ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ THUỶ LỰC-KHÍ NÉN Thiết bị phân loại sản phẩm Nhận xét của giáo viên hướng dẫn …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… GVHD: Hoàng Hữu Tân SVTH: Nguyễn Đức Phong Page 1 ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ THUỶ LỰC-KHÍ NÉN Thiết bị phân loại sản phẩm Lời nói đầu Để theo kịp sự phát triển của thế giới về lĩnh vực khoa học, đáp ứng nhu cầu về nhân lực của sự phát triển công nghiệp hóa hiên đại hóa đất nước với nhiều ngành nghề. Trong các ngành đang phát triển mạnh mẽ gần đâycó một ngành mà thế giới đang đầu tư vào khai thác bởi lợi ích nó đem lại cho con người là rất lớn đó là ngành Cơ Điện Tử. Việt Nam là một nước đang phát triển việc đi tắt đón đầu các thành tựu công nghệ tiến bộ của thế giới là một bước đi hoàn hảo đúng đắn của đảng và nhà nước ta do vậy việc đưa nganh Cơ Điện Tử vào giảng dạy là một điều tất yếu. Ngành Cơ Điện Tử là ngành đem lại nhiều lợi ích cho con người, với khả năng tự động hóa cao giúp con người một lúc có thể sản xuất nhiều sản phẩm, giảm lao động bằng chân tay của con người… Để tạo ra một hệ thống tự động đưa vào sản xuất trong các nhà máy xí nghiệp thì yêu cầu phải nắm bắt được nhiều công nghệ như: Cơ khí, Tin học, Điện Tử… Nhưng bộ môn Công nghệ thủy lực khí nén là một trong những bộ môn quan trọng của ngành Cơ Điện Tử. Ngày nay , ngành công nghiệp phát triên mạnh đòi hỏi quy trình làm việc nhanh và hiệu quả. Quy trình công nghệ Thiết bị phân loại sản phẩm mà em thực hiện là một phần rất nhỏ trong thời đại công nghiệp hóa ngày nay. Có nhiều phương pháp để thiết kế một hệ thống điều khiển Thiết bị phân loại sản phẩm khác, nhưng ở đây em xin trình bày hệ thống Thiết bị phân loại sản phẩm bằng khí nén kết hợp với điện. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Trần Văn Cách đã tận tình chỉ bảo cho em để em có thể hoàn thành xong đồ án này. Trong quá trình thực hiện đồ án mặc dù em đã rất cố gắng nhưng chắc chắn sẽ còn nhiều thiếu sót. Vì vậy, em rất mong có những ý kiến đóng góp của thầy cô và các bạn để bản đồ án của em có thể hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! GVHD: Hoàng Hữu Tân SVTH: Nguyễn Đức Phong Page 2 ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ THUỶ LỰC-KHÍ NÉN Thiết bị phân loại sản phẩm CHƯƠNG I DẪN NHẬP I. HIỆN TRẠNG Ngày nay,tự động hóa là sự ưu tiên lựa chọn trong hầu hết các lĩnh vực của nền kinh tếquốc dân. Chính nhờ sự phát triển của tự động hóa mà con người tạo ra nhiều sản phẩm chất lượng cao nhằm đáp ứng nhiều nhu cầu phức tạp của dời sống xã hội. Hiện nay để sử dụng thiết bị phân loại sản phẩm trong các phân xưởng cơ khí người ta cần ít nhất 2 công nhân. Vì vậy yêu cầu tự động hóa hệ thống này là cân thiết để tiết kiệm nhân công và nâng cao năng suất hệ thống. II. VÀI NÉT VỀ SỰ PHÁT TRIỂN CỦA THỦY LỰC KHÍ NÉN Không khí xung quanh ta nhiều và đó là một nguồn năng lượng rất lớn mà con người đã biết sử dụng chúng từ trước Công Nguyên. Tuy nhiên dự phát triển và ứng dụng của khí nén lúc đó còn rất hạn chế do chưa có sự phối hợp giữa các ngành vật lí, cơ học v.v Mãi cho đến thế kỉ XVII, nhà kĩ sư chế tạo người Đức Otto von Guerike, nhà toán học và nhà triết học người Pháp Blaise Pascal, cũng như nhà vật lí người Pháp Denis Papin đã xây dựng nên nền tảng cơ bản ứng dụng khí nén. Trong thế kỉ XIX, các máy móc thiết bị sử dụng năng lượng khí nén lần lượt được phát minh như: thư vận chuyển trong ống bằng khí nén (1835) của Joef Ritter, phanh bằng khí nén (1880), búa tán đinh bằng khí nén (1861) … Với sự phát triển mạnh mẽ của năng lượng điện, vai trò sử dụng bằng khí nén giảm dần. Tuy nhiên việc sử dụng năng lượng bằng khí nén vẫn đóng một vai trò cốt yếu trong nhiều lĩnh vực, mà khi sử dụng năng lượng điện sẽ nguy hiểm; sử dụng năng lượng khí nén ở những dụng cụ nhỏ, nhưng truyền động với vận tốc lớn; sử dụng năng lượng khí nén ở những thiết bị như búa hơi, dụng cụ dập, phun sơn, giá kẹp chi tiết …, và nhất là các dụng cụ, đò giá kẹp trong các máy. Cùng với sự phát triển không ngừng của lĩnh vực tự động hóa, này nay các thiết bị truyền dẫn, điều khiển bằng thủy lực khí nén sử dụng trong các máy móc trở nên rộng rãi ở hầu hết các lĩnh vực công nghiệp như máy công cụ CNC, phương tiện vận chuyển , máy cắt, máy ép phun, dây chuyền chế biến thực phẩm, …do những thiết bị này làm việc linh hoạt, điều khiển tối ưu, đảm bảo chính xác cao, công suất lớn với kích thước nhỏ gọn và lắp đặt dễ dàng ở những không gian chật hẹp so với các thiết bị truyền động và điều khiển bằng cơ khí hay điện. III. ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA THỦY LỰC-KHÍ NÉN 1. Ưu điểm + Do khả năng chịu nén (đàn hồi) lớn của không khí, cho nên có thể trích chứa khí nén một cách rất thuận lợi. Như vậy có khả năng ứng dụng để thành lập các trạm trích chứa khí nén. + Có khả năng truyền tải năng lượng xa, bởi vì độ nhớt động học của khí nén nhỏ và tổn thất áp suất trên đường dẫn ít. GVHD: Hoàng Hữu Tân SVTH: Nguyễn Đức Phong Page 3 ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ THUỶ LỰC-KHÍ NÉN Thiết bị phân loại sản phẩm + Không gây ô nhiễm môi trường. + Chi phí thấp để thiết lập một hệ thống truyền động bằng khí nén, bởi vì phần lớn trong các xí nghiệp hệ thống đường dẫn khí nén có sẵn. + Hệ thống phòng ngừa quá áp suất giới hạn được đảm bảo. 2. Nhược điểm +Lựctruyền tải trọng thấp. + Khi tải trọng trong hệ thống thay đổi, thì vận tốc truyền cũng thay đổi, bởi vì khả năng đàn hồi của khí nén là rất lớn, cho nên không thực hiện được những chuyển động thẳng hoặc quay đều. + Dòng khí thoát ở đường dẫn gây nên tiếng ồn. + Hiện nay trong lĩnh vực điều khiển người ta thường kết hợp hệ thống điều khiển bằng khí nén với cơ, hoặc với điện tử, PLC. Cho nên rất khó xác định một cách chính xác, rõ rang ưu nhược điểm của từng hệ thống điều khiển. 3. Yêu cầu và giới hạn về đề tài: Thiết kế mô hình hệ thống thiết bị phân loại sản phẩm dùng năng lượng khí nén (xylanh nén) kết hợp điều khiển bằng điện (điện-khí nén). GVHD: Hoàng Hữu Tân SVTH: Nguyễn Đức Phong Page 4 ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ THUỶ LỰC-KHÍ NÉN Thiết bị phân loại sản phẩm CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT I. NGUỒN KHÍ NÉN 1. Khái niệm Máy nén khí là thiết bị tạo ra áp suất khí, ở đó năng lượng cơ học của chuyển động cơ đốt trong được chuyển thành năng lượng khí nén và nhiệt năng. * Phân loại - Theo áp suất + Máy nén khí áp suất thấp: p≤ 15 bar +Máy nén khí áp suất cao: p≥ 15 bar + Máy nén khí áp suất rất cao: p ≥ 30 bar - Theo nguyên lý hoạt động: + Máy nén khí theo nguyên lý thay đổi thể tích: máy nén khí kiểu pittong, máy nén khí kểu cánh gạt, máy nén khí kiểu root, máy nén khí kiểu trục vít. + Máy nén khí tuabin: máy nén khí ly tâm và máy nén khí theo chiều trục. Hình 1.1: Máy nén khí 2. Bình chứa khí nén Khí nén sau khi ra khỏi máy nén khí và được xử lý thì cần phải có một bộ phận lưu trữ để sử dụng. Bình trích chứa khí nén có nhiệm vụ cân bằng áp suất khí nén từ máy nén khí chuyển đến trích chứa, ngưng tụ và tách nước. Kích thước bình chứa phụ thuộc vào công suất của máy nén khí và ccong suất tiêu thụ của các thiết bị sử dụng, ngoài ra khích thươca này còn phụ thuộc vào phương án sử dụng: ví dụ sử dụng lien tục hay gián đoạn. Ký hiệu: GVHD: Hoàng Hữu Tân SVTH: Nguyễn Đức Phong Page 5 ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ THUỶ LỰC-KHÍ NÉN Thiết bị phân loại sản phẩm Hình 1.2:Bình chứa khí nén II. CÁC PHẦN TỬ ĐIỀU KHIỂN TRONG HỆ THỐNG KHÍ NÉN - Một số khái niệm: Một hệ thống điều khiển bao gồm ít nhất là một mạch điều khiển vòng hở (open- loop Control System) với các phần tử sau: + Phần tử đưa tín hiệu: nhận những giá trị của đại lượng vào, là phần tử đầu tiên của mạch điều khiển. Ví dụ: van đảo chiều, rơ le áp suất. +Phần tử xử lý tín hiệu: xử lý tín hiệu nhận vào theo một quy tắc logic nhất định,làm thay đổi trạng thái của phần tử điều khiển. Ví dụ: van đảo chiều, van tiết lưu, van logic OR hoặc AND. +Cơ cấu chấp hành: thay đổi trạn thái của đối tượng điều khiển, là đại lượng ra của mạch điều khiển. Ví dụ: xylanh, động cơ nén. 1. Van đảo chiều Van đảo chiều có nhiệm vụ điều khiển dòng năng lượng bằng cách đóng mở hay chuyển đổi vị trí, dể thay đổi hướng của dòng năng lượng. a. Van đảo chiều 3/2 Nguyên lý hoạt động :khi chưa có tín hiệu tác động vào cửa (12), thì cửa (1) bị chặn và cửa (2) nối với cửa (3). Khi có tín hiệu tác động vào cửa (12), nòng van sẽ dịch chuyển về phía bên phải, cửa (1) nối với cửa (2) và cửa (3) bị chặn, Trường hợp tín hiệu tác động vào cửa (12) mất đi, dưới tác động của lò xo, nòng van trở về vị trí ban đầu. Ký hiệu: 2 1 3 GVHD: Hoàng Hữu Tân SVTH: Nguyễn Đức Phong Page 6 ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ THUỶ LỰC-KHÍ NÉN Thiết bị phân loại sản phẩm Hình 2.1: van 3/2 b. Van 3/2 tác động bằng nút nhấn giữ Ký hiệu: 2 1 3 c. Van 3/2 tác động bằng cữ chặn Ký hiệu: 2 1 3 d. Van đảo chiều 4/2 Nguyên lý làm việc: khi có dòng khí nén điều khiển đi vào từ 2 phía nòng van: khi có tác động tín hiệu xung X, nòng van dịch chuyển sang phải, kí hiệu vị trí b, cửa 1 nối với 4 và cửa 3 nối với 2. Khi tín hiệu xung X mất đi, vị trí của van vẫn ở b, cho đến chừng nào chưa có tác động tín hiệu xung Y. Kí hiệu: 4 2 1 3 X Y b a GVHD: Hoàng Hữu Tân SVTH: Nguyễn Đức Phong Page 7 ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ THUỶ LỰC-KHÍ NÉN Thiết bị phân loại sản phẩm Hình 2.2: van đảo chiều 4/2 2. Van tiết lưu Van tiết lưu có nhiệm vụ điều chỉnh lưu lượng dòng chảy, tức là điều chỉnh vận tốc hoặc thời gian chạy của cơ cấu chấp hành. Ngày ra van tiết lưu cũng có nhiệm vụ điều chỉnh thời gian chuyển đổi vị trí của van đảo chiều. Nguyên lý làm việc của van tiết lưu là lưu lượng dòng chảy qua van phụ thuộc vào sự thay đổi tiết diện. Nguyên lý hoạt động:tiết diện thay đổi bằng điều chỉnh vít điều chỉnh bằng tay. Khi dòng khí nén từ A sang B, lò xo đẩy màng chắn xuống và dòng chảy khí nén chỉ đi qua tiết diện. Khi dòng khí nén từ B sang A, áp suất khí nén thắng lực lò xo đẩy màng chắn lên và như vậy dòng khí nén đi qua khoảng hở giữa màng chắn và mặt tựa màng chắn,lưu lượng không được điều chỉnh Ký hiệu: 50% A B Hình 2.3: van tiết lưu 2 chiều 3. Xilanh khí nén GVHD: Hoàng Hữu Tân SVTH: Nguyễn Đức Phong Page 8 ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ THUỶ LỰC-KHÍ NÉN Thiết bị phân loại sản phẩm Nguyên lý làm việc của xylanh tác dụng 2 chiều áp suất khí nén dẫn được cả 2 phía của xylanh Hình 2.4: xylanh tác dụng 2 chiều Hình 2.5: cấu tạo của xylanh khí nén 1 Miếng đệm đầu trục 5 Ống dẫn thanh 9 Công tắc từ 2 Nam châm 6 Miếng đệm 10 Cần pittong 3 Đệm ống ngoài 7 Vỏ bọc mặt trước 11 Vỏ chống mòn 4 Vỏ ngoài 8 Mặt dẫn khí 12 Đệm pittong Hình 2.6: xylanh tác dụng 2 chiều có giảm chấn Ký hiệu: III. CÁC PHẦN TỬ ĐIỀU KHIỂN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN KHÍ NÉN GVHD: Hoàng Hữu Tân SVTH: Nguyễn Đức Phong Page 9 ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ THUỶ LỰC-KHÍ NÉN Thiết bị phân loại sản phẩm 1. Công tắc đóng chậm Khi chưa tác động thì chưa có dòng điện chạy qua (mở), khi tác động (nhấn) thì có dòng điện đi qua. Hình 3.1: công tắc đóng chậm Ký hiệu: Detent switch (make) 2. Rơle điều khiển Nguyên lý hoạt động: khi dòng điện vào cuộn dây cảm ứng, xuất hiện lực từ trường sẽ hút lõi sắt, trên đó có lắp các tiếp điểm. Các tiếp điểm có thể là các tiếp điểm chính để đóng mở mạch chính và các tiếp điểm phụ để đóng mở mạch điều khiển. GVHD: Hoàng Hữu Tân SVTH: Nguyễn Đức Phong Page 10 [...]... làm việc Lưu đồ tiến trình GVHD: Hoàng Hữu Tân SVTH: Nguyễn Đức Phong Page 17 ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ THUỶ LỰC-KHÍ NÉN Thiết bị phân loại sản phẩm Hình 4.2: lưu đồ tiến trình GVHD: Hoàng Hữu Tân SVTH: Nguyễn Đức Phong Page 18 ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ THUỶ LỰC-KHÍ NÉN 3 - Thiết bị phân loại sản phẩm Thiết kế lưu đồ chức năng Sơ đồ chức năng với tín hiệu ra của lệnh trực tiếp lên cơ cấu chấp hành Hình 4.3: Sơ đồ chức năng... phân loại sản phẩm ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ THUỶ LỰC-KHÍ NÉN 2 1 3 4 5 6 7 S2 + A - S1 + S4 B - S3 + S6 C S5 - I II III Hình 1.2: sơ đồ chia tầng mạch điện - Sơ đồ tầng trong mạch điện Hình 2.3: sơ đồ chia tầng trong mạch điện III - MẠCH ĐIỆN KHÍ NÉN Mạch điện khí nén GVHD: Hoàng Hữu Tân SVTH: Nguyễn Đức Phong Page 23 ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ THUỶ LỰC-KHÍ NÉN - Thiết bị phân loại sản phẩm Hình 3.1: sơ đồ mạch điện khí... Page 19 ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ THUỶ LỰC-KHÍ NÉN - Thiết bị phân loại sản phẩm Sơ đồ chức năng với tín hiệu ra của kí hiệu lệnh trực tiếp tác động lên van đảo chiều Hì nh 4.4: Sơ đồ chức năng với tín hiệu ra của kí hiệu lệnh trực tiếp tác động lên van đảo chiều GVHD: Hoàng Hữu Tân SVTH: Nguyễn Đức Phong Page 20 ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ THUỶ LỰC-KHÍ NÉN 4 Thiết bị phân loại sản phẩm Vẽ mạch điều khiển Hình 4.5: sơ đồ mạch... 4.1: biểu đồ trạng thái Nhìn vào biểu đồ trạng thái ta thấy: GVHD: Hoàng Hữu Tân SVTH: Nguyễn Đức Phong Page 16 ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ THUỶ LỰC-KHÍ NÉN 2 - - - Thiết bị phân loại sản phẩm Khi ấn nút START chạm vào công tắc hành trình S 5 làm xilanh A đi ra chạm vào công tắc hành trình S2và đổi tầng, công tắc hành trình S 2 tác động làm xilanh A đi về, xilanh A đi về chạm vào công tắc hành trình S1 Công tắc...Thiết bị phân loại sản phẩm ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ THUỶ LỰC-KHÍ NÉN Hình 3.2: Rơle điều khiển Ký hiệu: Relay 3 Tiếp điểm thường mở Ký hiệu: Make switch 4 Tiếp điểm thường đóng Ký hiệu: Break switch 5 Công tắc hành trình điện – cơ (tiếp xúc) Ký hiệu: 6 Nam châm điện Ký hiệu: GVHD: Hoàng Hữu Tân SVTH: Nguyễn Đức Phong Page 11 Thiết bị phân loại sản phẩm ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ THUỶ LỰC-KHÍ NÉN Valve solenoid 7 Van... vào công tắc hành trình S5 làm xilanh A đi ra (A+) + Bước 2: xilanh A đi ra đến cuối hành trình chạm vào công tắc hành trình S2,đồng thời công tắc hành trình S2 làm xilanh A đi về + Bước 3: xilanh B đi về đến cuối hành trình chạm vào công tắc hành trình S1, đồng thời công tắc hành trình S1 làm xilanh B đi ra + Bước 4: xilanh B đi ra đến cuối hành trình chạm vào công tắc hành trình S4, đồng thời công. .. sản phẩm ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ THUỶ LỰC-KHÍ NÉN CHƯƠNG III: THIẾT KẾ MẠCH THUẦN KHÍ SƠ ĐỒ HÀNH TRÌNH BƯỚC I 7 Trùng 1 1 2 3 4 5 6 7 S2 + A - S1 + S4 B - S3 + S6 C S5 - Hình 1.1: sơ đồ hành trình bước - - - II - Nhìn vào sơ đồ hành trình bước ta thấy + xilanh A: đưa sản phẩm vào + xilanh B: phân loại sản phẩm + xilanh C: đưa sản phẩm đi Với thiết bị phân loại sản phẩm ta có thể điều khiển bằng thủy lực hoặc... và kết thúc một chu kì làm việc GVHD: Hoàng Hữu Tân SVTH: Nguyễn Đức Phong Page 25 ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ THUỶ LỰC-KHÍ NÉN Thiết bị phân loại sản phẩm MỤC LỤC CHƯƠNG I: DẪN NHẬP……………………………………… ……… 3 I HIỆN TRẠNG…………………………… .………… … ….3 II VÀI NÉT VỀ SỰ PHÁT TRIỂN CỦA THỦY LỰC KHÍ NÉN…….….… 3 III ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA THỦY LỰC-KHÍ NÉN……………………… 3 1 Ưu điểm……………………………………………………………… .3 2 Nhược điểm………………………………………………………... thủy lực hoặc khí nén: + Với mạch thủy lực: tổn thất năng lượng lớn do ma sát với đường ống, công suất cao, lực truyền tải lớn + Với mạch khí nén: tổn thất năng lượng ít do ma sát với đường ống ít, tác động nhanh, lực truyền tải nhỏ, sạch hơn so với thủy lực Từ những phân tích trên ta chọn thiết bị phân loại sản phẩm dùng hệ thống điều khiển bằng khí nén là hợp lý do có lực truyền tải phù hợp, tiết kiệm... 4/2 (1.2) làm xilanh B đi về, đến cuối hành trình chạm vào công tắc hành trình S 3 , van 3/2 (S3) tác V GVHD: Hoàng Hữu Tân SVTH: Nguyễn Đức Phong Page 21 Thiết bị phân loại sản phẩm ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ THUỶ LỰC-KHÍ NÉN động vào van đảo chiều 4/2(1.3) làm xilanh C đi ra đưa sản phẩm đi Đến cuối hành trình chạm vào công tắc hành trình chạm vào công tắc hành trình S 6 Khi van 3/2 (S6) bị chặn, khí từ S6 . Page 18 ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ THUỶ LỰC-KHÍ NÉN Thiết bị phân loại sản phẩm 3. Thiết kế lưu đồ chức năng - Sơ đồ chức năng với tín hiệu ra của lệnh trực tiếp lên cơ cấu chấp hành Hình 4.3: Sơ đồ chức. nắm bắt được nhiều công nghệ như: Cơ khí, Tin học, Điện Tử… Nhưng bộ môn Công nghệ thủy lực khí nén là một trong những bộ môn quan trọng của ngành Cơ Điện Tử. Ngày nay , ngành công nghiệp phát. thái S2 S1 S4 S3 S6 S5 7 6 5 43 1 2 - + + + - - C B A START Hình 4.1: biểu đồ trạng thái - Nhìn vào biểu đồ trạng thái ta thấy: GVHD: Hoàng Hữu Tân SVTH: Nguyễn Đức Phong Page 16 ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ THUỶ LỰC-KHÍ NÉN Thiết bị phân loại sản