Tài liệu Thiết kế hệ thống phân loại và đếm sản phẩm theo kích thước

Đồ Án Môn Học HTĐKTĐ GVHD: Nguyễn Đắc Lực LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật con người ngày càng đòi hỏi trình độ tự động hoá phải càng phát triển để đáp ứng được nhu cầu của mình. Tự động hoá ngày càng phát triển rộng rãi trong mọi lĩnh vực kinh tế, đời sống xã hội, nó là ngành mũi nhọn trong công nghiệp. Ngày nay, trình độ tự động hoá của một quốc gia đánh giá cả một nền kinh tế của quốc gia đó. Chính vì lẽ đó mà việc phát triển tự động hoá là một việc hết sức cần thiết. Viêc tạo ra các sản phẩm tự động hoá không những trong công nghiệp mà ngay cả trong đời sống con người ngày càng được phổ biến. Hầu như trong mọi lĩnh vực đều thấy có cần thiết của tự động hoá. Từ những thực tế trên là sinh viên của ngành Cơ Khí Chế Tạo, từ nhữnh kiến thức đã học chúng em đã chọn và thực hiện đê tài “Thiết kế hệ thống phân loại và đếm sản phẩm theo kích thước ”. Như đã nói ở trên việc tạo ra một hệ thống như vậy để thay thế con người thiết nghĩ cũng là vấn đề hết sức cần thiết. Với phạm vi đồ án chúng em sẽ tạo ra một mô hình mô phỏng hoạt động của hệ thống phân loại và đếm sản phẩm. Trong thời gian thực hiện đề tài chúng em đã nhận được sự giúp đỡ của các thầy cô và các bạn , đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Đắc Lực để chúng em có thể hoàn thành đề tài này. Chúng em xin chân thành cảm ơn. Việc hoàn thành đề tài này sẽ không tránh được những sai lầm thiếu sót. Chúng em rất mong được sự phê bình đánh giá của các thầy cô để chúng em có thể rút ra được kinh nghiệm và cũng nhằm bổ sung kiến thức cho mình. Sinh viên thực hiện Nguyễn Văn An Lê Phước Bảo Trần Hoàng Ben SVTH :Nguyễn Văn An, Lê Phước Bảo, Trần Hoàng Ben Trang 1 Đồ Án Môn Học HTĐKTĐ GVHD: Nguyễn Đắc Lực CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ MÁY THIẾT KẾ 1.1.GIỚI THIỆU TÓM TẮT VỀ ĐỀ TÀI Nguyên lý làm việc : Máy phân loại sản phẩm này hoạt động trên nguyên lý dùng các cảm biến để xác định chiểu cao của sản phẩm. Sau đó dùng xilanh để loại bỏ sản phẩm có kích thướt không đạt yêu cầu. Những sản phẩm có kích thước đạt yêu cầu sẽ được đếm bằng các cảm biến cho đến khi đạt đủ số lượng theo yêu cầu rồi tiếp tục được chuyển đến các thùng hàng để đóng gói. Từ nguyên lý làm việc trên ta thấy muốn máy hoạt động được cần những chuyển động cần thiết: chuyển động tịnh tiến để đưa sản phẩm vào để phân loại, ta dùng băng chuyền để tạo ra chuyển động này. Để truyền động chuyển động quay cho trục của băng chuyền ta dùng động cơ điện một chiều thông qua bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng trung gian. Ngoài chuyển đông đưa sản phẩm vào của băng chuyền máy còn chuyển động cần thiết nữa đó là hai chuyển động tịnh tiến để đẩy sản phẩm không đạt kích thước của xilanh. Chuyển động của xilanh được điều khiển bởi hệ thống khí nén. Chu trình làm việc máy : Khi ấn nút Start máy hoạt động, sản phẩm được vào băng chuyền. Khi sản phẩm ở trên băng chuyền nó sẻ được phân loại với kích thướt lớn nhỏ khác nhau. Các phế phẩm sẻ được loại bỏ còn các sản phẩm sau khi được phân loại sẽ được đếm và chuyển đến thùng hàng để đóng gói. Chu trình cứ thế tiếp tục cho đến khi phân loại xong sản phẩm. Loại sản phẩm được phân loại: Hiện nay công việc phân loại và đếm sản phẩm là một công việc lặp đi lặp lại nên không thể tránh được sự nhàm chán trong công việc. Công việc phân loại và đếm gạch men,các loại trái cây như dừa, bưởi, các thùng hàng.... theo kích thước là một công việc mất khá nhiều thời gian và dễ gây sự nhầm lẫn. Ngày nay để nâng cao năng suất lao động, nâng cao chất lượng và ổn định chất lượng sản phẩm, người ta đã đưa vào các thiết bị sản SVTH :Nguyễn Văn An, Lê Phước Bảo, Trần Hoàng Ben Trang 2 Đồ Án Môn Học HTĐKTĐ GVHD: Nguyễn Đắc Lực xuất trong công nghiệp với hệ thống điều khiển tự động từng phần hoặc toàn bộ quá trình sản xuất. Cùng với việc sử dụng ngày càng nhiều hệ thống sản xuất tự động, con người đã cải thiện đáng kể điều kiện lao động như giảm nhẹ sức lao động, tránh được sự nhàm chán trong công việc, tạo cho họ được tiếp cận với sự tiến bộ của các lĩnh vực khoa học kỹ thuật và được làm việc trong môi trường ngày càng văn minh hơn. Trong nền kinh tế thị trường và hội nhập ngày càng sâu rộng vào nền kinh tế thế giới, vấn đề cạnh tranh ngày càng khốc liệt hơn trong nhiều lĩnh vực như chất lượng mẫu mã và quá giá thành sản phẩm. Có thể thấy rằng chỉ áp dụng tự động hóa vào quá trình sản xuất mới có thể có cơ hội nâng cao năng suất, tạo tiền đề cho việc giảm giá thành sản phẩm, cũng như thay đổi mẫu mã một cách nhanh chóng. 1.2. KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG THỰC TẾ VÀ LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Tự động hoá là một quá trình cho phép giảm giá thành sản phẩm, giảm sức lao động của con người, nâng cao năng xuất lao động. Trong mọi thời đại, một sản phẩm làm ra vấn đề giá thành sản phẩm là một trong những vấn đề rất được quan tâm bởi lẽ nếu cùng một loại sản phẩm của hai nhà sản xuất đưa ra nếu giá thành sản phẩm nào rẻ hơn nhưng với chất lượng như nhau thì dĩ nhiên người ta sẽ lựa chọn sản phẩm rẻ hơn. Chính vì lẽ đó mà con người luôn tìm tòi mọi phương pháp để giảm giá thành sản phẩm và đó là cơ sở cho nghành tự động hoá ra đời. Một trong những động lực cho sự phát triển của tự động hoá đó là giảm sức lao động của con người, nâng cao chất lượng sản phẩm và năng xuất lao động. Người ta từ lâu đã nhận ra rằng lao động của con người không thể sánh bằng máy móc kể cả về năng suất và chất lượng đặc biệt là các loại máy móc tự động. Vì vậy việc ra đời của ngành tự động hoá không những giảm bớt lao động của con người mà còn nâng cao được năng suất và chất lượng sản phẩm. Quá trình tự động hoá đã làm cho việc quản lí trở nên rất đơn giản, bởi vì nó không những thay đổi điều kiện làm việc của công nhân mà còn có thể giảm số lượng công nhân đến mức tối đa. Ngoài ra tự động hoá còn cải thiện được điều kiện làm việc của công SVTH :Nguyễn Văn An, Lê Phước Bảo, Trần Hoàng Ben Trang 3 Đồ Án Môn Học HTĐKTĐ GVHD: Nguyễn Đắc Lực nhân, tránh cho công nhân những công việc nhàm chán, lặp đi lặp lại, có thể thay cho con người lao động ở những nơi có điều kiện làm việc nguy hiểm, độc hại… Tự động hoá có thể áp dụng cho nhiều loại hình sản xuất hàng loạt và đơn chiếc với một trình độ chuyên môn hoá cao cũng chính vì thế mà năng suất cũng như chất lượng sản phẩm rất cao. Ngày nay để đánh giá mức độ của một nền sản xuất, người ta đánh giá vào mức độ tự động hoá của nền sản xuất đó. Ngày nay, với một trình độ chuyên môn hoá cao một sản phẩm được làm ra có thể được lắp từ nhiều chi tiết của các nhà sản xuất khác nhau trên thế giới. Chính vì lẽ đó mà buộc con người phải tiêu chuẩn hoá các chi tiết cũng như các sản phẩm chế tạo ra. Tự động hoá rất thích hợp với ngành sản xuất theo tiêu chuẩn như thế. Với tầm quan trọng như thế, ngành tự động hoá rất được các quốc gia trên thế giới quan tâm bởi đó không những là bộ mặt của nền sản xuất mà trong thời buổi kinh tế thị trường việc cạnh tranh của sản phẩm trên thị trường là rất khó khăn, nó đòi hỏi không những về chất lượng sản phẩm mà còn cả về giá thành. Chúng em chọn đề tài phân loại sản phẩm bởi vi nó có khá nhiều ứng dụng trong thức tế như đã trình bày ở trên. Việc vận dụng những kiến thức đã học vào thiết kế chế tạo mô hình cũng tương đối đơn giản. ______________________ SVTH :Nguyễn Văn An, Lê Phước Bảo, Trần Hoàng Ben Trang 4 Đồ Án Môn Học HTĐKTĐ GVHD: Nguyễn Đắc Lực CHƯƠNG II PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 2.1. PHÂN TÍCH CÁC HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG 2.1.1. Hoạt đô ̣ng phân loại thu công Khi sản phẩm được sản xuất ra, người công nhân dùng các thiết bị đo kiểm để xác định sản phẩm thuô ̣c loại nào. Sau đó xếp sản phẩm vào trong hô ̣p, đếm đủ số lượng rồi dùng băng keo dán lên miê ̣ng hô ̣p. Viê ̣c này phụ thuô ̣c rất nhiều vào trình đô ̣ công nhân. Hơn nữa, công nhân làm viê ̣c lâu không tránh khỏi những sai sót dẫn đến chất lượng sản phẩm không đồng đều. 2.1.2. Hoạt đô ̣ng phân loại tự đô ̣ng Khi sản phẩm được sản xuất ra, được tự đô ̣ng sắp xếp đều trên băng chuyền. Bên cạnh băng chuyền có đă ̣t các công tắc hành trình, phụ thuô ̣c vào kích thước của sản phẩm mà chúng có tác đô ̣ng vào công tắc hành trình hay không, khi sản phẩm tác đô ̣ng vào công tắc hành trình chúng sẽ được đẩy vào hô ̣p nằm trên các băng chuyền khác.Các sản phẩm còn lại sẻ được băng chuyền tiếp tục mang đi đến các thùng hàng ,thông qua hệ thống đếm tự động cho đến khi đủ số lượng quy định thì hệ thống sẻ tư động dừng trong một khoàng thời gian để đóng gói sản phẩm .Hê ̣ thống hoạt đô ̣ng tuần tự cho đến khi có lê ̣nh dừng. Người công nhân chỉ viê ̣c tới lấy hô ̣p xếp lên xe đẩy đưa vào kho hàng. 2.2. CÁC YÊU CẦU KHI THIẾT KẾ HỆ THỐNG 2.2.1. Các chuyên đô ̣ng chinh Chuyển động của băng chuyền chính để mang sản phẩm đi phân loại. Chuyển động tịnh tiến của piston nhằm đẩy sản phẩm vào hộp trên băng chuyền phân loại. 2.2.2. Các yêu cầu khi thiêt kê Nhìn chung, khi xây dựng phương án bố trí cho các hệ thống tự động cần phải đảm bảo các điều kiện như sau: - Hệ thống đơn giản, dễ điều khiển và đáng tin cậy. - Công nhân làm viê ̣c được thoải mái, không phải chịu áp lực lao đô ̣ng. SVTH :Nguyễn Văn An, Lê Phước Bảo, Trần Hoàng Ben Trang 5 Đồ Án Môn Học HTĐKTĐ GVHD: Nguyễn Đắc Lực - Ngoài ra phải đảm bảo được tính an toàn và tính kinh tế. 2.3. PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 2.3.1. Phương án 1. Sử dụng băng tải để vận chuyển sản phẩm, một công tắc hành trình được đặt ở phía trên băng tải để xác định các sản phẩm có chiều cao vượt quá cho phép. Một xilanh để đẩy phế phẩm ra khỏi băng tải. Một cảm biến để đếm sản phẩm. Sử dụng van tiết lưu năm cửa hai vị trí để điều khiển xilanh. Ưu điêm: Vận chuyển được sản phẩm nhanh hơn do đó năng suất cao hơn, sử dụng ít pittong, ít băng tải nên gia thành chế tạo thấp, ít dùng cảm biến nên dễ dàng cho việc điều khiển. Nhược điêm : Chỉ phân loại các sản phẩm có chiều cao khác nhau, chưa có tính linh hoạt trong khâu phân loại và đóng gói. 2.3.2.Phương án 2. Sử dụng hai băng tải để vận chuyển sản phẩm, một dùng để vận chuyển sản phẩm đến để phân loại, một để vận chuyển các sản phẩm đã được phân loại đi đóng thùng Sử dụng 2 xilanh để đẩy các sản phẩm đạt chất lượng từ băng tải 1 sang băng tải 2, sử dụng công tắc hành trình ở băng tải 1 để phân loại sản phẩm. Bộ cảm biến để đếm sản phẩm, sử dụng van tiết lưu 5/2 để điều khiển xilanh. Ưu điêm : phân loại sản phẩm đa dạng hơn, có thể cùng một lúc phân loại nhiều kích thước của sản phẩm. Nhược điêm : sử dụng nhiều xilanh và băng tải hơn nên tốn kém trong việc chế tạo, sử dụng nhiều cảm biến nên khó khăng trong việc điều khiển. Tôn nhiều thời gian hơn do đó năng suất sẽ giảm. Dựa trên các phân tích trên nhóm chúng em lựa chọn phương án 1 để thiết kế và chế tạo mô hình. ______________________ SVTH :Nguyễn Văn An, Lê Phước Bảo, Trần Hoàng Ben Trang 6 Đồ Án Môn Học HTĐKTĐ GVHD: Nguyễn Đắc Lực CHƯƠNG III THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC VÀ KẾT CẤU MÁY 3.1 TÍNH TOÁN THÔNG SỐ ĐỘNG HỌC TOÀN MÁY - Năng suất làm việc của máy Q [ T/h ] - Tốc độ vận chuyển V = 36 [m/h ] - Chiều dài băng chuyền L = 10 [m ] - Độ cao vận chuyển của băng chuyền H = 0 [ m ] - Góc nghiêng mặt đáy ß = 0 [ ] - Lực đẩy của Xilanh F t L Năng suất là lượng vật liệu được vận chuyển trong một đơn vị thời gian [ Th ] Q = 0,36.G.V/t (1) G là trọng lương của gạch cần phân loại, G =3 [ N ] V là vận tốc băng chuyền, V = 0,1 [ m/s ] t là bước của các viên gạch đưa vào phân loại kích cỡ, t = 0,1 [ m ] thay số vào công thức trên ( 1 ) ta được công suất: SVTH :Nguyễn Văn An, Lê Phước Bảo, Trần Hoàng Ben Trang 7 Đồ Án Môn Học HTĐKTĐ GVHD: Nguyễn Đắc Lực Q =0,36.3.0,1/0,1 = 1,08[ T/h ] Lực đẩy của Xilanh F F > Fms max Với Fms max là lực ma sát lớn nhất giửa bề mặt tiếp xúc của sản phẩm với băng chuyền. Fms max = K.N (2) Với k là hệ số ma sát giửa hai bề mặt giửa sản phẩm và băng chuyền. Chọn K= 0,8 N là phản lực của băng chuyền đối với sản phẩm. N = G = 3 ( N ). Thay số vào công thức (2 ) ta được : Fms max = 0,8.3 = 2,4 ( N ). 3.2 TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC TOÀN MÁY, XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT PHẦN TỬ DẪN ĐỘNG 3.2.1 Tinh toán công suất dẫn động cho thiêt bị vận tải. Công suất dẫn động : Máy vận chuyển vật liệu trên khoảng L (mm),độ cao H (m). Với năng suất là Q [T/h] thì công suất tiêu hao là: N = Q.(H +c.L)/(360.  ) [Kw] (3) Trong đó c =1,3 là hệ số cản chuyển động.  = . 1  2 2  3 (4)  là hiệu suất chung của toàn máy  1  2  3 là hiệu suất của bộ truyền bánh răng  1 là hiệu suất của một cặp ổ bi là hiệu suất của băng chuyền   3 2 = 0,97 = 0,995 = 0,75 SVTH :Nguyễn Văn An, Lê Phước Bảo, Trần Hoàng Ben Trang 8 Đồ Án Môn Học HTĐKTĐ GVHD: Nguyễn Đắc Lực Thay vào công thức (4) ta được :  = 0.97.0,995 2 .0,75 = 0,7 Thay số vào công thức (3) ta được : N =1,08.(0 + 1,3.10)/(360.0,7) = 0,054 [Kw] 3.2.2 Tinh toán động lực học toàn máy 3.2.2.1 Tinh toán công suất trên các trục N N N 1 (trục động cơ) = 0,01 2 = = 3 [Kw] N . = 0,01.0,97 = 0,0097 [Kw] N .  .  = 0,0097.0,995 .0,75 1 1 2 2 2 3 2 = 0,0073 [Kw] 3.2.2.2 Tinh momen xoắn trên các trục M Với xi = 9,55.10 6.N / n N là công suất trên các trục [Kw]. n là số vòng quay trên các trục [vòng/phút] n = 60 vòng/phút 1 n = n . i = 60 . 2 = 30 vòng/phút n = n .1 = 30.1 = 30 vòng/phút 1 2 1 3 M M M br 2 6 10 1 = 9,55. 2 = 9,55. 3 = 9,55. 6 10 10 6 . 0,01/ 60 =1591 [N.m] . 0,0097/30 = 3088 [N.m] . 0,0073/30 = 2324 [N.m] 3.4.2.3 Tinh đường kinh trục sơ bộ d sb c . 3 N n [mm] CT(TKCTM) Trong đó c : hệ số tính đương kinh trục sơ bộ. chon c= 110 SVTH :Nguyễn Văn An, Lê Phước Bảo, Trần Hoàng Ben Trang 9 Đồ Án Môn Học HTĐKTĐ GVHD: Nguyễn Đắc Lực d sb1 = 110 . d sb2 = 110 . 3 0.0097 30 = 7,54 [mm], d sb3 = 110 . 3 3 0.01 60 = 5,7 [mm], 0.0073 d 30 = 6,86 [mm], chon1 d = 6 [mm] chon2 d chon3 = 18 [mm] = 18[mm] ______________________ CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 4.1. PHÂN TÍCH PHẦN TỬ DẨN ĐỘNG 4.1.1. Phân Tich Và Lựa Chọn Động Cơ Điện 4.1.1.1 Giới thiệu động cơ điện một chiều kich từ độc lập Cấu tạo động cơ điện một chiều Gồm có hai phần chính: Phần tĩnh (Stato) và phần quay (Roto) Phần tĩnh: Cực từ chính: Là bộ phận tạo ra từ trường gồm có lõi thép và dây quấn kích từ. Lõi thép được ghép từ những lá thép mỏng đối với máy lớn, hoặc đúc thành từng khối đối với máy nhỏ. Dây quấn kích từ quấn quanh thân cực từ, các cuộn dây được nối tiếp với nhau. Cực từ phụ: Được đặt giữa các cực từ chính dùng trong các máy có công suất lớn để cải thiện đảo chiều, cực từ phụ không có mặt cực, lõi thép làm bằng thép khối trên thân cực từ phụ có một cuộn dây, cấu tạo giống như cực từ chính. Phần quay: Gồm lõi thép được ghép từ những lá thép kĩ thuật điện dày 0.5mm, để giảm tổn hao do dòng điện xoáy. Bên ngoài có rãnh để đặt dây quấn phần ứng. Dây quấn phần ứng: Là các dây đồng đặt bên trong rênh phần ứng gồm nhiều phần tử, mỗi phần tử có nhiều vòng dây và hai đầu của mỗi phần tử được nối với hai phiến góp, các phần tử được nối với nhau tạo thành mạch kín. SVTH :Nguyễn Văn An, Lê Phước Bảo, Trần Hoàng Ben Trang 10 Đồ Án Môn Học HTĐKTĐ GVHD: Nguyễn Đắc Lực Cổ góp: (vành góp hay vành đổi chiều). Biến đổi dòng điện xoay chiều trong máy thành dòng một chiều ra ngoài, hoặc biến dòng một chiều từ bên ngoài thành dòng xoay chiều vào trong máy. Cổ góp có nhiều phiến góp bằng đồng, ghép cách điện nhau bằng Mica 0.4-1.2mm tạo thành hình tròn. Đuôi của phiến góp hơi nhô cao để hàn với các đầu dây của phần tử. Các bộ phận khác: Vỏ máy: Có thể bằng gang đối với máy lớn và bằng thép cuốn thành ống đối với máy nhỏ, chức năng là để cố định lõi thép của cực từ và làm gông từ. Nắp máy: Thường làm bằng gang để bảo vệ dây quấn, đỡ trục của Roto nhờ các ổ bi. Trục: Gắn với Roto làm bằng thép. Chổi than: Dùng để dẫn điện từ ngoài vào trong dây quấn phần ứng và ngược lại. Phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập + Ukt Rkt Ræf E + Uæ - Phương trình đặc tính cơ tổng quát: Suy ra :  = 0 -  Trong đó: : tốc độ động cơ 0: tốc độ không tải lý tưởng : độ sụt tốc. Tinh chọn công suất động cơ truyền động trong băng chuyền . SVTH :Nguyễn Văn An, Lê Phước Bảo, Trần Hoàng Ben Trang 11 Đồ Án Môn Học HTĐKTĐ GVHD: Nguyễn Đắc Lực Tính chọn công suất động cơ truyền động thiết bị vận tải liên tục thường theo công suất cản tĩnh. Chế độ quá độ không tính vì số lần đóng cắt ít, không ảnh hưởng đến chế độ tải của động cơ truyền động. Phụ tải của thiết bị vận tải liên tục thường ít thay đổi trong quá trình làm việc nên không 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. Sau đây là phương pháp tính chọn công suất động cơ truyền động băng tải : L v H ft fn f , L Hình 1.1 .Sơ đồ tính toán lực của băng tải Hình vẽ cho thấy: Một lực bất kỳ f theo phương thẳng đứng đặt trên mặt phẳng nghiêng, có thể phân tích thành 2 phần : f = fn + ft fn vuông góc với mặt phẳng SVTH :Nguyễn Văn An, Lê Phước Bảo, Trần Hoàng Ben Trang 12 Đồ Án Môn Học HTĐKTĐ GVHD: Nguyễn Đắc Lực ft sông song với mặt phẳng nghiêng Khi tính chọn công suất động cơ truyền động băng tải, thường tính theo các thành phần 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. + Công suất P3 để nâng băng tải (nếu là băng tải nghiêng) Lực cần thiết để dịch chuyển vật liệu là : F1 = L  cos  k1g =  L’k1g Vì thành phần pháp tuyến Fn = L.  .cos  .g tạo ra lực cản (ma sát) trong các ổ đỡ và ma sát giữa băng tải và các con lăn. Trong đó:  - Góc nghiêng của băng tải L – chiều dài băng tải  - khối lượng vật liệu trên 1m băng tải K1 – hệ số tính đến lực cản khi dịch chuyển vật liệu k1 = 0,05 Công suất càn thiết để dịch chuyển vật liệu là : P1 = F1.v = δ.L’.k1.v.g Lực cản do các loại ma sát sinh ra khi băng tải chuyển động không tải sẽ là : F2 = 2.L.δb.cosβ.k2.g = 2L’.δb.k2.g k2 - hệ số tính đến lực cản khi không tải δb - khối lượng băng tải trên 1 mét chiều dài băng. Công suất cần thiết để khắc phục các lực cản ma sát : P2 = F2.v = 2L’.δb.k2.v.g Lực cần thiết nâng vật : F3 = ± L.δ.sinβ.g Trong biểu thức lấy dấu cộng (+) khi tải đi lên và dấu trừ (-) khi tải đi xuống. Công suất cân bằng : SVTH :Nguyễn Văn An, Lê Phước Bảo, Trần Hoàng Ben Trang 13 Đồ Án Môn Học HTĐKTĐ GVHD: Nguyễn Đắc Lực P3 = F3.v = ± δ.H.v.g Công suất tĩnh của băng tải : P = P1+P2+P3 = ( δL’k1 + 2L’δbk2 ± δH )g.v Công suất động cơ truyền động băng tải P Pđc = K3.  Trong đó : k3 – Hệ số dự trữ về công suất (k3 = 1,2 ÷ 1,25)  - Hiệu suất truyền động. Từ những tính toán như trên ta thấy công suất động cơ rất bé, ta có thể chọn động cơ một chiều điện áp 24V, tốc độ 300 (vòng/phút), công suất 35W có sẵn trên thị trường. 4.1.2 Phân tich và lựa chọn các thiêt bị vận tải. Các thiết bị vận tải liên tục thường dùng để vận chuyển thể hạt, cục kích thước nhỏ, chuyên chở các chi tiết ở dạng thành phẩm và bán thành phẩm, chở hành khách theo một cung đường nhất định không có trạm dừng ở giữa đường. Thiết bị vận tải liên tục bao gồm: băng chuyền, băng gầu, thang chuyền. Các thiết bị vận tải liên tục có năng suất cao so với các phương tiện khác, nhất là ở các vùng núi hay địa hình phức tạp. 4.1.2.1 Phân loại Băng chuyền: dùng để vận tải các hạt thành phẩm và bán thành phẩm trong các phân xưởng, nhà máy sản xuất theo dây chuyền. Băng gầu: dùng để vận tải vật thể dạng hạt theo phương thẳng đứng. Bộ phận bốc hàng là những gầu nhỏ. Thang chuyền: dùng để chuyên chở hành khách trong trong các cửa hàng siêu thị, các toà thị chính, nơi có lưu lượng hành khách lớn và trong các nhà ga tàu điện ngầm. Các loại Piston Xilanh. 4.1.2.2 Cấu tạo các thiêt bị vận tải A) Băng chuyền Băng chuyền là thiết bị vận tải dùng để chuyên chở các vật thành phẩm hay bán thành phẩm trong các phân xưởng, nhà máy sản xuất theo dây chuyền theo phương nằm SVTH :Nguyễn Văn An, Lê Phước Bảo, Trần Hoàng Ben Trang 14 Đồ Án Môn Học HTĐKTĐ GVHD: Nguyễn Đắc Lực ngang hoặc theo mặt phẳng nghiêng (góc nghiêng không lớn lắm). Kết cấu của một băng chuyền cố định như hình vẽ: Băng chuyền Trục tang B) Băng gầu Băng gầu dùng để vận chuyển vật dạng hạt theo phương thẳng đứng hoặc theo mặt phẳng nghiêng lớn (góc nghiêng lớn hơn 600). Kết cấu của băng gầu biểu diễn ở hình vẽ: SVTH :Nguyễn Văn An, Lê Phước Bảo, Trần Hoàng Ben Trang 15 Đồ Án Môn Học HTĐKTĐ GVHD: Nguyễn Đắc Lực Nó bao gồm một xích kéo khép kín 2 và vắt qua hoa cúc của tay quay 1. Phần chuyển động băng gầu được bao che kín bằng hộp đậy 3 và cơ cáu dẫn hướng 4. Các gàu xúc 5 được gá cố định với cơ cấu kéo của băng gầu. Tang chủ động (hoặc hoa cúc) 1 được nối với động cơ truyền động 10 qua hộp giảm tốc 8. Tốc độ di chuyển của băng gầu có thể chọn từ 0,85  1,25m/s. C) Thang chuyền Thang chuyền là loại cầu thang di chuyển liên tục dùng để chuyên chở hành khách. Tốc độ di chuyển của thang chuyền v = (0,5  1)m/s. Cấu tạo và kết cấu của thang chuyền như hình: Động cơ truyền động 6 được lắp ở đầu trên của thang chuyền, truyền lực cho trục chủ động 5. Các bậc thang của thang chuyền 4 liên kết thành một mạch xích thép kín từ trục chủ động 5 đến trục thụ động 2. Ở trục thụ động có cơ cấu tạo lực căng cho thang chuyền1. Để đảm bảo an toàn cho hành khách, hai bên thang có tay vịn 3 di chuyển đồng thời với các bậc thang. 4.1.2.3 Lựa chọn và thiêt kê thiêt bị vận tải. Với những phân tích ở trên ta chọn thiết bị vận chuyển sản phẩm là bộ băng chuyền. SVTH :Nguyễn Văn An, Lê Phước Bảo, Trần Hoàng Ben Trang 16 Đồ Án Môn Học HTĐKTĐ GVHD: Nguyễn Đắc Lực Tấm băng là bộ phận mang tải chủ yếu của băng tải, đắt tiền nhưng có nguy cơ chóng hỏng nhất. Yêu cầu tấm băng phải có độ bền kéo và độ bền uốn, độ đàn hồi và dãn dài nhỏ, có khả năng chống cháy và chống mòn tốt. Đối với bộ truyền có công suất nhỏ ta chọn tấm băng làm vải dệt từ sợi bông, bề rộng của tấm băng bằng 40 mm nên chọn số lớp bằng 1. Trục tang làm bằng vật liệu thép cacbon C 45 b = 600 N/mm; ch = 300 N/mm; HB = 200 (bảng 3.8 / 40 [TKCTM) Đường kính trục tang D = K.Z Với: K là hệ số tỉ lệ. K= 30 Z là số lớp lõi , Z =1 Suy ra D = 30x1= 30 mm , Tấm đỡ có tác dụng chịu lực, chọn tấm đỡ làm bằng vật liệu là gỗ,có kích thước là 60x450x10. 4.1.3 Phân tich và lựa chọn cơ cấu đẩy sản phẩm. 4.1.3.1. Các loại piston xylanh Gồm có piston xylanh thủy lực và khí nén, thực chất đây là một loại động cơ thủy lực (khí nén) dùng để biến đổi thế năng của dầu (khí nén) thành cơ năng, thực hiện chuyển động thẳng hoặc chuyển động vòng không liên tục. piston xylanh được dùng rất phổ biến trên các thiết bị có cơ cấu chấp hành chuyển động thẳng đi về. xylanh thủy lực có kết cấu SVTH :Nguyễn Văn An, Lê Phước Bảo, Trần Hoàng Ben Trang 17 Đồ Án Môn Học HTĐKTĐ GVHD: Nguyễn Đắc Lực đơn giản, nhưng có khả năng thực hiện một công suất lớn, làm việc ổn định và giải quyết vấn đề chắn khít tương đối đơn giản. So với hê ̣ thống thủy lực, hê ̣ thống khí nén có công suất nhỏ hơn nhưng có nhiều ưu điểm hơn như: Có khả năng truyền năng lượng đi xa, bởi vì độ nhớt động học của khí nén nhỏ và tổn thất áp suất trên đường dẫn nhỏ. Do khả năng chịu nén (đàn hồi) lớn của không khí, nên có thể trích chứa khí nén rất thuận lợi. Không khí dùng để nén, hầu như có số lượng không giới hạn và có thể thải ra ngược trở lại bầu khí quyển. Hệ thống khí nén sạch sẽ, dù cho có sự rò rỉ không khí nén ở hệ thống ống dẫn, do đó không tồn tại mối đe dọa bị nhiễm bẩn. Chi phí nhỏ để thiết lập một hệ thống truyền động bằng khí nén, bởi vì phần lớn trong các xí nghiệp, nhà máy đã có sẵn đường dẫn khí nén. Hệ thống phòng ngừa quá áp suất giới hạn được đảm bảo, nên tính nguy hiểm của quá trình sử dụng hệ thống truyền động bằng khí nén thấp. Các van khí nén phù hợp một cách lý tưởng đối với các chức năng vận hành logic, và do đó được sử dụng để điều khiển trình tự phức tạp và các máy móc phức hợp. * Xilanh -Xilanh tác dụng đơn (xilanh tác dụng một chiều): Áp lực khí nén chỉ tác dụng vào một phía của xilanh, phía còn lại là do ngoại lực hay lò xo tác dụng. Ký hiệu : a b a chiều tác dụng ngược lại do ngoại lực b chiều tác dụng ngược lại do lò xo Hình 4.1 : Xilanh tác dụng đơn SVTH :Nguyễn Văn An, Lê Phước Bảo, Trần Hoàng Ben Trang 18 Đồ Án Môn Học HTĐKTĐ GVHD: Nguyễn Đắc Lực - Xilanh tác dụng hai chiều (xilanh tác dụng kép): áp suất khí nén được dẩn vào hai phía của xilanh do yêu cầu điều khiển mà xilanh xẽ đi vào hay đi ra tuỳ thuộc vào áp lực Ký hiệu chung Ký hiệu theo yêu cầu đặc biệt Hình 4.2 : Xilanh tác dụng kép 4.1.3.2 Tinh toán và lựa chọn Pittong-Xilanh Dùng cơ cấu pit tông - xilanh đẩy sản phẩm. Điều khiển bằng khí nén Ta có : F  Fms max. F là lực đẩy của pit tông. Fms max là lực ma sát lớn nhất giữa bề mặt sản phẩm và tấm băng. Fms max = 2,4 (N) Suy ra F  2,4  P.A  2,4  P.  . d  d 2 /4  2,4 2. 4 x 4 Px  Với: d là đương kính của pittong. 5 10 P là áp suất của khí nén, chọn P = 2x Suy ra d  2.4 x 4 5 10 2x  (N/ 2 m ) = 0,004 (m), chọn d = 0,005 (m) Chọn pit tông có hành trình là 100 mm. SVTH :Nguyễn Văn An, Lê Phước Bảo, Trần Hoàng Ben Trang 19 Đồ Án Môn Học HTĐKTĐ GVHD: Nguyễn Đắc Lực 4.2 PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN CÁC CẢM BIẾN. 4.2.1 Cảm biên quang Nguyên tắc hoạt động Tia hồng ngoại, tia tử ngoại có đặc tính là sóng điện từ nên đều có tính chất lưỡng tính sóng hạt, ta quan sát thí nghiệm. Chùm tia sáng Kính lọc sắc Theo hiệu ứng Compton khi các phôton ánh sáng có tần số thích hợp đập lên bề mặt Katôt, các electron trên bề mặt điện cực Katôt bị kích thích tích luỹ thêm năng lượng đủ lớn để thắng được công liên kết, nó sẽ bức ra khỏi bề mặt Katôt đi về phía Anôt làm tăng độ dẫn điện của phôt quang điện, kết quả là gây ra sự tăng dòng điện trong mạch đi từ Anôt sang Katôt. Hiệu ứng này dùng chuyển đổi quang năng thành điện năng nên nó còn gọi là hiệu ứng quang điện. WB Vùng dẫn Vùng cấm WL Vùng hoá trị WG WP = h.f (Năng lượng của ánh ánh sáng) WP = WL + WĐ (Năng lượng để phá vỡ liên kết đồng hoá trị) WL + WĐ = WB =>WP  WB SVTH :Nguyễn Văn An, Lê Phước Bảo, Trần Hoàng Ben Trang 20