1 Tính toán và chọn các thành phần của băng tải

Lớp Đ6 LT CĐT

GVHD: Th.S Ngô Sỹ Đồng



Đồ án : Hệ Thống Cơ Điện Tử

Đề tài : Hệ thống phân loại và đóng gói sản phẩm



Hình 2.1: Mô hình hệ thống băng tải

2.1.2. Tính công nghệ

Các thông số cần quan tâm khi thiết kế băng tải:

- Khả năng về tải trọng

- Vận tốc, độ nghiêng của băng tải

- Độ ổn định trong quá trình vận hành

- Độ an toàn vận hành

- Khả năng thay đổi năng suất tải

Hệ thống phân loại sản phẩm (không cụ thể loại sản phẩm nào). Do đo

để tiện cho việc thực hiện mô hình, xem trọng lượng sản phẩm ảnh hưởng

không đáng kể đến tốc độ vận chuyển của băng chuyền.

• Ta co sản phẩm như sau :



Lớp Đ6 LT CĐT

GVHD: Th.S Ngô Sỹ Đồng



Đồ án : Hệ Thống Cơ Điện Tử

Đề tài : Hệ thống phân loại và đóng gói sản phẩm



Hình 2.2: Sản phẩm

Sản phẩm gồm :

- Sản phẩm cao, kích thước : d= 35 mm;



h=



35 mm



- Sản phẩm thấp màu đen kích thước : d= 35 mm;



h=



25



- Sản phẩm thấp màu trắng kích thước : d= 35 mm;



h=



25



mm



mm



• Để đạt được yêu cầu về tính công nghệ, băng tải được thiết kế

như sau:

- Bề rộng băng tải: (căn cứ vào kích thước sản phẩm)

- Độ ma sát trên dây đai: (căn cứ vào loại sản phẩm)

- Độ nghiêng băng tải: goc α = 0°

Vật liệu làm khung: khung làm bằng kim loại (sắt, hợp kim của sắt)

nhằm đảm bảo độ cứng vững của khung.



Lớp Đ6 LT CĐT

GVHD: Th.S Ngô Sỹ Đồng



Đồ án : Hệ Thống Cơ Điện Tử

Đề tài : Hệ thống phân loại và đóng gói sản phẩm



Chiều dài băng tải chính: l = 835mm ; rộng a= 32 mm; dày h = 2

mm

Chiều dài băng tải phụ: l = 265 mm;



rộng a= 32 mm; dày h = 2 mm



Khoảng cách giữa hai đường ra sản phẩm: 200 mm

Khoảng cách giữa sản phẩm: 60 mm



Cơ cấu tăng giảm độ căng của dây đai: sau 1 thời gian vận hành, dây

đai co xu hướng bị giãn ảnh hưởng đến vận tốc và khả năng tải, do đo cơ

cấu này được bổ trợ nhằm khắc phục hiện tượng trên.

Các cơ cấu khác như: tang trống, khoảng cách giữa 2 đường ra sản

phẩm, vận tốc băng tải sẽ được trình bày ở phần sau (do các thông số này

co liên quan đến khả năng đáp ứng của cảm biến).

2.2. Xác định vận tốc băng chuyền

Vận tốc băng chuyền phụ thuộc vào 2 yếu tố chính:

- Độ nhạy cảm của cảm biến nhận biết.

- Khoảng cách giữa 2 đường ra của sản phẩm.

- Khoảng cách giữa sản phẩm n và n+1 là 60 mm.

Cảm biến phân loại được lựa chọn để sử dụng nguyên tắc thu phát

hồng ngoại, do đo đáp ứng về độ nhạy cảm của cảm biến loại này trong

băng chuyền là phù hợp (vì hệ thống băng chuyền trong công nghiệp là

tương đối thấp).

Khi phát hiện ra sản phẩm, ta cần 1 khoảng thời gian tương đối để

xylanh đẩy sản phẩm vào thùng chứa và lùi về để chuẩn bị cho lần đầy thứ

2, và để đảm bảo cho mô hình hệ thống băng tải hoạt động tốt, nên ta chọn

vận tốc băng tải trong khoảng 0,05m/s – 0,1m/s.



Lớp Đ6 LT CĐT

GVHD: Th.S Ngô Sỹ Đồng



Đồ án : Hệ Thống Cơ Điện Tử

Đề tài : Hệ thống phân loại và đóng gói sản phẩm



Ta chọn Vbt = 0, 08 m/s

(Xem khoảng thời gian cho xylanh đi và về là 1s, và xem độ nhạy cảm

của cảm ứng là đáp ứng được với vận tốc băng tải).

2.3. Hệ thống truyền động

2.3.1. Yêu cầu đối với hệ thống truyền động

Trong hệ thống sản xuất công nghiệp, hệ thống truyền động phải đảm

bảo 1 số yêu cầu sau :

- Làm việc liên tục, phụ tải thay đổi không đáng kể.

- Các thiết bị vận hành liên tục, thường không co yêu cầu điều

khiển tốc độ.

- Trong phân xưởng sản xuất theo dây chuyền, co thể yêu cầu

thay đổi tốc độ để tăng nhịp độ sản xuất.

Momen động cơ: M đc = (1, 6 ÷ 1,8)M đm

Chọn động cơ truyền động co thiết bị vận tải liên tục là động cơ co hệ

số trượt lớn, rãnh roto sâu để co momen mở máy lớn.

Độ an toàn vận hành và ô nhiễm tiếng ồn phải đảm bảo theo tiêu

chuẩn ngành.

2.3.2. Chọn hệ thống truyền động

Với những yêu cầu đối với hệ thống truyền động ta chọn 1 số thành

phần cơ bản của hệ thống như sau:

• Động cơ truyền động: để dẫn động cho hệ thống ta thường dùng

động cơ. Tùy theo yêu cầu kỹ thuật mà ta chọn động cơ cho phù hợp với cơ

cấu. Trên thị trường hiện nay co rất nhiều loại động cơ như :



Lớp Đ6 LT CĐT

GVHD: Th.S Ngô Sỹ Đồng



Đồ án : Hệ Thống Cơ Điện Tử

Đề tài : Hệ thống phân loại và đóng gói sản phẩm



- Động cơ điện 1 chiều DC: dễ dàng thay đổi vận tốc bằng

cách thay đổi điện áp cấp vào, đảo chiều dễ dàng bằng cách

thay đổi 2 đầu dây cắm nguồn.

- Động cơ điện xoay chiều AC: không cần thiết bộ nguồn

riêng, mà sử dụng thẳng điện lưới.

- Động cơ servo: độ chính xác cao.

• Bộ truyền xích được sử dụng trong mô hình với những ưu điểm:

công suất lớn, chịu áp lực tốt.

• Trục và gối đỡ: băng tải hoạt động với chế độ tải thay đổi không

đáng kể. Trục chịu tác dụng chính bởi:

- Lực căng của băng tải.

- Lực tác dụng của động cơ qua bộ truyền xích.

- Lực ma sát.

2.4. Hệ thống điều chỉnh băng chuyền

Điều kiện làm việc của băng chuyền đòi hỏi độ song phẳng giữa 2 trục

nối nhằm tránh hiện tượng lệch xích. Do đo cần 1 hệ thống điều chỉnh độ

song phẳng này.

Để tăng hoặc giảm độ căng đai ta sử dụng các con đai ốc tăng giảm.

2.5. Các chi tiết liên quan

Trong hệ thống băng tải, ngoài các cơ cấu nêu ở phần trên ta còn co

những chi tiết như: động cơ, bộ truyền xích và thùng chứa sản phẩm.

2.6. Động cơ điện kích từ độc lập

2.6.1 Cấu tạo

Động cơ điện kích từ độc lập gồm hai phần chính:



Lớp Đ6 LT CĐT

GVHD: Th.S Ngô Sỹ Đồng



Đồ án : Hệ Thống Cơ Điện Tử

Đề tài : Hệ thống phân loại và đóng gói sản phẩm



+ Phần tĩnh.

+ Phần động.

• Phần tĩnh:

- Cực từ chính: Là phần phần tạo ra từ thông gồm co lõi thép và dây

quấn kích từ. Lõi thép được ghép từ những lá thép mỏng kỹ thuật điện đối

với động cơ co công suất lớn hoặc được đúc thành từng khối đối với động

cơ co công suất nhỏ. Dây quấn kích từ được quấn quanh thân cực từ, các

cuộn dây được nối nối tiếp với nhau.

- Cực từ phụ: Được đặt giữa các cực từ chính dùng trong các nhà

máy co công suất để cải thiện đảo chiều, cực từ phụ không co mặt cực, lõi

thép được thép khối trên thân cực từ co một cuộn dây, cấu tạo giống như

cực từ chính.

• Phần động:

- Lõi thép được ghép từ những lá thép kỹ thuật điện dày 0,5mm để

giảm tổn hao do dòng điện xoáy. Bên ngoài co rãnh để đặt dây quấn phần

ứng.

- Dây quấn phần ứng là dây quấn đồng co bọc cách điện đặt bên

trong rãnh phần ứng gồm nhiều phần tử, mỗi phần tử co nhiều vòng dây và

hai đầu dây của mỗi phần tử được nối với hai phiến gop, các phần tử được

nối với nhau thành mạch điện kín.

- Cổ gop (vành gop hay vành đổi chiều): Biến đổi dòng điện xoay

chiều trong máy thành dòng một chiều ra ngoài, hoặc biến dòng một chiều

bên ngoài thành dòng xoay chiều vào trong máy. Cổ gop co nhiều miếng

đồng ghép cách điện với nhau bằng mica dày 0,4 ÷ 1,2 mm tạo thành hình

tròn.



Lớp Đ6 LT CĐT

GVHD: Th.S Ngô Sỹ Đồng



Đồ án : Hệ Thống Cơ Điện Tử

Đề tài : Hệ thống phân loại và đóng gói sản phẩm



• Các bộ phận khác:

- Vỏ máy co thể làm bằng gang đối với động cơ lớn và bằng thép

đối cuộn thành ống đối với máy nhỏ, chức năng là cố định lõi thép của cực

từ và làm gông từ.

- Nắp máy: Thường làm bằng gang để bảo vệ dây quấn, đỡ trục của

rôto nhờ các ổ bi.

- Trục: Gắn với rôto làm bằng thép.

- Chổi than: Dùng để dẫn điện từ ngoài vào trong dây quấn phần

ứng và ngược lại.

2.6.2 Phương trình đặc tính cơ

ω = ω0 - ∆ω

Trong đo:

ω: Tốc độ động cơ.

ω0: Tốc độ không tải lý tưởng.

∆ω: Độ sụt tốc.



Lớp Đ6 LT CĐT

GVHD: Th.S Ngô Sỹ Đồng



Đồ án : Hệ Thống Cơ Điện Tử

Đề tài : Hệ thống phân loại và đóng gói sản phẩm



+



-



Uu

E



Rfu



R kt



+



Ukt



-



Hình 2.3: Sơ đồ nối dây động cơ kích từ độc lập

2.6.3 Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ

Trong công nghiệp, đòi hỏi co nhiều cấp tốc độ khác nhau, tùy theo

yêu cầu cần thiết mà người ta chọn cấp độ này hay cấp độ khác. Để co các

cấp tốc độ khác nhau, ta co thể thay đổi cấu trúc cơ học như tỉ số truyền

hay thay đổi tốc độ của chính động cơ truyền động.

Phương pháp điều chỉnh các thông số của mạch ở máy điện :

- Điều chỉnh điện trở của mạch phần ứng.

- Điều chỉnh kích từ của động cơ.

Phương pháp điều chỉnh này dễ sử dụng, nhưng co tốc độ cứng, đặc

tính cơ giảm nên độ chính xác trong việc duy trì tốc độ không cao, phạm vi

điều chỉnh tốc độ hẹp. Độ tinh điều chỉnh kém. Khi điều chỉnh càng sâu thì

sai số càng tăng và momen ngắn mạch giảm, nghĩa là độ chính xác duy trì

tốc độ và khả năng quá tải kém.



Lớp Đ6 LT CĐT

GVHD: Th.S Ngô Sỹ Đồng



Đồ án : Hệ Thống Cơ Điện Tử

Đề tài : Hệ thống phân loại và đóng gói sản phẩm



2.7 Chọn động cơ điện

Do trong quá trình phân loại, chế độ tải thay đổi không đáng kể, do đo

không ảnh hưởng đến hệ thống truyền động.

Phụ tải thay đổi không đáng kể, vì thế không cần kiểm tra theo điều

kiện phát nong quá tải.

Xét mô hình băng tải cơ bản như hình sau:



Hình 2.4: Mô hình băng tải

Công suất P1 để dịch chuyển vật liệu

Công suất P2 khắc phục tổn thất do ma sát trong ổ đỡ, ma sát trên băng

tải, ma sát do con lăn khi băng tải chạy không.

Lực cần thiết để vật liệu dịch chuyển:

F1 = L.∂.cos β .k1.g = ∂.L '.k1.g



(với L ' = L.cos β )



Thành phần pháp tuyến f n = L.∂.cos β .k1.g tạo lực cản trong ổ đỡ và ma

sát giữa băng tải và các con lăn.

Công cần thiết để dịch chuyển vật liệu:

P = F1.v = ∂.L '.k1.g .v

1



Lực cản do các loại ma sát sinh ra khi băng tải chuyển động không tải:



Lớp Đ6 LT CĐT

GVHD: Th.S Ngô Sỹ Đồng



Đồ án : Hệ Thống Cơ Điện Tử

Đề tài : Hệ thống phân loại và đóng gói sản phẩm



F2 = 2.L.∂b .cos β .k 2 .g



Công cần thiết để khắc phục lực cản ma sát:

P2 = F2 .v = 2.∂.L '.k 2 .g .v



Công suất tĩnh của băng tải:

P = P + P2

1

P = (∂.k1 + 2.∂ b .k2 ).L '.g .v



Công suất động cơ truyền cho băng tải:

Pđc = k3 .P / η



Trong đo :

k3 :



hệ số dự trữ về công suất k3 = 1, 2 ÷ 1, 25



η:



hiệu suất truyền động η = 0, 7 ÷ 0,8



β:



goc nghiêng băng tải (trong trường hợp này β = 0 )



∂:



khối lượng vật liệu trên 1 mét băng tải



∂b :



khối lượng băng tải trên 1 mét chiều dài băng tải



k2 :



hệ số tính đến lực cản khi không tải k2 = 0, 01



g:



gia tốc trọng trường 10m / s 2



v : vận tốc băng tải

Pđc = k3 .P / η = 1, 25.(0,3.0, 02 + 2.0,5.0, 01).0, 78.0, 08.10 / 0,8 = 0, 068kw



Cần chọn động cơ co công suất lớn hơn công suất cần thiết.

Chọn động cơ co số vòng quay 250 vòng/phút

Động cơ DC (12-24 V)