Đồ án Nghiên cứu-Thiết kế-chế tạo hệ thống chiết rót nhiên liệu không dùng điện bán tự động (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Nghiên cứu-Thiết kế-chế tạo hệ thống chiết rót nhiên liệu không dùng điện bán tự động (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGHIÊN CỨU-THIẾT KẾ-CHẾ TẠO HỆ THỐNG CHIẾT RÓT NHIÊN LIỆU KHÔNG DÙNG ĐIỆN BÁN TỰ ĐỘNG GVHD: Th.S ĐOÀN TẤT LINH SVTH: NGUYỄN MINH HẢI MSSV: 11243019 SVTH: TRẦN ANH THY MSSV: 11243051 SVTH: NGÔ CHÍ TÂM MSSV: 11243044 S K L 0 0 3 9 2 6 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7/2015
2. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề Tài NGHIÊN CỨU-THIẾT KẾ-CHẾ TẠO HỆ THỐNG CHIẾT RÓT NHIÊN LIỆU KHÔNG DÙNG ĐIỆN BÁN TỰ ĐỘNG GVHD : Th.S ĐOÀN TẤT LINH SVTH : Nguyễn Minh Hải MSSV: 11243019 Trần Anh Thy MSSV: 11243051 Ngô Chí Tâm MSSV: 11243044 Khóa : 2011 – 2015 Ngành : CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Tp. HồChí Minh, tháng 7 năm 2015 i
3. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập- Tự do- Hạnh phúc Bộ Môn Công Nghệ Chế Tạo Máy Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2015 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn: Th.S ĐOÀN TẤT LINH Giảng viên phản biện: Sinh viên thực hiện: Nguyễn Minh Hải MSSV: 11243019 Trần Anh Thy MSSV: 11243051 Ngô Chí Tâm MSSV: 11243044 Lớp: 112430 Khóa: 2011 - 2015 Ngành: Công Nghệ Chế Tạo Máy Hệ: Đại học chính qui( khối K). Tên đề tài: NGHIÊN CỨU- THIẾT KẾ- CHẾ TẠO HỆ THỐNG CHIẾT RÓT NHIÊN LIỆU KHÔNG DÙNG ĐIỆN BÁN TỰ ĐỘNG 1. Số liệu cho trước: - Năng suất hệ thống 5000-8000 chai/ca (8 giờ) 2. Nội dung đồ án: - 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. 3. Các sản phẩm: - Hệ thống chiết rót nhiên liệu lỏng bán tự động không dùng điện. 4. Nhiệm vụ: - Nguyễn Minh Hải: - Trần Anh Thy: - Ngô Chí Tâm: Ngày giao đồ án: Ngày nộp đồ án: TRƯỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ( ký, ghi rõ họ tên) ( ký, ghi rõ họ tên) 2
4. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập- Tự do- Hạnh phúc Bộ Môn Công Nghệ Chế Tạo Máy BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ và tên Sinh viên: NGUYỄN MINH HẢI MSSV: 11243019 TRẦN ANH THY MSSV: 11243051 NGÔ CHÍ TÂM MSSV: 11243044 Ngành: Cơ Khí Chế Tạo Máy Tên đề tài: Nghiên cứu-Thiết kế-Chế tạo hệ thống chiết rót nhiên liệu không dùng điện bán tự động Họ và tên giáo viên hướng dẫn: Th.S Đoàn Tất Linh NHẬN XÉT 1. Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: 2. Ưu điểm: 3. Khuyết điểm: 4. Đề nghị cho bảo vệ hay không: 5. Đánh giá loại: 6.Điểm: (Bằng chữ) : TP. Hồ Chí Minh, ngày , tháng , năm 2015 Giáo viên hướng dẫn 3
5. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập- Tự do- Hạnh phúc Bộ Môn Công Nghệ Chế Tạo Máy BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ và tên Sinh viên: NGUYỄN MINH HẢI MSSV: 11243019 TRẦN ANH THY MSSV: 11243051 NGÔ CHÍ TÂM MSSV: 11243044 Ngành: Cơ Khí Chế Tạo Máy Tên đề tài: Nghiên cứu-Thiết kế-Chế tạo hệ thống chiết rót nhiên liệu không dùng điện bán tự động Họ và tên giáo viên phản biện : T.S Trần Ngọc Đảm NHẬN XÉT 1. Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: 2. Ưu điểm: 3. Khuyết điểm: 4. Đề nghị cho bảo vệ hay không: 5. Đánh giá loại: 6. Điểm: (Bằng chữ) : TP. Hồ Chí Minh, ngày , tháng , năm 2015 Giáo viên phản biện 4
6. LỜI CAM KẾT - Tên đề tài: Nghiên cứu-Thiết kế-Chế tạo hệ thống chiết rót nhiên liệu không dùng điện bán tự động - GVHD: Th.s Đoàn Tất Linh - Họ tên sinh viên: Nguyễn Minh Hải MSSV: 11243019 Trần Anh Thy MSSV : 11243051 - Ngô Chí Tâm MSSV : 11243044 - Lớp:112430 - Số điện thoại liên lạc: 093819388 - Địa chỉ sinh viên: Số 21/2, Đường 26, P.Bình An, quận 2, TPHCM - Email: hainuispk@gmail.com - Ngày nộp khóa luận tốt nghiệp (ĐATN): - Lời cam kết: “Tôi xin cam đoan khóa luận tốt nghiệp (ĐATN) này là công trình do chính tôi nghiên cứu và thực hiện. Tôi không sao chép từ bất kỳ một bài viết nào đã được công bố mà không trích dẫn nguồn gốc. Nếu có bất kỳ một sự vi phạm nào tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm”. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 6 năm 2015 Đại diện ký tên Nguyễn Minh Hải 5
7. LỜI CẢM ƠN Trong cuộc sống, không có thành công nào mà không gắn liền với sự hỗ trợ, giúp đỡ dù ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp của người khác. Là sinh viên ngành Công nghệ chế tạo máy của trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến toàn thể cán bộ, công nhân viên nhà trường. Đặc biệt là các thầy, cô đã trực tiếp giảng dạy, dìu dắt và truyền đạt những kiến thức quý báu cả về chuyên môn lẫn cách làm người trong suốt khoảng thời gian chúng em theo học tại trường, cũng như trong quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp. Cùng với sự cố gắng và nỗ lực của nhóm, luận văn tốt nghiệp cũng đã được hoàn thành. Tuy nhiên do còn thiếu kinh nghiệm, kiến thức còn hạn hẹp cũng như những khó khăn về kinh phí nên luận văn tốt nghiệp khó tránh khỏi những thiếu sót. Nhưng nhờ sự giúp đỡ của các thầy, cô giáo, ban giám đốc và anh em công nhân công ty cổ phần N.S.T cũng như bạn bè trong lớp đã động viên, ủng hộ tinh thần đã giúp nhóm có thể hoàn thành luận văn đúng thời hạn. Để bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy Đoàn Tất Linh, giáo viên hướng dẫn, đã tận tình giúp đỡ, hổ trợ, truyền đạt các kiến thức bổ ích cả về lý thuyết lẫn thực tiễn và cung cấp các tài liệu liên quan cũng như động viên, khích lệ tinh thần giúp nhóm hoàn thành luận văn 1 cách tốt đẹp. Công ty cổ phần N.S.T đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho nhóm gia công, lắp rắp, hệ thống. Các thầy cô ở phòng đọc, thư viện của trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh đã giúp đỡ chúng em trong quá trình tìm và sao lưu tài liệu. Các bạn bè trong lớp luôn động viên, khích lệ tinh thần của nhóm trong suốt quá trình học cũng như trong thời gian thực hiện luận văn. 6
8. TÓM TẮT NỘI DUNG Trong khoảng vài năm trở lại đây, với nền công nghiệp nói chung và nền công nghiệp chiết rót các sản phẩm lỏng nói riêng của nước ta hiện đang rất phát triển. Trên thị trường đã có rất nhiều hệ thống chiết rót các sản phẩm lỏng của các doanh nghiệp trong nước cũng như của nước ngoài. Hầu hết là chiết rót các sản phẩm như nước giải khát, nước suối, nhớt . Tuy nhiên, việc chiết rót một nhiên liệu như cồn Ethanol vẫn chưa được quan tâm đến nhiều và với đơn đặt hàng từ công ty cổ phần N.S.T về việc chế tạo ra máy chiết rót cồn Ethanol không dùng điện đã đưa ra một nhu cầu cấp bách về việc nghiên cứu và chế tạo ra máy chiết rót sản phẩm này. Trước thực trạng đó, đòi hỏi khoa học kỹ thuật phải ứng dụng vào việc nghiên cứu và chế tạo ra máy chiết rót sản phẩm này để kịp thời đáp ứng cho nhu cầu của thị trường. Nhóm chúng em đã tìm hiểu các phương pháp chiết rót các sản phẩm lỏng.Qua đó nghiên cứu, thiết kế và chế tạo hệ thống chiết rót nhiên liệu không dùng điện bán tự động nhằm nâng cao năng suất, giảm thiểu rủi ro, đáp ứng kịp thời yêu cầu của thị trường. Quá trình nghiên cứu và chế tạo gồm các bước sau: - Tìm hiểu về chất lỏng mà cụ thể là cồn Ethanol. - Tìm hiểu và so sánh các phương pháp định lượng và chiết rót. - Lựa chọn các phương án tối ưu. - Tính toán, thiết kế các bộ phận máy theo phương án đã chọn. - Kiểm tra lại quá trình thiết kế. - Chế tạo máy chiết rót. - Chạy thử. - Khắc phục các lỗi phát sinh 7
9. ABSTRACT Over the last few years, our industry in general and for filling liquid product in particular are developing rapidly. In the market, there are various kinds of domestic filling systems for liquid product, made both in and out of the country . Most are filling system for soft drink, spring water, oil, etc. Howewer filling system for fuel, like Ethanol is not much interested. Thanks to N.S.T incorporated company’s order forms, one semiautomatic system which use no electricity puts urgent requirements in researching and manufacturing. Facing this reality, to sastisfy market demands, we have to apply science and technology in researching and manufacturing this kind of system. Our team researched for filling methods for liquid product. Then we learned, designed and manufactured one semiautomatic filling system which use no electricity. Purposes are to increase productivity, minimize risks of explosion and burning, satisfy timely market demands. The researching and manufacturing process includes these 8 steps: - Finding out about liquid, specially Ethanol - Learning and comparing quantitative methods and filling methods - Making an optimal choice - Working out, designing parts of machines based on the chosen methods - Checking design process - Manufacturing - Testing - Repairing accrued mistakes 8
10. MỤC LỤC MỤC LỤC MỤC LỤC 1 MỤC LỤC HÌNH 1 MỤC LỤC BẢNG 1 Chƣơng 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1 1.1. Đặt vấn đề 1 1.2. Mục tiêu nghiên cứu 1 1.3. Đối tƣợng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu 1 1.4. Phƣơng pháp nghiên cứu của đề tài 1 1.5. Kết cấu của đề tài 2 Chƣơng 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3 2.1. CHẤT LỎNG 3 2.1.1. Định nghĩa 3 2.1.2. Ứng dụng 3 2.1.3 . Các đặc tính của chất lỏng 3 2.2. CHIẾT RÓT SẢN PHẨM LỎNG. 6 2.2.1. Định nghĩa 6 2.3. MỘT SỐ CƠ CẤU CHIẾT RÓT 6 2.3.1. Cơ cấu rót kiểu van 6 2.3.2. Cơ cấu rót tới định mức 8 2.3.3. Cơ cấu rót có phễu định lƣợng và van trƣợt 8 2.3.4. Cơ cấu rót đẳng áp để rót chất lỏng có nạp khí 9 2.3.5. Cơ cấu rót chân không 10 2.3.6. Cơ cấu rót có chi tiết che kiểu van trƣợt. 10 2.4. QUÁ TRÌNH ĐỊNH LƢỢNG. 11 2.4.1. Tổng quan về các phƣơng án định lƣợng. 11 2.4.2. Các phƣơng pháp định lƣợng chủ yếu thƣờng có 11 2.5. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MỘT SỐ HỆ THỐNG RÓT 14 2.5.1. Máy chiết rót dùng nguyên lý tràn đầy hệ thống 14 2.5.2 Máy chiết rót dùng nguyên lý servo làm hệ thống bơm 15 2.5.3. Máy chiết rót dùng nguyên lý điền đầy theo thời gian 16 2.5.4. Máy chiết rót dùng nguyên lý piston 17 2.5.5. Máy chiết rót dùng nguyên lý trọng lƣợng tịnh 17 2.6. TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN CHO HỆ THỐNG CHIẾT RÓT. 18 2.6.1. Các loại máy nén khí. 18 2.6.2. Các loại van điều khiển khí nén . 19 2.6.3. Động cơ khí nén 21 2.7. NGHIÊN CỨU CÁC HỆ THỐNG CHIẾT RÓT CƠ BẢN 22 2.7.1. Tình hình phát triển máy chiết rót và đóng nắp chai trên thế giới 22 2.7.2. Tình hình phát triển máy chiết rót đóng nắp chai trong nƣớc 23 2.7.3. Kết luận 24
11. MỤC LỤC Chƣơng 3 THIẾT KẾ MÁY CHIẾT RÓT BÁN TỰ ĐỘNG 25 3.1 CƠ SỞ THIẾT KẾ 25 3.2. Ý TƢỞNG THIẾT KẾ 25 3.2.1. Ý tƣởng thứ nhất 25 3.2.2. Ý tƣởng thứ hai 25 3.2.3. Ý tƣởng thứ ba 26 3.2.4. Chọn phƣơng án tối ƣu và hiệu quả nhất 26 3.3. PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ CƠ KHÍ 26 3.3.1. Tổng quan hệ thống 27 3.3.2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống 31 3.3.3. Chọn phƣơng pháp gia công 32 3.5. THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN PHƢƠNG ÁN ĐỊNH LƢỢNG 33 3.5.1. Phƣơng án 33 3.5.2. Bình định lƣợng 34 3.5.3. Tính toán thể tích trong ống định lƣợng 35 Chƣơng 4 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CHIẾT RÓT 36 4.1. XÁC ĐỊNH KÍCH THƢỚC SƠ BỘ BĂNG TẢI. 36 4.2. TÍNH TOÁN VẬN TỐC TẢI. 36 4.3. XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TRÊN MỘT MÉT DÀI. 36 4.4. TÍNH TOÁN LỰC CẢN CHUYỂN ĐỘNG VÀ LỰC KÉO CĂNG BĂNG. 37 4.5. TÍNH TOÁN LỰC KÉO CHUNG. 38 4.6. KIỂM TRA ĐỘ BỀN CỦA BĂNG. 38 4.7. TÍNH TOÁN BỘ PHẬN DẪN ĐỘNG 38 4.7.1. Chọn động cơ theo công suất 38 4.7.2. Phân phối tỷ số truyền . 39 4.7.3. Xác định các thông số động học tác dụng lên trục. 39 4.8. TÍNH TOÁN TỈ SỐ TRUYỀN 39 4.8.1 Bộ truyền xích 39 4.8.2. Kiểm nghiệm xích và độ bền 41 4.8.3. Đƣờng kính đĩa xích 42 4.9. TÍNH TOÁN TRỤC. 43 4.9.1. Xác định lực tác dụng lên trục 43 4.9.2.Tính toán thiết kế trục 44 4.9.3. Phân tích lực tác dụng lên bộ truyền 44 4.9.4. Tính chính xác trục 45 4.11. TÍNH TOÁN TRUYỀN ĐỘNG PHỄU CẤP CHAI. 48 4.11.1. Tính toán truyền động đai. 48 4.11.2. Tính toán trục cho phễu cấp chai. 51 Chƣơng 5 TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM KHUNG 57 5.1. TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM KHUNG BĂNG TẢI 57 5.1.1. Thiết kế khung băng tải. 57 5.1.2. TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM KHUNG. 58
12. MỤC LỤC 5.2. THIẾT KẾ KHUNG ĐỞ THÙNG CHỨA NHIÊN LIỆU. 65 5.2.1. Thiết kế khung bồn chứa. 65 5.2.2. Tính toán kiểm nghiệm khung. 66 Chƣơng 6 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 75 6.1. ĐIỀU KHIỂN HÀNH TRÌNH XYLANH 75 Chƣơng 7 GIA CÔNG VÀ LẮP RÁP 78 7.1. QUÁ TRÌNH GIA CÔNG VÀ LẮP RÁP 78 Chƣơng 8 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 81 8.1. KẾT LUẬN. 81 8.2. KIẾN NGHỊ 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO 82
13. MỤC LỤC
14. MỤC LỤC HÌNH MỤC LỤC HÌNH Hình 2.1: Biểu đồ ứng suất 5 Hình 2.2: Biểu đồ nhiệt độ và độ nhớt 5 Hình 2.3: Cơ cấu rót kiểu van 7 Hình 2.4 : Cơ cấu rót tới định mức 8 Hình 2.5: Cơ cấu rót chính xác có bình lƣờng-van trƣợt 9 Hình 2.6: Cơ cấu rót đẳng áp để rót chất lỏng có nạp khí 9 Hình 2.7: Cơ cấu rót có chi tiết che kiểu van trƣợt 10 Hình 2.8: Cơ cấu định lƣợng chất lỏng bằng bình định mức 12 Hình 2.9: Cơ cấu định lƣợng chất lỏng bằng phễu 13 Hình 2.10: Cơ cấu định lƣợng bằng bồn hai vách 13 Hình 2.11 : Cơ cấu định lƣợng dung dịch nhão 14 Hình 2.12: Nguyên lý tràn đầy hệ thống 15 Hình 2.13: Nguyên lý servo làm hệ thống bơm 16 Hình 2.14: Nguyên lý điền đầy theo thời gian 17 Hình 2.15: Nguyên lý bơm pittong 17 Hình 2.16: Nguyên lý trọng tịnh lƣợng 18 Hình 2.17: Một máy nén khí sử dụng piston loại nhỏ 19 Hình 2.18: Máy nén khí đối lƣu 19 Hình 2.19: Van tiết lƣu 20 Hình 2.20: Van điều chỉnh áp suất 20 Hình 2.21: Cấu tạo cơ bản của động cơ khí nén 21 Hình 2.22: Máy chiết rót chai nhựa và chai thủy tinh của Vir Mauri Italya 22 Hình 2.23: Máy chiết rót vô trùng của USA 22 Hình 2.24: Máy chiết rót và đóng chai tự động 23 Hình 2.25: Máy chiết rót thuốc nhỏ mắt 23 Hình 3.1: Rót thủ công 25 Hình 3.2: Hệ thống chiết rót cồn bán tự động. 27 Hình 3.3: Hệ thống đóng nắp. 28 Hình 3.4: Cơ cấu cấp nắp 28 Hình 3.5: Phểu cấp chai 29 Hình 3.6: Hệ thống chiết rót 29 Hình 3.7: Hệ thống chiết rót cồn bán tự động. 31 Hình 3.8: Nguyên lý hàn 33 Hình 3.9: Mô hình bộ phận định lƣợng 34 Hình 4.1: Biểu đồ lực căng băng tải. 38 Hình 4.2: Biểu đồ nội lực 45 Hình 4.3: Chi tiết trục chính phểu 52 Hình 4.4: Phân tích lực 52 Hình 4.5: Trạng thái vật liệu 53 Hình 4.6: Ngàm cố định 54
15. MỤC LỤC HÌNH Hình 4.7: Đặt lực cho chi tiết 54 Hình 4.8: Ứng suất trục 55 Hình 4.9: Chuyển vị trục 55 Hình 4.10 : Biến dạng vật liệu 56 Hình 4.11: Hệ số an toàn 56 Hình 5.1: Khung 3D trong môi trƣờng thiết kế Inventor 2015. 57 Hình 5.2: Số thứ tự của thanh trong khung 58 Hình 5.3: Sơ đồ đặt lực khung. 60 Hình 5.4: Biểu đồ lực thanh 1. 62 Hình 5.5: Kết quả tính toán lực thanh 1. 62 Hình 5.6: Mômen uốn Mx. 63 Hình 5.7: Mômen uốn My. 63 Hình 5.8: Mômen uốn Mz 64 Hình 5.9: Lực cắt các thanh trong khung. 64 Hình 5.10: Mô phỏng độ biến dạng của khung. 65 Hình 5.11: Khung 3D trong môi trƣờng thiết kế Inventor 2015. 66 Hình 5.12. Số thứ tự của thanh trong khung 66 Hình 5.13.Sơ đồ đặt lực khung 67 Hình 5.14. Biểu đồ lực thanh 1,3. 69 Hình 5.15. Kết quả tính toán lực thanh 1,3. 69 Hình 5.16.Biểu đồ lực thanh 2,4. 71 Hình 5.17. Kết quả tính toán lực thanh 1,3. 71 Hình 5.18. Mômen uốn Mx. 72 Hình 5.19. Mômen uốn My. 72 Hình 2.20. Mômen uốn Mz. 73 Hình 5.21. Lực cắt các thanh trong khung. 73 Hình 5.22. Mô phỏng độ biến dạng của khung. 74 Hình 6.1. Biểu đồ trạng thái của 4 xylanh II 75 Hình 6.2. Trang thái ban đầu 75 Hình 6.3. Trạng thái khi đƣợc cấp khí 76 Hình 6.4. Sơ đồ điều khiển cụm cấp nhiên liệu 77 Hình 7.1. Cắt phôi liệu 78 Hình 7.2. Tiện ống nối ren 78 Hình 7.3. Lắp ráp bình định lƣợng 79 Hình 7.4. Lắp ống nối ren 79 Hình 7.5 : Mặt bích 80 Hình 7.6. Cụm chống tràn 80
16. MỤC LỤC BẢNG MỤC LỤC BẢNG Bảng 3.1: Các loại mác inox và ứng dụng 30
17. Chƣơng 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Chƣơng 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1. Đặt vấn đề : Ngày nay việc ứng dụng khoa học – công nghệ vào lao động sản xuất là nhu cầu không thể thiếu.Nó quyết việc tăng năng xuất lao động, hạ giá thành sản phẩm, giảm nhẹ sức lao động con ngƣời, nâng cao hiệu quả kinh tế, chất lƣợng sản phẩm. Đối với một đất nƣớc đang trong thời kỳ công nghiệp hóa – hiện đại hóa nhƣ nƣớc ta hiện nay, việc từng bƣớc cơ giới hóa hoạt động lao động sản xuất là rất quan trọng và là việc làm hết sức cần thiết. Xuất phát từ nhu cầu đó nhóm chúng em chọn đề tài : “ Nghiên cứu - Thiết kế - Chế tạo hệ thống rót nhiên liệu không dùng điện bán tự động ’’. Nhằm phục vụ chiết rót sản phẩm cho những ghành có nhu cầu. Và đây chính là đề tài tốt nghiệp của nhóm chúng em. 1.2. Mục tiêu nghiên cứu: Tính toán, thiết kế tạo một sản phẩm lỏng (dễ cháy) bán tự động đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật ( an toàn, chính xác, dễ sử dụng ), hiệu quả kinh tế ( năng suất, giá thành sản xuất, ) không độc hại, không gây ô nhiễm môi trƣờng và phù hợp với sản xuất trong nƣớc. 1.3. 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 phƣơng pháp tính toán thiết kế và chế tạo các chi tiết hay cụm chi tiết theo nguyên lý cơ bản. Chế tạo máy chiết rót hoạt động hoàn toàn bằng các cơ cấu cơ khí, truyền động bằng xích sử dụng xilanh khí nén motor khí để tạo chuyển động có ƣu điểm so với các máy rót bán tự động đã có trên thị truờng. Ngoài ra đề tài còn nghiên cứu các loại máy chiết rót công nghiệp khác nhằm đƣa ra phƣơng án hợp lý nhất khi thiết kế chế tạo. Ðịa điểm nghiên cứu tại trƣờng Ðại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh,máy chiết rót nhiên liệu cồn bán tự động đƣợc thiết kế và sử dụng tại Công Ty Cổ Phần NST. 1.4. Phƣơng pháp nghiên cứu của đề tài Dựa trên cơ sở lý thuyết và tính toán, thiết kế, chế tạo theo từng giai đoạn, sau đó tìm ra phƣơng án hợp lý, đơn giản và tiết kiệm nhất. Khảo sát thực tế, tìm hiểu các phƣơng án định lƣợng cơ cấu rót chất liệu rót đã và đang đƣợc đƣa vào sử dụng, kế thừa những ƣu diểm, tìm cách khắc phục những khuyết điểm để áp dụng vào thiết kế đề tài. Sau khi tìm hiểu thực tế sẽ tiến hành nghiên cứu thiết kế cơ cấu truyền động, cơ cấu rót bán tự động, cơ cấu định lƣợng. Giai đoạn tiếp theo là tiến hành chế tạo. Trang 1
18. Chƣơng 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Giai đoạn cuối là kiểm nghiệm lại hệ thống, tìm ra những phƣơng án chƣa hợp lý từ đó sửa chữa và thay đổi phƣơng án thiết kế kịp thời. 1.5. 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 phƣơng án định lƣợng + Thiết kế chế tạo phần cơ khí + Thiết kế hệ thống điều khiển + Kết luận và kiến nghị Trang 2
19. Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chƣơng 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1. CHẤT LỎNG 2.1.1. Định nghĩa Chất lỏng là một trạng thái vật chất khá phổ biến. Chất lỏng là một chất lƣu mà các phân tử cấu tạo nên nó có liên kết không chặt so với liên kết rắn và có hình dạng phụ thuộc vào vật chứa nó . Lƣợng chất lỏng thƣờng đƣợc tính bằng đơn vị thể tích theo đơn vị SI là mét khối (m³) và đơn vị thƣờng đƣợc sử dụng là lít . 2.1.2. Ứng dụng 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 lĩnh vực nghiên cứu chuyển động giữa các bề mặt , chất lỏng đƣợc nghiên cứu nhƣ các chất bôi trơn. Các chất bôi trơn nhƣ dầu đƣợc chọn vì các đặc điểm về độ nhớt , độ ổn định của dòng chảy trong một khoảng nhiệt độ nhất định , tùy thuộc vào nhiệt độ khi làm việc của các bộ phận , chi tiết máy. Các loại dầu vì tính bôi trơn tốt của chúng thƣờng đƣợc dùng trong các động cơ, hộp số, các chi tiết máy tạo ra ma sát, hệ thống thủy lực. Chất lỏng đƣợc dùng làm dung môi để hòa tan các chất lỏng khác hoặc chất rắn. Các dung dịch có nhiều ứng dụng nhƣ sơ, keo dán. Naptha và aceton thƣờng đƣợc dùng trong công nghiệp để làm sạch dầu, mỡ, hắc ín, 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: Là một đặc tính của chất lỏng thể hiện thay đổi thể tích của nó dƣới tác động của ngoại lực . Tính nén đặc trƣng bởi hệ số nén thể tích. Hệ số nén thể tích đƣợc tính theo công thức : Trong đó : V : thể tích ban đầu của chất lỏng dV : thể tích chất lỏng thay đổi khi tăng áp suất một lƣợng dP d.Modul đàn hồi thể tích của chất lỏng : Trang 3
20. Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT f. Tính giãn nở nhiệt : Là sự thay đổi tƣơng đối thể tích chất lỏng khi tăng nhiệt độ khối chất lỏng lên 1 0C 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 : Khí ra khỏi chất lỏng khi giảm áp suất chất lỏng làm tạo ra bọt khí. Sự tạo bọt khí gây ảnh hƣởng lớn tới khả năng chứa đựng chất lỏng , thí nghiệm với nƣớc cho thấy khi tạo bọt tối đa lƣợng nƣớc thực sự trong bình chứa chỉ chiếm 0,1% thể tích bình. Sự tạo bọt phụ thuộc vào loại chất lỏng , nhiệt độ chất lỏng , độ kín và vật liệu của thiết bị thủy lực , kích thƣớc của bọt khí . Đặc biệt sự tạo bọt khí diễn ra mạnh với nhƣng chất lỏng thô , có nhiều lắng cạn , hoặc chất lỏng qua sử dụng lâu . i. Tính bốc hơi : Là đặc tính bốc hơi có ở tất cả các chất lỏng , nhƣng cƣờng độ bốc hơi không giống nhau . Cƣờng độ phụ thuộc vào nhiệt độ , diện tích bề mặt thoáng, áp suất , gió tại mặt thoáng . k. Tính hòa tan chất khí: 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 P : áp suất chất lỏng Pa : áp suất khí quyển l. Tính nhớt: Là tính chất của chất lỏng chống lại sự trƣợt hay dịch chuyển giữa các lớp chất lỏng . Nguyên nhân chính của hiện tƣợng này là do xuất hiện nội ma sát giữa các lớp chất lỏng chuyển động tƣơng đối với nhau . Lực ma sát đƣợc tính theo công thức Niuton . Trong đó: µ : (N.s/m2 ) 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/m2=1 kg/ms =10P =1000 cP ) Trang 4
21. Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Trong công thức trên thành phần dv/dy – đặc trƣng cho mức độ dịch chuyển. Nhƣ vậy chỉ khi chất lỏng chuyển động mới xuất hiện ứng suất tiếp tuyến . Khi chất lỏng đứng yên coi ứng suất tiếp tuyến bằng 0 . Trong kỹ thuật còn sử dụng khái niệm độ nhớt động học , kí hiệu ν . ν = µ/ρ [ν]=m2/s 1 m2/s= 1 St ( Stốc) =100 cSt ( centiStốc) Kết quả nghiên cứu chuyển động ổn định của dòng chất lỏng dọc theo một bề mặt phẳng : vận tốc dòng chất lỏng tại điểm xét giảm tỷ lệ với khoảng cách tại đó tới bề mặt phẳng . Tức là vận tốc v = 0 khi y = 0 . Khi đó giữa các lớp chất lỏng xuất hiện ứng suất tiếp tuyến . 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 lƣu ý rằng khi so sánh độ nhớt của 2 chất lỏng phải dùng cùng một đơn vị độ nhớt ở cùng điều kiện đo . Sự phụ thuộc độ nhớt vào nhiệt độ và áp suất : nhiệt độ càng tăng thì độ nhớt của chất lỏng càng giảm. (đối với chất khí lại ngƣợc lại , nhiệt độ càng tăng độ nhớt chất khí càng tăng) Sự phụ thuộc vào nhiệt độ của độ nhớt có thể biểu diễn sự phụ thuộc nhƣ hình dƣới: Hình 2.2: Biểu đồ nhiệt độ và độ nhớt Trang 5
22. S K L 0 0 2 1 5 4