GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
Đặt vấn đề
Ngày nay, ứng dụng khoa học và công nghệ vào sản xuất là nhu cầu thiết yếu, quyết định tăng năng suất lao động, giảm giá thành sản phẩm và nâng cao hiệu quả kinh tế Đặc biệt, trong bối cảnh công nghiệp hóa – hiện đại hóa, việc cơ giới hóa hoạt động sản xuất trở nên quan trọng và cần thiết cho sự phát triển của đất nước.
Xuất phát từ nhu cầu đó nhóm chúng em chọn đề tài : “ Nghiên cứu - Thiết kế -
Chúng tôi đã chế tạo một hệ thống rót nhiên liệu bán tự động không cần điện, nhằm phục vụ cho việc chiết rót sản phẩm trong các ngành có nhu cầu cao Đây là đề tài tốt nghiệp của nhóm chúng tôi.
Mục tiêu nghiên cứu
Thiết kế và tính toán một sản phẩm lỏng dễ cháy bán tự động cần đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật như an toàn, chính xác và dễ sử dụng Đồng thời, sản phẩm phải đạt hiệu quả kinh tế với năng suất cao và giá thành sản xuất hợp lý Ngoài ra, sản phẩm cũng cần phải không độc hại, không gây ô nhiễm môi trường và phù hợp với quy trình sản xuất trong nước.
Đối tƣợng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu
Các tài liệu, sách, giáo trình liên quan, tìm hiểu thực tế các cơ sở sản xuất, các nhà máy, xí nghiệp…
Các phương pháp tính toán thiết kế và chế tạo các chi tiết hay cụm chi tiết theo nguyên lý cơ bản
Máy chiết rót được chế tạo hoàn toàn bằng cơ cấu cơ khí và sử dụng xilanh khí nén motor khí, mang lại nhiều ưu điểm so với các máy rót bán tự động hiện có trên thị trường Bài nghiên cứu cũng xem xét các loại máy chiết rót công nghiệp khác để đưa ra phương án thiết kế hợp lý nhất Địa điểm nghiên cứu là trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh, nơi mà máy chiết rót nhiên liệu cồn bán tự động được thiết kế và sử dụng tại Công Ty Cổ Phần NST.
Phương pháp nghiên cứu của đề tài
Dựa trên lý thuyết và tính toán, quá trình thiết kế và chế tạo được thực hiện theo từng giai đoạn, nhằm tìm ra phương án hợp lý, đơn giản và tiết kiệm nhất.
Khảo sát thực tế và nghiên cứu các phương án định lượng cho cơ cấu rót chất liệu hiện có nhằm kế thừa những ưu điểm và khắc phục khuyết điểm là bước đầu tiên trong thiết kế đề tài Sau khi thu thập thông tin, sẽ tiến hành nghiên cứu thiết kế cho cơ cấu truyền động, cơ cấu rót bán tự động và cơ cấu định lượng Giai đoạn tiếp theo sẽ là chế tạo các thiết bị này.
Giai đoạn cuối của quá trình là kiểm tra lại hệ thống để phát hiện những phương án không hợp lý Từ đó, chúng ta sẽ tiến hành sửa chữa và điều chỉnh thiết kế kịp thời nhằm đảm bảo hiệu quả tối ưu.
Kết cấu của đề tài
Trong đề tài này gồm những nội dung sau:
+ Nghiên cứu nguyên lý chiết rót nhiên liệu lỏng
+ Nghiên cứu nguyên lý làm việc của hệ thống
+ Thiết kế tính toán phương án định lượng
+ Thiết kế chế tạo phần cơ khí
+ Thiết kế hệ thống điều khiển
+ Kết luận và kiến nghị
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
CHẤT LỎNG
Chất lỏng là một trạng thái vật chất phổ biến, trong đó các phân tử có liên kết lỏng lẻo hơn so với chất rắn Hình dạng của chất lỏng phụ thuộc vào vật chứa mà nó ở bên trong.
Lượng chất lỏng thường được tính bằng đơn vị thể tích theo đơn vị SI là mét khối (m³) và đơn vị thường được sử dụng là lít
Chất lỏng có nhiều ứng dụng nhƣ bôi trơn, dung môi, và chất làm lạnh Trong hệ thống thủy lực, chất lỏng đƣợc dùng để truyền năng lƣợng
Trong nghiên cứu chuyển động giữa các bề mặt, chất lỏng được xem như các chất bôi trơn, với dầu là lựa chọn phổ biến nhờ vào độ nhớt và tính ổn định dòng chảy trong khoảng nhiệt độ nhất định Sự lựa chọn này phụ thuộc vào nhiệt độ làm việc của các bộ phận và chi tiết máy Các loại dầu, với khả năng bôi trơn vượt trội, thường được sử dụng trong động cơ, hộp số, các chi tiết máy tạo ra ma sát và hệ thống thủy lực.
Chất lỏng được sử dụng làm dung môi để hòa tan các chất lỏng hoặc chất rắn, với nhiều ứng dụng trong các sản phẩm như sơn và keo dán Naptha và aceton là hai dung môi phổ biến trong công nghiệp, thường được dùng để làm sạch dầu, mỡ, hắc ín và muội từ các bộ phận máy móc.
2.1.3 Các đặc tính của chất lỏng : a Khối lƣợng riêng: (
Là khối lƣợng chất lỏng trên 1 đơn vị thể tích chất lỏng b Trọng lƣợng riêng:
Là trọng lƣợng chất lỏng trên 1 đơn vị thể tích chất lỏng c Tính nén:
Tính nén của chất lỏng là đặc tính cho thấy sự thay đổi thể tích khi chịu tác động của ngoại lực Hệ số nén thể tích là chỉ số đặc trưng cho tính nén này và được tính toán theo một công thức cụ thể.
Thể tích ban đầu của chất lỏng được ký hiệu là V, trong khi dV biểu thị sự thay đổi thể tích chất lỏng khi áp suất tăng thêm một lượng dP Modul đàn hồi thể tích của chất lỏng là một yếu tố quan trọng trong việc đánh giá tính chất của nó Ngoài ra, tính giãn nở nhiệt cũng là một đặc điểm cần xem xét khi nghiên cứu hành vi của chất lỏng dưới các điều kiện khác nhau.
Là sự thay đổi tương đối thể tích chất lỏng khi tăng nhiệt độ khối chất lỏng lên
1 0 C trong điều kiện giữ cố định áp suất
Tính giãn nở nhiệt của chất lỏng đặc trƣng bởi hệ số giãn nở nhiệt g Sự tạo bọt :
Khi áp suất chất lỏng giảm, khí sẽ thoát ra và hình thành bọt khí, điều này ảnh hưởng đáng kể đến khả năng chứa đựng chất lỏng Thí nghiệm với nước cho thấy, khi bọt khí được tạo ra tối đa, lượng nước thực tế trong bình chỉ chiếm 0,1% thể tích Sự tạo bọt khí phụ thuộc vào nhiều yếu tố như loại chất lỏng, nhiệt độ, độ kín và vật liệu của thiết bị thủy lực, cũng như kích thước bọt khí Đặc biệt, hiện tượng này xảy ra mạnh mẽ hơn với các chất lỏng thô, có nhiều cặn lắng hoặc chất lỏng đã sử dụng lâu.
Cường độ bốc hơi là đặc tính có ở mọi chất lỏng, nhưng khác nhau giữa các loại Nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố như nhiệt độ, diện tích bề mặt, áp suất và tốc độ gió Một yếu tố quan trọng khác là tính hòa tan của các chất khí trong chất lỏng.
Là đặc trƣng bởi lƣợng chất khí hòa tan trong một đơn vị thể tích và đƣợc tính bởi công thức Henri
Trong đó : Vk : thể tích khí hòa tan
Vl : thể tích chất lỏng k : hệ số hòa tan
Pa : áp suất khí quyển l Tính nhớt:
Độ nhớt là tính chất của chất lỏng giúp chống lại sự trượt hoặc dịch chuyển giữa các lớp chất lỏng Hiện tượng này chủ yếu do sự xuất hiện của nội ma sát giữa các lớp chất lỏng đang chuyển động tương đối với nhau Lực ma sát có thể được tính toán theo công thức của Newton.
Trong đó: à : (N.s/m 2 ) là hệ số tỷ lệ phụ thuộc vào loại chất lỏng , đƣợc gọi là độ nhớt động lực học của chất lỏng
Ngoài ra độ nhớt động lực còn tính theo các đơn vị: kg/ms, P (poazo), cP (centipoazo) (1 Ns/m 2 =1 kg/ms P 00 cP )
Trong công thức, thành phần dv/dy thể hiện mức độ dịch chuyển của chất lỏng Điều này có nghĩa là ứng suất tiếp tuyến chỉ xuất hiện khi chất lỏng đang chuyển động; ngược lại, khi chất lỏng đứng yên, ứng suất tiếp tuyến sẽ bằng 0.
Trong kỹ thuật còn sử dụng khái niệm độ nhớt động học , kí hiệu ν ν = à/ρ [ν]=m 2 /s
Nghiên cứu về chuyển động ổn định của dòng chất lỏng trên bề mặt phẳng cho thấy vận tốc dòng chất lỏng tại một điểm giảm theo khoảng cách tới bề mặt, với vận tốc v = 0 khi y = 0 Điều này dẫn đến sự xuất hiện của ứng suất tiếp tuyến giữa các lớp chất lỏng.
Hình 2.1: Biểu đồ ứng suất
Theo giả thuyết của Niuton thì ứng suất tiếp tuyến giữa các lớp chất lỏng tỷ lệ thuận với gradien vận tốc và phụ thuộc vào loại chất lỏng
Cần lưu ý rằng khi so sánh độ nhớt của 2 chất lỏng phải dùng cùng một đơn vị độ nhớt ở cùng điều kiện đo
Độ nhớt của chất lỏng phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất, trong đó nhiệt độ tăng sẽ làm giảm độ nhớt Ngược lại, đối với chất khí, khi nhiệt độ tăng, độ nhớt của chúng lại tăng theo.
Sự phụ thuộc vào nhiệt độ của độ nhớt có thể biểu diễn sự phụ thuộc nhƣ hình dưới:
Áp suất có ảnh hưởng không đáng kể đến độ nhớt, đặc biệt là khi áp suất dưới 20 MPa Trong trường hợp này, sự thay đổi độ nhớt do áp suất thay đổi có thể được bỏ qua.
CHIẾT RÓT SẢN PHẨM LỎNG
2.2.1 Định nghĩa Định lƣợng sản phẩm lỏng là chiết một thể tích nhất định sản phẩm lỏng và rót vào trong chai, bình, lọ, v.v Định lƣợng sản phẩm lỏng bằng máy đƣợc sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành sản xuất thực phẩm Khi định lƣợng bằng máy thì cải thiện đƣợc điều kiện vệ sinh , đảm bảo đƣợc năng suất cao và định lƣợng sản phẩm một cách chính xác
Máy định lượng chiết rót sản phẩm lỏng được sử dụng phổ biến trong các ngành cần năng suất cao và yêu cầu vệ sinh thực phẩm nghiêm ngặt Các loại máy chiết rót sẽ khác nhau về cấu tạo và cơ cấu rót tùy thuộc vào tính chất của chất lỏng được xử lý.
2.2.2 Các phương pháp chiết sản phẩm
Phương pháp rót áp suất thường cho phép chất lỏng tự chảy vào chai nhờ chênh lệch độ cao thủy tĩnh, phù hợp với các chất lỏng ít nhớt do tốc độ chảy chậm Trong khi đó, phương pháp rót chân không kết nối chai với hệ thống hút chân không, giúp chất lỏng chảy vào chai nhờ chênh lệch áp suất giữa thùng chứa và trong chai Để đảm bảo lượng chất lỏng chảy vào chai, thường áp dụng các phương pháp bù trừ hoặc chiết đầy chai.
Phương pháp rót đẳng áp được sử dụng cho các sản phẩm có gas như bia và nước ngọt Trong quá trình rót, áp suất trong chai được duy trì cao hơn áp suất khí quyển để ngăn chặn sự thoát khí CO2 khỏi chất lỏng Thông thường, khí CO2 sẽ được nạp vào chai cho đến khi áp suất trong chai tương đương với áp suất trong bình chứa, sau đó sản phẩm sẽ được rót vào chai nhờ vào sự chênh lệch độ cao.
MỘT SỐ CƠ CẤU CHIẾT RÓT
2.3.1 Cơ cấu rót kiểu van
Cơ cấu rót kiểu van là một trong những thiết kế đơn giản nhất, bao gồm bình lường có chia vạch, van ba ngã, ống thông hơi điều chỉnh được, ống nối để nạp đầy bình lường và ống rót để đổ thể tích đã định lượng vào bao bì chứa.
Thể tích chất lỏng đi vào trong bình lường phụ thuộc vào vị trí đầu bên dưới của ống thông
Hình 2.3: Cơ cấu rót kiểu van
4 : Van 3 ngã ( vị trí nạp )
Van ba ngã (vị trí rót) có vai trò quan trọng trong quá trình nạp chất lỏng vào bình định mức (2) từ bình chứa (3) qua ống dẫn Khi nắp dưới của ống thông hơi (1) ngập trong chất lỏng, không khí không thể thoát ra, dẫn đến chất lỏng dâng lên cao hơn miệng ống một đoạn nhỏ cho đến khi dừng lại Mức dâng này phụ thuộc vào mực chất lỏng trong bình chứa (3) Áp suất không khí trong bình bị nén đến mức bằng với áp suất chất lỏng, khiến chất lỏng không chảy vào bình định mức (2) nữa Chất lỏng trong ống thông hơi (1) sẽ dâng lên theo quy tắc bình thông nhau cho đến khi bằng mực chất lỏng trong bình chứa Để tháo chất lỏng vào bao bì, ta chỉ cần xoay van ba ngã đến vị trí tháo, cho phép chất lỏng trong bình định mức (2) chảy xuống bao bì chứa bên dưới.
Thể tích chất lỏng trong bình có thể được điều chỉnh bằng cách nâng hoặc hạ ống thông hơi Các máy sử dụng cơ cấu rót này có thể chia thành ba loại: quay tay, bán tự động và tự động, tùy thuộc vào cách quay van Năng suất máy sẽ tăng lên khi chất lỏng chảy ra nhanh hơn.
2.3.2 Cơ cấu rót tới định mức
Hình 2.4 : Cơ cấu rót tới định mức
Trong đó : 1 - Ống hút chân không
2 - Bình chứa (áp suất khí quyển )
3 - Cơ cấu rót tới mức định trước
4 - Cơ cấu giữ chai ( chai nhựa )
Cơ cấu rót tới mức định trước: giai đoạn chuẩn bị , giai đoạn đang rót và giai đoạn hoàn tất rót
2.3.3 Cơ cấu rót có phễu định lƣợng và van trƣợt
Cơ cấu rót với phễu định lượng và van trượt được ứng dụng rộng rãi trong ngành sữa, rượu, rượu vang và nhiều lĩnh vực công nghiệp thực phẩm khác, nhằm rót các sản phẩm thực phẩm lỏng có độ nhớt thấp một cách chính xác và hiệu quả.
Trong thùng rót, có phễu định lượng (1) và đáy bình được vặn chặt với van trượt (3) Van trượt (3) có phần trên rỗng và phần dưới đặc, với lỗ ở phần rỗng Van trượt (3) có khả năng di chuyển lên xuống bên trong ống lót (2), được lắp cố định dưới đáy thùng, và ống lót (2) này có lỗ nối với ống dẫn sản phẩm vào bao bì.
Lò xo ở đáy bình chứa giữ van trượt ở vị trí thấp nhất, khiến miệng bình định lượng nằm dưới mặt thoáng chất lỏng Khi van trượt được nâng lên, bình định lượng chứa chất lỏng sẽ được nâng cao hơn mặt thoáng, đồng thời các lỗ của van trượt và ống lót khít nhau, cho phép chất lỏng chảy vào bao bì Sau khi chất lỏng chảy hết, bình định lượng hạ xuống để tiếp tục nhận chất lỏng từ phễu định lượng.
(1) và chu trình làm việc sẽ lặp lại
Lượng chất lỏng được đưa vào bao bì thông qua phễu định lượng với một thể tích nhất định Do đó, khi cần điều chỉnh lượng chất lỏng, cần phải thay thế phễu định lượng bằng một phễu có thể tích phù hợp.
Hình 2.5: Cơ cấu rót chính xác có bình lường-van trượt
2.3.4 Cơ cấu rót đẳng áp để rót chất lỏng có nạp khí
Hình 2.6: Cơ cấu rót đẳng áp để rót chất lỏng có nạp khí
4: Van chiết Ðể tránh tổn thất khi rót chất lỏng có nạp ga CO 2 người ta sử dụng loại cơ cấu rót đẳng áp Chu trình làm việc của cơ cấu rót đẳng áp gồm:
Khi nạp khí vào bao bì, áp suất khí sẽ bằng áp suất của chất lỏng đang được nạp Chất lỏng sẽ chảy vào bao bì mà không có chênh lệch áp suất ở mặt thoáng, mà chỉ nhờ vào chênh lệch cột áp Quá trình nạp sẽ tiếp tục cho đến khi đạt đến mức chất lỏng đã định trước hoặc theo thời gian, thường thì không sử dụng thiết bị định lượng để đóng lỗ nạp chất lỏng.
Với qui trình nạp nhƣ vậy , sản phẩm trong chai còn giữ đƣợc hàm lƣợng khí
CO 2 cần thiết Thông thường quá trình rót đẳng áp được tiến hành ở nhiệt độ thấp để giảm thiểu sự thoát CO2ra khỏi sản phẩm lỏng
2.3.5 Cơ cấu rót chân không
Cơ cấu rót chân không hiện nay sử dụng van bi hoặc van trượt, với hai rãnh trong thân cơ cấu: một rãnh nối với bơm chân không và rãnh còn lại nối với bình chứa sản phẩm Khi van đóng, cả hai đường thông với bơm và sản phẩm đều bị ngắt Khi chai được đưa vào, van được nâng lên, bắt đầu quá trình rót, trong đó không khí trong chai được bơm hút, tạo áp suất giảm và sản phẩm chảy vào chai Quá trình này diễn ra liên tục cho đến khi chai đầy, sau đó đường ống hút khí ngắt khỏi bơm và sản phẩm ngừng chảy Tuy nhiên, một lượng nhỏ sản phẩm có thể bị hút theo không khí và được tách ra ở bình tách lỏng trước máy hút chân không Để điều chỉnh lượng sản phẩm trong chai, người ta thường sử dụng ống thông áp có thể dịch chuyển hoặc thay đổi thời gian hút chân không.
Cơ cấu rót chân không là giải pháp lý tưởng để rót các sản phẩm dễ hư hỏng hoặc giảm chất lượng khi tiếp xúc với không khí Thiết bị này cũng rất phù hợp cho những sản phẩm có tính chất dễ rót và yêu cầu năng suất rót lớn, giúp rút ngắn thời gian rót cho mỗi chai.
2.3.6 Cơ cấu rót có chi tiết che kiểu van trƣợt
Hình 2.7: Cơ cấu rót có chi tiết che kiểu van trƣợt
Van trượt hình trụ được sử dụng như cơ cấu đóng kín trong máy rót, với thùng rót 1 nối liền với thân rỗng 2 Bên trong thân rỗng, có đặt va trượt hình trụ 3, và van trượt này có thể được nâng lên hoặc hạ xuống nhờ tay gạt 4 Điều này đảm bảo việc nạp hoặc không nạp chất lỏng từ thùng 1 một cách hiệu quả.
Hình vẽ minh họa hai vị trí của van trượt, với lỗ mở bên phải cho phép chất lỏng chảy vào chai và lỗ đóng bên trái để ngăn chặn dòng chảy từ thùng rót.
Trong các máy có chi tiết che kiểu van trượt mới, chức năng phức tạp được thực hiện để phản ánh kịp thời tình trạng bao bì trong cơ cấu rót Van trượt tự động xác định vị trí cần thiết để mở hoặc đóng, trong khi hốc trong thân van trượt hình trụ cho phép chất lỏng quay trở về thùng rót thông qua chi tiết định lượng Lượng chất lỏng chảy ra và thời gian nạp đầy bao bì có thể được tính toán theo công thức khi mực chất lỏng trong thùng rót không thay đổi.
QUÁ TRÌNH ĐỊNH LƢỢNG
2.4.1 Tổng quan về các phương án định lượng Định lƣợng sản phẩm lỏng là chiết một thể tích nhất định sản phẩm lỏng và rót vào chai, bình , lọ Định lƣợng sản phẩm lỏng bằng máy đƣợc sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành sản xuất thực phẩm Khi định lƣợng bằng máy thì cải thiện đƣợc điều kiện vệ sinh, đảm bảo đƣợc năng suất cao và định lƣợng sảnphẩm một cách chính xác
Máy định lượng và chiết rót sản phẩm là thiết bị thiết yếu trong ngành công nghiệp thực phẩm, đặc biệt khi yêu cầu năng suất cao và tiêu chuẩn vệ sinh nghiêm ngặt Các loại máy chiết rót sẽ khác nhau tùy thuộc vào tính chất của chất lỏng, với cấu trúc và cơ chế rót được thiết kế phù hợp Chúng thường được sử dụng để chiết rót các sản phẩm như nước giải khát, nước trái cây, bia, rượu, nước có gas, sữa, mứt, và các dung dịch thực phẩm cô đặc.
Trong công nghiệp hóa chất máy định lƣợng đƣợc chiết rót sản phẩm nhƣ cồn ethanol, methanol, xăng, nhớt và các loại hóa chất trong công nghiệp…
2.4.2 Các phương pháp định lượng chủ yếu thường có: a Định lƣợng bằng bình định mức:
Chất lỏng được định lượng chính xác nhờ bình định mức trước khi rót vào chai Ƣu điểm
- Định lƣợng dễ dàng dơn giản
- Nhận thấy giá thành rẻ
- Có thể nhanh chóng thay đổi thể tích
- Có sai số ở ống thông hơi
Hình 2.8: Cơ cấu định lƣợng chất lỏng bằng bình định mức b Định lƣợng bằng chiết tới mức cố định:
Chất lỏng được chiết đầy vào chai và sau đó khối thể tích bù trừ được lấy ra, dẫn đến mức lỏng trong chai giảm xuống một khoảng nhất định, bất kể thể tích của các chai có giống nhau hay không Ngoài ra, khi sử dụng ống thông hơi, quá trình chiết sẽ dừng lại khi chất lỏng ngập miệng ống Phương pháp này có độ chính xác không cao, phụ thuộc vào độ đồng đều của các chai Định lượng chất lỏng cũng có thể thực hiện bằng cách chiết theo thời gian.
Phương pháp chiết rót chất lỏng vào chai trong khoảng thời gian xác định cho phép xem thể tích chất lỏng chảy là không đổi, thích hợp cho các sản phẩm giá trị thấp mà không yêu cầu độ chính xác cao Phương pháp này hỗ trợ chiết rót hiệu quả với độ chính xác tương đối tốt, nhờ vào việc sử dụng bơm lưu lượng kết hợp với Timer để đo thời gian rót Thường được áp dụng cho việc chiết rót trong các dạng bịch, túi nhựa hoặc bình có kết cấu phức tạp, phương pháp này mang lại nhiều ưu điểm cho quy trình sản xuất.
- Dùng bơm định lƣợng và Timer nên khá chính xác
- Chi phí giá thành cao
Việc sử dụng nhiên liệu dễ cháy nổ đòi hỏi hệ số an toàn cao trong quá trình chế tạo thiết bị điện Để đảm bảo an toàn, cần thực hiện định lượng chính xác bằng phiểu.
Chất lỏng sẽ được định lượng chính xác bằng phiểu trước khi được rót vào chai Ƣu điểm
- Định lƣợng bằng cách này thì cơ cấu vận hành phức tạp
- Sử dụng thời gian lâu sẽ bị rò rỉ do ma sát giữa van trƣợt với ống lót
Hình 2.9: Cơ cấu định lƣợng chất lỏng bằng phễu e Định lƣợng bằng bồn hai vách :
Chất lỏng sẽ đƣợc cấp vào theo quy tắc bình thông nhau bình định lƣợng cách chính xác Ƣu điểm
- Định lƣợng dễ dàng dơn giản
- Nhận thấy giá thành rẻ
- Gặp khó khăn khi cần phải thay đổi thể tích theo nhu cầu sản xuất
- Phải dùng động cơ bơm nguyên liệu ngƣợc trở lại bồn chứa
Hình 2.10: Cơ cấu định lƣợng bằng bồn hai vách f Cơ cấu định lƣợng dung dịch nhão:
Trong sản xuất thực phẩm, các dung dịch nhão như cà chua cô đặc, tương ớt và mứt nhuyễn thường được sử dụng Thiết bị rót dung dịch hoạt động theo nguyên lý: dung dịch từ thùng 1 được hút vào khoan 4 qua van một chiều 3 nhờ chênh lệch áp suất Khi pittong di chuyển từ phải sang trái, dung dịch được hút vào đủ lượng cho bình chứa 7 Khi pittong chuyển động từ trái sang phải, áp suất trong khoan 4 tăng lên, đóng van 3 và mở van 6 để đẩy dung dịch vào bình chứa 7 Quá trình này được lặp lại cho các chai khác.
Hình 2.11 : Cơ cấu định lƣợng dung dịch nhão
Trong năm phương pháp định lượng cơ bản, phương pháp bình định mức và phương pháp định lượng theo thời gian chảy là những phương pháp phổ biến nhất cho sản phẩm lỏng.
NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MỘT SỐ HỆ THỐNG RÓT
2.5.1 Máy chiết rót dùng nguyên lý tràn đầy hệ thống a Ứng dụng Đây là loại tốt nhất cho các chất lỏng có độ nhớt từ thấp đến trung bình, chất lỏng có hạt rắn không quá 1/16’’
Nước sốt, si-rô, gel, dầu gội, chất tẩy rửa bột và hóa chất, cùng với nước và các dung dịch không phải đồ uống có ga, mang lại nhiều ưu điểm.
Hiệu suất cao, dễ vệ sinh, dễ vận hành, chi phí thấp c Nguyên lý hoạt động:
Khi mức chất lỏng trong thùng chứa đạt yêu cầu, chất lỏng sẽ được dẫn qua ống vào chai, trong khi phần dư và bọt (nếu có) sẽ được đưa ngược trở lại thùng chứa qua ống dẫn.
Máy chiết rót sử dụng nguyên lý servo trong hệ thống bơm, được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như dược phẩm, mỹ phẩm, sữa, thực phẩm và hóa chất Ưu điểm nổi bật của hệ thống này là khả năng điều khiển chính xác lưu lượng bơm thông qua máy tính, cùng với quy trình điều hành đơn giản Nguyên lý hoạt động của máy chiết rót dựa trên sự điều chỉnh linh hoạt và hiệu quả của hệ thống servo.
Hệ thống máy tính tự động theo dõi chuyển động của đầu máy bơm, giúp xác định chính xác lượng dung dịch đã được bơm ra Khi mức chất lỏng đạt yêu cầu, mỗi đầu bơm sẽ tự động ngắt để đảm bảo hiệu suất hoạt động.
Máy chiết rót theo nguyên lý điền đầy theo thời gian là giải pháp tối ưu cho các chất lỏng có độ nhớt rất thấp và không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ môi trường.
Ví dụ: nước, dung môi, rượu, hoá chất, mực in, hóa chất ăn mòn như axit và chất tẩy b Ƣu điểm
Chi phí thấp, thích hợp với hóa chất ăn mòn c Nguyên lý hoạt động
Nhiên liệu được bơm vào bể chứa thông qua hệ thống van khí nén, mỗi van hoạt động độc lập và được lập trình bởi máy tính Điều này cho phép kiểm soát chính xác lượng chất lỏng được đưa vào từng bình chứa.
Hình 2.14: Nguyên lý điền đầy theo thời gian 2.5.4 Máy chiết rót dùng nguyên lý piston a Ứng dụng
Sản phẩm nhớt tốt nhất được thiết kế để đáp ứng các tiêu chuẩn cấp thực phẩm và có khả năng tương thích với nhiều loại hóa chất khác nhau.
Ví dụ: nước sốt, kem, mỹ phẩm, dầu gội đầu, chất tẩy rữa, các loại dầu … b Ƣu điểm
Chi phí thấp, dể sử dụng c Nguyên lý hoạt động
Khi piston được kéo về trong xy-lanh, sản phẩm sẽ được hút vào từ phễu chứa sản phẩm qua vị trí thông nhau Sau đó, van 3/2 sẽ chuyển sang vị trí thông nhau giữa xy-lanh và vòi rót, giúp đẩy sản phẩm ra khỏi xy-lanh.
Máy chiết rót sử dụng nguyên lý trọng lượng tĩnh là lựa chọn tối ưu cho việc chiết rót các chất lỏng với khối lượng lớn hoặc các sản phẩm có giá trị cao nhưng số lượng ít Loại máy này thường được áp dụng cho các sản phẩm được bán theo trọng lượng.
Ví dụ: các hóa chất làm sạch, dầu, … b Nguyên lý hoạt động
Sản phẩm được bơm vào bể chứa và giữ lại nhờ van khí nén Khi van mở, quá trình theo dõi thời gian, thông tin và trọng lượng diễn ra cho đến khi đạt trọng lượng mong muốn Sau đó, van sẽ tự động đóng lại theo chương trình điều khiển.
TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN CHO HỆ THỐNG CHIẾT RÓT
2.6.1 Các loại máy nén khí a Máy nén khí chuyển động tịnh tiến:
Máy nén khí chuyển động tịnh tiến sử dụng piston và được điều khiển bằng tay quay, có khả năng lắp đặt cố định hoặc di động Thiết bị này có thể hoạt động độc lập hoặc kết hợp với các máy khác Nguồn năng lượng cho máy có thể đến từ động cơ điện hoặc động cơ đốt trong.
Máy nén khí piston tịnh tiến nhỏ, có công suất từ 5-30 mã lực, thường được ứng dụng trong lắp ráp tự động và các công việc không yêu cầu chuyển động liên tục.
Máy nén khí lớn có công suất lên đến 1000 mã lực thường được sử dụng trong các ngành lắp ráp công nghiệp quy mô lớn, nhưng không phổ biến do có thể thay thế bằng máy nén khí giá rẻ hơn sử dụng chuyển động tròn của bánh răng và trục vít Áp suất đầu ra của chúng dao động từ thấp đến rất cao, vượt quá 5000 psi (35 MPa) Trong ngành công nghiệp thực phẩm, máy nén khí không dầu được áp dụng hiệu quả, tuy nhiên, giá thành của loại máy này tương đối cao do thiết kế đặc biệt.
Hình 2.17: Một máy nén khí sử dụng piston loại nhỏ b Máy nén khí đối lưu:
Máy nén khí đối lưu hoạt động bằng cách sử dụng hệ thống cánh quạt trong rotor để nén dòng khí Cánh quạt cố định của stator ở dưới mỗi rotor đẩy khí vào các cánh quạt của rotor tiếp theo, làm giảm không gian đường đi của khí và tăng sức nén Phương pháp nén khí đối lưu thường được áp dụng khi cần dòng chuyển động cao, như trong các động cơ turbine lớn, và thường sử dụng nhiều máy trong một dây chuyền sản xuất.
Trường hợp tỉ lệ áp suất dưới tỷ lệ 4:1, để tăng hiệu quả của quá trình hoạt động người ta thường sử dụng những điều chỉnh về hình học
Hình 2.18: Máy nén khí đối lưu 2.6.2 Các loại van điều khiển khí nén a Van tiết lưu :
Van tiết lưu có vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh lưu lượng khí hoặc chất lỏng trong hệ thống khí nén và thủy lực Nhờ vào chức năng này, van tiết lưu giúp điều chỉnh vận tốc của các cơ cấu chấp hành như động cơ khí nén và thủy lực, đảm bảo hoạt động hiệu quả của hệ thống.
Van tiết lưu được sử dụng để điều chỉnh lưu lượng bằng cách thay đổi vận tốc hoặc tiết diện dòng chảy, theo công thức Q=V.S Khi điều chỉnh vận tốc của chất lỏng, sự hao phí áp suất sẽ xảy ra, được đo bằng độ tụt áp suất qua van thông qua hai đồng hồ đo áp suất lắp trước và sau van Việc điều chỉnh lưu lượng có thể thực hiện thông qua việc điều chỉnh độ tụt áp suất Δp Hao phí áp suất qua van có thể do ma sát theo chiều dài hoặc do trở lực cục bộ.
Van có khả năng duy trì áp suất ổn định theo giá trị cố định, bất chấp sự thay đổi đột ngột của tải trọng ở đầu ra hoặc biến động áp suất ở đầu vào.
Có 2 dạng van điều áp
Dạng 1: Thiết lập quan hệ áp suất đầu vào và đầu ra của van P 1 và P 2
Hình 2.20: Van điều chỉnh áp suất
Van được cấu tạo bởi một phần tử điều khiển dạng ống trượt, được ép vào đế bởi lò xo, với lực ép có thể điều chỉnh bằng vít xoay Cửa của van kết nối với ống dẫn áp suất cao và áp suất thấp Trong trạng thái ban đầu, van bị ép vào đế, ngăn cản dòng chảy giữa cửa vào và cửa ra Khi áp suất cửa vào tăng, diện tích thông giữa hai cửa cũng tăng theo, dẫn đến áp suất ở cửa ra cũng gia tăng.
Dạng 2: Giữ cố định áp suất P 2 tại cửa ra của van vì vậy có thể gọi là van ổn áp Van giảm áp dạng này giữ cố định áp suất tại cửa ra của van mà không phụ thuộc vào độ biến động áp suất của dòng lưu chất tới hoặc đi khỏi van
2.6.3 Động cơ khí nén : Động cơ khí nén cánh quạt có một hình thức ổ đĩa độc đáo và kết hợp với các lợi thế khác không thể tìm thấy ở những dòng motors khí nén khác
Hình 2.21 : Cấu tạo cơ bản của động cơ khí nén
– Tốc độ biến thiên đơn giản và mô-men xoắn điều khiển dễ dàng với một van kiểm soát dòng chảy và điều chỉnh áp suất
Tất cả động cơ khí nén cánh gạt GLOBE đều được chứng nhận đạt tiêu chuẩn chống cháy nổ theo quy định Châu Âu ATEX II cat 2 G&D T5 và ATEX I M2 Đặc biệt, động cơ khí nén này có khả năng ngừng hoạt động vô thời hạn dưới tải mà không gặp vấn đề quá nhiệt.
– Ngay lập tức khởi động, vận hành với một van điều khiển đơn giản
– Điều khiển với một dải tốc rộng
– Chịu đƣợc điều kiện nóng, bụi và ẩm
– Làm mát bởi không GLOBE vane khí động cơ có thể đƣợc sử dụng ở nhiệt độ môi trường đến 80 ºC
Động cơ khí nén cánh quạt được ứng dụng rộng rãi, đặc biệt phù hợp cho các hệ thống chiếu sáng, nhờ khả năng hoạt động ở tốc độ trục cao hơn Hầu hết các loại động cơ khí nén đều đáp ứng tốt cho các ứng dụng điển hình của động cơ khí đặc biệt.
NGHIÊN CỨU CÁC HỆ THỐNG CHIẾT RÓT CƠ BẢN
2.7.1 Tình hình phát triển máy chiết rót và đóng nắp chai trên thế giới
Công nghệ chiết rót chất lỏng đã có mặt trên thế giới từ lâu, đi kèm với sự phát triển mạnh mẽ của các máy móc chế tạo chiết rót tiên tiến.
Trong đó có dây chuyền chiết rót của Đức và Italya rất đa đạng:
Hình 2.22: Máy chiết rót chai nhựa và chai thủy tinh của Vir Mauri Italya
Dây chuyền rót đẳng tích sử dụng cho ghành chiết rót nước có gas hay nước tinh khiết
Máy chiết rót vô trùng đóng vai trò quan trọng trong công nghệ chiết rót toàn cầu, đặc biệt trong các dây chuyền chiết rót sữa và thuốc.
Hình 2.23: Máy chiết rót vô trùng của USA
Toàn bộ quy trình chiết rót đƣợc đảm bảo vô trùng tuyệt đối, ngăn chặn sự tái nhiễm của vi khuẩn gây hỏng sản phẩm
Tiệt trùng máy rót được thực hiện qua ba bước: đầu tiên, sử dụng khí nóng với nhiệt độ trên 280 độ C; tiếp theo, tiệt trùng bằng hơi bão hòa ở nhiệt độ trên 130 độ C; cuối cùng, sử dụng Oxy già H2O2 35% Tất cả các thông số tiệt trùng đều được kiểm soát tự động để đảm bảo hiệu quả tối ưu.
Tiệt trùng bao bì: Bao bì đƣợc tiệt trùng bằng cách lội qua bể Oxy già 35%,
85 0 C và sau đó được làm khô và tiệt trùng bằng UV trong môi trường vô trùng Các thông số tiệt trùng bao bì đƣợc kiểm soát tự động
Hiện nay, trên thế giới có nhiều loại máy chiết rót và phương pháp khác nhau, tùy thuộc vào loại sản phẩm và kiểu bình chứa Các kiểu chiết và loại máy có thể được phân loại đa dạng, phục vụ cho nhu cầu sản xuất khác nhau.
Máy dùng chiết chất lỏng không chứa CO 2 , nước khoáng
Máy dùng chiết chất lỏng vào ly sau đó đóng nắp
Máy dùng chiết rót và đóng gói các sản phẩm bột, bánh kẹo vào tíu
Máy chiết rót chất lỏng có gas
2.7.2 Tình hình phát triển máy chiết rót đóng nắp chai trong nước
Hiện nay, công nghệ sản xuất và chế tạo máy tại Việt Nam đã có sự phát triển đáng kể, đặc biệt là trong lĩnh vực chế tạo máy chiết rót Tuy nhiên, phần lớn các máy chiết rót được sản xuất vẫn chỉ đơn giản và có công suất nhỏ, chủ yếu phục vụ cho việc chiết rót nước suối, nước ngọt không gas và nhớt Một số công ty nổi bật trong ngành thiết kế và chế tạo máy chiết rót thành công có thể kể đến là Công ty CP Trung Hậu.
Công ty chuyên thiết kế và chế tạo máy chiết rót và máy đóng nắp chai tự động, tập trung chủ yếu vào các loại máy chiết rót không có gas.
Hình 2.24: Máy chiết rót và đóng chai tự động b Công ty TNHH Đại Chính Quang
Công ty chuyên chế tạo các dạng máy chiết rót và đóng gói trong ngành dƣợc phẩm
Hình 2.25: Máy chiết rót thuốc nhỏ mắt
Công nghệ chiết rót đóng vai trò quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp, bao gồm chế biến thực phẩm, dược phẩm và mỹ phẩm, nhưng vẫn còn hạn chế trong ngành công nghiệp hóa chất Kiến thức từ các môn học như Nguyên Lý Chi Tiết Máy, Sức Bền Vật Liệu và Công Nghệ Chế Tạo Máy, kết hợp với việc nghiên cứu công nghệ chiết rót hiện có, sẽ hỗ trợ thiết kế và chế tạo hệ thống chiết rót nhiên liệu (cồn ethanol) không dùng điện bán tự động, nhằm tối ưu hóa hiệu quả sản xuất.
THIẾT KẾ MÁY CHIẾT RÓT BÁN TỰ ĐỘNG
CƠ SỞ THIẾT KẾ
Thiết kế kỹ thuật là một quá trình quan trọng trong toàn bộ hoạt động kinh doanh của xí nghiệp, bắt đầu từ việc nhận đơn đặt hàng của Công Ty Cổ Phần NST, phát triển ý tưởng thiết kế sản phẩm, cho đến bảo trì và thay thế sản phẩm Mục tiêu chính là giảm bớt sức lao động cho công nhân và nâng cao năng suất sản xuất Trước thực trạng này, việc thiết kế máy chiết rót nhiên liệu bán tự động không sử dụng điện trở nên cần thiết nhằm tối ưu hóa quy trình lao động.
Ý TƯỞNG THIẾT KẾ
Bố trí dây chuyền và các đầu chiết theo đường thẳng
Cụm động cơ điện được bố trí dọc theo băng tải, cho phép chuyển chai đến vị trí chiết nhờ vào cảm biến Khi băng tải ngừng di chuyển, vòi chiết sẽ hoạt động để chiết số lượng chai đã định Sau khi hoàn thành, quá trình sẽ tiếp tục với các chai tiếp theo Chai sau khi chiết xong sẽ được đưa đến cụm khác Ƣu điểm của hệ thống này là tối ưu hóa quy trình chiết rót và nâng cao hiệu quả sản xuất.
- Không gian bố trí máy gọn,dễ quan sát các vòi chiết
- Năng suất thấp do phải mất thời gian chờ xong một chu kỳ mới bắt đầu chu kỳ mới
- Không thích hợp cho các kiểu chiết phức tạp
Bố trí dây chuyền và các đầu chiết theo đường tròn
Nguyên lý hoạt động của dạng này:
Trong kiểu bố trí này, động cơ điện truyền động băng tải chai di chuyển theo vòng tròn quanh các cụm chiết, cho phép chai được chiết và vận chuyển liên tục Băng tải hoạt động độc lập, mang lại hiệu quả cao trong quá trình sản xuất.
- Băng tải và các module chiết và module đóng nút có thể độc lập
- Do bố trí đƣợc nhiều đầu chiết nên năng suất cao
- Chiếm không gian máy lớn
Để đảm bảo hệ số an toàn trong việc sử dụng nhiên liệu dễ cháy nổ, chúng ta sẽ thay thế động cơ điện bằng động cơ sử dụng khí nén.
Dây chuyền và các đầu chiết theo đường thẳng và bán tự động.Với năng suất bài toán đã cho là hệ thống đạt đƣợc là 5000-8000 chai/ca (8giờ)
Dựa trên các cơ sở lý thuyết đã nghiên cứu, chúng tôi chọn cơ cấu rót theo kiểu van Trong bốn phương án định lượng đã đề xuất, nhóm nhận thấy rằng định lượng theo định mức là phương án khả thi và hiệu quả nhất, nhờ vào nhiều ưu điểm trong việc tính toán lý thuyết, đồng thời phù hợp với yêu cầu và chi phí.
- Không gian bố trí máy gọn,dễ quan sát các vòi chiết
- Năng suất thấp do phải mất thời gian chờ xong một chu kỳ mới bắt đầu chu kỳ mới
- Không thích hợp cho các kiểu chiết phức tạp
3.2.4 Chọn phương án tối ưu và hiệu quả nhất :
Trong quá trình thiết kế ý tưởng, nhóm đã nhận thấy rằng ý tưởng thứ ba có tính khả thi cao nhất và hoạt động hiệu quả nhất nhờ vào nhiều ưu điểm trong việc tính toán lý thuyết.
PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ CƠ KHÍ
Dựa vào năng suất sản xuất từ 5000-8000 chai/ca (8giờ)
Hệ thống được thiết kế bao gồm thùng chứa nhiên liệu, khung đỡ và băng tải Nhiên liệu sẽ được định lượng qua ống thủy tinh, một đầu được chụp kính bằng mặt bích, kết nối với van ngã Van này có một đầu nối với ống định lượng và đầu còn lại nối với bình chứa Bộ phận cấp chai, hay phiểu cấp chai, có nhiệm vụ xoay và đưa chai vào rãnh dẫn, sau đó dẫn hướng vào băng tải Khi chai được đưa đến vị trí rót, xilanh 1 sẽ mở ra, trong khi xilanh 2 đang ở vị trí đóng Công nhân sẽ đảo chiều van 3 ngã để nhiên liệu được rót vào chai, sau đó xilanh 2 sẽ mở ra.
Phiểu cấp nắp được thiết kế dưới dạng máng nghiêng 30 độ, với giá đỡ cửa có 3 chấu giúp giữ nắp không rơi Khi chai đi qua, nắp sẽ được kéo theo và đến vị trí đóng nắp, nơi được chặn lại bằng xilanh Cơ cấu đóng nắp bao gồm 2 thanh trụ tròn bằng inox, được gắn vào khung bằng bulong.
Hai thanh dẫn hướng giúp con trượt bằng nhôm di chuyển lên xuống trên trượt nhôm Xilanh xoay kết nối với đầu chụp vặn nắp, cho phép con trượt nhôm hoạt động nhờ vào xilanh Khi nắp được đóng, xilanh 3 sẽ mở ra, và chai sẽ được băng tải đưa vào thùng.
Hệ thống chiết rót cồn bán tự động bao gồm hai phần chính: khung sườn được thiết kế chủ yếu bằng thép CT3 và hệ thống đóng nắp chai sử dụng inox 304, nhôm và thép CT3.
Bài viết mô tả quy trình đóng nắp chai sử dụng xylanh khí nén và motor khí nén, được điều khiển qua mạch khí nén Quá trình này diễn ra sau khi cơ cấu kẹp cố định cổ chai đã được thiết lập.
Hình 3.3: Hệ thống đóng nắp c Hệ thống cấp phôi:
Hình 3.4: Cơ cấu cấp nắp
Trong đó hệ thống cấp chai gồm:
1:Khung phểu , 2:Motor khí nén , 3:Cánh gạt di động , 4:Mâm xoay , 5:Máng dẫn hướng
Chai rỗng sẽ được cấp vào dây chuyền sản xuất thông qua cơ cấu cấp phôi liên tục Motor khí nén truyền động đến trục chính của mâm xoay bằng dây curoa, giúp mâm xoay quay và đưa chai rỗng vào máng dẫn hướng để vào băng tải Cánh gạt di động được thiết kế để hạn chế tối đa hiện tượng kẹt phôi trong quá trình hoạt động Hệ thống chiết rót cũng được tích hợp để đảm bảo hiệu quả sản xuất.
Hình 3.6: Hệ thống chiết rót Đƣợc gia công chủ yếu bằng Inox 304 (Austinite) Ƣu điểm của vật liệu :
- Tính chống ăn mòn cao
- Khả năng tạo hình, gia công
- Tính chất cơ học và tính vật lý tốt , đƣợc triệt giảm từ tính và hầu nhƣ không có
- Độ cứng 304 sẽ cứng nhất ở môi trường nhiệt độ thấp, có sự đàn hồi cao, và chỉ số có thể đạt đƣợc là ở: 1000MPa
Hiện nay có rất nhiều sản phẩm đƣợc sử dụng nguyên liệu inox 304
Bảng 3.1: Các loại mác inox và ứng dụng
3.3.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống:
Hình 3.7: Hệ thống chiết rót cồn bán tự động
Hệ thống chai được sắp xếp trên phễu cấp chai, với hai động cơ hoạt động khi khởi động Một động cơ quay phễu cấp chai để đưa chai vào băng tải liên tục, trong khi động cơ khí còn lại làm cho băng tải chuyển động Khi chai rỗng đến cử chặn 2, chúng sẽ bị chặn lại, và khi đủ 6 chai, cử chặn 1 sẽ di chuyển, cho phép 6 chai rỗng vào vị trí bơm nhiên liệu Công nhân sẽ mở van 3 ngã để cho nhiên liệu chảy từ bình định lượng vào chai rỗng Nhiên liệu được cung cấp liên tục từ bể chứa, với mức nhiên liệu được kiểm soát bằng phao điều áp.
Thể tích trong bình định lượng (12) có thể điều chỉnh bằng cách di chuyển nút định lượng lên xuống bên trong bình Khi đã đạt được dung lượng cần thiết, công nhân sẽ gạt van 3 ngã (7) để kết nối bể chứa (9) với bình định lượng.
Để nhiên liệu đi vào bình định lượng theo nguyên lý bình thông nhau, cử chặn 2 sẽ mở ra cho chai đi sang hệ thống đóng nút chai Sau khi 6 chai đã đi qua, cử chặn 2 sẽ đóng lại, trong khi cử chặn 1 sẽ mở ra để cho phép chai rỗng tiếp tục đi qua và tiến vào khu vực bơm nhiên liệu.
Chai sẽ nhận nắp từ hệ thống cấp nắp (13) và tiếp tục di chuyển đến hệ thống đóng nắp Tại đây, chai bị chặn lại bởi cử chặn (14) trong khi công nhân điều khiển cơ cấu kẹp chặt (17) để kẹp chai Hệ thống vặn nắp, được gắn trên cơ cấu trượt, sẽ hạ xuống và sử dụng động cơ khí vặn nắp (16) để đóng nắp với lực vừa đủ Sau khi hoàn tất, chai sẽ được chuyển đến khu vực đóng gói, kết thúc chu trình hoạt động và lặp lại liên tục.
3.3.3 Chọn phương pháp gia công :
+ Chọn phương pháp hàn Mig và hàn điện
Hàn hồ quang bằng điện cực nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ (GMAW) được chia thành hai loại chính là MAG (hàn khí hoạt tính) và MIG (hàn khí trơ) Quá trình hàn này sử dụng nguồn nhiệt từ hồ quang giữa điện cực nóng chảy và vật hàn, trong đó hồ quang và kim loại nóng chảy được bảo vệ khỏi oxy và nitơ trong không khí bằng một loại khí hoặc hỗn hợp khí thích hợp Nguyên lý hàn MIG giúp đảm bảo chất lượng mối hàn và tăng cường hiệu suất làm việc.
Khí bảo vệ trong hàn có thể là khí trơ như Argon (Ar), Helium (He) hoặc hỗn hợp của chúng, vì chúng không phản ứng với kim loại lỏng Ngoài ra, có thể sử dụng các loại khí hoạt tính như CO2, hỗn hợp CO2 + O2 để đảm bảo quá trình hàn hiệu quả.
Ar, …) có tác dụng chiếm chỗ và đẩy không khí ra khỏi vùng hàn để hạn chế tác dụng xấu của nó
Hồ quang bán tự động trong môi trường khí bảo vệ được hình thành khi điện cực hàn hoặc dây hàn được cấp tự động vào vùng hồ quang thông qua cơ cấu cấp dây, trong khi sự di chuyển của hồ quang dọc theo mối hàn được thực hiện bằng tay.
Có 4 phương pháp dịch chuyển kim loại vào xũng hàn:hình cầu,ngắn mạch,phun và xung phun,mỗi dạng có đặc tính khác biệt riêng
Phân loại và đặc điểm:
Hàn hồ quang bằng điện cực nóng chảy trong môi trường khí trơ, hay còn gọi là phương pháp hàn MIG (Metal Inert Gas), thường sử dụng khí như Argon (Ar) và Helium (He) Mặc dù mang lại hiệu quả cao, nhưng do chi phí của các loại khí trơ khá cao, phương pháp này chủ yếu được áp dụng cho hàn kim loại màu và thép hợp kim.
Hàn MAG (Metal Active Gas) là phương pháp hàn hồ quang bằng điện cực nóng chảy trong môi trường khí hoạt tính như CO2 và CO2 + O2 Phương pháp này sử dụng khí bảo vệ CO2 và được ứng dụng rộng rãi nhờ vào nhiều ưu điểm nổi bật.
- CO2 là loại khí dễ kiếm, dễ sản xuất và giá thành thấp;
- Năng suất hàn trong CO2 cao, gấp hơn 2,5 lần so với hàn hồ quang tay;
- Tính công nghệ của hàn trong CO2 cao hơn so với hàn hồ quang dưới lớp thuốc vì có thể tiến hành ở mọi vị trí không gian khác nhau;
THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN PHƯƠNG ÁN ĐỊNH LƯỢNG
Cơ cấu của thiết bị bao gồm một ống định lượng bằng thủy tinh, một mặt phích được gắn vào một đầu ống, và cụm chống tràn sử dụng dây sin cao su Ống thông áp được lắp ở phía trên của ống ren, kết nối với đầu mặt phích, trong khi đầu còn lại được nối với van 3/2, với đầu ra nối vào vòi.
Cơ cấu rót kiểu van là một trong những thiết kế đơn giản nhất, bao gồm bình lường có chia vạch, van ba ngã (3/2), ống thông hơi có khả năng dịch chuyển lên xuống, ống nối để nạp đầy bình lường, và ống để rót thể tích đã định lượng vào bình chứa.
Thể tích chất lỏng trong bình lường phụ thuộc vào vị trí đầu dưới của ống thông Khi nút van ba ngã xoay kết nối ống dẫn với bình chứa, chất lỏng chảy vào bình lường và đẩy không khí ra ngoài Khi đầu ống ngập dưới mực chất lỏng, không khí không thể thoát ra, dẫn đến chất lỏng dâng lên cao hơn miệng ống một đoạn nhỏ và dừng lại Mức dâng này phụ thuộc vào mực chất lỏng trong thùng chứa Áp suất không khí trong bình bị nén đến mức bằng với áp suất chất lỏng ở độ sâu tương ứng, khiến chất lỏng không thể chảy vào bình lường nữa Chất lỏng trong ống thông hơi sẽ dâng lên theo quy tắc bình thông nhau Để tháo chất lỏng vào bình, cần xoay van ba ngã đến vị trí tháo, cho phép chất lỏng trong bình định lượng chảy xuống bình chứa bên dưới.
Thể tích chất lỏng trong bình có thể được điều chỉnh bằng cách nâng hoặc hạ ống thông hơi Tùy thuộc vào cách quay van, máy rót có thể chia thành loại quay tay, bán tự động và tự động Năng suất máy càng lớn khi chất lỏng chảy ra nhanh hơn.
Hình 3.9: Mô hình bộ phận định lƣợng
1.ống thống áp 2.cụm chống tràn 3.ống định lƣợng 4.mặt phích 5.vòi rót 6.van (3/2)7.đầu nối ren
Chứa chất lỏng chảy vào sau khi mở van 3/2 về vị trí 1
Ống định lượng bằng thủy tinh trong suốt có kích thước 60 x 330 mm và độ dày 3 mm, kết hợp với mặt bích bằng nhựa PVC, trong đó một mặt có lỗ ren để lắp van 3/2 Ưu điểm của loại ống này bao gồm tính dễ gia công khoan cắt, khả năng hàn thuận tiện, sự phổ biến trên thị trường và giá thành rẻ.
3.5.3 Tính toán thể tích trong ống định lƣợng :
Để định lượng một cách đơn giản, bạn có thể sử dụng một bình có cùng thể tích, sau đó rót vào ống thủy tinh Khi quá trình định lượng hoàn tất, hãy kéo cụm chống tràn đến mức đã định lượng.
+ Thứ hai có thể tích bằng công thức : V = π r 2 h
Sai số do ống thông áp gây ra: h= 145 , r=6 suy ra:
V = π r 2 h = 3,14.3 2 145 = 41ml Sai số có xảy ra nhƣng rất nhỏ so với tổng thể tích trong bình định lƣợng nên không ảnh hưởng đến quá trình định lượng.
TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CHIẾT RÓT
XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC SƠ BỘ BĂNG TẢI
Chọn tang dẫn động là tang dưới
Chọn tang ở hai đầu băng tải có kích thước 105
Chiều dài toàn bộ băng tải: L t 2.L2.52,52.28502.3,14.52,56029mm
Chọn chiều rộng lòng băng tải trong đó bề rộng phôi liệu (chai) b= 60 mm Chiều rộng băng tải: b mm
TÍNH TOÁN VẬN TỐC TẢI
Từ số liệu cho trước với năng suất 5000-8000 chai/ca/8 giờ ta có: với năng suất 7000 chai/ca/8 giờ thì năng suất một giờ ta chạy đƣợc
Vậy số lần rót nhiên liệu trong một giờ là: i = (lần)
Từ đó ta suy ra đƣợc vận tốc băng tải :
XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TRÊN MỘT MÉT DÀI
Trọng lƣợng nguyên liệu có ích trên mét dài:
Chọn số lớp đệm i=3 (bảng 3.4 trang 50_Tài liệu 2)
Chiều dày lớp cao su có tải: 1 = 1,5 mm (bảng 3.5 trang 50_Tài liệu 2) Chiều dày lớp cao su không tải: 2 = 1 mm
Trọng lƣợng các phần quay con lăn thẳng:
G cl = 7B + 4= 7.0,09+ 4= 4,64(kG) Trọng lƣợng con lăn trên một mét dài nhánh có tải: q cl = 15 ( / )
G cl cl (4.12 trang 105_Tài liệu 2)
TÍNH TOÁN LỰC CẢN CHUYỂN ĐỘNG VÀ LỰC KÉO CĂNG BĂNG
S 1 = S ra lực kéo tại nhánh ra tang dẫn
Lực cản trên đoạn (1-2) nhánh có tải:
Hệ số cản chuyển động chung của băng với con lăn: = 0,018
(bảng 4.4 trang 106_Tài liệu 2) Lực kéo căng tại điểm 2:
S 2 = S 1 + W 1-2 = S 1 + 6,7 (kG) ( 2.51 trang 25_Tài liệu 2) Lực cản ở đoạn (2-3)
(2.45 trang 24_Tài liệu 2) Lực kéo căng tại điểm 3:
( 2.51 trang 25_Tài liệu 2) Lực cản ở đoạn (3-4) nhánh không tải:
= -1,32 (kG) dấu “ – ” do chuyển động xuống Lực căng tại điểm 4:
S 4 = S 3 + W 3-4 = 1,07.S 1 +8,489 (kG) ( 2.51trang 25_Tài liệu 2) Xác định S1= S ra
S vào = S 4 =S ra e fx = S 1 e fx Góc ôm: = 180 0
Trị số của hệ số ma sát( loại tang bọc cao su, khí hậu khô)
( bảng 2.1trang 28_Tài liệu 2) f= 0,4 ; e fx = 3,51
Hình 4.1 Biểu đồ lực căng băng tải.
TÍNH TOÁN LỰC KÉO CHUNG
Lực cản tang dẫn động:
W dđ = 0,04( S 4 + S 1 )= 0,04( 12,21+ 3,48)= 0,54(kG) Lực kéo chung của băng tải:
KIỂM TRA ĐỘ BỀN CỦA BĂNG
Số lớp đệm cần thiết:
Hệ số dự trữ bền kéo của băng: k= 9
K đ = 55kG/cm ; S max = S 4 ; B= 9 cm (bề rộng băng).
TÍNH TOÁN BỘ PHẬN DẪN ĐỘNG
+ Số vòng quay tang tải n = = = 43,7 (v/ph)
+ Momen thực tế trên trục rulo
T rl + Xác định hiệu suất trên toàn hệ thống
= 0,99 ( hiệu suất của că ̣p ổ lăn )
= 0,97 ( hiệu suất của xích )
4.7.1 Chọn động cơ theo công suất
: mômen thƣ́ k của phổ tải tro ̣ng tác du ̣ng tru ̣c rulo
: thời gian tác du ̣ng của mômen thƣ́ k
Tƣ̀ đề bài ta có :
Công suất đẳng tri ̣ trên tru ̣c động cơ
Công suất đẳng trị cần có trên đô ̣ng cơ
4.7.2 Phân phối tỷ số truyền
Do sƣ̉ du ̣ng tốc đô ̣ quay là: = = 362,5 (v/ph)
Tỷ số truyền hộp giảm tốc: i h = = 2,76
4.7.3 Xác định các thông số động học tác dụng lên trục
+ Công suất trên các tru ̣c.
Từ cỏc thụng số trờn chọn cụng suất động cơ ẵ Hp
Vậy động cơ dựng ẵ Hp với hộp giảm tốc i = 1/4 ; n đc 62,5(vg/ph)
TÍNH TOÁN TỈ SỐ TRUYỀN
Xích ống con lăn, hay còn gọi là xích con lăn, có thiết kế đơn giản và chi phí sản xuất thấp hơn so với xích răng Với giá thành hợp lý và độ bền mòn cao, loại xích này rất thích hợp cho việc truyền tải trọng lớn.
Xác định các thông số của xích và bộ truyền xích :
Chọn số răng của đĩa xích
Chọn : = 25 (bảng 6-3 trang 105_Tài liệu 2) là số răng đĩa xích nhỏ
Vâ ̣y số răng đĩa xích lớn hay đĩa bị dẫn (công thức 6-5 trang 105_ Tài liệu 2)
Khi đó tỷ số truyền chính xác bộ truyền xích :
Tính hệ số diều kiện sử dụng ( công thức 6-6 trang 105_ Tài liệu 2)
Hệ số xác định được tính theo công thức k = k đ k A k o k đc k b k c, trong đó k đ = 1,2 thể hiện tải trọng va đập của xích tải; k A = 1 là hệ số tính đến khoảng cách trục và chiều dài xích A nằm trong khoảng (30-50)t; k o = 1 phản ánh ảnh hưởng của vị trí bộ truyền với góc nghiêng nhỏ hơn; k đc = 1,25 áp dụng cho trục không điều chỉnh được; k b = 1,5 là hệ số ảnh hưởng của bôi trơn; và k c = 1 tương ứng với chế độ làm việc một ca.
+ Hệ số bánh răng đĩa dẫn:
+ Hệ số vòng quay đĩa dẫn:
+ Công suất tính toán (công thức 6-7 trang 106_ Tài liệu 2)
: công suất tính toán
Tra bảng (6-4 trang 106_ Tài liệu 2) với = 400 (vg/ph) chọn đƣợc xích ống con lăng một dãy có bước t = 12,7 (mm), diện tích bản lề F = 50,3 (mm 2 ), công suất cho phép P= 3(kw)
Chọn khoảng cách trục sơ bộ asb = 30.t 0 12,7 = 381 (mm)
Theo công thức (6-4) xác định số mắc xích:
Vậy lấy số mắt xích chẵn X 3
Kiểm nghiệm số lần va đập trong 1 giây ( 6-16 trang 108 _ Tài liệu 2)
Số lần va đập của bản lề xích trong 1s u = ≤ [u] u= = 5,33
Theo bảng ( 6-7 trang 109_ Tài liệu 2) số lần va đập cho phép trong 1 giây
Vậy : u= 5,33 < [u] = 45 => thỏa mãn điều kiện
Tính khoảng cách trục theo công thức:
Chọn A = 485 mm Để xích không chịu lực căng quá lớn cần giảm khoảng cách trục A đi 1 khoảng ΔA = (0,002…0,004) ΔA = 0,003.A = 0,003 485 = 1,455
4.8.2 Kiểm nghiệm xích và độ bền
Khi các bộ truyền xích phải chịu tải lớn khi khởi động hoặc thường xuyên gặp tải trọng va đập trong quá trình hoạt động, việc kiểm nghiệm hệ số an toàn là cần thiết.
Với loại xích này theo (bảng 6-1 trang 103_ Tài liệu 2) có:
Khối lƣợng 1 mét xích q = 0,8 kg
K d : hệ số tải trọng động, với tải trọng va đập nhẹ chọn K d = 1,2
+ V: vận tốc trên vành đĩa dẫn:
F t : lực vòng trên đĩa xích
P: công suất trên trục dẫn: P = 0,455(kw)
+ F v : lực căng do lực li tâm gây ra khi làm việc
Với q là khối lƣợng 1 mét xích q= 0,62(kg/m) (bảng 6-1 trang 103_Tài liệu 1)
+ F 0: lực căng do xích bị động sinh ra (5-16 trang 85_Tài liệu 1)
K f : hệ số phụ thuộc vào độ võng f của xích và bộ truyền:
Chọn K f = 4 (Tập I trang 85 [1] )đối với bộ truyền nghiên đi 1 góc dưới 40 0 so với phương ngang a = (0,01…0,02) 483
Vậy S > [S] = 8,2 : bộ truyền xích đảm bảo đủ bền
4.8.3 Đường kính đĩa xích: Đường kính vòng chia d 1 và d 2 (trang 86_Tài liệu 1) d 1 = = 101,3 (mm)
Chọn d 2 = 283 (mm) Đường kính vòng đỉnh da1 , d a2 d a1 = t [0,5 + cotan(π/ )] = 12,7 [0,5+cotan( )] 6,88 (mm)
Chọn d a1 = 107 (mm) d a2 = t [0,5 + cotan(π/ )] = 12,7 [0,5+cotan( )] = 289,1 (mm)
Chọn d a2 = 290 (mm) Đường kính vòng chân d f1 và d f2 d f1 = d 1 2r
Ta có : d 1 =7,75 (mm) (bảng 5.2 trang 78_ Tài liệu 1)
+ Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa xích 1: σ H = 0,47 ≤ [σ]
[σ]: ứng suất tiếp xúc cho phép theo bảng 5.11 [1]
F vd : lực va đập trên m dãy xích (m=1)
K đ : hệ số tải trọng động ,K đ = 1,2 (tải trọng va đập nhẹ)
(bảng 5.6 trang 82_ Tài liệu 1) k d : hệ số phân bố đều tải trọng cho các dãy, k d = 1(xích 1 dãy)
(bảng 5.12 trang 87_ Tài liệu 1) k z : hệ số kể đến ảnh hưởng của số răng đĩa xích, phụ thuộc z
E = : Mô đun đàn hồi với E1, E 2 lần lƣợt là mô đun đàn hồi của vật liệu con lăn và răng đĩa xích, lấy E = 2,1 10 -5 Mpa
A: diện tích chiếu của bản lề theo (bảng 3.12) thì A = 50,5 (mm 2 )
Kết quả cho thấy việc sử dụng thép C45 tôi và ram có thể cải thiện độ cứng đạt khoảng HB 170…210, từ đó đảm bảo ứng suất cho phép [σH] = 600 (Mpa) Điều này giúp duy trì độ bền tiếp xúc cho một răng đĩa.
+ Kiểm nghiệm độ bền của đĩa xích 2: σ H2 =0,47 ≤ [σ H ]
Kết quả cho thấy việc sử dụng thép C45 tôi và ram có thể cải thiện độ cứng đạt mức HB170…210, với ứng suất cho phép [σ H] = 600 (Mpa) Điều này đảm bảo độ bền tiếp xúc cho một răng đĩa 2, trong đó σ H1 < [σ H] và σ H2 < [σ H], cho thấy cả hai đĩa xích đều thỏa mãn yêu cầu về độ bền tiếp xúc.
TÍNH TOÁN TRỤC
4.9.1 Xác định lực tác dụng lên trục:
Trong tính toán thực tế bỏ F 0 và F r nên F 1 = F T
F v : lực căng do lực li tâm gây ra khi làm việc
Với q là khối lƣợng 1 mét xích :
Hệ số k x, được xác định là 1,15, phản ánh trọng lượng của xích trong trường hợp bộ truyền nằm ngang hoặc nghiêng dưới 40 độ Do đó, lực tác dụng lên trục có thể được tính toán dựa trên hệ số này.
F t : lực vòng ; ta tính đƣợc ở trên F T = 231,77 (N)
4.9.2.Tính toán thiết kế trục
Để xác định sơ bộ đường kính trục trong hộp giảm tốc, đường kính trục thứ k (k = 1 3) có thể được tính gần đúng theo công thức 10.6, với T là mô men xoắn của trục thứ k, cụ thể là T I = 93984,12 (N.mm).
[τ] là ứng suất xoắn cho phép với vật liệu là thép C45, có kết quả :
[τ] = (15…30) Mpa chọn [τ] = 25 Mpa có kết quả: d k sb = = = 25,3 (mm)
Từ đường kính sơ bộ vừa tính được ta xác định bề rộng gần đúng ổ lăn d k sb = 26 (mm) => b = 17 (mm) (bảng 10.2 trang 189_ Tài liệu 1)
4.9.3 Phân tích lực tác dụng lên bộ truyền:
Xác định chiều dài mayơ đĩa xích theo (công thức 10.10 _Tai lieu 1)
F r : lực của bộ truyền xích; F r = 231,77 (N)
Biểu đồ phân bố nô ̣i lƣ̣c
Tính phản lực theo phương Y: Σ mAy = 0 R By 160 – F r cos 60 0 220 = 0
Tính phản lực theo phương X : Σ mAx = 0 R Bx 160 – F r cos 30 0 220= 0
Hình 4.2 : Biểu đồ nội lực
Mômen uốn tại tiết diện nguy hiểm nhất :
M tđ = = = 16680,14(N.mm) Ứng suất cho phép [σ] P N/mm 2 với vật liệu của trục bằng thép C45 có giới hạn bền б b = 600 (N/mm 2 ) (bảng 7-2 trang 119_Tài liệu 2) Đường kính trục: d = = ,9 (mm)
Tính chính xác trục là kiểm tra điều kiện của hệ số an toàn
n n : hệ số an toàn cho phép (1,52,5) n : hệ số an toàn n : hệ số an toàn theo ứng suất pháp n : hệ số an toàn theo ứng suất tiếp
Hệ số an toàn tính cho ứng suất pháp m k a n
-1 : dưới hạn mỏi uốn của vật liệu
Hệ số phản ánh ảnh hưởng của ứng suất uốn trung bình đến độ bền mỏi, trong khi hệ số k xem xét tác động của sự tập trung tải trọng động đối với độ bền mỏi uốn.
: hệ số tăng bền mặt
a : biên độ của ứng suất uốn
m : giá trị trung bình ứng suất uốn m k a n
-1 : giới hạn xoắn ứng với chu kỳ đối xứng
a : biên độ của ứng suất tiếp
m : giá trị trung bình ứng suất tiếp
Hệ số phản ánh ảnh hưởng của ứng suất tiếp trung bình đến độ bền mỏi, trong khi hệ số k thể hiện tác động của sự tập trung tải trọng động và độ bền mỏi uốn.
: hệ số tăng bền mặt
Vì trục quay theo ứng suất pháp( uốn) biến đổi theo chu kỳ đối xứng nên:
1 k a n Ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ đối xứng:
Giới hạn mỏi uốn và xoắn ứng với chu kỳ đối xứng:
b : giới hạn bền vật liệu, vì trục đƣợc chế tạo bằng thép C45 nên
Chọn = 0,89; = 0,8 ( bảng 7-4 trang 123- Tài liệu 2) Chọn k = 0,89; k = 0,8 ( bảng 7-8 trang 127- Tài liệu 2) Thay các giá trị vừa tìm đƣợc vào (1) và (2)
Thay các giá trị vừa tìm đƣợc vào (*)
n n n đảm bảo hệ số an toàn
Hệ số khả năng làm việc của ổ lăn
C = Q.(n.h) 3 Cbảng (8.1 trang 158- Tài liệu 2) Q: tải trọng tương đương, daN n: số vòng quay của ổ (số vòng quay trục n trục = 43,7 v/ph) h: thời gian phục vụ, giờ
Chọn h = 5000 ; n = 50 v/ph (bảng 8-7 trang 164- Tài liệu 2)
Chọn (nh) 3 = 41,7 (bảng 8-7 trang 164- Tài liệu 2)
Hệ số m = 1,5 (bảng 8-2 trang 161- Tài liệu 2)
K t = 1 Tải trọng tĩnh (bảng 8-3 trang 162- Tài liệu 2)
K n = 1 nhiệt độ làm việc dưới 100 0 c (bảng 8-4 trang 162- Tài liệu 2)
K v = 1 vòng trong của ổ quay (bảng 8-5 trang 162- Tài liệu 2)
+ Lực hướng tâm tại gối A :
+ Lực hướng tâm tại gối B : Ở đây n P (vòng/phút)
Tuổi thọ làm việc (triệu vòng)
Xem nhƣ không có lực dọc trục Fa = 0 =>A t =0
Tra (bảng14P-trang 338_ Tài liệu 2) Chọn ổ lăn kiểu 205, C bảng 000 Đường kính trong d = 25 mm Đường kính ngoài D = 52 mm
TÍNH TOÁN TRUYỀN ĐỘNG PHỄU CẤP CHAI
4.11.1 Tính toán truyền động đai
Dựa vào công suất số liệu tính ở trên và năng suất làm việc ta có thể chọn động cơ tương đương động cơ của băng tải
Công suất động cơ điện yêu cầu N đc = 0,45 (kW)
Tốc độ vòng quay của mâm xoay n 2 = 50 (v/ph)
Chọn động cơ có công suất 1/2 HP, n đc = 362,5( v/ph),i =1/4
Giả thiết vận tốc của đai > 5 m/s Chọn đai loại A
Tiết diện đai a x h (mm): 13 x 8 (mm) ( bảng 5-11 trang 92_Tài liệu 2) Diện tích tiết diện F = 81 (mm 2 )
Định đường kính bánh đai nhỏ theo ( bảng 5-14 trang 93_Tài liệu 2)
Kiểm nghiệm vận tốc của đai:
Tính đường kính D 2 của bánh lớn:
Hệ số trƣợt của đai thang = 0,02
Chọn D 2 = 110 theo tiêu chuẩn ( bảng 5-15 trang 93_Tài liệu 2)
Số vòng quay thực của trục bị dẫn: (bảng 5-8 trang 85- Tài liệu 2)
Sai số về số vòng quay so với yêu cầu:
Sai số nằm trong phạm vicho phép ( do đó không cần phải chọn lại đường kính D 2
Chọn sơ bộ khoảng cách trục A
A = 1,5 D 2 = 1,5 110 = 165 (mm) ( bảng 5-16 trang 94_Tài liệu2) Khoảng cách trục A thỏa điều kiện:
Tính toán chiều dài L theo khoảng cách trục A
Sơ bộ ( 5-1/ trang 83- Tài liệu 6)
Kiểm nghiệm số vòng quay chạy u trong 1 giây u= 0 , 3 ( / ) 10 ( / )
Tính chính xác khoảng cách trục A theo tiêu chuẩn L đã chọn
Chọn khoảng cách trục A = 150 (mm)
Khoảng cách trục nhỏ nhất cần thiết để mắc đai:
Khoảng cách trục lớn nhất để tạo lực căng
Tính góc ôm: điều kiện (5-3 trang 83_Tài liệu 2)
Xác định số đai cần thiết: (5-22 trang 95_Tài liệu 2)
Hệ số C t = 0,9 ( bảng 5-6 trang 90 _ Tài liệu 2)
Hệ số C = 1 ( bảng 5-18 trang 95_Tài liệu 2)
Hệ số C v = 1,04 ( bảng 5-19 trang 95_Tài liệu 2)
Định kích thước chủ yếu của bánh đai
B = ( Z 1 )t + 2.S = 20 (bảng 10-3 trang 257_Tài liệu 2) t = 16; s = 10 ; h 0 = 3,5 ; e = 12,5 Đường kính ngoài cùng của bánh đai
D n1 = D 1 + 2.h 0 = 70 + 2 3,5 = 77 (5-24 trang 96_Tài liệu 2) Bánh bị dẫn:
Tính Lực căng ban đầu S 0 :
S 0 = 0 F = 1,3 81 = 105,3(N) (5-25 trang 95_Tài liệu 2) Ứng suất căng ban đầu 0 = 1,3 (N/mm 2 )
Lực tác dụng lên trục
4.11.2 Tính toán trục cho phễu cấp chai
Lực tác dụng lên trục tại vị trí lắp bánh đai:
Trục có mặt cắt ngang hình tròn với đường kính d, chịu lực P 313,2 N và kích thước l = 200 mm, cùng với mô đun trượt G = 1,5 x 10^3 KN/cm² Mô men xoắn MZ đạt 1320 N.mm, trong khi ứng suất tiếp cho phép là 12 KN/cm² Điều kiện bền của trục cần được đảm bảo để đảm bảo hiệu suất hoạt động.
Sử dụng mô-đun Simulation của Solidworks, người dùng có thể thiết lập các điều kiện biên và tải trọng thử nghiệm cho kết cấu máy, nhằm tính toán độ bền và xác định các điểm có ứng suất nguy hiểm Từ đó, có thể đưa ra phương án thay thế và hoàn thiện các bộ phận máy Bài viết chỉ tập trung vào ứng suất và chuyển vị của máy trong trạng thái tĩnh tại một vị trí cố định.
Trục chính phểu cấp chai:
Hình 4.3: Chi tiết trục chính phểu
Phân tích lực và trạng thái chi tiết:
Model name: Trục Current Configuration: Default Solid Bodies
Mass:0.382882kg Volume:4.90874e-005 m^3 Density:7800kg/m^3
C:\Users\Hainui\Desk top\hai map\Part1.SLDPRT
C:\Users\Hainui\Desk top\hai map\Part1.SLDPRT
Hình 4.5: Trạng thái vật liệu
Cố định và tải trọng :
Fixture name Fixture Image Fixture Details
Hình 4.7: Đặt lực cho chi tiết Ứng suất trục:
Biến dạng của vật liệu:
Hình 4.10 : Biến dạng vật liệu
Trục-Static 1-Factor of Safety-Factor of Safety1
Hình 4.11: Hệ số an toàn
