Đồ Án Môn Học HTĐKTĐ GVHD: Nguyễn Đắc Lực LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, với phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật người ngày đòi hỏi trình độ tự động hố phải phát triển để đáp ứng nhu cầu Tự động hoá ngày phát triển rộng rãi lĩnh vực kinh tế, đời sống xã hội, ngành mũi nhọn cơng nghiệp Ngày nay, trình độ tự động hoá quốc gia đánh giá kinh tế quốc gia Chính lẽ mà việc phát triển tự động hố việc cần thiết Viêc tạo sản phẩm tự động hố khơng cơng nghiệp mà đời sống người ngày phổ biến Hầu lĩnh vực thấy có cần thiết tự động hố Từ thực tế sinh viên ngành Cơ Khí Chế Tạo, từ nhữnh kiến thức học chúng em chọn thực đê tài “Thiết kế hệ thống phân loại đếm sản phẩm theo kích thước ” Như nói việc tạo hệ thống để thay người thiết nghĩ vấn đề cần thiết Với phạm vi đồ án chúng em tạo mô hình mơ hoạt động hệ thống phân loại đếm sản phẩm Trong thời gian thực đề tài chúng em nhận giúp đỡ thầy cô bạn , đặc biệt hướng dẫn tận tình thầy Nguyễn Đắc Lực để chúng em hồn thành đề tài Chúng em xin chân thành cảm ơn Việc hoàn thành đề tài không tránh sai lầm thiếu sót Chúng em mong phê bình đánh giá thầy để chúng em rút kinh nghiệm nhằm bổ sung kiến thức cho Huế, tháng 12 năm 2012 Sinh viên thực Nguyễn Văn An Lê Phước Bảo Trần Hoàng Ben SVTH :Nguyễn Văn An, Lê Phước Bảo, Trần Hồng Ben Trang Đồ Án Mơn Học HTĐKTĐ GVHD: Nguyễn Đắc Lực CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ MÁY THIẾT KẾ 1.1.GIỚI THIỆU TÓM TẮT VỀ ĐỀ TÀI Nguyên lý làm việc : Máy phân loại sản phẩm hoạt động nguyên lý dùng cảm biến để xác định chiểu cao sản phẩm Sau dùng xilanh để loại bỏ sản phẩm có kích thướt khơng đạt u cầu Những sản phẩm có kích thước đạt yêu cầu đếm cảm biến đạt đủ số lượng theo yêu cầu tiếp tục chuyển đến thùng hàng để đóng gói Từ nguyên lý làm việc ta thấy muốn máy hoạt động cần chuyển động cần thiết: chuyển động tịnh tiến để đưa sản phẩm vào để phân loại, ta dùng băng chuyền để tạo chuyển động Để truyền động chuyển động quay cho trục băng chuyền ta dùng động điện chiều thông qua truyền bánh trụ thẳng trung gian Ngồi chuyển đơng đưa sản phẩm vào băng chuyền máy cịn chuyển động cần thiết hai chuyển động tịnh tiến để đẩy sản phẩm không đạt kích thước xilanh Chuyển động xilanh điều khiển hệ thống khí nén Chu trình làm việc máy : Khi ấn nút Start máy hoạt động, sản phẩm vào băng chuyền Khi sản phẩm băng chuyền sẻ phân loại với kích thướt lớn nhỏ khác Các phế phẩm sẻ loại bỏ sản phẩm sau phân loại đếm chuyển đến thùng hàng để đóng gói Chu trình tiếp tục phân loại xong sản phẩm Loại sản phẩm phân loại: Hiện công việc phân loại đếm sản phẩm công việc lặp lặp lại nên tránh nhàm chán công việc Công việc phân loại đếm gạch men,các loại trái dừa, bưởi, thùng hàng theo kích thước công việc nhiều thời gian dễ gây nhầm lẫn Ngày để nâng cao suất lao động, nâng cao chất lượng ổn định chất lượng sản phẩm, người ta đưa vào thiết bị sản SVTH :Nguyễn Văn An, Lê Phước Bảo, Trần Hồng Ben Trang Đồ Án Mơn Học HTĐKTĐ GVHD: Nguyễn Đắc Lực xuất công nghiệp với hệ thống điều khiển tự động phần tồn q trình sản xuất Cùng với việc sử dụng ngày nhiều hệ thống sản xuất tự động, người cải thiện đáng kể điều kiện lao động giảm nhẹ sức lao động, tránh nhàm chán công việc, tạo cho họ tiếp cận với tiến lĩnh vực khoa học kỹ thuật làm việc môi trường ngày văn minh Trong kinh tế thị trường hội nhập ngày sâu rộng vào kinh tế giới, vấn đề cạnh tranh ngày khốc liệt nhiều lĩnh vực chất lượng mẫu mã giá thành sản phẩm Có thể thấy áp dụng tự động hóa vào trình sản xuất có hội nâng cao suất, tạo tiền đề cho việc giảm giá thành sản phẩm, thay đổi mẫu mã cách nhanh chóng 1.2 KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG THỰC TẾ VÀ LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Tự động hoá trình cho phép giảm giá thành sản phẩm, giảm sức lao động người, nâng cao xuất lao động Trong thời đại, sản phẩm làm vấn đề giá thành sản phẩm vấn đề quan tâm lẽ loại sản phẩm hai nhà sản xuất đưa giá thành sản phẩm rẻ với chất lượng dĩ nhiên người ta lựa chọn sản phẩm rẻ Chính lẽ mà người ln tìm tịi phương pháp để giảm giá thành sản phẩm sở cho nghành tự động hố đời Một động lực cho phát triển tự động hố giảm sức lao động người, nâng cao chất lượng sản phẩm xuất lao động Người ta từ lâu nhận lao động người sánh máy móc kể suất chất lượng đặc biệt loại máy móc tự động Vì việc đời ngành tự động hố giảm bớt lao động người mà nâng cao suất chất lượng sản phẩm Q trình tự động hố làm cho việc quản lí trở nên đơn giản, thay đổi điều kiện làm việc công nhân mà cịn giảm số lượng cơng nhân đến mức tối đa Ngồi tự động hố cịn cải thiện điều kiện làm việc công SVTH :Nguyễn Văn An, Lê Phước Bảo, Trần Hoàng Ben Trang Đồ Án Môn Học HTĐKTĐ GVHD: Nguyễn Đắc Lực nhân, tránh cho công nhân công việc nhàm chán, lặp lặp lại, thay cho người lao động nơi có điều kiện làm việc nguy hiểm, độc hại… Tự động hố áp dụng cho nhiều loại hình sản xuất hàng loạt đơn với trình độ chun mơn hố cao mà suất chất lượng sản phẩm cao Ngày để đánh giá mức độ sản xuất, người ta đánh giá vào mức độ tự động hoá sản xuất Ngày nay, với trình độ chun mơn hố cao sản phẩm làm lắp từ nhiều chi tiết nhà sản xuất khác giới Chính lẽ mà buộc người phải tiêu chuẩn hoá chi tiết sản phẩm chế tạo Tự động hố thích hợp với ngành sản xuất theo tiêu chuẩn Với tầm quan trọng thế, ngành tự động hoá quốc gia giới quan tâm khơng mặt sản xuất mà thời buổi kinh tế thị trường việc cạnh tranh sản phẩm thị trường khó khăn, địi hỏi khơng chất lượng sản phẩm mà giá thành Chúng em chọn đề tài phân loại sản phẩm vi có nhiều ứng dụng thức tế trình bày Việc vận dụng kiến thức học vào thiết kế chế tạo mơ hình tương đối đơn giản SVTH :Nguyễn Văn An, Lê Phước Bảo, Trần Hoàng Ben Trang Đồ Án Môn Học HTĐKTĐ GVHD: Nguyễn Đắc Lực CHƯƠNG II PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 2.1 PHÂN TÍCH CÁC HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG 2.1.1 Hoạt động phân loại thủ công Khi sản phẩm sản xuất ra, người công nhân dùng thiết bị đo kiểm để xác định sản phẩm thuộc loại Sau xếp sản phẩm vào hộp, đếm đủ số lượng dùng băng keo dán lên miệng hộp Việc phụ thuộc nhiều vào trình độ công nhân Hơn nữa, công nhân làm việc lâu khơng tránh khỏi sai sót dẫn đến chất lượng sản phẩm không đồng 2.1.2 Hoạt động phân loại tự động Khi sản phẩm sản xuất ra, tự động xếp băng chuyền Bên cạnh băng chuyền có đặt cơng tắc hành trình, phụ thuộc vào kích thước sản phẩm mà chúng có tác động vào cơng tắc hành trình hay khơng, sản phẩm tác động vào cơng tắc hành trình chúng đẩy vào hộp nằm băng chuyền khác.Các sản phẩm lại sẻ băng chuyền tiếp tục mang đến thùng hàng ,thông qua hệ thống đếm tự động đủ số lượng quy định hệ thống sẻ tư động dừng khồng thời gian để đóng gói sản phẩm Hệ thống hoạt động có lệnh dừng Người công nhân việc tới lấy hộp xếp lên xe đẩy đưa vào kho hàng 2.2 CÁC YÊU CẦU KHI THIẾT KẾ HỆ THỐNG 2.2.1 Các chuyển động chính Chuyển động băng chuyền để mang sản phẩm phân loại Chuyển động tịnh tiến piston nhằm đẩy sản phẩm vào hộp băng chuyền phân loại 2.2.2 Các yêu cầu thiết kế Nhìn chung, xây dựng phương án bố trí cho hệ thống tự động cần phải đảm bảo điều kiện sau: - Hệ thống đơn giản, dễ điều khiển đáng tin cậy - Công nhân làm việc thoải mái, chịu áp lực lao động SVTH :Nguyễn Văn An, Lê Phước Bảo, Trần Hoàng Ben Trang Đồ Án Môn Học HTĐKTĐ GVHD: Nguyễn Đắc Lực - Ngồi phải đảm bảo tính an tồn tính kinh tế 2.3 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 2.3.1 Phương án Sử dụng băng tải để vận chuyển sản phẩm, công tắc hành trình đặt phía băng tải để xác định sản phẩm có chiều cao vượt cho phép Một xilanh để đẩy phế phẩm khỏi băng tải Một cảm biến để đếm sản phẩm Sử dụng van tiết lưu năm cửa hai vị trí để điều khiển xilanh Ưu điểm: Vận chuyển sản phẩm nhanh suất cao hơn, sử dụng pittong, băng tải nên gia thành chế tạo thấp, dùng cảm biến nên dễ dàng cho việc điều khiển Nhược điểm : Chỉ phân loại sản phẩm có chiều cao khác nhau, chưa có tính linh hoạt khâu phân loại đóng gói 2.3.2.Phương án Sử dụng hai băng tải để vận chuyển sản phẩm, dùng để vận chuyển sản phẩm đến để phân loại, để vận chuyển sản phẩm phân loại đóng thùng Sử dụng xilanh để đẩy sản phẩm đạt chất lượng từ băng tải sang băng tải 2, sử dụng công tắc hành trình băng tải để phân loại sản phẩm Bộ cảm biến để đếm sản phẩm, sử dụng van tiết lưu 5/2 để điều khiển xilanh Ưu điểm : phân loại sản phẩm đa dạng hơn, lúc phân loại nhiều kích thước sản phẩm Nhược điểm : sử dụng nhiều xilanh băng tải nên tốn việc chế tạo, sử dụng nhiều cảm biến nên khó khăng việc điều khiển Tơn nhiều thời gian suất giảm Dựa phân tích nhóm chúng em lựa chọn phương án để thiết kế chế tạo mơ hình SVTH :Nguyễn Văn An, Lê Phước Bảo, Trần Hồng Ben Trang Đồ Án Mơn Học HTĐKTĐ GVHD: Nguyễn Đắc Lực CHƯƠNG III THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC VÀ KẾT CẤU MÁY 3.1 TÍNH TỐN THƠNG SỐ ĐỘNG HỌC TOÀN MÁY - Năng suất làm việc máy Q [ T/h ] - Tốc độ vận chuyển V = 36 [m/h ] - Chiều dài băng chuyền L = 10 [m ] - Độ cao vận chuyển băng chuyền H = [ m ] - Góc nghiêng mặt đáy ß = [ ] - Lực đẩy Xilanh F t L Năng suất lượng vật liệu vận chuyển đơn vị thời gian [ Th ] Q = 0,36.G.V/t (1) G trọng lương gạch cần phân loại, G =3 [ N ] V vận tốc băng chuyền, V = 0,1 [ m/s ] t bước viên gạch đưa vào phân loại kích cỡ, t = 0,1 [ m ] thay số vào công thức ( ) ta công suất: SVTH :Nguyễn Văn An, Lê Phước Bảo, Trần Hoàng Ben Trang Đồ Án Môn Học HTĐKTĐ GVHD: Nguyễn Đắc Lực Q =0,36.3.0,1/0,1 = 1,08[ T/h ] Lực đẩy Xilanh F F > Fms max Với Fms max lực ma sát lớn giửa bề mặt tiếp xúc sản phẩm với băng chuyền Fms max = K.N (2) Với k hệ số ma sát giửa hai bề mặt giửa sản phẩm băng chuyền Chọn K= 0,8 N phản lực băng chuyền sản phẩm N = G = ( N ) Thay số vào công thức (2 ) ta : Fms max = 0,8.3 = 2,4 ( N ) 3.2 TÍNH TỐN ĐỘNG LỰC HỌC TỒN MÁY, XÁC ĐỊNH CƠNG SUẤT PHẦN TỬ DẪN ĐỘNG 3.2.1 Tính tốn cơng suất dẫn đợng cho thiết bị vận tải Công suất dẫn động : Máy vận chuyển vật liệu khoảng L (mm),độ cao H (m) Với suất Q [T/h] cơng suất tiêu hao là: N = Q.(H +c.L)/(360.η ) [Kw] (3) Trong c =1,3 hệ số cản chuyển động η =η η η (4) η hiệu suất chung toàn máy η hiệu suất truyền bánh η η hiệu suất cặp ổ bi η hiệu suất băng chuyền η η = 0,97 = 0,995 = 0,75 Thay vào công thức (4) ta : η = 0.97.0,995 0,75 = 0,7 SVTH :Nguyễn Văn An, Lê Phước Bảo, Trần Hồng Ben Trang Đồ Án Mơn Học HTĐKTĐ GVHD: Nguyễn Đắc Lực Thay số vào công thức (3) ta : N =1,08.(0 + 1,3.10)/(360.0,7) = 0,054 [Kw] 3.2.2 Tính tốn đợng lực học tồn máy 3.2.2.1 Tính tốn cơng suất trục N = N η = N η η N N (trục động cơ) = 0,01 1 = 0,01.0,97 = 0,0097 2 [Kw] [Kw] = 0,0097.0,995 2.0,75 = 0,0073 [Kw] 3.2.2.2 Tính momen xoắn trục M Với = 9,55.10 6.N / n xi N cơng suất trục [Kw] n số vịng quay trục [vòng/phút] n n = 60 vòng/phút = n i br = 60 = 30 vòng/phút n = n = 30.1 = 30 vòng/phút M = 9,55.10 0,01/ 60 =1591 [N.m] M = 9,55.10 0,0097/30 = 3088 [N.m] M = 9,55.10 0,0073/30 = 2324 [N.m] 6 3.4.2.3 Tính đường kính trục sơ bộ d sb ≥ c N n [mm] CT(TKCTM) Trong c : hệ số tính đương kinh trục sơ chon c= 110 d sb1 = 110 0.01 60 = 5,7 [mm], d sb2 = 110 0.0097 30 = 7,54 [mm], d chon1 d = [mm] chon2 = 18 [mm] SVTH :Nguyễn Văn An, Lê Phước Bảo, Trần Hoàng Ben Trang Đồ Án Môn Học HTĐKTĐ d sb3 GVHD: Nguyễn Đắc Lực = 110 0.0073 30 = 6,86 [mm], d chon3 = 18[mm] CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 4.1 PHÂN TÍCH PHẦN TỬ DẨN ĐỘNG 4.1.1 Phân Tích Và Lựa Chọn Động Cơ Điện 4.1.1.1 Giới thiệu động điện một chiều kích từ độc lập  Cấu tạo động điện chiều Gồm có hai phần chính: Phần tĩnh (Stato) phần quay (Roto) Phần tĩnh: Cực từ chính: Là phận tạo từ trường gồm có lõi thép dây quấn kích từ Lõi thép ghép từ thép mỏng máy lớn, đúc thành khối máy nhỏ Dây quấn kích từ quấn quanh thân cực từ, cuộn dây nối tiếp với Cực từ phụ: Được đặt cực từ dùng máy có cơng suất lớn để cải thiện đảo chiều, cực từ phụ mặt cực, lõi thép làm thép khối thân cực từ phụ có cuộn dây, cấu tạo giống cực từ Phần quay: Gồm lõi thép ghép từ thép kĩ thuật điện dày 0.5mm, để giảm tổn hao dịng điện xốy Bên ngồi có rãnh để đặt dây quấn phần ứng Dây quấn phần ứng: Là dây đồng đặt bên rênh phần ứng gồm nhiều phần tử, phần tử có nhiều vịng dây hai đầu phần tử nối với hai phiến góp, phần tử nối với tạo thành mạch kín Cổ góp: (vành góp hay vành đổi chiều) Biến đổi dịng điện xoay chiều máy thành dịng chiều ngồi, biến dịng chiều từ bên ngồi thành dịng xoay chiều vào máy SVTH :Nguyễn Văn An, Lê Phước Bảo, Trần Hồng Ben Trang 10 Đồ Án Mơn Học HTĐKTĐ GVHD: Nguyễn Đắc Lực * Diod quang Vùng ngèo Nguyên lý làm việc: Diod phân cực ngược để hạn chế hạt đa số; hạt thiểu số tham gia dẫn điện WP = 0, Ucc đặt: tạo dòng rò Io hạt thiểu số di chuyển WP ≥ WB, Ucc đặt: Năng lượng phát vào vùng tiếp giáp, phá hạt tiếp giáp tạo hạt dẫn tự do, điện tử giải phóng dương nguồn, lỗ trống âm nguồn tạo dòng quang điện Ip có giá trị vài nA ÷ vài mA, tuỳ thuộc vào vật liệu bề dày tiếp giáp * Transitor quang Tranzitor quang tranzitor silic loại NPN mà vùng bazơ chiếu sáng, Khi khơng có điện áp đặt bazơ, có điện áp đặt C, chuyển tiếp B-C phân cực ngược Điện áp đặt vào tập trung toàn chuyển tiếp B-C (phân cực ngược) Trong chênh lệch điện E B không đáng kể (VBC = 0.6 ÷ 0.7V) SVTH :Nguyễn Văn An, Lê Phước Bảo, Trần Hồng Ben Trang 24 Đồ Án Mơn Học HTĐKTĐ GVHD: Nguyễn Đắc Lực Khi tiếp giáp B-C chiếu sáng hoạt động giống diod quang chế độ quang dẫn với dịng ngược Ir Có thể coi tranzitor quang tổ hợp photo đio transitor Diod quang cung cấp dòng quang điện bazơ, transitor cho hiệu ứng khuếch đại β Các điện tử lỗ trống phát sinh vùng bazơ (dưới tác dụng ánh sáng) bị phân chia tác dụng điện trường chuyển tiếp B-C *Đặc điểm Transitor quang dùng làm chuyển mạch, chế độ có ưu điểm so với Diod quang cho phép điều khiển cách trực tiếp dòng chạy qua tương đối lớn Cả hai nhạy với tia hồng ngoại thường sử dụng để phát hiệnn tia hồng ngoại 4.2.2 Cơng tắc hành trình Cơng tắc hành trình cơng tắc có chức đóng mở mạch điện, đặt đường hoạt động cấu cho cấu đến vị trí tác động lên cơng tắc Hành trình tịnh tiến quay Khi cơng tắc hành trình tác động làm đóng ngắt mạch điện ngắt khởi động cho thiết bị khác Người ta dùng cơng tắc hành trình vào mục đích như: Giới hạn hành trình: (Khi cấu đến vị trí dới hạn tác động vào cơng tắc làm ngắt nguồn cung cấp cho cấu → khơng thể vượt qua vị trí giới hạn) Hành trình tự động: Kết hợp với rơle, PLC hay vi điều khiển để cấu đến vị trí định trước tác động cho cấu khác hoạt động (hoặc cấu đó) Từ phân tích ta thấy ta thấy so với cảm biến quang, cơng tắc hành trình có độ nhạy hơn, phạm vi tác động bị hạn chế Tuy nhiên, có ưu điểm khả làm việc mơi trường khắc nghiệt, có độ ổn định cao, khả chống nhiễu tốt so với cảm biến quang dễ bị ảnh hưởng nhiễu Để sát với thực tế sản xuất nhà máy Nhóm đồ án chọn cơng tắc hành trình làm thiết bị nhận dạng, phân loại sản phẩm SVTH :Nguyễn Văn An, Lê Phước Bảo, Trần Hồng Ben Trang 25 Đồ Án Mơn Học HTĐKTĐ GVHD: Nguyễn Đắc Lực Mợt số loại cơng tắc hành trình 4.3 PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHẦN TỬ TIỀN DẪN ĐỘNG 4.3.1 Máy nén khí - thiết bị phân phối khí nén a) máy khí nén * khái niệm Máy nén khí thiết bị tạo áp suất khí, lượng học động điện động đốt chuyển đổi thành lượng khí nén nhiệt * 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 cao: p ≥ 300 bar - Theo nguyên lý hoạt động: + Máy nén khí theo nguyên lý thay đổi thể tích: máy nén khí kiểu pittong, máy nén khí kiểu cánh gạt, máy nén khí kiểu root, máy nén khí kiểu trục vít + Máy nén khí tuabin: máy nén khí ly tâm máy nén khí theo chiều trục SVTH :Nguyễn Văn An, Lê Phước Bảo, Trần Hồng Ben Trang 26 Đồ Án Mơn Học HTĐKTĐ GVHD: Nguyễn Đắc Lực b) Bình trích chứa khí nén - khí nén sau khỏi máy nén khí xử lý cần phải có phận lưu trử để sử dụng Bình trích chứa khí nén có nhiệm vụ cân áp suất khí nén từ máy nén khí chuyển đến trích chứa, ngưng tụ tách nước - Kích thước bình trích chứa phụ thuộc vào cơng suất máy nén khí công suất tiêu thụ thiết bị sử dụng, ngồi kích thước cịn phụ thuộc vào phương pháp sử dụng: ví dụ sử dụng liên tục hay gián đoạn Ký hiệu : c) Mạng đường ống dẩn khí nén - Mạng đường ống đẩn khí nén thiết bị truyền dẩn khí nén từ máy nén khí đến bình trích chứa đến phần tử hệ thống điều khiển cấu chấp hành - Mạng đường ống dẩn khí nén chia làm hai loại : + Mạng đường ống láp ráp cố định (mạng đường ống nhà máy ) + Mạng đường ống láp ráp di động (mạng đường ống dây chuyền máy móc thiết bị) + Trong thí nghiệm, đường ống dẩn khí nén trang bị cho phép tháo lắp dễ dàng nhanh chóng Nối hệ thống đến trang thiết bị cách đơn giản đảy ống vào cổng vào (in-let) hay cổng (out-let) Tháo ống cách tay đè vào van tỳ, tay kéo ống 4.3.2 Các phần tử hệ thống điều khiển Một hệ thống điều khiển bao gồm mạch điều khiển vịng hở (Open -lơp Control System) với phần tử sau: - Phần tử đưa tín hiệu: nhận giá trị đại lượng vật lý đại lượng vào, phần tử mạch điều khiển Ví dụ: van đảo chiều, rơle áp suất - Phần tử sử lý tín hiệu: xử lý tín hiệu nhận vào theo quy tắc logic định, làm thay đổi trạng thái phần tử điều khiển Ví dụ: van đảo chiều, van tiết lưu, van logic OR AND SVTH :Nguyễn Văn An, Lê Phước Bảo, Trần Hồng Ben Trang 27 Đồ Án Mơn Học HTĐKTĐ GVHD: Nguyễn Đắc Lực a) Van đảo chiều Van đảo chiều có nhiệm vụ điều khiển dịng lượng cách đóng mở hay thay đổi vị trí cửa van để thay đổi hướng dịng khí nén * Ký hiệu của van đảo chiều - Vị trí nịng van ký hiệu vuông liền vơi chử o,a,b,c, hay chử số 0,1,2, a o b a b Hình 4.3 Ký hiệu chuyển đổi vị trí nịng van Vị trí “0” vị trí mà van chưa có tác động tín hiệu bên ngồi vào Đối với van có vị trí , vị trí giửa ,ký hiệu “0” vị trí “khơng” Đối với van có vị trí vị trí vị trí “khơng “có thể “a” “b” , thơng thường vị trí bên phải “b” vị trí “khơng” - Cửa nối van ký hiệu sau: ISO5599 + Cửa nối với nguồn (từ lọc khí) P + Cửa nối làm việc , , 6, A , B , C, + Cửa xã khí , , R,S,T + Cửa nối tín hiệu điều khiển ISO1219 12 , 14 a X , Y b Hình 4.4 Ký hiệu cửa xả khí Trường hợp a cửa xả khí khơng có mối nối cho ống dẩn, cịn cửa xả khí có mối nối cho ống dẩn khí trường hợp b Bên trrong vng vị trí đường mũi tên biểu diển hướng chuyển động dịng khí nén qua van Khi dịng bị chặn biểu diển dấu gạch ngang SVTH :Nguyễn Văn An, Lê Phước Bảo, Trần Hoàng Ben Trang 28 Đồ Án Môn Học HTĐKTĐ GVHD: Nguyễn Đắc Lực 4(B) 2(A) Cửa nối điều khiển 14(Z) Cửa nối với cửa Cửa xả khí có mối nối cho ống dẩn 12(Y) Cửa nối điều khiển Cửa nối với cửa 5(S) 3(R) Cửa xả khí khơng có mối nối cho ống dẩn 1(P) Nối với nguồn khí nén Hình 4.5 Ký hiệu cửa nối van đảo chiều * Ký hiệu tên gọi của van đảo chiều - Hình ký hiệu van đảo chiều 5/2 đó: 5: số cửa 2: số vị trí - Cách gọi tên ký hiệu số van đảo chiều : Van đảo chiều 2/2 Van đảo chiều 4/2 Van đảo chiều 5/2 Hình 4.6 Các loại van đảo chiều b) Van tiết lưu Van tiết lưu có nhiệm vụ thay đổi lưu lượng địng khí nén, có nghỉa thay đổi vận tốc cấu chấp hành * Van tiết lưu có tiết diện khơng đổi: Khe hở van có tiết diện khơng thay đổi , lưu lượng dịng chảy khơng thay đổi Ký hiệu: Hình 5.7 Van tiết lưu có tiết diện khơng thay đổi SVTH :Nguyễn Văn An, Lê Phước Bảo, Trần Hồng Ben Trang 29 Đồ Án Mơn Học HTĐKTĐ GVHD: Nguyễn Đắc Lực * Van tiết lưu có tiết diện thay đổi: Lưu lượng dòng chảy qua van thay đổi nhị vào vít điều chỉnh làm thay đổi tiết diện khe hở B A Ký hiệu : Ký hiệu chung Có mối nối ren Khơng có mối nối ren Hình 5.8 Van tiết lưu có tiết diện thay đổi * Van tiết lưu một chiều điều chỉnh tay: Nguyên lý hoạt động tượng tự van tiết lưu chiều điều chỉnh tay, nhiên dịng khí nén chiều từ A qua B, chiều nguợc lại bị chặn Ký hiệu : A • B • Hình 5.9 Van tiết lưu chiều điều chỉnh băng tay 4.3.3 Mô tả hệ thống đếm sản phẩm 4.3.3.1 Sơ đồ khối KHỐI HIỂN THỊ KHỐI CHẤP HÀNH KHỐI XỬ LÝ TRUNG TÂM KHỐI CẢM BIẾN SVTH :Nguyễn Văn An, Lê Phước Bảo, Trần Hồng Ben Trang 30 Đồ Án Mơn Học HTĐKTĐ GVHD: Nguyễn Đắc Lực 4.3.3.2 Sơ đồ nguyên lý C1 Vcc 33pF P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 XTAL2 33pF RST +5V R2 P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15 C3 100 10uF 29 30 31 R1 PSEN ALE EA 8K2 P1.0/T2 P1.1/T2EX P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD 39 38 37 36 35 34 33 32 XTAL1 18 21 P2.0 22 P2.1 23 P2.2 24 P2.3 25 26 27 28 10 11 12 13 14 15 16 17 P2.0 R3 R4 100 100 Q1 R5 2SA872 P2.1 1k2 Vcc KHOI XU LI TRUNG TAM P2.2 R3 R4 100 100 Q1 R5 2SA872 P2.3 2SA872 1k2 BC R7 U1:A RL1 10k RL2 RELAY1 P3.0 RELAY2 DC V24V V24V LM358 BC LED-RED VAN D3 Q2 R6 VAN 1k2 1k 2SA872 A B C D E F G KHOI HIEN THI AT89C52 RV1 Q2 R6 1k2 P3.0 P3.1 +5V A B C D E F G 19 11,0592 X1 C2 +5V U3 KHOI CAM BIEN KHOI CHAP HANH KHOI XU LI TRUNG TAM 4.3.3.3.Khối cảm biến +5V R7 10k RV1 U1:A P3.0 1k D3 LED-RED LM358 KHOI CAM BIEN SVTH :Nguyễn Văn An, Lê Phước Bảo, Trần Hoàng Ben Trang 31 Đồ Án Môn Học HTĐKTĐ GVHD: Nguyễn Đắc Lực - Gồm hai phần: + Phần phát + Phần thu - Được bố trí theo hành trình băng chuyền sản Mỗi lần có sản phẩm qua phát xung báo cho vi điều khiển biết - Phần phát led phát hồng ngoại - Phần thu led thu opamp so sánh * Nguyên lí hoặt đợng: lần có sản phẩm qua chắn ngang led phát thu làm cho opamp tạo xung đưa vào vi điều khiển 4.3.3.4 Khối xử lý trung tâm C1 33pF U3 X1 11,0592 C2 +5V 19 18 XTAL1 XTAL2 33pF R2 100 RST P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 +5V C3 10uF 29 30 31 R1 8K2 PSEN ALE EA P1.0/T2 P1.1/T2EX P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15 P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD 39 38 37 36 35 34 33 32 21 P2.0 22 P2.1 23 P2.2 24 P2.3 25 26 27 28 10 11 12 13 14 15 16 17 P2.0 P3.0 P3.1 AT89C52 KHOI XU LI TRUNG TAM +5V - Kiểm soát, điều khiển hoặt động mạch - Gởi liệu đến khối, điều khiển khối hoặt động - Khối dùng AT89C51 lập trình cho hoặt động mạch SVTH :Nguyễn Văn An, Lê Phước Bảo, Trần Hồng Ben Trang 32 Đồ Án Mơn Học HTĐKTĐ GVHD: Nguyễn Đắc Lực 4.3.3.5 Khối hiển thị P2.0 R3 R4 100 100 Q1 R5 2SA872 P2.1 Q2 R6 2SA872 1k2 A B C D E F G 1k2 A B C D E F G Vcc KHOI HIEN THI Vcc - Bao gồm led đoạn làm nhiệm vụ hiển thị số sản phẩm đếm 4.3.3.6 Khối chấp hành Vcc P2.2 R3 R4 100 100 Q1 R5 2SA872 P2.3 2SA872 1k2 BC VAN 1k2 Q2 R6 RL1 RL2 RELAY1 RELAY2 J1 DC V24V V24V DC VAN DAY TBLOCK-I2 J2 VAN BC VAN DAY2 TBLOCK-I2 KHOI CHAP HANH Gồm relay nhận điều khiển vi điều khiển + Một làm nhiệm vụ cấp nguồn cho động hoặt động chạy băng chuyền + Một làm nhiệm vụ cấp nguồn cho van khí hoạt động SVTH :Nguyễn Văn An, Lê Phước Bảo, Trần Hoàng Ben Trang 33 Đồ Án Mơn Học HTĐKTĐ GVHD: Nguyễn Đắc Lực 4.4 MƠ TẢ TỒN BỘ HỆ THỐNG BẰNG THUẬT TỐN Start Chay dong co bang tai Phat hien phe pham Đem du san pham Dung dong co bang tai Piston day san pham Piston lui lai Dung dong co bang tai Chay bang tai Nhan Stop Stop 4.5 TÓM LƯỢC VỀ QUÁ TRÌNH CHẾ TẠO VÀ LẮP RÁP MƠ HÌNH 4.5.1 Thiết kế khung giá thống băng chuyền a) Thiết kế khung: Thiết kế sơ khung dựa vào đặc tính lam việt băng chuyền nên khung giá phải có chiều dài phù hợp Hệ thống đẩy sản phẩm piston xilanh 20x100 chiều rộng củng phai lớn 20cm Phải có khoảng trống để bố trí thiết bị động điện, rơ le, đếm Sử dụng thép chử V để làm khung giá nhằm tạo độ cứng vững cho mơ hình SVTH :Nguyễn Văn An, Lê Phước Bảo, Trần Hoàng Ben Trang 34 Đồ Án Môn Học HTĐKTĐ GVHD: Nguyễn Đắc Lực b) Thiết kế hệ thống băng chuyền : Sử dụng hai trục φ để làm trục tan ba trục φ để làm hai trục đở hệ thồng căng đai Sử dụng ổ bi đở cho trục Đai truyền phải có độ ma sát cao để hạn chế trượt giửa đai trục 4.5.2 Thiết kế hệ thống phân loai đếm sản phẩm a) Thiết kế hệ thống phân loai sản phẩm: Sử dụng xilanh khí nén 20x100 để đẩy sản phẩm, van đảo chiều 5/2 van tiết lưu để điều chỉnh xilanh khí nén Rơle thường mở cơng tắc hành trình thường mở để điều khiển nhận biết sản phẩm b) Thiết kế hệ thồng đếm sản phẩm: Sử dụng led hồng ngoại để nhận biết sản phẩm qua c) Chọn động cho hệ thống: Sử dụng động chiều 24V để kéo băng tải cấp nguồn từ biến -  - SVTH :Nguyễn Văn An, Lê Phước Bảo, Trần Hoàng Ben Trang 35 Đồ Án Môn Học HTĐKTĐ GVHD: Nguyễn Đắc Lực MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY THIẾT KẾ .2 1.1.GIỚI THIỆU TÓM TẮT VỀ ĐỀ TÀI 1.2 KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG THỰC TẾ VÀ LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 2.1 PHÂN TÍCH CÁC HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG 2.1.1 Hoạt động phân loại thủ công 2.1.2 Hoạt động phân loại tự động .4 2.2 CÁC YÊU CẦU KHI THIẾT KẾ HỆ THỐNG 2.2.1 Các chuyển động .4 2.2.2 Các yêu cầu thiết kế 2.3 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ .5 2.3.1 Phương án .5 2.3.2.Phương án CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC VÀ KẾT CẤU MÁY 3.1.Tính tốn thơng số động học toàn máy 3.2 :Tính tốn động lực học tồn máy, xác định cơng suất phần tử dẫn động 3.2.1 Tính tốn cơng suất dẫn động cho thiết bị vận tải 3.2.2 Tính tốn động lực học tịan máy .8 3.2.2.1 Tính tốn cơng suất trục 3.2.2.2 Tính momen xoắn trục .8 3.4.2.3 Tính đường kính trục sơ CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 4.1 PHÂN TÍCH PHẦN TỬ DẨN ĐỘNG 4.1.1 Phân Tích Và Lựa Chọn Động Cơ Điện 4.1.1.1 Giới thiệu động điện chiều kích từ độc lập 4.1.2 Phân tích lựa chọn thiết bị vận tải 12 4.1.2.1 Phân loại 13 SVTH :Nguyễn Văn An, Lê Phước Bảo, Trần Hoàng Ben Trang 36 Đồ Án Môn Học HTĐKTĐ GVHD: Nguyễn Đắc Lực 4.1.2.2 Cấu tạo thiết bị vận tải 13 4.1.2.3 Lựa chọn thiết kế thiết bị vận tải .15 4.1.3 Phân tích lựa chọn cấu đẩy sản phẩm 16 4.1.3.1 Các loại piston xylanh 16 4.1.3.2 Tính tốn lựa chọn Pittong-Xilanh 17 4.2 Phân tích lựa chọn cảm biến 18 4.2.1 Cảm biến quang .18 4.2.2 Công tắc hành trình 23 4.3 PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHẦN TỬ TIỀN DẪN ĐỘNG .24 4.3.1 Máy nén khí - thiết bị phân phối khí nén 24 4.3.2 Các phần tử hệ thống điều khiển 25 4.3.3 Mô tả hệ thống đếm sản phẩm 28 4.4 MÔ TẢ TỒN BỘ HỆ THỐNG BẰNG THUẬT TỐN .33 4.5 TĨM LƯỢC VỀ Q TRÌNH CHẾ TẠO VÀ LẮP RÁP MƠ HÌNH 34 4.5.1.THIẾT KẾ KHUNG GIÁ VÀ HỆ THỐNG BĂNG CHUYỀN 34 4.5.2.THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI VÀ ĐẾM SẢN PHẨM 34 SVTH :Nguyễn Văn An, Lê Phước Bảo, Trần Hồng Ben Trang 37 Đồ Án Mơn Học HTĐKTĐ GVHD: Nguyễn Đắc Lực TÀI LIỆU THAM KHẢO 1) Sổ tay công nghệ chế tạo máy I,II - GS.TS NGUYỄN ĐẮC LỘC,PGS.TS LÊ VĂN TIẾN ,PGS.TS NINH ĐỨC TỐN , PGS.TS TRẦN XUÂN VIỆT Nhà xuất khoa học kỷ thuật 2) Điều khiển thuỷ khí lập trình PLC -THS.TRẦN TRỌNG HẢI 3) Thiết kế chi tiết máy - TRẦN TRỌNG HIỆP, NGUYỄN VĂN LẪM Nhà xuất bẳn giáo dục SVTH :Nguyễn Văn An, Lê Phước Bảo, Trần Hoàng Ben Trang 38