Hệ Thống Xếp Block Sữa Tự Động

ĐỒ ÁN MÔN HỌC TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT
THIẾT KẾ HỆ THỐNG XẾP VÀ ĐÓNG GÓI
BLOCK SỮA HỘP
Sinh viên thực hiện:

(1)
(2)
(3)
(4)
(5)

1.
2.
3.

Huỳnh Hải Đăng
MSSV: 21300832
Nguyễn Hữu Nhân
MSSV: 21302708
Người hướng dẫn: Ths. Nguyễn Minh Tuấn
Ký tên:
Ngày bắt đầu: 12/08/2016 Ngày kết thúc: 23/11/2016 Ngày bảo vệ:
Hệ thống thiết kế bao gồm:
Hệ thống cấp phôi.
Nguyên lý làm việc các bộ phận cơ khí.
Thiết kế, tính toán hệ thống truyền động cho các cụm làm việc. Mô phỏng chuyển động
3D
Bố trí các biến, vị trí, vận tốc …
Chọn bộ điều khiển (nếu có).
Các thành phần thiết kế cho theo yêu cầu sau:
Dựa trên yêu cầu về sản phẩm, chi tiết cần định hướng hoặc cấp phôi, tính toán và

thiết kế nguyên lý các cụm máy hoặc thiết bị làm việc theo năng suất yêu cầu.
KẾT QUẢ YÊU CẦU:
01 tập thuyết minh (khổ A4, 30 đến 40 trang)
01 đến 02 bản vẽ (A3), sơ đồ nguyên lý và sơ đồ động học.
01 file *.avi mô phỏng hoạt động.
NỘI DUNG THUYẾT MINH VÀ TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN
N
Tuần lễ
Nội dung thực hiện
1
02-03 1. Tổng quan tìm hiểu về phương án sản xuất được giao
2
04-05 2. Lên phương án và chọn phương án khả thi (lý do chọn)
3
06
3. Thiết kế sơ đồ nguyên lý
4
07
4. Thiết kế sơ đồ động học
5
08-09 5. Thiết kế phần điều khiển (nếu có)
6
10-11 6. Tính toán động học
7. Mô phỏng chuyển động 2D, 3D (autocard, Solid work,…) và
7
12-13
kết luận.
8
14
8. Chuẩn bị bảo vệ.

Mục Lục
Trang
Lời nói đầu....................................................................................................................3
Chương 1 : Tổng quan về việc xếp và đóng gói Block sữa hộp.............................4
1.1 Tổng quan về tự động hóa, sự phát triển của tự dộng hóa....................................4
1.2 Khái niệm về tự động hóa sản xuất........................................................................5
1.3 Nguyên tắc chung...................................................................................................10
Chương 2 : Phân tích phương án và chọn phương án tối ưu................................11
2.1 Phương án 1............................................................................................................11
2.2 Phương án 2............................................................................................................11
2.3 Phương án 3............................................................................................................12
2.4 Phương án 4............................................................................................................13
Chương 3 : Nguyên lý hoạt động..............................................................................14
3.1. Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ động.............................................................................14
3.2 Nguyên lý hoạt động..............................................................................................15
3.3 Phân tích ưu nhược điểm phương án.....................................................................16
Chương 4 : Thiết kế 1 số cơ cấu cơ khí....................................................................17
4.1 Tính toán thiết kế băng tải......................................................................................17
4.2 Thiết kế băng tải xích.............................................................................................23
Chương 5 : Lựa chọn hệ thống điều khiển..............................................................32
5.1 Lựa chọn các thiết bị khí nén.................................................................................32
5.2 Lựa chọn phương án điều khiển.............................................................................39
Tài Liệu Tham Khảo....................................................................................................45


LỜI NÓI ĐẦU
Khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển giúp tiện ích trong sinh hoạt , linh hoạt
trong sản xuất. Do đó, hầu hết trong các nhà máy công nghiệp đều ứng dụng khoa

học nhằm tăng năng suất , chất lượng sản phẩm đảm bảo. Muốn làm được điều đó
không thể không thực hiện tự động hóa , vì tự động hóa là phương án duy nhất nâng
cao năng suất, chất lượng sản phẩm.
Từ thực tế đó, bộ môn tự động hóa ra đời cùng với môn đồ án tự động hóa nhằm
nâng cao nhận thức và kiến thức sinh viên tạo những hành trang vững chắc bước vào
đời.
Từ yêu cầu thực tế về đóng bao bì, đóng gói đề tài “ Xếp thùng Block sữa hộp”,
đưa sinh viên tới gần hơn sản xuất thực tế.
Đồ án hoàn thành dưới sự hướng dẫn tận tình của quí thầy cô bộ môn nói chung,
cùng sự tận tụy thầy Th.S Nguyễn Minh Tuấn nói riêng . Chúng em chân thành cảm
ơn những tình cảm, những kiến thức quí báo của quí thầy cô dành cho chúng em
trong suốt quá trình làm đồ án.
Nhóm sinh viên thực hiện


CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN TÌM HIỂU VỀ VIỆC XẾP VÀ ĐÓNG GÓI
BLOCK SỮA HỘP
1.1. TỔNG QUAN VỀ TỰ ĐỘNG HOÁ ,SỰ PHÁT TRIỂN CỦA TỰ ĐỘNG HOÁ
TRONG GIAI ĐOẠN HIỆN NAY
Trước khi đi tìm hiểu về vấn đề chính trong chương này là khái niệm về tự động
hóa và sự phát triển của nó trong giai đoạn mới, ta xem sơ lược về tình hình ngành cơ khí
của nước nhà và sự phát triển của nó trong tương lai để thấy rõ sự cần thiết phải có tự
động hoá như thế nào? Việc áp dụng tự động hoá cho các nhà máy, xí nghiệp trong việc
lắp ráp các chi tiết với nhau là cần thiết hay không ? Có được cái nhìn chung như thế,ta
mới nắm vững, hiểu rõ và phát huy hết tác dụng của nó và áp dụng một cách linh hoạt và
phù hợp với nền sản xuất nước nhà,từng bước cải tiến kỹ thuật, nâng cao chất lượng sản
phẩm.
Đào tạo nhân lực cho các công nghệ tiên tiến
 Đào tạo nhân công:

Đủ năng lực vận hành thiết bị tiên tiến, biết phát hiện những bất thường để kịp xem
xét.
 Đào tạo kỹ sư:

Hiểu nguyên lý hoạt động, chọn công nghệ thích hợp, nắm chắc các phần mềm và
thiết bị
Làm chủ, sử dụng các phần mềm và thiết bị để điều khiền và lập trình một cách hiệu
quả.
Khả năng bảo dưỡng thiết bị hiệu quả.
 Khả năng đào tạo trong nước.

Ngoài việc gửi tu nghiệp nước ngoài, hiện nay ở trong nước cũng có một số cơ sở
có năng lực đào tạo:
Viện máy công cụ tại Hà Nội, trường đại học BK HN
Trường đại học BKTP_HCM khoa Cơ Khí
Trung tâm Việt Đức trường đại học BKTp- HCM
Đang đầu tư trường Lý Tự Trọng


Có thể đào tạo công nhân
Kỹ thuật viên kỹ sư
Cần chú ý đào tạo nhân lực thực hành, dạng Kỹ Sư thực hành mà hiện tại chúng ta
rất cần nhưng các cơ sở đào tạo trong nước lại rất yếu trong việc này.
 Quan tâm hơn nửa việc đào tạo nhân lực:

Không có con người đủ năng lực thì không tiếp thu và phát huy được các công nghệ
tiên tiên của thế giới dù có tiếp cận về.
Đầu tư trang thiết bị và công nghệ hiện đại, gửi đi đào tạo đội ngũ kỹ thuật viên và
giảng viên ( cho các cơ sở có chức năng đào tạo )
Nhà nước cũng nối tiếp các doanh nghiệp cùng góp cho việc đào tạo nhân lực cho

mình.
Các cơ sở đào tạo trong nước, trong thành phố nên liên kết để bổ sung cho nhau
trong đào tạo, đồng thời hợp tác với nước ngoài trên cơ sơ hai bên cùng có lợi. Đó là một
hiện thực ở một số cơ sở đào tạotrong nước đã làm được.
1.2 Khái niệm về tự động hoá sản xuất:
1.2.1 Định nghĩa tự động hoá:
Là dùng năng lượng phi sinh vật ( cơ, điện, điện tử …) để thực hiện một phần hay
toàn bộ quá trình công nghệ mà ít nhiều không cần sự can thiệp của con người.
Tự động hoá là một quá trình liên quan tới việc áp dụng các hệ thống cơ khí, điện
tử, máy tính để hoạt động, điều khiển sản xuất. Công nghệ này bao gồm:
 Những công cụ máy móc tự động.
 Máy móc lắp ráp tự động.
 Người Máy công nghiệp.
 Hệ thống vận chuyển và điều khiển vật liệu tự động.
 Điều khiển có hồi tiếp và điều khiển quá trình bằng máy tính.
 Hệ thống máy tính cho việc thảo kế hoạch, thu nhập dữ liệu và ra quyết định để hỗ

trợ các hoạt động sản xuất.
1.2.2 Các hình thức tự động hoá
-

Tự động hoá cứng:


Là một hệ thống trong đó một chuỗi các hoạt động (xử lý hay lắp ráp ) cố định trên
một cấu hình thiết bị. Các nguyên công trong dây chuyền này thường đơn giản. Chính sự
hợp nhất và phối hợp các nguyên công như vậy vào một thiết bị làm cho hệ thống trở nên
phức tạp. Những đặc trưng chính của tự động hoá cứng là:
 Đầu tư ban đầu cao cho những thiết bị thiết kế theo đơn đặt hàng.
 Năng suất máy cao.

 Tương đối không linh hoạt trong việc thích nghi với các thay đổi sản phẩm.
-

Tự động hoá lập trình:

Thiết bị sản xuất được thiết kế với khả năng có thể thay đổi trình tự các nguyên
công để thích ứng với những cấu hình sản phẩm khác nhau.
Chuỗi các hoạt động có thể điều khiển bởi một chương trình, tức là một tập lệnh
được mã hoá để hệ thống có thể đọc và diễn dịch chúng.
Những chương trình mới có thể được chuẩn bị và nhập vào thiết bị để tạo ra sản
phẩm mới. Một vài đặc trưng của tự động hoá lập trình là:
+ Đầu tư cao cho những thiết bị có mục đích tổng quát
+ Năng suất tương đối thấp so với tự động hoá cứng.
+ Sự linh hoạt khi có sự thay đổi trong cấu hình sản phẩm.
+ Thích hợp nhất là cho sản xuất hàng loạt.
Tự động hoá linh hoạt là sự mở rộng của tự động hoá lập trình được. Khái niệm của
tự động hoá linh hoạt đã được phát triển trong khoảng 25 đến 30 năm vừa qua. Và những
nguyên lý vẫn còn đang phát triển.
-

Tự động hoá linh hoạt:

Là hệ thống tự động hoá có khả năng sản xuất rất nhiều sản phẩm ( hay bộ phận )
khác nhau mà hầu như không mất thời gian cho việc chuyển đổi từ sản phẩm này sang
sản phẩm khác. Không mất thời gian cho sản xuất cho việc lập trình lại và thay thế các
cài đặt vật lý ( công cụ đồ gá, máy móc ). Hậu quả là hệ thống có thể lên kế hoạch kết
hợp sản xuất nhiều loại sản xuất khác nhau thay vì theo từng loại riêng biệt. Đặc trưng
của tự động hoá linh hoạt có thể tóm tắt như sau:
+ Đầu tư cao cho thiết bị.
+ Sản xuất liên tục những sản phẩm hỗn hợp khác nhau.

+ Tốc độ sản xuất trung bình.
+ Tính linh hoạt khi sản phẩm thay đổi thiết kế.
1.2.3 Sự phát triển của tự động hoá
Tự động hoá theo tiếng Hy Lạp có nghĩa là: “ Tự chuyển động “ Ở đây chúng ta
hiểu thuật ngữ tự động hoá là thực hiện quá trình sản xuất mà trong đó tất cả các tác động
cần thiết để thực hiện nó, kể cả việc điều khiển quá trình được tiến hành không có sự
tham gia của con người.
Hiện nay tự động hoá được áp dụng rộng rãi trong nhiều ngành kinh tế quốc dân, vì
thế mà người ta gọi thế kỹ 20 này là thế kỹ của tự hoá và điều khiển tự động. Nhưng nếu
rà theo lịch sử phát triển thì chúng ta thấy nó có nguồn góc từ thời cổ xưa.
 Vào thế kỹ thứ nhất sau công nguyên. Heron ở Ai Cập đã làm những màn múa rối

với nhiều loại con rối tự động.
 Đến thế kỹ 17-18 nhiều loại đồ chơi tự động và đồng hồ tự động đã xuất hiện.
 Sau đó đến thế kỷ 18 đầu thế kỷ 19 trong giai đoạn cách mạng công nghiệp ở châu

âu tự động hoá mới xâm nhập vào thực tế sản xuất.
 Năm 1765 xuất hiện bộ điều chỉnh tự động mức nước trong nồi hơi của Pondunóp
 Năm 784 bộ điều chỉnh tốc độ trong nồi hơi của Johnoát đã xuất hiện.
 Giai đoạn phát triển này của tự động hoá đã đóng vai trò quan trọng trong khoa

học kỹ thuật, thúc đẩy việc tự động hoá quá trình sản xuất trong chế tạo máy.
Trong quá trình lao động con người đã bắt đầu cải tiến công cụ thô sơ thành những
máy đơn giản chẳng hạn máy tiện gỗ đặc trưng. Dần dần người ta tiến hành cơ khí
hoá, thay lực đặc trưng bằng động cơ, thay tay người cầm dao tiện bằng bàn dao
chạy theo sống trượt của máy. Tiếp tục bổ sung các bộ phận cơ khí hoá khác, thêm
và cải tiến dần các cơ cấu điều khiển, càng ngày máy càng thay đổi và càng tiến bộ
và trở thành máy bán tự động, rồi tự động.

 Năm 1712 thợ cơ khí người Nga NARTOP đã thiết kế máy tiện chép hình để tiện

các chi tiết định hình. Việc chép hình theo mẫu được tiến hành tự động, chuyển
động dọc của bàn dao là do bánh răng – thanh răng thực hiện. Và đến năm 1798
Henry Nandsley ở nước Anh mới dùng vít – Đai óc để dịch bàn máy.
 Năm 1873 Spender đã chế tạo máy tiện tự động có ổ cấp phôi và trục phân phối

với cam đĩa và cam thùng.


 Đến năm 1880 thì nhiều hãng trên thế giới như: Pittler, ludwig, lowe( đức ),

RSA( Anh ) … Đã chế tạo máy tiện tự động Rơvonve dùng phôi thép thanh. Sau
đó xuất hiện máy tiện tự động tiên dọc định hình.
 Vào đầu thế kỉ 20 bắt đầu có máy tự động nhiều trục chính, máy tự động tổ hợp và

đường dây tự động.
Ngày nay nhiều nước tiên tiến trên thế giới đã có nhiều đường dây tự động phân
xưởng tự động và cả nhà máy tự động gia công các sản phẩm hàng loạt lớn, hàng khối
như vòng bi, pittong, chốt ắc …
Để áp dụng tự động hoá vào điều kiện sản xuất hàng loạt nhỏ và sản xuất đơn chiếc
khi mà số lượng chi tiết trong loạt ít mà chủng loại lại nhiều, người ta đã dùng máy điều
khiển theo chương trình số. Máy này cho phép điều chỉnh máy nhanh khi chuyển sang gia
công loạt chi tiết khác. Bước phát triển tiếp theo là sự xuất hiện của trung tâm gia công
mà đặc điểm của nó là có ổ trữ dụng cụ để thay thế theo trình tự gia công.
Những năm gần đây trên thế giới đặc biệt là các nước tư bản có khuynh hướng
mạnh hệ thống sản xuất linh hoạt. Ưu điểm nổi bật của nó là hệ số sử dụng thiết bị cao
( 85%), năng suất cao và tính linh hoạt rất cao. Nó được áp dụng rộng rãi trong các ngành
công nghiệp máy công cụ, máy ô tô, máy kéo và công nghiệp hàng không… Trong hệ
thống sản xuất linh hoạt có thể áp dụng tự động hoá toàn bộ quá trình sản xuất từ công

đoạn thiết kế tự động chi tiết, thiết kế tự động qui trình công nghệ, thiết kế tự động
chương trình gia công, tự động điều khiển quá trình sản xuất, tự động kiểm tra chất lượng
sản phẩm …Đây là hình thức tự động hoá tiến bộ nhất đưa lại hiệu quả kinh tế rất lớn.
Sau khi đã tìm hiểu nó một cách kỹ lưỡng kết hợp để thiết kế sản phẩm cho rắp ráp
đó cũng là vấn đề cũng quan trọng vì trước khi thiết kế một dây chuyền sản xuất nào đó
người thiết kế phải nắm rõ sản phẩm và các thuộc tính của nó, ưu điểm như thế nào, kết
cấu ra làm sao để việc tự động hoá sản phẩm được dễ dàng. Do đó ta đi xem xét vấn đề
thiết kế sản phẩm cho rắp ráp tự động.


Hình 1.1 Hộp sữa tham khảo.


1.3 . NGUYÊN TẮC CHUNG:
- Các Block sữa đã được đóng gói bằng bao nilong tại công đoạn trước, được cấp
phôi vào công đoạn tiếp theo là đòng thùng Block sữa bằng hệ thống tự động hoặc bán tự
động, chủ yếu sử dụng băng tải cấp.
- Thông thường các block sữa được đóng bao nilong gồm 4 hộp, dính liền 1 khối.
Sẽ có 1 hệ thống gom các block nhỏ này thành 1 block lớn hơn, bao gôm 6 block nhỏ.
- Các Block lớn hơn ( khối 6 block nhỏ ) được chuyển đến vị trí xếp vào hộp. Các
hộp Carton trước đó được tạo hình hộp, mở miệng hộp để cấp block sữa ( phôi ban đầu là
tấm phẳng ), cấp đến vị trí chờ cấp block sữa để đóng thùng bằng hệ thống tự động
( băng tải ).
- Tại vị trí đóng thùng, các block sữa lớn ( 6 block nhỏ ) sẽ được cấp vào thùng
carton bằng cơ cấu gắp, hoặc đẩy. Các thùng sau khi được cấp liệu sẽ đi qua 1 bộ phận
đóng thùng và dán keo làm kín.


Chương 2: PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN TỐI ƯU
Trên thực tế hiện nay có rất nhiều loại máy dung để đóng gói sản phẩm, tùy thuộc

vào loại hình sản phẩm, yêu cầu về năng suất, chất lượng mà tạo ra nhiều loại máy khác
nhau. Dưới đây là 1 số phương án đóng gói block chi tiết dạng hộp đưa ra để phân tích :
2.1 Phương án 1 :

- Đóng gói sản phẩm sử dụng cánh tay robot. Các block nhỏ được di chuyển đến vị
trí tay robot chờ để gắp bằng băng tải, thùng carton được tạo hình và di chuyển đến vị trí
đóng gói nhờ các cơ cấu tạo hình và băng tải. Cánh tay robot gắp block đặt vào thùng
carton đúng số lượng.
- Ưu điểm : Thực hiện tự động hóa quá trình đóng gói sản phẩm, cho chất lượng
và năng suất cao.
- Nhược điểm : Chi phí cho cơ cấu gắp cao.
2.2 Phương án 2 :


- Sử dụng cơ cấu đẩy để đẩy các block vào thùng carton. Các block được cấp vào
vị trí đẩy nhờ băng tải, khi băng tải đưa các block chạm vào cảm biến ( hoặc công tắc
hành trình ) thì bộ phận đẩy di chuyển về trước nhờ xylanh, đẩy các block vào thùng
carton chờ sẵn phía trước. Sau khi đóng thùng, các thùng carton tiếp tục di chuyển nhờ
băng tải.
- Ưu điểm : Nắng suất cao, giá thành giảm, cơ cấu đơn giản dễ chế tạo
- Nhược điểm : Cơ cấu đẩy dễ làm các block lệch khỏi vị trí ban đầu dẫn đến
không lọt vào thùng carton. Các thùng carton mở miệng 1 bên dẫn đến cơ cấu gấp hộp
sau khi đóng gói sẽ phức tạp hơn.
2.3 Phương án 3 :

- Sử dụng cơ cấu hút chân không để di chuyển các block ở vị trí chờ và đặt vào
thùng carton.


- Ưu điểm : cơ cấu đơn giản, dễ chế tạo, khắc phục được nhược điểm tại cơ cấu 2.

Năng suất cao.
- Nhược điểm : Bộ phận hút chân không tuổi thọ thấp, kém ổn định, gây nhiều
tiếng ồn khi làm việc.
2.4 Phương án 4 :

- Sử dụng cơ cấu gắp để gắp các block đặt vào thùng carton. Các block được đưa
đến vị trí gắp nhờ băng tải, khi cảm biến nhận được có xuất hiện các block, cơ cấu gắp
bằng xylanh và mỏ kẹp sẽ di chuyển để kẹp các block đặt vào thùng carton chờ sẵn.
- Ưu điểm : năng suất cao, ổn định. Các thùng carton giảm bớt công đoạn gấp hộp.
giá thành thấp, đơn giản dễ chế tạo.
- Nhược điểm : Cơ cấu gắp cần thiết kế tốt để tránh làm biến dạng các block khi
gắp.
→ Kết luận : Dựa trên những ưu nhược điểm các phương án đã phân tích trên, ta chọn
phương án 4 làm phương án thiết kế.


CHƯƠNG 3: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
3.1 Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ động:
Sơ đồ nguyên lý :
XYLANH DI CHUY? N LÊN XU? NG

THÙNG CARTON CH? A BLOCK

H? TH? NG G? P H? P VÀ DÁN MI? NG

CHI? U DI CHUY? N

CO C? U K? P

THÀNH PH? M

CÁC KH? I BLOCK SAU KHI GOM

BANG T? I RA LI? U

CHI? U DI CHUY? N

XYLANH CH? N
CÔNG T? C HÀNH TRÌNH
KHU V? C G? P 6 BLOCK

CÔNG T? C HÀNH TRÌNH

CHI? U DI CHUY? N
CÔNG T? C HÀNH TRÌNH
CÁC BLOCK S? A
XYLANH Ð? Y

KHU V? C
C? P LI? U


Sơ đồ động học :

A-A

1

2

3

4

6

5

7

880

826

825

1515

1622

A

A

5536
3000

18

17

16

15

14

13

12

11

10

9

8

246

955

310

19

2000

3.2 Nguyên lý hoạt động:
- Các block sữa ( gôm 4 hộp ) 9 được cấp vào băng tải 8, khi các block di chuyển

đên công tắc hành trình 14, kích hoạt cylinder 11 hoạt động, đẩy block 9 vào băng
tải 18, thông qua cơ cấu đẩy 10.
- Các block di chuyển vào băng tải 18, khi đủ 6 block sẽ chạm vào công tắc hành
trình 13, kích hoạt cylinder chặn 15 đi lên → các khối 6 block sẽ di chuyển dọc
theo băng tải 13, 1 thời gian sau khi công tắc hành trình 13 mất tín hiệu ( khoảng
thời gian đủ để khối block di chuyển ra khỏi cylinder chặn), cylinder 15 đi xuống,
tiếp tục chờ các block tiếp theo.
- Các khối 6 block di chuyển theo băng tải 18 đến chạm vào công tắc hành trình 17,
lúc này băng tải 18 dừng, cylinder 16 mang cơ cấu kẹp di chuyển xuống hết hành
trình, cơ cấu kẹp hoạt động kẹp chặt khối block sữa → cylinder 16 di chuyển lên.
- Motor 19 hoạt động di chuyển toàn bộ cơ cấu kẹp + khối block qua vị trí băng tải
3 đã có hộp carton chờ sẵn. Tại đây cylinder 16 di chuyển xuống, thả khối block
vào hộp vào di chuyển về vị trí ban đầu.
- Băng tải 3 di chuyển thêm 1 bước để các hộp carton 5 đến vị trí mới. Khi qua bộ
phận gấp hộp và dán băng keo 4, tại đây hộp được gấp lại và dán băng keo làm
kín.


3.3 Phân tích ưu nhược điểm phương án:
+ Ưu điểm:
- Khả năng tự động cao
- Năng suất cao, giá thành thấp, dễ chế tạo
- Cơ cấu đơn giản, ít phức tạp, dễ lập trình
+ Nhược điểm :
- Cơ cấu kẹp dễ làm hỏng hộp nếu điều chỉnh khoảng cách kẹp và lực kẹp không
tốt.


CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ 1 SỐ CƠ CẤU CƠ KHÍ
4.1 Tính toán thiết kế băng tải :

4.1.1 Các đặc điểm của băng tải:
Băng tải được sử dụng để vận chuyển các vật liệu từ rất lâu nhờ những ưu điểm là có
cấu tạo đơn giản, bền, có khả năng vận chuyển vật liệu theo phương nằm ngang, nghiêng
với khoảng cách lớn, làm việc êm, năng suất cao và tiêu hao năng lượng không lớn lắm.
Chế độ làm việc của băng tải là chế độ dài hạn với phụ tải (sản phẩm hay bán sản
phẩm) hầu như không thay đổi. Trong các phân xưởng sản xuất lớn với những mặt hàng
cần phân loại đa dạng và nhu cầu sản phẩm mỗi lúc một thay đổi ( lúc nhiều lúc ít) thì
người ta thiết kế băng tải có thể thay đổi được tốc độ nhằm tăng năng suất, tăng hiều quả
khinh tế. Với yêu cầu thiết kế hệ thống với năng suất tương đối nhỏ và không biến động
về nhu cầu thì ta sử dụng băng tải với một tốc độ cố định.
Hệ truyền động băng tải cần đảm bảo khởi động đầy tải. Mômen khởi động của động
cơ Mkđ = (1,6 ÷ 1,8)Mđm. Bởi vậy, nên chọn động cơ có hệ số trượt lớn, rãnh stator sâu để
có mômen mở máy lớn. Nguồn cung cấp cho động cơ truyền động băng chuyền cần có
dung lượng đủ lớn, đặc biệt là đối với công suất động cơ có công suất ≥ 30kW, để khi mở
máy không ảnh hưởng đến lưới điện và quá trình khởi động được thực hiện nhẹ nhàng và
dễ dàng hơn. Khống chế tự động một hệ băng chuyền phải theo yêu cầu công nghệ của
đối tượng mà
-

Thứ tự khởi động các băng tải

-

Có thể dừng băng tải theo yêu cầu

-

Phải có cảm biến báo có tải trên băng tải
Từ những phân tích trên ta chọn như sau:

-

Thiết bị vận chuyển sản phẩm là băng tải

-

Cơ cấu chấp hành đẩy sản phẩm cần phân loại là pitong – xylanh

-

Bộ phần truyền năng lượng :động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập

-

Bộ truyền động sử dụng ở đây là bộ truyền đai vì có những ưu điểm như sau : có thể
truyền động giữa hai trục cách xa nhau ,làm việc êm, dễ lắp ráp, sửa chữa, hệ thống
có công suất nhỏ, vận tốc thấp .

Kết cấu của một băng tải cố định như hình vẽ:


1

53

2

4

3

Hình 4.1 . Sơ đồ cấu tạo băng tải

1: Băng tải , 2: Tang bị dẫn, 3: Trục tang bị dẫn, 4: Tang chủ động, 5: Trục tang chủ
động
Để đảm bảo khoảng các giữa giữa hai mặt băng tải ta chọn đường kính tang
D = 50 mm
- Vận tốc chuyển động của băng tải
v=

Q×l
(m / phút )
60 × n

Trong đó :
+

v:

vận tốc chuyển động của băng tải (m/ph)

+ Q: năng suất phân loại của hệ thống ( Q= 625 sp/ giờ)
+ l : bước treo tải hay bước có đặt hàng (m)
với yêu cầu hệ thống bước treo tải là 0,2 m
+ n : số lượng sản phẩm ở mỗi bước treo , n = 1 sản phẩm
v=

=>
-

625 × 0,2

= 2(m / ph)
60 × 1

Chiều rộng của băng tải:
B = kích thước theo chiều rộng của sản phẩm 30 + ( 10 ÷ 20 ) (mm)


B = 30 + (10 ÷ 20) = 40 ÷ 50 (mm)
Ta chọn giá trị chiều rộng băng tải là :
B=50 (mm)
4.1.2 Tính chọn động cơ cho băng tải
 Công suất cần thiết lớn nhất trên trục động cơ được xác định theo công thức:

Nct = Nt / η
Trong đó:
+ Nct - Công suất cần thiết trên trục động cơ (KW)
+ Nt - Công suất tính toán trên trục tang (KW)
+η

- Hiệu suất của hệ dẫn động

Ta có:

Nt =

F ×v
1000

( KW )

Trong đó:
+ F: lực kéo của băng tải ( N )
Hệ thống có F = 3000 N
+ V: vận tốc băng tải ( m/s)
Nt =

=>

F .v 3000 × 0,167
=
= 0,5( KW )
1000
1000

η=ηol × ηnt× ηbtd
Tra sách thiết kế chi tiết máy ta có :
ηol= 0,99 – Hiệu suất của một cặp ổ lăn
ηnt= 0,99- Hiệu suất của nối trục đàn hồi
ηbtd = 0,97 – Hiệu suất của bộ truyề xích
η=ηo l. ηnt .ηbtd = 0,99 × 0,99 × 0,97 = 0,95
N ct =

Nt
0,5
=
= 0,52( KW )
η
0,95

Do tải trọng không thay đổi nên ta chọn động cơ có công suất bằng công suất cần thiết
Nđc = Nct = 0,52 ( KW)
Ta chọn động cơ loại A02 có:
Nđc = 0,6 KW
nđc = 1000 vg/ ph
Số vòng quay trên trục tang:
ntan g =

60.1000.v 1000 × 10
=
= 64vg / ph
π .D
3,14 × 50

 Tỷ số truyền chung của hệ thống là:

ichung =

nđc 1000
=
= 15,6
ntan g
64

 Phân phối tỷ số truyền

Để hệ thống được gọn gàng ta nên chọn tỷ số truyền của bô truyền xích không nên lớn
lắm, trường hợp này ta chọn ix= 2
ichung = i x × ihgt = 2 × ihgt

=>
ihgt =

=>

ichung
2

=

15,6
= 7,8
2

Vì hệ thống này ta chỉ chú trọng vào việc thiết kế hệ thống tự động nên ta xem hộp
giảm tốc đã có sẵn chỉ tính toán cho hệ thống băng tải.
 Xác định moment trên các trục:

Moment xoắn trên trục động cơ là:
Tđc = 9,55.10 6 ×

N đc
0,6
= 9,55.10 6 ×
= 5730 Nm
nđc
1000

Moment xoắn trên trục tang là:
Ttan g = 9,55.10 6 ×

N tan g
ntan g

= 9,55.10 6 ×

0,498
= 74310 Nm
64


4.1.3 Thiết kế bộ truyền xích :
Các số liệu ban đầu: Công suất động cơ N = 0,6kw, số vòng quay trong một phút của
động cơ điện n1 = 1000 v/ph, số vòng quay trong 1 phút của trục bị dẫn n2 =64 vg/ph, bộ
truyền làm việc 2 ca, đường nối 2 tâm đĩa xích làm với đường nằm ngang 1 góc nhỏ hơn
40°

, bôi trơn định kì, trục đĩa xích không điều chỉnh được.
a. Chọn loại xích :
÷ 15m / s

Đối với hệ thống đang thiết kế ta chọn vận tốc của băng tải khoảng 10
, để
phù hợp cho vận tốc đó ta sử dụng xích ống con lăn. Sau đây là các kích thước chủ yếu
của xích ống con lăn:
Bảng 4.1 Thông số của xích ống con lăn :

Bước
xích t

C

D

L1

b

d

l

12,7

3,3

7,2

11,7

9,91

3,66

5,8

Diện
tích
bản lề F
=

dl(mm2
)
21,2

Tải
trọng
phá
hỏng
O

Khối
lượng
l mét
xích
q(kg)

9000

0,31

b, Định số răng của đĩa xích :
Số răng của đĩa xích càng ít thì xích càng bị mòn nhanh, va đập của mắt xích vào
răng đĩa càng tăng và xích làm việc càng ổn. Do đó cần hạn chế số răng nhỏ nhất của đĩa
xích. Nên chọn số răng đĩa nhỏ Z1 theo các giá trị trong bảng 6-3 ( thiết kế chi tiết máy –
Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm), tùy theo tỷ số truyền i, trị số nhỏ ứng với tỉ số
truyền lớn và ngược lại.
Bảng 4.2 Tỉ số truyền của các loại xích :
Loại xích
Xích ống
con lăn

Xích răng

Tỷ số truyền i
3-4
4-5

1-2

2-3

30-27

27-25

25-23

35-32

32-30

30-27

5-6

>6

23-21

21-17

17-15

27-23

23-19

19-17

Dựa vào bảng 3.2 ta có thể chọn i = 2, số răng Z1 = 27 răng


⇒ Số răng Z2 của đĩa lớn:
Z2 = i×Z1 = 2×27 = 54 răng
c, Định số răng của đĩa xích :
Bước xích t được chọn theo điều kiện hạn chế áp suất sinh ra trong bản lề và số
vòng quay trong một phút của đĩa xích phải nhỏ hơn số vòng quay giới hạn.
Để tìm bước xích t trước hết ta định hệ số điều kiện sữ dụng
K = kd×kA×ko×kdc×kb×kc
Trong đó: kd : hệ số kể đến tính chất của tải trọng ngoài, chọn kd = 1
kA: Hệ số xét đến chiều dài xích, chọn kA = 1
ko : Hệ số xét đến cách bố trí bộ truyền, chọn ko = 1
kdc : Hệ số xét đến khả năng điều chỉnh lực căng xích, chọn kdc = 1,25
kb : Hệ số xét đến điều kiện bôi trơn, chọn kb = 1,5
kc : Hệ số xét đến chế độ làm việc của bộ truyền, chọn kc = 1,25
Do đó:
k = 1×1×1×1,25×1,5×1,25 = 2,343
Xác định công suất tính toán của bộ truyền:
Nt = k×kZ×kn×N

kZ =

Z ol 25
=
= 0,92
Z1 27

kn =

nol 1000
=
=1
n1 1000

Hệ số răng của đĩa xích dẫn:

Hệ số số vòng quay đĩa dẫn:
(lấy nol = 1000)
Do đó công suất tính toán:
Nt = k×kZ×kn×N = 2,343×0,92×1×0,6 = 1,29kw
Bước xích được chọn theo bảng 6-4 (tkctm) để thỏa mãn điều kiện:
≤ [N]

Nt
Tra bảng 6-4 với nol = 1000vg/ph ta chọn được xích ống con lăn một dãy có bước t
= 12,7mm, diện tích bản lề F = 21,2 mm2, có công suất cho phép [N] = 2,5 kW. Với loại
xích này theo bảng 6-1 (tkctm) tìm được kích thước chủ yếu của xích, tải trọng phá hỏng
Q = 9000N, khối lượng 1 mét xích q = 0,31kg.
Sau khi chọn được bước xích t cần kiểm nghiệm số vòng quay của đĩa xích dẫn
n1 ≤ n gh

theo điều kiện :
Ngh : số vòng quay giới hạn, phụ thuộc vào bước xích và số răng đĩa xích, tra theo
bảng 6-5 (tkctm).
Kiểm nghiệm số vòng quay theo điều kiện (6-9). Theo bảng 6-5) với t = 12,7mm
và số răng đĩa dẫn Z1 = 27, số vòng quay tới hạn ngh của đĩa dẫn có thể đến 2550 vg/ph,
như vậy điều kiện (6-9) được thỏa mãn ( n1 = 1000vg/ph)
d, Định khoảng cách trục A và số mắt xích X :
Tính số mắt xích( công thức 6-4, tkctm):


2

X =

2

Z 1 + Z 2 2 A  Z 2 − Z1 
t 27 + 54
1
 54 − 27 
+
+
+ 2.40 + 
= 120mm
 × =
 ×
2
t  2Π  A
2
 2Π  40

Do đó ta lấy số mắt xích X = 120
Kiểm nghiệm số lần va đập trong 1 giây ( công thức 6-16, tkctm):
u=

27 × 1000
= 15
15 × 120

Theo bảng 6-7 (tkctm), số lần va đập cho phép trong 1 giây [u] = 60, cho nên điều

kiện

u ≤ [u]

được thỏa mãn:
Tính chính xác khoảng cách trục A theo số mắt xích đã chọn (công thức 6-3):

2
2
Z1 + Z 2
Z1 + Z 2 
t 

 Z 2 − Z1  

A= × X −
+ X −
 − 8


4 
2
2 
2π  




2
2
12,7 
27 + 54
54 + 27 

 54 − 27  
=
× 120 −
+ 120 −
−
8


 = 502mm
4 
2
2 
2π  






Để đảm bảo độ võng trung bình, trách cho xích khỏi bị căng quá, giảm khoảng cách trục
∆A = 0,003 A ≈ 2mm

A một khoảng
, cuối cùng ta nên lấy A = 500mm.
e, Tính đường kính vòng chia của đĩa xích :
Đĩa dẫn:
d c1

t
12,7
=
= 109mm
180 °
180 °
sin
sin
Z1
27

Đĩa bị dẫn:
dc2

t
12,7
=
= 218mm
180 °

180 °
sin
sin
Z2
54

f, Tính lực tác dụng lên trục :
R=

6.10 7.k t .N 6.10 7.1,15.0,6
=
= 120 N
Z .t.n
27.12,7.1000

4.2 Thiết kế băng tải xích :
4.2.1 Giới thiệu


-

Băng tải




Hệ thống băng tải xích tiêu chuẩn.

-

Bánh xích