Thiết kế và chế tạo hệ thống cân băng tải động

..

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG CÂN
BĂNG TẢI TRỌNG

Người hướng dẫn: TS. NGÔ THANH NGHỊ
Người duyệt:
TS. NGUYỄN DANH NGỌC
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN VIẾT TRUNG
TRẦN VĂN TIẾN
Số thẻ sinh viên : 101140167
101140166
Lớp: 14CDT1

Đà Nẵng, 06/2019


TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo hệ thống cân băng tải động.
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Viết Trung, Trần Văn Tiến
Số thẻ SV:101140167, 101140166

Lớp: 14CDT1
Tóm tắt đồ án

Nhu cầu thực tế của đề tài.

1.

Trong quá trình sản xuất, việc vận chuyển vật liệu từ nơi khai thác, bãi tập kết hoặc kho
chứa nguyên vật liệu là điều diễn ra thường xuyên và liên tục, tuy nhiên q trình đó địi hỏi
phải liên tục, pha trộn nguyên liệu phải chính xác. Phải thấy và cân được khối lượng nguyên
vật liệu theo yêu cầu của thành phẩm. Để giải quyết những vấn đề này hệ thống cân băng định
lượng sẽ được sử dụng giúp cho hoạt động của những nhà máy diễn ra liên tục khơng bị ngắt
qng.
Từ những u cầu đó nhóm quyết định tiến hành lên ý tưởng và tiến hành thực hiện đề tài
“Thiết kế và chế tạo hệ thống cân băng tải động”. Hệ thống sẽ xác định được khối lượng
vật liệu một cách liên tục.
2.

Phạm vi nghiên cứu của đề tài tốt nghiệp.
Trong đề tài này, nhóm tác thiết kế cơ cấu cho máy, tìm hiểu các phương pháp cân để đưa
ra phương án tối ưu nhất, nghiên cứu tính thiết thực của sản phẩm và đưa ra giải pháp phù hợp
để đảm bảo năng suất chất lượng sản phẩm, từ đó:

- Tính tốn thiết kế các hệ truyền động chính..
- Thiết kế và thi cơng hệ thống cấp vật liệu và hệ thống cân.
3.
Nội dung thực hiện.
- Số trang thuyết minh: 60 trang.
- Số bản vẽ: 4A0
- Mơ hình: 1 hệ thống cân băng tải động

4.
Kết quả.
- Tính thiết thực và lý do lựa chọn đề tài.
- Đưa ra các phương án thiết kế và lựa chọn phương án tối ưu nhất.
- Tính tốn các cơ cấu và lựa chọn động cơ và hệ dẫn động.
- Thực hiện lập trình và điều khiển hệ thống đúng yêu cầu.
- Sử dụng phần mềm visual studio để giao tiếp máy tính.
- Sai số cho phép: 10%


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ

CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: Nguyễn Viết Trung
Họ tên sinh viên: Trần Văn Tiến

Số thẻ sinh viên: 101140167
Số thẻ sinh viên: 101140166

Lớp: 14CDT1
Khoa: Cơ khí
Ngành: Cơ điện tử
1. Tên đề tài đồ án:
THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG CÂ BĂNG TẢI ĐỘNG.

2. Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện
3. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
Dựa vào dữ liệu thực tế

4. Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn:
…...………………………………………………………………………………………
…...………………………………………………………………………………………
…...………………………………………………………………………………………
…...………………………………………………………………………………………
…...………………………………………………………………………………………
5. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):
Bản vẽ tổng thể
1A0
Bản vẽ sơ đồ động
1A0
Bản vẽ chi tiết
1A0
Bản vẽ sơ đồ điện và lưu đồ thuật toán
1A0
6. Họ tên người hướng dẫn: TS. Ngô Thanh Nghị
7. Ngày giao nhiệm vụ đồ án:
/02/2019
8. Ngày hoàn thành đồ án:
01/06/2019
Đà Nẵng, ngày 03 tháng 06 năm 2019
Trưởng Bộ môn Kỹ thuật
Người hướng dẫn.
Cơ điện tử
TS. Ngô Thanh Nghị.

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
KHOA CƠ KHÍ
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
STT

Họ tên sinh viên

Số thẻ SV

Ngành

Lớp

1

Nguyễn Viết Trung

101140167

14CDT1

CƠ ĐIỆN TỬ

2

Trần Văn Tiến

101140166

14CDT1

CƠ ĐIỆN TỬ

1. Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG CÂN BĂNG TẢI ĐỘNG

2. Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện
3. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
4. Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn:
a) Phần chung:
STT
1

2

Họ tên sinh viên
Nguyễn Viết Trung

Nội dung

-

Tìm hiểu một số loại cơ cấu ngồi thực tế để
đưa ra ý tưởng tốt nhất.
Đưa ra nguyên lí, lựa chọn các cơ cấu phù hợp

-

để thiết kế.
Chế tạo hệ thống.

-

Trần Văn Tiến

b) Phần riêng:
STT

Họ tên sinh viên

Nội dung

1

Nguyễn Viết Trung

Thiết kế hệ thống bằng Solidworks, hoàn thành
thuyết minh.

2

Trần Văn Tiến

Thiết kế giao diện trên Visual studio, tìm hiểu
code điều khiển, slide thuyết minh.

5. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):

a) Phần chung:


STT

Họ tên sinh viên

1

Nguyễn Viết Trung

2

Trần Văn Tiến

Nội dung

-

Bản vẽ tổng thể

1A0

b) Phần riêng :
STT
1

2

Họ tên sinh viên

Nguyễn Viết Trung

Trần Văn Tiến

Nội dung
-

Bản vẽ chi tiết

1A0

-

Bản vẽ sơ đồ động

1A0

-

Bản vẽ lưu đồ thuật toán

1A0

-

Bản vẽ sơ đồ mạch điện

6. Họ và tên người hướng dẫn: TS. Ngô Thanh Nghị
7. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: /02/2019
8. Ngày hoàn thành đồ án:

01/06/ 2019
Đà Nẵng, ngày 01 tháng 06 năm 2019

Trưởng Bộ môn Kỹ thuật
Cơ điện tử

Người hướng dẫn.

TS. Ngô Thanh Nghị.



LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay nay với những ứng dụng của khoa học kỹ thuật tiên tiến, thế giới của
chúng ta đã và đang một ngày thay đổi, văn minh và hiện đại hơn. Cùng với đó là q
trình “Cơng nghiệp hóa- Hiện đại hóa” đất nước, các hệ thống dây chuyền sản xuất tự
động có năng suất và chất lượng sản phẩm ngày càng cao, công nhân ngày càng dễ
dàng thực hiện những công đoạn sản xuất hơn, các quản lí cũng dễ dàng trong việc
kiểm sốt và đánh giá sản phẩm. Tuy nhiên việc tiếp cận các hệ thống dây chuyền như
vậy còn hạn chế ở nước ta, chủ yếu phải nhập từ nước ngồi.
Với mục tiêu đóng góp một phần nhỏ vào nghành công nghiệp của đất nước,
trên cơ sở những kiến thức đã học về cơ khí, điện tử, điều khiển tự động... nhóm quyết
định thực hiện để tài: “Hệ thống Cân băng tải động”. Đề tài này giúp nhóm tìm hiểu
thêm về các thiết bị điện tử, các dây chuyền cơng nghệ, lập trình… và các kinh nghiệm
thực tế rất có ích cho cơng việc sau này của nhóm.
Nhóm xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn chỉ bảo nhiệt tình của thầy TS.Ngơ
Thanh Nghị và thầy TS.Đặng Phước Vinh đã giúp đỡ nhóm rất nhiều trong q trình
tiềm hiểu thiết kế và hồn thành đề tài đồ án này. Cùng với sự cố gắng và nỗ lực
nhóm đã hồn thành xong đồ án của mình, tuy nhiên trong thời gian ngắn thực hiện đề

tài cộng với kiến thức còn nhiều hạn chế, nên trong tập đồ án này khơng tránh khỏi
thiếu sót, nhóm thực hiện rất mong được sự đóng góp ý kiến của thầy và các bạn sinh
viên.

Đà Nẵng ,ngày 01 tháng 06 năm 2019
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Viết Trung

i

Trần Văn Tiến


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và
chưa hề được sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện
luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ
nguồn gốc rõ ràng và được phép công bố.

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Viết Trung

ii

Trần Văn Tiến


Mục lục

Tóm tắt
Nhiệm vụ đồ án
Lời nói đầu và cảm ơn
Lời cam đoan liêm chính học thuật
Mục lục

i
ii
iii

Danh sách các bảng biểu, hình vẽ và sơ đồ
Danh sách các cụm từ viết tắt

v
vii

Trang
Chương 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN .................................................................. 2
1.1. Giới thiệu đề tài: ........................................................................................... 2
1.1.1. Khái niệm cân băng tải động: ..................................................................... 2
1.1.2. Cấu tạo của cân băng tải động: ................................................................... 2
1.1.3. Nguyên lý hoạt động của hệ thống cân băng tải động: ................................ 3
1.2. Các ứng dụng trong thực tế: ........................................................................... 6
1.2.1 Cân băng tải định lượng liên tục – băng tải điều khiển phối trộn: ................ 6
1.2.2. Cân nguyên liệu bằng băng tải động: .......................................................... 7
1.3.1. Giới thiệu các khối cơ bản của hệ thống: .................................................... 9
1.3.2.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống: ....................................................... 9

1.3.3. Yêu cầu công nghệ của hệ thống: ............................................................. 10
1.4. Lý do chọn đề tài: .......................................................................................... 10
1.5. Cấu trúc của đồ án: ....................................................................................... 10
Chương 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ........................................................ 11
2.1. Thiết kế phần khung của hệ thống: ........................................................... 11
2.1.1. Giới thiệu phần mềm thiết kế 3D Solidworks: .......................................... 11
2.1.2. Thiết kế phần khung hệ thống sơ bộ trên phần mềm Solidworks: ............ 13
2.2. Giới thiệu về phần cứng của hệ thống:......................................................... 16
2.2.1.Băng tải: .................................................................................................... 16
2.2.2. Động cơ điện: ........................................................................................... 18
iii


2.2.3 Tính chọn bộ truyền: ................................................................................. 19
2.2.4 Encoder: .................................................................................................... 21
2.2.5 Module điều khiển tốc độ động cơ DC L298: ............................................ 22
Chương 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN .............................................. 23
3.1. Giới thiệu một số phần mềm sử dụng: ......................................................... 23
3.1.1. Phần mềm Arduino IDE: .......................................................................... 23
3.1.2 Phầm mềm Visual Studio: ......................................................................... 24
3.2. Arduino: ........................................................................................................ 25
3.2.1. Giới thiệu về Arduino:.............................................................................. 25
3.2.2. Arduino Uno: ........................................................................................... 25
3.3. Loadcell: ........................................................................................................ 26
3.3.1. Khái niệm loadcell: .................................................................................. 26
3.3.2. Cấu tạo loadcell:....................................................................................... 27
3.3.3. Nguyên lí hoạt động của Loadcell: ........................................................... 28
3.3.4. Phân loại: ................................................................................................. 29
3.3.5. Loadcell 10kg YZC 133 sử dụng trong mơ hình; ...................................... 29

3.3.6. Một số thiết bị chuyển đổi tín hiệu loadcell trong cơng nghiệp: ................ 31
3.4. Thiết kế hệ thống điều khiển: ....................................................................... 33
3.4.1. Sơ đồ nguyên lí mạch điều khiển của hệ thống: ........................................ 33
3.4.2.Nguyên lí hoạt động của mạch: ................................................................. 34
3.5. Lập trình điều khiển cho hệ thống: .............................................................. 34
3.3.1. Lập trình cho Arduino: ............................................................................. 34
Chương 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI .............................. 35
4.1. Kết quả đạt được của đề tài:......................................................................... 35
4.2. Hướng phát triển: ......................................................................................... 35
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 36
GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI BẰNG TIẾNG ANH……………………………………….37
PHỤ LỤC ................................................................................................................. 38

iv


DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ
Hình 1.1: Cấu tạo cân băng tải động. ........................................................................... 2
Hình 1.2: Mơ tả cách xác định khối lượng. .................................................................. 4
Hình 1.3: Hệ thống cân băng tải điều khiển phối trộn................................................... 6
Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý hệ thống. ............................................................................ 7
Hình 1.5: Hệ thống cân băng tải dăm gỗ. ..................................................................... 8
Hình 1.6: Hệ thống cân băng tải trong khai thác khống sản. ....................................... 8
Hình 1.7: Các khối cơ bản của hệ thống. ...................................................................... 9
Hình 2.1: Phần mềm Solidworks phiên bản 2016. ...................................................... 11
Hình 2.2: Hệ thống cân băng tải động thiết kế bằng phần mềm Solidworks. .............. 14
Hình 2.3: Chi tiết phểu thiết kế sơ bộ trên Solidworks. .............................................. 14
Hình 2.4: Cụm chi tiết gá đặt loadcell. ....................................................................... 15
Hình 2.5: Hình ảnh thực tế của hệ thống .................................................................... 15
Hình 2.6: Một hệ thống vận chuyển sử dụng băng tải................................................. 16

Hình 2.7: Băng tải vận chuyển cát.............................................................................. 16
Hình 2.8: Cấu tạo chung băng tải. .............................................................................. 17
Hình 2.9: Động cơ điện. ............................................................................................ 18
Hình 2.10: Động cơ điện 1 chiều và động cơ điện xoay chiều. ................................... 18
Hình 2.11: Động cơ điện một chiều. .......................................................................... 19
Hình 2.12: Cấu tạo bộ truyền đai. ............................................................................. 19
Hình 2.13: Cấu tạo bộ truyền xích............................................................................. 20
Hình 2.14: Truyền động xích. .................................................................................... 21
Hình 2.15: Encoder xoay ........................................................................................... 21
Hình 2.16: Module L298............................................................................................ 22
Hình 3.1: Giao diện phầm mềm Arduino IDE. ........................................................... 23
Hình 3.2: Giao diện của hệ thống trên Visual Studio. ................................................. 24
Hình 3.3: Arduino Uno. ............................................................................................. 25
Hình 3.4: Loadcell ngồi thực tế. ............................................................................... 27
Hình 3.5: Cấu tạo loadcell.......................................................................................... 27
Hình 3.6: Cấu tạo các điện trở bên trong loadcell. ...................................................... 28
Hình 3.7: Mơ tả thay đổi loadcell khi có lực tác dụng. ............................................... 28
Hình 3.8: Sơ đồ điện trở Loadcell. ............................................................................. 28
Hình 3.9: Một số loại Loadcell thơng dụng. ............................................................... 29
Hình 3.10: Loadcell 10kg YZC-133. .......................................................................... 30
Bảng 3.1: Thông số kĩ thuật loadcell. ......................................................................... 30
v


Hình 3.11: Kích thước loadcell 10kg YZC-133. ........................................................ 31
Hình 3.12: Bộ chuyển đổi tín hiệu loadcell KELI KM02A. ........................................ 31
Hình 3.13: Bộ chuyển đổi tín hiệu loadcell DS 7200. ................................................. 32
Hình 3.14: Module Hx 711. ....................................................................................... 32
Hình 3.15: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển của hệ thống. ....................................... 33
Hình 3.16: Mạch tổng thể của hệ thống. ..................................................................... 34

vi


DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
KÝ HIỆU:
…….……..........................................................................................................................
…….……..........................................................................................................................
…….……..........................................................................................................................
…….……..........................................................................................................................
…….……..........................................................................................................................
…….……..........................................................................................................................
CHỮ VIẾT TẮT:
…….……..........................................................................................................................
…….……..........................................................................................................................
…….……..........................................................................................................................
…….…….........................................................................................................................

vii


THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG CÂN BĂNG TẢI ĐỘNG

MỞ ĐẦU

Trong quá trình sản xuất, việc vận chuyển vật liệu từ nơi khai thác, bãi tập kết hoặc
kho chứa nguyên vật liệu là điều diễn ra thường xuyên và liên tục, tuy nhiên q trình
đó địi hỏi phải liên tục, pha trộn nguyên liệu phải chính xác. Phải thấy và cân được
khối lượng nguyên vật liệu theo yêu cầu của thành phẩm. Để giải quyết những vấn đề
này hệ thống cân băng định lượng sẽ được sử dụng giúp cho hoạt động của những nhà

máy diễn ra liên tục khơng bị ngắt qng. Chính vì vậy sau một q trình nghiên cứu
và tiềm hiểu chúng em quyết định chọn đề tài hệ thống cân băng tải động làm đề tài
nghiên cứu và thực hiện của mình. Trên cơ sở nguyên liệu đầu vào là cát , lưu lượng
cân từ 0-250g/s, với đề tài này bọn em có thể tiểm hiểu về nhiều lĩnh vực khác nhau
như cơ khí, lập trình , điều khiển tự động….
Mục tiêu của nhóm là có thể chế tạo thành cơng hệ thống cân hoạt động ổn định và
khối lượng nằm trong sai số cho phép.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Viết Trung
Trần Văn Tiến

Giáo viên hướng dẫn: TS.Ngô Thanh Nghị

1


THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG CÂN BĂNG TẢI ĐỘNG

Chương 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN

1.1.

Giới thiệu đề tài:

1.1.1. Khái niệm cân băng tải động:
Cân băng tải động là một hệ thống băng tải kết hợp với cân điện tử. Nó có thể cân định
lượng khối lượng nguyên liệu cho quá trình sản xuất sản phẩm ngay trên hệ thống
băng truyền cấp liệu. Điều này giúp cho quá trình hoạt sản xuất của doanh nghiệp
được diễn ra liên tục, đảm bảo được khối lượng thành phần nguyên liệu cho sản phẩm
là đạt chuẩn. Từ đó giúp cho chất lượng sản phẩm đầu ra tốt nhất, đạt tiêu chuẩn cao

và mang lại nhiều giá trị hơn.
1.1.2. Cấu tạo của cân băng tải động:
Cân băng tải động gồm có những thành phần cấu tạo chính sau đây:

Hình 1.1: Cấu tạo cân băng tải động.
1.1.2.1. Hệ thống khung cơ khí:
Khung cơ khí phần giá đỡ tồn bộ hệ thống
•

Phễu chứa và cấp liệu.

•

Hệ thống con lăn băng tải.

•

Băng tải vân chuyển nguyên liệu

•

Một số linh kiện, phụ kiện hỗ trợ khác

1.1.2.2. Hệ thống cảm biến, điều khiển:
•

Thiết bị cảm biến lực (loadcell cân băng định lượng)

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Viết Trung
Trần Văn Tiến

Giáo viên hướng dẫn: TS.Ngô Thanh Nghị

2


THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG CÂN BĂNG TẢI ĐỘNG

•

Thiết bị cảm biến tốc độ

•

Bộ chỉ thị điều khiển

•

Bộ điều khiển tốc độ động cơ

•

Động cơ truyền động

1.1.2.3. Hệ thống điều khiển tự động hóa:
•

Hệ thống tủ điện điều khiển trung tâm

•

Phần mềm điều khiển cân băng định lượng

Tương ứng với mỗi hệ thống cân băng định lượng sẽ có thơng số kỹ thuật riêng của
nó để phù hợp cho loại nguyên liệu, sản phẩm và dây truyền của doanh nghiệp. Hiện
nay cân băng định lượng đang được sử dụng rất phổ biến trong các dây chuyền sản
xuất cần định lượng như: Nhà máy sản xuất thạch cao (cân băng định lượng trong nhà
máy thạch cao), nhà máy xi măng, nhà máy phân bón, nhà máy gạch, đóng gói bột,
bánh kẹo, sữa,... Bên cạnh đó, cân băng tải cịn được sử dụng nhiều trong các công ty
chế biến, khai thác khoáng sản, nhiệt điện...
Dựa vào nhu cầu của doanh nghiệp sẽ lựa chọn cho mình một hệ thống cân băng
phù hợp. Về mặt kỹ thuật cân băng tải định lượng sẽ khác nhau, còn về mặt nguyên lý
hoạt động thì tương tự nhau.
1.1.3. Nguyên lý hoạt động của hệ thống cân băng tải động:
Về cơ bản, quá trình hoạt động của cân băng sẽ qua các giai đoạn sau:
>>Cấp liệu vào phiễu chứa >> Cấp liệu lên băng tải >> Xác định khối lượng/Xác
định tốc độ chạy >> Phân tích thơng số thơ >> Xác định được khối lượng chuẩn >>
Điều khiển định mức chuẩn >> Hệ thống hoạt động vòng lặp.
Cách xác định khối lượng nguyên liệu qua băng tải
Vật liệu được dẫn đến một khung modul gá loadcell (sàn cân) được đặt sẵn dưới
băng tải và giới hạn bởi 2 con lăn. thông qua 1 hoặc nhiều con lăn cân, trọng lượng
vật liệu cân sẽ tác động một lực lên loadcell L/C và dây băng tải.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Viết Trung
Trần Văn Tiến

Giáo viên hướng dẫn: TS.Ngô Thanh Nghị

3

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG CÂN BĂNG TẢI ĐỘNG

Hình 1.2: Mơ tả cách xác định khối lượng.
Tín hiệu đầu ra của loadcell tỉ lệ với tải nền, tín hiệu điện áp này được khuyếch đại
và chuyển đến đầu cân có các vi xử lý chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số.
Tam giác màu trắng hiển thị sự phân bố của tải trọng trên giường cân chỉ có 1 con
lăn cân (con lăn chứa loadcell) chỉ một nửa trọng lượng của vật liệu tác động lên con
lăn cân.
Sự chuyển đổi tải tỉ lệ ra chiều dài giường cân được chấp nhận dùng trong kỹ thuật
cân.
Leff = Lg/2
Leff = chiều dài hiệu dụng trên tải trọng nền
Lg = chiều dài tải trọng nền
Đối với giường cân của hệ thống có nhiều con lăn cân( con lăn có gắn loadcell) p, hệ
số là khác 1/2.
Tải trọng băng tải tính bằng kg/m:
Q = QB/Leff
QB = tải trọng nền
Tốc độ băng tải:
Một phép đo tiếp theo cần thiết để tính năng suất cấp liệu là tốc độ băng tải v, để đo
được tốc độ băng tải thường dùng 1 cảm biến để đo trực tiếp tốc độ băng tải hoặc là
dùng cảm biến để đo tốc độ động cơ sau đó tính ra tốc độ băng tải.
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Viết Trung
Trần Văn Tiến

Giáo viên hướng dẫn: TS.Ngô Thanh Nghị

4

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG CÂN BĂNG TẢI ĐỘNG

Nếu tải trọng băng không đổi và không yêu cầu độ chính xác cao thì đo tốc độ có thể
ko cần thiết.
Năng suất:
Năng suất I được tính như sau:
I = Q*v = QB*v/Leff
Trong đó:
I: Năng suất. Kg/s
Q: Tải trọng băng tải. Kg/m
QB: Tải trọng nền. Kg
v: Tốc độ băng tải. m/s
Leff: Chiều dài hiệu dụng trên tải trọng nền. m
Lg: Chiều dài tải trọng nền.m
I (Kg/h) = Q*v*3600
I tính bằng kg/h
1.1.3.1. Bộ phận cơ khí: (Phễu chứa, cửa cấp liệu, băng tải, con lăn lớn và con
lăn nhỏ):
Nơi cấp liệu đầu vào, bao gồm phễu chứa và cấp liệu. Tại đây, liệu được đổ vào phễu
chứa và bắt đầu quy trình của cân băng. Liệu qua cửa cấp liệu (Vít tải hoặc cửa xả)
chảy xuống băng tải. Toàn bộ băng tải chảy liệu được gá trên khung cân băng, trên các
con lăn trong đó con lăn lớn làm nhiểm vụ tải băng, con lăn nhỏ dùng gá đỡ cho băng
tải chạy. Trong số băng tải nhỏ sẽ có bộ bận được cảm biện trọng lượng (loadcell) để
kiểm tra, đong đếm khối lượng chảy trên băng.
1.1.3.2. Bộ phận cảm biến: ( Loadcell cảm biến trọng lượng, encoder cảm biến tốc
độ):
Được gá trên những con lăn nhỏ, tại nơi đây sẽ xuất hiện những trọng lực tác dụng
trực tiếp lên con lăn và thơng số đó sẽ được gửi về bộ phận điều khiển. Encoder cảm
biến tốc độ sẽ có nhiệm vụ, kiểm tra tốc tộ chạy của băng tải, từ đó sẽ đưa ra được

thông số tốc độ của băng tải. Kết hợp 2 thơng số này lại sẽ có được thơng số khối
lượng trên giờ để điều chỉnh được chính xác nhất.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Viết Trung
Trần Văn Tiến

Giáo viên hướng dẫn: TS.Ngô Thanh Nghị

5


THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG CÂN BĂNG TẢI ĐỘNG

1.1.3.3. Bộ phận điều khiển (Đầu cân hiển thị điều khiển, tủ điện điều khiển cân
băng, phần mềm cân băng):
Từ những thông số kỹ thuật truyền về từ cảm biến tốc độ và cảm biến lực, qua đầu cân
điểu khiển xủa lý thơng tin sau đó sẽ được gửi về phần mềm điều khiển trên máy tính.
Từ đây những thơng số thô sẽ được xử lý và phản hồi ngược lại tủ điện. Tại tủ điện
điều khiển trung tâm sẽ có được những quyết định, thơng số thời gian chạy trên băng
và từ đó kiểm sốt được đúng định mức khối lượng / thời gian cân thiết.
1.2. Các ứng dụng trong thực tế:
1.2.1 Cân băng tải định lượng liên tục – băng tải điều khiển phối trộn:
Phổ biến trong các nhà máy phối trộn sản xuất phân bón, xi măng và phối trộn bê tơng.

Hình 1.3: Hệ thống cân băng tải điều khiển phối trộn.
Máy hoạt động theo phương pháp cân liên tục cùng lúc trên hệ thống băng tải cân, mỗi
băng tải cân 1 loại nguyên liệu khác nhau theo tỉ lệ khác nhau, sau đó các băng tải cân
sẽ đổ liệu liên tục và rải đều lên băng tải dẫn tới hệ thống máy trộn. Đảm bảo tỷ lệ
phối theo đơn phối liệu để sản phẩm được sản xuất ra đạt chất lượng theo yêu cầu, chất
lượng sản phẩm được ổn định, tiết kiệm chi phí sản xuất kinh doanh.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Viết Trung
Trần Văn Tiến

Giáo viên hướng dẫn: TS.Ngô Thanh Nghị

6


THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG CÂN BĂNG TẢI ĐỘNG

Hệ thống bao gồm khung đỡ và dây băng tải chạy liên tục, modul gá loadcell được bố
trí bên dưới băng tải (gần đầu tháo liệu băng tải). Tín hiệu loadcell đưa về đầu phân
giải cân (indicator). Tùy theo giá trị cài đặt trên đầu cân mà ta đã chọn và nhập thì đầu
cân sẽ tính tổng lưu lượng ngun liệu chạy liên tục qua băng tải (tổng giá trị) hoặc
đưa tín hiệu anolog ra biến tần điều khiển vận tốc dịng chảy cố định theo khối
lượng/giờ.

Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý hệ thống.
Đối với cân định lượng loại băng tải có mức độ chính xác từ ± 0,25% đến ± 3% tùy
theo loại cân và yêu cầu của đơn vị sản xuất.
Thành phần chính của hệ thống cân định lượng bao gồm Đầu cân, Loadcell, biến tần
điều khiển tốc độ động cơ, sensor giám sát tốc độ, sensor giám sát lệch băng, động cơ,
kết cấu băng tải....
Với một khối lượng cài đặt ban đầu (set point) hệ thống cân sẽ so sánh kết quả cân
(actual value) với giá trị cài đặt, nếu khối lượng thực tế nhỏ hơn khối lượng cài đặt, hệ
thống sẽ tăng tốc độ động cơ cho đến khi nào đạt được giá trị cài đặt. Nếu kết quả lớn
hơn thì ngược lại.
Do yêu cầu độ chính xác cao nên cân định lượng thường có cấu tạo 2 loadcell 2 bên.
1.2.2. Cân nguyên liệu bằng băng tải động:

Trong thực tế hệ thống được áp dụng nhiều trong việc xác định khối lượng của nguyên
vật liệu ở trong các nhà máy sản xuất. Các nguyên liệu đó phổ biến như cát, dăm gỗ,
than đá, khoáng sản… Dưới đây là một vài hình ảnh trong sản xuất thực tế.
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Viết Trung
Trần Văn Tiến

Giáo viên hướng dẫn: TS.Ngô Thanh Nghị

7


THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG CÂN BĂNG TẢI ĐỘNG

Hình 1.5: Hệ thống cân băng tải dăm gỗ.

Hình 1.6: Hệ thống cân băng tải trong khai thác khoáng sản.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Viết Trung
Trần Văn Tiến

Giáo viên hướng dẫn: TS.Ngô Thanh Nghị

8


THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG CÂN BĂNG TẢI ĐỘNG

1.3.1. Giới thiệu các khối cơ bản của hệ thống:
Hệ thống của chúng tôi bao gốm những khối cơ bản sau:
Khối cảm

biến

Khối
khuếch đại

Khối vi điều
khiển

Khối cơng
suất

Khối nguồn

Khối hiển
thị và điểu
khiển

Hình 1.7: Các khối cơ bản của hệ thống.
Khối nguồn có nhiệm vụ cung cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống sử dụng điện .
Khối cảm biến là 2 cảm biến loadcell và 1 encoder dùng để đo khối lượng cát và
tốc độ băng tải sau đó truyền giữ liệu về cho khối khuếch đại.
Khối khuếch đại có nhiệm vụ nhận giữ liệu từ khối cảm biến, khuếch đại tín hiệu
lên để vi điều khiển có thể nhận được và xử lí .
Khối hiển thị và điều khiển có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ vi điều khiển và hiển thị
lên màn hình cũng như gửi tín hiệu điều khiển về cho vi điều khiển.
Vi điều khiển nhận tính hiệu điều khiển và điều khiển khối công suất và thực hiện
các yêu cầu của hệ thống
1.3.2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống:
Sau khi bật công tắc nguồn và nhấn nút bắt đầu trên mà hình thì hệ thống sẽ bắt
đầu hoạt động. Khi phểu được cấp cát thì khi băng tải chuyển động sẽ cát sẽ chảy ra

theo chiều quay của băng tải, cùng lúc đó 2 loadcell sẽ có nhiệm vụ đo lượng cát ở trên
bàn cân và đưa về tín hiệu vi điều khiển. Vi điều khiển nhận tín hiệu từ loadcell sau đó
xử lí và hiển thị khối lượng liên tục lên màn hình và kiểm tra xem đã đạt đủ khối
lượng mong muốn chưa , nếu đã đủ khối lượng mong muốn, vi điều khiển sẽ đưa tín
hiệu điều khiển qua khối cơng suất để điều khiển động cơ dừng lại, cát sẽ không chảy
ra nữa và dừng quá trình cân lại.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Viết Trung
Trần Văn Tiến

Giáo viên hướng dẫn: TS.Ngô Thanh Nghị

9


THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG CÂN BĂNG TẢI ĐỘNG

1.3.3. Yêu cầu công nghệ của hệ thống:
Hệ thống phải đảm bảo hoạt động chính xác, phân cứng phải đảm bảo được yêu
cầu kĩ thuật, sai số khối lượng phải nằm trong giới hạn cho phép.
Hệ thống băng tải phải hoạt động ổn định, không bị mắt kẹt.
Hệ thống được thiết kế chắc chắn , nhỏ gọn.
1.4. Lý do chọn đề tài:
Trong các nhà máy phối trộn việc vận chuyển và cân vật liệu một cách liên tục và
chính xác là rất quan trọng giúp đảm bảo chất lượng sản phẩm cũng như hiệu quả sản
xuất. Khâu định lượng giúp xác định chính xác khối lượng nguyên vật liệu, thành
phẩm và bán thành phẩm trong sản xuất. Các thiết bị định lượng có mặt trong hầu hết
các khâu trong hệ thống, công đoạn sản xuất: cung ứng tồn trữ nguyên vật liệu, cấp
liệu cho từng giai đoạn, cân và đóng gói sản phẩm…
Nhận thấy rằng với nhu cầu cân lưu lượng liên tục lớn như vậy, chúng em quyết

định chọn đề tài “ thiết kế và chế tạo hệ thống cân băng tải động”. Đây là đề tài có tính
thực tiễn cao và nếu hồn thiện sẽ giúp ích rất nhiều cho các doanh nghiệp sản xuất.
1.5. Cấu trúc của đồ án:
Đồ án gồm có 4 phần chính với các nội dung như sau:
➢ Giới thiêu tổng quan : Trong phần này sẽ giới thiệu tổng quát về hệ thống.
Trình bày tính cấp thiết và các ứng dụng về đề tài đã lựa chọn. Từ đó, kết luận
lý do lựa chọn đề tài.
➢ Thiết kế hệ thống cơ khí: Phần này sẽ đưa ra các phương án thiết kế, phân tích
ưu nhược điểm của từng phương án. Từ đó, chọn phương án phù hợp để tiến
hành thực hiện tính tốn cơ cấu và chế tạo phần cơ khí cho hệ thống.
➢ Thiết kế hệ thống điều khiển: Lựa chọn phương án điều hiển phù hợp đáp ứng
tính chính xác và hiệu quả cao. Thiết kế mạch, lựa chọn linh kiện và lập trình.
➢ Kết luận và hướng phát triển đề tài.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Viết Trung
Trần Văn Tiến

Giáo viên hướng dẫn: TS.Ngô Thanh Nghị

10


THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG CÂN BĂNG TẢI ĐỘNG

Chương 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ

2.1.

Thiết kế phần khung của hệ thống:

2.1.1. Giới thiệu phần mềm thiết kế 3D Solidworks:
Phần mềm Solidworks là một trong những phần mềm chuyên về thiết kế 3D do
hãng Dassault System phát hành dành cho những xí nghiệp vừa và nhỏ, đáp ứng hầu
hết các nhu cầu thiết kế cơ khí hiện nay. Solidworks được biết đến từ phiên bản
Solidworks 1998 và được du nhập vào nước ta với phiên bản 2003 và cho đến nay với
phiên bản 2012 và phần mềm này đã phát triển đồ sộ về thư viện cơ khí và phần mềm
này khơng những dành cho những xí nghiệp cơ khí nữa mà cịn dành cho các ngành
khác như: đường ống, kiến trúc, trang trí nội thất, mỹ thuật …
Phần mềm Solidworks cung cấp cho người dùng những tính năng tuyệt vời nhất về
thiết kế các chi tiết các khối 3D, lắp ráp các chi tiết đó để hình thành nên nhưng bộ
phận của máy móc, xuất bản vẽ 2D các chi tiết đó là những tính năng rất phổ biến của
phần mềm Solidworks, ngồi ra cịn có những tính năng khác nữa như: Phân tích động
học ( motion), phân tích động lực học (simulation).
Bên cạnh đó phần mềm cong tích hợp modul Solidcam để phục vụ cho việc gia
cơng trên CNC nhờ có phay Solidcam và tiện Solidcam hơn nữa bạn cũng có thể gia
cơng nhiều trục trên Solidcam, modul 3Dquickmold phục vụ cho việc thiết kế khn

Hình 2.1: Phần mềm Solidworks phiên bản 2016.
MỘT SỐ CHỨC NĂNG CĂN BẢN TRONG SOLIDWORKS:
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Viết Trung
Trần Văn Tiến

Giáo viên hướng dẫn: TS.Ngô Thanh Nghị

11


THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG CÂN BĂNG TẢI ĐỘNG

+Chức năng CAD:

Các khối được xây dựng trên cơ sở kỹ thuật parametric, mơ hình hóa.
Chức năng báo lỗi giúp người sử dụng dễ dàng biết được lỗi khi thực hiện lệnh.
Bảng FeatureManager design tree cho phép ta xem các đối tượng vừa tạo và có thể
thay đổi thứ tự thực hiện các lệnh. Các lệnh mang tính trực quan làm cho người sử
dụng dễ nhớ.
Dữ liệu được liên thông giữa các môi trường giúp cập nhật nhanh sự thay đổi của
các mơi trường.
Hệ thống quản lý kích thước và ràng buộc trong môi trường vẽ phát giúp người sử
dụng tạo các biên dang một cách dễ dàng và tránh được các lỗi khi tạo biên dạng.
Trong môi trường Drawing cho phép ta tạo các hình chiếu vng góc các chi tiết
hoặc các bản lắp với tỉ lệ và vị trí do người sử dụng quy định mà khơng ảnh hưởng đến
kích thước.
Cơng cụ tạo kích thước tự động và kích thước theo quy định của người sử dụng.
Tạo các chú thích cho các lỗ một cách nhanh chóng. Chức năng ghi độ nhám bề
mặt, dung sai kích thước và hình học được sử dụng dễ dàng.
Trong mơi trường bản vẽ lắp (Assembly)
Các chi tiết 3D sau khi thiết kế xong có thể lắp ráp lại với nhau tạo thành một bộ
phận máy hoặc một máy hoàn chỉnh. Xây dựng các đường dẫn thể hiện quy trình lắp
ghép.
Xác định các bậc tự do cho chi tiết lắp ghép
+Chức năng CAE:
Đây là một ưu điểm của hãng sản xuất, khi mà họ mua trọn gói bộ phần mềm phân
tích cức kì nổi tiếng thế giới là Cosmos để tích hợp và chạy ngay trong môi trường của
solidworks, làm cho chức năng Phân tích của Solid khó có thể có phần mềm khác so
sánh được được. Với modul phân tích của Solidworks là cosmos, chúng ta có thể thực
hiện được những bài phân tích vơ cùng phức tạp nhưng rất hay, dưới đây là liệt kê một
vài bài tốn mà tơi đã dùng để tính với COSMOS:
- Phân tích tĩnh học
- Phân tích động học
- Phân tích động lực học(bài tốn phân tích ứng suất khi cơ cấu chuyển động –

con lăn di chuyển trên ray).
- Phân tích dao động.
- Phân tích nhiệt học.
- Phân tích sự va chạm của các chi tiết.
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Viết Trung
Trần Văn Tiến

Giáo viên hướng dẫn: TS.Ngô Thanh Nghị

12