STT Thông số công nghệ Số liệu
1 Năng suất cấp phơi 180 viên/phút 2 Thể tích phễu rung 0.26 m3 3 Đường kính phễu rung 460 mm
4 Chiều cao của phễu 160 mm
5 Bước xoắn của máng rung 50 mm
6 Góc nâng rãnh xoắn 2o 7 Đường kính đế 360 mm 8 Chiều cao đế 90 mm 9 Góc nghiêng lị xo lá 15o 10 Số lị xo lá 7mm 11 Kích thước giảm chấn (bề rộng) 350 mm 2.4 Băng tải 2.4.1 Tổng quan
Đây là thành phần không thể thiếu của hệ thống phân loại sản phẩm. Nó có nhiệm vụ vận chuyển phơi tới vị trí thao tác, bên dưới có trang bị hệ thống con lăn. Nguồn động lực chính của băng tải chính là động cơ điện: động cơ một chiều, động cơ 3 pha lồng sóc hay servo…tùy vào yêu cầu hệ thống. Để tạo ra moment đủ lớn cho băng tải, cần nối trục động cơ với hộp giảm tốc rồi mới ra tải. Hai đầu băng tải có puli. Băng tải làm từ vật liệu nhiều lớp, thường là hai có thể là cao su. Lớp dưới là thành phần chịu kéo và tạo hình cho băng tải, lớp trên là lớp phủ.
Hình 2.36 Băng tải cơng nghiệp[ CITATION Ngu11 \l 1033 ]
Ưu điểm của băng tải.
- Cấu tạo đơn giản, bền, có khả năng vận chuyển rời và đơn chiếc theo các hướng nằm ngang, nằm nghiêng hoặc kết hợp giữa nằm ngang với nằm nghiêng.
- Vốn đầu tư khơng lớn, có thể tự động được, vận hành đơn giản, bảo dưỡng dễ dàng, làm việc tin cậy, năng suất cao và tiêu hao năng lượng so với máy vận chuyển khác thấp hơn.
- Khi thiết kế hệ thống băng tải vận chuyển sản phẩm đến vị trí phân loại có thể lựa chọn một số loại băng tải sau:
Loại băng tải Tải trọng Phạm vi ứng dụng
Băng tải dây dai < 50 kg Vận chuyển từng chi tiết giữa các nguyên công hoặc vận chuyển thùng chứa trong gia công cơ và lắp ráp
Băng tải lá 25 - 125 kg Vận chuyển chi tiết trong vệ tinh trong gia công chuẩn bị phôi và trong lắp ráp Băng tải thanh
đẩy
50 - 250 kg Vận chuyển các chi tiết lớn giữa các bộ phận trên khoảng cách > 50m.
Băng tải con lăn 30 - 500 kg Vận chuyển các chi tiết trên vệ tinh giữa các ngun cơng với khoảng cách < 50m
Hình 2.37 Danh sách các loại băng tải[ CITATION Ngu11 \l 1033 ]
- Băng tải dạng cào: sử dụng để thu dọn phoi vụn. Năng suất của băng tải loại này có thể đạt 1,5 tấn/h và tốc độ chuyển động là 0,2m/s. Chiều dài của băng tải là không hạn chế trong phạm vi kéo là 10kN.
- Băng tải xoắn vít: có 2 kiểu cấu tạo:
+ Băng tải 1 buồng xoắn: Băng tải 1 buồng xoắn được dùng để thu dọn phoi vụn. Năng suất băng tải loại này đạt 4 tấn/h với chiều dài 80cm.
+ Băng tải 2 buồng xoắn: có 2 buồng xoắn song song với nhau, 1 có chiều xoắn phải, 1 có chiều xoắn trái. Chuyển động xoay vào nhau của các buồng xoắn được thực hiện nhờ 1 tốc độ phân phối chuyển động.
- Cả 2 loại băng tải buồng xoắn đều được đặt dưới máng bằng thép hoặc bằng xi măng.
Giới thiệu băng tải dùng trong đề tài. Do băng tải dùng trong hệ thống làm nhiệm vụ vận chuyển sản phẩm nên trong đề tài nhóm đã lựa chọn loại băng tải dây đai với những lý do sau đây:
+ Tải trọng băng tải nhẹ.
+ Kết cấu cơ khí khơng q phức tạp. + Linh hoạt, dễ dàng hiệu chỉnh.
Tuy nhiên loại băng tải này cũng có nhược điểm như: độ chính xác khi vận hành khơng cao do nhiều yếu tố: do nhiệt độ môi trường ảnh hưởng, độ ma sát của dây đai giảm qua thời gian...
2.4.2 Thông số đầu vào
Hệ thống có các thơng số đầu vào như sau: - Nguồn lực đẩy phơi: xy lanh khí nén.
- Nguồn lực quay băng tải: động cơ điện.
- Chọn thời gian băng tải đặt tốc độ làm việc: t1 = 1 (s) - Chiều dài băng tải: L= 610 (mm).
- Thơng số hình học phơi: 16x8x6 (mm). - Khối lượng phơi: m = 1 (g) = 0,001 (kg). - Khối lượng lọ thuốc: mL= 50 (g)= 0,05 (kg).
- Khối lượng mâm xoay mm= 250 (g)= 0,25 (kg)
- Năng suất làm việc: N1 = 24 (sp/phút), N2 = 4 (lọ/phút)
- Vận tốc băng tải v (m/s) - Độ dày băng tải: h (m) - Chiều rộng băng tải: B (m)
- Diện tích tiết diện mặt cắt ngang: S (m2)
Hình 2.38 Sơ đồ phân bố phôi trên băng tải[ CITATION Ngu11 \l 1033 ]
Hình 2.39 Đồ thị biểu diễn quá trình tăng – giảm tốc của băng tải[ CITATION Ngu11 \l 1033 ]
2.4.3 Tính sơ bộ dữ liệu đầu vào.
2.4.3.1. Tính tốn chọn dây đai băng tải sản phẩm.
Đặc điểm của dây đai băng tải: vải cao su.
Hệ thống phân loại sản phẩm trong đồ án thiết kế này có kích thước tương đối nhỏ (chiều dài L= 610 mm), cơng suất khơng lớn nên ta có thể chọn băng tải là loại băng làm vải dệt từ sợi bông, một lớp, bề rộng là 60 mm. Cụ thể như sau: − Chiều dày lớp bọc cao su bề mặt làm việc của băng tải: δlv = 0,5 (mm)
− Chiều dày lớp bọc cao su của bề mặt không làm việc của băng tải: δklv= 0,5 (mm)
− Chiều dày của lớp màng cốt: δm =1 mm
Chiều dày của băng tải: h= δlv +δklv +δm.i= 0,5+ 0,5+ 1.1= 2(mm) (2.57) (Trong đó i là số lớp màng cốt)
Hình 2.40 Mặt cắt dây đai[ CITATION Ngu11 \l 1033 ]
Tại một thời điểm sẽ có 6 sản phẩm trên băng tải, vậy khoảng cách mỗi sản phầm sẽ là:
x=610÷5=122(mm)
Khi đó, tổng khối lượng thuốc lớn nhất đạt được tại một thời điểm nhất định trên băng tải là:
M=nsp× msp=6×0,001=0,006(kg) (2.58) Trong đó:
- nsplà số sản phẩm
- msp là khối lượng sản phẩm
Trong 1 phút, băng tải đi được quãng đường là:
s=L × N msp = 610×24 6 =¿ 2440 (mm) (2.59) Vận tốc băng tải là: v=s t= 2440 60 =40,67(mm/s)(2.60) Như vậy ta đã chọn được:
- Băng tải có chiều dày 2 mm - Vận tốc băng tải là 40,67 mm/s
- Khoảng cách giữa các sản phẩm là 122 mm - Thời gian một viên thuốc đi hết băng tải là 15 s - Đường kính puly 30 mm và chiều dài 75 mm
2.4.3.2. Tính chọn băng tải lọ.
Với băng tải lọ thuốc, các lọ thuốc sẽ có thời gian chờ, tức băng tải vẫn chạy và các lọ thuốc đứng yên, thời gian chờ này phụ thuộc vào số thuốc quy định trong mỗi, để thuận tiện cho tính tốn, ta cho mỗi lọ thuốc gồm 6 viên, như vậy, số lọ có thể đóng thuốc trong 1 phút là 4 lọ, nên lọ cùng lúc khi có trên băng tải là 4 lọ. Từ đây, ta tính tốn và lựa chọn thơng số băng tải như sau:
- Chiều dài 610 mm - Bề rộng băng tải 60 mm - Chiều dày băng tải 2 mm - Vận tốc băng tải là 40,67 mm/s
- Khoảng cách giữa các lọ là 203,33 mm - Thời gian một lọ đi hết băng tải là 15 s - Đường kính puly 30 mm và chiều dài 75 mm
2.5 Động cơ.
2.5.1 Tổng quan.
Là máy điện dùng để chuyển đổi năng lượng điện sang năng lượng cơ, động cơ điện được sử dụng rất phổ biến ứng dụng trong nhiều loại máy móc thiết bị. Các loại động cơ điện thường được sử dụng để truyền động cơ băng tải là:
- Động cơ không đồng bộ: động cơ được sử dụng phổ biến trong công nghiệp, có ưu điểm là giá thành rẻ chống quá tải tuy nhiên để điều khiển tốc độ của động cơ này lại gặp rất nhiều khó khan tốn kém về chi phí.
- Động cơ servo: được thiết kế cho những hệ thống hồi tiếp vịng kín. Tín hiệu ra của động cơ được nối với một mạch điều khiển. Khi động cơ quay, vận tốc và vị trí sẽ được hồi tiếp về mạch điều khiển này. Nếu có bầt kỳ lý do nào ngăn cản chuyển động quay của động cơ, cơ cấu hồi tiếp sẽ nhận thấy tín hiệu ra chưa đạt được vị trí mong muốn. Mạch điều khiển tiếp tục chỉnh sai lệch cho động cơ đạt được điểm chính xác.
- Động cơ đồng bộ: động cơ mà có tốc độ quay của rotor bằng tốc độ qua của từ trường. Tốc độ của động cơ đồng bộ không phụ thuộc vào tải, không phụ thuộc vào điện áp lưới điện chỉ phụ thuộc vào tốc độ của từ trường quay và có thể đạt được hiệu suất rất cao. Tuy nhiên nó lại có giá thành cao và việc vận hành mở máy gặp nhiều khó khăn.
- Động cơ điện một chiều: động cơ điện hoạt động với dòng điện một chiều. Động cơ điện công suất nhỏ được sử dụng phổ biến trong dân dụng với giá thành rẻ và việc điều chỉnh tốc độ dễ dàng. Động cơ một chiều công suất lớn được sử dụng trong truyền động băng tải công nghiệp hay trong vận hành hệ thống truyền động do cung cấp moment khởi động lớn đáp ứng yêu cầu thực tế. Theo yêu cầu của đồ án nên lựa chọn động cơ một chiều vì những lí do sau: - Có cấu tạo đơn giản vận hành dễ dàng.
- Có thể dễ dàng điều chỉnh tốc độ với độ chính xác cao. - Giá thành rẻ, mẫu mã đa dạng trên thị trường.
2.5.2 Tính tốn động cơ.
2.5.2.1. Động cơ băng tải sản phẩm.
Tính chọn cơng suất động cơ truyền động thiết bị vận tải liên tục thường theo công suất cản tĩnh. Chế độ q độ khơng tính vì số lần đóng cắt ít, khơng ảnh hưởng đến chế độ tải của động cơ truyền động. Phụ tải của thiết bị liên tục thường ít thay đổi trong q trình làm việc nên khơng cần thiết phải kiểm tra theo điều kiện phát nóng quá tải. Trong điều kiện làm việc nặng nề của thiết bị, cần kiểm tra theo điều kiện mở máy.
Công suất động cơ truyền động băng tải bao gồm 3 thành phần chủ yếu sau: - Công suất P1 để dịch chuyển vật liệu.
- Công suất P2 để khắc phục tổn thất do ma sát trong các ổ đỡ, ma sát giữa băng tải và các con lăn khi băng tải chạy không tải.
- Công suất P3 để nâng băng tải (nếu băng tải nghiêng). Tính P1
•
Do băng tải làm việc trên nguyên lý truyền chuyển động dùng lực ma sát giữa băng tải và con lăn. Do đó ta có mơ hình tính tốn như sau:
Hình 2.40 Các lực tác động lên băng tải[ CITATION TạH19 \l 1033 ]
Trong đó:
- P: Trọng lượng của phôi (viên thuốc).
- Fc: lực căng băng tải
- S: Lực liên kết
Giả sử băng tải trên bị võng đi một góc θ Ta có phương trình như sau:
S.sinθ = P2 (N) (2.61)
S.cosθ = FC (N) F𝑐 = P
2.tanθ (N)
Hệ số ma sát giữa con lăn và băng tải là: μ
F𝑚𝑠 = F𝑐.𝜇 = 2. tanP . μθ (N) (2.62)
Vậy lực ma sát và công suất P1 là:
Thay số: - P = 6.m.g = 6.0,001.9,8 = 0,059 (N) - Hệ số ma sát lấy bằng: μ = 0,35 - v = 40,67 (mm/s) = 0,04067(m/s) - Góc võng lớn nhất: θ=10 P1 = F𝑚𝑠.v = 2. tanP . μ . νθ = 0,059.0,35.0 .0412. tan 10 = 0,024 (W) Tính P2
Lực cản do ma sát giữa con lăn và ổ lăn khi băng tải chuyển động không tải là:
F2 = 2.L.𝛿𝑏.k2.g (2.64)
Trong đó:
- k2 = 0,05: Hệ số tính đến lực cản khi khơng tải.
- 𝛿𝑏 = 1,1.B.𝛿 = 1,1.0,6.0,035 = 0,0231(kG/m): Khối lượng băng tải
trên một mét chiều dài băng tải.
Công suất cần để khắc phục lực ma sát ổ lăn và con lăn:
P2 = 2.L.𝛿𝑏.k2.g.v = 2.0,61. 0,0231.0,05.9,8.0,041 = 0,0006(W) (2.65)
Tính P3
- P3=0 do băng tải nằm ngang. - Vậy công suất trên trục tang là:
P = P1 + P2 + P3 = 0.0246 (W)
- Công suất trên trục động cơ:
P𝑑𝑐 = k3.Pn = 0,033 (W)
Với: k3 = 1,3: hệ số dự trữ về công suất.
η = 0,98: hệ số truyền tải cơng suất của bộ truyền đai
Ta có thể thấy, vì sản phẩn là viên thuốc có khối lượng nhỏ, nên góc võng sẽ rất nhỏ xấp xỉ giá trị 0, nên ở đây, cơng suất động cơ ta có thể lựa chọn sao cho phù hợp với tốc độ và tính kinh tế.
- Tốc độ quay của trục máy:
𝜔 = D/ν2= 40,6730/2 = 2,7(rad/s)
n = ω2.π.60 = 2,7.602.π ≈ 25 (vg/ph)
- Tỷ số truyền hộp giảm tốc bánh răng: N11 (u=11). - Số vòng quay sơ bộ của động cơ:
nđc = u.n = 11.25 = 275 (v/p)
Trong đó:
- D: Đường kính puly
- v: vận tốc của băng tải
- Chọn động cơ thỏa mãn điều kiện: Pđc > Pct; nđc ≈ n.
- Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ: nđc = 285 (vịng/phút)
Hình 2.42 Thơng số kỹ thuật động cơ TG-85B-SG-gear ratio = 1/15[ CITATION www1 \l 1033 ]
Ta chọn động cơ gearmotor DC: TG-85B-SG (12V) -gear ratio = 1/15. (hãng TSUKASA ELECTRIC CO).
2.5.2.2. Động cơ băng tải lọ.
Thông số trọng lượng lọ là: PL= 0,05.9,8 = 0,49 (N)
Số lọ trên băng tải cùng lúc: n = 4
Tải trọng lớn nhất P=PL. n=0,49.4=1,96(N)
Tính tốn tương tự như phần trên, ta được các thông số:
- Công suất trên trục động cơ: Pđc=¿ 0,8 (W)
- Số vòng quay sơ bộ động cơ: nđc=275(vòng/phút)
Từ đây, ta chọn động cơ gearmotor DC: TG-85B-SG (12V) -gear ratio = 1/15. (hãng TSUKASA ELECTRIC CO).
2.5.2.3. Động cơ mâm xoay
Thơng số đầu vào:
- Đường kính mâm xoay: d= 200 (mm)
- Khối lượng mâm xoay mm= 250 (g) = 0,25 (kg)
- Thời gian di chuyển từ từ vị trí nhận thuốc đến đóng nắp: t = 2s Trọng lượng mâm xoay: Pm= 0,25.9,8 = 2,45 (N)
Với số lọ tối đa trên mâm là 4 nên lực ma sát trượt tối đa là:
Fms=4μN=4.0,15.(0.059+0,49)=0,33 (N)
Tải trọng lớn nhất: P=Pm+Fms=2,45+0,33=2,78(N) Ta tính được vận tốc:
v=π . d/4.t=200π/4.2=78,54¿ ¿ ¿
- Cơng suất động cơ: Pđc=2,9(W)
- Số vịng quay sơ bộ động cơ: nđc=82,5 (vịng/phút)
Hình 2.43 Thơng số kỹ thuật động cơ TG-85B-SG-gear ratio = 1/50[ CITATION www1 \l 1033 ]
Từ đây, ta chọn động cơ gearmotor DC: TG-85B-SG (12V) -gear ratio = 1/50. (hãng TSUKASA ELECTRIC CO).
2.6 Ổ lăn.
Thời gian sử dụng ổ lăn: L h = 25000h.
Số vòng quay của trục: n = ν 2.π .D 2 = 40,67.60 2.π .30 2 = 26 (vg/ph)
Ổ lăn không chịu lực dọc trục mà chỉ chịu lực hướng tâm:
Fr = 2. tanP(θ) = 0,006.9,8
2. tan(10) = 1,68(N), Fa=0(N)
Vì ổ khơng chịu tác dụng của tải trọng dọc trục nên chọn ổ bi đỡ 1 dãy cỡ siêu nhẹ, kí hiệu 1000904 có: C = 2,10kN; C0 = 1,07kN
Tỉ số Fa / C o = 0 < e vớie=1,5.tan∝, ∝ là góc tiếp xúc; vịng trong quay nên
V=1[ CITATION Trị \l 1033 ] Do đó: Fa /V.Fr = 0 < e . Vậy X = 1 và Y = 0 Với Y = 0, ta có: Q = X.V.Fr.kt .kd = 1,68.1.1,2.1 = 2,02 (N) Trong đó: k t = 1; k d = 1,2 Ta có: LE=60.n .10−6. Lh=60.26.10−6.25000=39,68(tri uệ vịng) Theo cơng thức 11.1[1], Cd = Q.LM1/m = .1,68. 39,681/3 = 5,73 (N) = 0,00573 (kN) < 𝐶 = 2,1 (kN)
Vậy ổ lăn chúng ta chọn là ổ bi đỡ 1 dãy với các thông số sau: Bảng 2.2 Thơng số ổ lăn Kí hiệu ổ d D B r C C0 (mm ) (mm ) (mm ) (mm ) (kN ) (kN ) 1000904 9 20 6 0,5 2,1 1,07 2.7 Xy lanh khí nén
Hình 2.44 Hình chiếu bằng của hệ thống phân loại[ CITATION TạH19 \l 1033 ]
Gọi:
− v là tốc độ của xy lanh (mm/s), phụ thuộc vào áp suất và điều chỉnh van tiết lưu, ở đây, dựa vào tốc độ băng tải và khoảng cách giữa các viên thuốc, ta chọn v = 30 (mm/s).
− W là hành trình của xy lanh, chọn W = 75 (mm) − t là thời gian hành trình của xy lanh, chọn t = 0,5 (s)
Đối tượng mà xy lanh tác động vào là viên thuốc có khối lượng nhẹ nên việc tính tốn lựa chọn xy lanh chỉ quan tâm tới hành trình (stroke). Nhóm đã quyết định chọn CXSJ M6-20. Thơng số kỹ thuật và ý nghĩa ký hiệu cho bởi hình