Phần 2: Thiết kế hệ thống cơ khí
GVHD: TS.Trần Thị Thanh Hải
Cơ cấu Mante là cơ cấu dùng để biến chuyển động quay liên tục của đĩa O 2 thành chuyển
động quay gián đoạn của đĩa O1. Chuyển động gián đoạn của đĩa O1 chính là chuyển động
quay phân độ các vị trí của mâm chiết rót. Thường số rãnh trên đĩa Man là Z =
4,6,8,…,16,18,10…
Có thể tăng số chốt trên đĩa 1 để tăng số chuyển động của đĩa 2.
Gọi: t1 là thời gian quay 1 vòng của chốt 1
t2 thời gian mỗi lần chuyển động của đĩa 2
Z – số rãnh trên đĩa 2
Hệ số chuyển động:
Hệ số chuyển động không thể âm k > 0 nên Z �3.
Vậy số rãnh trên đĩa 2 phải lớn hơn hoặc bằng 3.
– Với hệ thống mâm quay bao gồm 3 cơng đoạn và 1 vị trí chờ nên chúng ta sẽ lựa chọn
cơ cấu man với 4 vị trí.
®
const
Hình 2 – 17: Sơ đồ tính tốn cơ cấu Man
SVTH: Đặng Xuân Hải34
Trần Bảo Khánh
Nguyễn Mạnh Tú
Phần 2: Thiết kế hệ thống cơ khí
2.1.2.
GVHD: TS.Trần Thị Thanh Hải
Tính tốn hình học bánh man
Điều kiện bắt buộc để chống va đập là:
+ = 90
Trong đó góc (Hình 2-17) được xác định theo số rãnh của đĩa Man là Z = 4 rãnh:
180o
45
Z
4
Do đó:
180o
45 45
2 Z
2
Khi thiết kế góc 2T thực tế nhận được là tích số của góc 2 đã cho trước với tỷ số truyền
động i của cơ cấu Man:
2T = 2..i
Ở đây 2T là góc quay thực tế.
Khi quay góc 2T sau một thời gian tT thì thời gian của cơ cấu Man t m sau một góc 2 có
thể tinh:
Ta có tỷ số giữa thời gian quay của đĩa Man tm và thời gian khơng quay của nó to là:
Khi cần Man quay với tốc độ đều = const thì thời gian quay đúng một vòng là:
giây
Trong đó n : số vòng quay/phút của cần chính là số vòng quay của động cơ bước.
Ta có:
SVTH: Đặng Xn Hải35
Trần Bảo Khánh
Nguyễn Mạnh Tú
Phần 2: Thiết kế hệ thống cơ khí
GVHD: TS.Trần Thị Thanh Hải
(vòng/phút)
Các thơng số hình học của cơ cấu Man được xác định:
Khoảng cách giữa trục cần và trục đĩa Man L:
(mm)
Lấy L = 150 (mm)
Chiều dài của rãnh đĩa Man:
h = L(sin + cos – 1) + r
h = 150(sin11,25o+ cos11,25o- 1) + 9 = 35,38 (mm)
Lấy h = 36 (mm)
Bán kính quỹ đạo cần:
Rc = L.sin = 150.sin11,25o.
= 29,26 (mm).
2.2.
Tính tốn động học của cơ cấu Man
Xác định góc của đĩa Man khi cần quay được một góc :
Trong đó :
Vậy tốc độ của đĩa Man có thể viết:
Với = 45o thì:
d
Gia tốc của đĩa Man:
SVTH: Đặng Xuân Hải36
Trần Bảo Khánh
Nguyễn Mạnh Tú
1/ 2.(cos 0,195)
.
1 1/ 2 1/ 2. cos
Phần 2: Thiết kế hệ thống cơ khí
GVHD: TS.Trần Thị Thanh Hải
Khi bắt đầu và kết thúc thì = /2 – :
đ= 0
Gia tốc lớn nhất của đĩa Man xảy ra khi
2
� 2 1 �
2 1
cos �
0.98
� 2
4
� 4 �
= 11,464o
Vận tốc góc lớn nhất khi = 0o
(rad/s)
Vậy khi cần Man quay đều với vận tốc góc thì đĩa Man sẽ quay khơng đều với vận tốc
góc đ và có gia tốc là đ, và có vận tốc lớn nhất khi = 0o và gia tốc lớn nhất khi =
11,464o khi đó = 58,45o.
Với thông số đầu vào theo năng suất mong muốn đạt được là 8(s) 1 chai, tức là thời gian
chờ ở các công đoạn khác trên mâm man bao gồm chiết rót cấp và xốy nắp đều diễn ra đồng
thời với thời gian cho phộp nhỏ hơn T=8s.
Ta đi tính gia tốc góc và vận tốc góc cho đĩa Man.
tm Z 2 4 2 2
to Z 2 4 2 6
tm = 2(s) ; to = 6(s)
Số vòng/phút của cần được xác định :
(vòng/phút)
Vận tốc góc của cần c :
(rad/s2)
SVTH: Đặng Xuân Hải37
Trần Bảo Khánh
Nguyễn Mạnh Tú
Phần 2: Thiết kế hệ thống cơ khí
GVHD: TS.Trần Thị Thanh Hải
Vận tốc và gia tốc góc ở vị trí bắt đầu và kết thúc của đĩa Man :
đ= 0
(rad/s2)
Gia tốc lớn nhất của đĩa Man xảy ra khi
= 11,48o
(rad/s2)
Vận tốc góc lớn nhất khi = 0o
(rad/s)
Tính tốn động lực học của cơ cấu Man:
-Khối lượng của cụm bàn quay man G=8,5 kg
-Khối lượng phôi trên cụm bàn quay là 1,5kg
G : khối lượng của các chi tíêt phụ lấy = 2 (kg)
GT= 8,5 + 1,5 + 2 = 12 (kg)
-Xét các lực tác dụng lên đĩa Man trong quá trình làm việc
trọng lượng của cụm man là :
PT = G.g = 12.9,81 = 117.72 (N)
SVTH: Đặng Xuân Hải38
Trần Bảo Khánh
Nguyễn Mạnh Tú
Phần 2: Thiết kế hệ thống cơ khí
GVHD: TS.Trần Thị Thanh Hải
®
P
ms
P
P
®
const
Hình 2 – 18: Sơ đồ tính động lực học cơ cấu Man
Sơ đồ phân bố lực trên cơ cấu Man (Hình 2-18)
Trong đó :
Pđ : Lực do cần khi quay tác dụng lên rãnh của đĩa Man
Pms: Lực masát tạ ổ côn do trọng lượng của cơ cấu tạo ra
Pms= PT.f = 117.72.0,02 = 2.35 N
f = 0,02 Hệ số ma sát của ổ đũa cơn đỡ chặn
P : Lực của cần
Ro: Bán kính trung bình của ổ cơn là 22 mm
SVTH: Đặng Xn Hải39
Trần Bảo Khánh
Nguyễn Mạnh Tú
Phần 2: Thiết kế hệ thống cơ khí
GVHD: TS.Trần Thị Thanh Hải
Phương trình cân bằng momen với đĩa Man ứng với lúc đĩa Man có gia tốc lớn nhất :
J.đmax= Pđ.E – Pms.Ro
(1)
Với :
J : Mômen quán tính của đĩa man
4
J = 2,5.10 (kg.m2 )
max= 3,33 rad/s2 gia tốc góc lớn nhất của đĩa Man khi = 11,48o
=37,69(mm).
Thay vào (1) Pđ = 12,69 (N)
Vậy lực tác dụng lớn nhất lên cần gạt trong quá trình là:
Pc = Pđ = 12,69 (N)
Mơmen tác lên trục của cần gạt :
M = Pc.r = 12,69.50 = 634 (N.mm)
Công suất lớn nhất trên cần :
N
2.3.
M .n
634.119, 3
0, 0079
6
9,55.10
9,55.106
(kW) = 7,9 (W)
Tính tốn và lựa chọn động cơ [3]
Công suất động cơ được xác định theo công suất của cần
N dc
N
7,9
8, 08
0.98
(W)
Chọn loại động cơ secvo theo bảng tra (Hình 2-8): Để dễ dàng trong việc chọn lựa và
điều khiển ta chọn loại động cơ servo mitsubishi HC KFS13.
SVTH: Đặng Xuân Hải40
Trần Bảo Khánh
Nguyễn Mạnh Tú
Phần 2: Thiết kế hệ thống cơ khí
GVHD: TS.Trần Thị Thanh Hải
Hình 2 – 19: Động cơ mitsubishi
Thơng số kĩ thuật:
+Điện áp đầu vào 3 pha 105 VAC
+Công suất định mức 100W
+ Momen định mức 0,32 N.m > 0,144 N.m
+Số vòng quay định mức : 3000 vòng/ phút.
SVTH: Đặng Xuân Hải41
Trần Bảo Khánh
Nguyễn Mạnh Tú
Phần 2: Thiết kế hệ thống cơ khí
GVHD: TS.Trần Thị Thanh Hải
CHƯƠNG III
HỆ THỐNG CHIẾT RĨT CHẤT LỎNG
3.1.
Khái niệm chung
-Định lượng sản phẩm lỏng là chiết một thể tích nhất định sản phẩm lỏng và rót vào trong
chai, bình, lọ, v.v.. Định lượng sản phẩm lỏng bằng máy được sử dụng rộng rãi trong nhiều
ngành sản xuất thực phẩm. Khi định lượng bằng máy thì cải thiện được điều kiện vệ sinh,
đảm bảo được năng suất cao và định lượng sản phẩm một cách chính xác.
-Máy định lượng chiết rót sản phẩm lỏng thường được áp dụng cho những trường hợp
yêu cầu năng suất cao, hoặc các yêu cầu nghiêm ngặt về vệ sinh thực phẩm. Tùy theo tính
chất của chất lỏng, các máy chiết rót sẽ khác nhau ở các bộ phận làm việc chính, các cơ cấu
rót.
-Trong cơng nghiệp thực phẩm, máy định lượng-chiết rót sản phẩm lỏng đựơc áp -dụng
cho nước giải khát, nuớc trái cây, bia, rượu, nước giải khát có ga, sữa, mứt, các loại dung dịch
thực phẩm cô đặc, v.v..
-Các phương pháp định lượng chủ yếu gồm có:
+Định lượng bằng bình định mức: chất lỏng được định lượng chính xác nhờ bình định
mức trước khi rót vào chai.
+ Định lượng bằng chiết tới mức cố định: chất lỏng được chiết tới mức cố định trong chai
bằng cách chiết đầy, sau đó lấy khối thể tích bù trừ ra khỏi chai; khi đó mức lỏng trong chai
sẽ sụt xuống một khoảng như nhau bất kể thể tích của các chai có bằng nhau hay khơng.
Ngồi ra còn sử dụng ống thơng hơi, chất lỏng đựoc chiết tới khi ngập miệng ống thơng hơi
sẽ dứng lại. Phương pháp nầy có độ chính xác không cao, tuỳ thuộc độ đồng đều của chai.
+ Định lượng bằng cách chiết theo thời gian: cho chất lỏng chảy vào chai trong khoảng
thời gian xác định, có thể xem như thể tích chất lỏng chảy là khơng đổi. phương pháp nầy chỉ
áp dụng cho các sản phẩm có giá tri thấp, khơng u cầu độ chính xác định lượng.
Trong ba phương pháp định lượng cơ bản: theo bình định mức, định lượng theo mức và
định lượng theo thời gian chảy thì phổ biến nhất đối với sản phẩm lỏng là hai phương pháp
đầu.
SVTH: Đặng Xuân Hải42
Trần Bảo Khánh
Nguyễn Mạnh Tú
Phần 2: Thiết kế hệ thống cơ khí
GVHD: TS.Trần Thị Thanh Hải
-Có 3 phương pháp chiết sản phẩm:
+ Phương pháp rót áp suất thường: chất lỏng tự chảy vào trong chai do chênh lệch về độ
cao thủy tĩnh. Tốc độ chảy chậm nên chỉ thích hợp với các chất lỏng ít nhớt.
+ Phương pháp rót chân khơng: Nối chai với một hệ thống hút chân không, chất lỏng sẽ
chảy vào trong chai do chênh áp giữa thùng chứa và áp suất trong chai. Lượng chất lỏng chảy
vào chai thông thường cũng được áp dụng phương pháp bù trừ hoặc chiết đầy chai.
+ Phương pháp rót đẳng áp: Phương pháp này được áp dụng cho các sản phẩm có gas
như bia, nước ngọt.Trong khi rót, áp suất trong chai lớn hơn áp suất khí quyển nhằm tránh
khơng cho ga (khí CO2) thốt khỏi chất lỏng. Với phương pháp rót đẳng áp thơng thường,
người ta nạp khí CO2 vào trong chai cho đến khi áp suất trong chai bằng áp suất trong bình
chứa, sau đó cho sản phẩm từ bình chứa chảy vào trong chai nhờ chênh lệch độ cao.
-Máy định lượng-chiết rót sản phẩm lỏng gồm nhiều cơ cấu rót, mỗi cơ cấu rót được bố
trí chiết cho 1 chai. Các cơ cấu rót có thể được bố trí thẳng hàng, làm việc cùng lúc (máy
chiết có cơ cấu chiết thẳng) hoặc bố trí trên bàn quay, làm việc tuần tự (máy chiết bàn quay).
3.2.
Các dạng chiết rót chất lỏng thơng dụng
3.2.1.
Cơ cấu rót tới định mức
Hình 2 – 20: Cơ cấu rót tới mức định trước: giai đoạn chuẩn bị, đang rót và hồn tất rót [7]
SVTH: Đặng Xuân Hải43
Trần Bảo Khánh
Nguyễn Mạnh Tú
Source: https://mindovermetal.org
Category: Ứng dụng hay
