Đồ án thiết kế hệ thống cơ khí sản xuất tự động đề tài thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b>ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘITRƯỜNG CƠ KHÍ</b>

<b>---ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ SẢN XUẤT TỰ ĐỘNGĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM</b>

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đình Dũng Mã số sinh viên: 20205292

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

<b>TRƯỜNG CƠ KHÍ</b> Học kỳ: 1

Thời gian thực hiện: 15 tuần; <b>Mã đề: VCK01-8 </b>

Ngày giao nhiệm vụ: 18/10/2023; Ngày hồn thành: 12/01/2023 Họ và tên sv: Nguyễn Đình Dũng MSSV: 20205292 Mã lớp: 734468 Chữ ký SV:

<b>I.Nhiệm vụ thiết kế: Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩmII. Số liệu cho trước:</b>

1. Hệ thống cấp phôi tự động

2. Nguồn lực cấp phơi và đẩy phơi: Khí nén 3. Nguồn lực quay băng tải: Động cơ điện 4. Bộ truyền ngồi: Xích

5. Thơng số hình học phơi:

 Hình trụ : h<small>1</small><i>= 15cm, h</i><small>2</small><i>= 10cm, h</i><small>3</small>= 3cm

<i> d</i><small>1</small><i>= 5cm, d</i><small>2</small><i>= 5cm, d</i><small>3</small>= 5cm

<i>6. Trọng lượng phôi: Qmin = 0.4 kg; Qmax = 6 kg7. Năng suất làm việc : N = 6 sp/ph</i>

<b>III. Nội dung thực hiện:</b>

1. Phân tích nguyên lý và thông số kỹ thuật

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

<b>CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM...1</b>

<i>2.6.1. Yêu cầu chung của thiết kế...14</i>

<i>2.6.2. Lựa chọn phương án thiết kế...15</i>

<b>CHƯƠNG III: TÍNH TỐN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ...16</b>

<i>3.4.2. Kiểm nghiệm độ bền của trục...37</i>

<i>3.4.3. Chọn và kiểm nghiệm then...43</i>

3.6. Hệ thống khí nén...45

<b>CHƯƠNG IV. KẾT LUẬN...48</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

Hình 1. 1 Hệ thống phân loại sản phẩm theo kích thước...2

Hình 1. 2 Hệ thống phân loại sản phẩm theo khối lượng...2

Hình 1. 3 Hệ thống phân loại sản phẩm theo vật liệu...3

Hình 1. 4 Hệ thống phân loại sản phẩm theo mã vạch...3

Hình 1. 5 Minh hoạ mơ hình phân loại sản phẩm tự động...4

Y Hình 2. 1 Cấu tạo chung của băng tải...6

Hình 2. 2 Mơ hình băng tải trong thực tế...8

Hình 2. 3 Bộ truyền xích...9

Hình 2. 4 Xi-lanh khí nén...11

Hình 2. 5 Kí hiệu van trên sơ đồ điện...11

Hình 2. 6 Động cơ điện với các kích cỡ khác nhau...12

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

Bảng 3. 1 Thông số kỹ thuật của phôi...16

Bảng 3. 2 Trị số hiệu suất của các loại bộ truyền hoặc ổ...20

Bảng 3. 3 Tỉ số truyền nên dùng cho các bộ truyền trong hệ...21

Bảng 3. 4 Thông số các trục...24

Bảng 3. 5 Bảng lựa chọn số răng...24

Bảng 3. 6 Bảng trị số của các hệ số thành phần trong hệ số sử dụng K...25

Bảng 3. 7 Bảng công suất cho phép của xích con lăn...26

Bảng 3. 8 Bảng số lần va đập cho phép của các loại xích...27

Bảng 3. 9 Bảng các thơng số của xích con lăn...28

Bảng 3. 10 Bảng trị số của hệ số an toàn...29

Bảng 3. 11 Diện tích chiếu mặt tựa bản lề A...30

Bảng 3. 12 Bảng hệ số ảnh hưởng của số răng đĩa xích...30

Bảng 3. 13 Bảng vật liệu chế tạo đĩa xích và phương pháp nhiệt luyện...31

Bảng 3. 14 Bảng các thơng số của bộ truyền xích...31

Bảng 3. 15 Bảng chiều rộng ổ lăn...32

Bảng 3. 16 Trị số của các khoảng cách...32

Bảng 3. 17 Chiều dài mayơ...33

Bảng 3. 18 Bảng trị số của ứng suất cho phép ...35

Bảng 3. 19 Tính tốn đường kính trục...36

Bảng 3. 20 Bảng hệ số kể đến ảnh hưởng của các trị số ứng suất trung bình...37

Bảng 3. 21 Bảng trị số của hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt Kx...38

Bảng 3. 22 Momen cảm uốn Wj và momen xoắn Woj...39

Bảng 3. 23 Bảng giới hạn bền...39

Bảng 3. 24 Bảng ổ bi đỡ một dãy (theo TCVN 1489-85)...41

Bảng 3. 25 Trị số tuổi thọ nên dùng Lh của ổ lăn sử dụng trong các thiết bị...42

Bảng 3. 26 Hệ số tải trọng hướng tâm X0 và hệ số tải trọng dọc trục Y0...42

Bảng 3. 27 Các thông số của then bằng...43

Bảng 3. 28 Ứng suất dập cho phép [𝜎𝑑] đối với mối ghép then...44

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

Cùng với sự phát triển vượt bậc của kĩ thuật vi điện tử, kĩ thuật truyền thông và công nghệ phần mềm trong thời gian qua, lĩnh vực điều khiển tự động đã ra đời, phát triển càng ngày đa dạng đáp ứng được các yêu cầu trong cuộc sống, trong các lĩnh vực công nghiệp. Chính vì vậy, các ngành cơng ty, doanh nghiệp sản xuất phải lựa chọn một hệ thống điều khiển tự động sao cho phù hợp với yêu cầu thực tế đặt ra cho ngành, đảm bảo điều kiện cơ sở vật chất cho phép, tiết kiệm chi phí vận hành, nâng cao hiệu quả sản xuất, dễ dàng bảo trì và sửa chữa hệ thống khi có sự cố.

Trước thời cơ và thách thức của thời đại đòi hỏi sự nhận biết, nắm bắt và vận dụng có hiệu quả các thành tựu khoa học kĩ thuật thế giới nói chung và kĩ thuật điều khiển tự động nói riêng, kỹ thuật điều khiển tự động đã được ứng dụng rộng rãi ở các ngành sản xuất, doanh nghiệp một cách nhanh chóng.

Việc ứng dụng kỹ thuật điều khiển tự động vào quá trình phân loại sản phẩm là một trong những thành tựu đáng kể làm thay đổi một nền sản xuất cũ mang nhiều hạn chế, làm thay đổi cục diện của nền công nghiệp trong nước. Chính vì vậy, đề tài “Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm” trở thành một đề tài tiềm năng để tìm hiểu, xây dụng thiết kế cải tiến góp phần vào sự hoàn thiện và phát triển sâu, rộng của nó hơn nữa trong đời sống sản xuất của con người.

Trong q trình làm đồ án mơn học, em đã tuân theo đầy đủ các bước trong tài liệu hướng dẫn và sự chỉ bảo của thầy Đỗ Văn Trường để hồn thiện đồ án mơn học đúng tiến độ, tuy nhiên khơng thể tránh được những thiếu sót hạn chế, kính mong được sự chỉ bảo góp ý giúp đỡ của các quý thầy cô và các bạn.

Em xin chân thành cảm ơn!

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

<b>CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM</b>

<b>1.1. Khái niệm và ứng dụng</b>

Ngày nay, việc tập trung hoá - tự động hố cơng tác quản lí, giám sát và điều khiển các hệ thống tự động nhằm năng cao hiệu quả của quá trình sản xuất, tránh rủi ro, tiết kiệm được chi phí.

Hệ thống phân loại sản phẩm được ứng dụng nhiều trong sản xuất tự động hàng hoá với số lượng lớn, giúp phân loại nhanh những sản phẩm đạt yêu cầu và những sản phẩm bị lỗi (phế phẩm) cũng như phân loại thành những nhóm có đặc điểm khác nhau phục vụ cho những công đoạn sản xuất sau này.

Trong các nhà máy sản xuất hàng thực phẩm, nhà máy sản xuất gạch ốp lát cho ngành xây dựng hay sản xuất các chi tiết cơ khí, linh kiện điện tử …, dịng sản phẩm được tạo ra sau hàng loạt những quy trình cơng nghệ cần được kiểm tra để đảm bảo loại bỏ được những phế phẩm cùng với đó phân loại những sản phẩm đạt chất lượng thành những nhóm cùng loại khác khau, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lưu kho để phân phối ra thị trường hay phục vụ tốt hơn cho những công đoạn sản xuất tiếp theo. Hơn nữa, nó cịn có thể tích hợp thêm chức năng dán nhãn, đếm và quản lý sản phẩm..., giúp nâng chất lượng của sản phẩm và nâng cao hiệu quả hoạt động của dây chuyền sản xuất.

Từ những yêu cầu thực tế đó mà hệ thống tự động phân loại sản phẩm đã sớm được hình thành và phát triển, trở thành một khâu quan trọng trong một hệ thống sản xuất tự động, để thực hiện chức năng kiểm tra, phân loại đảm bảo sự vận hành liên tục của dịng phơi liệu trong q trình sản xuất tự động. Đạt được mục tiêu nâng cao tính cạnh tranh của sản phẩm, làm chủ giá thành và chất lượng sản phẩm, tăng khả năng linh hoạt phát triển sản phẩm, thay đổi mẫu mã đáp ứng nhu cầu thị trường.

Trong thực tế sản xuất chúng ta rất dễ bắt gặp những dây chuyền mà sản phẩm đầu ra có kích thước,hình dáng khác nhau, cụ thể ở đây là theo chiều cao của sản phẩm. Để tối giản chi phí lao động và tránh cho cơng nhân những công việc nhàm chán, giảm tỉ lệ sai sót trong dây chuyền, hệ thống phân loại sản phẩm tự động được ra đời.

Hệ thống phân loại sản phẩm hiện nay có rất nhiều trong ứng dụng thực tế trong các nhà máy xí nghiệp bao gồm:

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

- Phân loại sản phẩm theo kích thước: Phương pháp này dựa vào kích thước của sản phẩm mà phân loại. Phương pháp này thường được áp dụng trong các ngành công nghiệp chế biến bia, nước giải khát,...

<i>Hình 1. 1 Hệ thống phân loại sản phẩm theo kích thước</i>

- Phân loại sản phẩm theo khối lượng: Phương pháp này dựa vào khối lượng của sản phẩm mà phân loại, thường gặp nhiều trong chế biến thuỷ, hải sản.

<i>Hình 1. 2 Hệ thống phân loại sản phẩm theo khối lượng</i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

- Phân loại sản phẩm theo vật liệu: Phương pháp này dựa vào loại vật liệu của sản phẩm để phân loại. Phương pháp này thường ứng dụng hiện tượng cảm ứng điện từ để nhận dạng sản phẩm có lẫn kim loại, ứng dụng trong các dây chuyền sản xuất thực phẩm.

<i>Hình 1. 3 Hệ thống phân loại sản phẩm theo vật liệu</i>

- Phân loại sản phẩm theo mã vạch: Mã vạch được tạo riêng cho từng loại sản phẩm về số lượng, mặt hàng, thông tin khách hàng ngay trực tiếp trên sản phẩm.

<i>Hình 1. 4 Hệ thống phân loại sản phẩm theo mã vạch</i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

<b>1.2. Nguyên lý hoạt động</b>

<i><b> Nguyên lý hoạt động: Hệ thống hoạt động trên nguyên lý dùng các cảm biến để</b></i>

xác định chiều cao của sản phẩm. Sau đó dùng cơ cấu chấp hành có thể là xi-lanh đẩy, cần gạt để phân loại sản phẩm có chiều cao khác nhau.

<i>Hình 1. 5 Minh hoạ mơ hình phân loại sản phẩm tự động</i>

<i><b>Các yêu cầu kĩ thuật của hệ thống phân loại sản phẩm:</b></i>

- Về cơ khí: phân tích tính tốn và lựa chọn vật liệu, thơng số kỹ thuật các chi tiết thoả mãn yêu cầu của đề tài: nhỏ, gọn, nhẹ, bền, có tính thẩm mỹ, dễ dàng lắp đặt và sửa chữa. - Về điều khiển: điều khiển hoàn toàn tự động.

- Về an toàn: đảm bảo an toàn cho người sử dụng và sản phẩm không bị hỏng.

<i><b> Phương án thiết kế của hệ thống:</b></i>

- Sử dụng 1 băng tải để vận chuyển sản phẩm

- Đặt 2 sensor trước 2 xi-lanh để nhận biết sản phẩm - Sử dụng 3 xi-lanh để cấp phôi và phân loại sản phẩm

- Sử dụng bộ điều khiển PLC để điều khiển hoạt động của hệ thống

<i><b> Ưu điểm: Có khả năng vận chuyển sản phẩm nhanh hơn, năng suất cao hơn. Sử dụng</b></i>

hệ thống xi-lanh khí nén cho tốc độ làm việc nhanh với độ tin cậy và chính xác cao hơn. Điều khiển dễ dàng, hoạt động ổn định. Lắp đặt dễ dàng, giá thành thấp.

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

<i><b> Nhược điểm: Phụ thuộc vào hệ thống khí nén, khơng hoạt động được nếu khơng có hệ</b></i>

thống cung cấp khí nén.

Ta chọn phương án thiết kế như ở trên vì các ưu điểm nêu trên và thực tế trong các nhà máy sản xuất hiện nay thường có lắp đặt sẵn hệ thống cung cấp khí nén nên sẽ khắc phục được phần nào những nhược điểm.

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

<b>CHƯƠNG II. CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG</b>

<b>2.1. Băng tải</b>

Trong sản xuất công nghiệp băng tải được ứng dụng rộng rãi để vận chuyển hàng hoả và nguyên vật liệu trong quá trình sản xuất. Trong các nhà máy sản xuất vật liệu xây dựng, phụ tùng cơ khí, khai thác khống sản, các nhà máy sản xuất hàng thực phẩm, đồ ăn nhanh, nước giải khát; các nhà máy tái chế vật liệu, lắp ráp sản phẩm,… Ở bất kỳ một nhà máy sản xuất hàng loạt, hàng khối nào, ta đều có thể dễ dàng bắt gặp hình ảnh của những băng tải vận chuyển, nó là hình ảnh của dây chuyền sản xuất, đóng một vai trị quan trọng trong việc tự động linh hoạt sản xuất, tăng năng xuất, giải phóng sức lao động của con người.

<i>Hình 2. 1 Cấu tạo chung của băng tải</i>

<i>1 - Băng tải, 2 - Trục chủ động, 3 - Trục bị động, 4 - Hệ thống đỡ (giá đỡ, con lăn,…)</i>

Khi thiết kế băng vận chuyển sản phẩm đến vị trí phân loại có thể lựa chọn một trong số các loại băng tải sau:

Băng tải dây đai

Ứng dụng được trong các môi trường khác nhau như: Nhiệt độ cao, chịu dầu,... vận chuyển hàng hoá liên tục.

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

Băng tải cao su lịng máng

Nó hay được sử dụng trong các ngành sản xuất như: khai khoáng, xi măng, phân bón, mía đường, thức ăn gia súc, vật liệu xây dựng,….khối lượng nhỏ dễ rơi vãi và có thể chuyển khối lượng lớn, cự ly biến, sấy khô thực phẩm, nguyên liệu với khả năng nhịu được nhiệt độ cao trong quá trình làm việc.

Băng tải con lăn

Ứng dụng phổ biến của băng tải con lăn bao gồm văn phòng phân loại bưu chính và hệ thống xử lý hành lý sân bay.

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

<i>Hình 2. 2 Mơ hình băng tải trong thực tế</i>

<b>2.2. Bộ truyền đai/xích</b>

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.

Ưu điểm

 Làm việc êm và không ồn, tốc độ cao.

 Giữ được an toàn cho các chi tiết máy và động cơ khi bị quá tải do hiện tượng trượt trơn.

 Kích thước nhỏ hơn so với truyền động đai. Khơng có hiện nên gây nhiều tiếng ồn lớn khi làm việc, khơng thích hợp với vận tốc cao. Đòi hỏi chế tạo, lắp ráp chính xác hơn, u cầu chăm sóc, bảo quản thường xuyên.  Vận tốc và tỷ số truyền tức thời

khơng ổn định.  Dễ mịn khớp bản lề.

Phạm vi  Do thích hợp với vận tốc  Thích hợp với vận tốc thấp,

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

sử dụng

cao nên thường lắp ở đầu vào của hộp giảm tốc, thường dùng khi cần truyền động trên khoảng cách trục lớn.

thường lắp ở đầu ra của hộp giảm tốc, thích hợp truyền động với khoảng cách trục trung bình, yêu cầu làm việc khơng có trượt.

<i>Bảng so sánh bộ truyền đai và bộ truyền xích</i>

<i> Hệ thống sử dụng bộ truyền xích để sử dụng vì ưu điểm sau:</i>

<i><b> - Có thể làm việc quá tải khi đột ngột, hiệu suất cao hơn, không có hiện tượng trượt.</b></i>

- 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: + Dây xích

+ Nhơng xích(cịn gọi là đĩa xích)

<i><b>Hình 2. 3 Bộ truyền xích </b></i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

<b>2.3. Pittong/van khí nén </b>

<i><b> Pittong xi-lanh đẩy sản phẩm: Pittong xi-lanh bao gồm pittong xi-lanh thuỷ lực và</b></i>

khí nén, thực chất là một loại động cơ thuỷ lực (khí nén) dùng để biến đổi thế năng của dầu (khí nén) thành cơ năng, thực hiện chuyển thẳng hoặc chuyển động vịng khơng liên tục. pittong xi-lanh được dùng rất phổ biến trên các thiết bị có cơ cấu chấp hành chuyển động thẳng đi về, xi-lanh khí nén có kết cấu 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 hệ thống thuỷ lực, hệ thống khí nén có cơng 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 có khả năng chịu nén (đàn hồi) lớn của khơng khí nên có thể trích chứa khí nén rất thuận lợi, khơng khí dùng để nén hầu như có số lượng khơng giới hạn và có thể thải ra ngược trở lại bầu khí quyển.

- Hệ thống khí nén sạch sẽ, dù cho có sự rị rỉ khơng khí nén ở hệ thống ống dẫn, do đó khơng tồn tại mối đe doạ 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 q trình sử dụng hệ thống truyền động bằng khí nén thấp.

Trong đồ án này em chọn cơ cấu sinh lực bằng khí nén để tạo ra lực đẩy phơi. Chọn cơ cấu xi-lanh khí nén vì nó có ưu điểm:

• Giá thành rẻ.

• Lực kẹp đủ lớn, đều có thể kiểm tra, điều chỉnh dễ dàng trong q trình làm việc. • Sử dụng đơn giản với sinh viên.

• Dễ tìm mua trên thị trường.

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

Van điều khiển có nhiệm vụ điều khiển dịng năng lương bằng cách đóng, mở hay chuyển đổi vị trí để thay đổi hướng đi của dịng năng lượng.

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.

<i>Hình 2. 5 Kí hiệu van trên sơ đồ điện</i>

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 xi-lanh.

- Ở đầu ra 3 và 5 của van ta sử dụng van tiết lưu một chiều để điều chỉnh lưu lượng ra của xi-lanh, tức là điều chỉnh lực đẩy phơi ra khỏi băng tải.

<i>Hình 2. 4 Xi-lanh khí nén</i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

<b>2.4. Động cơ </b>

<i>Hình 2. 6 Động cơ điện với các kích cỡ khác nhau</i>

- Là thiết bị cung cấp nguồn động lực cho băng chuyền hoạt động. Động cơ có nhiều loại: động cơ servo, động cơ bước… Trong hệ thống phân loại sản phẩm, động cơ thường được dùng với công suất trung bình, tốc độ khơng lớn. Truyền động giữa động cơ và băng chuyền thường thông qua bộ truyền bánh răng hoặc đai. Hiệu suất tương đối cao.

- Động cơ dùng hệ thống phân loại sản phẩm là động cơ điện. Chúng ta có rất nhiều lựa chọn cho phần này như: động cơ điện xoay chiều, động cơ điện một chiều hay động cơ bước…

<b>2.5. Cảm biến</b>

Cảm biến là một thiết bị được sử dụng khá phổ biến hiện nay, đặc biệt trong lĩnh vực

<b>công nghiệp và truyền thông. Cảm biến (CB) là một thiết bị điện tử có chức năng nhận</b>

biết các yếu tố vật lý hoặc yếu tố hố học nơi nó được đặt vào sau đó chuyển thành dạng thơng tin mã hố và chuyển về màn hình hoặc máy tính, hệ thống PLC để có thể điều khiển các thiết bị khác từ xa.

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

<i>Hình 2. 7 Một số loại cảm biếnPhân loại cảm biến:</i>

- Theo đại lượng cần đo:

 Cảm biến chủ động (Active sensors)  Cảm biến bị động ( Passive sensors) - Phân loại theo tín hiệu đầu ra:

 Cảm biến tương tự (Analog sensors)  Cảm biến số (Digital sensors)

<i><b> Yêu cầu kỹ thuật</b></i>

- Cảm biến có khả năng đo chính xác các đại lượng cần đo. - Ít bị nhiễu bởi môi trường xung quanh.

- Độ nhạy phù hợp.

- Cảm biến có sai số kỹ thuật trong mức cho phép

- Điện áp cấp cho cảm biến phải phù hợp với điện áp của mạch điều khiển.

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

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 khơng 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 khơng thấy tuỳ 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 phịng.

<i>Hình 2. 8 Cảm biến quang</i>

<b>2.6. Phương án thiết kế</b>

<i><b>2.6.1. Yêu cầu chung của thiết kế</b></i>

Với mục tiêu là mơ hình thực hành phục vụ đào tạo nên khơng thể đáp ứng được đầy đủ các yêu cầu trong thực tế cũng như các điều kiện phân loại phức tạp. Tuy nhiên, mơ hình thiết kế phải đảm bảo một số yêu cầu kỹ thuật chung như sau:

- Mơ hình cơ bản phải phù hợp với nguyên lý phân loại trong thực tế. - Lắp ráp, đầu nối và vận hành điều khiển dễ dàng.

- Sử dụng các vật tư, thiết bị, linh kiện thông dụng, dễ dàng thay thế, sửa chữa. - Đảm bảo tính thẩm mỹ và gọn gàng.

- Các cơ cấu truyền động, kết nối phải đảm bảo cứng vững và tuổi thọ cao.

</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">

<i><b>2.6.2. Lựa chọn phương án thiết kế</b></i>

Theo yêu cầu của đề bài, lựa chọn được phương án thiết kế của mơ hình hệ thống phân loại sản phẩm như sau:

- Hệ thống cấp phôi: Sản phẩm được chứa trong phễu cấp phôi tự động. Khi hệ thống cấp phôi hoạt động, phơi được định hướng sau đó rơi xuống bàn đỡ phôi. Tại đây, xi lanh cấp phôi đẩy sản phẩm lên băng tải bắt đầu tiến hành quy trình phân loại sản phẩm.

- Hệ thống dẫn động: Hệ dẫn động sản phẩm sử dụng băng tải cao su. Trong hệ thống băng tải, dây băng được uốn vòng qua các trục chủ động, bị động, phần giữa 2 puly này băng được dẫn hướng và đỡ bởi các các con lăn. Tốc độ và công suất từ động cơ lên băng tải được truyền bằng bộ truyền xích.

- Bộ phận nhận biết sản phẩm: Hệ thống sử dụng cảm biến quang để nhận biết chiều cao của sản phẩm, từ đó tiến hành phân loại sản phẩm.

- Cơ cấu chấp hành phân loại: Sản phẩm đã được nhận biết chiều cao bằng cảm biến sau đó sẽ được tiến hành phân loại bằng hệ thống xi lanh khí nén.

</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">

<b>CHƯƠNG III: TÍNH TỐN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ</b>

<i>Bảng 3. 1 Thơng số kỹ thuật của phơi</i>

<i>Hình 3. 1 Kích thước băng tải, khoảng cách phơi trên băng tải</i>

<i><b>3.1.1. Tính các thơng số hình, động học băng tải</b></i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 23</span><div class="page_container" data-page="23">

<b>c. Chiều rộng băng tải</b>

Thời gian sản phẩm chuyển động được quãng đường x phải lớn hơn 1 chu trình của pittơng. Ta có bất phương trình : <i>_v^x</i>><i>2. ( M +W )</i>

<i>v</i>₁ (*); Trong đó:

 x là khoảng cách giữa tâm 2 sản phẩm kề nhau. x = y + d = 0,3 + 0,05 = 0,35 (m )  v là vận tốc băng tải. Với v = 0,04583 (m/s).

 v<small>1</small> là vận tốc của pittong (m/s).

 M là khoảng từ xi-lanh đến mép băng tải. Chọn M = 0 (m). Ta chọn v<small>1</small> bằng cách tra đồ thị xi-lanh hãng FESTO :

</div><span class="text_page_counter">Trang 24</span><div class="page_container" data-page="24">

Như vậy, chiều rộng băng tải có thể lấy trong khoảng khá rộng (< 1,9 m) do v<small>1 </small>>> v. Để phù hợp với đường kính sản phẩm cũng như dễ dàng thiết kế => Chọn W = 2.d = 0,1 ( m ) Theo yêu cầu, sản phẩm là những khối hình trụ có trọng lượng <i>0,4−6 kg ,</i> nên lựa chọn phương án sử dụng băng tải dây đai cao 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 không yêu cầu di chuyển theo đường cong thì đai tải cao su hồn tồn có thể đáp ứng tốt yêu cầu làm việc.

Băng tải PVC xanh caro bố dày 3mm - 2 lớp bố

</div><span class="text_page_counter">Trang 25</span><div class="page_container" data-page="25">

<i>Hình 3. 3 Các lực cản chuyển động của băng</i>

Trong hệ thống băng tải, dây băng được uốn vòng qua các trục động, bị động; phần giữa 2 trục này băng được đỡ bằng một tấm phẳng. 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 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:

<i>q</i>₀: Trọng lượng 1 m dài băng L: Chiều dài băng

w: Hệ số cản riêng của hệ thống đỡ dây, được xác định bằng thực nghiệm,

</div><span class="text_page_counter">Trang 26</span><div class="page_container" data-page="26">

<i>W</i>_{2 /3}: Lực cản trên đoạn nằm ngang có tải từ điểm 2 đến 3

<i>W</i>_{2 /3}=

(

<i>q</i>₀<i>L+Q_t</i>

₎

<i>. w=1,22+3 . 6 . 9,81. 0,4=71,85(N )q</i>₀: Trọng lượng 1m dài băng

<i>Q_t</i>: Tổng trọng lượng tải đặt trên băng.

Lực kéo băng là lực được truyền từ trục chủ động sang băng: F = S<small>3</small> – S<small>0</small> = ∑ W<small>(i-1)/i</small>

F = <i>W</i>_{0 /1}+<i>W</i>_{1/ 2}+<i>W</i>_{2/ 3}

F = <i>W</i><small>0 /1</small>+0.06 . (S<small>0</small>+<i>W</i><small>0 /1</small>)+<i>W</i><small>2/ 3</small> F = 1,22 + 0,06 . ( <i>S</i>₀+1,22 ) + 71,85

Trong đó: <i>S</i>₀ và <i>S</i>₃ lần lượt là lực căng tác dụng lên phần dưới và trên của trục chủ động. Lực kéo băng là lực được truyền từ tang dẫn sang băng: S<small>3</small> ≤ S<small>0</small>.e<small>fα</small>

- Công suất yêu cầu trên trục công tác : <i>P_lv</i> =<i>F_k. v=103,14 . 0,04583=4,73</i>(W) - η : hiệu suất của cả bộ truyền.

 Bộ truyền bánh răng trụ trong hộp giảm tốc <i>^η<small>br</small></i> = 0,96 ( Để kín ) => <i>η</i> = <i>ŋ_ol</i>.<i>ŋ_ol. ŋ_ol</i>. <i>ŋ_br</i>. <i>ŋ_x</i>= 0,99 . 0,99 . 0,99 . 0,96. 0,93 = 0,866

</div><span class="text_page_counter">Trang 27</span><div class="page_container" data-page="27">

<i>Bảng 3. 2 Trị số hiệu suất của các loại bộ truyền hoặc ổ</i>

- Công suất cần thiết trên trục động cơ P<small>đc</small> được xác định theo công thức sau: P<small>đc </small>¿<i>P_lv</i>

<i>η</i> = _0,866^4,73 = 5,462 (W)

- Động cơ được sử dụng là động cơ điều tốc gắn liền hộp giảm tốc nên ta chỉ quan tâm đến số vòng quay trục qua hộp giảm tốc. Số vòng quay này được tính qua trục tang của băng tải.

<i>n_lv</i>=<i>60000 . v</i>

<i>πd</i> = <i>^{60000 .0,04583}_{π .60}</i> = 14,59 (v/ph)

</div><span class="text_page_counter">Trang 28</span><div class="page_container" data-page="28">

<i>Bảng 3. 3 Tỉ số truyền nên dùng cho các bộ truyền trong hệ</i>

- Do sử dụng động cơ có hộp giảm tốc, nên chọn các tỉ số truyền thành phần:

- Với các yêu cầu trên nên ta chọn động cơ ĐỘNG CƠ SPG 15W S8I15GX-V12CE và hộp giảm tốc SPG S8KA30B TỶ SỐ TRUYỀN 1/30:

</div>