Chương 3 : TÍNH TỐN, THIẾT KẾ MƠ HÌNH PHÂN LOẠI XỒI
d. Sử dụng bộ tuyền xích
3.2.3 Thiết kế cơ cấu phân loại xoài theo tỷ trọng
Nguyên lý hoạt động
Xồi đạt chuẩn về hình dạng màu sắc sẽ theo băng tải đi qua khu vực xử lý. Tại đây ở dưới băng tải được gắn 1 Loadcell làm nhiệm vụ cân khối lượng của trái xoài (kết nối trực tiếp với PLC). Sau đó kết quả được trả về PLC xử lý tiếp theo
Tính tốn thiết kế * Thiết kế băng tải
- Vì là phân loại đồng loạt và phân ra nhiều loại xoài nên ta dùng khay xồi có thể chứa được 1 quả. Ưu điểm giúp chúng ta dễ dàng phân loại xoài theo tỷ trọng của
20
từng quả một, qua đó thể hiện được chính xác tỷ trọng của từng quả. Dựa trên kích thước của xồi ở trên ta thiết kế được khay có hình dạng như sau:
Hình 3.5 Khay chứa xồi
- Với cơng suất 3 tấn/h ta tính tốn được kích thước băng tải là 4000x830x870 mm ( dàixrộngxcao)
Hình 3.6 Băng tải phân loại xồi theo tỷ trọng
21
Khối lượng thực tế của trái xoài m = m1+m2
Trong đó: - m1 là phần khối lượng mà bị mất do lực đàn hồi(bằng hợp lực căng băng tải tại thời điểm đang xét )
- m2 :phần khối lượng mà loadcell đọc được
Vì độ chuyển vị của đầu cân loadcell rất nhỏ với khối lượng trung bình trái xồi từ 350-700g nên ta bỏ qua và coi như toàn bộ khối lượng m2 tác dụng lên loadcell khi m1 đã làm cho cho trái xoài đè băng tải xuống 1 đoạn a chạm vào loadcell.
Giả sử băng tải giãn đều với lực đàn hồi Fđh = K.l Với K (N/mm) là hệ số đàn hồi K= 𝐸𝑆
𝑙0 Trong đó : E là modun đàn hồi của băng tải
S là tiết diện băng tải l0 chiều dài băng tải xét
l mm là độ giãn ra của băng tải
Tại thời điểm băng tải chạy ổn định với vận tốc v (mm/s) Khi có tải (trái xồi) thì băng tải chùn xuống một đoạn a Ta xét băng tải tại điểm D tiếp tuyến với trái xoài
22
Theo định luật 2 Newton ta có: 𝑃⃗⃗⃗ 1 + ∑𝑛 𝑇⃗⃗ 𝑖
𝑖=1 =0 Ta phân tích ∑𝑛 𝑇⃗⃗ 𝑖 𝑖=1 =∑𝑛 𝑇⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑂𝑥𝑧 𝑖=1 + ∑𝑛 𝑇⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑂𝑦𝑧 𝑖=1 **** Xét trong hệ trục Oxz :
--- Giả sử ban đầu chưa có tải (trái xồi) thì băng tải bị giãn ra 1 đoạn l bởi lực kéo băng tải Fk=Fđh=T = Kl
23
Với T (N) là lực căng tại B khi băng tải chạy với vận tốc v(mm/s) Fk = 1000.𝑃
𝑣 (N)
Với P(w) công suất trục B P = 𝑃đ𝑐
𝜂𝑥𝜂𝑜𝑙 ;
Chọn 𝜂𝑥=0.97 ; 𝜂𝑥=0.99
Vì băng tải giãn đều nên ta xét tại điểm C cách A 1 đoạn x thì lực đàn hồi là Fđh1 ,
Fđh2 : Fđh1 = Fđh2 Với : Fđh1 = T11 = K1l1 ; Fđh2 = T12 = K2l2 K1=K. 𝑙0 𝑙01 ; K2=K. 𝑙0 𝑙02 l1 = x- l01 ; l2 = l-x- l02 l01 + l02 =l0 = l -l =l - 𝐹𝑘 𝐾 (mm) {𝐾1l1− 𝐾2l2 = 0 𝑙01 + 𝑙02 = 𝑙0 {(𝑙 − 𝑥)𝑙01 − 𝑥𝑙02 = 0 𝑙01 + 𝑙02 = 𝑙0 𝑙01 = 𝑥𝑙0 𝑙 ; 𝑙02 = (𝑙−𝑥)𝑙0 𝑙 𝐾1 = K. 𝑙 𝑥 ; 𝐾2 = K. 𝑙 𝑙−𝑥 l1 = x- 𝑥(𝑙−𝐹𝑘𝐾 ) 𝑙 (mm); l2 = 𝑙 − 𝑥 − (𝑙−𝑥)(𝑙−𝐹𝑘𝐾 ) 𝑙 (mm) ; ----Khi đã có tải trọng(trái xồi):
Giả sử đặt loadcell cách băng tải 1 đoạn a (mm)
Khi đó vị trí C thành D làm băng tải căng T1’T2’ và giãn ra l1’ l2’ Với T1’=K1l1’ ; T2’=K2l2’
24
Xét cân bằng tại điểm D: 𝑃⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 11 = 𝑇⃗⃗⃗⃗⃗ ′ + 𝑇11 ⃗⃗⃗⃗⃗ ′ 12
Theo định lý cosin ta có: P112 = T11’ 2 + T12’ 2 + 2T11’T12’Cos()
P112 = K2.[(𝑙 𝑥 ( √𝑥2+ 𝑎2 – 𝑥(𝑙− 𝐹𝑘 𝐾.) 𝑙 ))2 + ( 𝑙 𝑙−𝑥 (√(𝑙 − 𝑥)2 + 𝑎2−(𝑙−𝑥)(𝑙− 𝐹𝑘 𝐾 ) 𝑙 ) )2 +2.(𝑙 𝑥 ( √𝑥2+ 𝑎2 – 𝑥(𝑙− 𝐹𝑘 𝐾.) 𝑙 )).( 𝑙 𝑙−𝑥(√(𝑙 − 𝑥)2+ 𝑎2−(𝑙−𝑥)(𝑙− 𝐹𝑘 𝐾 ) 𝑙 )). 𝑥2+𝑎2−𝑥𝑙 √𝑥2+𝑎2.√(𝑙−𝑥)2+𝑎2] Với Cos()= 𝑥2+𝑎2−𝑥𝑙 √𝑥2+𝑎2.√(𝑙−𝑥)2+𝑎2 l1’= AC- l01 ; l2’= BC- l02 ; m11 = 𝑃11 𝑔 .1000 (g);
Với mọi l ; K ; F ; a cố định ta ln có sự phụ thuộc của m vào x theo đồ thị sau :
25
Hình 3.7 Ví trí cân xồi (loadcell)
Cơ cấu phân loại (theo tiêu chuẩn VIETGAP)
Nguyên lý hoạt động
Sau khi nhận được kết quả trả về: khối lượng và thể tích, PLC sẽ tiến hành điều khiển rút khóa chốt từ bằng cách trả tín hiệu về thơng qua bộ hẹn giờ Timer làm các con lăn trên từng khay chứa xoài theo từng loại rớt xuống khỏi đường ray dẫn vào từng máng khác nhau dựa vào tiêu chuẩn phân loại của VIETGAP đối với xồi cát Chu và xồi cát Hịa Lộc.
26
Hình 3.8 Cơ cấu phân loại xồi theo tiêu chuẩn VIETGAP
Tính tốn thiết kế cơ khí
Dựa theo khối lượng trung bình của cát Chu và cát Hịa Lộc và trong q trình thực nghiệm ta thấy khối lượng lớn nhất mà trái xồi có thể đạt đến là: 𝑚𝑚𝑎𝑥 = 750𝑔 nên ta có:
𝑃𝑥𝑜à𝑖 = 𝑚. 𝑔 = 0,75.10 = 7,5 (𝑁)
Chọn 𝑔 = 10 (𝑚/𝑠2)
27
Hình 3.9 Khóa chốt điện từ dùng để phân loại xồi
Khoảng cách giữa các khay xoài của mỗi phần là 200 mm, khoảng cách giữa các máng phân loại là 390mm, nên ta chọn khoảng cách tối thiểu của 2 chốt điện từ là 390mm.
Với khoảng chiều dài 2 đầu bánh răng, cùng phần xử lý tỷ trọng (loadcell) là 2000mm.
Ta có 𝑙𝑏ă𝑛𝑔 𝑡ả𝑖 2 = 390𝑥5 + 2000 = 3950(𝑚𝑚)
28