Thiết kế điều khiển giám sát cho hệ thống rót, đóng vòi lọ keo 502

LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay quá trình tự động hóa trong công nghiệp là hết sức quan trọng đối
với sự phát triển của một quốc gia. Với các nước phát triển như Mỹ, Nhật,…thì tự
động hóa không còn xa lạ và đã trở nên quen thuộc. Ở các nước này máy móc hầu
như đã thay thế lao động chân tay, số lượng công nhân trong nhà máy đã giảm hẳn
và thay vào đó là những lao động chuyên môn, những kỹ sư có tay nghề, điều khiển
giám sát trực tiếp quá trình sản xuất thông qua máy tính. Một trong những ứng dụng
giám sát đó là WinCC (Windows Control Centre), nó giúp ta điều khiển và giám sát
toàn bộ quá trình sản xuất thông qua máy tính mà không phải trực tiếp xuống nơi
sản xuất để quan sát. Những điều trên chứng tỏ tầm quan trọng của việc ứng dụng
WinCC trong lĩnh vực tự điều khiển động hóa. Việt Nam là nước đang phát triển thì
như cầu hiện đại hóa trong công nghiệp là điều hết sức quan trọng đối với phát triển
kinh tế cũng như như cầu công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước.
Là những sinh viên theo học chuyên ngành “Cơ Khí” cùng những
nhu cầu, ứng dụng thực tế cấp thiết của nền công nghiệp nước nhà, em muốn được
nghiên cứu và tìm hiểu những thành tựu khoa học mới để có nhiều cơ hội biết thêm
về kiến thức thực tế, củng cố kiến thức đã học, phục vụ tốt cho sự nghiệp công
nghiệp hóa hiện đại hóa. Vì những lý do trên em đã chọn đề tài: “ Thiết kế điều
khiển giám sát cho hệ thống rót, đóng vòi lọ keo 502”.
Trong bản thuyết minh bao gồm những nội dung sau:
Chương I: Tổng quan về tự động háo quá trình sản xuất.
Chương II: Tính toán thiết kế hệ thống cấp phôi.
Chương III: Tính toán lựa chọn thiết bị điều khiển

1


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT
1.1 Tóm tắt lịch sử phát triển của tự động hoá quá tình sản xuất
Các máy tự động cơ học đã được sử dụng ở Ai Cập cổ và Hy Lạp khi thực hiện các
màn múa rối để lôi kéo những người theo đạo. Trong thời trung cổ người ta đã biết đến

các máy tự động cơ khí thực hiện chức năng người gác cổng của Albert. Một đặc điểm
chung của các máy tự động kể trên là chúng không có ảnh hưởng gì tới các quá trình sản
xuất của xã hội thời đó.
Chiếc máy tự động đầu tiên được sử dụng trong công nghiệp do một thợ cơ khí người
Nga, ông Pônzunôp chế tạo vào năm 1765. Đến đầu thế kỷ 19, nhiều công trình có mục
đích hoàn thiện các cơ cấu điều chỉnh tự động của máy hơi nước đã được thực hiện. Cuối
thế kỷ 19 các cơ cấu điều chỉnh tự động cho các tuabin hơi nước bắt đầu xuất hiện. Năm
1712 ông Nartôp, một thợ cơ khí người Nga đã chế tạo được máy tiện chép hình để tiện
các chi tiết định hình . Việc chép hình theo mẫu được thực hiện tự động. Chuyển động dọc
của bàn dao do bánh răng – thanh răng thực hiện. Cho đến năm 1798 ông Henry Nanđsley
người Anh mới thay thế chuyển động này bằng chuyển động của vít me – đai ốc.
Năm 1873 Spender đã chế tạo được máy tiện tự động có ổ cấp phôi và trục phân phối
mang các cam đĩa và cam thùng. Năm 1880 nhiều hãng trên thế giới như Pittler Ludnig
Lowe( Đức), RSK(Anh) đã chế tạo được máy tiện rơvônve dùng phôi thép thanh.
Năm 1887 Đ.G .Xtôleoôp đã chế tạo được phần tử cảm quang đầu tiên, một trong
những phần tử hiện đại quang trọng nhất của kỷ thuật tự động hóa. Cũng trong giai đoạn
này, các cơ sở của lý thuyết điều chỉnh và điều khiển hệ thống tự động bắt đầu được
nghiên cứu, phát triển.
Các thành tựu đạt được trong lĩnh vực tự động hóa đã cho phép chế tạo trong những
thập kỹ đầu tiên của thế kỷ 20 các loại máy tự động nhiều trục chính, máy tổ hợp và các
đường dây tự động liên kết cứng và mềm dùng trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng
khối.Cũng trong khoảng thời gian này, sự phát triển mạnh mẽ của điều khiển học, một
môn khoa học về các quy luật chung của các quá trình điều khiển và truyền tin trong các
hệ thống có tổ chức đã góp phần đẩy mạnh sự phát triển và ứng dụng của tự động hóa các
quá trình sản xuất vào công nghiệp.
Trong những năm gần đây, các nước có nền công nghiệp phát triển tiến hành rộng rãi
tự động hóa trong sản xuất loạt nhỏ. Nhờ các thành tựu to lớn của công nghệ thông tin và
các lĩnh vực khoa học khác, ngành công nghiệp gia công cơ của thế giới trong những năm
cuối của thế kỷ 20 đã có sự thay đổi sâu sắc.
Sự xuất hiện của một loạt các công nghệ mũi nhọn như kỹ thuật linh hoạt (Agile

engineering), hệthống điều hành sản xuất qua màn hình (Visual Manufacturing Systems) ,
kỹ thuật tạo mẫu nhanh (Rapid -Prototyping) và công nghệ Nanô đã cho phép thực hiện tự
động hóa toàn phần không chỉ trong sản xuất hàng khối mà cả trong sản xuất loạt nhỏ và
đơn chiếc.Chính sự thay đổi nhanh của sản xuất đã liên kết chặt chẽ công nghệ thông tin
với công nghệ chế tạo máy, làm xuất hiện một loạt các thiết bị và hệ thống tự động hoá
hoàn toàn mới như các loại máy điều khiển số, các trung tâm gia công, các hệ thống điều
khiển theo chương trình logic PLC (Programmable logic control), các hệ thống sản xuất
2


linh hoạt FMS (Flexible Manufacturing systems), các hệ thống sản xuất tích hợp CIM
(Computer Integrated Manufacturing) cho phép chuyển đổi nhanh sản phẩm gia công với
thời gian chuẩn bị sản xuất ít nhất, rút ngắn chu kỳ sản xuất sản phẩm, đáp ứng tốt tính
thay đổi nhanh của sản xuất hiện đại.
Những thành công ban đầu của quá trình liên kết một số công nghệ hiện đại trong
khoảng 10, 15 năm vừa qua đã khẳng định xu thế phát triển của nền Sản xuất trí tuệ trong
thế kỷ 21 trên cơ sở của các thiết bị thông minh. Để có thể tiếp cận và ứng dụng dạng sản
xuất tiên tiến này, ngay từ hôm nay, chúng ta đã phải bắt đầu nghiên cứu, học hỏi và
chuẩn bị cơ sở vật chất cũng như đội ngũ cán bộ kỹ thuật cho nó.
1.2 Tự động hóa quá trình sản xuất
Với các thiết bị vạn năng và bán tự động,các chuyển động phụ (tác động điều khiển) do
người thợ thực hiện, còn trên các thiết bị tự động hoá và máy tự động, toàn bộ quá trình
làm việc(kể cả các tác động điều khiển) đều được thực hiện tự động nhờ các cơ cấu và hệ
thống điều khiển tự động,không cần đến sự tham gia trực tiếp của con người.
Như vậy ,tự động hóa quá trình sản xuất là tổng hợp các biện pháp được sử dụng khi
thiết kế quá trình sản xuất và công nghệ mới ,tiến hành các hệ thống có năng suất cao ,tự
động thực hiện các quá trình chính và phụ bằng các cơ cấu và thiết bị tự động ,mà không
cần đến sự tham gia của con người .Tự động hóa các quá trình sản xuất luôn gắn liền với
việc ứng dụng các cơ cấu tự động vào các quá trình công nghệ cụ thể Chỉ có trên cơ sở của
quá trình công nghệ cụ thể mới có thể thiết lập và ứng các cơ cấu hệ thống điều khiển tự

động.
Trong giai đoạn đầu tiên của nền sản xuất tự động hóa ,do nhu cầu và điều kiện sản
xuất, khả năng của thiết bị,quá trình sản xuất thường được thực hiện theo phương pháp tự
động hóa từng phần. Sự ra đời của kỹ thuật số trong những năm 1955-1956 đã giúp cho tự
động hóa phát triển lên một trình độ mới. Các máy NC, CNC và các MRP (Manufacturing
Resourees Planning) ra đời trong giai đoạn này đã đặt nền móng cho sự xuất hiện trong
những năm 1985-1990 một hình thức sản xuất mới – sản xuất tích hợp. Trong nền sản xuất
tích hợp, toàn bộ các công đoạn và nguyên công của quá trình sản xuất, từ phôi liệu tới các
công đoạn kết thúc như kiểm tra, đóng gói v... v, đều được tự động hóa…
1.3 Mục tiêu của tự động hóa
Tự động hóa nhằm nâng cao tính cạnh tranh sản phẩm, muốn vậy tự động hóa cần làm chủ
các vấn đề sau :
−
−
−
−

Làm chủ giá thành.
Làm chủ chất lượng sản phẩm.
Khả năng linh hoạt hoá, thay đổi mẫu mã đáp ứng nhu cầu thị trường.
Phát triển sản phẩm.

3


CHƯƠNG II : TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CẤP PHÔI

1. Đặc điểm:
Tất cả các quá trình đều được tự động hoá. Máy được sử dụng để đóng các keo, mĩ
phẩm v.v.. trong các loại chai được làm từ nhựa tổng hợp và thuỷ tinh. Bộ phận điều khiển

bằng tay có thể sử dụng rất đơn giản và rất tiện lợi để điều chỉnh máy đóng nước vào các
loại chai khác nhau sao cho thích hợp. Công đoạn chiết nước bằng phương thức mới (công
đoạn chiết với áp suất nén nhỏ) nhanh hơn và ổn định hơn. Lượng sản phẩm được tạo ra
và lợi ích từ máy thì cao hơn các loại máy khác cùng loại. Máy sử dụng chương trình điều
khiển tiên tiến trong bộ điều khiển của máy để điểu khiển máy chạy tự động trong khi sự
vận hành của các băng chuyền đưa chai vào máy với tốc độ điều chỉnh được và khoảng
cách các chai đều nhau với việc vận hành của máy chủ làm việc đưa chai tiến tới chắc
chắn và chính xác hơn. Ðấy là một sự thuận lợi lớn trong việc điều khiển với sự tự động
hoá cao. Phần nền tảng máy, bộ phận chiết của máy có thể thay đổi trong việc chiết ở điều
kiện áp suất thấp. Việc chiết ở các điều kiện của áp suất nhỏ có thể được áp dụng với các
loại chai thuỷ tinh, chiết cồn, chiết các loại tương và các loại vật chất hữu hình khác.
Phương thức đóng nắp chai có thể sử dụng các loại nắp nhôm chống trộm, nắp nhựa.
Máy sử dụng vòi dùng để chiết keo vào lọ, phần chiết với định lượng đã được đặt trước
rồi được chuyển qua phần xoắn nắp.
1.1 Đặc điểm của phôi:
- Phôi rời, đổ đống.
- Vật liệu là nhựa tổng hợp.
- Có bề mặt đối xứng qua trục, hình dáng hình học và độ lớn cụ thể như sau:
• Thân lọ có hình trụ tròn, đường kính 40mm, cao 60mm. Cổ lọ đường kính
20mm, cao 10mm.
• Phần vòi dạng côn có bậc, đường kính đáy bậc lớn 25mm, đường kính đỉnh
bậc lớn 20mm. Đường kính đáy bậc nhỏ 6mm, đường kính đỉnh bậc nhỏ
4mm.

4


2. Thiết kế nguyên lí kết cấu của hệ thống:

* Các đối tượng điều khiển: kết hợp 2 phễu cấp phôi, chiết rót và đóng vòi tự động thành

một dây chuyền thống nhất.
-Xây dựng chương trình điều khiển, hệ thống sẽ hoạt động theo các bước sau đây:
+ Lọ keo 502(đã được gia công hoàn chỉnh) sẽ được đổ vào phễu rung thứ nhất, hệ thống
này sẽ cấp phôi lên bộ phận điều chỉnh chiều sau đó được băng tải đưa sang bộ phận chiết
rót.
+ Sau khi đi đến vị trí chiết rót máy sẽ bơm dung dịch keo được thiết kế sẵn trong máy.
+ Khi lọ đã chứa đủ lượng keo theo yêu cầu sẽ được chuyển sang vị trí đóng nắp. Vòi bơm
keo được cung cấp bởi phễu rung số hai qua hệ thống điều chỉnh chiều và xoay 180° lấp
đầy trong băng tải và được đưa vào ngay phía trên đầu lọ 502.

5


+ Bộ phận đẩy vòi phun xuống đồng thời đóng vai trò vặn chặt sẽ siết nắp chặt vào với
thân lọ.
+ Sau đó lọ được chuyển ra khỏi mâm quay ra ngoài bằng băng tải để đi dán nhãn đóng
hộp.
-Máy chiết rót:
Hiện nay có khá nhiều công nghệ chiết chất lỏng vào chai, tùy loại chất lỏng sẽ có cách
chiết rót khác nhau. Keo thuộc loại chất lỏng dạng cô đặc. Định lượng sản phẩm lỏng là
chiết một thể tích nhất định vào sản phẩm lỏng và rót vào trong chai, bình, lọ…Định
lượng sản phẩm bằng máy được sử dụng rộng rãi và trong bài này ta cũng áp dụng nó.
+Phương pháp định lượng: chiết theo thời gian. Cho chất lỏng chảy vào lọ trong khoảng
thời gian nhất định, có thể xem như thể tích chất lỏng này là không đổi.
-Máy đóng nắp chai:
Máy có tác dụng bao kín lọ, đãm bảo việc niêm phong kín không rò gỉ chất lỏng ra ngoài.
Nắp chai được dẫn từ phễu rung xuống đường dẫn đồng thời được xếp đúng chiều, lọ
được đưa vào vị trí đóng nắp và cố định để hệ thống vặn nắp hoạt động.
3.Thiết kế sơ đồ nguyên lí và biểu đồ trạng thái.
1)Tự động hóa quá trình cấp phôi.

- Cấp, vận chuyển phôi tự động phải được giải quyết trên cơ sở của các quá trình gia công
cụ thể, trang thiết bị, độ chính xác yêu cầu. Quá trình cấp phổi phải được thực hiện nhanh,
tin cậy, chính xác. Theo yêu cầu thực tế của bài toán đặt ra “Tính toán thiết kế hệ thống
cấp phôi, chiết rót và đóng nắp tự động cho sản phẩm Keo 502” thì 100% số lượng phôi
của ta thuộc nhóm phôi rời.
2) Đặc điểm của phôi.
Phôi có hình dang và kết cấu giống nhau cụ thể đã được nêu ở trên.
Phôi có cấu tạo không quá phức tạp, kết cấu khá đơn giản cùng với đó là kích thước phôi
không quá cồng kềnh, kích thước, khối lượng của phôi tương đối nhỏ.
3) Nguyên lý hệ thông cấp phôi.
- Phôi được đổ đống trong phiễu rung, nhờ cơ cấu rung mà phôi được cấp ra ngoài. Do
phôi có ngấn nên ta lợi dụng đặc điểm này kết hợp với trọng lực để đảo chiều của phôi
nhờ cơ cấu rãnh với khe hở thích hợp. Sử dụng cơ cấu tách phôi bằng cách này thì khá là
đơn giản, hiệu quả, đạt năng suất cao và ổn định.
- Sau khi được đảo đúng chiều theo yêu cầu kỹ thuật thì sẽ được vận chuyển tiếp tới đĩa
quay nhờ băng tải để cấp phôi cho quá trình tiếp theo.
6


- Phôi từ băng tải được cấp vào đĩa quay, trên đĩa quay có các rãnh có hình dạng gần giống
với biên dạng phôi giúp phôi vững chắc để đảm bảo trong quá trình di chuyển phôi không
bị xê dịch. Các rãnh được bố trí cách đều nhau nhằm giữ phôi cố định, đúng vị trí và sau
đó được đưa sang hệ thống chiết rót.
- Ở hệ thống chiết do phần thân lọ khi di chuyển có thể bị xê dịch một lượng nhỏ, để đảm
bảo thân lọ ở đúng vị trí ta thiết kế đầu vòi phun có dạng côn để khi đi xuống vòi sẽ tự
điều chỉnh cho vị trí tương đối giữ vòi phun và phần thân lọ là vị trí chính xác nhất, tránh
không để chảy keo ra ngoài.
- Sau khi keo được rót vào thì sẽ được chuyển sang hệ thống đóng nắp.
+) Cấp nắp cho quá trình đóng nắp tự động.
Nắp của lọ keo được cấp từ hệ thống phễu chứa dạng đổ đống, thông qua hệ thống đảo

chiều và băng tải được đưa tới cơ cấu đóng nắp.
- Ở hệ thống đóng nắp, nắp được cấp từ băng tải rồi đưa đến hệ thống đóng nắp, nắp được
đóng chặt bằng cách sử ren, khi vặn nắp sẽ được gắn chặt với lọ.
-Sau khi được đóng nắp xong thì sản phẩm sẽ được đưa ra ngoài ở rãnh dẫn hướng ra trên
đĩa quay.
4. Các bước hoạt động.
Hai cơ cấu cấp phôi là bàn xoay đựng thân lọ keo 502 và phễu rung đựng vòi bơm keo
được đặt quanh đĩa quay chính.

Bàn xoay cấp lọ keo 502
7


Phễu rung cấp vòi bơm keo
Trước khi được đưa vào bàn xoay các phôi đã được làm sạch. Đầu tiên bàn xoay đưa
thân lọ keo 502 vào khe.

Phôi được bàn xoay đưa vào khe hẹp
Lợi dụng phần miệng lọ ta sử dụng cơ cấu móc để đảo chiều phôi sai. Cụ thể phôi sai sẽ
bị cơ cấu móc móc vào phần miệng lọ, dưới lực dẫn hướng của băng tải phôi sẽ được xoay
180 thành phôi đúng, sau đó phôi tiếp tục được băng tải dẫn đến bàn xoay chính.

8


Cơ cấu móc đảo chiều phôi sai

Phôi được đưa vào bàn xoay chính
Bàn xoay có nhiệm vụ đưa thân lọ qua cơ cấu chiết rót, tại đây sẽ có một vòi rót đầy lọ
trong 1 lần. Sau khi thân lọ đã được rót đầy keo sẽ chuyển sang vị trí đóng vòi bơm keo.

9


Dung dịch keo được bơm vào lọ
Vòi từ phễu rung được đưu lên qua cơ cấu chỉnh hướng tiếp tục được xoay 180 rồi được
băng tải đưa đến vị trí khâu đóng vòi. Nói rõ về phần chỉnh hướng vòi bơm, lợi dụng hình
dáng chữ “T” của vòi ta sử dụng rãnh có khe hở thích hợp kết hợp với trọng lực để chỉnh
hướng vòi bơm kéo.

Cơ cấu chỉnh hướng vòi bơm keo

10


Đường xoắn xoay vòi 180
Tại đây qua cơ cấu đẩy xuống kết hợp với xoáy vặn mà đầu bơm được gắn với thân lọ.
Cuối cùng bàn xoay đưa lọ keo đã được hoàn thiện qua cơ cấu băng tải để đưa sản phẩm
ra ngoài.

Cơ cấu đẩy vòi xuống kết hợp vặn vòi
11


Lọ keo sau khi hoàn thiện được đưa ra ngoài

1.Tổng quan hệ thống băng tải.
1.1 Khái niệm:
- Hệ thống băng tải là thiết bị chuyền tải có tính kinh tế cao nhất trong ứng
dụng vận chuyển hàng hóa, nguyên vật liệu trong sản xuất với mọi khoảng

cách, sử dụng băng tải để vận chuyển vật liệu góp phần tạo nên một môi
trường sản xuất năng động, khoa học và giải phóng sức lao động mang lại hiệu
quả kinh tế cao.
1.2 Phân loại:
Mỗi loại băng tải sẽ được ứng dụng để làm việc trong điều kiện khác nhau :
- Băng tải xích: sử dụng trong các ngành công nghiệp, đặc biệt là công nghiệp ô tô
thường sử dụng các hệ thống băng tải xích để truyền tải phụ tùng xe hơi thông
qua các nhà máy sơn.
- Băng tải con lăn: thường dùng trong công nghiệp thực phẩm, vận chuyển các hộp
sản phẩm, giá đỡ thùng hàng. Băng tải con lăn chia ra làm 4 loại là Băng tải
con lăn nhựa, Băng tải con lăn nhựa PVC, Băng tải con lăn thép mạ kẽm, Băng
tải con lăn truyền động bằng motor

12


- Băng tải cao su: thường được sử dụng để vận chuyển than, kẽm, quặng …từ vùng
khai thác ra vùng tập kết. Loại này có thể lắp trên mọi địa hình và mọi khoảng
cách.
- Băng tải xoắn ốc: thường dùng trong công nghiệp thực phẩm và nước giải khát,
bao bì dược phẩm, bán lẻ…Nó vận chuyển vật liệu theo một dòng liên tục.
- Băng tải đứng: thường vận chuyển hàng hóa giống như thang máy
- Băng tải linh hoạt: thường sử dụng trong vận chuyển bao bì thực phẩm, đóng gói
hồ sơ, công nghiệp dược phẩm….
- Băng tải rung thường được sử dụng vận chuyển thực phẩm, phù hợp với môi
trường khắc nghiệt.
2. Băng tải ống.
2.1 Nguyên lý làm việc của băng tải ống (Hình 1.1):
- Băng tải ống bao gồm tấm băng được đặt trên tang dẫn động, tấm băng này vừa là
bộ phận kéo vừa là bộ phận tải liệu. Tấm băng chuyển động được nhờ lực ma

sát xuất hiện khi tang dẫn quay. Động cơ điện cùng với hộp giảm tốc và các
nối trục là các cơ cấu truyền động cho băng tải ống. Để nạp liệu vào băng tải ta
dùng phễu nạp liệu, từ băng tải vật liệu được tháo ra qua phễu tháo liệu. Muốn
làm sạch băng tải có thể sử dụng bộ phận nạo. Tấm băng được căng nhờ bộ
phận căng lắp ở tang cuối hệ thống hay ở nhánh không tải. Tất cả các cụm chi
tiết trên được lắp trên một khung đỡ. Băng được đỡ và định hình dạng ống nhờ
các bộ con lăn dẫn hướng. Khi hệ thống làm việc, băng tải dịch chuyển trên
các giá đỡ trục lăn mang theo vật liệu từ phễu nạp đến phễu tháo liệu.

Hình 1.1: Sơ đồ hệ thống băng tải ống
13


1- Tang dẫn; 2- Phễu cấp liệu; 3- Con lăn đỡ băng tải;
4- Con lăn định hình ống cho băng tải; 5- băng tải;
6- Hệ thống truyền động; 7- Phếu tháo liệu; 8- Tang bị dẫn
9- Chân giá; 10- Con lăn cuốn ống; 11- Cụm điều chỉnh sức căng băng.
2.2 Tính toáng băng tải ống
- Sơ đồ tính toán một hệ thống băng tải ống được cho trên hình 2.1

Hình 2.1: Sơ đồ động của hệ thống truyền động băng tải ống
2.2.1 Băng tải dẫn phôi
Thông số đầu vào :
- Năng suất băng tải: Q = 30 (phôi/phút) = 0.5 (ph/s)
+ Khối lượng 1 phôi 5 g => Q =150g/phút =2,5.10-6 T/h
- Chiều dài vận chuyển : L = 840 mm ( chiều dài một phôi h=40mm, ứng mới 20
phôi trên băng tải)
- Góc nghiêng đặt băng :

= 15o

- Khối lượng riêng của vật ( nhựa PP ) = 0,92 g/cm3 = 0,92 T/m3
Tính toán:
a, Chiều rộng tấm băng
- Chiều rộng tấm băng được xác định trên cơ sở đảm bảo năng suất yêu cầu :
Ta có Q = 3600.A.v.
A : diện tích dòng vật liệu (m2)
v : vận tốc vận chuyển (m/s)
14


: khối lượng riêng của vật liệu ( T/m3)
- Theo kinh nghiệm chiều rộng dòng vật liệu trên băng (b) được lấy :
b = 0,8 B (m)
- Đặt A=

b2, ta có:

Q = Kb(0,8B)2 v.
- Khi băng tải đặt nghiêng một góc

so với phương ngang cần đưa thêm hệ số

,

lúc này:
Q = Kb

(0,8B)2 v.

- Từ đó, có thể xác định chiều rộng băng tải theo công thức:
B = 1,25.

= 1,25

= 45 mm

b, Xác định lực kéo băng tải
- Lực kéo băng tải khắc phục các lực cản chuyển động :
+ Ma sát trong ổ trục con lăn đỡ, ma sát lăn giữa tấm băng và con lăn
+ Lực cản do trọng lượng của vật liệu
+ Lực cản do vòng băng vòng qua các đoạn cong
Công thức tính lực cản: W = k.(Wct + Wkt)
- Sau khi xác định được lực kéo băng tải ta tiến hành chọn động cơ theo công suất
tĩnh:
N=
- Tốc độ động cơ:
N = (1000.V)/(π.d) = (1000.20)/(3,14.15) = 424,63 (vòng/phút)
- Dựa và tốc động của động cơ tra bảng P1.3 trang 238 giáo trình thiết kế hệ dẫn
động cơ khí tập 1 ta chọn được động cơ 4A355M12Y3 với thông số là:
15


+ Tốc độ : n = 490 ( vòng/phút )
+ Công suất : P = 90 Kw
+ Hiệu suất : n = 92
- Chiều rộng: B = 45 mm ( chiều rộng phôi 40 mm )
- Đường kính ống tải: d = 15 mm
- Chiều dài ống tải: h = 40 mm
- Số ống tải: 9 ống

- Tang dẫn động: 10x10x860 mm
- Chiều dài phôi: h = 40 mm
- Từ năng suất băng ta tính được vận tốc của băng tải là:
V = N.h = 0,5.40 = 20 (mm/s)
- Công suất dẫn động của băng tải
N=

( h + c.L)

Trong đó:
+ Năng suất Q = 1800 ( phôi/h)
+ Độ cao h = 1 (m)
+ c: Hệ số cản chuyển động
+ : Năng suất chung của máy
2.2.2 Băng tải dẫn sản phẩm
Thông số đầu vào :
- Năng suất băng tải: Q = 30 (phôi/phút) = 0.5 (ph/s)
+ Khối lượng 1 phôi 5 g => Q =150g/phút =2,5.10-6 T/h
- Chiều dài vận chuyển : L = 840 mm ( chiều dài một phôi h=40mm, ứng mới 20
phôi trên băng tải)
- Góc nghiêng đặt băng :

= 15o

- Khối lượng riêng của vật ( nhựa PP ) = 0,92 g/cm3 = 0,92 T/m3
Tính toán:

16

a, Chiều rộng tấm băng
- Chiều rộng tấm băng được xác định trên cơ sở đảm bảo năng suất yêu cầu :
Ta có Q = 3600.A.v.
A : diện tích dòng vật liệu (m2)
v : vận tốc vận chuyển (m/s)
: khối lượng riêng của vật liệu ( T/m3)
- Theo kinh nghiệm chiều rộng dòng vật liệu trên băng (b) được lấy :
b = 0,8 B (m)
- Đặt A=

b2, ta có:

Q = Kb(0,8B)2 v.
- Khi băng tải đặt nghiêng một góc

so với phương ngang cần đưa thêm hệ số

,

lúc này:
Q = Kb

(0,8B)2 v.

- Từ đó, có thể xác định chiều rộng băng tải theo công thức:
B = 1,25.

= 1,25

= 45 mm

b, Xác định lực kéo băng tải
- Lực kéo băng tải khắc phục các lực cản chuyển động :
+ Ma sát trong ổ trục con lăn đỡ, ma sát lăn giữa tấm băng và con lăn
+ Lực cản do trọng lượng của vật liệu
+ Lực cản do vòng băng vòng qua các đoạn cong
Công thức tính lực cản: W = k.(Wct + Wkt)
- Sau khi xác định được lực kéo băng tải ta tiến hành chọn động cơ theo công suất
tĩnh:

17


N=
- Tốc độ động cơ:
N = (1000.V)/(π.d) = (1000.20)/(3,14.15) = 424,63 (vòng/phút)
- Dựa và tốc động của động cơ tra bảng P1.3 trang 238 giáo trình thiết kế hệ dẫn
động cơ khí tập 1 ta chọn được động cơ 4A355M12Y3 với thông số là:
+ Tốc độ : n = 490 ( vòng/phút )
+ Công suất : P = 90 Kw
+ Hiệu suất : n = 92
- Chiều rộng: B = 45 mm ( chiều rộng phôi 40 mm )
- Đường kính ống tải: d = 15 mm
- Chiều dài ống tải: h = 40 mm
- Số ống tải: 9 ống
- Tang dẫn động: 10x10x860 mm
- Chiều dài phôi: h = 40 mm
- Từ năng suất băng ta tính được vận tốc của băng tải là:
V = N.h = 0,5.40 = 20 (mm/s)
- Công suất dẫn động của băng tải

N=

( h + c.L)

Trong đó:
+ Năng suất Q = 1800 ( phôi/h)
+ Độ cao h = 1 (m)
+ c: Hệ số cản chuyển động
+ : Năng suất chung của máy
3) Tính toán các thông số hình học của đĩa quay.
3.1 Tính toán các thông số hình học của đĩa quay:
Bán kính vòng ngoài của đĩa
R1 = R0 + r
18


Trong đó:
R0: bán kính từ tâm lọ đến tâm dĩa quay R0 = 220mm
r: bán kính lọ keo r = Dlọ/2 = 40/2 = 20mm
 R1= 220 + 20 = 240mm
Chiều cao của đĩa quay
Chiều cao của lọ h = 60mm, ta có thể lấy chiều cao của đĩa gần bằng chiều cao
của lọ. Ta lấy H = 50mm.
1) Tính toán cơ cấu Man cho đĩa quay:
a. Tính toán các thông số hình học của cơ cấu Man:
Nguyên lý hoạt động của cơ cấu Man: Cơ cấu Man là cơ cấu biến chuyển
động quay liên tục thành chuyển động quay gián đoạn nhờ trên khâu dẫn
có chốt và trên khâu bị dẫn có những rãnh tiếp xúc không liên tục với
nhau.
Với kết cấu của đĩa quay ta tính toán cơ cấu Man với số rãnh là 8, bán kính của

đĩa Man là R = 100mm

R
O1

Wð

h

L

r

O2

Rc

Điều kiện bắt buộc để chống va đập là:
α + β = 90°
Trong đó góc α được xác định theo số rãnh của đĩa Man là Z = 8:
19


α= =

= 22,5

Do đó:
β=

=

= 67,5

Khi thiết kế góc 2αT thực tế nhận được là tích số của góc 2α đã cho trước với tỷ
số truyền động i của cơ cấu Man:
2αT = 2.α.i
ở đây 2αT là góc quay thực tế.
Khi quay góc 2αT sau một thời gian tT thời gian của cơ cấu Man tm sau một góc 2α
có thể tính:
tm =
Các cơ cấu hình học của cơ cấu Man được xác định:
Khoảng cách giữa trục cần và trục đĩa Man L:
L=
Lấy L + 110 mm
Chiều dài của rãnh đĩa Man:
h = L(sin α + cosa -1) + r
h = 110(sin 22,5 + cos 22,5 -1) + 5 = 38,7 mm
Lấy h = 40 mm
Bán kính quãy đạo cần:
Rc = L.sin α = 110.sin 22,5 = 42 mm
b. Tính toán tốc độ quay cần gạt:
Ta có tỷ số giữa thời gian quay của đĩa Man tm và thời gian không quay của nó to là:

20


=

= (Z là số rãnh của đĩa Man)

 Thời gian chuyển động của đĩa bằng 3/5 thời gian ngừng. Mà thời gian để
hoàn thành một sản phẩm là:
t=
Trong đó:
T: thời gian một ca làm việc T = 8h
N: năng xuất trong một ca N = 5000


t=
nên tm =

.5,76 = 2,16 s; t0 = 2,67 s

Khi cần Man quay với tốc độ đều ω = const thì thời gian quay đúng một vòng là:
T=

giây

Trong đó n: số vòng quay/phút của cần chính là số vòng quay của động cơ.
Ta có:

tm =

n=

.

=

.

= 10,4(vòng/phút)

4) Tính toán phần chiết rót:
a. Tính toán máy bơm:

21


Chọn bơm bình thường trong công nghiệp thì có 4 yếu tố chính: lưu lượng, cột áp,
độ nhớt và kích thước đường ống.
Chọn bơm:
Ta chọn bơm li tâm là loại bơm có các bộ phận chính là các loại bánh xe công tác
có các cánh dãn dòng, nó là bộ phận chủ yếu để trao đổi năng lượng với chất lỏng.
Bơm li tâm hoạt động như sau:
+ chất lỏng được hút vào bánh công tác ( rotor), đi qua rotor, nhận năng lượng từ
rotor rồi đi ra khỏi vỏ.
+ Vỏ bơm giúp chuyển động năng thành tĩnh áp + động áp.
Trong cột áp là phần phức tạp nhất, ta chọn một tuyến đường ống dài nhất từ nơi đặt
bình chứa tới nơi cần bơm, khi đó tổn thất cột áp trên đoạn này là cao nhất. trong
tuyến đường ống chính có nhiều lích thước ống khác nhau thì ta tính tổn thất trên
từng đoạn . Sau đó cộng tổng các cột áp ra tổng áp trên toàn đường ông.
Tuy nhiên có nhiều cách để tính toán bơm nước dân dụng theo kinh nghiệm.
Thông số ban đầu:
-

Chiết 1 lọ, mỗi lọ 0.3 lít
Thời gian chiết mỗi lọ là 2 giây.
Suy ra lưu lượng đầu chiết là 9lit/phút

Dung dịch ở nhiệt đọ thường 30oC
Vận tốc dung dịch khi chiết rót là 0,7 m/s
Khối lượng riêng của dung dịch cần chiết là 890kg/m3
Các thống số kĩ thuật máy bơm:

- Lưu lượng (Q): do có 1 đầu chiết với lưu lượng là 9l/phút suy ra
- Đường kính ống (D):

Trong đó: D là đường kính ống
Q là lưu lượng ống (l/s)
V là vận tốc nước (m/s)
Thay số vào công thức ta có: D =

= 0.3 m

Chọn ống D = 34
- Cột áp (H) cột áp của máy bơm là độ gia tăng năng lượng của một đơn vị trọng
lượng chất lỏng nhận được từ khi vào cho đến khi ra khỏi bơm
22


Cột áp toàn phần H = H1 + H2 + H3
Với H1 chiều cao từ bể chứa tới bơm: 0 (m)
H2 là chiều cao từ bơm đến đầu chiết 0.7 (m)
H3 = Pms + Pcb

Pcb với 2 van mỗi van có trợ kháng cục bộ là 2,5 và 2 co, mỗi co là 90 o là
0,6 trợ kháng cục bộ là 9,1
Pcb = 9,1x890x0,72/2= 1984 Pa, gần bằng 2 met nước cao
Suy ra H3 = 1,43 + 2 = 3,43 mét nước cao

Suy ra, H = 0,7 + 3,43 = 4,13 mét nước cao.
Trong đó:
L là chiều dài 2 (m)
là khối lượng riêng của dung dịch: kg/m3
là tốc độ của dung dịch: m/s
d là đường kính trong của ống: 28(mm)
là hệ số trợ kháng cục bộ xác định theo thông số của nhà sản xuất
là thông số trở kháng ma sát

23


là độ nhớt của nhớt của dung dịch chiết: m2/s
Tính công suất bơm: (P)
P=

, (w)

Với H là cột áp
là vận tốc dung dịch chiết trong ống
là hiệu suất máy bơm: 0,65-0,9
 P = 86 (w)
Khi mua bơm ta thêm hệ số dữ trữ là 1,4
Suy ra Ptt = 86 x 1,4 = 120,4 (w)
b. Tính pistong cho hệ thống chiết rót
Xi lanh sử dụng trong hai cụm chi tiết yêu cầu:
 Tác động nhanh
 Hành trình không lớn, cố định
Nên chọn xi lanh tác dụng 2 chiều không có giảm chấn
Cơ sở tính toán:

Áp lực tác động vào xilanh kép theo hai phía

1. Piston 2. Đệm kín pittong 3. Trục pittong 4. Dẫn hướng trục
5. Đệm kín trục 6. Vòng chắn 7.Nắp xi lanh 8. Cửa lưu chất 9. Thân xi lanh

24


10. Buồng trục 11. Buồng pittong 12. Đế xi lanh 13. Cửa lưu chất

Hình 3.23. Xi lanh tác dụng 2 chiều
Nếu không tính đến lực ma sát, lực chuyển động trên cần pittong được tính theo
công thức:
F = p.A
Trong đó:
+ P là áp suất chất lỏng
+ A là diện tích làm việc của cần pittong được tính theo công thức:

π D2
A=
4
+ D - Đường kính của pittong cũng đồng thời là đường kính
trong của xi lanh.
với khoang cần, diện tích làm việc của pittong được tính theo công thức:

π (D2 − d 2 )
A=
4
d - Đường kính cần pittong.
Thể tích làm việc của xi lanh được tính theo công thức

F .H
V = A.H =
p
H - là khoảng chạy của pittong.
Vận tốc chuyển động của pittong phụ thuộc vào lưu lượng Q và diện tích
làm việc F của pittong. Nếu không kể đến rò rỉ:

Q
v =
A

25