(Đồ án tốt nghiệp) thiết kế và chế tạo băng tải xếp đều sản phẩm
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.92 MB, 76 trang )
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO BĂNG TẢI XẾP
ĐỀU SẢN PHẨM
Người hướng dẫn: TS. TÀO QUANG BẢNG
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN KỲ HIỆP
NGUYỄN THÀNH NHÂN
Đà Nẵng, 2019
Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo băng tải xếp đều sản phẩm
CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BĂNG TẢI
1.1 TỔNG QUAN VỀ BĂNG TẢI
1.1.1 Khái niệm
Băng tải là một hệ thống dẫn động cơ khí dùng để vận chuyển hàng hóa, chuyển
vật liệu từ nơi này đến nơi khác với khoảng cách và góc nghiêng xác định trước. Ngày
nay, băng tải được ứng dụng khá rộng rãi, mở rộng ứng dụng cho nhiều lĩnh vực trong
kinh doanh. Nó được sử dụng rộng rãi khắp nơi bao gồm nhà kho, nhà máy sản xuất,
sân bay, các ngành công nghiệp, hầm mỏ… để chuyển các vật liệu từ nơi này đến nơi
khác dù nhẹ hay nặng, hình dạng nhỏ như bột, viên, hạt hay cồng kềnh to lớn như các
C
C
cổ máy, linh kiện điện tử… Hệ thống băng tải cho phép vận chuyển nhanh chóng và
R
L
T
hiệu quả đối với nhiều loại vật liệu. Sử dụng băng tải trong công nghiệp giúp giảm
đáng kể số lượng nhân công và hạn chế các bệnh về chấn thương vai, lưng, đầu gối
của công nhân.
U
D
Đối với những loại hàng trọng lượng nặng, hoặc di chuyển lên địa hình khó
khăn thường được tải bằng những loại băng tải chuyên dụng đặc trưng như: Hệ thống
băng tải gầu, hệ thống băng tải con lăn, hệ thống vít tải, …
1.1.2. Lịch sử ra đời băng tải
Hệ thống băng tải lần đầu tiên được phát minh năm 1700 để di chuyển số lượng lớn
các loại hạt từ nơi này tới nơi khác. Ngày nay, băng tải được ứng dụng khá rộng rãi,
mở rộng ứng dụng cho nhiều lĩnh vực trong kinh doanh.
Hình 1.1 Băng tải những năm 1795
SVTH: Nguyễn Kỳ Hiệp – Nguyễn Thành Nhân
GVHD: TS. Tào Quang Bảng
1
Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo băng tải xếp đều sản phẩm
Hymle Goddard là người đầu tiên nhận được bằng sáng chế cho các băng tải con
lăn trong năm 1908. Các doanh nghiệp con lăn băng tải không phát triển thịnh vượng.
Một vài năm sau đó, vào năm 1919, cung cấp và băng tải tự do được sử dụng trong sản
xuất ô tô. Như vậy, băng tải đã trở thành cơng cụ phổ biến cho việc chun chở hàng
hóa nặng và lớn trong các nhà máy.
Hymle Goddard là người đầu tiên nhận được bằng sáng chế cho các băng tải con
lăn trong năm 1908. Các doanh nghiệp con lăn băng tải không phát triển thịnh vượng.
Một vài năm sau đó, vào năm 1919, cung cấp và băng tải tự do được sử dụng trong sản
xuất ô tô. Như vậy, băng tải đã trở thành công cụ phổ biến cho việc chuyên chở hàng
hóa nặng và lớn trong các nhà máy.
Trong thập niên 1920 đã được phổ biến, và cũng đã trải qua những thay đổi to lớn.
C
C
Băng tải được sử dụng trong các mỏ than để xử lý chạy than cho hơn 8kms, và đã
được thực hiện bằng cách sử dụng lớp bơng và cao su bìa. Các băng tải dài nhất hiện
R
L
T
nay được sử dụng là dài hàng trăm km, ở các khu mỏ phosphate Tây Sahara.
Một trong những bước ngoặt trong lịch sử của nó là sự ra đời của băng tải tổng
U
D
hợp. Nó được giới thiệu trong Chiến tranh thế giới thứ hai, chủ yếu là do sự khan hiếm
của các vật liệu tự nhiên như bơng, cao su và vải. Kể từ đó, băng tải tổng hợp đã trở
nên phổ biến trong các lĩnh vực khác nhau.
Với nhu cầu ngày càng tăng trong thị trường, nhiều loại polyme tổng hợp và vải bắt
đầu được sử dụng trong sản xuất băng tải. Ngày nay, bông, vải, EPDM, da, cao su tổng
hợp, nylon, polyester, polyurethane, urethane, PVC, cao su, silicone và thép thường
được sử dụng trong băng chuyền.
1.1.3 Lợi ích và ứng dụng của băng tải
1.1.3.1 Lợi ích
+ Dễ dàng vận chuyển hàng hóa trọng lượng nặng từ nơi này đến nơi khác
+ Tiết kiệm được sức lao động và chi phí thuê lao động
+ Tránh chấn thương trong q trình vận chuyển hàng hóa từ nơi này đến nơi khác
+ Di chuyển hàng hóa một cách hiệu quả và nhanh chóng
+ Tiết kiệm thời gian di chuyển hàng băng sức lao động
SVTH: Nguyễn Kỳ Hiệp – Nguyễn Thành Nhân
GVHD: TS. Tào Quang Bảng
2
Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo băng tải xếp đều sản phẩm
1.1.3.2 Ứng dụng
Băng tải được ứng dụng nhiều trong các ngành sản xuất công nghiệp, chế biến
thực phẩm, khai thác, …nhằm giúp hỗ trợ tối đa cho doanh nghiệp trong q trình vận
chuyển hàng hóa nhanh chóng, an toàn, tiện lợi. Ngoài ra, với hệ thống băng tải cịn
giúp doanh nghiệp tối ưu hóa được chi phí, tiết kiệm thời gian, hạn chế được nguồn
nhân lực mang lại hiệu quả kinh tế cao đồng thời còn giúp cho hệ thống sản xuất ngày
càng được tự động hóa theo hướng hiện đại.
-
Băng chuyền tải vận chuyển hàng hóa:
C
C
R
L
T
U
D
Hình 1.2 Băng tải vận chuyển hàng hóa
Với nhu cầu vận chuyển hàng hóa lên xe tải hay container vào kho bãi thì băng
tải chuyển hàng (băng tải hàng hóa) ngày càng trở nên phổ biến tại Việt Nam.Với
nhiều đặc điểm nổi bật cộng với tính cơ động cao khiến loại băng tải này đang được ưa
chuộng tại các nhà máy khu công nghiệp.
SVTH: Nguyễn Kỳ Hiệp – Nguyễn Thành Nhân
GVHD: TS. Tào Quang Bảng
3
Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo băng tải xếp đều sản phẩm
-
Băng tải đóng gói sản phẩm:
C
C
Hình 1.3 Băng tải đóng gói sản phẩm
Băng tải đóng gói sản phẩm có rất nhiều loại, nhưng phổ biến nhất là loại vận
R
L
T
chuyển sản phẩm có trọng lượng nhẹ, độ bền băng tải cao, vận tốc nhanh và năng suất
lớn.
U
D
Băng tải phân loại sản phẩm, kiểm tra sản phẩm:
Hệ thống băng tải phân loại được sử dụng để phân loại sản phầm theo màu sắc,
theo chiều cao, theo khối lượng, …
Hình 1.4 Băng tải phân loại sản phẩm nông sản
SVTH: Nguyễn Kỳ Hiệp – Nguyễn Thành Nhân
GVHD: TS. Tào Quang Bảng
4
Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo băng tải xếp đều sản phẩm
Băng tải trong khai thác mỏ, khống sản
Hình 1.5 Băng tải trong khai thác khoáng sản than
C
C
Hầu hết các hoạt động vận chuyển hàng nặng trong ngành khai thác mỏ đều có
sự hoạt động của băng tải. Băng chuyền được sử dụng cho hoạt động khai thác khoáng
R
L
T
sản từ những khâu cơ bản nhất từ trong hầm mỏ cho đến lúc phân loại, đến chế biến
khoáng sản….
-
U
D
Băng tải trong dây chuyền sản xuất
Thường gặp trong dây chuyền sản xuất linh kiện, lắp ráp,…Hệ thống xử lý vật
liệu là hồn tồn tự động từ những cơng đoạn tỉ mỉ nhất, hồn thiện việc lắp ráp hồn
tồn bằng máy móc và tự động hóa. Nó được sử dụng phổ biến nhất là ngành lắp ráp
máy tính, thiết kế các vi mạch máy tính phức tạp và được quản lý chặt chẽ một cách an
tồn nhất.
Hình 1.6 Băng tải trong các dây chuyền sản xuất
SVTH: Nguyễn Kỳ Hiệp – Nguyễn Thành Nhân
GVHD: TS. Tào Quang Bảng
5
Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo băng tải xếp đều sản phẩm
Ngồi ra cịn một số kiểu băng tải như:
Băng tải chế tạo: Được ứng dụng trong một số nhà máy chế tạo bánh kẹo.
Băng tải lắp ráp: Được ứng dụng trong các nhà xưởng lắp ráp ô tô, đồ điện tử.
Băng tải sản xuất: Được ứng dụng trong nhà máy chế biến rau củ, thủy sản…
1.1.4. Cấu tạo
C
C
R
L
T
U
D
Hình 1.7 Cấu tạo của băng tải đai dẹt
Thông thường, băng tải được cấu tạo từ các bộ phận chính như sau:
- Khung băng tải.
- Pulley chủ động (head or drive pulley), pulley bị động (tail pulley).
- Cơ cấu dẫn hướng.
- Con lăn đỡ dây.
- Cơ cấu căng đai (take-up pulley machanism).
- Dây băng tải (conveyor belt)
- Động cơ giảm tốc…
1.1.5. Nguyên lý hoạt động
Khi rulô chủ động quay làm cho dây băng tải chuyển động nhờ lực ma sát giữa
rulô và dây băng băng tải. Để tạo ra lực ma sát giữa rulô và dây băng tải khi dây băng
tải bị trùng thì ta điều chỉnh rulơ bị động để dây băng tải căng ra tạo lực ma sát giữa
SVTH: Nguyễn Kỳ Hiệp – Nguyễn Thành Nhân
GVHD: TS. Tào Quang Bảng
6
Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo băng tải xếp đều sản phẩm
dây băng tải và rulô chủ động, lực ma sát giữa dây băng tải và Rulô sẽ làm cho băng
tải chuyển động tịnh tiến. Khi các vật liệu rơi xuống trên bề mặt dây băng tải, nó sẽ
được di chuyển nhờ vào chuyển động của băng tải.
Để tránh băng tải bị võng, người ta dùng các con lăn đặt ở phía dưới bề mặt
băng tải, điều này cũng làm giảm đi lực ma sát trên đường đi của băng tải.
1.1.6. Các loại băng tải thường sử dụng
- 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, mọi khoảng cách.
C
C
R
L
T
U
D
Hình 1.8 Băng tải cao su
- 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 thơng qua các
nhà máy sơn.
Hình 1.9 Băng tải xích
SVTH: Nguyễn Kỳ Hiệp – Nguyễn Thành Nhân
GVHD: TS. Tào Quang Bảng
7
Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo băng tải xếp đều sản phẩm
- Băng tải con lăn:
C
C
Hình 1.10 Băng tải con lăn
R
L
T
Băng tải con lăn là một thiết bị chuyên vận chuyển hàng hóa vừa và nhỏ trong
các khu cơng nghiệp hay nhà máy sản xuất được chế tạo từ một hệ thống con lăn được
U
D
làm từ thép hay inox với cấu trúc gọn nhẹ dể lắp đặt và di chuyển. Băng tải con lăn
phù hợp để vận chuyển sản phẩm với trọng lượng từ nhẹ, trung bình đến rất nặng,
trong các môi trường thông thường đến các môi trường có hóa chất ăn mịn, bụi bặm…
Cấu trúc của băng tải con lăn gồm khung băng tải, cơ cấu tăng đơ, gờ chắn để
sản phẩm khơng rơi ra ngồi và bộ phận chính rất quan trọng đó là con lăn. Vì vậy u
cầu chất lượng ln ln được đặt lên hàng đầu để đảm bảo con lăn có độ bền cao và
sử dụng hiệu quả.
Băng tải sử dụng con lăn thích hợp để di chuyển các sản phẩm có mặt phẳng
đáy cứng như thùng hàng , thùng carton , khung pallet với ưu điểm chi phí đầu tư, vận
hành và bảo trì thấp, ln nằm trong các chọn lựa đầu tiên của doanh nghiệp cho việc
thiết kế hệ thống băng tải vận chuyển sản phẩm.
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.
SVTH: Nguyễn Kỳ Hiệp – Nguyễn Thành Nhân
GVHD: TS. Tào Quang Bảng
8
Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo băng tải xếp đều sản phẩm
- Băng tải đứng: vận chuyển hàng hóa ở những độ cao khác nhau.
C
C
R
L
T
Hình 1.11 Băng tải đứng
Băng tải đứng được thiết kế với khả năng đưa hàng hóa lên cao theo phương
U
D
thẳng đứng một cách dễ dàng. Băng tải đứng được sử dụng vận chuyển các sản phẩm
dạng hộp trong nhà kho mà các sản phẩm cần di chuyển từ thấp lên cao. Khi vận hành
băng tải có thể vận chuyển nhiều sản phẩm trong thời gian ngắn, mang lại hiệu quả và
đảm bảo an toàn cho sản phẩm. Kích thước chiều cao băng tải phụ thuộc vào chiều cao
của nhà xưởng.
- Băng tải xoắn ốc:
Băng tải xoắn ốc là loại băng tải có thiết kế dựa trên những đặt trưng cá biệt
theo hình dạng trơn ốc. Băng tải xoắn ốc có ý nghĩa quan trọng trong việc tăng khả
năng vận hành linh hoạt & êm ái qua đó tiết kiệm năng lượng một cách tối đa.
Đáng nói loại băng tải này được sử dụng rất phổ biến và rộng rãi trong ngành
công nghiệp chế biến thực phẩm, chế tạo nước uống đóng chai, dược phẩm…& việc
ứng dụng dòng thiết bị này vào chế tạo nhằm tăng số lượng dòng sản phẩm nhiều hơn
nguyên liệu cung cấp đầu vào.
SVTH: Nguyễn Kỳ Hiệp – Nguyễn Thành Nhân
GVHD: TS. Tào Quang Bảng
9
Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo băng tải xếp đều sản phẩm
C
C
Hình 1.12 Băng tải xoắn ốc
R
L
T
- Băng tải con lăn linh hoạt: Băng tải con lăn linh hoạt hay còn gọi là băng tải con lăn
xếp dùng để chuyển thùng carton hoặc các sản phẩm dạng hộp có Khả năng co dãn
U
D
thay đồi chiểu dài giúp cho việc lưu giữ và vận hành rất nhanh chóng dễ dàng . Băng
tải có thể bẻ cong theo nhiều góc độ khác nhau, bánh xe có khóa vững chắc giúp chúng
ta có thể tạo được đường chuyển tải linh hoạt ở các bán kính cong khác nhau.
Băng tải con lăn xếp linh hoạt có nhiều lựa chọn tiêu chuẩn khác nhau như: bi lăn
thép, bi lăn nhựa, con lăn thép, con lăn thép khơng gỉ, con lăn truyền động bằng động
cơ.
Hình 1.13 Băng tải con lăn xếp linh hoạt
SVTH: Nguyễn Kỳ Hiệp – Nguyễn Thành Nhân
GVHD: TS. Tào Quang Bảng
10
Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo băng tải xếp đều sản phẩm
1.2 BĂNG TẢI THỰC PHẨM
Dây chuyền sản xuất thực phẩm cơng nghiệp địi hỏi một hệ thống băng tải lớn
để đem lại năng suất và hiệu quả làm việc cao. Hầu hết các doanh nghiệp thực phẩm
hiện nay đều trang bị hệ thống băng tải để giảm đi số lượng nhân công thao tác sản
xuất và đồng thời cũng góp phần tối ưu khơng gian làm việc.
1.2.1. Ứng dụng của băng tải trong công nghiệp thực phẩm
Ngành công nghiệp thực phẩm là ngành sản xuất sản phẩm với số lượng lớn để
phục vụ nguồn tiêu thụ của thị trường và quá trình sản xuất phải đảm bảo thực phẩm
sạch, vệ sinh. Để thực hiện điều này cần phải đưa máy móc thiết bị và q trình chế
biến thực phẩm.
Băng tải được dùng để di chuyển nguyên liệu đầu vào q trình sản xuất kết
C
C
hợp với các máy móc để chế biến và đóng gói, nhập xuất sản phẩm.
Băng tải thực phẩm có rất nhiều loại khác nhau, phù hợp với từng ngành thực
R
L
T
phẩm riêng, thưởng sử dụng các loại băng tải inox, băng tải PU hay băng tải PVC cao
cấp.
U
D
Hình 1.14 Băng tải dùng trong nhà máy sản xuất bánh gạo
1.2.2. Các tiêu chuẩn của băng tải thực phẩm
Ngành công nghiệp thực phẩm yêu cầu hoạt động trong điều kiện riêng biệt, với
mức độ hoạt động liên tục hàng ngày với công suất lớ nên yêu cầu những tiêu chuẩn máy
móc phù hợp. Hệ thống băng tải thực phẩm cần phải đảm bảo có các tiêu chuẩn như:
- Băng tải thực phẩm yêu cầu đảm bảo chất lượng
SVTH: Nguyễn Kỳ Hiệp – Nguyễn Thành Nhân
GVHD: TS. Tào Quang Bảng
11
Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo băng tải xếp đều sản phẩm
Hệ thống băng tải thực phẩm phải đảm bảo chất lượng tốt là yếu tố đầu
tiên khi sử dụng trong nhà máy thực phẩm để đảm bảo vận hành ổn định.
Chi phí đầu tư cho hệ thống băng tải thực phẩm thường tốn kém nhưng
đổi lại nhà máy tránh được những sự cố xảy ra trong quá trình vận hành và chế biến
thực phẩm.
- Hệ thống băng tải thực phẩm u cầu có tính ứng dụng cao. Hệ thống băng tải
thực phẩm thường được thiết kế từng tầng giúp tiết kiệm được diện tích nhà máy, tiết
kiệm thời gian, chi phí, và mang lại hiệu quả kinh tế lớn cho doanh nghiệp.
- Tiêu chuẩn về an toàn thực phẩm
Đây là yếu tố quan trọng trong ngành chế biến thực phẩm do đó hệ thống
băng tải phải có bề mặt thoáng, dây băng tải mỏng, dễ vệ sinh, chắc chắn, không trầy
C
C
xước, không nứt vỡ. Tránh các loại vi sinh vật bám vào băng tải gây mất vệ sinh,
R
L
T
nhiễm độc thực phẩm. Có thể nói, băng tải trong ngành thực phẩm phải đảm bảo được
tính an tồn thực phẩm cao được đánh giá là tiêu chí quan trọng nhất, vì nó sẽ ảnh
hưởng trực tiếp đến uy tín và doanh thu của doanh nghiệp.
Kết luận :
U
D
SVTH: Nguyễn Kỳ Hiệp – Nguyễn Thành Nhân
GVHD: TS. Tào Quang Bảng
12
Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo băng tải xếp đều sản phẩm
CHƯƠNG 2
PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN
PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ BĂNG TẢI
2.1 PHÂN TÍCH ĐỀ TÀI
2.1.1 Yêu cầu đặt ra
Theo yêu cầu đặt ra từ Công ty Sunfield – Việt Nam và công ty Maruyasu – Nhật Bản,
để thực hiện sản xuất trong dây chuyền công nghiệp, thực hiện cơng đoạn đóng gói sản
phẩm đảm bảo được các u cầu kỹ thuật. Khi thực hiện thiết kế băng tải phải đảm bảo
các yêu cầu như sau:
Cấu trúc của băng tải không bị ràng buộc (loại con lăn/roller hay belt).
Sản phẩm ở đầu ra băng tải có khoảng cách đều nhau (50mm±5mm).
C
C
Đầu vào băng tải có tốc độ 120 sản phẩm/phút, công suất đầu ra 120 sản
R
L
T
phẩm/phút.
Không được sử dụng cơ cấu để chặn/giữ sản phẩm lại rồi thả ra.
Không ràng buộc cách thức vận chuyển, tuy nhiên yêu cầu các sản phẩm không
U
D
bị rách, hư hỏng trong khi vận chuyển.
Số lượng động cơ sử dụng càng ít càng tốt.
Kích thước vùng ở giữa là 1m5 (Hình 2.1).
Hình 2.1: Mơ tả u cầu của đề tài
SVTH: Nguyễn Kỳ Hiệp – Nguyễn Thành Nhân
GVHD: TS. Tào Quang Bảng
13
Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo băng tải xếp đều sản phẩm
Mô tả yêu cầu:
Băng tải vận chuyển các túi đựng cà phê (Hình 2.2).
Khoảng cách các sản phẩm ở đầu vào là không đều, hướng cố định (đã được
sắp xếp trước).
Túi đựng cà phê (nhỏ), Kích thước: Rộng 70-85mm x dài 100-125mm x cao 520mm.
Trọng lượng: 30-50g/túi.
C
C
R
L
T
Hình 2.2: Mơ tả sự sắp xếp của các gói cà phê
2.1.2 Các phương án thiết kế băng tải xếp đều sản phẩm
U
D
2.1.2.1 Phương án 1: Thiết kế hai băng tải con lăn
Hình 2.3 Phương án 1
Băng tải A: Là hệ thống băng tải con lăn dùng để dồn sản phẩm lại với nhau
(Các sp có khoảng cách khác nhau sẽ được chuyển đến băng tải A). Băng tải A được
thiết kế bằng cách tạo ra các con lăn có vận tốc khác nhau (hệ thống băng tải con lăn
sẽ chuyển động chậm dần đều để dồn sản phẩm sát lại với nhau).
SVTH: Nguyễn Kỳ Hiệp – Nguyễn Thành Nhân
GVHD: TS. Tào Quang Bảng
14
Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo băng tải xếp đều sản phẩm
Băng tải B: Là hệ thống các con lăn chuyển động nhanh dần đều với mục đích
tách các sản phẩm ra cho đến khi đạt đến khoảng cách cần thiết. Sau đó đưa sản phẩm
đến một băng tải dẹt thường chạy với tốc độ khơng đổi. Lúc đó, sản phẩm được xếp
đều theo khoảng cách được yêu cầu.
Ưu điểm:
- Đảm bảo được năng suất yêu cầu.
Nhược điểm:
- Phải tính tốn các cấp tốc độ, chế tạo nhiều con lăn.
- Dễ xảy ra sai số trong quá trình vận hành
2.1.2.2 Phương án 2: Thiết kế 3 cụm băng tải
C
C
R
L
T
U
D
Hình 2.4 Phương án 2: bố trí cụm băng tải
Băng tải thiết kế gồm 5 băng tải nhỏ ghép lại chia thành 3 cụm:
Cụm thứ 1: Bao gồm 2 băng tải thực hiện mang sản phẩm thực hiện chuyển động
chậm dần đều dồn về sao cho khoảng cách giữa các sản phẩm là nhỏ nhất. (Mỗi băng
tải có một cấp tốc độ khác nhau, theo giá trị giảm dần đều).
Hình 2.5 Phương án 2: cụm băng tải chuyển động chậm dần đều
SVTH: Nguyễn Kỳ Hiệp – Nguyễn Thành Nhân
GVHD: TS. Tào Quang Bảng
15
Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo băng tải xếp đều sản phẩm
Cụm thứ 2: Bao gồm 2 băng tải tiếp theo thực hiện mang sản phẩm thực hiện chuyển
động nhanh dần đều. Tương tự, cấp tốc độ của 2 băng tải này khác nhau và theo giá trị
tăng dần đều. Đặc biệt, ở băng tải sau của cụm thứ 2 này, có rãnh nhỏ để dễ thực hiện
tách sản phẩm cho chu trình tiếp theo.
C
C
R
L
T
Hình 2.6 Phương án 2: cụm băng tải chuyển động nhanh dần đều
U
D
Cụm thứ 3: Băng tải dẹt có mang các thanh đỡ với khoảng cách đều nhau theo yêu cầu,
băng tải này chuyển động và nhờ các thanh gạt tách sản phẩm từ băng tải sau ở cụm
thứ 2.
Hình 2.7 Phương án 2: gạt sản phẩm trên băng tải
SVTH: Nguyễn Kỳ Hiệp – Nguyễn Thành Nhân
GVHD: TS. Tào Quang Bảng
16
Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo băng tải xếp đều sản phẩm
Ưu điểm:
- Đáp ứng được năng suất
- Tách được sản phẩm đều nhau với độ chính xác cao
Nhược điểm:
- Thiết kế hệ thống băng tải phức tạp
2.1.2.3 Phương án 3: Thiết kế băng tải có thanh gạt và hộp chứa phôi
Sản phẩm được chuyền từ băng tải của công ty theo một hướng cố định, với khoảng
cách giữa các sản phẩm không bẳng nhau. Thực hiện chế tạo một băng tải đai dẹt, trên
bề mặt băng tải được thiết kế các thanh gạt được cố định với khoảng cách bằng nhau,
bằng với khoảng cách muốn xếp đều u cầu của cơng ty.
C
C
R
L
T
U
D
Hình 2.8 Phương án 3: băng tải có cần gạt
-
Ở đầu vào của băng tải, chế tạo một hộp với kích thước chứa được phơi cần muốn
sắp xếp.
Hình 2.9 Phương án 3: bố trí hộp chứa phôi giữa 2 băng tải
SVTH: Nguyễn Kỳ Hiệp – Nguyễn Thành Nhân
GVHD: TS. Tào Quang Bảng
17
Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo băng tải xếp đều sản phẩm
-
Khi sản phẩm di chuyển trên băng tải A đến cuối hành trình, phơi sẽ lọt vào hộp
chứa H, ngay khi đó băng tải được thiết kế B sẽ chuyển động và mang phôi đi.
Chiều cao của thanh gạt phải đảm bảo cho mỗi lần gạt chỉ được một sản phẩm.
Trong hộp H ln có số lượng sản phẩm dự trữ nhất định để cấp đầy đủ phôi cho
băng tải B.
Ưu điểm:
-
Kết cấu đơn giản, không cồng kềnh phức tạp
-
Đạt năng suất và chất lượng sản phẩm như u cầu
Nhược điểm:
-
Khó định hướng phơi vào hộp chính xác, cần phải có phương án dẫn hướng phơi
thích hợp
C
C
2.1.2.4 Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế
Cả 3 phương án trên đều có thể sắp xếp sản phẩm đều nhau, tuy nhiên căn cứ
R
L
T
vào ưu nhược điểm, tính khả thi, kết cấu… nhóm đã chọn phương án 3 để tiến hành
tính tốn, thiết kế và chế tạo vì một số lý do sau:
-
U
D
Khi thiết kế băng tải có thanh gạt thì kết cấu đơn giản hơn rất nhiều, đảm bảo các
yêu cầu được đưa ra của công ty.
-
Dễ dàng sử dụng, bảo dưỡng, sửa chữa và thay thế.
-
Kết cấu đơn giản nên chi phí chế tạo thấp
Sản phẩm được vận chuyển trên băng tải là các gói cà phê nhỏ, có khối lượng nhẹ. Vì
thế, băng tải cần sử dụng không cần chịu tải cao, nhưng cần lựa chọn loại hình băng tải
cho phù hợp với kích thước.
a. Đối với băng tải con lăn:
- Băng tải con lăn có độ bền và độ cứng lớn. Nó cho phép vận chuyển hàng hóa
với khối lượng lớn.
- Có thể vận chuyển hàng hóa theo tuyến thẳng hoặc cong.
- Tuy nhiên, việc sử dụng nhiều con lăn gây ra khó khăn trong chế tạo và truyền
động cho các con lăn là hết sức phức tạp.
- Giữa các con lăn tồn tại khe hở, có thể dẫn đến kẹt sản phẩm trong quá trình
vận chuyển.
SVTH: Nguyễn Kỳ Hiệp – Nguyễn Thành Nhân
GVHD: TS. Tào Quang Bảng
18
Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo băng tải xếp đều sản phẩm
b. Đối với băng tải PVC:
- Băng tải PVC có cấu tạo đơn giản, độ bền cao.
- Có khoảng cách vận chuyển lớn và chủng loại vận chuyển phong phú.
- Vận chuyển liên tục, năng suất vận chuyển lớn.
- Tuy nhiên, quá trình vận chuyển dựa vào ma sát giữa trục tang và dây đai do
đó cần thường xuyên kiểm tra bảo dưỡng trục tang và dây đai.
Với những đặc điểm phân tích như trên, nhóm nghiên cứu lựa chọn sử dụng
băng tải PVC là phù hợp hơn với yêu cầu của đề tài. Băng tải PVC có thể đảm bảo quá
trình tách rời sản phẩm cách đều, không bị kẹt và giảm sai số khoảng cách trong quá
trình tải.
C
C
R
L
T
U
D
Hình 2.10 Băng tải PVC
SVTH: Nguyễn Kỳ Hiệp – Nguyễn Thành Nhân
GVHD: TS. Tào Quang Bảng
19
Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo băng tải xếp đều sản phẩm
2.2 LẬP SƠ ĐỒ ĐỘNG HỌC
2.2.1 Nguyên lý hoạt động của băng tải xếp đều sản phẩm
Sơ đồ động học được vẽ như sau:
C
C
R
L
T
Hình 2.11: Sơ đồ động băng tải sắp xếp sản phẩm
Khi các sản phẩm (gói cà phê) di chuyển trên băng tải đầu vào theo hướng cố
U
D
định sẵn, khoảng cách giữa các sản phẩm là khác nhau với năng suất 120 sản phẩm/
phút. Để sản phẩm sau khi ra khỏi băng tải có khoảng cách là bằng nhau, ta thực hiện
đặt ở đầu vào băng tải chuyển đổi một hộp chứa sản phẩm. Sản phẩm sau khi đi vào
hộp chứa với số lượng vừa đủ (có cảm biến xác định số lượng sản phẩm trong hộp).
Nhóm đã lựa chọn phương án dùng băng tải được ép các thanh gạt lên trên bề mặt
(khoảng cách giữa các thanh gạt là như nhau), kết hợp với hộp chứa sản phẩm có khe
hở vừa đủ đề băng tải đi qua. Khi đó, thanh gạt trên băng tải gạt sản phẩm và đặt ở vị
trí cố định, lúc này khoảng cách giữa các sản phẩm là bằng nhau. Băng tải chuyển đổi
chuyển động tịnh tiến đi ra và đưa các sản phẩm được xếp đều đến hệ thống băng tải
tiếp theo.
Tuy nhiên, các sản phẩm có chiều dài, rộng như nhau nhưng chiều cao lại khác
nhau giữa các sản phẩm vì phân bố trọng lượng khơng đều. Hơn nữa, các góc cạnh của
sản phẩm (gói cà phê) là khơng đồng nhất, khơng có tính định hướng sẵn dẫn đến sản
phẩm sau khi ra có thể bị kẹt (chiều cao sản phẩm cao hơn bình thường) hoặc bị ra một
lúc 2 sản phẩm (chiều cao sản phẩm thếp hơn bình thường). Để khắc phục vấn đề trên,
nhóm nghiên cứu đã thực hiện đặt một cần gạt ngay trước đầu ra của hộp chứa, cần gạt
SVTH: Nguyễn Kỳ Hiệp – Nguyễn Thành Nhân
GVHD: TS. Tào Quang Bảng
20
Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo băng tải xếp đều sản phẩm
được gắn lò xo kéo để đảm bảo sản phẩm không bị kẹt hoặc không ra một lúc 2 sản
phẩm như đã gặp phải.
2.2.2 Cấu tạo và chức năng một số bộ phận chính của băng tải xếp đều sản phẩm
Hệ thống băng tải xếp đều sản phẩm có các bộ phận chính sau:
Động cơ điện có giảm tốc truyền động cho ru lô chủ động thông qua bộ truyền
đai.
Dây đai băng tải được ép các thanh gạt cách đều để chứa và di chuyển sản
phẩm.
Các pulley: truyền chuyển động cho dây đai băng tải. Rulô chủ động nhận
truyền động trực tiếp từ động cơ điện.
Cơ cấu căng đai: căng lại đai khi đai bị chùng để đảm bảo yêu cầu đầu ra của
C
C
sản phẩm.
R
L
T
Cơ cấu căng đai động cơ: căng lại dây đai khi đai bị chùng trong q trình làm
việc.
2.3 MƠ PHỎNG TRÊN PHẦN MỀM SOLIDWORK
U
D
2.3.1 Giới thiệu về phầm mềm Solidwork
Hiện nay Solidworks được sử dụng khá phổ biến trên thế giới. Ở Việt Nam
phần mềm này được sử dụng rất nhiều khơng chỉ trong lĩnh vực cơ khí mà nó cịn
được mở rộng ra các lĩnh vực khác như: Điện, khoa học ứng dụng, cơ mô phỏng.
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 công 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.
Việc tích hợp nhiều tính năng và modul cũng như các Add-in trên phần mềm
Solidworks giúp cho người sử dụng chun mơn hóa trên phần mềm hơn. Và không
cần phải sử dụng nhiều phần mềm để thực hiện các công việc khác nhau.
SVTH: Nguyễn Kỳ Hiệp – Nguyễn Thành Nhân
GVHD: TS. Tào Quang Bảng
21
Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo băng tải xếp đều sản phẩm
SolidWorks là phần mềm thiết kế 3D chạy trên hệ điều hành Windown và có mặt từ
năm 1997, và được tạo bởi công ty Dassault Systèmes SolidWorks Corp., là một
nhánh của Dassault Systèmes, S. A. (Vélizy, Pháp). SolidWorks hiện tại được dùng
bởi hơn 2 triệu kỹ sư và nhà thiết kế với hơn 165,000 cơng ty trên tồn thế giới.
2.3.2 Những tính năng trên phần mềm Solidworks
Khả năng thiết kế mơ hình 3D hồn hảo:
Đây là một trong những tính năng khá nỗi bật của phần mềm solidworks. Thông quan
việc thiết kê các các biên dạng 2D bạn sẽ dựng được các khối 3D theo yêu cầu, tíng
năng này khá là dễ học thơng qua các tài liệu thiết kế trên solidworks. Nhưng vấn đề ở
đây là bạn cần phải làm thật nhiều bài tập để có thể nhớ lâu cũng như là vận dụng linh
hoạt các lệnh.
C
C
Tính năng lắp ráp các chi tiết:
R
L
T
Đây là một tính năng mà hầu như các phần mềm CAD/CAM nào cũng có. 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.
U
D
Xuất bản vẽ trên phần mềm solidworks:
Phần mềm Solidworks 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.
Tính năng gia cơng trên Solidworks:
Để dùng được chức năng này, chúng ta phải sử dụng một modul nữa của solidworks là
Solidcam. Đây là modul Cam của Solid, nó được tách ra để bán riêng. nếu ai có điều
kiện thì tải về dùng, nó chạy ngay trên giao diện của solidworks, việc sử dụng của
SolidCam quả thật vô cùng thân thiện, và dễ sử dụng. Xem thêm tài liệu về gia cơng
trên Solidcam
Phân tích động lực học trên Solidworks:
SolidWorks Simulation cung cấp các công cụ mô phỏng để kiểm tra và cải thiện chất
lượng bản thiết kế của bạn. Các thuộc tính vật liệu, mối ghép, quan hệ hình học được
SVTH: Nguyễn Kỳ Hiệp – Nguyễn Thành Nhân
GVHD: TS. Tào Quang Bảng
22
Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo băng tải xếp đều sản phẩm
định nghĩa trong suốt quá trình thiết kế được cập nhật đầy đủ trong mô phỏng. Các sản
phẩm được kiểm tra về độ bền, về hệ số an tồn và được phân tích động học đầy đủ.
Hơn thế nữa, tất cả các dạng hình học đều được hỗ trợ để mơ phỏng tính tốn như thật
với các tính năng về kết cấu, thành mỏng và khối solid. Tham khảo các tài liệu về phân
tích động lực học trên Solidworks
2.3.3 Ứng dụng phần mềm Solidworks để thiết kế băng tải xếp đều sản phẩm
Sau khi lựa chọn phương án thiết kế nhóm đã thực hiện việc thiết kế các chi tiết, bộ
phận của băng tải.
Sau khi vẽ xong các chi tiết được lắp ghép lại với nhau tạo thành mơ hình băng tải xếp
đều sản phẩm hồn chỉnh. Hình 2.12 thể hiện đầy đủ kết cấu, phương án bố trí tồn
máy trên phần mềm mơ phỏng.
C
C
Kết quả thiết kế trên phần mềm 3D Solidworks:
R
L
T
U
D
Hình 2.12 Mơ hình 3D tồn băng tải được thiết kế trên phần mềm Solidworks
1- Cảm biến
2- Đai băng tải
3- Tấm chắn
4- Động cơ
5- Tủ điện
6- Hộp chứa phôi
SVTH: Nguyễn Kỳ Hiệp – Nguyễn Thành Nhân
GVHD: TS. Tào Quang Bảng
23
Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo băng tải xếp đều sản phẩm
CHƯƠNG 3
TÍNH TỐN THIẾT KẾ CƠ KHÍ
3.1 TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ BĂNG TẢI
Động cơ đóng vai trị quan trọng trong quá trình làm việc của băng tải. Nếu lựa
chọn động cơ không phù hợp sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất làm việc của băng
tải, sai số trong quá trình vận hành.
Đối với sản phẩm sử dụng là gói cà phê có kích thước 100x75x7, khối lượng
20g/gói, các gói cà phê được sắp xếp cách đều trên băng tải với khoảng cách lớn nhất
giữa 2 gói là 55 mm. Để đáp ứng yêu cầu về kích thước gói cà phê ta chọn kích thước
băng tải có chiều rộng 100 mm, chu vi 2983 mm, đường kính tang Ø40 mm.
C
C
Số sản phẩm có trong chu vi băng tải: 2983/124= 24 (sản phẩm)
R
L
T
Vận tốc cần thiết của băng tải để đạt năng suất 120 sản phẩm/ phút là:
Vc = (120/24).2,983/60 = 0,248 m/s
Công suất động cơ được xác định:
U
D
𝑁𝑐𝑡 =
Trong đó:
𝑁
𝜂
(3.1)
𝑁𝑐𝑡 là cơng suất cần thiết cho động cơ (kW)
N: công suất trên băng tải (kW)
𝜂: hiệu suất chung của hệ thống
Xác định công suất N
N=
𝑃.𝑣
1000
KW
P: lực kéo của băng tải (N)
(3.2)
v: vận tốc băng tải (m/s)
Lực kéo băng tải:
P = m.k.g.f = (0.02.20).3.10.0.6 = 7.2 N
(3.3)
Với m: khối lượng tối đa trên băng tải
k: hệ số an toàn
g: gia tốc trọng trường, g = 9.8
SVTH: Nguyễn Kỳ Hiệp – Nguyễn Thành Nhân
GVHD: TS. Tào Quang Bảng
24
