Đồ án đóng nắp chai tự động

Đồ án Tự động hóa sản xuất – GVHD Đoàn Thế Thảo

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Hữu Thƣơng – 20802192 Trang [1]
Mục lục
_Toc311538667LỜI NÓI ĐẦU 3
CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ QUY TRÌNH ĐÓNG NẮP CHAI BIA 4
1.1. Tìm hiểu chung về đóng nắp chai bia: 4
1.2. Kích thƣớc tiêu chuẩn của đầu nắp chai bia và nắp chai: 4
1.2.1. Chai bia : 4
1.2.2. Nắp chai bia: 5
1.3. Các phƣơng án lựa chọn 5
1.3.1. Hệ thống cấp nắp chai tự động: 5
1.3.2. Hệ thống đóng nắp chai tự động: 8
1.3.3. Hệ thống cấp chai tự động : 11
1.3.4. Tổng quát : 11
CHƢƠNG 2 : TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CẤP NẮP CHAI 13
2.1. Tính toán hệ cấp phôi dạng xích tải 13
2.1.1. Số liệu thiết kế: 13
2.1.2. Tính toán hệ thống xích tải: 13
2.2. Xác định công suất động cơ và phân phối tỉ số truyền cho hệ thống truyền động . 17
2.2.1. Chọn động cơ điện: 17
2.2.2. Bảng thông số kỹ thuật động cơ điện 18
2.3. Các thông số của nắp chai: 18
2.4. Tính toán độ nghiêng của băng tải nắp 19
2.5. Thiết kế thùng chứa nắp 21
2.6. Thiết kế khuôn định hƣớng nắp 21
2.7. Tính toán độ cong của ống dẫn để nắp chai di chuyển đƣợc 23
2.8. Tính toán sao gạt nắp : 27
CHƢƠNG 3 : CHƢƠNG III: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG TẢI CHAI 28
3.1. Tính toán sao gạt chai : 28
3.2. Một số phƣơng án truyền động gián đoạn 29

3.2.1. Cơ cấu bánh răng khuyết: 29
3.2.2. Cơ cấu Man: 30
3.3. Cơ cấu Man: 30
3.3.1. Giới thiệu, cấu tạo và nguyên lý hoạt động: 30
3.3.2. Tính toán cơ cấu Man: 31
3.3.3. Tính toán hệ thống xích tải: 35
Đồ án Tự động hóa sản xuất – GVHD Đoàn Thế Thảo

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Hữu Thƣơng – 20802192 Trang [2]
3.3.4. Chọn động cơ điện: 36
CHƢƠNG 4 : TÍNH TOÁN HỆ THỐNG ĐÓNG NẮP CHAI 38
4.1. Tính toán kết cấu đóng nắp chai: 38
4.2. Thiết kế hệ thống khí nén đóng nắp chai với các thông số: 42
4.3. Thiết kế sơ đồ khí nén: 42
Tài liệu tham khảo: 44

Đồ án Tự động hóa sản xuất – GVHD Đoàn Thế Thảo

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Hữu Thƣơng – 20802192 Trang [3]
LỜI NÓI ĐẦU
Đồ án tự động hóa là một trong những đồ án quan trọng của sinh viên ngành Kỹ thuật.
Đồ án này đƣợc thực hiện nhằm mục đích giới thiệu cho sinh viên các hệ thống sản
xuất tiên tiến và linh hoạt, những phƣơng pháp mới trong sản xuất công nghiệp để
nâng cao tầm quản lý và định hƣớng phát triển của sự nghiệp Cơ khí sau này.

Trong quá trình thực hiện, sinh viên đƣợc giao tính toán hệ thống cấp phôi (nắp chai)
dạng xích tải, tải chai, đóng nắp chai. Đây là một hệ thống trong quy trình sản xuất
bia. Tuy đơn giản về mặt kết cấu nhƣng hệ thống này có đầy đủ những yêu cầu cơ bản
để khi thực hiện, sinh viên nắm đƣợc những kỹ thuật then chốt làm nền móng cho quá
trình học tập và đi sâu vào lĩnh vực sản xuất tự động.
Mục đích của đồ án này là làm cho sinh viên biết ứng dụng những hiểu biết của mình
về Cơ khí để áp dụng thiết kế cho một bài toán thực tế trên cơ sở những gì đã học. Từ
đó rút ra đƣợc những bài học kinh nghiệm đầu đời cho chính bản thân để sẵn sàng
bƣớc vào con đƣờng Kỹ thuật chế tạo.
Xin chân thành cám ơn những bài học kinh nghiệm quý báu của các Thầy Cô trong bộ
môn Cơ điện tử và sự hƣớng dẫn nhiệt tình của Ths.Đoàn Thế Thảo đã giúp cho sinh
viên hoàn thành bài tập này !



Thành phố HCM, ngày 9 - 12 – 2011


Đồ án Tự động hóa sản xuất – GVHD Đoàn Thế Thảo

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Hữu Thƣơng – 20802192 Trang [4]
CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ QUY TRÌNH ĐÓNG NẮP CHAI BIA
1.1. Tìm hiểu chung về đóng nắp chai bia:
Đây là một phần trong quá trình sản xuất bia, sau khi chiết
bia vào chai, chai đƣợc thiết bị cấp chai đƣa vào bộ phận
đóng nắp chai để thực hiện quá trình đóng nắp chai. Do yêu
cầu sản xuất ngày một tăng vì vậy đòi hỏi một quy trình có
tính tự động hóa cao, đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm,
đảm bảo sức khỏe cho ngƣời tiêu dung hơn nữa là giữ lại vị
đậm đà của hƣơng vị bia cũng nhƣ yêu cầu riêng của từng

nhà sản xuất bia riêng biệt.




1.2. Kích thƣớc tiêu chuẩn của đầu nắp chai bia và nắp chai:
1.2.1. Chai bia :

Hình 1 Chai Heineken tham khảo
Hình 2 Chai Bia
Đồ án Tự động hóa sản xuất – GVHD Đoàn Thế Thảo

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Hữu Thƣơng – 20802192 Trang [5]
1.2.2. Nắp chai bia:

Hình 3 Nắp chai tiêu chuẩn trƣớc khi đóng
Các bộ phận chính của hệ thống đóng nắp chai:
Hệ thống cấp nắp chai tự động.
Hệ thống cấp chai tự động.
Hệ thống đóng nắp chai tự động.

1.3. Các phƣơng án lựa chọn
1.3.1. Hệ thống cấp nắp chai tự động:
1.3.1.1. Phƣơng án 1: Phƣơng pháp cấp phôi rung
Nguyên lý:
Phôi đƣợc vận chuyển trong mâm xoay từ thấp lên cao, qua thanh gạt để định
hƣớng phôi theo 2 chiều nằm sấp hay nằm ngửa, nắp chai tiếp tục đƣợc vận chuyển
qua bộ phận nhƣ hình để loại bỏ các nắp nằm sấp nhƣ vậy nắp chai đã đƣợc định
hƣớng.
Phương pháp này cũng sử dụng nguyên lý cân bằng trọng lượng.




Hình 5 Mô hình cấp phôi rung

Hình 4 Ứng dụng mô hình cấp phôi rung
Đồ án Tự động hóa sản xuất – GVHD Đoàn Thế Thảo

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Hữu Thƣơng – 20802192 Trang [6]

1.3.1.2. Phƣơng án 2: Dùng băng tải nghiêng
Nguyên lý:
Sau khi nghiên cứu, giải pháp đƣa ra là dùng thiết bị cấp nắp chai trên nguyên tắc băng tải
gàu tải: Dùng các gàu gắn trên băng tải chuyển động mang nắp chai từ thùng chứa nắp đặt
dƣới nền lên thùng chứa nắp của máy đóng nắp.

Ƣu điểm:
Của thiết bị này là tƣơng đối đơn giản dễ chế tạo.
Phôi nắp đƣợc đổ vào thùng ở dƣới thấp nên thuận tiện hơn.
Năng suất cao.

Vấn đề cốt lõi của phƣơng án là bài toán giải quyết việc ứng dụng tự động hóa vào thực tế
sản xuất cũng nhƣ cách làm thế nào để không gây kẹt, hỏng nắp.

Hình 6 Mô hình thực tế của phƣơng pháp băng tải gàu





Đồ án Tự động hóa sản xuất – GVHD Đoàn Thế Thảo

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Hữu Thƣơng – 20802192 Trang [7]

Thiết bị cắp nắp chai dựa trên nguyên lý băng tải gàu như sau:

Khi động cơ truyền động quay lu lô (2). Do ma sát sẽ làm cho băng tải (3) chuyển
động. Trên băng tải có gắn các thanh (4) sẽ vận chuyển nắp từ bồn nắp (5) lên đổ vào máng
hứng (6). Phương pháp này cũng dựa trên nguyên lý cân bằng trọng lượng: nếu nắp chai
nằm sấp thì khi băng tải đi lên sẽ làm cho trọng tâm của nắp chai nằm ngoài tạo môment làm
cho nắp chai rớt xuống.
Phương pháp này đã được Ban Giám đốc Công ty Bia Quy Nhơn đã cho tiến hành gia
công và lắp đặt các thiết bị theo giải pháp kỹ thuật trên và đưa vào phục vụ sản xuất từ tháng
5/2002. Từ đó đến nay hệ thống này hoạt động tốt và đem lại hiệu quả thiết thực.
1.3.1.3. Phƣơng án 3: Dùng đĩa nghiên
Đây là phương pháp được sử dụng nhiều nhất hiện
nay.
Ƣu điểm:
Năng suất cao.
Đƣợc sử dụng rộng rãi nên tài liệu,
thông tin khá đầy đủ.
Khuyết điểm:
Phôi phải đổ vào thùng trên cao nên
bất tiện.







Hình 7 Mô hình phƣơng pháp dùng đĩa nghiêng
Đồ án Tự động hóa sản xuất – GVHD Đoàn Thế Thảo

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Hữu Thƣơng – 20802192 Trang [8]

1.3.1.4. Phƣơng án 4 : Băng tải nghiêng kết hợp khuôn định hƣớng
Nguyên lý:
Giải pháp đƣa ra là dùng thiết bị cấp nắp chai trên nguyên tắc băng tải : Dùng các gàu
gắn trên băng tải chuyển động mang nắp chai từ thùng chứa nắp đặt dƣới nền lên
máng hứng, tại dây lắp thêm khuôn định hƣớng nắp tác dụng phân loại náp úp và nắp
ngửa. Các nắp úp sẽ tiếp tục chạy thẳng đến máng chứa nắp, các nắp ngửa sẽ qua
máng ống quay 180
o
sau đó cũng dẫn thẳng đến máng chứa. So với phƣơng án 2,
phƣơng án thì năng suất cao hơn hẳn.

Ƣu điểm:
Tƣơng đối đơn giản dễ chế tạo.
Phôi nắp đƣợc đổ vào thùng ở dƣới thấp nên thuận tiện hơn.
Năng suất cao rất cao.

1.3.2. Hệ thống đóng nắp chai tự động:
1.3.2.1. Phƣơng án 1: Sử dụng đầu đóng dẫn động bằng cam. Kết cấu đầu đóng
nắp chai.
Nguyên lý :
Khi chai đã vào vị trí của đầu đóng nắp chai, nắp bia đã tiếp xúc với miệng
chai thì cụm đầu đóng đi xuống theo hành trình làm việc của cam dẫn hướng, khi đó
lò xo (9) bị chày (3) nén lại (do phản lực ở miệng chai tác dụng lên chày đóng lớn
hơn lực bung của lò xo (9) làm cho nắp ở miệng chai tiếp xúc trực tiếp vào khuôn
đóng (1). Cụm đầu đóng tiếp tục đi xuống nhưng khuông đóng (1) bị nắp và miệng
chai giữ lại, thông qua chi tiết (7) làm lò xo (11) hơi bị nén lại. Khi lực nén của lò xo
(11) thắng được lực chống biến dạng của vành nắp thì khuôn (1) sẽ không bị đẩy lên
nữa mà sẽ đi xuống cùng cụm piston làm bóp chặt nắp vào miệng chai theo hình dạng
của khuôn đóng. Đây cũng là lúc kết thúc hành trình đi xuống của cụm piston đóng
nắp.

Khi kết thúc hành trình đi xuống của cụm piston (nắp chai đã được đóng kín
theo yêu cầu kỹ thuật), cụm piston đóng nắp bắt đầu đi lên theo hành trình của cam
dẫn, ổ bi (16) tiếp xúc mặt trên của cam và nâng cụm piston đóng nắp đi lên, lò xo
(11)bung ra đẩy cốt trong và khuôn đóng (7) về vị trí cũ, lúc đó lò xo (9) bung ra tạo
một lực lên chày (3) để đẩy nắp (đã được đóng kín vào chai) ra khỏi khuôn đóng (1)
và được đưa ra xích tải.
Lò xo (9) có tác dụng giảm chấn giữa miệng chai và nắp đồng thời làm nhiệm
vụ đẩy chair a khỏi khuôn đóng khi cụm piston đi xuống đóng nắp không làm bể
miệng chai và tạo lực ép lên côn đóng (1) để làm biến dạng vành nắp.










Đồ án Tự động hóa sản xuất – GVHD Đoàn Thế Thảo

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Hữu Thƣơng – 20802192 Trang [9]


1.Miệng đầu đóng.
2.Khuôn đóng nắp.
3.Chày giữ nắp.
4. Bạc hãm và dẫn hướng chày.
5.Bulong lục giác.
6.Bạc dẫn hướng ống đẩy.

7. Bulong chống xoay ống đẩy.
8.Đệm chặng lò xo
9.Lò xo đẩy chày ép nắp
10.Ống đẩy
11.Lò xo đóng nắp.
12.Bu long.
13.Chén chặn lò xo.
14.Vú mỡ bôi trơn ổ bi đóng.
15. Vú mỡ bôi trơn ổ bi treo.
16. Ổ bi kim.
17.Trục ổ bi kim.
18.Ổ đũa trụ dài.
19.Lỗ định vị trục.
20.Trục ổ bi.
21.Thân piston đóng nắp.
22.Bulong hãm.
23.Lỗ lắp chốt định vị đầu đó
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
13
14

15
16
17
18
19
20
21
22
23
12
Hình 8 Búa đóng nắp cơ cấu CAM
Đồ án Tự động hóa sản xuất – GVHD Đoàn Thế Thảo

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Hữu Thƣơng – 20802192 Trang [10]
Ƣu điểm :
Cơ khí hóa cao.
Có thể tăng tốc độ sản xuất lên rất cao.

Khuyết điểm :
Cơ cấu phức tạp.
Đòi hỏi kỹ thuật cơ khí cao, khó khăn trong gia công chế tạo, thay thế thiết bị
cũng nhƣ bảo trì, bảo dƣỡng.


1.3.2.2. Phƣơng án 2: đóng nắp chai dẫn động bằng hệ
thống khí nén.
Cấu tạo đầu đóng nắp tương tự như trên nhưng thay vào
đó là hệ được dẫn động bằng hệ thống khí nén vì vậy kết cấu nhỏ
gọn hơn.
Do nắp chai là chi tiết tiêu chuẩn nên hệ thống đóng nắp

bằng khí nén cũng tiêu chuẩn và được bán toàn bộ vì vậy giảm
thời gian gia công, thay thế sửa chữa.
Ƣu điểm :
Không đòi hỏi kỹ thuật cơ khí cao.
Dễ dàng mua và thay thế.
Hệ thống đơn giản nhỏ gọn, điều kiến dễ dàng.
Khả năng tự động hóa cao.

Khuyết điểm :
Hệ thống đóng đơn chiếc phù hợp với năng suất vừa
và nhỏ.











Hình 9 Mô hình thực tế máy
đóng nắp bằng khí nén
Đồ án Tự động hóa sản xuất – GVHD Đoàn Thế Thảo

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Hữu Thƣơng – 20802192 Trang [11]
1.3.3. Hệ thống cấp chai tự động :
Thƣờng chai đƣợc tải bằng hệ thống băng xích tải với các thanh hai bên đảm bảo chai
vào đúng vị trí làm việc.

Hình 10 Mô hình thực tế hệ thống băng tải xích









1.3.4. Tổng quát :
Sau khi phân tích ƣu nhƣợc điểm các phƣơng án, em chọn phƣơng án thiết kế gồm :
Hệ thống cấp nắp chai theo kiểu băng tải khuôn định hƣớng.
Hệ thống đóng nắp chai tự động dẫn động bằng khí nén.
Hệ thống xích tải cấp chai tự động.
Đồ án Tự động hóa sản xuất – GVHD Đoàn Thế Thảo

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Hữu Thƣơng – 20802192 Trang [12]
Sơ đồ khối

Nguyên lý hoạt động:
Chai được băng tải vận chuyển vào cơ cấu đóng nắp chai, sau đó được đĩa sao gạt
đưa vào vị trí đóng nắp chai.
Nắp được định hướng sau đó vận chuyển trong máng dẫn, đến sao gặt nắp, tại đây,
khoảng cách tương đối giữa nắp và chai tương đối nhỏ ( khoảng 5mm hoặc nhỏ hơn).
Nắp sẽ được sao gạt gạt đến miệng chai và có tốc độ di chuyển bằng tốc độ di chuyển
chai. Khi đến vị trí cần cần thiết thì nắp rơi tự do ( ~ khoảng 5mm hoặc nhỏ hơn ) xuống
thẳng miệng chai.
Khi chai vào vị trí đóng nắp với nắp chai được định vị trên miệng chai, đầu đóng đi
xuống vuốt nắp chai, làm cho nắp chai ôm sát vào miệng chai. Sau đó chai được đĩa sao
gạt đưa ra ngoài băng tải để tiếp tục quy trình tiếp theo.




Định hƣớng
NẮP

NẮP
CHAI

Máng dẫn
NẮP
CHAI
BĂNG TẢI
CHAI
ĐÓNG
NẮP
BĂNG
TẢI
Đồ án Tự động hóa sản xuất – GVHD Đoàn Thế Thảo

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Hữu Thƣơng – 20802192 Trang [13]
CHƢƠNG 2 : TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CẤP NẮP CHAI

2.1. Tính toán hệ cấp phôi dạng xích tải
2.1.1. Số liệu thiết kế:
Hệ dẫn động băng xích tải gồm:
Động cơ điện
Bộ truyền xích
Hộp giảm tốc gắn liền với động cơ.
Xích tải

Yêu cầu của hệ thống cấp phôi:
Năng suất: 10000 chai/8h = 10000 nắp chai/8h
Nắp chai có kích thước như hình vẽ:

Hình 11 Kích thƣớc nắp tiêu chuẩn

2.1.2. Tính toán hệ thống xích tải:
Theo [CT trang 129,1], ta có:
- Năng suất cấp phôi thực tế: Q
tt
= 0.6 yv/zL = 10000 nắp/8h
- Năng suất lý thuyết: Q
lt
= yv/zL ≥ 10000/0.6 = 16666.67 nắp/8h
1 /1.728nap s
 cứ 1s, hệ thống phải cấp 0.6 nắp
G
O
X
Y
6
3.7
32.56
R1.7
R165
27.17
Đồ án Tự động hóa sản xuất – GVHD Đoàn Thế Thảo

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Hữu Thƣơng – 20802192 Trang [14]


Trong đó:
v: vận tốc xích tải
y: chiều dài của một thanh tải gắn trên

xích tải
L: chiều dài chi tiết
D: chiều cao chi tiết
z : khoảng cách giữa hai đƣờng rãnh
0.6: hiệu suất của hệ thống cấp phôi dạng
xích tải đứng
0.6
0.6 0.6 200 32.6
0.03 /
130
lt
yv
Q
zL
zL
v m s
y
  
  
   

Vậy vận tốc nhỏ nhất của xích tải
v
min
= 0.03 m/s
Tìm vận tốc lớn nhất của xích tải:
Tra [Đồ thị trang 494, 1]
Với số lƣợng nắp tối đa trên thanh tải = y/L = 130/32.6 ≈ 4 nắp
Hình 12 Đồ thị vận tốc lớn nhất xích tải

Đồ án Tự động hóa sản xuất – GVHD Đoàn Thế Thảo

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Hữu Thƣơng – 20802192 Trang [15]
Ta suy ra vận tốc lớn nhất của băng tải: v
max
≈ 0.25 m/s
Vậy vận tốc giới hạn của xích tải là
0.03 ≤ v ≤ 0.25 m/s
Ta tiến hành tính toán thiết kế cho băng tải quay với vận tốc v = 0.2 m/s

Tìm lực vòng trên xích tải:
- Giả sử xích tải vuông góc với mặt sàn
- Cho chiều cao xích tải sơ bộ H = 2000
+ Với z = 200
 Số thanh tải có trên một mặt xích tải: n
thanh
= 2000/200 = 10 thanh
- Ta tiến hành tính toán cho băng tải làm việc ở chế độ tải lớn nhất, tức là:
Mỗi thanh mang 4 nắp
Băng tải thẳng đứng với mặt sàn
Ta có:
Khối lƣợng mỗi nắp chai: m=0.002 kg
Khối lƣợng mỗi thanh tải: cho m
thanh
= 0.014kg
Khối lƣợng mỗi bản xích: m
xích
= 0.212 kg

Vậy khối lƣợng tổng cộng tạo lực vòng xích tải:
M = 4m×10+10m
thanh
+(2000/38.1)×m
xích

=4×0.002×10+10×0.014+(2000/38.1)×0.212 = 11.35kg
Lực ma sát của dây xích và khay trƣợt: F
msbx


Đồ án Tự động hóa sản xuất – GVHD Đoàn Thế Thảo

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Hữu Thƣơng – 20802192 Trang [16]
Giả sử:
+ Khay trƣợt làm bằng nhôm hợp kim, tra [Bảng 5.1, trang 138, 1] ta có hệ số ma sát là
0.353
+ Góc nghiêng lớn nhất của băng tải là 90
+ Số mắt xích theo thiết kế là 89
 F
msbx
= µmg×89 = 0.353×0.212×9.81×89 = 65.34 N
Lực vòng trên xích tải lấy gần đúng là F ≈ 11.35×9.81 + 65.34 = 176.68 N
Chọn lực vòng F= 200 N

Số liệu thiết kế:
Lực vòng trên xích tải: F(N) = 200
Vận tốc xích tải v(m/s) = 0.2

Số răng đĩa xích tải dẫn z(răng) = 21
Bƣớc xích tải p(mm) = 38.1
Thời gian phục vụ L(năm) = 6
Quay một chiều, làm việc hai ca, tải va đập nhẹ (1 năm làm việc 300 ngày, 1 ca
làm việc 8 giờ)
Chế độ tải: do trọng lƣợng của nắp khá nhẹ nên ta xem nhƣ chế độ tải là tĩnh




















T
s
T
T

1

t
Đồ án Tự động hóa sản xuất – GVHD Đoàn Thế Thảo

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Hữu Thƣơng – 20802192 Trang [17]
2.2. Xác định công suất động cơ và phân phối tỉ số truyền cho hệ thống truyền động
2.2.1. Chọn động cơ điện:
Dựa vào hình 1 (Sơ đồ tải trọng), ta xác định động cơ làm việc trong trƣờng hợp
tải trọng tĩnh. Khi đó, công suất tính toán sẽ là:
200 0.2
0,04 40
1000 1000
t lv
lv
PP
Fv
P kW W


   


Hiệu suất chung của hệ thống truyền động:
3

ch hgt x ol
   


Tra bảng 2.3/19 – [1]
br

=0,96 : hiệu suất hộp giảm tốc bánh răng đƣợc che kín
x

=0,95 : hiệu suất bộ truyền xích
ol

=0,99 : hiệu suất ổ lăn
3
0.96 0.95 0.99 0.88
ch

    


Công suất cần thiết trên trục động cơ:
40
45.5
0,88
t
ct
P
PW

  

Phân phối tỉ số truyền:
Số vòng quay của trục máy công tác (trục xích tải)
60000. 60000 0.2
14.998 15
. 21 38.1
lv
v
n
zp

   

vòng/phút
Trong đó:
v - vận tốc xích tải = 0.2 m/s
z - số răng đĩa xích tải = 21răng
p - bƣớc xích = 38.1 mm

Tỉ số truyền toàn bộ u
t
của hệ thống dẫn động
t x hgt
u u u


Dựa vào catalog của Oriental Motor
Hộp giảm tốc có u
hgt
= 3÷180
Truyền động xích có u

x
= 1÷5
Đồ án Tự động hóa sản xuất – GVHD Đoàn Thế Thảo

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Hữu Thƣơng – 20802192 Trang [18]
Chọn sơ bộ tỷ số truyền
(3 900)
t
u
: u
t
= 50

Số vòng quay sơ bộ của động cơ:
. 15 50 750
sb lv t
n u u   
vòng/phút
Chọn động cơ: theo Catalog của Oriental Motor
Yêu cầu: động cơ đƣợc chọn phải có công suất P
dc
và số vòng quay đồng bộ thỏa mãn
điều kiện:




 

 



 

 


2.2.2. Bảng thông số kỹ thuật động cơ điện
Kiểu
động cơ
5RK60GE-AW2MJ
n

1200 vòng/phút
Công
suất
60 W
Tần số
50 Hz
Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật động cơ điện
Công suất trên các trục:
Trục HGT :











 
Trục ĐC :













 
 


2.3. Các thông số của nắp chai:
Khối lƣợng: 0.002kg
Vật liệu: thiếc không gỉ có trọng lƣợng riêng là 8.080g/cm
3

Thể tích: 286.520 mm
3

Trọng tâm:

X= -0.016 mm ≈ 0.0 mm
Y= 3.729 mm ≈ 3.7 mm
Z= -0.004 mm ≈ 0.0 mm

Đồ án Tự động hóa sản xuất – GVHD Đoàn Thế Thảo

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Hữu Thƣơng – 20802192 Trang [19]

2.4. Tính toán độ nghiêng của băng tải nắp
Tính toán góc nghiêng của băng tải và thanh tải để chi tiết đƣợc nằm vững trên thanh tải
và đảm bảo trạng thái của nắp.
Các trạng thái có thể xảy ra của nắp chai trên băng tải đứng:

Hình 1 Hình 2 Hình 3 Hình 4 Hình 5 Hình 6

Với khuôn định hướng thì ta chấp nhận các trạng thái từ hình 1 đến hình 4. Hình 5 và 6
sẽ dẫn đến tình trạng kẹt và hệ thống thanh tải nắp từ dưới phễu phải loại bỏ được hai
trạng thái này.
Đồ án Tự động hóa sản xuất – GVHD Đoàn Thế Thảo

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Hữu Thƣơng – 20802192 Trang [20]

Hình 7 Hình 8
Ở trạng 2 trạng thái trên, nắp tiếp xúc 1 mặt với băng tải và tiếp xúc với gàu tại điểm O.
Hình 7 và hình 8 mô tả hai trạng thái úp và ngửa của nắp. Ở góc 90
o
, trạng thái hình 8 (
lật ) momen tác dụng lên nắp có tác dụng giữ nắp tiếp xúc với mặt. Ở trạng thái 7 ( úp )
momen do trọng lực sinh ra kéo nắp ra khỏi mặt băng tải.
Mô men quay của nắp với tâm quay tại O

1

1nap
M P L

Trong đó:
1
sinPP


: trọng lƣợng của nắp chiếu lên phƣơng GP
1

P= mg = 0.002*9.81 ~ 0.02 N
L= 16.5 : khoảng cách từ tâm quay đến trọng tâm của nắp
α= 9
0
: góc hợp bởi phƣơng thẳng đứng và GO
1

Vậy momen quay nắp
1
0.02 16.5 0.33
nap
M P L Nmm    

Để tránh điều này, ta cần nghiêng băng tải một góc lớn hơn 9
o
so với phương đứng. Ở
trạng thái nghiêng 9

o
này, trạng thái hình 8 vẫn được momen giữ vào mặt băng tải.
Để loại được trạng thái hình 5, 6, ta chọn góc nghiêng của băng tải là 10
o
, tiến hành lắp
đặt thêm thanh đàn hồi có mặt đưới chỉ cho một lớp nắp chai đi qua. Các trạng thái
chồng chất sẽ được thanh gạt lại và rơi vào thùng chứa nắp.





Đồ án Tự động hóa sản xuất – GVHD Đoàn Thế Thảo

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Hữu Thƣơng – 20802192 Trang [21]
2.5. Thiết kế thùng chứa nắp
Thùng chứa nắp đƣợc ở phần dƣới cũng của băng tải nắp có tác dụng chứa nắp chƣa đóng
và định hƣớng sơ bộ cho nắp để nắp áp mặt vào băng tải và đƣợc gàu đƣa lên. Nhƣng vẫn
đảm bảo đƣợc sự di chuyển của gàu và băng tải.


Phần cuối của thùng chứa đƣợc thu hẹp từ chiều cao 1,5h đến 1,1h ( với h là chiều cao
của nắp chai ). Chiều dài đoạn thu hẹp dài hơn khoảng cách giữa 2 gàu trên băng tải đảm
bảo nắp không bị lọ ra ngoài. Độ nghiêng thành bên của rãnh thu hẹp so với phƣơng
thẳng đứng trong khoảng 0
o
đến 10
o
.

2.6. Thiết kế khuôn định hƣớng nắp
Nắp khi đã vào máng dẫn, bắt đầu được chuyển đến khuôn định hướng.
Nguyên lý : Dựa trên sự chênh lệch kích thƣớc giữa mặt trên và mặt dƣới của nắp chai.
Thùng chứa nắp
Băng tải nắp
Đồ án Tự động hóa sản xuất – GVHD Đoàn Thế Thảo

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Hữu Thƣơng – 20802192 Trang [22]

Bố trí trong khuôn

Nắp đƣợc đƣa vào trong khuôn thông qua máng dẫn, đến lỗ vào của nắp. Khi nắp di
chuyển trong khuôn, đến giao điểm của 3 đƣờng dẫn, do sự chênh lệnh kích thƣớc giữa
miệng nắp và đáy nắp nên, nắp nằm úp sẽ đủ kích thƣớc đi qua rãnh bên phải, nắp nằm
ngửa sẽ đủ kích thƣớc để đi qua rãnh bên trái. Nắp ngửa sẽ thông qua máng quay 180
o
,
chuyển trạng thái nắp từ ngửa sang úp. Sau đó cả 2 ống dẫn về máng dẫn nắp, tiến về
phía sao gạt nắp và thực hiện công đoạn tiếp theo.

Momen quay của nắp trong rãnh
G
O
X
Y
6
3.7
32.56
R1.7
R165

27.17
Đồ án Tự động hóa sản xuất – GVHD Đoàn Thế Thảo

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Hữu Thƣơng – 20802192 Trang [23]

Mô men quay của nắp với tâm quay tại O
1

1nap
M P L

Do khuôn đang đƣợc nghiêng 10
o
so với phƣơng đứng nên ta có


 




trọng lƣợng của nắp chiếu lên phƣơng ngang
P= mg = 0.002*9.81 ~ 0.02 N
L= R : Bán kính miệng của nắp
α= 10
0
: góc hợp bởi phƣơng thẳng đứng và GO
1

(với G là trọng tâm nắp )

Vậy momen quay nắp
M
nap
= 0.31 Nmm
…
Khuôn được tạo ra nhờ lắp ghép 2 nửa khuôn giống nhau và được cố định bằng 5 chốt
định vị.



2.7. Tính toán độ cong của ống dẫn để nắp chai di chuyển đƣợc
Đồ án Tự động hóa sản xuất – GVHD Đoàn Thế Thảo

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Hữu Thƣơng – 20802192 Trang [24]
Ta tính toán thiết kế cho nắp chai di chuyển bởi trọng lƣợng nắp (sau khi đƣợc định
hƣớng)
Tính toán góc nghiêng của ống dẫn:

Điều kiện để nắp chai tự trƣợt xuống trên ống dẫn là:
1 ms
PF

Trong đó:
1
sin sin
cos
ms
P P mg
F N P


  
   
  

µ : hệ số ma sát giữa nắp chai và bề mặt của ống dẫn
Tra [Bảng 5.1, trang 138, 1], với vật liệu của nắp chai là thép không rỉ và ống dẫn làm
bằng nhôm, ta có
µ= 0.353
0
sin cos
0.353
19.44 19.5
mg mg
tag
  


    
  
  

Thiết kế profile của ống dẫn để nắp chai có thể di chuyển trong ống:





Độ cong của ống dẫn:
P
P

1
P
2

G
O
X
Y

F
ms
N
Đồ án Tự động hóa sản xuất – GVHD Đoàn Thế Thảo

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Hữu Thƣơng – 20802192 Trang [25]

Theo [5.20, trang 144, 1], ta có chiều cao tối thiểu để nắp di chuyển trong ống
d
t
= c+D
Trong đó:
c = khoảng cách cần thiết để đỉnh nắp chai không bị đụng mặt trong của ống dẫn
d
t
= chiều cao của ống dẫn
D = 6 chiều cao của nắp chai

Theo Pithago:

2

2
2 ( )
2
t
L
c R d c

   



Vì c rất bé so với 2(R+d
t
), nên ta có









Thay từ phƣơng trình 5.20, ta có đƣợc công thức tìm chiều cao cần thiết của ống dẫn