4. Kết quả đạt được
3.1.2 Lựa chọn cơ cấu phân chia phôi
Cơ cấu chia phôi (xi lanh khí nén) có nhiệm vụ điều tiết phôi theo nhịp gia công của máy. Để bảo đảm tính chính xác và ổn định cho một hệ thống cấp phôi tự động điều khiển bằng điện – khí nén trong đề tài này thì việc lựa chọn cơ cấu phân chia phôi là rất quan trọng cho hệ thống.
Lựa chọn xilanh bằng phần mềm Model Selection System của SMC.
43
SMC Coporation là công ty của Nhật Bản được thành lập vào năm 1959. SMC Corporation chuyên sản xuất, kinh doanh các sản phẩm, công nghệ về điều khiển tự động hóa như toàn bộ các sản phẩm về các hệ thống điều khiển khí nén, thiết bị truyền động điện, các sản phẩm phục vụ cho y tế, khoa học đời sống… Với mạng lưới kinh doanh và phân phối các sản phẩm, văn phòng đại diện của SMC đã có mặt trên 83 quốc gia trên thế giới trong đó có Việt Nam.
Các sản phẩm khí nén của SMC đa dạng và có sẵn có thể đáp ứng các nhu cầu và giải pháp về thiết kế các hệ thống điều khiển tự động về khí nén. Nhằm giúp người dùng dễ dàng tính toán và lựa chọn các sản phẩm một cách chính xác và hiệu quả SMC đã cho ra các phần mềm tính toán và lựa chọn sản phẩm, hệ thống khí nén như phần mềm lựa chọn thiết bị truyền động quay, phần phềm lựa chọn hệ thống, phần mềm lựa chọn hệ thống hút chân không…
Phần mềm chọn hệ thống (Model Selection System) của SMC là phần mềm tính toán lựa chọn mô hình hệ thống khí nén bao gồm các phần tử như xi lanh, van điện từ, bộ điều khiển tốc độ, khớp nối, đường ống hoặc bộ giảm thanh,... Phần mềm cho ra các kết quả phù hợp với yêu cầu là các thông số đã đặt ban đầu và các mã sản phẩm của hãng SMC với các thông số và mô hình 3D để tham khảo.
Các bước để tải phần mềm lựa chọn hệ thống (Model Selection System).
Bước 1: Truy cập vào trang chủ của SMC theo đường link:
https://www.smcworld.com
44
Sau khi màn hình hiện thị lên ta chọn Model Selection Software.
Bước 2: Sau khi giao diện mới hiện ra ta chọn để mở cửa sổ mới.
45
Bước 3: Sau khi giao diện mới hiện ra ta chọn Download the program để tải tệp về máy tính.
Sau khi tệp được tải về máy tính ta tiến hành giải nén và cài đặt phần mềm. Trước tiên để lựa chọn một xi lanh khí nén bằng phần mềm Model Selection System ta cần xác định:
46
- Load mass: tải mà xi lanh mang theo khi đẩy hoặc ép một vật, ở đây ta chọn tải có khối lượng là 0.8 kg.
- Thời gian toàn hành trình: 0,5 mm/s.
- Hành trình piston theo phương nằm ngang: 100 mm.. - Áp suất đặt: 0,2 Mpa.
- Tổng khối lượng phôi cần đẩy: 3,2 kg.
Các bước tiến hành thử nghiệm trên phần mềm:
Bước 1: mở phần mềm và lựa chọn Model selection (simple version) chọn New để bắt đầu chạy phần mềm.
Bước 2: Cài đặt và đặt các giá trị cho hệ thống
Sau khi giao diện mới của phần mềm hiện lên, ở cửa sổ INPUT ta chọn Option change để mở khóa.
47
Ở mục Option condition chọn Push (L) là xilanh đi ra ở phía bên trái, Pull (R)
là xilanh đẩy về ở phía bên phải.
Chọn Circuit configuration để cài đặt mạch khí nén.
Của sổ Circuit configuration mới hiện ra ở cửa sổ này mạch khí nén có thể được lựa chọn các loại xi lanh, van điện từ, van tiết lưu…
48
Chọn/nhập giá trị
Chọn xi lanh tác động hai chiều trục, đơn Double acting Single rod.
Để điều chỉnh tốc độ xi lanh bằng cách sử dụng van tiết lưu đầu vào chọn
Meter in.
Van điện từ là van 5/2 cuộn hút đơn ta chọn 2 position single.
Nhấn Ok bên dưới góc phải màn hình để kết thúc.
49
Ta tiến hành chọn và nhập giá trị của xi lanh ở mục INPUT. Chọn/nhập giá trị
Total length (R), Total length (L) là chiều dài của đường ống ở phía bên phải và bên trái kết nối xi lanh và van điện từ được chọn ta đặt giá trị là 0,4 m.
Vị trí lắp của van tiết lưu ở phía bên phải và bên trái ta lựa chọn lắp trên xi lanh On cylinder.
Nếu xi lanh có mục đích là Transfer thì không cần nhập lực cản.
Mục đích của xi lanh là kẹp (Clamp), lực kẹp cần phải được nhập vào. Lực kẹp là lực làm việc ở cuối hành trình, do đó, nó ảnh hưởng đến việc lựa chọn đường kính trong của xi lanh, nhưng nó không ảnh hưởng đến thời gian toàn bộ hành trình.
Nếu mục đích là ép (Press) thì lực cản cần phải được nhập vào. Lực cản là lực tác dụng trên toàn bộ hành trình do đó nó ảnh hưởng đến việc lựa chọn đường kính trong của xi lanh và thời gian toàn hành trình.
Theo yêu cầu tính toán để chọn xi lanh ta chọn là Press. Tại cửa sổ Resistance force ta nhập lực cản của xilanh là 32 N tương đương
50
với tổng khối lượng phôi là 3.2 kg.
Áp suất đặt là 0,2 Mpa. Nhiệt độ môi trường là 30 degC.
Hành trình piston là 100 mm.
Thời gian từ khi cấp điện cho van điện từ đến khi xi lanh đi hết hành trình là 0,5s. Tải của đầu piston là 0,8 kg.
Mounting angle ta đặt 0 deg.
Chọn Selected automatically phần mềm tính toán tự động dựa theo thông số đặt ban đầu.
Optimal size priority: là khả năng kết nối giữa các thành phần, thành phần có kích thước tối ưu (nhỏ nhất) có thể đáp ứng thời gian hành trình cần thiết được chọn theo mức độ ưu tiên.
Connection priority: Một thành phần có thể đáp ứng thời gian hành trình cần thiết được chọn bằng cách ưu tiên khả năng kết nối giữa các thành phần.
Chọn Selection Start để bắt đầu tính toán và cho ra kết quả.
Cửa sổ Cylinder series hiện lên ta chọn một mã xi lanh thích hợp (ta chọn mã CM2-Z là mã xi lanh tròn) rồi chọn vào Next để chuyển sang chọn mã van điện từ
(Solenoid vale series) nhấn Next để chọn mã ống (Piping series) và cuối cùng nhấn
Next bên dưới màn hình để hiện thị kết quả.
51
Sau khi đã hiện kết quả ở cửa sổ OUTPUT chọn Detail để xem chi tiết.
52
Kết quả thu được.
Trong cửa sổ System characteristics kết quả của quá trình mô phỏng trên màn hình này cho ta thấy các lựa chọn được hiển thị và các kết quả tính toán dựa trên số liệu đặt ban đầu.
Hình 3.3 Biểu đồ đường đặc tính của xi lanh
Biểu đồ 1 cho thấy những thay đổi trong vận tốc và gia tốc của piston so với thời gian.
Biểu đồ 2 cho thấy sự thay đổi của áp suất trong xi lanh ở hai phía sự dịch chuyển của piston theo thời gian.
- Full stroke time: thời gian cần thiết để piston xilanh đi đến cuối hành trình sau khi van điện từ được cấp điện là 0,49s.
- Start up time: thời gian cần thiết để piston xylanh bắt đầu chuyển động sau khi van điện từ được cấp điện là 0,14s.
- 90% Force time: thời gian cần thiết để sản lượng xi lanh đạt 90% sản lượng lý thuyết sau khi van điện từ được cấp điện là 0,54s.
- Mean velocity: vận tốc trung bình của xi lanh là: 203 mm/s.
53
- Max velocity: vận tốc lớn nhất của piston xuất hiện trong một hành trình là 334 mm/s.
- Stroke end velocity: vận tốc mà piston đi đến cuối hành trình. Trong trường hợp xi lanh có giảm chấn, nó liên quan đến vận tốc của piston tại lối vào của giảm chấn là 334 mm/s.
- Max acceleration: Gia tốc lớn nhất trong một hành trình là 5.9 m/ s2. - Max pressure: áp suất không khí lớn nhất trong xilanh là 0.2 Mpa. - Air consumption/cycle: chuyển đổi lượng khí cần thiết để chuyển động qua lại xi lanh một lần, điều kiện tiêu chuẩn là 0,181dm3.
- Require air flow: lượng không khí cần cung cấp cho hệ thống trong thời gian quy định là 12.0dm3 / s.
Hình 3.4 Kết quả tính toán của xi lanh
Tại bảng Rusults Model Selection nó cho thấy kết quả của việc lựa chọn mô hình, hiện mã sản phẩm của xylanh, van điện từ, van tiết lưu,…
54
Hình 3.5 Kết quả lựa chọn mô hình và mã sản phẩm
Tại cửa sổ Input values hiển thị các giá trị và điều kiện được nhập ban đầu.
Ta có mã xi lanh CM2L20-100FZ của hãng SMC là loại xi lanh tròn đường kính 20 mm hành trình piston 100mm.
Hình 3.6 Mô hình 3D xi lanh CM2L20-100FZ
55