Chương 4 : QUY TRÌNH THIẾT KẾ
4.2 Thiết kế mơ hình rửa xe tự động thực tế
4.2.1. Yêu cầu
Xây dựng bộ phận kết cấu thành hệ thống.
Tính tốn lựa chọn cải thiện đầu phun để hạn chế rủi ro cho bề mặt xe.
4.2.2. Tính tốn lựa chọn đầu phun
4.2.2.1. Tổng quan về đầu phun
- Khái niệm: Đầu phun là một bộ phận tưới thường dùng để tạo hình dạng cho nước khi phun ra nhằm nhiều mục đích khác nhau.
- Phân loại: Đầu phun có nhiều loại và được chia dựa theo nhu cầu sử dụng, và thường dùng trong các khu nông nghiệp dùng để tưới nước cho cây trồng, các tiệm rửa xe hay các nhà máy cắt,…
- Các hình dạng phun cơ bản:
Full cone: Phun hình nón trịn xoay, hình nón đầy. Hollow cone: Phun hình nón trịn xoay, hình nón rỗng. Flat spray: phun hình rẽ quạt
Solid stream: Phun hình tia
Hình 4.4: Các hình dạng phun cơ bản
- Kích thước hạt: Là kích thước hạt dung dịch để phun. Kích thước hạt phụ thuộc vào hình dạng phun, đặc tính dung dịch, lưu lượng, áp lực phun và góc phun.
- Góc phun: Là độ mở của dung dịch phun tính từ đầu béc
Hình 4.5: Các góc phun cơ bản
Đầu béc phun 0° cho tia nước phun ra tạo thành một đường thẳng với áp lực nước mạnh nhất.
Đầu béc phun 15° phun tia nước theo dạng quạt, tạo thành một góc 15 độ, cho áp lực nước khá cao, dễ dàng đánh bay mọi vết bám bẩn cứng đầu trên xe hơi, băng chuyền,…
Đầu béc phun 25° phun tia nước theo dạng quạt, tạo thành một góc 25 độ, có mức áp lực nước trung bình, phù hợp để xịt rửa sơ bộ cho những mặt phẳng có kích thước lớn.
Đầu béc phun 40°, cho tia nước phun ra từ súng phun rửa tạo thành một góc 40 độ, có áp lực nước yếu nhất, thường dùng để làm mềm bùn đất bám trên thân xe hoặc rửa trôi bọt tuyết.
- Lực tác động: Là lực tác động của dung dịch phun trên một cm2 Công thức:
Hình 4.6: Cơng thức tính lực tác động của nước
- Bề mặt phun: Tùy thuộc vào độ cứng của vật liệu bề mặt được phun mà chọn góc phun cũng như lực phun khác nhau để đảm bảo an tồn, khơng hư hỏng bề mặt.
- Mối quan hệ giữa góc phun và bề mặt phun:
4.2.2.2. Tính tốn chọn đầu phun
a. Những tính chất cần quan tâm
Bề mặt được phun nước
Khoảng cách từ đầu phun nước đến bề mặt
Góc phun và dạng phun
Áp suất
Lưu lượng
b. Tính chọn đầu phun
Đầu phun để rửa gầm xe ô tô
Hình 4.8: Underarriage
Đặc điểm vịi phun cho hiệu suất tốt nhất:
Áp suất: Thấp
Tốc độ dòng chảy: Cao
Tác động: Trung bình
Góc: Trung bình
Kích thước thả: Lớn Bề mặt được phun: Gầm xe ơ tơ Vị trí thường được lắp đặt:
Đặt ngay đầu băng chuyền
Gắn cố định trên mặt phẳng với băng chuyền và song song với gầm xe ô tô.
Khoảng cách: Khoảng cách tùy thuộc vào độ cao của gầm xe. Độ cao của gầm xe phụ thuộc vào hãng xe và phân khúc xe.
Góc phun và dạng phun: Theo catalog của Spraying System thì ta nên chọn đầu phun dạng Flat Spray và góc phun từ 500-1100 .
Áp suất và lưu lượng: Bởi vì yêu cầu áp suất thấp và tốc độ dòng chảy cao nên ta chọn lưu lượng nước lớn và có áp suất tương đối.
Đầu phun rửa mui xe ơ tơ
Hình 4.10: Presoak
Đặc điểm vòi phun cho hiệu suất tốt nhất:
Áp lực: Thấp
Tốc độ dòng chảy: Thấp
Tác động: Thấp
Góc: Rộng
Kích thước thả: Lớn Bề mặt được phun: Mui xe ô tô
Vị trí thường được lắp đặt: Gắn trên khung cố định.
Khoảng cách từ vòi phun đến bề mặt được phun: Thường cách xe khoảng cách 12 inch (30cm)
Kích thước béc phun: Dài bằng chiều rộng với kích thước xe ơ tơ lớn nhất mà hệ thống đó cho phép.
Góc phun và dạng phun: Theo catalog của Spraying System thì ta nên chọn đầu phun dạng Standard Angle Spray và góc phun từ 500-1100 .
Áp suất và lưu lượng: Bởi vì yêu cầu áp suất thấp và tốc độ dòng chảy thấp nên ta chọn lưu lượng nước trung bình và có áp suất tương đối.
Hình 4.11: Catalog Presoak (trang B3)
Đầu phun rửa toàn bộ thân xe
Hình 4.12: Wash
Đặc điểm vòi phun cho hiệu suất tốt nhất:
Áp lực: Cao
Tốc độ dịng chảy: Trung bình
Tác động: Cao
Góc: Hẹp
Kích thước thả: Lớn
Bề mặt được phun: Tồn bộ thân xe ơ tơ.
Khoảng cách từ vòi phun đến bề mặt được phun: Thường cách xe khoảng cách 12 inch (30cm)
Kích thước béc phun: Dài bằng chiều rộng với kích thước xe ơ tơ lớn nhất mà hệ thống đó cho phép.
Góc phun và dạng phun: Theo catalog của Spraying System thì ta nên chọn đầu phun dạng Flat Spray và góc phun từ 500-1100 .
Áp suất và lưu lượng: Bởi vì yêu cầu áp suất cao và tốc độ dòng chảy trung bình nên ta chọn lưu lượng nước trung bình và có áp suất tương đối cao.
Đầu phun di động rửa sạch thân xe
Hình 4.14: Final Rinse
Đặc điểm vòi phun cho hiệu suất tốt nhất:
Áp lực: Thấp
Tốc độ dòng chảy: Thấp
Tác động: Thấp
Góc: Trung bình đến rộng
Kích thước thả: Lớn
Bề mặt được phun: Tồn bộ thân xe ơ tơ.
Vị trí thường được lắp đặt: Gắn trên khung cố định và được hỗ trợ di chuyển.
Khoảng cách từ vòi phun đến bề mặt được phun: Thường cách xe khoảng cách 12 inch (30cm).
Kích thước béc phun: Dài bằng chiều rộng với kích thước xe ơ tơ lớn nhất mà hệ thống đó cho phép.
Góc phun và dạng phun: Theo catalog của Spraying System thì ta nên chọn đầu phun dạng Flat Spray và góc phun từ 400-800 .
Áp suất và lưu lượng: Bởi vì yêu cầu áp suất nhỏ và tốc độ dòng chảy nhỏ nên ta chọn lưu lượng nước và có áp suất thấp.
Hình 4.15: Catalog Final Rinse
Đầu phun một bên sườn xe ơ tơ
Hình 4.16: Rinse
Đặc điểm vòi phun cho hiệu suất tốt nhất:
Áp lực: Thấp
Tốc độ dòng chảy: Cao
Tác động: Trung bình
Góc: Trung bình
Bề mặt được phun: Một bên thân xe ơ tơ.
Vị trí thường được lắp đặt: Gắn trên khung cố định.
Khoảng cách từ vòi phun đến bề mặt được phun: Thường cách xe khoảng cách 12 inch (30cm)
Kích thước béc phun: Dài bằng chiều rộng với kích thước xe ơ tơ lớn nhất mà hệ thống đó cho phép.
Góc phun và dạng phun: Theo catalog của Spraying System thì ta nên chọn đầu phun dạng Flat Spray và góc phun từ 400-800 .
Áp suất và lưu lượng: Bởi vì yêu cầu áp suất nhỏ và tốc độ dòng chảy cao nên ta chọn lưu lượng nước lớn và có áp suất thấp.
Đầu phun hóa chất
Đặc điểm vòi phun cho hiệu suất tốt nhất:
Áp lực: Thấp
Tốc độ dòng chảy: Thấp
Tác động: Thấp
Góc: Lớn
Kích thước thả: Thấp
Bề mặt được phun: Tồn thân xe ơ tơ.
Vị trí thường được lắp đặt: Gắn trên khung cố định.
Khoảng cách từ vòi phun đến bề mặt được phun: Thường cách xe khoảng cách từ khung đến mui xe lớn nhất.
Kích thước béc phun: Dài bằng chiều rộng với kích thước xe ơ tơ lớn nhất mà hệ thống đó cho phép.
Góc phun và dạng phun: Theo catalog của Everloy thì ta nên chọn đầu phun dạng Water Knife và góc phun thẳng.
Áp suất và lưu lượng: Bởi vì yêu cầu áp suất nhỏ và tốc độ dòng chảy thấp nên ta chọn lưu lượng nước và có áp suất thấp.
Hình 4.19: Catalog Water Knife 4.2.3. Chu trình hệ thống rửa xe tự động thực tế 4.2.3. Chu trình hệ thống rửa xe tự động thực tế
4.2.3.1. Hệ thống phun nước làm sạch
Hệ thống bao gồm nhiều đầu phun nước, ống dẫn, bơm tăng áp, bồn nước, van nước,….
Phun nước làm sạch thường được chia làm hai giai đoạn: Giai đoạn đầu của quy trình rửa xe và giai đoạn sau khi rửa hóa chất.
Ở giai đoạn đầu thường bao gồm các quy trình:
Rửa mui xe (Presoak):
Rửa gầm xe (Undercarriage)
Rửa một bên thân xe (Rinse)
Rửa toàn bộ thân xe (Final Rinse) Ở giai đoạn sau khi rửa hóa chất
Rửa mui xe (Presoak)
Rửa một bên thân xe (Rinse)
Rửa toàn bộ thân xe (Wash)
4.2.3.2. Hệ thống phun hóa chất và chổi quét
Hệ thống gồm nhiều chổi xoay tròn được gắn với động cơ nhằm cọ rửa vết bẩn trên thân xe; các vịi phun hóa chất, ống dẫn, động cơ bơm, bồn hóa chất nhằm phun hóa chất lên xe.
Hình 4.22: Sơ đồ hệ thống chổi (Nguồn Internet)
Một quy trình phun hóa chất và chổi qt thường bao gồm: Thiết bị phun hóa chất chính
Hai chổi thấp quét bánh xe Hai chổi cao quét thân xe
Một chổi nằm ngang quét mui xe Bộ bốn chổi kết hợp quét
4.2.3.3. Hệ thống sấy và lau khơ
Hệ thống bao gồm nhiều máy thổi khí nóng được đặt trên khung cố định tại các vị trí khác nhau và các động cơ chổi lau nhằm lau sạch hết nước cịn sót lại trên thân xe.
Hệ thống sấy thường được trang bị nhiều máy thổi khí nóng ở các vị trí khác nhau, nhằm mục đích làm khơ nước trên bề mặt xe nhanh nhất. Nguyên tắc làm việc của máy thổi khí là làm cho luồng khơng khí qua bộ phận làm nóng để tăng nhiệt độ khơng khí. Khơng khí nóng có thể được sử dụng cho nhiều ứng dụng khác nhau, từ không gian sưởi ấm đến sấy sơn và các bộ phận, loại bỏ đèn flash từ các bộ phận nhựa và các bộ phận sưởi ấm trong q trình sản xuất. Máy thổi khí nóng thơng thường sẽ được chọn dựa trên nhiệt độ sấy, lưu lượng, công suất. Hiện nay có rất nhiều máy sấy chuyên dụng dành cho xe ơ tơ, hay thậm chí cịn lắp sẵn cả giàn sấy.
Hình 4.24: Hệ thống chổi lau (Nguồn Internet)
Đối với khăn lau cuối cùng, ta nên chọn các loại vải có kết cấu mềm dễ thấm nước để có thể dễ dàng thấm nước cịn sót lại và khơng gây ảnh hưởng đến bề mặt xe ơ tơ. Theo Carwash.com, sợi Microfiber có tính chất thấm hút nhanh, kháng khuẩn tốt, độ bền cao, mềm mại. Nó có tính chất đáp ứng được tất cả các yêu cầu đặt ra và rất được u thích trong ngành dịch vụ chăm sóc xe ơ tơ.
Chổi lau thường bao gồm các tấm Microfiber dài được gắn cố định và được lắp đặt để hoạt động như con lắc đơn để dễ dàng thấm hết các vết nước cịn sót lại trên xe ơ tơ.
4.2.3.4. Hệ thống băng tải
a. Khái niệm
Nó là một thiết bị di chuyển hàng hóa, vật tư từ nơi này đến nơi khác trong một đường dẫn xác định trước, cấu tạo gồm:
Khung băng tải : thường được làm bằng nhơm định hình, thép sơn tĩnh điện hoặc inox.
Dây băng tải: Thường là dây băng PVC dày 2mm và 3mm hoặc dây băng PU dầy 1.5mm.
Động cơ chuyền động: Là động cơ giảm tốc công suất 0.2KW, 0.4KW, 0.75KW, 1.5KW, 2.2KW.
Bộ điều khiển băng chuyền: Thường gồm có biến tần, sensor, timer, PLC... Cơ cấu truyền động gồm có: Rulo kéo, con lăn đỡ, nhơng xích...
Hệ thống bàn thao tác trên băng chuyền thường bằng gỗ, thép hoặc inox trên mặt có dán thảm cao su chống tĩnh điện.
Hệ thống đường khí nén và đường điện có ổ cắm để lấy điện cho các máy dùng trên băng chuyền.
Hệ thống băng tải được phân loại như sau: Băng tải xích
Băng tải con lăn Băng tải cao su Băng tải xoắn ốc Băng tải đứng Băng tải linh hoạt Băng tải rung
Lựa chọn loại băng sử dụng cho băng tải đai trên cơ sở điều kiện môi trường là việc và loại vật liệu vận chuyển.
Tính tốn kích thước băng tải đai: Dựa theo năng suất tính tốn và năng suất yêu cầu mà định chiều rộng băng nhằm khi vận chuyển vật liệu khơng bị rơi ra ngồi. Tính lựa vận tốc băng được xác định sao cho vật liệu không bị thổi bụi hoặc bắn ra hai bên khi máy làm việc.
Tính tốn, thiết kế bộ phận đỡ là con lăn hoặc tấm đỡ tùy thuộc vào chiều dài băng yêu cầu để xác định.
Tính tốn các tang dẫn động, tang bị động: Dựa theo loại băng đã chọn xác định đường kính tang sao cho đảm bảo băng được bền lâu và kết cấu nhỏ gọn nhất.
Tính tốn máng cấp liệu và việc định lượng cấp liệu: Máng cấp liệu được tính sao cho băng làm việc liên tục với lượng nguyên liệu vận chuyển ổn định. Việc điều chỉnh được tiến hành bằng tấm chắn điều chỉnh ở của ra của máng cấp liệu.
Tính tốn động cơ, tính tốn bộ truyền xích, tính tốn bền, tính then, tính chọn ổ lăn dựa trên lý thuyết truyền động cơ khí, sức bền vật liệu.
b. Băng tải thường được dùng
Hình 4.25: Băng tải của hãng Automatic Vehicle Wash Equipment (Nguồn
Hình 4.26: Băng tải của hãng Auto Brite Company (Nguồn Internet)
4.2.3.5. Hệ thống lọc nước
Hình 4.27: Sơ đồ đơn giản về tái tạo nước sử dụng (Nguồn Internet)
Quy trình của hệ thống lọc nước bao gồm: Nước từ bên trên hệ thống sau khi rửa xe theo đường ống đổ xuống, sau đó dẫn đến một bồn nước thu hồi (Reclaim Tank). Nước từ Reclaim Tank đi theo hai đường. Đường đầu tiên, nước sẽ đi qua một
bộ lọc (Filter) sau đó về lại hệ thống rửa xe. Nếu tràn ra thì sẽ đi đến khu xử lí nước (Water Treatment Facility) để xử lí sau đó tái sử dụng.
4.3. THIẾT KẾ HỆ THỐNG RỬA XE TỰ ĐỘNG MƠ HÌNH VẬT LÝ 4.3.1. Yêu cầu
Chọn thiết bị và lắp ráp được mơ hình. Thiết kế phần mềm điều khiển mơ hình.
4.3.2. Thiết bị cơ khí (phần cứng)
Bảng 4.1: Danh sách thiết bị cơ khí
STT TÊN THIẾT BỊ SL
1 PLC mitsubishi Fx3U-
32MT 1 2 Nguồn tổ ong 24V 3A 1 3 Relay Omron LY2NJ
24VDC 10A 5 4 Sắt chữ V 6m 1 5 Động cơ một chiều RS550 1 6 Cảm biến E18-D80NK 3 7 Bơm mini 6 – 12V MB385 2 8 Quạt thổi gió mini motor
khơng chổi than 2 9 Tủ điện 1 10 Dây điện 20 11 Máng nhựa + ray 1 12 Dây belt 1 STT TÊN THIẾT BỊ SL 13 Tấm gỗ để mơ hình 1mx60 1 14 Cáp lập trình PLC Mitsubishi USB-SC09-FX 1 15 Màng hình HMI WeinView 1 16 Nút nhấn CR-251-1(CRF- F25M1) 2 17 Attomat PANASONIC BDE-63R 1 18 Bộ đo nhiệt độ 1 19 Cáp nạp HMI MR- J3USBCBL3M 1 20 Cáp kết nối HMI vs PLC DOP-FX-3M 1 21 Đèn báo 3 22 Xe mơ hình 1 23 Đế nhựa in 3D 3 24 Thanh nhôm 20cm 4 25 Máy khoan, máy mài, máy
cắt kim loại, máy hàn 26 Dụng cụ đo các thơng số
Mơ hình xe ơ tơ
Hình 4.28: Mơ hình xe (Nguồn Internet)
Thơng số kỹ thuật:
Kích thước Dài×Rộng×Cao: 15 – 5,5 – 3,5m Khối lượng: 300gr
PLC Mitsubishi Fx3U-32MT
Hình 4.29: Mitsubishi Fx3U-32MT (Nguồn Internet) Bảng 4.2: Thông số kỹ thuật PLC FX3U-32MT/ES Bảng 4.2: Thông số kỹ thuật PLC FX3U-32MT/ES
Nội dung Ghi chú
Tên sản phẩm PLC FX3U-32MT/ES
Dòng sản phẩm FX3U Series
Số đầu I/O 32
Dải điện áp 100 → 240 V ac
Kiểu đầu ra Transistor
Số đầu ra 16