Thông số kỹ thuật.
- Điện áp 12v từ ắc quy, hoặc bộ chuyển nguồn (adapter ) 220v-->12v. - Công xuất 72w ( công suất thực ), áp lực 0,8mpa, tiêu thụ 6l/min, dòng điện
tiêu thụ max 6a.
- Chế độ tự động ngắt khi đóng khóa đầu ra và tự chạy lại khi mở khóa đầu ra. - Kích thước 16,5 x 10 x 6 cm, trọng lượng 0,65kg.
Chú ý:
- Không được ngâm nước sản phẩm và cần cố định chặt máy bơm khi sử dụng. Cánh đấu nối:
- Đỏ máy bơm + đỏ triết áp + đỏ nguồn. - Đen triết áp + đen nguồn.
43
4.3.9. Xi lanh.
Khái niệm:
Xi lanh khí nén hay cịn gọi là ben khí nén, xi lanh khí là một thiết bị cơ học, sử dụng sức mạnh của khí nén để tạo ra lực cung cấp cho chuyển động. Xi lanh khí nén giúp chuyển hóa năng lượng của khí nén thành động năng, tác dụng làm piston của xi lanh chuyển động, thơng qua đó truyền động đến thiết bị hoạt động. Bởi vì khí nén có khả năng nở rộng, khơng có sự xuất hiện của năng lượng đầu vào từ bên ngồi. Để thực hiện chức năng của mình, khí nén dãn nở ở áp suất lớn hơn áp suất khí quyển, áp lực được tạo ra đẩy piston chuyển động theo hướng mong muốn.
Cấu tạo của xi lanh khí nén:
Xi lanh khí nén có cấu tạo gồm các bộ phận chính như sau: - Thân trụ (barrel).
- Piston.
- Trục piston (piston rod). - Lỗ cấp khí (cap-end port). - Lỗ thốt khí (rod-end port).
Hình 4.17: Cấu tạo xi lanh khí nén (Nguồn Internet). Phân loại xi lanh khí nén:
44
Trên thị trường có rất nhiều loại xi lanh khí nén khác nhau về mẫu mã, chủng loại, xuất xứ. Những loại xi lanh khí nén dưới đây là những loại xi lanh phổ biến nhất.
Xi lanh khí nén một chiều:
Xi lanh khí nén 1 chiều hay cịn gọi là xi lanh khí nén tác động đơn. Loại xi lanh khí nén này sử dụng khí nén để dịch chuyển piston theo một hướng chuyển động nhất định. Piston trở về vị trí ban đầu nhờ lực tác động của lò xo hoặc một lực đẩy từ bên ngồi. Khi quan sát xi lanh khí nén 1 chiều, bạn có thể thấy chúng có 1 lỗ cấp nguồn khí nén và lỗ thốt khí nén trên thân. Thơng thường, khi sử dụng xi lanh khí nén 1 chiều, người ta sử dụng van điện từ khí nén 3/2 (van điện từ 3 cửa 2 vị trí) để điều chỉnh dịng khí nén.
Xi lanh khí nén 1 chiều có 2 dạng cơ bản: - Xi lanh khí nén kiểu piston
- Xi lanh khí nén kiểu màng. Xi lanh khí nén hai chiều:
Xi lanh khí nén 2 chiều hay cịn gọi là xi lanh khí nén tác động kép. Đây là loại xi lanh khí nén có cơ cấu dẫn động ở cả 2 đầu. Xi lanh khí nén 2 chiều sử dụng lực đẩy của khí nén để tác động đẩy ra và rút lại. Lực đẩy piston được sinh ra từ cả 2 phía, bởi vậy cấu tạo của xi lanh khí nén 2 chiều có 2 lỗ để cung cấp khí nén. Với loại xi lanh khí nén 2 chiều này, người ta sử dụng van điện từ loại 4/2, 5/2 hoặc 5/3 để điều chỉnh lưu lượng khí nén.
Đặc điểm nổi bật của hầu hết xi lanh khí nén 2 chiều là cần piston chỉ có ở 1 phía, vì vậy kích thước 2 đầu piston khác nhau dẫn đến lực tác dụng lên cần của piston khác nhau hồn tồn. Trên thị trường hiện nay có 2 loại xi lanh khí nén 2 chiều:
- Xi lanh khí nén 2 chiều khơng có đệm giảm chấn.
- Xi lanh khí nén 2 chiều có đệm giảm chấn, có thể điều chỉnh được hành trình Xi lanh khí nén 2 chiều đồng bộ là loại xi lanh có cần piston ở cả 2 phía, diện tích 2 mặt bằng nhau, lực sinh ra ở 2 phía gần như hồn tồn bằng nhau.
Một số loại xi lanh phổ biến: - Xi lanh khí nén dạng xoay
45
- Xi lanh khí nén dạng trượt (xi lanh trượt khí nén) - Xi lanh điện khí nén
- Xi lanh inox khí nén: xi lanh inox khí nén là loại xi lanh được làm bằng chất liệu inox không rỉ, đảm bảo thiết bị hoạt động bền bỉ theo thời gian.
- Xi lanh khí nén trịn - Xi lanh khí nén vng Hình 4.18: Một số loại xi lanh. 4.3.10. PCL Mitshubishi FX5U-32MR/ES. Hình 4.19: PLC Mitshubishi FX5U-32MR/ES. Thông số kỹ thuật:
- Điện áp nguồn cung cấp: 100-240VAC hoặc 24VDC - Bộ nhớ chương trình: 64000 bước
46
- Tích hợp 2 ngõ vào Analog và 1 ngõ ra Analog - Bộ đếm tốc độ cao: lên tới 6 chân max. 200kHz - Loại ngõ ra: relay, transistor
- Phát xung tốc độ cao: 4 kênh max. 200kHz - Tổng I/O: 32/64/80
Chức năng:
Một PLC có khối Module Input, khối CPU(Central Processing Unit) và khối Module Output. Khối Module Input có chức năng thu nhận các dữ liệu digital, analog và chuyển thành các tín hiệu cấp vào CPU. Khối CPU quyết định và thực hiện chương trình điều khiển thơng qua chương trình chứa trong bộ nhớ. Khối Module Output chuyển các tín hiệu điều khiển từ CPU thành dữ liệu analog, digital thực hiện điều khiển các đối tượng.
PLC được sử dụng rộng dãi như là một thành phần cốt lõi của tự động hóa trong nhà máy, cũng như trong các sản phẩm ứng dụng điện tử thiết yếu, để tiết kiệm chi phí và cải thiện chất lượng tự động hóa.
PLC có thể được sử dụng cho nhiều loại ứng dụng như các ứng dụng có hệ thống. Trong đó, nó cung cấp quyền kiểm soát tất cả các nhà máy hay các ứng dụng độc lập để kiểm soát một máy độc lập.
Ưu điểm của hệ thống điều khiển dùng PLC. - Điều khiển linh hoạt, đa dạng.
- Lượng contact lớn, tốc độ hoạt động nhanh. - Tiến hành thay đổi và sửa chữa
- Độ ổn định, độ tin cậy cao. - Lắp đặt đơn giản.
- Kích thước nhỏ gọn.
47
Nhược điểm.
- Giá thành (tùy theo yêu cầu máy).
- Cần một chuyên viên để thiết kế chương trình cho PLC hoạt động. - Các yêu cầu cố định, đơn giản thì khơng cần dùng PLC.
- PLC sẽ bị ảnh hưởng khi hoạt động cao, độ rung mạnh.
Hình 4.20: Kích thước PLC.
FX5U-32MR/ES: Đơn vị cơ bản, tích hợp 16 năm/16 ra (Rơle), nguồn điện AC.
4.4. Tính tốn băng tải.
Ta thấy dây chuyền có hai hệ thống băng tải gồm đầu vào và đầu ra. Vì tải trọng chênh nhau khơng nhiều và kết cấu giống nhau nên ta chỉ tính cho băng tải đầu ra, các số liệu của băng tải đầu vào lấy tương tự.
4.4.1. Xác định các thông số cơ bảng của băng tải.
Chiều dài băng tải.
- Qua việc nghiên cứu vị trí làm việc và để đảm bảo dây chuyền hoạt động đúng năng suất ta xác định được chiều dài băng tải L = 2 (m). Chiều rộng băng tải.
- B = 120 ( mm ) – lấy theo đường kính chai. Góc nghiêng đặt băng.
- Theo đặc điểm và vị trí làm việc của băng ta xác định được = 0. Vận tốc băng tải.
48
- Để đảm bảo dây chuyền hoạt động ổn định, có sự đồng bộ băng tải nên ta chọn vận tốc của băng tải 0.2m/s, được dẫn động bởi động cơ thông qua hộp giảm tốc.
Năng suất băng tải: theo trang [ 2 ] trang 274, ta có:
Q’=3,6.v.G0/t = 3,6.0,2.0,3/0,2 = 1,08 (T/h) (4.1) - Trong đó: v: là vân tốc băng tải (m/s).
G0: là khối lượng một sản phẩm (kg).
t: là khoảng cách trọng tâm sản phẩm trên băng tải (m).
4.4.2. Xác định công suất dẫn động băng tải.
Theo [ 2 ] ta có cơng suất dẫn động băng tải có thể xác định theo cơng suất sau:
N = ( k1.Ln.v + 15.10-4 .Q’ .L + 24.10-4 .Q.H ).k2 (KW). (4.2) Trong đó:
Ln: Hình chiếu độ dài vận chuyển: ( Ln =L.cos ).
H: Chiều cao vận chuyển vật liệu (m) (Nếu băng tải đặt nằm ngang thì H=0). Q: Năng suất của băng tải : (T/h) Q = 1,08 (T/h).
v: Vận tốc của băng (m/s) : v = 0,2 (m/s).
k1: Hệ số phụ thuộc vào chiều rộng băng . Với B = 300 (mm) thì k1 =0,015. k2: Hệ số phụ thuộc vào chiều dài vận chuyển .Với L = 2 m thì k2 = 1,12 ở đây ta có : H = 0 ( m ) Ln = 2.cos0o = 2 (m).
N = (0,015.2.0,2 + 15.10-4 .1,08.2 + 24.10-4 .2.1,08.0 ).1,12 = 0,01 (Kw).
4.4.3. Xác định lực kéo của băng tải.
Theo [ 2 ] ta có: N = W.v / 1000 (kw). (4.3) W = N.1000 / v = 0,01.1000 / 0,2 = 50 (N).
49
4.4.4. Xác định lực căng băng nhánh vào và nhánh ra của tang trống chủ động.
Lực căng băng nhánh vào và nhánh ra được xác định theo công thức sau: Theo [ 2 ] trang 278, ta có: Sv = W.eµa / eµa – 1 (4.4)
Sr = W / eµa – 1 (4.5) - Trong đó: Sv: lực căng băng tải vào (N)
Sr: lực căng băng tải ra (N)
- W = 50 (N) (Lực kéo băng tải ). : Hệ số ma sát. Chọn = 0,4. : = 180o ( Góc ơm ).
e = 3,51
Suy ra : Sv = 50.3,51 / 3,51 – 1 = 70 (N).
Sr = 50 / 3,51 – 1 = 20 (N).
4.4.5. Kiểm tra lực căng băng tải.
Điều kiện để khơng có hiện tượng trượt băng trên tang trống chủ động là: Sv ≤ Sr.eµa
70 (N) ≤ 20.3,51 = 70 (N).
Băng có thể làm việc bình thường.
4.5. Xác định cơng suất động cơ.
P = T x ω = (T.2п.n)/60 = T.n/9,55 = (K.m.g.R).n/9,55 (4.7)
- Trong đó: P: Cơng suất tại số vịng quay xác định (W). M: Mơ men tại số vịng quay đó (N.m). ω: Tốc độ góc (vịng/ phút).
n: Tốc độ động cơ (vòng/ phút). m: Khối lượng tải (Kg).
50
R: Bán kính cánh tay địn(m).
- Chọn hệ số ma sát K = 1,12 (Bảng 10.3 sách Máy trục- Vận chuyển - Đại học GTVT2000) [2].
- Từ (4.7), Công suất động cơ băng tải vào: P1 = (1,12.1.10.1,5).150/9,55 = 263,9 (W). - Công suất băng tải ra:
P2 = (1,12.2.10.1,5).51/9,55 = 119,6 (W).
4.6. Tính tốn xi lanh định lượng và vịi chiết:
Từ yêu cầu của đề tài, chiết chai 297ml nên ta tính đường kính xi lanh định lượng và đường kính vịi chiết đảm bảo thời gian chiết theo u cầu, phù hợp với năng suất của dây chuyền.
Vì chiết chai dung tích 297ml ta có thể dựa vào đó để tính kích thước của xi lanh định lượng.
Theo cơng thức tính thể tích hình trụ: V = π.r2.h (4.8) • V: Là thể tích bằng 297ml.
• r: Là bán kính, theo u cầu về vị trí lắp đặt phù hợp với khoảng cách bố trí giữa các chai trên mâm ta chọn r =3cm.
• h: Là chiều dài. Suy ra: h = 𝑉
𝑟2.𝜋 = 297
32.𝜋 ≈ 10,5 cm.
Vậy xi lanh định lượng có dung tích 297ml, đường kính piston 2 - 3 cm, dài 10.5cm. Vì các cơ cấu hoạt động song song nhau nên năng suất máy phụ thuộc vào
năng suất của bộ phận chiết rót. Theo năng suất đề cho Ta có: • Q = 1200 chai /giờ.
• Với 1 vòi chiết, số sản phẩm ra trong một giờ là:1200
1 = 1200 (chai). • Thời gian cho ra một sản phẩm: Τ = 3600
51
- Vì các cơ cấu hoạt động song song nhau nên thời gian để tạo ra một sản phẩm bao gồm.
• Thời gian chiết: t1 = 2(s).
• Thời gian đưa chai vào vị trí định vị: t2
Suy ra: T = t1 + t2 => t2 = T – t1 = 3– 2 = 1(s).
- Để đáp ứng được thời gian chiết trong 2s ta cần tính tốn tiết diện vịi chiết cho phù hợp: Ta có: Q = 𝑉 𝑡 = 0,297 2 = 0,1485 (lit/s) = 148,5 (𝑐𝑚 3 𝑠 ) (4.9) Mặc khác ta lại có: Q = S.v => S= 𝑄 𝑣 = 148,5 20 = 7,2 cm2 (4.10) Trong đó: Q: là lưu lượng.
V: là thể tích. t: là thời gian. v: là tốc độ bằng 0,2 m/s. S: là tiết diện. 4.7. Chế tạo cơ khí. 4.7.1. Dụng cụ chế tạo. Bảng 1: Dụng cụ hổ trợ chế tạo cơ khí.
Tên dụng cụ Hình ảnh minh họa
52 Máy cắt Máy khoan Que hàn Thép hộp mã kẽm 30x30 (mm) Bộ cờ lê Dao cắt giấy
53
Kìm
Thước kẹp
54
CHƯƠNG 5: THI CƠNG
5.1. Các thiết bị cần sử dụng trong mơ hình:
5.1.1. Băng tải.
Cách lắp đặt vận hành băng chuyền tải:
- Đặt hệ thống băng vào đúng vị trí cần lắp.
- Dùng thước thủy để căn theo chiều ngang dây tải. - Siết chặt các buloong nền và buloong chân.
- Điều chỉnh sơ bộ các bass căng dây ở vị trí cân dây tương đối. - Khởi động động cơ băng tải chạy thử.
- Điều chỉnh cho dây băng tải cân chính giữa. - Siết ốc kỹ, tỳ ren điều chỉnh lại đúng vị trí.
- Cho hệ thống chạy trong 1 giờ rồi kiểm tra, nếu thấy dây bị sàng thì điều chỉnh lại.
Nguyên tắc kiểm tra băng tải tốt, xấu:
- Băng tải đen bóng, cứng mềm khơng quan trọng.
- Cắt một băng vải nhỏ dài chừng 5cm, kéo dãn đến khi đứt, băng càng tốt kéo dãn càng nhiều.
- Ngửi băng tải thấy có mùi thơm, nếu băng tải có mùi thơm khó chịu thì bỏ ngay.
- Lấy mũi nhọn đâm thử, băng tải mà kém thì thủng ngay một lỗ, loại tốt thì khó thủng và có đàn hồi.
- Băng tốt thì bề mặt ít lồi lõm và khơng bị vá, sữa chữa.
5.1.2. Động cơ DC.
Động cơ DC là động cơ hoạt động với dòng điện 1 chiều. Động cơ một chiều ứng dụng rộng rãi trong các ứng dụng dân dụng cũng như công nghiệp. Thông thường động cơ điện một chiều chỉ chạy ở một tốc độ duy nhất khi nối với nguồn điện, tuy
55
nhiên vẫn có thể điều khiển tốc độ và chiều quay của động cơ với sự hỗ trợ của các mạch điện tử cùng phương pháp PWM.
Động cơ điện một chiều trong dân dụng thường là các dạng động cơ hoạt động với điện áp thấp, dùng với những tải nhỏ. Trong công nghiệp động cơ điện một chiều được sử dụng ở những nơi yêu cầu moment mở máy lớn hoặc yêu cầu thay đổi tốc độ trong phạm vi rộng. Ở đây ta chỉ nghiên cứu động cơ DC trong dân dụng chỉ hoạt động với điện áp 24VDC.
Hình 5.1: Một số loại động cơ trên thực tế. Cấu tạo: Cấu tạo:
Một số động cơ DC gồm 6 phần cơ bản:
- Phần ứng hay Rotor (Armature).
- Nam châm tạo từ trường hay Stator (field magnet). - Cổ góp (Commutat).
- Chổi than (Brushes). - Trục motor (Axle).
56
Stator bao gồm vỏ máy, cực từ chính, cực từ phụ, dây quấn phần cảm (dây quấn kích thích). Số lượng cực từ chính ảnh hưởng tới tốc độ quay. Đối với động cơ cơng suất nhỏ, người ta có thể kích từ bằng nam châm vĩnh cửu.
Rotor (còn gọi là phần ứng) gồm các lá thép kỹ thuật điện ghép lại có rãnh để đặt các phần tử của dây quấn phần ứng. Điện áp một chiều đƣợc đưa vào phần ứng qua hệ thống chổi than – vành góp.
Chức năng của chổi than – cổ góp là để đưa điện áp một chiều và đổi chiều dòng điện trong cuộn dây phần ứng. Số lượng chổi than bằng số lượng cực từ (một nửa có cực từ âm, một nửa có cực từ dương).
Hình 5.2: Cấu tạo động cơ điện một chiều.
5.1.3. Cảm biến tiệm cận.
Cảm biến quang điện hình trụ chống nhiễu tốt với cơng nghệ PhotoIC.Khoảng cách phát hiện khoảng 10cm với bộ điều khiển độ nhạy cho bộ khuếch tán.
57
Hình 5.3: Cảm biến tiệm cận E3F – DS10C4.
- Khoảng cách phát hiện là 100 mm.
- Đặc tính trễ: tối đa 20% khoảng cách phát hiện. - Đầu ra: DC 3 - dây NPN NO.
- Vật cảm biến nhỏ nhất: 10x10mm. - Chỉ số LED: Red LED.
- Nguồn sáng (bước sóng): LED hồng ngoại (880nm). - Kích thước: 22 X 70mm / 0,86 x 2,8 (D * L).
- Chiều dài cáp: ~ 115cm.
- Cung cấp điện áp: 10 – 30 VDC. - Điện áp làm việc: 10 – 30 VDC. - Dòng hiện tại: 300 mA.
- Tần số: 500 Hz.