hệ thống lọc cặn bẩn và hệ thống lọc váng dầu. Nước sau khi được lọc xong sẽ được đưa qua bể lắng để chung chuyển sang bơm lọc. Thể tích 150l
+ Bế lắng: bể có chức năng tích trữ nước sau qua hai hệ lọc cặn và lọc váng dầu, nước ở bể sẽ được để lắng sau đó chung chuyển đển một bơm lọc đặt ở cạnh bồn chứa. Nước sau khi qua bơm lọc sẽ được đẩy đến bể sạch. Thể tích 150l.
+ Bế sạch: Bể sạch có vai trò tích trữ nước phục vụ cho quá trình đun nóng. Nước ở bể sạch sẽ bao gồm nguồn nước được cấp trực tiếp từ nguồn nước nhà máy và nước được đẩy sang từ bơm lọc. Lượng nước này sẽ được đưa sang bể đun nóng và bơm lên khu vực rửa qua hệ thống dẫn nước và vòi xịt cao áp. Thể tích 300l.
+ Nguồn nước ở bồn chứa sẽ liên tục, các bể chứa đều thông nhau hoặc có van nước để điều khiển tạo sự liền mạch cho hệ thống máy.
Hình 3.5 Cụm bồn chứa
Đặc biệt cụm thùng rửa còn có một hệ thống lọc dầu có vai trò lọc váng dầu Hệ thống lọc dầu hay còn gọi là Oil Skimmer là một hệ thống có chức năng lọc váng dầu từ nước sau rửa. Nguyên lý của hệ thống này rất đơn giản, váng dầu nhẹ nên sẽ nổi trên mặt nước, hệ thống sẽ có một băng tải hút dầu, dầu sẽ trôi và bám vào băng tải và được động cơ đưa lên qua máng gạt và chảy ra ngoài.
Hình 3.6 Hệ thống Oil Skimmer
Cấu tạo: Gồm một hệ thống băng tải nhỏ được gắn trên thành bể và các máng gạt giúp gạt dầu ra ngoài. Trục đỡ của băng tải này sẽ gồm hai roller quay một roller đầu sẽ gắn ở trên khung và roller thứ hai sẽ được gắn với một quả nặng và thả xuống sâu dưới
mặt nước. Băng tải ở hệ thống lọc dầu là một loại băng tải chuyên dụng có khả năng hút dầu nhờ vậy dầu sẽ được đưa ra ngoài.
Hình 3.7 Hệ thống lọc dầu Oil Belt Skimmer
3.1.1.6. Tủ điện
Tủ điện là phần chứa hệ thống điều khiển của máy như biến áp, bộ điều khiển PLC và các thiết bị đóng cắt của hệ thống và cung cấp nguồn năng lượng cho toàn bộ hoạt động của hệ thống.
3.1.1.7. Bảng điều khiển
Bảng điều khiển máy sấy rửa là mà hình điều khiển HMI có chức năng giám sát và điều khiển hệ thống trong quá trình hoạt động.
3.1.2.Tính toán thiết kế cụm băng tải 3.1.2.1. Tính toán hệ thống băng tải 3.1.2.1. Tính toán hệ thống băng tải
a)Quy trình thiết kế
- Xác định yêu cầu kĩ thuật.
- Xác định nguyên lý hoạt động và chế độ làm việc.
- Lập sơ đồ hoạt động chung của toàn máy, chọn ra các loại, các cụm chi tiết phù hợp với sơ đồ hoạt động, thiết kế mô phỏng sơ bộ các cụm chi tiết.
- Tính công suất cần thiết, chọn động cơ cho hệ thống truyền động.
- Dựa theo các tiêu chuẩn về lắp ráp, lần cuối xác định kích thước các chi tiết, bộ phận máy.
- Tính toán động học, mô phỏng hệ thống, khả năng đáp ứng của hệ thống. - Chỉnh sửa, hiệu chỉnh lại thiết kế.
- Lập tài liệu thiết kế. b) Tính toán hệ thống
Chọn thông số:
-Đường kính đĩa xích tải: D= 193mm
-Chiều rộng băng tải: B= 890 mm
-Chiều dài xích tải: L = 2 × 4320 + π × 193 = 9247mm
-Vxích tải = 0.173 m/s
-Thời gian sản phẩm chạy hết băng tải: 25s
-Trọng lượng vật đúc: G = 20kg (coi 1 giá để là 1 sản phẩm, gồm chi tiết cần rửa nặng 18kg, giá để sản phẩm nặng 2kg, 1 giá để được 36 chi tiết, mỗi chi tiết nặng 0.5kg)
-Năng suất số lượng sản phẩm: Q = 144 sản phẩm/ h
-Trọng lượng của 1m xích tải: q= 7,79kg/m
-Hệ số nạp liệu không đều: k = 2 ➢ Tính toán thông số xích tải
•Công suất làm việc của xích tải
Plàm việc = 0.0024 × 𝑞 × 𝑣 × 𝐿 + 0.00033 × 𝑄 × 𝐿 + 0.06 × 𝑄 × 𝐵 (3.1) Với 𝑄 = 𝐺×𝑘×𝑄𝑠𝑝
1000 = 5.76
P làm việc = 0.36 KW
nlàm việc = 60000×𝑣 𝜋𝐷 = 74.2 𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡 (3.2) •Chọn xích tải + chọn số răng đĩa xích 1: Z1= 25 Tỉ số truyền u= 1 => Z2= 25 ≤ Zmax + Tính bước xích tải 𝑃𝑡í𝑛ℎ 𝑡𝑜á𝑛 = 𝑃𝑙𝑣×𝑘×𝑘𝑛×𝑘𝑧 𝑘𝑑 (3.3) Với:
Kd= 1: xích con lăn 1 dãy Kz= 25 25= 1: hệ số răng Kn= 200 74 = 2.7: hệ số vòng quay K= k0. Ka. kdc. Kc. kbt. kd= 1x0.8x1x1.25x1.3x1= 1.3 Ptính toán= 1.26 kW
Theo thông số bảng chọn bước xích động cơ chọn bước xích p= 12.7 Với Ptt < [P] và ∆𝑃 = 1,27−1,26
1.26 × 100 = 0.79% < 10%
+ Chọn khoảng cách hai đĩa xích dẫn a= 4320mm + Số mắt xích 𝑥 = 2𝑎
𝑝 +𝑧1+𝑧2
2 +(𝑧2−𝑧1)2𝑝
4𝜋2𝑎 = 705.3 𝑚ắ𝑡 𝑥í𝑐ℎ (3.4)
Vì số mắt xích chẵn nên chọn x= 706 mắt xích Tính lại khoảng cách trục a theo số mắt xích mới
𝑎 = 0.25𝑝 × (𝑥 −𝑧1+𝑧2
2 + √(𝑥 −𝑧1+𝑧2
2 )2− 2 × (𝑧2−𝑧1
𝜋 )2 = 4324𝑚𝑚 (3.5)
➢ Tính chọn động cơ
-Công suất làm việc Plv=0.36 kW
-Tốc độ quay làm việc nlv= 74 vòng/phút
-Hiệu suất của hệ thống
𝜂 = 𝜂𝑘𝑛× 𝜂𝑏𝑟 × 𝜂𝑥 × 𝜂2𝑜𝑙 (3.6) Với 𝜂𝑘𝑛 = 1 𝜂𝑏𝑟 = 0.96 𝜂𝑥 = 0.93 Động cơ Trục động cơ Trục I Trục làm việc Trục II Băng tải Hộp số
𝜂𝑜𝑙 = 0.995 => 𝜂 = 0.88
-Công suất trên trục công tác 𝑃𝑐𝑡 =𝑃𝑙𝑣
𝜂 = 0.41 kw (3.7)
-Chọn sơ bộ tỉ số truyền 𝑢𝑠𝑏 = 19
-Số vòng quay sơ bộ 𝑛𝑠𝑏 = 𝑢𝑠𝑏× 𝑛𝑙𝑣 = 1406 𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡 Chọn số vòng quay đồng bộ nđb= 1500 vòng/phút
-Chọn động cơ theo bảng thông số với điều kiện: Pct < Pđc nđb = 1500 vòng/phút 𝑇𝑚𝑛 𝑇 ≤ 𝑘𝑞𝑡 ≤ 𝑇𝑘