Chương 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ
2.2. Giới thiệu về phần cứng của hệ thống
2.2.1.Băng tải:
2.2.1.1. Giới thiệu về băng tải:
Hình 2.6: Một hệ thống vận chuyển sử dụng băng tải.
Băng tải thường được sử dụng để di chuyển các vật liệu đơn giản và vật liệụ rời theo phương ngang và phương nghiên. Trong các dây chuyền sản xuất, băng tải được sử dụng rộng rãi như những phương tiện vận chuyển các cơ cấu nhẹ, trong các xưởng luyện kim dùng để vận chuyển quặng, than đá, các loại xỉ lò trên các trạm thủy điện thì dùng vận chuyển nhiên liệu.
Hình 2.7: Băng tải vận chuyển cát.
• 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 không lớn lắm, 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 không lớn lắm.
• Cấu tạo chung của băng tải:
Hình 2.8: Cấu tạo chung băng tải.
1. Bộ phận kéo cùng các yếu tố làm việc trực tiếp mang vật.
2. Trạm dẫn động, truyền chuyển động cho bộ phận kéo.
3. Bộ phận căng, tạo và giữ lực căng cần thiết cho bộ phận kéo.
4. Hệ thống đỡ (con lăn, giá đỡ...) làm phần trượt cho bộ phận kéo và các yếu tố làm việc.
2.2.1.2. Giới thiệu băng tải sử dụng trong mô hình.
Tùy theo từng loại nguyên vật liệu hay sản phẩm mà có nhiều loại băng tải khác nhau: băng tải xích, băng tải con lăn, băng tải xoắn ốc, băng tải dây đai, băng tải đứng…
Do băng tải dùng trong mô hình làm nhiệm vụ vận chuyển cát nên nhóm đã lựa chọn loại băng tải dây đai cao su truyền động bằng xích với những lý do sau đây:
- Tải trọng băng tải không quá lớn.
- Kết cấu cơ khí không quá phức tạp.
- Dễ dàng thiết kế chế tạo.
- Có thể dễ dàng hiệu chỉnh băng tải.
môi trường ảnh hưởng tới băng tải, độ ma sát của dây đai giảm qua thời gian...
2.2.2. Động cơ điện:
2.2.2.1. Giới thiệu về động cơ điện
Hình 2.9: Động cơ điện.
Động cơ điện là một cái máy điện biến đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ.
Từ những đồ dùng trong gia đình như máy quạt, máy giặc, máy bơm nước...đến những máy móc đồ sộ hiện đại trong công nghiệp sản xuất như máy khoan, máy tiện, máy trộn...thậm chí đến ổ cứng, ổ quang trong công nghệ máy tính đều là động cơ điện.
• Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của động cơ điện:
Phần chính của động cơ điện gồm phần đứng yên stator và phần chuyển động rotor được quấn nhiều vòng dây dẫn hay có nam châm vĩnh cửu. Khi cuộn dây trên rotor và stator được nối với nguồn điện, xung quanh nó tồn tại các từ trường, sự tương tác từ trường của rotor và stator tạo ra chuyển động quay rotor quanh trục hay 1 momen.
• Phân loại động cơ điện:
Có thể phân loại động cơ điện làm 2 loại chính: động cơ điện 1 chiều và động cơ điện xoay chiều. Trong động cơ điện xoay chiều có thể phân loại động cơ đồng bộ và động cơ không đồng bộ, động cơ xoay chiều 1 pha và động cơ xoay chiều 3 pha.
Hình 2.10: Động cơ điện 1 chiều và động cơ điện xoay chiều.
2.2.2.2. Động cơ điện trong hệ thống:
Hình 2.11: Động cơ điện một chiều.
• Thông số động cơ:
+Động cơ một chiều giảm tốc.
+Điện áp làm việc 12-14 V DC. + Công suất động cơ 25W.
2.2.3 Tính chọn bộ truyền:
Ở đây bộ truyền được sử dụng để truyền chuyển động từ động cơ sang trục tang là 2 trục song song và cách xa nhau nên ta sử dụng bộ truyền đai hoặc bộ truyền xích.
2.2.3.1. Bộ truyền đai:
A
A A - A
1 2
3
4
B? truy?n dai
Hình 2.12: Cấu tạo bộ truyền đai.
-Ưu điểm : Bộ truyền đai kết cấu đơn giản , làm việc êm , giữ an toàn cho các chi tiết máy khi quá tải đột ngột
-Nhược điểm : Bộ truyền đai có sự trượt giữa dây đai và bánh đai nên tỷ số truyền không ổn định , và phải có lực căng đai ban đầu F0
2.2.3.2. Bộ truyền xích:
Hình 2.13: Cấu tạo bộ truyền xích 1: Bánh xích lớn 2: Bánh xích nhỏ 3:Dây xich
- Ưu điểm: Bộ truyền xích có kích thước nhỏ gọn hơn , khi làm việc không trượt , hiệu suất truyền động khá cao , lực tác dụng lên trục nhỏ
- Nhược điểm: Chế tạo lắp ráp phức tạp , thường xuyên bôi trơn ,và giá thành tương đối cao.
Dựa vào ưu nhược điểm của băng tải sử dụng bộ truyền đai và bộ truyền xích, cộng với yêu cầu của băng tải của mô hình, chúng em chọn bộ truyền xích:
2.2.3.3. Tính chọn bộ truyền xích:
• Chọn loại xích : Ở đây ta chọn xích ống con lăn.
• Định số răng đĩa xích:
Chọn số răng xích Z1 = Z2 =30 ( răng).
Tỉ số truyền 1 :1.
• Chiều dài xích và khoảng cách trục A:
Chọn chiều dài xích 60 cm.
Khoảng cách trục A= 20cm nghiêng góc >100 so với phương thẳng đứng.
Băng tải quay chậm với tốc độ khoảng 0.05m/s.
Hình 2.14: Truyền động xích.
2.2.4 Encoder:
Để phù hợp với yêu cầu và thiết kế cơ khí của hệ thống chúng em đã chọn loại encoder xoay để đo tốc độ băng tải
Hình 2.15: Encoder xoay 2.2.4.1. Giới thiệu về encoder xoay:
Mạch Volume xoay Rotary Encoder 360 độ không giới hạn số vòng quay, encoder đưa ra 2 xung vuông 90 độ gọi là 2 phase A và B, xung từ encoder đưa ra có thể dùng để nhận biết chiều quay, tốc độ quay, vị trí, module cung cấp 2 ngõ ra cho 2 phase và 1 ngõ ra dạng nút nhấn.
2.2.4.2. Thông số kỹ thuật:
• Điện áp sử dụng: 3~5VDC
• Độ phân giải 20 xung/vòng.
2.2.4.3. Các chân tín hiệu:
• +: Chân cấp nguồn 3~5VDC
• GND: chân cấp nguồn âm 0VDC
• CLK: phase A
2.2.5 Module điều khiển tốc độ động cơ DC L298:
2.2.5.1. Giới thiệu về module L298:
Mạch điều khiển động cơ DC L298 có khả năng điều khiển 2 động cơ DC, dòng tối đa 2A mỗi động cơ, mạch tích hợp diod bảo vệ và IC nguồn 7805 giúp cấp nguồn 5VDC cho các module khác (chỉ sử dụng 5V này nếu nguồn cấp <12VDC).
Mạch điều khiển động cơ DC L298 dễ sử dụng, chi phí thấp, dễ lắp đặt, là sự lựa chọn tối ưu trong tầm giá.
2.2.5.2. Thông số kỹ thuật:
• IC chính: L298 - Dual Full Bridge Driver
• Điện áp đầu vào: 5~30VDC
• Công suất tối đa: 25W 1 cầu (lưu ý công suất = dòng điện x điện áp nên áp cấp vào càng cao, dòng càng nhỏ, công suất có định 25W).
• Dòng tối đa cho mỗi cầu H là: 2A
• Mức điện áp logic: Low -0.3V~1.5V, High: 2.3V~Vss
Hình 2.16: Module L298.