Đồ án Thiết kế, chế tạo hệ thống cấp bình 20 lít và thiết kế, chế tạo hệ thống cấp chai 0,5 lít (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Thiết kế, chế tạo hệ thống cấp bình 20 lít và thiết kế, chế tạo hệ thống cấp chai 0,5 lít (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 THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG CẤP BÌNH 20 LÍT VÀ THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG CẤP CHAI 0,5 LÍT”. GVHD: TS. TRẦN NGỌC ĐẢM SVTH: LÊ ĐỨC THỊNH MSSV: 11943051 SVTH: HOÀNG MINH TÚ MSSV: 11943053 SVTH: HUỲNH PHÚ NHUẬN MSSV: 11943017 S K L 0 0 4 2 3 0 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 1/2016
2. BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM  BỘ MÔN : CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: “THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG CẤP BÌNH 20 LÍT VÀ THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG CẤP CHAI 0,5 LÍT”. GVHD: TS. TRẦN NGỌC ĐẢM SVTH: LÊ ĐỨC THỊNH MSSV: 11943051 HOÀNG MINH TÚ MSSV: 11943053 HUỲNH PHÚ NHUẬN MSSV: 11943017 Khóa: 2011-2016 Tp Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2016
3. TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM CỘNG HOÀ 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 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hƣớng dẫn : TS. Trần Ngọc Đảm Họ tên sinh viên: Lê Đức Thịnh MSSV: 11943051 Hoàng Minh Tú MSSV: 11943054 Huỳnh Phú Nhuận MSSV: 11943017 Lớp: 119430 Khóa: 2011 - 2016 Ngành đào tạo: Cơ khí chế tạo máy (SP ) Hệ: Chính qui 1. Tên đề tài “ Thiết kế, chế tạo hệ thống cấp bình 20 lít và thiết kế,chế tạo hệ thông cấp, súc chai 0.5 lít” 2. Nội dung chính của đồ án - Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu, kết quả nghiên cứu trong và ngoài nƣớc, mục đích và nhiệm vụ đề tài. - Cơ sở lý thuyết: - Tính toán, thiết kế và tìm ra hệ thống tối ƣu cho thiết bị; chế tạo hệ thống. - Kiểm tra và tìm ra các thông số tối ƣu của thiết bị. - Kết luận và kiến nghị: những ƣu và khuyết điểm của hệ thống, khả năng ứng dụng của hệ thống cấp bình 20 lít và chai 0.5 lít tự động vào thực tế. 3. Bản vẽ - Bản vẽ chi tiết (A3), bản vẽ lắp (A1), bản vẽ phân rã (A0) và nguyên lí hệ thống cấp bình 20 lít tự động (A3) - Bản vẽ chi tiết (A3), bản vẽ lắp (A1),bản vẽ phân rã (A0) và nguyên lí hệ thống cấp bình 0.5 lít tự động (A3) 4. Các sẩn phẩm dự kiến : Hệ thống cấp chai 0.5 lít, 1.5 lít, 0.35 lít. Hệ thống xử lí nƣớc hộ gia đình. Hệ thống cấp bình 20 lít tự động. 5. Ngày giao đồ án : 6. Ngày nộp đồ án: TRƢỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) Đƣợc phép bảo vệ . i
4. LỜI CAM KẾT Tên đề tài: “Thiết kế, chế tạo hệ thống cấp bình 20 lít và thiết kế, chế tạo hệ thống cấp chai 0.5 lít” Giảng viên hƣớng dẫn: TS. Trần Ngọc Đảm Họ và tên sinh viên: Lê Đức Thịnh MSSV: 11943051 Lớp: 119430B Địa chỉ sinh viên: Xã Hành Phƣớc, Huyện Nghĩa Hành, Tỉnh Quảng Ngãi. Số điện thoại liên lạc: 0169.4077.190 Email: 11943051@student.hcmute.edu.vn or thinhspkt1993@gmail.com Ngày nộp khoá luận tốt nghiệp (ĐATN): Lời cam kết: “Tôi xin cam đoan khoá 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 đƣợc 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 tháng năm 2016 (Ký, ghi rõ họ tên) Lê Đức Thịnh ii
5. LỜI CAM KẾT Tên đề tài: “ Thiết kế, chế tạo hệ thống cấp bình 20 lít và thiết kế, chế tạo hệ thống cấp chai 0.5 lít” Giảng viên hƣớng dẫn: TS. Trần Ngọc Đảm Họ và tên sinh viên: Hoàng Minh Tú MSSV: 11943054 Lớp: 119430B Địa chỉ sinh viên: Phƣờng Đông Giang, TP. Đông Hà. Số điện thoại liên lạc: 0166.9769.790 Email: 11943054@student.hcmute.edu.vn or minhtuhoang92@gmail.com Ngày nộp khoá luận tốt nghiệp (ĐATN): Lời cam kết: “Tôi xin cam đoan khoá 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 đƣợc 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 tháng năm 2016 (Ký, ghi rõ họ tên) Hoàng Minh Tú iii
6. LỜI CAM KẾT Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo hệ thống cấp bình 20 lít và thiết kế, chế tạo hệ thống cấp chai 0.5 lít” Giảng viên hƣớng dẫn: TS. Trần Ngọc Đảm Họ và tên sinh viên: Huỳnh Phú Nhuận MSSV: 11943017 Lớp: 119430A Địa chỉ sinh viên: Thôn 12, Xã Quảng Ngạn, Huyện Quảng Điền, Tỉnh Thừa Thiên Huế. Số điện thoại liên lạc: 0165.2815.357 Email: 11943017@student.hcmute.edu.vn or @gmail.com Ngày nộp khoá luận tốt nghiệp (ĐATN): Lời cam kết: “Tôi xin cam đoan khoá 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 đƣợc 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 tháng năm 2016 (Ký, ghi rõ họ tên) Huỳnh Phú Nhuận iv
7. LỜI CẢM ƠN  Đồ án tốt nghiệp đối với sinh viên là rất quan trọng, nhằm tổng hợp lại những kiến thức về chuyên ngành cơ khí chế tạo máy và các môn học có liên quan khác mà chúng em đã đƣợc học trên giảng đƣờng đại học, cũng nhƣ những kinh nghiệm từ thực tế. Qua đồ án tốt nghiệp đã giúp chúng em áp dụng từ lý thuyết vào thực tế để nghiên cứu và chế tạo mô hình ứng dụng vào thực tế. Chúng em đã củng cố vững hơn về kiến thức chuyên ngành và kỹ năng tƣ duy, cũng nhƣ làm vệc nhóm sao cho hiệu quả. Đây là một kỹ năng rất cần thiết cho các kỹ sƣ sau khi ra trƣờng. Lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đầu tiên xin gửi đến gia đình vì sự động viên và sự cận kề, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện để chúng em hoàn thành khóa học của mình một cách tốt nhất. Bên cạnh đó chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến các Thầy (Cô) trong Khoa Cơ Khí Chế Tạo máy, trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật TP. HCM, đã tận tình giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất cho chúng em thực hiện tốt khóa học và đề tài này. Đặc biệt chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến thầy TS. Trần Ngọc Đảm và Th.s Thái Văn Phƣớc là ngƣời đã hƣớng dẫn, chỉ bảo tận tình và tạo mọi điều kiện thuận lợi để chúng em hoàn thành tốt đề tài tốt nghiệp này. Mặc dù đã rất cố gắng, nhƣng trong một khoảng thời gian cho phép, cũng nhƣ hạn chế về mặt kiến thức của bản thân, đồ án này không thể tránh khỏi nhiều thiếu xót. Chính vì vậy, chúng em rất mong nhận đƣợc sự góp ý của các Thầy (Cô) cũng nhƣ của bạn bè và những ngƣời có quan tâm đến lĩnh vực mà đồ án này đã đƣợc trình bày. Cuối cùng chúng em xin kính chúc thầy TS.Trần Ngọc Đảm và ThS. Thái Văn Phƣớc cùng quý Thầy (Cô) trong khoa cơ khí Chế Tạo Máy lời chúc sức khỏe, hạnh phúc, công tác tốt. Chúng em xin chân thành cảm ơn! Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 Nhóm sinh viên thực hiện Đức Thịnh+ Minh Tú + Phú Nhuận v
8. TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP “Thiết kế, chế tạo hệ thống cấp bình 20 lít tự động và Thiết kế, chế tạo hệ thống cấp chai 0.5 lít tự động”. Nghiên cứu đƣợc thực hiện gồm bốn giai đoạn là:  Giai đoạn 1 – Nghiên cứu lý thuyết, tìm hiểu hệ thống, đặc vấn đề ,lên ý tƣởng, đƣa ra giải pháp về hệ thống máy.  Giai đoạn 2 – Đƣa ra nhiều phƣơng án thiết kế, phân tích ƣu nhƣợc điểm của từng phƣơng án, và cuối cùng chọn phƣơng án tối ƣu dựa trên tiêu chí hiệu suất, an toàn, tiết kiệm năng lƣợng, chi phí và bảo vệ môi trƣờng.  Giai đoạn 3 – Tiến hành gia công.  Giai đoạn 4 – Phân tích đánh giá kết quả thí nghiệm và kết luận. I. THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG CẤP BÌNH 20 LÍT TỰ ĐỘNG. 1. Lý do thành lập đề tài: Hiện tại có nhiều cơ sở sản xuất nƣớc uống bình 20 lít ( cổ to và cổ nhỏ ) bằng phƣơng pháp thủ công không đảm bảo vệ sinh an toan thực phẩm, tốn nhân công. Việc nhập khẩu các loại máy cấp bình 20 lít với gia thành cao ảnh hƣởng đến giá thành sản phẩm. Để đáp ứng nhu cầu về năng suất, giá thành và an toàn vệ sinh thực phẩm nên chúng tôi đã triển khai nghiên cứu, đề xuất công nghệ và hệ thống cấp bình bán tự động bình 20 lít ( chứa 21 bình/1 lần cấp phôi ) 2. Chọn phƣơng án: Sau khi tham khảo một số loại máy cấp bình và các cơ cấu chuyển động có trên thị trƣờng, chúng tôi đã đề xuất phƣơng án dƣới đây vì hệ thống này phù hợp với quy mô sản xuất hộ gia đình, nhỏ lẻ (giá thành hợp lý, cơ cấu đơn giản, bảo trì dễ dàng), đồng thời cũng đáp ứng vệ sinh an toàn thực phẩm (bán tự động). H nh 1. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống cấp b nh 20 lít tự động. Dựa vào sơ đồ nguyên lý, chúng tôi đã tính toán các số liệu, thiết kế các bản vẽ (bản vẽ lắp, bản vẽ chi tiết) để tiến hành chế tạo thành công hệ thống cấp bình 20 lít. 3. Kết quả: Sau khi đánh giá thực nghiệm, chúng tôi thấy rằng hệ thống vận hành êm và ổn định, đảm bảo vệ sinh an toàn vệ sinh thực phẩm. Đạt đƣợc yêu cầu về số lƣợng chƣa bình, đỡ phí thời gian. vi
9. 4. Kết luận: Thiết kế hệ thống cấp bình hiện tại có thể triển khai sản xuất chế tạo và thƣơng mại với qui mô lớn để đáp ứng nhu cầu chế biến của các cơ sở sản xuất nƣớc uống sạch qui mô nhỏ và trung bình. 5. Đề xuất: Nghiên cứu chế tạo hệ thống co màng, cơ cấu cấp bình cho nhiều loại bình khác nhau. II. THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG CẤP CHAI 0.5 LÍT TỰ ĐỘNG. 1. Lý do thành lập đề tài: Hiện tại có nhiều cơ sở sản xuất nƣớc uống chai 0.5 lít bằng phƣơng pháp thủ công hoặc bán tự động không đảm bảo vệ sinh an toan thực phẩm, tốn nhân công. Việc nhập khẩu các loại hệ thống máy cấp bình chai 0.5 lít với gia thành cao ảnh hƣởng đến giá thành sản phẩm. Đồng thời trong nƣớc Để đáp ứng nhu cầu về năng suất, giá thành và an toàn vệ sinh thực phẩm nên chúng tôi đã triển khai nghiên cứu, đề xuất công nghệ và hệ thống cấp bình bán tự động bình 20 lít ( chứa 21 bình/1 lần cấp phôi ) 2. Chọn phƣơng án: Sau khi tham khảo một số loại máy chiết rót và các cơ cấu chuyển động có trên thị trƣờng, chúng tôi đã đề xuất phƣơng án dƣới đây vì hệ thống này phù hợp với quy mô sản xuất hộ gia đình, nhỏ lẻ (giá thành hợp lý, cơ cấu đơn giản, bảo trì dễ dàng), đồng thời cũng đáp ứng vệ sinh an toàn thực phẩm (bán tự động). H nh 2 :Sơ đồ nguyên lý của hệ thống cấp chai 0.5 lít tự động. Dựa vào sơ đồ nguyên lý, chúng tôi đã tính toán các số liệu, thiết kế các bản vẽ (bản vẽ lắp, bản vẽ chi tiết) để tiến hành chế tạo thành công hệ thống chiết rót. 3. Kết quả: Sau khi đánh giá thực nghiệm, chúng tôi thấy rằng hệ thống vận hành êm và ổn định, đảm bảo vệ sinh an toàn vệ sinh thực phẩm. Đạt đƣợc yêu cầu về năng suất 60 bình/giờ. vii
10. 4. Kết luận: Thiết kế hệ thống rót nƣớc hiện tại có thể triển khai sản xuất chế tạo và thƣơng mại với qui mô lớn để đáp ứng nhu cầu chế biến của các cơ sở sản xuất nƣớc uống sạch qui mô nhỏ và trung bình. 5. Đề xuất: Nghiên cứu chế tạo hệ thống cấp bình tự động, hệ thống co màng, cơ cấu đóng nắp cho nhiều loại bình khác nhau. viii
11. MỤC LỤC Trang NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN i LỜI CAM KẾT ii LỜI CẢM ƠN iii TÓM TẮT ĐỒ ÁN iv MỤC LỤC v DANH MỤC BẢNG BIỂU vi DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ vii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT viii CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU 1 Tính cấp thiết của đề tài 1 Ý nghĩa khoa học và nghiên cứu của đề tài 1 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 2 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 2 Đối tƣợng nghiên cứu 2 Phạm vi nghiên cứu 2 Phƣơng pháp nghiên cứu 2 1.6 Cơ sở phƣơng pháp luận 2 1.7 Các phƣơng pháp nghiên cứu cụ thể 3 1.8 Kết cấu của ĐATN 3 CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 4 2.1 Giới thiệu 4 2.2 Phân loại các cơ cấu cấp bình 4 2.2.1 Cơ cấu cấp bình/chai kiểu xoắn ốc 5 2.2.2 Cơ cấu cấp bình/chai lợi dụng độ dốc 5 2.2.3 Cơ cấu cấp bình/chai nhờ băng tải 6 2.3 Cơ cấu cấp chai 0,5l 6 2.4 Kết cấu của hệ thống 9 2.4.1 Hệ thống cấp bình 20l 9 2.4.2 Hệ thống cấp chai 0,5l 10 2.5 Các tồn tại của hệ thống 11 2.6 Kết cấu của hệ thống 11 ix
12. 2.6.1 Hệ thống cấp bình 20l 12 2.6.2 Hệ thống cấp bình chai 0,5l 12 2.7 Các nghiên cứu liên quan đến đề tài 12 2.8 Các tồn tại của hệ thống 14 2.9 Quy trình của một hệ thống máy 14 2.10 Kết cấu của hệ thống 15 CHƢƠNG 3: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN ĐƢA RA PHƢƠNG ÁN CHO HỆ THỐNG 16 3.1 Yêu cầu của đề tài 16 3.2 Các thông số thiết kế 16 3.2.1 Hệ thống cấp bình 20l 16 3.2.2 Hệ thống cấp bình chai 0,5l 16 3.3 Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình cấp bình/chai 16 3.4 Nguyên lý hoạt động 17 3.4.1 Hệ thống cấp bình 20l 17 3.4.2 Hệ thống cấp bình chai 0,5l 17 3.5 Các phƣơng án lựa chọn 18 3.5.1 Hệ thống cấp bình 20l 19 3.5.2 Hệ thống cấp bình chai 0,5l 20 3.5.2.a Bộ truyền đai 25 3.5.2.b Cơ cấu kẹp bằng khí nén 27 3.5.2.c Giảm tốc 27 3.5.4 Lựa chọn phƣơng án tối ƣu nhất 28 CHƢƠNG 4: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾT RÓT BÌNH 20L 31 A: HỆ THỐNG CẤP CHAI 0,5L 31 Phần 1: Tính toán động cơ và tỷ số truyền 31 4.1.1 Công suất trên trục công tác 31 4.1.2 Tính toán công suất hệ thống 31 4.1.3 Chọn động cơ 32 Phần 2: Tính toán bộ truyền đai thang 33 4.2.1 Bộ truyền đai thang 33 4.2.1.a Chọn loại đai và tiết diện đai 34 4.2.3.b Xác định các thông số của bộ truyền 34 Phần 3: Tính toán hệ thống băng tải 35 x
13. 4.3.1 Xác định bề rộng băng tải 35 4.3.2 Xác định góc nâng hạ 35 4.3.3 Xác định vận tốc của băng tải 35 4.3.4 Tính toán công suất truyền dẫn băng tải 37 4.3.5 Tính toán lực căng dây băng tải 38 4.3.6 Tính toán chọn dây băng tải 40 4.3.7 Cấu trúc hệ thống băng tải 40 Phần 4: Tính toán Rulo 42 Phần 5: Cơ cấu kẹp bằng Piston 44 Phần 6: Tính toán chọn máy bơm 46 B: HỆ THỐNG CẤP BÌNH 20L 51 Phần 1: Các phƣơng án chế tạo 51 Phần 2: Tính toán khung 54 CHƢƠNG 5: ĐÁNH GIÁ THỰC NGHIỆM 56 5.1 Cơ cấu xoay 56 5.2 Hệ thống băng tải 57 5.3 Hệ thống kẹp 58 5.4 Hệ thống súc chai 58 5.5 Hệ thống quạt gió 59 5.6 Hệ thống hoàn thiện 60 5.7 Hệ thống cấp bình 20l 60 KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 PHỤ LỤC 1 I PHỤ LỤC 2 II PHỤ LỤC 3 III xi
14. DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ Trang Hình 1 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống cấp bình 20l tự động iv Hình 2 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống cấp chai 0.5l tự động v Hình 2.1 Hệ thống cấp bình 20l với khung chứa bình nghiêng góc 15° 05 Hình 2.2 Hệ thống cấp bình 20l với khung chứa bình đƣợc bẻ cong 06 Hình 2.3 Hệ thống cấp bình 20l bằng băng tải 07 Hình 2.4 Hệ thống cấp chai 0.5l thực tế 07 Hình 2.5 Hệ thống cấp chai 0.5l mô hình 08 Hình 2.6 Máy chiết rót dùng nguyên lý tràn đầy 09 Hình 2.7Máy chiết rót 09 Hình 2.8 Nguyên lý điền đầy theo dòng thời gian 09 Hình 2.9 Máy chiết rót theo nguyên lý tràn đầy theo thời gian 10 Hình 2.10 Nguyên lý trọng lƣợng tịnh 11 Hình 2.11 Hệ thống cấp bình 20l 12 Hình 2.12 Hệ thống cấp chai 0,5l 12 Hình 2.13 Dây chuyền cấp bình và chiết rót chai nhựa chai thủy tinh của Italy13 Hình 2.14 Máy chiết rót và đóng nắp chai tự động 14 Hình 2.15 Hệ thống chiết rót tự động 15 Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống chiết rót 17 Hình 3.2 Hệ thống cấp chai 0,5l tự động 17 Hình 3.3 Bình cổ nhỏ và cổ to 18 Hình 3.4 Chai 0.5l 18 Hình 3.5 Cơ cấu chứa dạng hình hộp 19 Hình 3.6 Hệ thống cấp chai 0,5l tự động 20 Hình 3.7 Động cơ điện 3 pha 21 Hình 3.8 Một số loại hộp giảm tốc 21 Hình 3.9 Băng tải PVC và giá đỡ 23 Hình 3.10 Rulo trục dẫn 23 Hình 3.11 Hộp quạt gió 24 Hình 3.12 Mâm xoay và giá đỡ 24 Hình 3.13 Pitong D=10 25 Hình 3.14 Bộ truyền động đai 25 xii
15. Hình 3.15 Phân loại đai dựa vào 26 Hình 3.16 Truyền động giữa các trục song song cùng chiều 26 Hình 3.17 Hệ thống kẹp bằng khí nén 27 Hình 3.18 Hệ thống cấp bình 20 lít 29 Hình 3.19 Hệ thống cấp chai 0,5 29 Hình 3.20 Nguyên lí hoạt động 30 Hình 3.21 Sơ đồ mạch điều khiển 30 Hình 4.1 Sơ đồ động hệ thống cấp chai 0.5l 31 Hình 4.2 Cấu tạo chung của hệ thống băng tải 35 Hình 4.3 Băng tải con lăn và băng tải dây băng 36 Hình 4.4 Băng tải xích 36 Hình 4.5 Lực căng dây băng tải 38 Hình 4.6 Các nhóm puly 40 Hình 4.7 Kích thƣớc puly 40 Hình 4.8 Sơ đồ động hệ thống ống nƣớc 46 Hình 4.9 Hệ thống cấp bình 20l tự động 51 Hình 4.10 Khung chứa bình 20l với 3 khung hứa 51 Hình 4.11 Hệ thống cấp bình bằng băng tải 52 Hình 4.12 Hệ thống cấp bình với khung chứa đƣợc bẻ cong 53 Hình 5.1 Cơ cấu xoay chai khi cấp 57 Hình 5.2 Hệ thống băng tải 57 Hình 5.3 Hệ thống kẹp và xoay 58 Hình 5.4 Hệ thống xúc rửa chai. 59 Hình 5.5: Hệ thống quạt gió 59 Hình 5.6: Hệ thống cấp chai 60 Hình 5.7: Khung băng tải 61 Hình 5.8: Khung mâm xoay 61 Hình 5.9: Khung buồng súc rửa 62 Hình 5.10: Động cơ 62 Hình 5.11: Băng tải 62 Hình 5.12: Dây đai 63 Hình 5.13: Puly 63 Hình 5.14: Ổ lăn 63 xiii
16. Hình 5.15: Pittong khí nén 64 Hình 5.16: Các bộ phận chung của hệ thống cấp chai 0,5l 64 Hình 5.17: Hệ thống cấp bình 20 lít thực tế 65 Hình 5.18: Các bộ phận chung của hệ thống cấp bình 20 lít tự động 66 Hình 5.19: Hệ thống pittong đấy bình vào chuẩn bị cho chiết rót 66 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Bảng phân loại các máy cấp bình/chai 5 Bảng 4.1: Thông số kỹ thuật của rulo 42 Bảng 4.2: Thông số công suất động cơ và các rulo 43 Bảng 4.3: Hệ số tổn thất cục bộ 47 Bảng 4.4: Bảng tra kích thƣớc đƣờng kính ống 48 xiv
17. CHƢƠNG I: GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết của đề tài Hiện nay cuộc sống con ngƣời ngày một phát triển, việc “ ăn no mặc đủ ” là chƣa đủ, sự phát triển đó sẽ kéo theo các nhu cầu để đáp ứng với cuộc sống càng tăng cao, và vấn đề nƣớc sạch là một trong những vấn đề cấp thiết, nó ảnh hƣởng trực tiếp đến sức khỏe, cuộc sống con ngƣời và điều đặc biệt là nƣớc uống hằng ngày. Để sử dụng nƣớc uống hằng ngày thì hầu hết các hộ gia đình, cơ quan, xí nghiệp, đều chọn nƣớc uống đóng sẵn bằng chai hoặc thùng với việc lựa chọn này thì rất là tiện lợi, nhanh chóng và không phải tốn nhiều thời gian nhƣ đun nƣớc sôi hay lọc nƣớc , nhƣng đồng thời nó cũng đặt ra câu hỏi vô cùng lớn đó là: “liệu nƣớc đóng sẵn trong chai, bình đã đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm hay chƣa? và giá cả hiện tại của nó là nhƣ thế nào?” Với những yêu cầu trên nhóm chúng tôi đã áp dụng các cơ cấu cơ khí đơn giản, gọn nhẹ, không phải áp dụng nhiều những hệ thống phức tạp trong dây chuyền cấp phôi và chiết rót. Tuy hệ thống không quá phức tạp so với những sản phẩm trong và ngoài nƣớc nhƣng hiệu quả cũng không hề thua kém và điều đặc biệt là hoàn toàn hợp vệ sinh thực phẩm từ các khâu cấp bình , xúc rửa đến khâu chiết rót. Xuất phát từ những yêu cầu đó, nhóm chúng tôi đã chọn đề tài: “Thiết kế, chế tạo hệ thống cấp bình 20 lít và thiết kế, chế tạo hệ thống cấp, xúc chai 0.5 lít tự động ” nhằm phục vụ việc cấp bình, chai để chiết rót sản phẩm cho các ngành sản xuất có nhu cầu, và đây cũng là đề tài tốt nghiệp của nhóm chúng tôi. 1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Với mức dân số ngày càng đông, nhu cầu sử dụng nƣớc ngày càng lớn, cuộc sống ngày càng phát triển bên cạnh với nhu cầu sử dụng nƣớc sạch và an toàn không ngừng gia tăng. Để đáp ứng những điều đó, hiện nay có rất nhiều nhà máy, cơ sở sản xuất nƣớc lọc, với dây chuyền và quy mô rất lớn và đa phần là sử dụng tự động hóa trong các quá trình sản xuất, tuy nhiên vệ sinh an toàn đảm bảo nƣớc sạch thì còn là một vấn đề không phải cơ sở sản xuất nào cũng làm đƣợc. Đa số các dây chuyên của nhà máy, xí nghiệp sản xuất nƣớc bình, chai điều chịu nhiều ảnh hƣởng và tác động của công nhân, ngƣời làm vì thế việc đảm bảo an toàn vệ sịnh là hoàn toàn khó để thực hiện khi quá trình làm việc không khép kín, hệ thống chƣa tối ƣu về tự đông, 1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 1
18. Tính toán, thiết kế và chế tạo một hệ thống cấp bình,cấp và xúc chai và hệ thống băng tải vận chuyển, đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật (chính xác, dễ vận hành ), hiệu quả kinh tế (năng suất, giá thành sản phẩm, ), không độc hại, không gây ô nhiễm môi trƣờng và phù hợp với công nghệ sản xuất trong nƣớc. 1.4 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 1.4.1 Đối tƣợng nghiên cứu  Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy cấp bình 20 lít.  Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy cấp, xúc chai 0.5lít. 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu - Các tài liệu, sách, giáo trình có liên quan, tìm hiểu thực tế ở 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 lí và các thông số cơ bản. 1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu - Tham khảo và tổng hợp tài liệu từ các nguồn khác nhau. - Tiến hành thực nghiệm trên mô hình thực tế của nhóm. - Theo dõi, đánh giá nhận xét các số liệu thực nghiệm. - Xử lí số liệu, tính toán và viết báo cáo. 1.6 Cơ sở phƣơng pháp luận Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, việc ứng dụng những nghiên cứu lý thuyết để áp dụng trong thực tế là một điều hết sức quan trọng để kiểm nghiệm một cách chính xác nhât tính đúng đắn và hiệu quả của những nghiên cứu đó. Ý tƣởng về một dây chuyên sản xuất cấp bình, chai tự động trong các nhà máy sản xuất nƣớc uống đóng chai cũng ra đời từ đó và dựa trên những nền tảng có từ trƣớc cùng với sự nghiên cứu phát triển thêm của nhóm, nhóm đã mạnh dạn thiết kê 2 mô hình hệ thông cấp bình 20 lít và chai 0.5 lít tự động. Đề tài thực hiện trong phạm vi tƣơng đối hẹp,nhƣng nhóm đã cố gắng cho hệ thống có thể ứng dụng đƣợc trong thực tế, qua đó nhóm cũng đã thực hiện đƣợc mục tiêu mà mình đã hƣớng đến đó là ứng dụng thực tế với những điều đã đƣợc học và nghiên cứu để giải quyết một vấn đề trong thực tiến của cuộc sống. Hai Mặt khác trong một phạm vi nhất định thì tập đồ án này có thể coi nhƣ một tài liệu tham khảo, học tập cho những sinh viên trong nghành kỹ thuật. 2
19. 1.7 Các phƣơng pháp nghiên cứu cụ thể - Tham khảo mô hình chiết rót trên tài liệu sách vở, internet . - Nghiên cứu hệ thống cấp bình, chai của nhóm so với những máy móc có trên thị trƣờng. - Tính toán hiệu suất, khả năng làm việc của hệ thống. - Cho chạy để xác định các thông số, có phù hợp với tính toán không, từ đó có những biên pháp sửa chửa, khắc phục phù hơp. - Các thông số, kết quả của mô hình đƣợc viết lại trong bài báo cáo để dễ dàng điều chỉnh và chỉnh dụng. 1.8 Kết cấu Đồ án tốt nghiệp (ĐATN): * ĐATN gồm 5 chƣơng: Chƣơng 1: Giới thiệu: Giới thiệu chung về đề tài. Chƣơng 2: Tổng quan nghiên cứu đề tài: Giới thiệu về đặc điểm, kết cấu của hệ thống. Chƣơng 3: Phân tích lựa chọn đƣa ra phƣơng án cho hệ thống: Chọn các cơ cấu phù hợp cho hệ thống. Chƣơng 4: Tính toán, thiết kế hệ thống. Chƣơng 5: Chế tạo thực nghiệm, đánh giá. Kết luận và kiến nghị 3
20. CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 2.1 Giới thiệu: Cấp bình và chai theo mẻ theo 1 số lƣợng nhất định. Sẽ hạn chế đƣợc sự tác động tay chân ngƣời sản xuất. Lúc này giảm đƣợc sự tác động sẽ hạn chế các loại vi sinh làm ảnh hƣởng đến sức khỏe con ngƣời. Hiện nay cấp theo mẻ với số lƣợng nhất định rất hạn chế ở 1 số xí nghiệp, cơ sở sản xuất nƣớc uống vì sẽ mất chi phí cho hệ thống cấp bình và chai. Nhƣng việc đó là sai lầm khi việc tính toán chi trả cho công nhân còn lớn hơn đầu tƣ 1 thiết bị tự động. Định lƣợng sản phẩm là cấp 1 mẻ ( lƣợng bình hoặc chai) nhất định sản phẩm và rót cấp vào khung đối với bình 20l và mâm xoay đối với chai 0.5 lít Định lƣợng sản phẩm 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 lƣợng sản phẩm bình, chai uống thƣờng đƣợc áp dụng cho những trƣờng hợp yêu cầu năng suất cao hoặc các yêu cầu nghiêm ngặt về vệ sinh sản phẩm. Tùy theo tính chất của bình và chai các máy cấp bình và chai sẽ khác nhau ở các bộ phận làm việc chính, các cơ cấu cấp bình 20 lít và chai 0.5 lít. Trong công nghiệp thực phẩm, máy định lƣợng sản phẩm lỏng đƣợc áp dụng cho nƣớc tinh khuyết, nƣớc giải khát, nƣớc trái cây, bia rƣợu, nƣớc giải khát có ga, sữa, mứt, các loại dung dịch thực phẩm cô đặc Hiện nay với công nghệ hiện đại, rất nhiều quy trình công nghệ đƣợc tự động hóa. Trong đó dây chuyền chiết rót, cấp và xúc chai tự động là một trong những hệ thống đƣợc sử dụng rộng rãi và phổ biến. Trong hệ thống chiết rót, hệ thống cấp bình/chai và súc đóng vai trò khá là quan trọng, ngƣời công nhân chỉ việc để một lúc nhiều bình/ chai vào chỗ chứa, khi đó hệ thống sẽ tự động làm việc, bình sẽ tự động cấp vào hệ thống chiết rót. 2.2 Phân loại cơ cấu cấp bình/chai tự động: Các chỉ số phân Các phƣơng pháp vật lý, cấu tạo và kỹ thuật thực hiện cấp loại Loại máy Xoắn ốc Bán tự động Tự động Từng chi tiết Một rãnh Cấu tạo thẳng, xoắn Nhiều rãnh Kiểu bàn quay Băng chuyền. máy theo kích thẳng. thƣớc chai. Cấp phôi tự do, Cấp phôi cố Phƣơng Cấp theo mẻ ( để hệ thống tự định theo xoắn Dùng tay cấp từng phôi. pháp cấp sắp cố định ) lấy phôi để cấp ốc. cho hệ thống. 4
21. Thiết bị Ngắt bằng nút Khóa nút Nút nhấn đóng kín Khóa nút nhấn Định Theo sắp xếp Theo sắp xếp Nạp tự do Số lƣợng đã biết bạ đầu. lƣợng ban đầu. ban đầu Bảng 2.1 Bảng phân hoại các máy cấp bình/chai 2.2.1 Cơ cấu cấp bình/chai theo kiểu xoắn ốc Khung chứa bình sẽ đƣợc chế tạo theo hình xoắn ốc theo hƣớng từ dƣới lên, mỗi lần bình sẽ đƣợc đặt vào khung với một số lƣợng nhất định và với khoảng thời gian đã đƣợc tính toán trƣớc, khi đó các bình/chai ở dƣới cùng sẽ đƣợc đƣa vào hệ thống rót trƣớc rồi đến các binh/chai tiếp theo, cứ nhƣ thế cho đến hết số lƣợng bình/chai đã đƣợc đƣợc sắp xếp vào khung. Hệ thống đƣợc tích hợp thêm bộ điều khiển rơ_le và khí nén. 2.2.2 Cơ cấu cấp bình/chai lợi dụng độ dốc - Cơ cấu này tƣơng tự nhƣ cơ cấu cấp bình/chai theo kiểu xoắn ốc, nhƣng ở đây khung chứa bình/chai đƣợc chế tạo thành khung hộp chữ nhật với nhiều rãnh chứa bình để chứa đƣợc nhiều bình/chai hơn. Hình 2.1 Hệ thống cấp bình 20l với khung chứa bình nghiêng góc 15 5
22. S K L 0 0 2 1 5 4