Tính toán, thiết kế và chế tạo máy dán thùng carton

TỔNG QUAN MÁY DÁN KEO THÙNG CARTON

Giới thiệu về máy dán thùng carton

Keo dán thùng carton là một sản phẩm quan trọng được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm và hàng hóa, giúp đảm bảo việc đóng gói và vận chuyển sản phẩm một cách thuận tiện và an toàn.

Máy gồm các bộ phận nhƣ: Động cơ, hộp giảm tốc, băng tải, cơ cấu dán keo…

Các loại máy có mặt trên thị trường hiện nay

Trên thị trường hiện nay, có đa dạng loại máy dán keo thùng carton tự động và bán tự động từ nhiều thương hiệu nổi tiếng trên thế giới như CHALI-TAIWAN, WELLPACK-TAIWAN, MIKYO-JAPAN và SIAT GROUP - ITALY.

1.2.1 Máy dán thùng carton tự động MODEL CXF-2 ( chali-Taiwan)

-Máy tự động tha đổi theo kích cỡ thùng – 2 motor

+Kích thước thùng carton lớn nhất: D(…) x R.500 x C.500 (mm)

+Kích thước thùng carton nhỏ nhất: D.150 x R.135 x C.120 (mm)

+Tốc độ băng tải: 20m/phút

+Áp suất khí nén: Max 6kg/cm 2

+Bề rộng băng keo sử dụng: 48mm/60mm hoặc 75mm

1.2.2 Máy dán thùng carton WP-5050TB (wellpack-Taiwan)

+Tốc độ băng tải: 10m/phút

+Bề rộng băng keo: 48-60 mm

+Khối lƣợng sản phẩm: 50kg

+Chiều cao bàn máy: 880 mm

+Tính năng đặc biệt: chiều cao bàn máy có thể điều chỉnh từ 580-880

1.2.3 Máy dán thùng carton MK-AS523S ( Mikyo-Japan)

+Tốc độ băng tải: 20m/phút

+Chiều rộng băng dán: 36,48,50,60 mm

1.2.4 Máy dán thùng carton MODEL S26 Range (Siat group-Italy)

+Kích thước carton lớn nhất: 650x700x…mm

+Kích thước carton nhỏ nhất: 170x130x200 mm

+Tốc độ băng tải: 20 m/phút

+Xuất xứ: Siat group – Italy

Tìm hiểu đặt tính của thùng carton thông thường

Thùng carton thông thường là một trong những loại bao bì carton phổ biến nhất được doanh nghiệp ưa chuộng Với thiết kế đa dạng từ 3,5 đến 7 lớp, thùng carton này đáp ứng đầy đủ các yêu cầu của khách hàng mà vẫn giữ chi phí ở mức thấp nhất, giúp tối ưu hóa hiệu quả sử dụng.

Thùng giấy carton thông thường có đặc điểm nhận diện dễ dàng nhờ màu sắc và họa tiết in trên bề mặt Với giá thành phải chăng, thùng carton thường có màu nâu vàng và hạn chế về hình ảnh cũng như chữ viết, chỉ sử dụng họa tiết đơn giản và nhỏ ở góc thùng.

Thùng giấy carton thông thường được làm từ chất liệu giấy giá rẻ nhằm giảm chi phí tối đa Các thùng này có thiết kế nắp hở, khi đóng lại, các phần nắp sẽ chạm vào nhau và cần sử dụng keo để giữ cố định.

-Kết cấu song giấy bao gồm:

+ Sóng A: Độ cao song giấy 4.7 mm – giấy tấm sử dụng sóng A chịu đƣợc lực phân tán tốt trên toàn bề mặt tấm giấy

+ Sóng B: Độ cao song giấy 2.5 mm – giấy tấm sử dụng song B chịu đƣợc lực xuyên thủng cao

+ Sóng C: Độ cao song giấy 3.6 – giấy tấm sử dụng song C kết hợp đƣợc cả 2 ƣu điểm của cả song A và B

+ Sóng E: Độ cao song giấy 1.5 mm – thường được sử dụng cho thùng đựng các vật liệu nhẹ

+ Sóng BC: Là loại song đôi kết hợp 1 lớp sóng B và 1 lớp song C đáp ứng độ dày thùng và khả năng chịu lực cao

+ Sóng AC: Là loại song đôi kết hợp 1 lớp song A và 1 lớp song C đáp ứng khả năng chịu lực tối ƣu

+ Đảm bảo chức năng bảo vệ, vận chuyển hàng hóa trong thời gian dài

+ Chi phí rẻ nhất trong các loại thùng carton

+ Hình ảnh trên thùng tương đối ít nên khoảng trống còn nhiều giúp cho người vận chuyển có thể đánh dấu ký hiệu nhận dạng dễ dàng

+ Độ bền chịu lực tương đối kém vì giấy sử dụng yếu hơn

+ Dễ thấm nước, dễ hút, độ ẩm làm hỏng thùng

Mục đích và nội dung của đề tài

Nghiên cứu và thiết kế máy dán thùng carton tự động nhằm đáp ứng nhu cầu của các công ty trong việc đóng thùng sản phẩm, giúp bảo quản sản phẩm tốt hơn và thuận tiện cho việc kiểm tra cũng như vận chuyển Việc sử dụng máy dán thùng carton tự động không chỉ tăng năng suất đóng thùng mà còn đảm bảo tính thẩm mỹ và độ bền cho sản phẩm.

Thiết kế má đóng thùng carton bao gồm những phần sau:

-Thiết kế cơ cẩu dán keo

-Thiết kế mạch điện điều khiển

-Chế tạo máy dán thùng carton

PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Yêu cầu kỹ thuật

-Thùng đƣợc thực hiện trong hệ thống này là thùng giấy ( thùng carton)

-Thực hiện dán keo cả 2 mặt trên và dưới của thùng một cách đồng thời

-Dễ dàng và nhanh chóng tha đổi kích thước thùng

-Miệng thùng giấy sau khi dán phải kín, đường băng keo phẳng, không có bọng khí

-Dán được những thùng có kích thước sau:

Phân tích ưu điểm của các phương pháp thiết kế

2, 3, 15, 16.Con lăn dán băng keo 17.Khâu 17

6, 9, 22, 25.Con lăn 24.Dây băng keo

8, 23.Cuộn băng keo truyền động 28.Băng tải

9.Con lăn nối 29.Bộ truyền đai

10, 21.Dao cắt băng keo 30.Hộp truyền động

Băng tải (28) bao gồm hai băng tải song song, được thiết kế với khoảng cách nhất định để lắp đặt cụm dán băng keo dưới Chúng hoạt động nhờ động cơ (32) thông qua khớp nối (31) đến hộp truyền động (30) và bộ truyền (29).

Dây băng keo được kéo ra từ cuộn, đi qua các con lăn để tạo độ căng, và cuối cùng đến vị trí dán băng keo.

Thùng giấy được đưa vào quy trình dán bằng băng tải, nơi cuộn băng keo trên và dưới sẽ được sử dụng Khi thùng giấy di chuyển đến vị trí con lăn dán băng keo, sự tác động sẽ làm cho con lăn này được đẩy lên, đồng thời các khâu liên quan cũng được nâng lên để hoàn tất quá trình dán.

(12), (19) rồi đến khâu (14), (17) làm hai con lăn dán băng keo (12),

Dây băng keo được dán lên thùng carton khi thùng chạm vào con lăn dán băng keo Khi thùng carton tiến gần đến vị trí dao cắt, nó tác động vào cơ chế nâng dao cắt Khi thùng di chuyển ra khỏi cơ chế này, dao cắt sẽ được hạ xuống nhờ lực kéo của lò xo.

- Do dao cắt băng keo (10), (21) được gắn trên khâu(11), (20) nên khi khâu này hạ xuống thì hai dao cắt (10),( 21) cũng được hạ xuống và cắt dây băng keo

Quá trình dán băng keo lên thùng giấy kết thúc khi thùng di chuyển ra khỏi con lăn dán băng keo Lúc này, các con lăn dán băng keo sẽ hạ xuống nhờ vào các lò xo kéo Khi thùng đầu tiên được dán xong, thùng thứ hai sẽ được đưa vào, tạo ra một quy trình liên tục.

Việc điều chỉnh chiều cao của thùng được thực hiện thông qua trục vít, cho phép di chuyển toàn bộ cụm dán keo lên hoặc xuống để phù hợp với kích thước của thùng.

- Để phù hợp với bề rộng của thùng giấy, ta điều chỉnh khoảng cách giữa hai thanh dẫn hướng đặt phía trên băng tải(28)

- Con lăn dán băng keo (15), (16) có tác dụng ép chặt lại dây băng keo lên thùng giấy

- Thực hiện dán băng keo mặt trên và mặt dưới

- Dễ dàng và nhanh chóng thay đổi kích thước theo kích thước thùng

- Lắp ráp vận hành đơn giản

- Mặt trên của thùng không được nén chặt

- Không thực hiện được đối với thùng có chiều rộng quá nhỏ

-Cơ cấu dán băng keo và quá trình dán tương tự phương án 1

-Việc điều chỉnh máy sao cho phù hợp với chiều cao và chiều rộng của thùng giấy tương tự phương án 1

Khác với phương án 1, phương án này bổ sung băng tải tại vị trí cụm dán keo phía trên, giúp nén chặt và hỗ trợ di chuyển thùng giấy hiệu quả hơn Băng tải được thiết kế với hai dải song song, cách nhau một khoảng nhất định để lắp đặt cụm dán băng keo trên.

- Thực hiện dán băng keo mặt trên và mặt dưới

- Dễ dàng và nhanh chóng thay đổi kích thước theo kích thước thùng

- Lắp ráp vận hành đơn giản

- Mặt trên của thùng được nén chặt

- Thùng di chuyển nhẹ nhàng, ổn định, đường băng keo phẳng, ít bọng khí

- Không thực hiện được với thùng có bề rộng quá nhỏ

1-Bộ truyền đai 2-Hộp giảm tốc 3-Khớp nối 4-Động cơ

Cơ cấu dán keo và quá trình dán được thực hiện tương tự như phương án 1, nhưng có sự khác biệt ở chỗ thùng giấy được vận chuyển bằng hai băng tải riêng biệt Băng tải thứ nhất đảm nhận nhiệm vụ di chuyển thùng giấy, trong khi băng tải thứ hai hỗ trợ việc di chuyển này Hai băng tải được bố trí ở hai bên của thùng, tạo ra sự hiệu quả trong quá trình vận chuyển.

- Việc điều chỉnh máy theo chiều cao thùng giấy tương tự phương án 1

- Để phù hợp với chiều rộng thùng giấy, tâ điều chỉnh khoảng cách giữa hai băng tải

- Thực hiện dán băng keo mặt trên và mặt dưới

- Dễ dàng và nhanh chóng thay đổi kích thước theo kích thước thùng

- Lắp ráp và vận hành đơn giản

- Mặt trên của thùng được nén chặt

- Thực hiện được với thùng có bề rộng nhỏ

- Thùng di chuyển không đồng bộ, đường băng keo dán không phẳng

- Có hiện tượng trượt giữa băng tải và hai mặt bên của thùng, làm thùng trầy xước, giảm tuổi thọ băng tải

- Mặt trên của thùng không được nén chặt

- Cơ cấu dán keo và quá trình dán tương tự phương án 3

- Việc điều chỉnh máy sao cho phù hợp với chiều cao và chiều rộng thùng giấy tương tự phương án 3

Phương án này khác với phương án 3 ở chỗ có thêm băng tải được lắp ở vị trí cụm dán băng keo trên, giúp nén chặt và hỗ trợ di chuyển cho thùng hiệu quả hơn.

- Thực hiện dán băng keo mặt trên và mặt dưới

- Dễ dàng và nhanh chóng thay đổi kích thước theo kích thước thùng

- Lắp ráp vận hành đơn giản

- Mặt trên của thùng được nén chặt

- Thùng di chuyển nhẹ nhàng, ổn định, đường băng keo phẳng, ít bọng khí

- Thùng di chuyển không đồng bộ

- Có hiện tượng trượt giữa băng tải và hai mặt bên của thùng, làm cho thùng bị trầy xước, giảm tuổi thọ băng tải.

Chọn phương án thiết kế

Dựa trên yêu cầu kỹ thuật và nguyên lý hoạt động, chúng tôi quyết định chọn phương án thiết kế mô hình 1 Phương án này có kết cấu đơn giản, giúp dễ dàng nhận thấy nguyên lý hoạt động cơ bản của máy dán thùng carton, đồng thời mang lại nhiều ưu điểm trong quá trình vận hành.

CHỌN ĐỘNG CƠ

- Do động cơ kéo đồng thời 2 băng tải, nên tải trọng tác động lên một băng tải là

G0/2(kg) (xét trường hợp thùng giấy nằm đều giữa 2 băng tải)

- Khoảng cách giữa 2 băng tải phải nhỏ hơn chiều rộng nhỏ nhất của thùng là Cmin 0 (mm)

- Giả sử để thùng di chuyển đƣợc thì mỗi bên thùng tiếp xúc với từng băng tải lớn hơn 1/6 chiều rộng thùng

+Khoảng cách nhỏ nhất giữa 2 băng tải là: 4/6minC =4/6.200 3 (mm) +Khoảng cách lớn nhất giữa 2 băng tải là: 4/6maxC =4/6.500 33 (mm)

Do máy có cơ cấu dẫn hướng nên xu hướng thùng bị xoay xem như không đáng kể, ta chọn khoảng cách giữa 2 băng tả i là 110 (mm)

- Chiều rộng nhỏ nhất của băng tải :

+ Đối với thùng có minC : 1/6 minC = 1/6.200 3 (mm)

+ Đối với thùng có maxC : 1/6 maxC = 1/6.500 (mm)

Nên ta chọn chiều rộng băng tải là 100 (mm)

- Các thông số cơ bản:

+Thời gian vận chuyển một thùng: t = 3600/Z = 3600/1500 =2,4 giây (107[1])

Trong đó: Z –là năng suất của máy

- Chọn khoảng cách giữa 2 thùng liên tiếp là a = 400 (mm)

- Vận tốc của băng tải : v = a/(t.i) = 0,4/(2,4.1) = 0,17 m/s (107[1])

Bước giữa đường tâm các bộ phận làm việc, hay chiều dài của một chỗ làm việc, được xác định bằng khoảng cách giữa hai thùng liên tiếp Số lượng sản phẩm trong mỗi bộ phận làm việc cũng cần được xem xét để tối ưu hóa quy trình.

- Năng suất khối lƣợng tính toán lớn nhất:

- Khoả ng cách giữa các con lăn lấy cho nhánh có tải là lct = 0,2 m, cho nhánh không tải là lkt = 0,4 m

- Trọng lƣợng thùng trên một mét băng tải: qvl = G/a = 15/0,4 = 37,5 kg/m (108[1])

Theo bảng 3.4, chọn lớp băng i = 3 và theo bảng 3.5, độ dày lớp cao su được xác định như sau: phía bề mặt làm việc (mang tải) là δl = 2mm, còn phía bề mặt không làm việc là δ2 = 1mm (50[1]).

- Khối lƣợng dâ băng vải cao su trên một đơn vị chiều dài: qb = 1,1.B(1,25i + δl + δ2 )= 1,1.0,1.(1,25.2 + 2 +1) = 0,605 (kg/m)

Trọng lƣợng các phần quay của con lăn thẳng dựa theo bảng 4.3

- Trọng lƣợng con lăn trên một mét dài

- Ta chia chu tuyến băng thành bốn đoạn riêng biệt tính từ điể m 1 tới điểm 4, mỗi đoạn có các dạng lực cản khác nhau

- Tại điểm 1có lực căng tại nhánh ra của tang dẫn động: (109[1])

Trong đó giá trị w = 0,022 lấy theo bảng 4.4

- Lực kéo căng tại điểm 2:

Dựa vào bảng 2.1 Với a = 180 0 ; f = 0,4 -> e fa = 3,51

- Kiểm tra độ bền của băng:

+ Số lớp vải của băng đƣợc tính theo công thức sau:

+ – lực căng tính toán lớn nhất của băng

+K – hệ số dự trữ bền kéo của băng (bảng 3.6[1])

+ – giới hạn bền chống đứt trên cơ sở 1cm của lớp đệm(kg/cm)

+ = 55kg/cm- đối với vải bạt mác B-820

+ Lực cản ở tang dẫn động:

Wdđ = 0,03(Svao + Sra) = 0,03.(10,185 + 2,9) =0,4 (kg) (2.44[1]) + Lực kéo :

- Tính bộ phận dẫn động : Đường kính tang được xác định theo công thức:

Dtg 125.1 = 125 mm Trong đó: i – số lớp đệm trong băng tẩm cao su; k – hệ số tỷ lệ

- Số vòng quay của tang trong một phút : ntg =

- Công suất cần thiết của động cơ:

Động cơ kết nối với hộp giảm tốc hai cấp qua khớp nối, sau đó truyền động qua bộ truyền xích để kéo trục Trên trục này, hai tang chủ động của băng tải được gắn, tạo nên hệ thống vận chuyển hiệu quả.

- Chọn sơ bộ tỷ số truyền của hộp giảm tốc là 14; của bộ truyền xích là 3 nsb = ntg Vt &,5.14.3 = 1113 (vòng/phút)

- Chọn số vòng qua đồng bộ của động cơ ndb = 1500 (vòng/phút)

Theo tài liệu “tính toán hệ dẫn động cơ khí tập 1”

Chọn động cơ kiểu 4A50A4Y3, công suất 0,06 kW, vận tốc quay 1378 vg/ph, cos = 0.6, = 50,

TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN ĐAI

PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN

- Tỷ số truyền của hệ dẫn động (3.23[2]) ut = ndc/nlv = 1378/26,5 = 52

- Phân phối tỷ số truyền của hệ dẫn động ut = uđ.uh = 3.14 = 42

TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN ĐAI

4.2.1 Chọn loại đai và tiết diện đai

- Dựa vào hình 4.1[2] chọn loại đai O, có các số liệu sau:

4.2.2 Xác định các thông số bộ truyền

- Chọn theo bảng 4.13[2], chọn d1 = 70 mm

- Vận tốc đai: nhỏ hơn vận tốc cho phép vmax 25 m/s

- Theo công thức 4.2[2] với đường kính bánh đai lớn:

Theo bảng 4.26 chọn đường kính tiêu chuẩn d2 = 200 mm

Nhƣ vậy tỉ số truyền thực tế ut

-Theo bảng 4.14[2] chọn sơ bộ khoảng cách trục a= d2 = 200 mm, theo công thức 4.4[2] chiều dài đai l = 2a + 0,5 (d1 + d2) + (d1 – d2) 2 /(4a)

Theo bảng 4.13[2] chọn chiều dài đai tiêu chuẩn l = 900 mm

Nghiệm số vòng qua của đai trong 1s, theo 4.15[2], i = v/l = 0,1/0,9 = 0,11(s) < 10(s)

-Tính khoảng cách trục a theo chiều dài tiêu chuẩn

- Theo công thức 4.16[2] : z =P1Kđ/([P0]CaClCuCz)

-Chiều rộng bánh đai, theo 4.17[2] và bảng 4.21[2], B = (z-1)t +2e = (1+1)12 + 2.8 = 40 mm

-Đường kính ngoài bánh đai da = d+ 2h0 = 70 +2.2,5= 75 mm

4.2.2.3 Lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục:

Trong đó Fv= qm.v 2 (định kỳ điều chỉnh lực căng), với qm = 0,061 kg/m (bảng 4.22), Fv =0,061.0,1 2 = 0,00061 do đó:

-Theo 4.21[2] lực tác dụng lên trục

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BĂNG TẢI

Tính toán tang dẫn động và bị dẫn

5.1.1 Sơ lược về tang dẫn động và bị dẫn:

Tang dẫn động và tang bị dẫn thường được chế tạo từ thép hoặc hàn bằng thép tấm Để cải thiện hệ số ma sát, bề mặt làm việc của tang được phủ một lớp cao su có khía rãnh, giúp tăng hệ số ma sát lên đến 50% so với tang thép trơn.

Tang dẫn động thường có hình dạng vành tròn, trong khi tang nghiêng thường được thiết kế với mặt ô van lồi để giúp định tâm băng trong quá trình chuyển động Để đảm bảo hiệu quả, chiều rộng của tang nên lớn hơn chiều rộng băng từ 100 đến 200mm.

-Ta chọn: + Chiều dài tang là 120 (mm)

+ Đường kính tang Dtg = 125 (mm) + Bề rộng băng B = 100 (mm)

5.1.2.1.1 Vật liệu làm trục tang :

- Chọn vật liệu làm trục tang là thép 45 có

- Momen xoắn trên trục tang :

- Tính sơ bộ theo công thức (10 9 [3])

-Lực tác dụng lên trục tang:

- Lực căng băng : Fc = S1 + S4 = 3,117 + 10,185 = 13,302 kg = 130,4 N

- Khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực:

+Khoảng cách từ tâm của bánh đai tới tâm của ổ là 46 (mm)

+Khoảng cách từ tâm của ổ tới tâm của tang là 76,5 (mm)

+Chiều dài của trục tang là 245 (mm)

Hình 4.1: Sơ đồ khoảng cách trên tang chủ động

- Xác định mômen trên các đoạn trục :

+Theo phương Ox : -FxA- FxD+F- 2Ft=0

+Theo phương O : FyA - 2Fc + FyB =0

Hình 4 2 Sơ đồ đặt lực và biểu đồ mômen của tang chủ động

-Xác định đường kính trục:

+ Đường kính trục được tính theo công thức :

(10.17[2]) +[ σ ] ứng suất của thép chế tạo trục

Vậy : dA ,4 mm; dB ,1 mm; dC mm; dD ,1 mm; dE ,4 mm

-Xuất phát từ yêu cầu về độ bền, lắp ghép và công nghệ, ta chọn đường kính các đoạn trục nhƣ sau: d1 mm; d2 mm; d3 0 mm; d4 mm; d5 mm

5.1.2.1.3 Kiểm nghiệm trục tang về độ bền mỏi :

Để đảm bảo độ bền mỏi chính xác, cần xem xét các yếu tố ảnh hưởng như đặc tính thay đổi của chu kỳ ứng suất, sự tập trung ứng suất, kích thước và chất lượng bề mặt Việc kiểm tra độ bền mỏi phải bao gồm những yếu tố này để đạt được kết quả tin cậy.

- Kết cấu trục vừa thiết kế đảm bảo đƣợc độ bền mỏi nếu hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm thỏa mãn điều kiện sau: jk 2 j j 2   j j

 (10.19[2]) +[s] = 2 : hệ số an toàn cho phép

+Thép 45 thường hóa có: σb = 600 Mpa

Theo bảng 10.7[2] : Hệ số ảnh hưởng của ứng suất trung bình đến độ bền mỏi = 0,05 ; = 0

Trục tang chủ động quay, ứng suất uốn tha đổi theo chu kỳ đối xứng do đó tính theo công thức sau :

Vì trục quay 1 chiều nên ứng suất xoắn tha đổi theo chu kì mạch động do đó:

Với Wj và Woj là momen cản uốn và momen cản xoắn tại tiết diện j của trục đƣợc xác định theo bảng 10.6[2]

Chọn lắp ghép các ổ lăn lắp trên trục theo K6, lắp bánh đai theo K6 kết hợp với lắp then

Kích thước của then theo bảng 9.1a [2], trị số của mômen cản uốn và mômen cản xoắn [2] ứng với các tiết diện trục (nguy hiểm) nhƣ sau:

Tiết diện Đường kính trục (mm) bxh t1(mm) W(mm 3 ) W0(mm 3 )

-Xác định các hệ số kσdj và kτdj đối với các tiết diện nguy hiểm theo công thức 10.25 và 10.26 [2] : kσdj = ( kσ / σj + kx –1 ) / ky kτdj = ( kτ / τj + kx –1 ) / ky

+Với kx : hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt

+ky : hệ số tăng bề mặt trục

+Bảng 10.8[2] Ra = 2,5÷0,63 μm, ta có : kx = 1,06

+Không dùng các biện pháp tăng bền bề mặt, ta có: ky = 1

+Theo 10.12 [2] , khi dùng dao phay ngón hệ số tập trung ứng suất tại rãnh then ứng với vật liệu có σb = 600MPa là kσ = 1,76 ; kτ = 1,54

Theo tiêu chuẩn 10.10, hệ số kích thước được xác định dựa trên đường kính tại tiết diện nguy hiểm thứ j của trục Từ đó, ta có thể xác định kσ và kτ do lắp căng tại các tiết diện này Cuối cùng, giá trị lớn hơn trong hai giá trị của kσ được sử dụng để tính Kσd, và giá trị lớn hơn trong hai giá trị của kτ được dùng để tính kτd.

Hệ số an toàn được xác định bằng cách xem xét riêng ứng suất pháp theo công thức (10.20) và hệ số an toàn theo công thức (10.21) Cuối cùng, hệ số an toàn tổng hợp s được tính theo công thức (10.19) cho các tiết diện nguy hiểm Kết quả trong bảng dưới đây cho thấy các tiết diện nguy hiểm trên trục đều đảm bảo an toàn về mỏi.

Tiết diện d Tỉ số / Tỉ số / s

Vậy tất cả các giá trị của s đều thỏa, nên đảm bảo về độ bền mỏi

5.1.2.1.4 Tính kiểm nghiệm đồ bền then:

- Với các tiết diện dùng mối ghép then cần kiểm nghiệm mối ghép về độ bền dập và độ bền cắt

- Kiểm nghiệm độ bền dập theo công thức (9.1[2]): σd = 2T / [ dlt (h – t1)] [ ]

- Kiểm nghiệm đồ bền cắt theo công thức (9.2[2]): = 2T / (dlt b) [ ]

+Kết quả tính toán nhƣ sau với lt 1,35d

+Theo bảng 9.5[2] với tải trọng tĩnh [sd] 0 Mpa ;[tc] ` Mpa d

Vậy tất cả các mối ghép then đều đảm bảo độ bền dập và độ bền cắt

- Do trên trục tang không có lực dọc trục nên ta chọn ổ bị đỡ một dãy cho các ổ trên trục tang

- Ta chọn ổ đỡ cỡ đặc biệt nhẹ, vừa 105 có các thông số : d mm; DG mm;

- Chọn vật liệu làm trục tang thép 45XH có σb = 600MPa; = 30MPa

- Do tang quay lòng không trên trục nên không truyền mômen xoắn, trục tang bị dẫn chỉ chịu lực căng băng nên trục bị uốn

Hình 4.3: Sơ đồ khoảng cách trên tang bị động

- Moomen tác dụng lên trục:

Hình 4.4: Sơ đồ đặt lực và biểu đồ mômen của trục tang bị động

- Đường kính trục tang bị dẫn :

- Tương tự ta chọn ổ đỡ cỡ đặc biệt nhẹ, vừa có các thông số : d mm ;

Tính toán con lăn đỡ

- Do băng tải chỉ dùng để vận chuyển thùng, không cần độ chính xác cao, tải trọng nhỏ nên ta chọn con lăn đỡ có các thông số:

+ Vật liệu làm con lăn: kim loại

+ Đường kính con lăn dclI (mm)

+ Đường kính trục con lăn dtcl (mm)

- Khoảng cách giữa các con lăn lấy lctmm

TÍNH TOÁN HỆ THỐNG DÁN KEO

Sơ đồ nguyên lý

Hình 1 Sơ đồ nguyên lý 1.Thùng giấy 5.Cuộn băng keo 9.Con lăn dán băng keo

2.Lò xo kéo 6.Khâu 6 10.Dao cắt

3.Khâu 3 7 Lò xo kéo 11.Khâu 11

4.Con lăn 8.Khâu 8 12 Con l ăn dán băng keo

Xác định kích thước cơ cấu dán băng keo

6.2.1 Các thông số cơ bản:

6.2.1.1.Thông số của cuộn băng keo:

6.2.1.2.Con lăn dán băng keo (9) và (12):

Để tránh tình trạng băng keo dính vào hai đầu mút của con lăn, chiều dài con lăn dán băng keo nên được chọn là lcl = 56 mm, với bề rộng con lăn là 48 mm.

- Chọn đường kính con lăn là: Dcl = 38(mm)

6.2.1.3.Chiều dài mép dán băng keo trên thùng:

Hình 2 chiều dài mép dán băng keo trên thùng

6.2.2 Tính toán kích tước các khâu trên cơ cấu dán:

6.2.2.1 Xét khâu (3) và con lăn dán keo (12)

Cho lAB = 50mm; lB = 90mm; l A = 137mm; lAD `mm;

- Để tạo đƣợc mép dán có chiều dài 70 (mm) thì khoảng cách từ tâm con lăn dán băng keo (12) đến mặt trên của thùng là h = 70 (mm)

Khi thùng di chuyển vào, khâu (3) và con lăn dán băng keo (12) sẽ quay quanh tâm A, nâng lên một đoạn là 89 mm, tính từ h + RCL = 70 + 19 Từ đó, ta có: cos DAO1’ =

Vậ khâu (3) và con lăn dán keo (12) sẽ quay quanh tâm A một góc là

Lúc đó thanh AB cũng qua một góc là 54,1 o quanh tâm A

; suy ra : lAI’ = lAB’ cosB’ÂI’ = 50.cos 88,5 o = 1,3 mm

Ta có: lAI = lAB cosBÂI = 50.cos (18,4 o + 16 o ) = 41,3 mm lII’ = lAI – lAI’ A,3 – 1,3 = 40 mm

Vậy thanh AB nâng lên một đoạn là 40 (mm)

Ta thấ B’ÂI’ = 88,5 o < 90 o nên thỏa mãn điều kiện quay về của khâu (3) và con lăn dán băng keo (12)

6.2.2.2.Xét khâu (8), con lăn dán băng keo (9) và lò xo (7):

Hình 4 khâu (8), con lăn dán băng keo(9) lò xo (7)

- Cho la 9mm ; lb 4mm ; labBmm ; bâi# 0

- Khi khâu (3) qua quanh tâm a tác động qua khâu (6) truyền đến khâu (8) và làm khâu (8) quay m ột góc ω2 quanh tâm a

Trong trường hợp khoảng cách từ mặt trên của thùng giấ đến con lăn (9) và con lăn (12) cần phải bằng nhau, chiều cao khâu (8) và con lăn (9) cần được nâng lên theo công thức: l = h + Rclp + 19 (mm).

Vậ khâu (8) và con lăn (9) qua quanh tâm a một góc

Do đó thanh ac cũng qua quanh tâm a một góc

Su ra: b’âi = bâb’ – bâi = 64,6 o – 23 o = 41,6 o

Mặ t khác: lai = lab Cos bâi = 42cos23 o = 38,7 mm lai’ = lab’ Cos b’âi’ = 42cos41,6 o = 31,4 mm lii’ – lai’ = 38,7 – 31,4 = 7,3 mm

Vậy thanh ab quay quanh tâm a và nâng lên một đoạn là 7,3 (mm)

Ta có: lib = lab sin bâi = 42sin23 o = 16,4 mm li’b’ = lab’ sin b’âi’ = 42sin41,6 o = 27,9 mm

Lò xo (7) bị giãn một đoạn là : lmax = lib + li’b’ = 16,4 +27,9 = 44,3 mm

- Thanh AB quay quanh tâm A với một góc , tác động vào thanh Bb làm thanh ab quay quanh tâm a một góc

- Chiều dài thanh Bb phụ thuộc vào khoảng cách giữa hai tâm A và a

Khoảng cách giữa hai tâm A và a được xác định bởi cấu trúc của thân máy và khoảng cách giữa hai con lăn dán băng keo khi chúng ở vị trí cao nhất.

- Để đảm bảo cho kích thước chiều dài nhỏ nhất của thùng không được nhỏ hơn khe hỡ giữa 2 con lăn dán băng keo e

Khoảng cách giữa 2 tâm A và a là: lAa=lAC+ lac + Dcl + e = 131+108+38+6239 (mm)

6.2.2.4.Xét khâu (11), dao cắt (10) lò xo (2)

- Chọn góc xoay của khâu (11) là PHP’ = β = 20 o ;P’HP2 =5 0 ;lKH = 72 (mm); lHN 7 (mm); lk1k2 = 18 (mm)

Điểm P đạt vị trí cao nhất là P’ Khi thùng giấy rời khỏi P’, khâu (11) sẽ trở về vị trí ban đầu và dao (10) sẽ cắt băng keo Để đảm bảo mép dán đạt 70mm, vị trí dao cắt N1 cần cách điểm P’ một khoảng lN1P’ p mm.

Ta có: lN’P’ = lN1P’ cos N’P’N1 ( do góc N’P’N1= 5 0 nhỏ không đáng kể )

Khoảng cách giữa điểm đầu mút P của khâu (11) cách vị trí đặt dao cắt băng keo là 70 mm

LP’P2=lHP.sin5 o =(117+70).sin5 o ,5 (mm)

LPP1=lHP.sin25 o = (117+70).sin25 o y (mm)

Suy ra: lPP’=lPP1-lP’P2= 79-16,5b,5 (mm)

Vậy khâu (11) quay quanh tâm H với góc quay là 20 0 thì sẽ nâng lên đƣợc độ cao là 62,5 (mm)

Ta có: lKK1=lHK.sin25 o r.sin25 o 0,4 (mm) lKK2 = lKK1 + lK1K2 = 30,4 + 18 = 48,4 (mm) lKM = lKK2/sin 25 o = 48,4/sin 25 o = 114,5 (mm)

Suy ra: lHM = lKM – lKH = 114,5 – 72 = 42,5 (mm)

Vậy thùng giấy chạm vào khâu (11) tạ i điểm M cách tâm quay H mộ t đoạn là 42,5 (mm)

Theo quy tắc tam giác đồ ng d ạ ng, ta có:

= 24 (mm) Vậy lò xo (2) bị dãn một đoạn là lKK’ = 24 (mm)

THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN

Yêu cầu chung

Hệ thống dán thùng hoạt động hiệu quả khi hai băng tải di chuyển đồng thời, giúp đưa thùng giấy vào cơ cấu dán băng keo để tiến hành dán băng keo một cách chính xác.

- Khi máy gặp sự cố thì phải có nút dừng khẩn cấp

- Hiển thị rõ rang các trạng thái làm việc của hệ thống

- Đơn giản và dễ sử dụng

- Đảm bảo an toàn cho các thiết bị điện.

Chọn các thiết bị điện

- Cầu dao: Đóng hoặc mở điện cung cấp cho toàn hệ thống

- Cầu chì: Dùng để bảo vệ cho các thiết bị điện tránh khỏi sự cố ngắn mạch

- Công tắc tơ: Cung cấp điện cho mạch động lực và du trì dòng điện trong mạch điều khiển

- Nút nhấn có đèn: Khởi động hệ thống điều khiển

- Nút nhấn không có đèn: Tắt hệ thống điều khiển

- Nút stop: Tắt khẩn cấp hệ thống điều khiển

- Đèn: Hiển thị trạng thái hoạt động của mạch điện điều khiển

- Rơle nhiệt: Bảo vệ động cơ không bị quá tải.

Mạch điện điều khiển

Trong điều khiển động cơ, khởi động, đảo chiều, hãm và thay đổi tốc độ là những yếu tố quan trọng Tuy nhiên, đối với máy dán thùng, động cơ chỉ cần thực hiện chuyển động liên tục mà không cần đảo chiều, hãm hay thay đổi tốc độ, do đó mạch điều khiển trở nên tương đối đơn giản.

- Có 2 cách để khởi động máy: khởi động trực tiếp và khởi động gián tiếp

- Lúc bắt đầu đóng điện cho động cơ, tốc độ còn bằng 0, nên dòng điện phần ứng động cơ lúc mở máy Imm rất lớn

Động cơ có công suất lớn sẽ dẫn đến giá trị Ru nhỏ hơn, điều này làm tăng Imm và ảnh hưởng xấu đến chế độ chuyển mạch của động cơ Hệ quả là động cơ bị đốt nóng mạnh, gây sụt áp cho lưới điện và có thể làm hỏng các thiết bị điện.

Để ngăn ngừa tình trạng sụt áp trong lưới điện do động cơ công suất lớn, phương pháp khởi động dán tiếp thường được áp dụng Tuy nhiên, đối với động cơ công suất nhỏ, dây quấn có tiết diện nhỏ và điện trở Ru lớn dẫn đến dòng điện Imm nhỏ, do đó không gây sụt áp cho lưới điện Vì vậy, phương pháp khởi động trực tiếp là lựa chọn hợp lý.

-Moomen của động cơ tỉ lệ thuần với cường động đòng điện vào của động cơ:

Khi động cơ hoạt động quá tải trong thời gian dài, nó sẽ bị ảnh hưởng tiêu cực, do đó, việc sử dụng thiết bị bảo vệ quá tải là rất cần thiết để bảo vệ động cơ khỏi những hư hỏng nghiêm trọng.

Role nhiệt được sử dụng để bảo vệ động cơ khỏi tình trạng quá tải, nhưng có quán tính nhiệt lớn, dẫn đến việc cần thời gian để nhiệt truyền đến băng kép và làm băng cong lên Do đó, role nhiệt không thể cắt mạch ngay lập tức khi dòng tải tăng mạnh, điều này có nghĩa là nó không đủ khả năng bảo vệ động cơ trong trường hợp xảy ra sự cố ngắn mạch.

+ K là cuộn dây và tiếp điểm của công-tắc-tơ

Sau khi đóng cầu dao CD, động cơ CD không hoạt động ngay lập tức Khi nhấn nút khởi động M, hai cuộn dây K1 được cấp điện, khiến các tiếp điểm K đóng lại và mạch động lực được hoàn thiện, cho phép động cơ DC hoạt động Khi buông nút M, dòng điện vẫn được duy trì nhờ vào tiếp điểm K được mắc song song với nút khởi động M.

-Mạch động lực và mạch điều khiển đƣợc bảo vệ ngắn mạch nhờ các cầu chì CC1, CC2

-Khi nhấn nút D, cuộn dâ K không đƣợc cung cấp điện làm các tiếp điểm K bị hở ra làm hở mạch, khi đó động cơ DC ngừng hoạt động

Khi hệ thống hoạt động gặp sự cố bất ngờ, hãy ấn nút R để ngắt điện toàn bộ mạch điều khiển và mạch động lực, giúp hệ thống ngừng hoạt động ngay lập tức.

Động cơ DC được bảo vệ bởi rơle nhiệt RN, giúp ngắt điện khi quá tải vượt mức cho phép Khi rơle nhiệt tác động, nó sẽ mở tiếp điểm thường đóng RN, ngừng cung cấp điện cho mạch điều khiển và làm động cơ DC dừng hoạt động Để khôi phục hệ thống sau sự cố, người dùng cần ấn nút phục hồi trước khi hệ thống có thể hoạt động trở lại.

- Ta dùng đèn báo DK để nhận biết trạng thái hoạt động của động cơ DC