intTypePromotion=1

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾT RÓT NƢỚC TINH KHIẾT BÌNH 21 LÍTBỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐH CÔNG NGHỆ SÀI GÕN1CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAMĐộc Lập- Tự Do- Hạnh PhúcNHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SINH VIÊN THỰC HIỆN: Họ và tên: DƢƠNG NGỌC HOÀNG PHẠM HU

Chia sẻ: Duong Ngochoang | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:99

0
201
lượt xem
51
download

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾT RÓT NƢỚC TINH KHIẾT BÌNH 21 LÍTBỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐH CÔNG NGHỆ SÀI GÕN1CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAMĐộc Lập- Tự Do- Hạnh PhúcNHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SINH VIÊN THỰC HIỆN: Họ và tên: DƢƠNG NGỌC HOÀNG PHẠM HU

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾT RÓT NƢỚC TINH KHIẾT BÌNH 21 LÍT BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐH CÔNG NGHỆ SÀI GÕN 1 CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập- Tự Do- Hạnh Phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SINH VIÊN THỰC HIỆN: Họ và tên: DƢƠNG NGỌC HOÀNG PHẠM HUY ĐỨC PHẠM THANH TUẤN Lớp: CĐT-K3 I. Hệ: ĐH-NCQ Các số liệu ban đầu: Kích thƣớc bình 21 lít: Ngành: Cơ điện tử Đƣờng kính: 250mm Chiều cao của bình: 450mm Thể tích bình: 21 lít II. Nội dung thuyết minh tính toán: Khảo sát phần truyền động...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾT RÓT NƢỚC TINH KHIẾT BÌNH 21 LÍTBỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐH CÔNG NGHỆ SÀI GÕN1CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAMĐộc Lập- Tự Do- Hạnh PhúcNHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SINH VIÊN THỰC HIỆN: Họ và tên: DƢƠNG NGỌC HOÀNG PHẠM HU

  1. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾT RÓT NƢỚC TINH KHIẾT BÌNH 21 LÍT 1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƢỜNG ĐH CÔNG NGHỆ SÀI GÕN Độc Lập- Tự Do- Hạnh Phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SINH VIÊN THỰC HIỆN: Họ và tên: DƢƠNG NGỌC HOÀNG PHẠM HUY ĐỨC PHẠM THANH TUẤN Lớp: CĐT-K3 Hệ: ĐH-NCQ Ngành: Cơ điện tử I. Các số liệu ban đầu: Kích thƣớc bình 21 lít: Đƣờng kính: 250mm Chiều cao của bình: 450mm Thể tích bình: 21 lít II. Nội dung thuyết minh tính toán: Khảo sát phần truyền động cơ khí Thiết kế mạch điện điều khiển ứng dụng PLC và màn hình HMI Tính toán hệ thống truyền động khí nén Trình bày hƣớng phát triển đề tài III. Các bản vẽ :  Bản vẽ tổng thể máy chiết rót : 1 bản A0  Bản vẽ lƣu đồ giải thuật : 1 bản A0  Bản vẽ mạch điều khiển và mạch động lực :1 bản A0  Bản vẽ mạch khí nén: 1 bản A0  Bản vẽ các cụm chi tiết: 3 bản A3 IV. Cán bộ hướng dẩn: Hồ Hữu Hân V. Ngày giao nhiệm vụ thiết kế: Ngày 28 tháng 04 năm 2011 VI. Ngày hoàn thành thiết kế: Ngày 27 tháng 07 năm 2011 Cán bộ hƣớng dẩn Chủ nhiệm khoa Ngày…..tháng…..năm 2011 Ngày…..tháng……năm 2011 GVHD: Hồ Hữu Hân SVTH: Dƣơng Ngọc Hoàng, Phạm Huy Đức Phạm Thanh Tuấn
  2. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾT RÓT NƢỚC TINH KHIẾT BÌNH 21 LÍT 2 Nhận xét của giáo viên hướng dẫn I. Khối lượng .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. II. Nội dung trình bày .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. III. Ưu khuyết điểm .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. IV. Kết luận ....................................................................................................................... .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. Ngày…..tháng…..năm 2011 Thầy giáo hƣớng dẫn GVHD: Hồ Hữu Hân SVTH: Dƣơng Ngọc Hoàng, Phạm Huy Đức Phạm Thanh Tuấn
  3. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾT RÓT NƢỚC TINH KHIẾT BÌNH 21 LÍT 3 Nhận xét của giáo viên duyệt I. Khối lượng .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. II. Nội dung trình bày .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. III. Ưu khuyết điểm .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. IV. Kết luận: ..................................................................................................................... .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. Ngày…..tháng…..năm2011 Giáo viên duyệt GVHD: Hồ Hữu Hân SVTH: Dƣơng Ngọc Hoàng, Phạm Huy Đức Phạm Thanh Tuấn
  4. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾT RÓT NƢỚC TINH KHIẾT BÌNH 21 LÍT 4 LỜI NÓI ĐẦU Trong công cuộc Công nghiệp hoá - Hiện đại hoá đất nƣớc, cơ khí nói chung đóng một vai trò rất quan trọng. Nhƣng ngày nay với sự phát triển vƣợt bậc của công nghệ, cơ khí truyền thống không thể mang lại hiệu quả cao trong nền kinh tế thị trƣờng. Chính vì vậy đã xuất hiện một xu hƣớng mới trong công nghệ, đó là sự kết hợp giữa cơ khí, công nghệ thông tin và điện tử để hình thành một lĩnh vực mới: Lĩnh vực Cơ khí tự động hoá. Trên thế giới, cơ khí tự động hoá đã xuất hiện từ khá lâu và phát triển rất mạnh, nhƣng tại Việt Nam đây vẫn là một lĩnh vực mới và đang trong quá trình hình thành và phát triển. Một trong những sản phẩm của cơ điện tử - tự động hoá là những hệ thống chiết rót và đóng nắp bình tự động. Bên cạnh đó nhu cầu về nƣớc uống cũng nhƣ các sản phẩm đóng gói ngày càng tăng. Nắm đƣợc tầm quan trọng của hệ thống Nhóm thực hiện nghiên cứu, thiết kế và chế tạo một mô hình hệ thống chiết rót và đóng nắp bình nƣớc uống 21 lít tự động. Sản phẩm cũng nhƣ kết quả đạt đƣợc ngày hôm nay tuy không có gì lớn lao nhƣng đó là những thành quả bƣớc đầu trƣớc khi chúng em ra trƣờng bƣớc vào một cuộc sống mới. Mặc dù chúng em đã cố gắng hết sức mình để hoàn thiện hệ thống nhƣng do còn nhiều khó khăn về tài chính cũng nhƣ kiến thức nên không tránh khỏi những thiếu sót. Chúng em mong nhận đƣợc những ý kiến đóng góp của quý Thầy Cô. Chúng em xin chân thành cảm ơn Thầy HỒ HỮU HÂN đã giúp đỡ chúng em trong suốt thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp. Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô . Nhóm sinh viên thực hiện Dƣơng Ngọc Hoàng Phạm Huy Đức Phạm Thanh Tuấn GVHD: Hồ Hữu Hân SVTH: Dƣơng Ngọc Hoàng, Phạm Huy Đức Phạm Thanh Tuấn
  5. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾT RÓT NƢỚC TINH KHIẾT BÌNH 21 LÍT 5 Mục lục Trang Phần 1: Giới thiệu ........................................................................................ 1.1 Tổng quan tự động hoá sản suất ............................................................... 08 1.1.1. Khái niệm tự động hoá ......................................................................... 08 1.1.2. Phân loại tự động hoá ........................................................................... 08 1.1.3. Tự động hoá trong thực tế hiện nay ..................................................... 09 1.1.4. Sự cần thiết phải có tự động hoá ......................................................... 09 1.1 . Nhu cầu sử dụng nƣớc uống và thực trạng sản suất ở VN .. ................... 11 1.2.1. Nhu cầu sử dụng các nƣớc uống đóng bình ......................................... 11 1.2.2. Thực trạn sản suất của các công ty ở Việt Nam ................................... 12 Phần 2. Thiết kế cơ khí và chế tạo hệ thống ............................................... 15 2.1 Giới thiệu hình ảnh và nguyên lý dây chuyền thiết kế ............................. 15 2.1.1. Nguyên lý hoạt động dây chuyền bình cổ dài ...................................... 16 2.1.2. Nguyên lý hoạt động dây chuyền bình cổ ngắn ................................... 16 2.2 Vật liệu chế tạo dây chuyền ....................................................................... 16 2.2.1. Tìm hiểu về Inox ................................................................................. 17 2.2.2. Vật liệu chế tạo .................................................................................... 2.3 Sơ đồ các cụm chi tiết trong dây chuyền ................................................... 2.3.1.Cụm cấp phôi ......................................................................................... 2.3.2.Cụm chiết nƣớc ...................................................................................... 2.3.3 Cụm đóng nắp. ....................................................................................... 2.3.4 Cụm cấp nắp nhỏ. ................................................................................... 2.3.5. Cụm cấp nắp lớn ................................................................................... 2.3.6. Cụm siết nắp .......................................................................................... GVHD: Hồ Hữu Hân SVTH: Dƣơng Ngọc Hoàng, Phạm Huy Đức Phạm Thanh Tuấn
  6. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾT RÓT NƢỚC TINH KHIẾT BÌNH 21 LÍT 6 2.3.7. Cụm băng tải ......................................................................................... 2.4. Tính toán hệ thống chiết rót nƣớc ............................................................ Phần III. THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN ................................................... 74 3.1. Giới thiệu vài nét về PLC ....................................................................... 74 3.1.1 . Tài liệu .................................................................................................. 75 3.1.2 Họ FX. .................................................................................................... 76 3.1.3. Hệ điều khiển lập trình .......................................................................... 78 3.1.4. Để lập trình một PC............................................................................... 78 3.1.5.Kỹ thuật ghép nối máy tính .................................................................... 79 3.2. Phƣơng pháp truyền dữ liệu ..................................................................... 79 3.2.1 Giới thiệu truyền thông qua chuẩn RS232 .............................................. 79 3.2.1 Thiết kế hệ thống điện ............................................................................ 82 3.3.Sơ đồ kết nối mạch điện ............................................................................ 83 3.4. Giới thiệu một số phụ kiện trong mô hình ............................................... 83 3.4.1 Giới thiệu cảm biến quang . ................................................................... 84 3.4.2 Giới thiệu màn hình cảm ứng. ................................................................ 85 PHẦN 4. THIẾT KẾ HỆ THỐNG KHÍ NÉN ................................................ 86 4.1. Xác định các phần tử trong hệ thống ....................................................... 86 4.1.1. Kí hiệu và hình dạng các phần tử trong hệ thống ................................. 86 4.1.2. Xác định xilanh khí nén ........................................................................ 87 4.2.Tính lƣu lƣợng qua các xilanh .................................................................. 87 4.3. Xác định van phân phối khí nén ............................................................... 89 4.4.Xác định cổ ống nối .................................................................................. 90 4.5. Xác định bộ cấp khí ................................................................................. 92 4.5.1Chọn F. .................................................................................................... 92 4.5.2. Chọn R .................................................................................................. 93 GVHD: Hồ Hữu Hân SVTH: Dƣơng Ngọc Hoàng, Phạm Huy Đức Phạm Thanh Tuấn
  7. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾT RÓT NƢỚC TINH KHIẾT BÌNH 21 LÍT 7 4.5.3. Chọn L ................................................................................................... 93 4.6. Xác định máy nén khí ............................................................................. 94 4.6.1.Lƣu lƣợng của hệ thống ......................................................................... 94 4.6.2.Chọn kiểu máy nén................................................................................. 94 4.6.3.Tính toán xác định máy nén ................................................................... 94 4.7. Xác định thể tích bình dự trữ khí nén ...................................................... 95 4.8. Hiệu suất năng lƣợng của máy nén .......................................................... 96 4.9. Xác định thời gian nghỉ của máy nén ....................................................... 97 4.10. Sơ đồ khí nén và mạch điều khiển ......................................................... 97 4.10.1. Mạch khí nén ....................................................................................... 98 4.10.2. Mạch điều khiển khí nén ..................................................................... 98 KẾT LUẬN ..................................................................................................... 99 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 100 GVHD: Hồ Hữu Hân SVTH: Dƣơng Ngọc Hoàng, Phạm Huy Đức Phạm Thanh Tuấn
  8. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾT RÓT NƢỚC TINH KHIẾT BÌNH 21 LÍT 8 Tóm tắt đề tài Trên thế giới, cơ khí tự động hoá đã xuất hiện từ khá lâu và phát triển mạnh mẽ, nhƣng tại Việt Nam đây vẫn là một lĩnh vực mới đang trong quá trình hình thành và phát triển. Một trong những sản phẩm của cơ điện tử - tự động hoá là những hệ thống chiết rót và đóng nắp bình tự động Với xu hƣớng phát triển vũ bảo của xã hội hiện nay (bao gồm cả nông nghiệp, công nghiệp, sự gia tăng dân số…) đã ảnh hƣởng không nhỏ đến nguồn nƣớc sạch mà chúng ta đang sử dụng. Với những khó khăn về giá thành cao, vận hành, sửa chữa, bảo dƣỡng… dây chuyền chiết rót và đóng nắp bình tự động nhập ngoại của các doanh nghiệp ở Việt Nam, Nhóm thực hiện nghiên cứu, thiết kế và chế tạo một mô hình hệ thống chiết rót và đóng nắp bình nƣớc 21 lít tự động. Mục đích của đề tài thiết kế:  Thiết kế dây chuyền sản xuất nƣớc đóng chai bình 21 lit. dây chuyền chiết rót đƣợc 2 loại bình. - Loại bình cổ dài sử dụng nắp nhỏ đóng chặt. Yêu cầu thiết kế hệ thống đóng nắp - Loại bình cổ ngắn sử dụng nắp lớn có ren siết chặt , yêu cầu thiết kế hệ thống siết nắp.  Nguồn nƣớc tinh khiết có chất lƣợng đạt chuẩn nƣớc uống tinh khiết TCVN 6096:2004.  Điện áp sử dụng: 1 pha 220V/50Hz  Dòng tải: không nhỏ hơn 5A tuỳ theo công suất bơm và các thiết bị ngoại vi khác.  Các thiết bị an toàn điện: hệ thống đƣợc thiết kế ELCB chống giật trên toàn hệ thống và các thiết bị khác đạt chuẩn CE. Nút tắt khẩn cấp khi có sự cố xảy ra.  Khung sƣờn thiết bị: đƣợc thiết kế bằng thép không gỉ SS304, chịu đƣợc lực rung lớn.  Ống dẩn nƣớc: ống chịu áp lực cao bằng PVC đảm bảo an toàn vệ sinh, không đóng cặn, gỉ sét và gây ra các nấm mốc vi sinh. Việc chế tạo cơ khí, điều khiển hệ thống để từ đó làm nền tảng lý thuyết và thực nghiệm cho việc xây dựng hệ thống ứng dụng trong thực tiễn sản xuất. Sau thời gian tìm hiểu, dựa trên các lý thuyết về cơ khí hóa, tự động hóa và thực nghiệm chế tạo Nhóm đã hoàn thành “dây chuyền chiết rót và đóng nắp bình tự động” với sản lƣợng 900 bình / ngày. GVHD: Hồ Hữu Hân SVTH: Dƣơng Ngọc Hoàng, Phạm Huy Đức Phạm Thanh Tuấn
  9. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾT RÓT NƢỚC TINH KHIẾT BÌNH 21 LÍT 9 PHẦN 1 : GIỚI THIỆU 1.1. Tổng quan tự động hóa sản xuất 1.1.1. Khái niệm tự động hóa Là dùng năng lƣợng phi sinh vật ( cơ, điện, điện tử …) để thực hiện một phần hay toàn bộ quá trình công nghệ mà ít nhiều không cần sự can thiệp của con ngƣời. Tự động hoá là một quá trình liên quan tới việc áp dụng các hệ thống cơ khí, điện tử, máy tính để hoạt động, điều khiển sản xuất. Công nghệ này bao gồm: + Những công cụ máy móc tự động. + Máy móc lắp ráp tự động. + Ngƣời Máy công nghiệp. + Hệ thống vận chuyển và điều khiển vật liệu tự động. + Điều khiển có hồi tiếp và điều khiển quá trình bằng máy tính. + Hệ thống máy tính cho việc thảo kế hoạch, thu nhập dữ liệu và ra quyết định để hỗ trợ các hoạt động sản xuất. 1.1.2. Phân loại tự động hóa - Tự động hoá cứng: Là một hệ thống trong đó một chuỗi các hoạt động (xử lý hay lắp ráp ) cố định trên một cấu hình thiết bị. Các nguyên công trong dây chuyền này thƣờng đơn giản. Chính sự hợp nhất và phối hợp các nguyên công nhƣ vậy vào một thiết bị làm cho hệ thống trở nên phức tạp. Những đặc trƣng chính của tự động hoá cứng là:  Đầu tƣ ban đầu cao cho những thiết bị thiết kế theo đơn đặt hàng.  Năng suất máy cao.  Tƣơng đối không linh hoạt trong việc thích nghi với các thay đổi sản phẩm. - Tự động hoá lập trình: Thiết bị sản xuất đƣợc thiết kế với khả năng có thể thay đổi trình tự các nguyên công để thích ứng với những cấu hình sản phẩm khác nhau. Chuỗi các hoạt động có thể điều khiển bởi một chƣơng trình, tức là một tập lệnh đƣợc mã hoá để hệ thống có thể đọc và diễn dịch chúng. Những chƣơng trình mới có thể đƣợc chuẩn bị và nhập vào thiết bị để tạo ra sản phẩm mới. Một vài đặc trƣng của tự động hoá lập trình là:  Đầu tƣ cao cho những thiết bị có mục đích tổng quát  Năng suất tƣơng đối thấp so với tự động hoá cứng.  Sự linh hoạt khi có sự thay đổi trong cấu hình sản phẩm. GVHD: Hồ Hữu Hân SVTH: Dƣơng Ngọc Hoàng, Phạm Huy Đức Phạm Thanh Tuấn
  10. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾT RÓT NƢỚC TINH KHIẾT BÌNH 21 LÍT 10  Thích hợp nhất là cho sản xuất hàng loạt. Tự động hoá linh hoạt là sự mở rộng của tự động hoá lập trình đƣợc. Khái niệm của tự động hoá linh hoạt đã đƣợc phát triển trong khoảng 25 đến 30 năm vừa qua. Và những nguyên lý vẫn còn đang phát triển. - Tự động hoá linh hoạt: Là hệ thống tự động hoá có khả năng sản xuất rất nhiều sản phẩm ( hay bộ phận ) khác nhau mà hầu nhƣ không mất thời gian cho việc chuyển đổi từ sản phẩm này sang sản phẩm khác. Không mất thời gian cho sản xuất cho việc lập trình lại và thay thế các cài đặt vật lý ( công cụ đồ gá, máy móc ). Hiệu quả là hệ thống có thể lên kế hoạch kết hợp sản xuất nhiều loại sản xuất khác nhau thay vì theo từng loại riêng biệt. Đặc trƣng của tự động hoá linh hoạt có thể tóm tắt nhƣ sau:  Đầu tƣ cao cho thiết bị.  Sản xuất liên tục những sản phẩm hỗn hợp khác nhau.  Tốc độ sản xuất trung bình.  Tính linh hoạt khi sản phẩm thay đổi thiết kế. 1.1.3. Tự động hóa trong thực tế hiện nay Ngày nay nhiều nƣớc tiên tiến trên thế giới đã có nhiều đƣờng dây tự động phân xƣởng tự động và cả nhà máy tự động gia công các sản phẩm hàng loạt lớn, hàng khối nhƣ vòng bi, pittong, chốt ắc… Để áp dụng tự động hoá vào điều kiện sản xuất hàng loạt nhỏ và sản xuất đơn chiếc khi mà số lƣợng chi tiết trong loạt ít mà chủng loại lại nhiều, ngƣời ta đã dùng máy điều khiển theo chƣơng trình số. Máy này cho phép điều chỉnh máy nhanh khi chuyển sang gia công loạt chi tiết khác. Bƣớc phát triển tiếp theo là sự xuất hiện của trung tâm gia công mà đặc điểm của nó là có ổ trữ dụng cụ để thay thế theo trình tự gia công. Những năm gần đây trên thế giới đặc biệt là các nƣớc tƣ bản có khuynh hƣớng mạnh hệ thống sản xuất linh hoạt. Ƣu điểm nổi bật của nó là hệ số sử dụng thiết bị cao ( 85%), năng suất cao và tính linh hoạt rất cao. Nó đƣợc áp dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp máy công cụ, máy ô tô, máy kéo và công nghiệp hàng không… Trong hệ thống sản xuất linh hoạt có thể áp dụng tự động hoá toàn bộ quá trình sản xuất từ công đoạn thiết kế tự động chi tiết, thiết kế tự động qui trình công nghệ, thiết kế tự động chƣơng trình gia công, tự động điều khiển quá trình sản xuất, tự động kiểm tra chất lƣợng sản phẩm …Đây là hình thức tự động hoá tiến bộ nhất đƣa lại hiệu quả kinh tế rất lớn. 1.1.4. Sự cần thiết phải có tự động hóa Các công ty hỡ trợ các dự án về vấn đề tự động hoá và CIM vì nhiều lý do khác nhau. Một số lý do quan trọng gồm: Nâng cao năng suất: GVHD: Hồ Hữu Hân SVTH: Dƣơng Ngọc Hoàng, Phạm Huy Đức Phạm Thanh Tuấn
  11. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾT RÓT NƢỚC TINH KHIẾT BÌNH 21 LÍT 11 Tự động hoá các quá trình hoạt động sản xuất hứa hẹn việc tăng năng suất lao động. Điều này có nghĩa tổng sản phẩm đầu ra đạt năng suất cao hơn ( đầu ra trên giờ ) so với hoạt động bằng tay tƣơng ứng.  Chi phí nhân công cao: Xu hƣớng trong xã hội công nghiệp của thế giới là chi phí cho công nhân không ngừng tăng lên. Kết quả là đầu tƣ cao lên trong các thiết bị tự động hoá đã trở nên kinh tế hơn để có thể thay đổi chân tay. Chi phí cao của lao động đang ép các nhà lãnh đạo doanh nghiệp thay thế con ngƣời bằng máy móc. Bởi vì máy móc có thể sản xuất ở mức cao, việc sử dụng tự động hoá đã làm cho chi phí trên một đơn vị sản phẩm thấp hơn.  Sự thiếu lao động: Trong nhiều quốc gia phát triển, có sự thiếu hụt lớn lực lƣợng lao động. Chẳng hạn nhƣ Tây Đức đã bị ép buộc phải nhập khẩu lao động để làm tăng nguồn cung cấp lao động của mình. Việc thiếu hụt lao động cũng kích thích sự phát triển của tự động hoá  Xu hướng dịch chuyển của lao động về thành phần dịch vụ: Xu hƣớng này đặc biệt thịnh hành ở Mỹ vào lúc 1986, tỷ lệ lao động đƣợc thuê trong sản xuất 20%. Năm 1947, nó vào khoảng 30%. Trƣớc năm 2000, ƣớc lƣợng là đạt con số khoảng 2%. Chắc chắn là tự động hoá sản xuất đã tạo ra sự dịch chuyển này. Tuy nhiên còn có nhiều sức ép xã hội, đoàn thể chịu trách nhiệm cho xu hƣớng này. Sự phát triển của lực lƣợng lao động văn phòng đƣợc thuê đƣợc chính phủ liên bang, tiểu bang và địa phƣơng đã tiêu thụ một phần lao động mà đáng lẽ đã phải tiêu thụ ở khu vực sản xuất. Ngoài ra, còn có xu hƣớng xem công việc là tẻ nhạt, không có ý nghĩa là bẩn thỉu. Quan điểm này đã khiến cho mọi ngƣời tìm kiếm việc làm trong thành phần dịch vụ của nền kinh tế. ( Chính phủ, bảo hiểm, dịch vụ cá nhân, pháp luật bán hàng …).  Sự an toàn: Bằng việc tự động hoá các hoạt động và chuyển ngƣời vận hành máy từ vị trí tham gia tích cực sang vai trò đốc công, công việc trở nên an toàn hơn. Sƣ an toàn và thoải mái của công nhân đã trở thành mục tiêu quốc gia với sự ban hành đạo luật sức khoẻ và an toàn nghề nghiệp ( 1970). Nó cũng là sự tự động hoá.  Giá nguyên vật liệu cao: Giá cao của nguyên vật liệu tạo ra nhu cầu sử dụng các nguyên vật một cách hiệu quả hơn. Việc giảm phế liệu là một trong những lợi ích của tự động hoá.  Nâng cao chất lượng sản phẩm: Các hoạt động tự động hoá không chỉ sản xuất với tốc độ nhanh hơn so với làm bằng tay mà còn sản xuất với sự đồng nhất cao hơn và sự chính xác đối với các tiêu chuẩn chất lƣợng.  Rút ngắn thời gian sản xuất: Tự động hoá cho phép nhà sản xuất rút ngắn thời gian giữa việc đặt hàng của khách hàng và thời gian giao sản phẩm. Điều này tạo cho ngƣời có ƣu thế cạnh tranh trong việc tăng cƣờng dịch vụ khách hàng tốt hơn. GVHD: Hồ Hữu Hân SVTH: Dƣơng Ngọc Hoàng, Phạm Huy Đức Phạm Thanh Tuấn
  12. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾT RÓT NƢỚC TINH KHIẾT BÌNH 21 LÍT 12  Giảm bớt phôi liệu đang sản xuất: Lƣợng hàng tồn kho khi đang sản xuất tạo ra một chi phí đáng kể cho nhà sản xuất vì nó giữ chặt vốn lại. Hàng tồn kho khi đang sản xuất không có giá trị. Nó không đóng vai trò nhƣ nguyên vật liệu hay sản phẩm. Tƣơng tự nhƣ nhà sản xuất sẽ có lợi khi giảm tối thiểu lƣợng phôi tồn đọng trong sản xuất. Tự động hoá có xu hƣớng thực hiện mục đích này bởi việc rút ngắn thời gian gia công toàn bộ sản phẩm phân xƣởng  Tự động hóa mang lại hiệu quả nhanh, năng suất chất lượng ổn định Đầu tƣ vào các dây chuyền tự động hóa mang lại hiệu quả nhanh hơn so với việc đầu tƣ đào tạo con ngƣời. Đồng thời năng suất, chất lƣợng sản phẩm ổn định. Tất cả những nhân tố trên hợp thành một bản đồng ca biến việc tự động hoá sản xuất thành một công cụ hấp dẫn thay cho phƣơng pháp sản xuất bằng tay.  Nhận xét: Ta thấy để đảm bảo chất lƣợng của sản phẩm, đồng thời tăng năng suất ta chọn hệ thống lắp ráp tự động đó là một quy luật tất yếu phải xảy ra. 1.2. Nhu cầu sử dụng nước uống và thực trạng sản xuất của các công ty ở Việt Nam 1.2.1. Nhu cầu sử dụng các sản phẩm nƣớc uống đóng bình: Xã hội ngày càng phát triển đời sống ngƣời dân ngày càng đƣợc nâng cao. Do đó, nhu cầu ăn uống của ngƣời dân cũng đƣợc nâng cao. Chính vì vậy mà những năm gần đây các loại nƣớc uống tinh khiết nhƣ (nhƣ cocacola, lavie…) phục vụ cho ngƣời dân rất đa dạng và đƣợc bán rộng khắp trên cả nƣớc tạo điều kiện thuận lợi cho ngƣời tiêu dùng trong việc chọn lựa, đa dạng cả về mẫu mã lẫn chất lƣợng. Hình1: Bình nước uống tinh khiết. Ngoài các loại nƣớc uống, phải kể đến sự phát triển của các sản phẩm chai đóng nắp hiện nay: Nhƣ các sản phẩm dầu mỡ bôi trơn, nƣớc mắm,... Do đó có thể thấy nhu cầu sản xuất các sản phẩm hộp đóng nắp rất cao. GVHD: Hồ Hữu Hân SVTH: Dƣơng Ngọc Hoàng, Phạm Huy Đức Phạm Thanh Tuấn
  13. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾT RÓT NƢỚC TINH KHIẾT BÌNH 21 LÍT 13 1.2.2. Thực trạng sản xuất của các công ty ở Việt Nam Cùng với ta thấy việc chuyển đổi sử dụng bình chứa cho các sản phẩm, các loại bình cổ dài và cổ ngắn, sự phát triển của các sản phẩm nƣớc uống tinh khiết ... thay thế cho các loại chai thủy tinh vì sự tiện dụng của chai nhựa. Do đó nó cũng làm thay đổi công nghệ chiết rót và đóng nắp chai, các chai thủy tinh thì nắp thƣờng đƣợc đóng chặt vào còn chai nhựa thƣờng đƣợc xoáy. Với nhu cầu sản lƣợng lớn thì công việc sản xuất chiết rót, đóng nắp bình bằng tay là không hiệu quả. Đặt ra yêu cầu đƣa hệ thống dây chuyền tự động chiết rót và đóng nắp bình tự động vào sản xuất. Trên thị trƣờng Việt Nam có hệ thống chiết rót và đóng nắp bình tự động ứng dụng trong nhiều lĩnh vực sản xuất khác nhau nhƣng các dây chuyền đều đƣợc nhập từ nƣớc ngoài: Đài Loan , Trung Quốc... do đó giá thành cao và gặp nhiều khó khăn trong quá trình vận hành, sửa chữa. Một số dây chuyền chiết rót và đóng nắp bình tự động trên thị trƣờng: Hình 2: Dây chuyền chiết rót tự động bình nƣớc cổ dài GVHD: Hồ Hữu Hân SVTH: Dƣơng Ngọc Hoàng, Phạm Huy Đức Phạm Thanh Tuấn
  14. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾT RÓT NƢỚC TINH KHIẾT BÌNH 21 LÍT 14 Hình 3: Máy chiết nƣớc tự động bình 21 lít Hình 4: Hệ thống chiết rót, đóng nắp bình công suất 200 bình/ giờ Đứng trƣớc nhu cầu của thực tiễn sản xuất, đƣợc sự đồng ý của bộ môn “Gia công vật liệu và dụng cụ công nghiệp”, sự hƣớng dẫn nhiệt tình của thầy Hồ Hữu Hân. Nhóm chúng em thực hiện đề tài “Thiết kế, chế tạo dây chuyền chiết rót và đóng nắp bình tự động” . GVHD: Hồ Hữu Hân SVTH: Dƣơng Ngọc Hoàng, Phạm Huy Đức Phạm Thanh Tuấn
  15. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾT RÓT NƢỚC TINH KHIẾT BÌNH 21 LÍT 15 PHẦN 2: THIẾT KẾ CƠ KHÍ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG 2.1. Giới thiệu hình ảnh và nguyên lý hoạt động của dây chuyền thiết kế Trong giới hạn đề tài tốt nghiệp, do còn nhiều hạn chế về kiến thức, thời gian, kinh tế… chúng em giới hạn thực hiện các công đoạn của dây chuyền chiết rót và đóng nắp bình tự động: 1. Cấp bình: bằng tay 2. Chiết rót tự động 3. Cấp nắp tự động 4. Đóng nắp tự động 5. Xiết nắp tự động Dựa trên những yêu cầu đề ra : Chiết rót và đóng nắp bình cùng với việc tham khảo các dây chuyền đã có chúng em đã đƣa ra kết cấu của dây chuyền nhƣ sau: 5 3 4 2 1 6 7 1. Cụm cấp phôi 2. Cụm chiết nƣớc 3. Cụm đóng nắp 4. Cụm cấp nắp nhỏ 5. Cụm cấp nắp lớn 6. Cụm xiết nắp 7. Cụm băng tải Hình 5: Dây chuyền chiết rót và đóng nắp bình tự động 2.1.1. Nguyên lý hoạt động dây chuyền bình cổ dài (nắp nhỏ) : Bình đƣợc ngƣời sử dụng đƣa vào giá đở bằng tay và cấp liên tục trong quá trình dây chuyền hoạt động. Khi bình vào giá đở, xilanh A tiến đẩy giá đở và bình đi. Bình trƣợt trên băng trƣợt đi tới vị trí cụm rót nƣớc. sau đó xilanh A lùi về. Khi bình tới vị trí cụm rót nƣớc xilanh B tiến chuyển động đi xuống đƣa hệ thống rót vào miệng bình. Sau đó bơm hoạt động bơm nƣớc vào bình trong 1 khoảng thời gian delay nhất định. Lúc này ta cấp bình thứ 2 lên giá đở. Khi bình đã đầy, thì xilanh A đầy bình thứ 2 lên vị trí cụm rót nƣớc và lùi về, bình thứ 2 đẩy bình thứ nhất tiến tới vị trí cấp nắp đã đƣợc chờ sẳn và dừng ở vị trí đóng nắp, và GVHD: Hồ Hữu Hân SVTH: Dƣơng Ngọc Hoàng, Phạm Huy Đức Phạm Thanh Tuấn
  16. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾT RÓT NƢỚC TINH KHIẾT BÌNH 21 LÍT 16 xilanh C tiến xuống để đóng chặt nắp lại. Đồng thời bình thứ 2 đã đƣợc bơm nƣớc vào bình. Khi bình thứ 2 đã đầy ta tiếp tục cấp bình thứ 3. khi bình thứ 3 tới vị trí rót nƣớc cũng là lúc bình thứ nhất chạy trên băng tải ra ngoài và quy trình cứ lặp lại. 2.1.2. Nguyên lý hoạt động dây chuyền bình cổ ngắn (nắp lớn) : Bình đƣợc ngƣời sử dụng đƣa vào giá đở bằng tay và cấp liên tục trong quá trình dây chuyền hoạt động. Khi bình vào giá đở, xilanh A tiến đẩy giá đở và bình đi. Bình trƣợt trên băng trƣợt đi tới vị trí cụm rót nƣớc. sau đó xilanh A lùi về. Khi bình tới vị trí cụm rót nƣớc xilanh B tiến chuyển động đi xuống đƣa hệ thống rót vào miệng bình. Sau đó bơm hoạt động bơm nƣớc vào bình trong 1 khoảng thời gian delay nhất định. Lúc này ta cấp bình thứ 2 lên giá đở. Khi bình đã đầy nƣớc, thì xilanh B lùi đƣa cụm rót đi lên ,xilanh A đẩy bình thứ 2 lên vị trí cụm rót nƣớc và lùi về, bình thứ 2 đẩy bình thứ nhất tịnh tiến trên băng trƣợt và đẩy băng tải ,băng tải di chuyển bình nƣớc tới vị trí cấp nắp loại lớn và dừng lại tại vị trí siết nắp 4 xilanh tiến giữ bình lại và xilanh C tiến đƣa hệ thồng siết nắp xuống ,nắp đƣợc siết chặt vào bình. Xi lanh C lùi về và 4 xilanh giữ bình lùi bang tải chảy đƣa bình ra ngoài ,và chu trình lặp lại. Cụm cấp Cụm đóng nắp nhỏ nắp Cụm cấp Cụm rót Thành phôi nước phẩm Cụm cấp Cụm xiết nắp lớn nắp Hình 6: Sơ đồ khối các cụm chi tiết của dây chuyền 2.2. Vật liệu chế tạo dây chuyền: 2.2.1. Tìm hiểu về Inox: Thép không gỉ hay còn gọi là inox là một dạng hợp kim sắt chứa tối thiểu 10,5% crôm. Nó ít bị biến màu hay bị ăn mòn nhƣ thép thông thƣờng khác. Trong ngành luyện kim, thuật ngữ thép không gỉ (inox) đƣợc dùng để chỉ một dạng hợp kim sắt chứa tối thiểu 10,5% crôm. Tên gọi là "thép không gỉ" nhƣng thật ra nó chỉ là hợp kim của sắt không bị biến màu hay bị ăn mòn dễ dàng nhƣ là các loại thép thông thƣờng khác. Vật liệu này cũng có thể gọi là thép chống ăn mòn. Thép không gỉ có khả năng chống sự ôxy hoá và ăn mòn rất cao, tuy nhiên sự lựa chọn đúng chủng loại và các thông số kỹ thuật của chúng để phù hợp vào từng trƣờng hợp cụ thể là rất quan trọng. GVHD: Hồ Hữu Hân SVTH: Dƣơng Ngọc Hoàng, Phạm Huy Đức Phạm Thanh Tuấn
  17. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾT RÓT NƢỚC TINH KHIẾT BÌNH 21 LÍT 17 Khả năng chống lại sự oxy hoá từ không khí xung quanh ở nhiệt độ thông thƣờng của thép không gỉ có đƣợc nhờ vào tỷ lệ crôm có trong hợp kim (nhỏ nhất là 13% và có thể lên đến 26% trong trƣờng hợp làm việc trong môi trƣờng làm việc khắc nghiệt). Trạng thái bị oxy hoá của crôm thƣờng là crôm ôxit(III). Khi crôm trong hợp kim thép tiếp xúc với không khí thì một lớp chrom III oxit rất mỏng xuất hiện trên bề mặt vật liệu; lớp này mỏng đến mức không thể thấy bằng mắt thƣờng, có nghĩa là bề mặt kim loại vẫn sáng bóng. Tuy nhiên, chúng lại hoàn toàn không tác dụng với nƣớc và không khí nên bảo vệ đƣợc lớp thép bên dƣới. Hiện tƣợng này gọi là sự oxi hoá chống gỉ bằng kỹ thuật vật liệu. Có thể thấy hiện tƣợng này đối với một số kim loại khác nhƣ ở nhôm và kẽm.  Phân loại: Có bốn loại thép không gỉ chính: Austenitic, Ferritic,Austenitic-Ferritic (Duplex), và Martensitic.  Austenitic là loại thép không gỉ thông dụng nhất. Thuộc dòng này có thể kể ra các mác thép SUS 301, 304, 304L, 316, 316L, 321, 310s… Loại này có chứa tối thiểu 7% ni ken, 16% crôm, carbon (C) 0.08% max. Thành phần nhƣ vậy tạo ra cho loại thép này có khả năng chịu ăn mòn cao trong phạm vi nhiệt độ khá rộng, không bị nhiễm từ, mềm dẻo, dễ uốn, dễ hàn. Loai thép này đƣợc sử dụng nhiều để làm đồ gia dụng, bình chứa, ống công nghiệp, tàu thuyền công nghiệp, vỏ ngoài kiến trúc, các công trình xây dựng khác…  Ferritic là loại thép không gỉ có tính chất cơ lý tƣơng tự thép mềm, nhƣng có khả năng chịu ăn mòn cao hơn thép mềm (thép carbon thấp). Thuộc dòng này có thể kể ra các mác thép SUS 430, 410, 409... Loại này có chứa khoảng 12% - 17% crôm. Loại này, với 12%Cr thƣờng đƣợc ứng dụng nhiều trong kiến trúc. Loại có chứa khoảng 17%Cr đƣợc sử dụng để làm đồ gia dụng, nồi hơi, máy giặt, các kiến trúc trong nhà...  Austenitic-Ferritic (Duplex) Đây là loại thép có tính chất “ở giữa” loại Ferritic và Austenitic có tên gọi chung là DUPLEX. Thuộc dòng này có thể kể ra LDX 2101, SAF 2304, 2205, 253MA. Loại thép duplex có chứa thành phần Ni ít hơn nhiều so với loại Austenitic. DUPLEX có đặc tính tiêu biểu là độ bền chịu lực cao và độ mềm dẻo đƣợc sử dụng nhiều trong ngành công nghiệp hoá dầu, sản xuất giấy, bột giấy, chế tạo tàu biển... Trong tình hình giá thép không gỉ leo thang do ni ken khan hiếm thì dòng DUPLEX đang ngày càng đƣợc ứng dụng nhiều hơn để thay thế cho một số mác thép thuộc dòng thép Austenitic nhƣ SUS 304, 304L, 316, 316L, 310s…  Martensitic Loại này chứa khoảng 11% đến 13% Cr, có độ bền chịu lực và độ cứng tốt, chịu ăn mòn ở mức độ tƣơng đối. Đƣợc sử dụng nhiều để chế tạo cánh tuabin, lƣỡi dao... GVHD: Hồ Hữu Hân SVTH: Dƣơng Ngọc Hoàng, Phạm Huy Đức Phạm Thanh Tuấn
  18. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾT RÓT NƢỚC TINH KHIẾT BÌNH 21 LÍT 18 2.2.2. Vật liệu chế tạo: Các chi tiết của dây chuyền đƣợc làm bằng Inox 304 là chủ yếu: gồm nhiều loại thanh Inox khác nhau, ke vuông, la, inox tấm dầy 2mm… phù hợp với từng vị trí. Trong dây chuyền có sử dụng xi lanh khí nén đi kèm với bộ xilanh là van 5cửa 2 vị trí, dây dẫn khí, khí nén, hộp giảm tốc. Trong dây chuyền sử dụng 1 bơm dùng để bơm nƣớc vào bình, các cảm biến, công tắc hành trình đƣợc gắn trên dây chuyền. 2.3. Sơ đồ các cụm chi tiết trong dây chuyền: 2.3.1. Cụm cấp phôi: 2.3.1.1. Kích thƣớc bình nƣớc 21 lít:  Kích thƣớc bình cổ dài (nắp nhỏ): Đƣờng kính bình: D=270mm Chiều cao của bình: h=470mm Chiều dài nắp bình: l=57mm Đƣờng kính nắp bình: d=35mm  Kích thƣớc bình cổ ngắn (nắp lớn): Đƣờng kính bình: D=270mm Chiều cao của bình: h=450mm Chiều dài nắp bình: l=20mm Đƣờng kính nắp bình: d=118mm Nguyên lý làm việc: Xi lanh đƣợc gá trên giá đở. Sau khi bình nƣớc đƣợc đặt bằng tay lên giá đở, cảm biến quang phát hiện. Xilanh có nhiệm vụ đẩy bình nƣớc tới vị trí của cụm chiết nƣớc. Sau khi bình nƣớc tới vị trí cụm chiết thì xilanh lùi về và tiếp tục nhiệm vụ đẩy bình nƣớc kế tiếp. 2.3.1.2. Xilanh Tính đƣờng kính xilanh: (xilanh A) Ta có giá đở: có khối lƣợng m1 =3kg. Khối lƣợng 2 bình nƣớc để xilanh đẩy ra vị trí đóng nắp và băng tải là: m2 =21.2=42kg GVHD: Hồ Hữu Hân SVTH: Dƣơng Ngọc Hoàng, Phạm Huy Đức Phạm Thanh Tuấn
  19. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾT RÓT NƢỚC TINH KHIẾT BÌNH 21 LÍT 19 Trọng lƣợng giá đở: P= m1 .g =3.10=30 N Khối lƣợng để xilanh đẩy 2 bình nƣớc ra vị trí đóng nắp và băng tải là: m=21.2=42kg Trọng lƣợng 2 bình nƣớc: P= m2 .g =42.10=420 N 420 F  525 N 0,8 Lực ma sát tác động lên băng trƣợt: Fms1 = F. k Trong đó:k là hệ số ma sát giữa bề mặt đáy bình và băng trƣợt k = 1 ..2. Chọn k = 1 Fms1 = 525.1=525 Suy ra: Lực tác dụng lên xilanh: Do xilanh ở trạng thái tỉnh nên ta chọn hệ số   0,8 30 Fms   525  563N 0.8 F 563 Ta có F  p. A  A   5  938mm2 p 6.10  .D 2 4. A 4.938 Mà A= suy ra: D    3,5 cm 4   Dựa vào catalogue ta chọn xilanh SC50X450-S của hảng SFC có các thông số sau:  Loại xylanh tác động kép  Không có từ tính  Đƣờng kính trong xylanh: 50mm  Chiều dài 1 hành trình: 450mm  Lƣu chất: khí  Port size: 1/4”  Áp suất hoạt động: 1~9.0 bar GVHD: Hồ Hữu Hân SVTH: Dƣơng Ngọc Hoàng, Phạm Huy Đức Phạm Thanh Tuấn
  20. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾT RÓT NƢỚC TINH KHIẾT BÌNH 21 LÍT 20  Nhiệt độ cho phép: -5~700C  Tần số làm việc của pit-tông: 50~800 mm/s  Xác định lưu lượng qua xilanh: D 2 PKN 1 Q KQ   hànhtrình   4 PKQ thoigianth uchienhanh trinh PKN – áp xuất tuyệt đối của khí nén PKQ – áp xuất tuyệt đối của khí quyển D2  L Q 4 xP T Trong đó: L: Hành trình làm việc(mm) D: đƣờng kính xilanh (mm) PKN P PKQ Ta có:  Xilanh A: D= 50mm, hành trình làm việc L=450mm,thời gian thực hiện t=7s D2 50 2  L . .450 Vậy QKQ  4 xP  4 .6  757348mm3 / s =45,4(/phút) T 7 2.3.1.3. Van Phụ thuộc vào xilanh, kiểu tác động của van,loại van lắp trên đƣờng ống. Yêu cầu:  Loại xilanh tác động kép.  Tác động điện và tác động khí Dựa vào catalogue của hảng Airtac chọn van 5/2 tác động đơn bằng điện. GVHD: Hồ Hữu Hân SVTH: Dƣơng Ngọc Hoàng, Phạm Huy Đức Phạm Thanh Tuấn

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản