LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: NGUYỄN HỮU LỘC LỜI NÓI ĐẦU Trong bối cảnh kinh tế nay, giới nói chung nước ta nói riêng bước phát triển Đời sống người ngày nâng cao, yêu cầu hàng hóa để phục vụ cho đời sống người không số lượng, chất lượng mà có tính thẩm mỹ Vì cần bao bì, đóng gói Các sản phẩm sau đóng gói, bao bì đóng thành kiện (mỗi kiện có nhiều gói phụ thuộc vào kích thước lớn hay nhỏ kiện) Các kiện thùng làm chất liệu gỗ, giấy… chất liệu chủ yếu giấy Đóng thùng sản phẩm thành kiện giúp bảo quản sản phẩm tốt hơn, việc kiểm tra, vận chuyển từ nơi tới nơi khác đơn giản Đáp ứng cho yêu cầu này, nhiều loại máy móc thiết bị đời Đóng thùng sản phẩm cho sản phẩm vào thùng giấy chế tạo sẵn, sau dùng băng keo dán kín miệng thùng Công việc hầu hết thực tay thiết bị cầm tay cho suất thấp Để đáp ứng cho yêu cầu hàng hóa số lượng nhiều, tốc độ nhanh, có tính thẩm mỹ, ta cần áp dụng hệ thống dán thùng tự động Vì vậy, em tiến hành khảo sát thực đề tài : “Thiết Kế Máy Dán Keo Thùng Carton” Nội dung cụ thể luận văn bao gồm : chọn phương án dán thùng, tính toán động học, tính bền hệ thống truyền động kết cấu, thiết kế băng tải, thiết kế cấu dán (chủ yếu xác định kích thước động kết cấu), chọn sơ đồ mạch điện để điều khiển hệ thống Do kiến thức hạn hẹp nên trình thiết kế tính toán em không tránh khỏi sai sót thiếu thực tế kinh nghiệm thiết kế nên em mong có hướng dẫn bảo thầy để em củng cố hoàn thiện kiến thức bước vào thực tế sản xuất tương lai TPHCM, Ngày Tháng Năm 2013 Sinh viên thực Nguyễn Ái Mẫn THIẾT KẾ MÁY DÁN KEO THÙNG CARTON LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn thầy NGUYỄN HỮU LỘC tận tình hướng dẫn giúp đỡ em suốt trình làm luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy cô Bộ Môn Thiết Kế Máy giảng dạy suốt trình học tập, trang bị kiến thức chuyên ngành tạo điều kiện thuận lợi giúp em hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy cô trường Đại Học Bách K hoa TP.HCM dạy dỗ truyền đạt cho em kiến thức vô quý báu bổ ích để làm hành trang cho em sống Sinh viên Nguyễn Ái Mẫn Mục Lục LỜI NÓI ĐẦU LỜI CẢM ƠN Chương TỔNG QUAN MÁY DÁN KEO THÙNG CARTON .6 1.1 Giớ i thiệu máy dán thùng carto n 1.2 Các loại máy có mặt thị trường V iệt Nam 1.2.1 Máy dán thùng carto n WP-5050TB 1.2.2 Máy dán thùng carto n Brother FXJ-6050 1.2.3 Máy dán thùng carto n SF-6050A 1.2.4 Máy dán thùng carto n EXC-103TB 10 1.3 Mục đ ích nộ i d ung đề tài 11 1.3.1 Mục đích 11 1.3.2 Nội dung 11 Chương PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ .12 2.1 Yêu cầu kỹ thuật 12 2.2 Phân tích u nhược điểm phương án thiết kế 13 2.2.1 Phương án 13 2.2.2 Phương án 16 2.2.3 Phương án 18 2.2.4 Phương án 20 2.3 Chọ n phương án thiết kế 21 Chương CHỌN ĐỘNG CƠ, TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC .22 3.1 Chọ n độ ng 22 3.2 Tính toán truyền xích chọ n hộp giảm tốc 29 3.2.1 Phân p hố i tỷ số truyền .29 3.2.2 Tính toán truyền xích 29 Chương TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BĂNG TẢI .33 4.1 Tính toán tang dẫn động b ịd ẫn 33 4.1.1 Sơ lược tang dẫn độ ng bị dẫn 33 4.1.2 Tính toán trục tang 33 4.2 Tính toán lăn đỡ 41 4.3 Tính toán chọ n trục vit me 42 Chương TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG DÁN KEO 44 5.1 Sơ đồ nguyên lý .44 5.2 Xác định k ích thước cấu d án băng k eo 44 5.2.1 Các thông số 44 5.2.2 Tính toán k ích thư ớc khâu cấu dán 45 Chương THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN .52 6.1 Yêu cầu chung 52 6.2 Chọ n thiết bị điện 52 6.3 Mạch điện điều khiển 52 Tài Liệu Tham Khảo .56 Mục Lục Hình Vẽ Hình 1.1 Máy dán thùng carton WP-5050TB .6 Hình 1.2 Máy dán thùng carton Brother FXJ-6050 Hình 1.3 Máy dán thùng carton SF-6050A Hình 1.4 Máy dán thùng carton EXC-103TB 10 Hình 2.1 Kích thước thùng carton 12 Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý phương án .13 Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý phương án .16 Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý phương án .18 Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý phương án .20 Hình 3.1 Phân bố tải trọng băng tải 24 Hình 3.2 Động hộp giảm tốc hãng Watt .28 Hình 3.3 Các kích thước động hộp giảm tốc 28 Hình 4.1 Sơ đồ khoảng cách tang chủ động 34 Hình 4.2 Sơ đồ đặt lực biểu đồ mômen tang chủ động 35 Hình 4.3 Sơ đồ khoảng cách tang bị động 40 Hình 4.4 Sơ đồ đặt lực biểu đồ mômen trục tang bị động 41 Hình 4.5 Trục vit me 42 Hình 4.2-Catalog trục vit me công ty “TBI MOTION ” 43 Hình 5.1 Sơ đồ nguyên lý 44 Hình 5.2 Chiều dài mép dán băng keo thùng 45 Hình 5.3 Khâu (3) lăn dán băng keo (12 .45 Hình 5.4 Khâu (8), lăn dán băng keo (9) lò xo (7) 47 Hình 5.5 Khâu 49 Hình 5.6 Khâu (11), dao cắt (10) lò xo (2) 50 Hình 6.1 Sơ đồ mạch điện điều khiển 54 Chương TỔNG QUAN MÁY DÁN KEO THÙNG CARTON 1.1 Giới thiệ u máy dán thùng carton: Máy dán keo thùng carton sử dụng nhiều ngành công nghiệp thực phẩm, hàng hóa…nó dùng để đóng thùng sản phẩm thuận tiện việc vận chuyển Máy gồm có phận như: động cơ, hộp giảm tốc, băng tải, cấu dán keo 1.2 Các loại máy có mặt thị trư ờng Việt Nam: Hiện thị trường Việt Nam xuất nhiều chủng loại máy dán keo thùng carton tự động,bán tự động…của nhiều hãng giới sản xuất TAIWAN(R.O.C), WELLPACK-TAIWAN, SUPER PROVAC-ĐÀI LOAN, NHẬT, TRUNG QUỐC,… 1.2.1 Máy dán thùng carton WP-5050TB: Hình 1.1 Máy dán thùng carton WP-5050TB - Máy thích hợp dùng cho thùng carton cao *Thông số kỹ thuật: • Kích cỡ thùng carton: (L) 150-∞ x(W)100-500 x(H)100-500mm • Chiều cao bàn làm việc điều chỉnh từ 580-880mm • Tốc độ dán thùng: 700-1200 thùng/giờ • Chiều rộng băng keo sử dụng cho máy: 46-60mm • Nguồn điện: 220V • Kích thước máy: 1190x820x1200-1600mm 1.2.2 Máy dán thùng carton Brother FXJ-6050: Hình 1.2 Máy dán thùng carton Brother FXJ-6050 *Thông số kỹ thuật: • Kiểu dáng: bán tự động • Tốc độ băng tải: 20m/phút • Kích thước thùng dán: 150-500x110-600mm • Bề rộng băng keo: 60mm • Khối lượng sản phẩm: 20kg • Chiều cao bàn máy: 500mm • Kích thước máy: 1600x740x1590 • Trọng lượng máy: 145kg •Nguồn điện: 220/50-60Hz 1.2.3 Máy dán thùng carton SF-6050A: Hình 1.3 Máy dán thùng carton SF-6050A *Đặc điểm kỹ thuật: • Thay đổi chiều cao thùng nhờ tay quay bên • Có dẫn hướng thùng,sử dụng tay quay để thay đổi chiều rộng thùng • Đầu dán băng keo rời • Sử dụng thép không gỉ chất lượng cao *Thông số kỹ thuật: • Kích thước thùng: 180-500x100-600mm • Kích thước máy: 1020x850x1200-1600mm • Công suất: 700-1200 thùng/h • Loại băng keo: 48/60/75mm • Nguồn điện: 220V/50Hz 1.2.4 Máy dán thùng carton EXC-103TB: Hình 1.4 Máy dán thùng carton EXC-103TB - Máy có kết cấu đơn giản,dễ sử dụng.Mặt băng chuyền chế tạo thép không gỉ, băng tải bổ trí hợp lý,có sức tải lớn điều chỉnh nhẹ nhàng.Kết cấu tay dán THIẾT KẾ MÁY DÁN KEO THÙNG CARTON 10 - Với bề rộng lăn 48 mm, nên ta chọn chiều dài lăn dán băng keo lcl = 56 (mm), để tránh trường hợp băng keo bị dính vào hai đầu mút lăn - Chọn đường kính lăn là: D cl =38(mm) 3.Chiều dài mép dán băng keo thùng: Hình 5.2 Ch iều dài mép dán băng keo thùng 5.2.2 Tính toán kích thước khâu cấu dán: 1.Xét khâu (3 ) lăn dán băng keo (12 ): Hình Khâu (3) lăn dán băng k eo (12) Cho l AB =50(mm); (mm); l BC =91 (mm); lOA =137 (mm); l AD =60 O1 Aˆ B =1 ; Rcl=Dcl/2= 19(mm) - Để tạo đượ c mép dán có chiều dài 70 (mm) k hoảng cách từ tâm lăn dán băng keo (12) đến mặt thùng h = 70 (mm) - Khi thùng di chuyển vào, khâu (3) lăn dán băng keo (12) q uay gó c α2 quanh tâm A nâng lên đoạn là: h+ R CL = 70+ 19 =89 (mm) Ta có: Cosα = lAD − Rcl l AO = 60 −19 137 Và: C osα = Nên : lAD + h = 60 + 70 = 0,95 , suy : α =18,40 137 l AO1 = 0,3, suy : α = 72 ,5 0 α = α − α1 = 72,5 -18 ,4 =54 ,1 Vậy k hâu (3 ) lăn dán băng keo (12 ) q uay quanh tâm A góc α =54,1 Lúc AB q uay góc 54,10 quanh tâm A Ta có : B ′Aˆ I ′ = α + O Aˆ B + α = 18,4 + 16 + 54,1 = 88 ,5 l Cos B′Aˆ I ′= AI ' ; suy : l AI ' = lAB' l Ta có: l AI =l 0 AB' Cos B′Aˆ I ′= 50 cos88 ,50=1 ,3 (mm) co s BAˆ I = 50 co s(18,4 0+ 16 0) = 1,3 (mm) l II '= lAI - l AI = 41,3 -1 ,3 = 40 (mm) Vậy AB nâng lên đoạn 40 (mm) Ta thấy B ′Aˆ I ′ = 88 ,5 0< 00 nên thỏa mãn đ iều k iện q uay khâu (3) lăn dán băng keo (12 ) Xét khâu (8), lăn dán băng keo (9) lò xo (7 ): Hình Khâu (8), lăn dán băng k eo (9 ) lò xo (7) - Cho l ao =109 mm ; bo l =144 mm ; l =42mm ; ab baˆi =230 - Khi khâu (3) q uay quanh tâm A tác động qua khâu (6) truyền đến khâu (8) làm k hâu (8 ) quay gó c ω q uanh tâm a -Ta xét cho trường hợp khoảng cách từ mặt thùng giấy đến lăn (9) lăn (12) phải N ên chiều cao khâu (8 ) lăn (9) phải nâng là: l = h+Rcl = 70 +19=89 (mm) Ta có: +h l Cosω1 = Ta có: = ad lao + 34 cos = 70 109 = 0,95 ; suy : ω =17,4 l ad − RCL 34 − 19 lao 109 = 0,14 ; suy : ω = 82 → ω2 = ω - ω = 820-17,40= 64,6 Vậy khâu (8) lăn (9) q uay quanh tâm a góc Do ac q uay quanh tâm a góc Ta có : Suy ra: ω2 = 64,6 ω2 = 64,6 baˆb = 4,60 ' ' b aˆi baˆ b' - baˆi = 64,6 0-23 0= 41 ,6 = Mặt khác: l =l ab cos baˆi =42 cos230 = 38,7 (mm) l ai' = l ab' cos b' aˆi' = 42 cos41 ,60= 31 ,4 (mm) l ii' - l ai' = 38 ,7 -31,4 =7,3 (mm) Vậy ab quay q uanh tâm a nâng lên đoạn 7,3 (mm) Ta có: lib = lab sin baˆi =42 sin230 = 16,4 (mm) l i 'b' = l ab' sin b' aˆi' =4 2.sin41,6 0= 7,9 (mm) Lò xo (7 ) b ị giãn đoạn : lmax = lib + li 'b' = 16 ,4 + 27 ,9 = 44 ,3 (mm) 3.Xét khâu (6 ) : Hình 5.5 Khâu - Thanh AB quay quanh tâm A với gó c ab quay quanh tâm a góc α =54 ,1 , tác động vào Bb làm α = 64,6 - Chiều dài Bb p hụ thuộc vào khoảng cách hai tâm A a - Kho ảng cách tâm A a phụ thuộc vào kết cấu thân máy k he hỡ lăn dán băng keo lăn dán băng keo vị trí cao - Để đảm bảo cho kích thước chiều dài nhỏ thùng không nhỏ khe hỡ lăn dán băng keo e Nên : e < lmin = 150 (mm) Chọn e = 62 (mm) Kho ảng cách tâm A a là: lAa= lAC+ lac+Dcl+ e = 131 +108 +38 +62=339 (mm) 4.Xét khâu (11), dao cắt (10) lò xo (2): Hình 5.6 Khâu (11), dao cắt (10) lò x o (2 ) - C họn gó c xoay khâu (11 ) β = 20 0, l KH = 72 (mm), l HN = 117 (mm), l K1K = 18 (mm) - Điểm P quay lên tới vị trí cao điểm P’ Khi thùng giấy vừa khỏi điểm P’ k hâu (11) rơi trở lại vị trí ban đầu đồng thời dao (10 ) cắt băng keo Để đảm bảo đạt đượ c mép dán 70mm vị trí dao cắt điểm N1 cách điểm P’ k ho ảng l N1 P' = 70 (mm) Ta có: l NP = lN 'P' lN 'P' = lN P'1 cos50= 70.cos50 ≈ 70 (mm) =70 (mm) THIẾT KẾ MÁY DÁN KEO THÙNG CARTON 61 Kho ảng cách điểm đầu mút P khâu (11 ) cách vị trí đặt dao cắt băng keo 70 mm THIẾT KẾ MÁY DÁN KEO THÙNG CARTON 62 Ta có: l P'P2 =l HP' sin50 =(117 +70).sin50 = 16 ,5 0 (mm) l PP = l HP sin25 = (117 +70).sin25 =79 (mm) Suy ra: l PP' =l PP1 -l = 79-16,5= 62,5 (mm) Vậy k hâu (11 ) quay q uanh tâm H với gó c quay 20 nâng lên độ cao 62 ,5 (mm) Ta có: l KK1 =l HK sin250=72.sin25 =30,4 (mm) lKK = l + l =30 ,4+18= 48 ,4 (mm) KK KK 1 0 lKM = l KK / sin 25 =48,4/sin2 =114,5 (mm) Suy ra: lHM = lKM − lKH = 114,5-72 =42 ,5 (mm) Vậy thùng giấy chạm vào k hâu (11 ) điểm M cách tâm q uay H đoạn 42,5 (mm) Theo q uy tắc tam giác đồng dạng, ta có: KK ' KH PP' = HP Suy ra: lKK ' = lPP' lKH = 62,5 lHP = 24 72 (mm) 117 + 70 Vậy lò xo (2) bị dãn đoạn l KK ' =24 (mm) Chương THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN 6.1 Yê u cầu chung: - Hệ thống dán thùng hoạt động hai băng tải phải chuyển động đồng thời để đư a thùng giấy vào cấu dán băng keo tiến hành dán băng keo Lúc hai động điều khiển hai băng tải phải k hởi động cách đồng b ộ - Khi hệ máy gặp có phải có nút dừng k hẩn cấp - Hiển thị rõ ràng trạng thái ho ạt động hệ thống - Đơn giản d ễ sử dụng - Đảm bảo an toàn cho thiết bị điện 6.2 Chọn thiế t bị điện: - Cầu dao : đóng ho ặc mở điện cung cấp cho toàn hệ thống - Cầu chì : dùng để bảo vệ cho thiết b ị điện tránh k hỏi cố ngắn mạch - Công tắc tơ : cung cấp điện cho mạch động lực trì dòng điện tro ng mạch điều khiển - Nút nhấn có đèn : khởi động hệ thống điều k hiển - Nút nhấn đèn : tắt hệ thống điều k hiển - Nút Reset : tắt k hẩn cấp hệ thống điều k hiển - Đèn : hiển thị trạng thái hoạt động mạch điện điều k hiển - Rơle nhiệt : bảo vệ động khỏi bị tải 6.3 Mạch điện điều khiển : - Đối với việc điều k hiển động điều quan trọng vấn đề k hởi động, đảo chiều, hãm thay đổi tốc độ động Với máy dán thùng yêu cầu chuyển động động thực chuyển động liên tục, không yêu cầu đảo chiều, hãm thay đổi tốc độ nên mạch điện điều k hiển tương đối đơn giản - Có hai cách để k hởi động động : k hởi động trực tiếp k hởi động gián tiếp - Lúc bắt đầu đóng điện cho động cơ, tốc độ , suất điện động nên dòng điện phần ứng động lúc mở máy Imm lớn - Có hai cách để k hởi động động : k hởi động trực tiếp k hởi động gián tiếp Lúc bắt đầu ng điện cho động cơ, tốc độ , suất điện động nên dòng điện phần ứng động lúc mở máy Imm lớn Imm = Inm = U − E = U (4.16 [7]) RuΣ Ru Động có cô ng suất lớn Ru nhỏ (dây to) nên Imm lớn, điều làm xấu chế độ chuyển mạch động cơ, đốt ng mạnh động gây sụt áp cho lưới điện, làm hư hỏng thiết b ị điện Để tránh tình trạng sụt áp cho lưới điện động có công suất lớn gây ra, ta sử dụng cách k hởi động gián tiếp Động ta có công suất nhỏ nên dây q uấn có tiết diện nhỏ, điện trở Ru lớn, dòng Imm nhỏ, k hô ng gây sụt áp cho lưới điện nên ta chọn phương p háp khởi động trực tiếp - Mômen động tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện vào động : M = k.Φ.Iu (4.8 [7 ]) K hi động q uá tải tro ng thời gian lâu ảnh hưởng xấu đến động nên ta cần phải dùng thiết b ị bảo vệ tải lâu cho động Ta dùng rơle nhiệt để bảo vệ động k hỏi b ị tải Rơle nhiệt có q uán tính nhiệt lớn dò ng tải q ua p hần tử đốt ng tăng lên cần thời gian để nhiệt truyền đến băng kép làm băng kép cong lên Vì rơle nhiệt k hô ng có tác dụng cắt mạch tức thời dòng tăng lên mạnh, nghĩa k hô ng thể bảo vệ động b ị cố ngắn mạch - Sơ đồ mạch điện : N L1 L2 L3 CD CC1 K CC2 DK K RN RN RN R Hình 6.1 M Sơ1 đồ mạch điện điều khiển +CD : cầu dao K DC1 +CC1 , C C2 : cầu chì +K : cuộn dây tiếp điểm công tắc tơ +RN : rơle nhiệt +DC : động +R : nút Reset +M : nút mở hệ thống +D : nút dừng hệ thống +DK : đèn tín hiệu D - Nguyên lý hoạt động : Sau k hi ng cầu dao CD, động DC chưa hoạt động, nhấn nút k hởi động M, hai cuộn dây K1 có điện, làm cho tiếp điểm K ng lại, mạch động lực đóng lại làm động DC ho ạt động buông nút nhấn M dòng điện trì nhờ tiếp điểm K mắc song so ng với nút k hởi động M Mạch động lực mạch điều k hiển bảo vệ ngắn mạch nhờ cầu chì CC1 , CC Khi nhấn nút dừng D, cuộn dây K không cung cấp điện làm tiếp điểm K mở làm hở mạch, động DC ngừng ho ạt động Khi hệ thống hoạt động gặp cố bất ngờ, ấn nút R để cắt điện toàn mạch điều khiển mạch động lực làm cho hệ thống k hô ng hoạt động Động DC bảo vệ rơle nhiệt RN Khi tải vượt mức cho phép, rơle nhiệt tác động, mở tiếp điểm thường đóng RN để ngắt điện toàn b ộ mạch điều khiển, ngừng cung cấp điện cho mạch động lực làm động DC ngừng ho ạt động Sau k hi xử lý cố, ấn lại nút phục hồi mở cho hệ thống hoạt động Ta d ùng đèn báo DK để nhận biết trạng thái hoạt động động DC Tài Liệu Tham Khảo [1 ] Phạm Đức & Nghiêm Xuân Lạc : Tính toán máy nâng chuyển – N hà Xuất Bản Hải P hò ng – 1997 [2 ] Nguyễn Hồng Ngân & Nguyễn Danh Sơn : Kỹ thuật nâng chuyển (tập ) – Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia TP.Hồ Chí Minh– 2010 [3 ] Trịnh Chất & Lê Văn Uyển : Thiết k ế hệ th ố ng dẫn động k hí (tập 1&2 ) – Nhà Xuất Bản Giáo Dục – 1998 [4 ] Nguyễn Hữu Lộc : C sở thiết k ế máy – Nhà Xuất Bản Đại Học Q uốc Gia TP.Hồ Chí Minh– 2010 [5 ] Lại K hắc Liễm : Cơ Học Máy –Trường Đại Học Quốc Gia TP.Hồ Chí Minh – 2009 [6 ] Lê Hoàng Tuấn : S ứ c bền v ật liệu (tập &2) – Nhà Xuất Bản K ho a Học Và K ỹ Thuật – 2008 [7 ] Vũ Quang Hồi : Giáo Trình Kỹ Thu ậ t Điều Khiển Độ ng C Điện – Nhà Xuất Bản Giáo Dục – 2002 [8 ] Nguyễn Ngọc Cẩn: Trang bị điện máy cắt kim loại – Nhà xuất Đại học q uốc gia TP.HCM – 2001 [9 ] Trần Hữu Q uế : V ẽ k ỹ thu ậ t k hí (tập &2) – N hà Xuất Bản Giáo dục - 2007 ... Hình Vẽ Hình 1.1 Máy dán thùng carton WP-5050TB .6 Hình 1.2 Máy dán thùng carton Brother FXJ-6050 Hình 1.3 Máy dán thùng carton SF-6050A Hình 1.4 Máy dán thùng carton EXC-103TB... QUAN MÁY DÁN KEO THÙNG CARTON .6 1.1 Giớ i thiệu máy dán thùng carto n 1.2 Các loại máy có mặt thị trường V iệt Nam 1.2.1 Máy dán thùng carto n WP-5050TB 1.2.2 Máy dán thùng. .. Chương TỔNG QUAN MÁY DÁN KEO THÙNG CARTON 1.1 Giới thiệ u máy dán thùng carton: Máy dán keo thùng carton sử dụng nhiều ngành công nghiệp thực phẩm, hàng hóa…nó dùng để đóng thùng sản phẩm thuận