4.3.1. Máy nén khí - thiết bị phân phối khí nén
a) máy khí nén * khái niệm
Máy nén khí là thiết bị tạo ra áp suất khí, ở đĩ năng lượng cơ học của động cơ điện hoặc động cơ đốt trong được chuyển đổi thành năng lượng khí nén và nhiệt năng.
* phân loại: - Theo áp suất :
+ Máy nén khí áp suất thấp: p ≤ 15 bar + Máy nén khí áp suất cao: p ≥ 15 bar
+ Máy nén khí áp suất rất cao: p ≥ 300 bar - Theo nguyên lý hoạt động:
+ Máy nén khí theo nguyên lý thay đổi thể tích: máy nén khí kiểu pittong, máy nén khí kiểu cánh gạt, máy nén khí kiểu root, máy nén khí kiểu trục vít.
b) Bình trích chứa khí nén
- khí nén sau khi ra khỏi máy nén khí và được xử lý thì cần phải cĩ một bộ phận lưu trử để sử dụng. Bình trích chứa khí nén cĩ nhiệm vụ cân bằng áp suất khí nén từ máy nén khí chuyển đến trích chứa, ngưng tụ và tách nước.
- Kích thước bình trích chứa phụ thuộc vào cơng suất của máy nén khí và cơng suất tiêu thụ của các thiết bị sử dụng, ngồi ra kích thước này cịn phụ thuộc vào phương pháp sử dụng: ví dụ sử dụng liên tục hay gián đoạn.
Ký hiệu :
c) Mạng đường ống dẩn khí nén
- Mạng đường ống đẩn khí nén là thiết bị truyền dẩn khí nén từ máy nén khí đến bình trích chứa rồi đến các phần tử trong hệ thống điều khiển và cơ cấu chấp hành.
- Mạng đường ống dẩn khí nén cĩ thể chia ra làm hai loại :
+ Mạng đường ống được láp ráp cố định (mạng đường ống trong nhà máy )
+ Mạng đường ống được láp ráp di động (mạng đường ống trong dây chuyền hoặc trong máy mĩc thiết bị)
+ Trong bộ thí nghiệm, đường ống dẩn khí nén được trang bị cho phép được tháo lắp dễ dàng và nhanh chĩng. Nối hệ thống đến trang thiết bị bằng cách đơn giản là đảy ống vào cổng vào (in-let) hay cổng ra (out-let). Tháo ống ra bằng cách một tay đè vào van tỳ, tay kia kéo ống ra.
4.3.2. Các phần tử trong hệ thống điều khiển
Một hệ thống điều khiển bao gồm ít nhất là một mạch điều khiển vịng hở (Open -lơp Control System) với các phần tử sau:
- Phần tử đưa tín hiệu: nhận những giá trị của đại lượng vật lý như đại lượng vào, là phần tử đầu tiên của mạch điều khiển. Ví dụ: van đảo chiều, rơle áp suất.
- Phần tử sử lý tín hiệu: xử lý tín hiệu nhận vào theo một quy tắc logic nhất định, làm thay đổi trạng thái của phần tử điều khiển. Ví dụ: van đảo chiều, van tiết lưu, van logic OR
a) Van đảo chiều
Van đảo chiều cĩ nhiệm vụ điều khiển dịng năng lượng bằng cách đĩng mở hay thay đổi vị trí các cửa van để thay đổi hướng của dịng khí nén.
* Ký hiệu của van đảo chiều
- Vị trí của nịng van được ký hiệu bằng các ơ vuơng liền nhau vơi các chử cái o,a,b,c,...hay các chử số 0,1,2,...
Hình 4.3 Ký hiệu chuyển đổi vị trí của nịng van
Vị trí “0” là vị trí mà khi van chưa cĩ tác động của tín hiệu bên ngồi vào. Đối với van cĩ 3 vị trí , thì vị trí ở giửa ,ký hiệu “0” là vị trí “khơng” . Đối với van cĩ 2 vị trí thì vị trí thì vị trí “khơng “cĩ thể là “a” hoặc “b” , thơng thường vị trí bên phải “b” là vị trí “khơng”.
- Cửa nối van được ký hiệu như sau: ISO5599 ISO1219 + Cửa nối với nguồn (từ bộ lọc khí) 1 P
+ Cửa nối làm việc 2 , 4 , 6,... A , B , C, .... + Cửa xã khí 3 , 5 , 7 ... R , S , T
+ Cửa nối tín hiệu điều khiển 12 , 14 .... X , Y ....
Trường hợp a là cửa xả khí khơng cĩ mối nối cho ống dẩn, cịn cửa xả khí cĩ mối nối cho ống dẩn khí là trường hợp b.
Bên trrong ơ vuơng của mỗi vị trí là các đường mũi tên biểu diển hướng chuyển động của dịng khí nén qua van .Khi dịng bị chặn thì được biểu diển bằng dấu gạch ngang.
SVTH :Nguyễn Văn An, Lê Phước Bảo, Trần Hồng Ben Trang 29
a o b a b
a b
Hình 4.4 Ký hiệu cửa xả khí 1 0
Cửa xả khí khơng cĩ mối nối cho ống dẩn 2(A)
4(B)
5(S)
1(P) 3(R)
Nối với nguồn khí nén Cửa xả khí cĩ mối
nối cho ống dẩn 14(Z)
Cửa nối điều khiển 12(Y) Cửa nối điều khiển Cửa 1 nối với cửa 2 Cửa 1 nối với cửa 4
* Ký hiệu và tên gọi của van đảo chiều
- Hình trên là ký hiệu của van đảo chiều 5/2 trong đĩ: 5: chỉ số cửa
2: chỉ số vị trí
- Cách gọi tên và ký hiệu của một số van đảo chiều :
b) Van tiết lưu
Van tiết lưu cĩ nhiệm vụ thay đổi lưu lượng địng khí nén, cĩ nghỉa là thay đổi vận tốc của cơ cấu chấp hành.
* Van tiết lưu cĩ tiết diện khơng đổi:
Khe hở của van cĩ tiết diện khơng thay đổi , do đĩ lưu lượng dịng chảy khơng thay đổi.
Ký hiệu:
Hình 5.7 Van tiết lưu cĩ tiết diện khơng thay đổi
Van đảo chiều 2/2 Van đảo chiều 4/2 Van đảo chiều 5/2
* Van tiết lưu cĩ tiết diện thay đổi: Lưu lượng dịng chảy qua van thay đổi được nhị vào một vít điều chỉnh làm thay đổi tiết diện của khe hở.
Ký hiệu :
Ký hiệu chung Cĩ mối nối ren Khơng cĩ mối nối ren Hình 5.8 Van tiết lưu cĩ tiết diện thay đổi
* Van tiết lưu một chiều điều chỉnh bằng tay: Nguyên lý hoạt động tượng tự như
van tiết lưu một chiều điều chỉnh bằng tay, tuy nhiên dịng khí nén chỉ cĩ thể đi một chiều từ A qua B, chiều nguợc lại bị chặn
Ký hiệu :
Hình 5.9 Van tiết lưu một chiều điều chỉnh băng tay
4.3.3. Mơ tả hệ thống đếm sản phẩm4.3.3.1. Sơ đồ khối. 4.3.3.1. Sơ đồ khối. A B • • A B KHỐI HIỂN THỊ KHỐI XỬ LÝ TRUNG TÂM KHỐI CẢM BIẾN KHỐI CHẤP HÀNH
4.3.3.2. Sơ đồ nguyên lý 4.3.3.3.Khối cảm biến A B C D E F G A B C D E F G 1 0 0 1 P2.1 B C VAN DC P2.0 P2.1 P2.2 P2.3 P3.0 P3.0 P3.1 B C V A N P2.2 P2.3 P2.0 V24V V24V Q1 2SA872 Q2 2SA872 R3 100 R4 100 Vcc R5 1k2 R6 1k2 RL1 RELAY1 RL2 RELAY2 XTAL2 18 XTAL1 19 ALE 30 EA 31 PSEN 29 RST 9 P0.0/AD0 39 P0.1/AD1 38 P0.2/AD2 37 P0.3/AD3 36 P0.4/AD4 35 P0.5/AD5 34 P0.6/AD6 33 P0.7/AD7 32 P1.0/T2 1 P1.1/T2EX 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5 6 P1.6 7 P1.7 8 P3.0/RXD 10 P3.1/TXD 11 P3.2/INT0 12 P3.3/INT1 13 P3.4/T0 14 P3.7/RD 17 P3.6/WRP3.5/T1 16 15 P2.7/A15 28 P2.0/A8 21 P2.1/A9 22 P2.2/A10 23 P2.3/A11 24 P2.4/A12 25 P2.5/A13 26 P2.6/A14 27 U3 AT89C52 X1 11,0592 C1 33pF C2 33pF R1 8K2 C3 10uF R2 100 +5V +5V 3 2 1 8 4 U1:A LM358 RV1 1k +5V R7 10k D3 LED-RED
KHOI CAM BIEN
Q1 2SA872 Q2 2SA872 R3 100 R4 100 Vcc R5 1k2 R6 1k2
KHOI XU LI TRUNG TAM
KHOI HIEN THI
KHOI CHAP HANH
P3.0 3 2 1 8 4 U1:A LM358 RV1 1k +5V R7 10k D3 LED-RED
KHOI CAM BIEN
- Gồm hai phần: + Phần phát + Phần thu
- Được bố trí theo hành trình của băng chuyền sản. Mỗi lần cĩ sản phẩm đi qua thì phát xung báo cho vi điều khiển biết.
- Phần phát là các led phát hồng ngoại. - Phần thu là các led thu và opamp so sánh.
* Nguyên lí hoặt động: mỗi lần cĩ sản phẩm đi qua sẽ chắn ngang giữa led phát và
thu làm cho opamp tạo xung đưa vào vi điều khiển.
4.3.3.4. Khối xử lý trung tâm
- Kiểm sốt, điều khiển mọi hoặt động của mạch.
- Gởi dữ liệu đến các khối, điều khiển các khối hoặt động.
P2.0 P2.1 P2.2 P2.3 P3.0 P3.1 P2.0 XTAL2 18 XTAL1 19 ALE 30 EA 31 PSEN 29 RST 9 P0.0/AD0 39 P0.1/AD1 38 P0.2/AD2 37 P0.3/AD3 36 P0.4/AD4 35 P0.5/AD5 34 P0.6/AD6 33 P0.7/AD7 32 P1.0/T2 1 P1.1/T2EX 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5 6 P1.6 7 P1.7 8 P3.0/RXD 10 P3.1/TXD 11 P3.2/INT0 12 P3.3/INT1 13 P3.4/T0 14 P3.7/RD 17 P3.6/WR 16 P3.5/T1 15 P2.7/A15 28 P2.0/A8 21 P2.1/A9 22 P2.2/A10 23 P2.3/A11 24 P2.4/A12 25 P2.5/A13 26 P2.6/A14 27 U3 AT89C52 X1 11,0592 C1 33pF C2 33pF R1 8K2 C3 10uF R2 100 +5V +5V +5V
4.3.3.5. Khối hiển thị
- Bao gồm 2 led 7 đoạn làm nhiệm vụ hiển thị số sản phẩm đếm được 4.3.3.6. Khối chấp hành
Gồm 2 relay nhận sự điều khiển của vi điều khiển.
+ Một làm nhiệm vụ cấp nguồn cho động cơ hoặt động chạy băng chuyền. + Một làm nhiệm vụ cấp nguồn cho van khí hoạt động.
A B C D E F G A B C D E F G 1 0 0 1 P2.1 P2.0 Q1 2SA872 Q2 2SA872 R3 100 R4 100 Vcc R5 1k2 R6 1k2 Vcc
KHOI HIEN THI
B C VAN B C VAN P2.2 P2.3 V24V V24V DC VAN DAY DC VAN DAY RL1 RELAY1 RL2 RELAY2 Q1 2SA872 Q2 2SA872 R3 100 R4 100 Vcc R5 1k2 R6 1k2
KHOI CHAP HANH
1 2 J1 TBLOCK-I2 1 2 J2 TBLOCK-I2
4.4. MƠ TẢ TỒN BỘ HỆ THỐNG BẰNG THUẬT TỐNStop Stop Start Nhan Stop Chay bang tai Piston lui lai
Dung dong co bang tai Piston day san pham Dung dong co bang tai Đem du san pham Phat hien phe pham Chay dong co bang tai
4.5. TĨM LƯỢC VỀ QUÁ TRÌNH CHẾ TẠO VÀ LẮP RÁP MƠ HÌNH4.5.1. Thiết kế khung giá và hề thống băng chuyền 4.5.1. Thiết kế khung giá và hề thống băng chuyền
a) Thiết kế khung:
Thiết kế sơ bộ khung dựa vào đặc tính lam việt của băng chuyền nên khung giá phải cĩ chiều dài phù hợp. Hệ thống đẩy sản phẩm là piston xilanh 20x100 do đĩ chiều rộng củng phai lớn hơn 20cm. Phải cĩ khoảng trống để bố trí các thiết bị như động cơ điện, rơ le, bộ đếm ...
b) Thiết kế hệ thống băng chuyền :
Sử dụng hai trục φ8 để làm 2 trục tan và ba trục φ6 để làm hai trục đở và hệ thồng
căng đai. Sử dụng ổ bi đở cho các trục. Đai truyền phải cĩ độ ma sát cao để hạn chế sự trượt giửa đai và trục.
4.5.2. Thiết kế hệ thống phân loai và đếm sản phẩm a) Thiết kế hệ thống phân loai sản phẩm:
Sử dụng xilanh khí nén 20x100 để đẩy sản phẩm, van đảo chiều 5/2 và van tiết lưu để
điều chỉnh xilanh khí nén. Rơle thường mở và cơng tắc hành trình thường mở để điều khiển và nhận biết sản phẩm.
b) Thiết kế hệ thồng đếm sản phẩm:
Sử dụng led hồng ngoại để nhận biết sản phẩm đi qua. c) Chọn động cơ cho hệ thống:
Sử dụng động cơ một chiều 24V để kéo băng tải và được cấp nguồn từ bộ biến thế.
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY THIẾT KẾ...2
1.1.GIỚI THIỆU TĨM TẮT VỀ ĐỀ TÀI...2
1.2. KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG THỰC TẾ VÀ LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI ...3
CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ ...4
2.1. PHÂN TÍCH CÁC HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG...4
2.1.1. Hoạt đợng phân loại thủ cơng...4
2.1.2. Hoạt đợng phân loại tự đợng...4
2.2. CÁC YÊU CẦU KHI THIẾT KẾ HỆ THỐNG...4
2.2.1. Các chuyển đợng chính...4
2.2.2. Các yêu cầu khi thiết kế...4
2.3. PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ...5
2.3.1. Phương án 1...5
2.3.2.Phương án 2...5
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC VÀ KẾT CẤU MÁY...5
3.1.Tính tốn thơng số động học tồn máy...5
3.2 :Tính tốn động lực học tồn máy, xác định cơng suất phần tử dẫn động...7
3.2.1 Tính tốn cơng suất dẫn động cho thiết bị vận tải...7
3.2.2 Tính tốn động lực học tịan máy...8
3.2.2.1 Tính tốn cơng suất trên các trục ...8
3.2.2.2 Tính momen xoắn trên các trục...8
3.4.2.3 Tính đường kính trục sơ bộ ...9
CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN...9
4.1. PHÂN TÍCH PHẦN TỬ DẨN ĐỘNG ...9
4.1.1. Phân Tích Và Lựa Chọn Động Cơ Điện ...9
4.1.1.1 Giới thiệu động cơ điện một chiều kích từ độc lập ...9
4.1.2 Phân tích và lựa chọn các thiết bị vận tải ...12
4.1.2.2 Cấu tạo các thiết bị vận tải...13
4.1.2.3 Lựa chọn và thiết kế thiết bị vận tải ...15
4.1.3 Phân tích và lựa chọn cơ cấu đẩy sản phẩm ...16
4.1.3.1. Các loại piston xylanh ...16
4.1.3.2 Tính tốn và lựa chọn Pittong-Xilanh ...17
4.2 Phân tích và lựa chọn các cảm biến...18
4.2.1 Cảm biến quang...18
4.2.2 Cơng tắc hành trình...23
4.3 PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHẦN TỬ TIỀN DẪN ĐỘNG...24
4.3.1. Máy nén khí - thiết bị phân phối khí nén...24
4.3.2. Các phần tử trong hệ thống điều khiển...25
4.3.3. Mơ tả hệ thống đếm sản phẩm ...28
4.4. MƠ TẢ TỒN BỘ HỆ THỐNG BẰNG THUẬT TỐN...33
4.5. TĨM LƯỢC VỀ QUÁ TRÌNH CHẾ TẠO VÀ LẮP RÁP MƠ HÌNH...34
4.5.1.THIẾT KẾ KHUNG GIÁ VÀ HỆ THỐNG BĂNG CHUYỀN...34
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1) Sổ tay cơng nghệ chế tạo máy I,II - GS.TS NGUYỄN ĐẮC LỘC,PGS.TS LÊ VĂN TIẾN ,PGS.TS NINH ĐỨC TỐN , PGS.TS TRẦN XUÂN VIỆT
Nhà xuất bản khoa học và kỷ thuật.
2) Điều khiển thuỷ khí và lập trình PLC -THS.TRẦN TRỌNG HẢI 3) Thiết kế chi tiết máy - TRẦN TRỌNG HIỆP, NGUYỄN VĂN LẪM Nhà xuất bẳn giáo dục.