Đồ Án Tự Động Hóa Sản Xuất
GVHD: Lưu Thanh Tùng
ĐỒ ÁN TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT
NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐÓNG NẮP CHAI TỰ ĐỘNG
(Kích thước chai tương đương chai nước 500ml)
Nhóm 10: Nguyễn Văn Linh
Mssv: 20801107
Vi Trần Bảo Châu
Mssv: 20800185
Nguyễn Văn Hiền
Mssv: 20800662
GVHD: TS Lưu Thanh Tùng
1
Đồ Án Tự Động Hóa Sản Xuất
GVHD: Lưu Thanh Tùng
MỤC LỤC
2
Đồ Án Tự Động Hóa Sản Xuất
GVHD: Lưu Thanh Tùng
Lời nói đầu
Đất nước ta đang trên đà phát triển do đó khoa học kỹ thuật đóng vai trò hết sức quan
trọng đối với đời sống con người. Việc áp dụng khoa học kỹ thuật chính là làm tăng năng
suất lao động, giảm chi phí sản xuất đồng thời nó cũng góp phần không nhỏ của việc thay
thế sức lao động của người lao động một cách có hiệu quả nhất, đảm bảo an toàn cho con
người trong quá trình làm việc. Các dây chuyền sản xuất tự động chính là sự thay thế
hoàn hảo cho sức người trong sản xuất và tăng năng suất lao động.
Hiện nay cùng với sự phát triển của xã hội về công-nông nghiệp và dân số, thị trường
lương thực –thực phẩm, hàng hóa tiêu dùng ở nước ta đang phát triển mạnh mẽ, đặc biệt
về mặt hàng giải khát phát triển vượt trôi trong thời gian gần đây. Cũng nằm trong xu thế
đó, nước uống đóng chai đang ngày càng có vai trò quan trọng trong đời sống của con
người không chỉ bởi sự tiện dụng mà còn sự an toàn của nó. Hằng năm nhu cầu sử dụng
các loại nước uống này đều tăng cao. Hiện tại trên địa bàn thành phố Hồ Chí Minh có
khoảng 500 công ty, cơ sở thuộc lĩnh vực sản xuất nước uống đóng chai. Vì vậy yêu cầu
đặt ra là phải tự động hóa quá trình sản suất chai nước nhằm nâng cao năng suất, đáp ứng
nhu cầu thị trường. Dây chuyền đóng chai nước uống được sử dụng chính trong công
nghệ đóng chai các loại đồ uống, có 3 công đoạn chính: rửa chai, chiết rót nước vào chai,
đóng nắp chai. Ở đây chúng em chỉ thực hiện công đoạn thứ 2, tức là nghiên cứu và thiết
kế hệ thống đóng nắp chai tự động.
Chúng em xin chân thành cảm ơn TS Lưu Thanh Tùng đã tận tình hướng dẫn chúng
em hoàn thành đồ án này. Đây là đồ án đầu tiên tự thiết kế dây chuyền tự động sản xuất
1.3.1.1 Cấp phôi kiểu phễu rung có máng xoắn vít:
(a) Phễu rung
(b) cấu tạo của phễu rung
Hình 1.2
Cấu tạo: (hình 1-b) cơ cấu cấp phôi phễu rung gồm có phễu chứa phôi, trên thành
phễu có các rãnh xoắn vít đưa phôi lên. Máng xoắn vít có cấu tạo như hình 1-c và d.
Nguyên lý hoạt động: nắp được đổ vào trong phễu, nhờ cơ cấu kích rung nắp di
chuyển dọc theo máng đi dần dần lên cao. Nắp có 4 trạng thái trong quá trình di chuyển
là nắp úp, nắp ngửa, nắp đứng miệng nắp quay vào phía trong thành và phía ngoài thành.
Trên máng xoắn vít kết cấu như hình 1-(b) hay (c), chúng giúp định hướng nắp, loại bỏ
những nắp nằm úp, đứng hay chồng lên nhau, chỉ cho phép những nắp nằm ngửa đi lên.
Sau đó các nắp ngửa này sẽ tiếp tục di chuyển ra khỏi thùng nhờ một máng dẫn được nối
trên cùng của thùng, nó có tiết diện đủ lớn để nắp di chuyển, và biên dạng cong theo hình
C mục đích định hướng nắp ngửa thành nắp úp.
6
Đồ Án Tự Động Hóa Sản Xuất
GVHD: Lưu Thanh Tùng
Hình 1.3: Định hướng phôi trên rãnh xoắn
Nếu sử dụng trong hệ thống đóng nắp chai thì kiểu cấp phôi này thường được đặt ở
trên cao (ít nhất là cao hơn vị trí đóng nắp) để thuận tiện đưa nắp vào cổ chai. Như vậy
kết cấu thường nhỏ, không chứa được nhiều phôi do đó chỉ phù hợp cho sản xuất nhỏ, lẻ.
Ngoài ra nếu đặt cơ cấu trực tiếp trên máy đóng nắp thì phải khử rung động tốt để không
8
Đồ Án Tự Động Hóa Sản Xuất
GVHD: Lưu Thanh Tùng
Đặc điểm của cơ cấu:
Hình 2-c
- Kết cấu đơn giản nhưng hơi lớn, gây tiếng ồn ít.
- Có thể chứa nhiều phôi, thuận tiện đổ nắp vào thùng chứa.
- Năng suất cao, cấp phôi liên tục.
Hình 1.5: Cơ cấu cấp phôi dạng băng tải
1.3.1.3 Cơ cấu cấp phôi dùng đĩa quay nghiêng:
Cấu tạo: hệ thống gồm có những phần chính sau thùng chứa phôi 1, chi tiết quay hình
vành khăn có 4 cánh quạt 2, con lăn 3 (hình 1.7).
Hình 1.6: Cơ cấu cấp phôi dùng đĩa quay nghiêng.
9
Đồ Án Tự Động Hóa Sản Xuất
(a)
GVHD: Lưu Thanh Tùng
1.3.2.1 Cụm đóng nắp sử dụng các đầu đóng:
a. Các đầu đóng được dẫn động bằng khí nén:
Cấu tạo: (hình 1.8) hệ thống gồm có một motor khí nén và một xy lanh khí nén.
Motor khí nén cung cấp chuyển động quay cho các đầu đóng, còn xi lanh cung cấp
chuyển động tịnh tiến lên xuống cho đầu đóng.
Nguyên lý hoạt động: khi chai đến đúng vị trí đóng thì được giữ cố định và đầu đóng
sẽ di chuyển xuống đè lên nắp chai sau đó quay theo chiều kim đồng hồ siết chặt nắp vào
chai. Sau khi chai được đóng chặt (momen xoắn đạt đến giá trị cài đặt), đầu đóng trở về
vị trí ban đầu.
Nhận xét: với hệ thống đóng nắp như trên thì yêu cầu chai khi đóng là phải dừng lại
nên năng suất hệ thống không cao.
Hình 1.8: Đầu đóng được dẫn động bằng khí nén.
11
Đồ Án Tự Động Hóa Sản Xuất
GVHD: Lưu Thanh Tùng
Hình 1.9: Hệ thống đóng nắp chai với các đầu đóng được dẫn động bằng khí nén.
b. Các đầu đóng được dẫn động bằng cơ cấu cam:
Cấu tạo của hệ thống được thể hiện trong hình 1.9 và 1.10.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống: chai 14 được vận chuyển trên băng tải 16 và được
chuyển vào bàn đóng 20 nhờ vào đĩa 18 (hình 1.9). Bàn đóng 20 mang chai quay quanh
trục 26 cùng tốc độ với các đầu đóng. Các vị trí của chai trên bàn đóng tương ứng với vị
GVHD: Lưu Thanh Tùng
20: bàn đóng nắp
50: cơ cấu cam
26: trục giữa cố định
56: con lăn
44: trục đầu đóng
68: động cơ
48: đầu đóng
60, 62, 72: Bánh răng
Hình 1.10: Cụm đóng nắp
14
Đồ Án Tự Động Hóa Sản Xuất
GVHD: Lưu Thanh Tùng
Nhận xét hệ thống: do bàn đóng 20 quay với tốc độ bằng với các đầu đóng quanh trục
chính nên quá trình đóng nắp diễn ra liên tục. Vì vậy ưu điểm của hệ thống là năng suất
cao. Bên cạnh đó hệ thống sử dụng cơ cấu cam nên độ tin cậy của hệ thống cao và làm
41: xích tải
53: con lăn
49: đai
55: trục bánh đai
50: thanh cân bằng, ổn định nắp
trên chai.
58: ổ bi
78: động cơ
Hình 1.12: Cấu tạo hệ thống siết nắp bằng con lăn
16
Đồ Án Tự Động Hóa Sản Xuất
GVHD: Lưu Thanh Tùng
16: nắp chai
49: đai
40: chai
Sau khi xem xét và so sánh các hệ thống trên nhóm thiết kế đã lựa chọn phương án
thực thi sản phẩm như sau:
Về cụm cấp phôi nắp chai: lựa chọn cơ cấu cấp phôi dạng băng tải nghiêng.
Về cụm đóng nắp: lựa chọn hệ thống sử dụng các đầu đóng được chuyền động bằng
cơ cấu cam.
19
Đồ Án Tự Động Hóa Sản Xuất
GVHD: Lưu Thanh Tùng
Chương II:
THIẾT KẾ SƠ BỘ
2.1 Sơ đồ khối của hệ thống:
Như đã trình bày ở trên hệ thống đóng nắp gồm có hai cụm: cụm cấp nắp và cụm
đóng nắp. Cụm cấp nắp sử dụng cơ cấu cấp nắp chai dạng băng tải nghiêng còn cụm
đóng nắp sử dụng hệ thống 8 đầu đóng được truyền động bằng cam.
Hình 2.1: Sơ đồ khối của hệ thống.
2.2 Nguyên lý của hệ thống thiết kế:
Nguyên lý hoạt động của hệ thống thiết kế (hình 2.1): chai được di chuyển trên xích
tải 1 và được tách ra bằng cơ cấu tách phôi dạng xoắn vít 2. Nắp được cấp vào chai nhờ
vào cơ cấu máng nắp 3 rồi được đưa vào cụm đóng nắp 5 nhờ vào đĩa chuyển chai 4. Tại
cụm đóng nắp 5 thì chai được kẹp chặt và nắp được siết chặt vào chai. Chai đã đóng nắp
được đưa trở lại xích tải nhờ đĩa 6.
Cơ cấu 2, 4 và 6 đóng vai trò là cơ cấu phân phối, tách liệu.
Cụm đóng nắp 5 gồm có 1 đĩa quay mang chai và 8 đầu đóng. Các đầu đóng này được
2.3).
2.4 Lựa chọn các kích thước hệ thống:
Chọn chai có đường kính thân là 60mm và chiều cao 250mm.
Đĩa chuyển chai 4 và 6 (hình 2.2) có đường kính là 250mm.
Cụm đóng 5 (hình 2.2) có bán kình là 500mm.
Tổng chiều dài xích tải 3m.
(a) Hình chiếu bằng của hệ thống.
(b) Hình chiếu đứng của hệ thống.
Hình 2.4
22
Đồ Án Tự Động Hóa Sản Xuất
GVHD: Lưu Thanh Tùng
Chương III:
THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC
3.1 Sơ đồ nguyên lý:
Hình 3.1: Hệ thống đóng nắp chai
Chai được di chuyển bởi xích tải. Sau khi đến cơ cấu tách phôi kiểu xoắn vít, chai sẽ
được cấp nắp thông qua cơ cấu máng nắp 1 (hình 14), nắp đươc máng vào cổ chai và
được cân bằng trên chai nhờ cơ cấu 2.
Hình 3.2: Cơ cấu tách phôi xoắn vít và cơ cấu máng nắp
các quay quanh trục chính theo chiều kim đồng hồ thì nó cũng quay quanh trục của
chính nó theo chiều kim đồng hồ.
- Như vậy các đầu đóng có 3 chuyển động là chuyển động quay quanh trục chính,
chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay quanh trục của chính nó.
- Cơ cấu kẹp chai 7 (hình 3.4): có 8 cơ cấu kẹp tương ứng với vị trí của 8 khe chứa
chai trên mâm 4. Các cơ cấu này được dẫn động bằng cam 9. Tại vị trí đóng cam đẩy
2 má kep kẹp chặt vào cổ chai.
Hình 3.4: Cơ cấu kẹp chai
3.2 Tính toán hệ thống:
3.2.1 Tính toán vận tốc:
Chọn đường kính thân chai là 60mm
Đường kính mâm chính là 500mm, đường kính 2 mâm phụ 250mm
Số đầu đóng là 8 (trục của các đầu đóng nằm trên đường tròn đường kính 500mm)
Chọn năng suất đóng làm 2 chai/s (7200 chai/h)
Tính toán vận tốc quay của cụm đóng và bảng tải:
Giả sử các chai di chuyển liên tục.
25
Copyright: Tài liệu đại học ©