Đồ án thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm

lOMoARcPSD|12484561

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM
1. Khái niệm và ứng dụng:
Hệ thống phân loại sản phẩm là hệ thống điều khiển tự động hoặc bán tự động
nhằm chia sản phẩm ra các nhóm có cùng thuộc tính với nhau để thực hiện đóng gói
hay loại bỏ sản phẩm hỏng.
Có nhiều cách phân loại hệ thống phân loại sản phẩm. Ví dụ:
 Dựa trên phương thức điều khiển chia ra hệ thống tự động hay bán tự động, có
sự tham gia của con người hay khơng mức độ đến đâu, điều khiển bằng PLC, vi
xử lí.
 Theo màu sắc: màu sắc sẽ được cảm biến màu nhận biết chuyển sang tín hiệu
điện rồi qua bộ chuyển đổi ADC về bộ xử lí.
 Theo trọng lượng, kích thước bên ngồi.
Ngồi ra cịn nhiều cách phân loại khác tùy vào yêu cầu và sự khác biệt của
phôi với nhau.
Ứng dụng của hệ thống phân loại sản phẩm trong thực tế (Máy tách màu):
a) Cấu tạo:

Hình 1.1 Cấu tạo cơ bản của máy tách màu
 Bộ rung: Nguyên liệu đổ xuống bộ rung sẽ được phân bổ đều xuống máng. Độ
rung nhanh hay chậm sẽ quyết định năng suất của máy tách màu nhiều hay ít.
 Máng: là bộ phận định hình dịng chảy cho ngun liệu. Có 2 loại máng trơn và
máng rãnh.

Downloaded by EBOOKBKMT ()


lOMoARcPSD|12484561

 Camera: Quan sát và ghi lại hình ảnh của từng hạt ngun liệu, sau đó gửi

thơng tin cho Hệ thống CPU xử lý.
 Hộp quang học (Hộp camera trước và sau): Phía trước máy có 2 dãy đèn led
trên, 1 dãy đèn led dưới và 1 đèn bảng nền hỗ trợ cho camera phía sau. Tương
tự, phía sau máy cũng có 2 dãy đèn led trên, 1 dãy đèn led dưới và 1 đèn bảng
nền hỗ trợ cho camera phía trước.
 Hệ thống CPU điều khiển: Là nơi phân tích hình ảnh của camera gửi về, khi
phát hiện hạt phế phẩm, Hệ thống CPU sẽ truyền thông tin cho Súng hơi.
 Súng hơi: Nhận thông tin từ Hệ thống CPU sẽ thổi một lượng hơi vừa đủ để đẩy
những hạt phế phẩm ra ngồi.
 Lọc khí: để lọc nước, dầu, dị vật trong khơng khí nhằm đảm bảo nguồn khí sạch
cung cấp cho Súng hơi.
b) Ngun lý hoạt động:

Hình 1.2 Nguyên lý hoạt động của máy tách màu
Nguyên liệu từ phễu cấp liệu sẽ chảy vào Bộ rung và được bộ này phân bố đều
vào các máng. Máng rãnh giúp định hình dịng ngun liệu. Khi rời máng, dịng
ngun liệu sẽ được camera quan sát và ghi nhận hình ảnh, sau đó gửi thơng tin về Hệ
thống CPU điều khiển. CPU phân tích hình ảnh và phát hiện phế phẩm truyền thông

Downloaded by EBOOKBKMT ()


lOMoARcPSD|12484561

tin đến Súng Hơi. Súng hơi thổi một lượng hơi vừa đủ để đẩy hạt phế phẩm ra ngoài,
những hạt thành phẩm theo quán tính sẽ rơi vào phễu thành phẩm.
1.2 Nguyên lý hoạt động:
Hệ thống hoạt động trên nguyên lý dùng các cảm biến để xác định chiều cao
của sản phẩm. Sau đó dùng cơ cấu chấp hành để phân loại sản phẩm có chiều cao,khác
nhau. Cơ cấu chấp hành có thể là xylanh đẩy, cần gạt được dẫn động từ động cơ…

Hình. Mơ hình phân loại sản phẩm trong thực tế

Downloaded by EBOOKBKMT ()


lOMoARcPSD|12484561

CHƯƠNG 2: CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG
2.1. Băng tải:
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 đơng cơ điện: động cơ một chiều, động cơ
3 pha lồng sóc hay servo… tùy vào yêu cầu hệ thống. Để tạo ra momen 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 là vịng kín quấn quanh puli này. 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.
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,..)
Hình 2.1 Cấu tạo chung của băng tải

làm phần trượt cho bộ phận kéo và
các yếu tố làm việc

Các loại băng tải trên thị trường hiện nay:

Bảng 1. Danh sách các loại băng tải

Downloaded by EBOOKBKMT ()


lOMoARcPSD|12484561

Các loại băng tải xích, băng tải con lăn có ưu điểm là độ ổn định cao khi vận
chuyển.Tuy nhiên chúng địi hỏi kết cấu cơ khí phức tạp, địi hỏi độ chính xác cao, giá
thành khá đắt.
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 em đã lựa chọn loại băng tải dây đai
với những lý do sau đây:
 Tải trọng băng tải không quá lớn.
 Kết cấu cơ khí khơng q phức tạp.
 Dễ dàng thiết kế chế tạo.
Tuy nhiên loại băng tải này cũng có một vài nhược điểm như: độ chính xác khi

vận chuyển khơng cao, đôi lúc băng tải hoạt động không ổn định do nhiều yếu tố: nhiệt
độ môi trường ảnh hưởng tới con lăn, độ ma sát của dây đai giảm theo thời gian.
2.2 Bộ truyền đai/xích:
Băng tải là hệ thống vận chuyển liên tục, do đó để thuận lợi cho việc vận
chuyển trong quá trình sản xuất người ta thường lắp thêm bộ truyền động cho băng tải,
giúp cho quá trình vận chuyển của băng tải trở lên dễ dàng và chính xác.
Nội dung
Ưu điểm

Bộ truyền đai
Làm việc êm và không ồn, tốc

Bộ truyền xích
Kích thước nhỏ hơn so với truyền

độ cao

động đai.

Giữ được an tồn cho các chi

Khơng có hiện tượng trượt.

tiết máy và động cơ khi bị quá

Có thể cùng môt lúc truyền chuyển

Downloaded by EBOOKBKMT ()

lOMoARcPSD|12484561

tải do hiện tượng trượt trơn.

động cho nhiều trục.
Lực tác dụng lên trục nhỏ hơn
truyền động đai vì khơng cần căng

Nhược
điểm

Khn khổ và kích thước lớn

xích.
Do có sự va đập khi vào khớp nên

Tỉ số truyền không ổn định,

gây nhiều tiếng ồn lớn khi làm việc,

hiệu suất thấp do có sự trượt

khơng thích hợp với vận tốc cao.

đàn hồi.

Địi hỏi chế tạo, lắp ráp chính xác

Lực tác dụng lên trục và ổ lớn

hơn, yêu cầu chăm sóc, bảo quản

do phải căng đai.

thường xuyên.
Vận tốc và tỷ số truyền tức thời
không ổn định.

Phạm vi
sử dụng

Do thích hợp với vận tốc cao

Dễ mịn khớp bản lề.
Thích hợp với vận tốc thấp, thường

nên thường lắp ở đầu vào của

lắp ở đầu ra của hộp giảm tốc, thích

hộp giảm tốc, thường dùng khi

hợp truyền động với khoảng cách

cần truyền động trên khoảng

trục trung bình, u cầu làm việc

khơng có trượt.
cách trục lớn.

Bảng. So sánh bộ truyền đai và bộ truyền xích
Trong phạm vi đồ án, em sử dụng bộ truyền xích vì:
 Có thể làm việc quá tải khi đột ngột,hiệu suất cao hơn, khơng có hiện tượng
trượt.
 Khơng địi hởi phải căng xích, lực tác dụng lên trục và ổ nhỏ hơn.
 Kích thước bộ truyền nhỏ hơn bộ truyền đai nếu cùng cơng suất và số vịng
quay.
 Bộ truyền xích truyền cơng suất nhờ sự ăn khớp giữa xích và đĩa nhơng,do đó
góc ơm khơng có vị trí quan trọng như bộ truyền đai và do đó có thể truyền
cơng suất và chuyển động cho nhiều đĩa xích đồng dẫn.
Các thành phần của bộ truyền xích:

Downloaded by EBOOKBKMT ()


lOMoARcPSD|12484561

Hình. Bộ truyền xích
2.3 Pit tơng/ Van khí nén:
Trong đồ án này em chọn cơ cấu sinh lực bằng khí nén để tạo ra lực đẩy phôi.
Chọn cơ cấu xilanh khí nén vì nó có ưu điểm:
 Giá thành rẻ
 Lực kẹp đủ lớn, đều có thể kiểm tra, điều chỉnh dễ dàng trong quá trình làm
việc
 Sử dụng đơn giản với sinh viên
 Dễ tìm mua trên thị trường

Hình 2.3: Xilanh khí nén
Van điều khiển có nhiệm vụ điều khiển dịng năng lương bằng cách đóng, mở
hay chuyển đổi vi ̣trí để thay đổi hướng đi của dịng năng lương.

Downloaded by EBOOKBKMT ()


lOMoARcPSD|12484561

Van điều khiển em chọn van 5/2 tác động nam châm điện và lị xo. Chọn van
5/2 có ký hiệu như hình vẽ.

Hình. Kí hiệu van trên sơ đồ điện
Các thông số của van là:
 Áp suất làm việc: 0,15 – 0,7 MPa
 Ta cấp khí vào cửa P(1) rồi lấy khí ra cửa A(4) và B(2) để đưa vào 2 đầu của
xilanh.
 Ở đầu ra 3 và 5 của van ta sử dụng van tiết lưu một chiều để điều chỉnh lưu
lượng ra của xylanh, tức là điều chỉnh lực đẩy phơi ra khỏi băng tải.
2.4 Cảm biến:
Đây chính là hệ thống thu nhận thông tin từ phôi cho bộ điều khiển. Các loại
cảm biến thường được sử dụng là cảm biến màu, cảm biến quang, cảm biến tiệm cận.
Cảm biến thực hiện chức năng biến đổi các đại lượng khơng điện (các đại lượng vật lí,
hóa học…) thành các đại lượng điện. Ví dụ áp suất nhiệt đơ lưu lượng vận tốc…thành
tín hiệu điện (mV, mA…)
Theo nguyên lí của cảm biến có:
 Cảm biến điện trở
 Cảm biến điện từ
 Cảm biến tĩnh điện
 Cảm biến hóa điện
 Cảm biến nhiệt điện
 Cảm biến điện tử và ion…
Theo tính chất nguồn điện:

 Cảm biến phát điện
 Cảm biến thông số Theo phương pháp đo:
 Cảm biến biến đổi trực tiếp
 Cảm biến bù

Downloaded by EBOOKBKMT ()


lOMoARcPSD|12484561

Trên thị trường có rất nhiều loại cảm biến khác nhau nhưng trong đồ án này em
dùng cảm biến quang để phân loại sản phẩm. Sản phẩm chạy trên băng truyền, kích
hoạt cảm biến quang thứ nhất được phân loại là vật cao, kích hoạt cảm biến quang thứ
hai là vật được phân loại là vật trung bình, cịn sản phẩm khơng kích hoạt cảm biến
nào thì là vật thấp. Cảm biến quang sử dụng ánh sáng hồng ngoại không nhìn thấy
bằng mắt thường. Nó gồm một nguồn phát quang và một bộ thu quang. Nguồn quang
sử dụng LED hoặc LASER phát ra ánh sáng thấy hoặc không thấy tùy theo bước sóng.
Ở đồ án này em sử dụng nguồn LASER. Một bộ thu quang sử dụng diode hoặc
transitor quang. Ta đặt bộ thu và phát sao cho vật cần nhận biết có thể che chắn hoặc
phản xạ ánh sáng khi vật xuất hiện. Ánh sáng do LASER phát ra tác động đến transitor
thu quang. Nếu có vật che chắn thì chùm tia sẽ khơng tác động đến bộ thu được. Sóng
dao động dùng để bộ thu loại bỏ ảnh hưởng của ánh sáng trong phòng. Lựa chọn điện
áp cấp cho cảm biến phải phù hợp với điện áp của mạch điều khiển. Do cảm biến kết
nối với mạch điều khiển nên điện áp của cảm biến là 24 VDC.

Hình 2.2: Cảm biến quang
2.5. Động cơ:
Một số loại động cơ:
 Động cơ điện một chiều.
 Động cơ điện xoay chiều

 Động cơ bước.
 Động cơ servo.
Trong phạm vi đồ án này em chọn động cơ điện một chiều vì kết cấu đơn giản,
giá thành rẻ và dễ bảo quản
a) Khái niệm động cơ điện một chiều

Downloaded by EBOOKBKMT ()


lOMoARcPSD|12484561

Động cơ điện nói chung và động cơ điện một chiều nói riêng là thiết điện từ
quay, làm việc theo nguyên lý điện từ, khi đặt vào trong từ trường một dây dẫn và cho
dòng điện chạy qua dây dẫn làm cuộn dây chuyển động. Động cơ điện biến đổi điện
năng thành cơ năng.
b) Nguyên lý làm việc
Stator của động cơ điện 1 chiều thường là 1 hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu,
hay nam châm điện, rotor có các cuộn dây quấn và được nối với nguồn điện một chiều,
1 phần quan trọng khác của động cơ điện 1 chiều là bộ phận chỉnh lưu, nó có nhiệm vụ
là đổi chiều dòng điện trong khi chuyển động quay của rotor là liên tục. Thơng thường
bộ phận này gồm có một bộ cổ góp và một bộ chổi than tiếp xúc với cổ góp.

Pha 1: Từ trường

Pha 2: Rotor tiếp

Pha 3: Bộ phận

của Rotor cùng

tục quay

chỉnh điện sẽ đổi

cực với Stator,

cực sao cho từ

chúng sẽ đẩy

trường giữa Stator

nhau tạo ra

và Rotor cùng dấu,

chuyển động quay

trở lại pha 1.

của Rotor
Nếu trục của một động cơ điện một chiều được kéo bằng 1 lực ngoài, động cơ
sẽ hoạt động như một máy phát điện một chiều, và tạo ra một sức điện động cảm ứng
Electromotive force (EMF). Khi vận hành bình thường, rotor khi quay sẽ phát ra một
điện áp gọi là sức phản điện động counter-EMF (CEMF) hoặc sức điện động đối
kháng, vì nó đối kháng lại điện áp bên ngồi đặt vào động cơ. Sức điện động này
tương tự như sức điện động phát ra khi động cơ được sử dụng như một máy phát điện
(như lúc ta nối một điện trở tải vào đầu ra của động cơ, và kéo trục động cơ bằng một
ngẫu lực bên ngoài). Như vậy điện áp đặt trên động cơ bao gồm 2 thành phần: sức

Downloaded by EBOOKBKMT ()


lOMoARcPSD|12484561

phản điện động, và điện áp giáng tạo ra do điện trở nội của các cuộn dây phần ứng.
Dòng điện chạy qua động cơ được tính theo biều thức sau:
I  VNguon  VPhanDienDong  / RPhanUng
Công suất cơ mà động cơ đưa ra được, được tính bằng: Phương trình cơ bản của
động cơ 1 chiều:
P I .VPhanDienDong

Phương trình cơ bản của động cơ điện 1 chiều:

E K .
V E  Ru .I u
M K . .I u
Với:
 Φ: Từ thông trên mỗi cực (Wb)
 V: Điện áp phản ứng (V)
 Rư: Điện trở phản ứng (Ohm)
 Ω: tốc độ động cơ (rad/s)
 M: moment động cơ (Nm)
 K: hằng số, phụ thuộc cấu trúc động cơ

Downloaded by EBOOKBKMT ()


lOMoARcPSD|12484561

CHƯƠNG 3. TÍNH TỐN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG
3.1 Hệ thống băng tải
Thông số đầu vào (theo số liệu đề cho)
Đềề sốố

VCK01
-9

Năng
Trọng lượng phơi
suất
làm việc
[N,sp]
[Qmin,
[Qmax,
kg]
kg]
25
0,5
6,5

Kích thước hình học phơi (cm)

[h1;d [h2;d2 [h3;d3 [h1
]
]
]
1]
3
5;4

6;4
3;4

[h2
]
4

[h3
]
15

3.1.1 Tính các thơng số hình, động học băng tải
Chọn các kích thước của băng tải: Chiều dài L = 1060 mm chiều rộng W = 200
mm chiều dày H = 3mm. Chọn khoảng cách giữa 2 sản phẩm là: x = 100 mm  Tối đa
có 8 sản phẩm trên băng chuyền tại một thời điểm bất kỳ.

Hình 3.1
Tổng khối lượng sản phẩm lớn nhất:
M max 8.6,5 52(kg )
Năng suất 25 sản phẩm/1 phút, thời gian 1 sản phẩm đi hết băng tải:

Downloaded by EBOOKBKMT ()


lOMoARcPSD|12484561

t

60
.8 19,2( s)

25

Vận tốc của băng tải:
L 1,060
v 
0,055( m / s)
t 19, 2
Theo yêu cầu kỹ thuật, sản phẩm là những khối trụ có trọng lượng 0,5 – 6,5 kg
nên lựa chọn phương án sử dụng băng tải dây đai cao su có khối lượng riêng là ρ =
1250 kg/m3 và khung sườn thép CT45. Đai cao su có khả năng vận chuyển êm, truyền
động nhanh, ổn định, do phơi có trọng lượng vừa phải nên dùng đai cao su có khả năng
ma sát tốt, làm việc chính xác. Khi khơng u cầu góc nghiêng lớn và khơng u cầu
di chuyển theo đường cong thì đai tải cao su hồn tồn có thể đáp ứng tốt u cầu làm
việc.
Hệ số trượt giữa trục và băng tải là: µ = 0,3
Do chọn băng tải dày 3mm nên theo quy định của nhà sản xuất, đường kính
tang quay là 60mm.
3.1.2 Tính lực kéo căng:
Phân tích lực tác dụng trên băng tải:
 Lực căng băng ban đầu
 Lực ma sát giữa dây băng và bề mặt tấm đỡ, con lăn,… do khối lượng phơi và
dây băng

Hình 3.2
Trong hệ thống băng tải, dây băng được uốn vòng qua các puly dẫn động, bị
động; phần giữa 2 puly này băng được dẫn hướng và đỡ bởi các các con lăn và tấm
trượt tùy thuộc vào kết cấu và loại dây. Lực cản chuyển động băng khác nhau tại mỗi
đoạn đặc trưng, trên mỗi đoạn này có cùng tính chất lực cản. Lực căng dây tại mỗi

Downloaded by EBOOKBKMT ()

lOMoARcPSD|12484561

điểm đặc trưng (i) sẽ bằng lực căng tại điểm ngay trước nó (i-1) cộng với lực cản
chuyển động của dây trên đoạn từ (i-1) đến i.
Si Si  1  Wi  1/i
Trên sơ đồ lực như Hình 3.2 ta có lực căng băng tại các điểm đặc trưng Si (i = 0
- 3), với S0 là lực căng tại nhánh nhả ở tang dẫn.
Các lực cản chuyển động của băng:
W0/1 - Lực cản trên đoạn nằm ngang từ điểm 0 đến 1.
W0/1 q0 .L.w   .H .W .g.L.w 1250.0,003.0, 2.9,81.1,060.0,3 2,34( N )


q0 : là trọng lượng 1 m băng tải



L : là chiều dài băng tải



w : là hệ số cản riêng của hệ thống đỡ dây; được xác định bằng thực nghiệm, w
= 0,2 – 0,4. Chọn w = 0,3
W1/2 : Lực cản trên đoạn uốn cong qua tang bị động từ điểm 1 đến 2.
W1/2  .S1 0,06 S1



 : là hệ số cản trên tang đổi hướng, phụ thuộc góc đổi hướng ξ = 0,03 – 0,06.

Chọn ξ = 0,06
W2/3 : Lực cản trên đoạn nằm ngang có tải từ điểm 2 đến 3.
W2/3 (q0 .L  Qt ).w (7,8  52.9,81).0,3 155,38( N )



Qt : là tổng trọng lượng tải đặt trên băng
Lực kéo băng là lực được truyền từ tang dẫn sang băng
Ft S3  S0  Wi  1/ i 2,34  0,06.S1  155,38 155,72  0,06.S1 ( N )
Như vậy để xác định được lực kéo F ta cần biết giá trị của S0. Lực S0 có thể xác

định từ điều kiện đủ lực ma sát để truyền lực ở tang dẫn động:

S3 S0 .e f 
Ft S3  S0 S0 .(e f   1)
 S0 

Ft
155,72  0,06.S1

e 1
e0,4.  1
f

 S1 = S0 + W0/1 = S0 + 2,34(N)
 f : hệ số ma sát giữa băng tải và tang. Chọn f = 0,3

Downloaded by EBOOKBKMT ()

lOMoARcPSD|12484561



 : góc ơm giữa băng tải và tang.  =  ( rad )
 S0 103, 47( N ) . Chọn S0 4035,66( N )
 S1 S0  W0/1 4035,66  2,34 4038( N )
Lực kéo băng:
Ft 157,72  0,06.S1 157,72  0,06.4038 400( N )
 S3 S0  Ft 4035,66  400 4435,66( N )
Kiểm nghiệm điều kiện:

S3 S0 .e f  4035,66.e0,3. 10356,84( N )  4435,56( N ) (thỏa mãn)
Công suất yêu cầu trên trục công tác:
Plv Ft .v 400.0,055 22(W )
3.1.3 Tính chọn động cơ:
Để chọn được động cơ, chúng ta cần biết hai thông tin:
 Công suất cần thiết trên trục động cơ Pdc

 Số vòng quay sơ bộ trên trục động cơ nsb
Hai thơng tin này được tính tốn từ dữ liệu đầu vào. Cụ thể là từ vận tốc v của
băng tải và lực kéo F của băng tải (Hình 3.3)

Hình 3.3
Cơng suất cần thiết trên trục động cơ Pct được xác định theo công thức sau:
Pdc 

Plv


Với � = ��� . ��� . �đ…..

Downloaded by EBOOKBKMT ()


lOMoARcPSD|12484561

ở đây Plv và  lần lượt là công suất làm việc (tính trên trục cơng tác) và hiệu suất của
cả bộ truyền (bao gồm hiệu suất của ổ lăn, hiệu suất của bộ truyền bánh răng, bộ
truyền trục vít-bánh vít, bộ truyền đai, bộ truyền xích ….)Các giá trị hiệu suất này
được tra trong bảng 2.3

Số vòng quay sơ bộ nsb trên trục động cơ được tính từ số vịng quay trên trục
cơng tác (trục làm việc) nsb của băng tải (hoặc xích tải). Số vịng quay sơ bộ được xác
định bởi công thức:
nsb nlv .uc
Với

nlv 

60.v
 .D cho hệ thống băng tải với D là đường kính tang quay.

Công suất trên trục công tác:
Plv F .v 22(W )
Hiệu suất chung của hệ thống:

 ol . x 0,96.0,99 0,95
Công suất cần thiết trên trục động cơ:
Pdc 

Plv
22

23,16(W )
 0,95

Số vịng quay trên trục cơng tác:

nlv 

60.v 60.0,055

18(v / p)
 .D
 .0,06

Downloaded by EBOOKBKMT ()


lOMoARcPSD|12484561

Tỉ số truyền chung của hệ. Tra bảng 2.4 chọn các tỉ số truyền thành phần: ��
=3

Số vòng quay sơ bộ trên trục động cơ:
nsb nlv .uc 18.3 54(v / p)
Vậy đến đây ra đã có đủ 2 thơng tin để chọn động cơ, gồm Pdc 23,16(W ) và
nsb 54(v / p )

Downloaded by EBOOKBKMT ()


lOMoARcPSD|12484561

Chọn động cơ giảm tốc S8G25RCCE có cơng suất 25W, số vịng quay 1500
vịng/phút, có thể làm việc với tốc độ 60 vịng/phút ở tần số 50Hz.
Tính lại tỉ số truyền:
u

ndc 60
 3,33
nlv 18

Thơng
số
Cơng suất (W)
Tỉ số truyền u
Số vịng quay n (vịng/phút)
Momen xoắn T (Nmm)

Động cơ
23,16
60
3686,3

Cơng tác
22
3,33
18

11672,22

3.1.4 Tính chọn bộ truyền ngồi
Để đơn giản, hộp giảm tốc thường tích hợp cùng động cơ, do đó bộ truyền
ngồi nên chỉ dùng bộ truyền xích, khơng nên dùng bộ truyền đai. Dữ liệu ban đầu để
tính tốn bộ truyền xích bao gồm: Cơng suất truyền P1 22(W ) , số vịng quay đĩa xích

Downloaded by EBOOKBKMT ()


lOMoARcPSD|12484561

chủ động n1 = 60 vòng/phút, tỉ số truyền ux = 3,33. Các bước tính tốn chọn bộ truyền
xích như sau:
a) Chọn loại xích:
Vì tải trọng nhỏ, vận tốc thấp, dùng xích con lăn.
b) Xác định các thơng số của xích và bộ truyền:

z1 29  2.u 29  3,3.2 22, 4 19 (thỏa mãn)  z1 23
z2 u.z1 3,3.23 75,9  zmax 120 (thoả mãn)  z2 76
Công suất tính tốn:
Pt P.k .k z .kn [P ]
Trong đó:


Pt P , [P ] lần lượt là cơng suất tính tốn, công suất cần truyền và công suất cho
,
phép.



k z là hệ số dạng răng và được tính bằng cơng thức:
kz 

25 25
 1,09
z1 23

Downloaded by EBOOKBKMT ()


lOMoARcPSD|12484561



kn là hệ số vòng quay, tra trong bảng 5.5:
kn 

n01 50
 0,83
n1 60

 k là hệ số, tính từ các hệ số thành phần và được tra trong bảng 5.6
k ko .ka .k dc .kbt .k d .kc


ko 1 ( đường nối hai tâm đĩa xích so với đường nằm ngang là 30o )



ka 1 ( chọn a = 40p)

Downloaded by EBOOKBKMT ()


lOMoARcPSD|12484561



kdc 1 ( điều chỉnh bằng một trong các đĩa xích)



kbt 1 ( mơi trường làm việc khơng bụi, chất lượng bôi trơn II)



kd 1, 2 ( tải trọng va đập )



kc 1 ( số ca làm việc 1 )
 k ko .ka .kdc .kbt .kd .kc 1.1.1.1.1, 2.1 1, 2
 Pt P.k .k z .kn 22.1, 2.1,09.0,83 23,88(W )
Tra bảng 5.5 ta chọn được xích con lăn với các bước xích: p = 12,7 mm
Khoảng cách trục:

a 40. p 40.12,7 508(mm)
Số mắt xích:
x

2a z1  z2 ( z2  z1 ) 2 p 2.508 23  76 (76  23) 2 .12,7





131, 28
p
2
4 2 a
12,7
2
4 2 .508

Lấy số mắt xích chẵn x = 132, tính lại trục theo cơng thức:
2
2
p
z1  z2
z1  z2 
z2  z1  


a  x
 x
  2
 
4
2

2 
  




*

12,7 
23  76
23  76 

 76  23 
 132 

  132 
  2

4 
2
2 

  

2

2


 512,7( mm)




Để xích khơng q căng thì cần giảm a một lượng:

a 0,003.a* 0,003.512,7 1,54(mm)
Do đó a 5127,7  1,54 511,16( mm)
Số lần va đập của xích i:
Tra bảng 5.9 với loại xích ống – con lăn, bước xích p = 12,7mm. Số lần va đập
cho phép của xích là: [i] = 60.

Downloaded by EBOOKBKMT ()


lOMoARcPSD|12484561

i

z1.n1 23.60

0,7 
15 x 15.132
thỏa mãn

c) Tính kiểm nghiệm xích về độ bền:
s

Q
[s ]
kd .Ft  F0  Fv

Theo bảng 5.2, các thơng số của xích con lăn là:
 Bước xích: p = 12.7mm
 Chiều dài ống:

B 3.3  mm 

 Đường kính chốt:

. Chọn

B 6  mm 

d 0 3.66  mm 

 Đường kính con lăn:

d1 7 ,75  mm 



h 10  mm 

. Chọn

h 9,5  mm 



b 12  mm 

. Chọn

b 12  mm 

 Tải trọng phá hỏng Q = 9000N, khối lượng 1m xích là 0,35kg, kđ = 1,2 (hệ số
tải trọng động)

Vận tốc trung bình của xích:
v

z1. p.n1 23.12,7.60

0,292(m / s )
60000
60000

Lực vòng:

Downloaded by EBOOKBKMT ()


lOMoARcPSD|12484561

Ft 

P
22

75,34( N )

v 0, 292

Lực căng do lực ly tâm sinh ra:

Fv qv 2 0,35.0, 2922 0,0298( N )
Lực căng do nhánh xích bị động sinh ra:
F0 9,81.k f qa 9,81.4.0,35.0,51116 7,0263( N )

Trong đó

kf

là hệ số phụ thuộc độ võng của xích: do � ≤ 40° ⇒

kf

= 4.

9000
s
18, 48
1,
2.400

7,0263

0,0298
.Tra bảng 5.10, [s] = 7,8. => Xích đủ
Vậy
bền.

d) Xác định thơng số đĩa xích:
Đường kính vịng chia:
d1 

d2 

t
12 ,7

93, 27( mm )
 
 
sin   sin  
 23 
 z1 

t
12,7

307 ,32( mm )
 
 
sin   sin  
 76 
 z2 

Đường kính đỉnh răng:

  


  
d a1 t  0,5  cot    12 ,7  0,5  cot    98,75( mm )
 23  

 z1  


  

  
d a 2 t  0,5  cot    12,7  0,5  cot    313, 41( mm )
 76  

 z2  


Đường kính chân răng:

Downloaded by EBOOKBKMT ()


lOMoARcPSD|12484561

d f 1 d1  2r 93, 27  2.3,944 85,38( mm )

Với r 0, 5025d1  0 ,05 ( d1 là đường kính con lăn). Tra bảng 5.2, ta được dl =
7,75mm.  r 0, 5025.7 ,75  0 ,05 3,944( mm )
d f 2 d 2  2r 307, 32  2.3,944 299, 43( mm )

Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa xích:

 H 0, 47 kr ( Ft K d  Fvd ).

E
A.kd

Trong đó:
 A: Diện tích chiếu của bản lề. Tra bảng 5.12 với p = 12,7 mm ta được A = 39,6
mm2.

 kr : Hệ số ảnh hưởng của số răng đĩa xích. Tra bảng với số răng z1 = 23 => kr =
0,48

 kd: Hệ số phân bố tải không đều giữa các dãy. Sử dụng 1 dãy xích => kd = 1.
 Fvd: Lực va đập trên m dãy xích.

Fvd 13. 10 7.n1 .p 3 13.10 7 .60.12,73 0,16( N )
 E: Mô đun đàn hồi
E

2 E1 E2
2,1.105 ( Mpa )
E1  E2

Downloaded by EBOOKBKMT ()


lOMoARcPSD|12484561

5
(do E1 E2 2,1.10 ( Mpa ) vì cả 2 đĩa xích đều làm bằng thép.)

2 ,1.105
  H 0 ,47 0 , 48( 75,34.1,2  0 ,16 ).
255,66( Mpa )
39 ,6.1

Tra bảng 5.11 vật liệu ta chọn vật liệu làm đĩa xích là gang xám.
Xác định lực tác dụng lên trục:

Fr k x .Ft 1,15.75,34 86 ,64( N )
Với k x : Hệ số kể đến trọng lượng của xích, k x =1,15 vì
Tổng hợp các thơng số của bộ truyền xích:
Thơng số

Kí hiệu

Loại xích

Giá trị
Xích ống con lăn

Bước xích

p

12,7 (mm)

Số mắt xích

x

132

Khoảng cách trục

a

511,16 (mm)

Số răng đĩa xích nhỏ

z1

23

Số răng đĩa xích lớn

z2

76

Vật liệu đĩa xích

Gang xám

Đường kích vịng chia đĩa xích nhỏ

d1

93,27

Đường kính vịng chia đĩa xích lớn

d2

307,32 (mm)

Đường kính vịng đỉnh đĩa xích nhỏ

da1

98,75 (mm)

Đường kính vịng đỉnh đĩa xích lớn

da2

313,41 (mm)

Bán kính đáy

r

4,33 (mm)

Downloaded by EBOOKBKMT ()