TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
KHOA CƠ KHÍ

BỘ MƠN CƠ ĐIỆN TỬ
--------------oOo------------

ĐỒ ÁN MƠN HỌC
TỰ ĐỘNG HĨA SẢN XUẤT
Đề Tài:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐĨNG NẮP BÌNH NƯỚC TINH KHIẾT
BÌNH 25L

Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Minh Tuấn
Sinh viên thực hiện 1: Lê Chí Cơng
MSSV: 21200395
Sinh viên thực hiện 2: Cao Tấn Đạt
MSSV: 21200689


CHƯƠNG I:TỔNG QUAN VỀ QUY TRÌNH ĐĨNG NẮP BÌNH NƯỚC
Thiết kế hệ thống đóng nắp bình nước tinh khiết,bình 25l,kích thước 280xh420,nắp
cho sẵn 60xh55mm,khơng có ren trên nắp,thùng khơng có vịi,năng suất u cầu của thiết
bị 5000 bình/8h

Hình 1.1: Bình nước 25l
1.Tìm hiểu chung về đóng nắp bình nước 25l
Đây là một phần trong quá trình sản xuất bình nước uống tinh khiết sau khâu chiết nước
vào bình,bình đã được chiết nước sẽ đi vào bộ phận đóng nắp bình để thực hiện q trình
đóng nắp.Do nhu cầu sử dụng cao và thiết thực trong cuộc sống hằng ngày nên địi hỏi
một quy trình sản xuất có tính tự động hóa cao,đảm bảo vệ sinh an tồn thực phẩm,đảm
bảo sức khỏe cho người tiêu dùng.

2.Kích thước tiêu chuẩn của nắp
Nắp có kích thước 60xh55mm,khơng có ren trên nắp


Hình 1.2: Nắp bình
Các bộ phận chính của hệ thống đóng nắp bình
-Hệ thống cấp nắp tự động
-Hệ thống chiết nước tự động
-Hệ thống đóng nắp tự động
3.Các phương pháp sử dụng trên thị trường.
a.Hệ thống cấp nắp tự động
Phương án 1: cấp phôi bằng phễu rung
Nguyên lý: phôi được vận chuyển trong mâm xoay từ thấp lên cao,qua thanh gạt để định
hướng phôi theo hai chiều ằm sấp và nằm ngửa.Nắp bình tiếp tục được vận chuyển qua
bộ phận lọc nắp để loại bỏ các nắp nằm sấp,như vậy nắp bình đã được định
hướng,phương pháp này sử dụng nguyên lý cân bằng trọng lượng.


Hình 1.3: Phễu rung

Phương án 2: Dùng băng tải nghiêng
Nguyên lý : Dùng các gàu gắn trên băng tải chuyển động để mang nắp bình từ thùng
chứa nắp đặt dưới nền lên thùng chứa nắp của máy đóng nắp
Ưu điểm của thiết bị này là tương đối đơn giản dễ chế tạo.
Phôi nắp được đổ ở dưới thấp nên khá thuận tiện
Năng suất cao
Phương pháp này cũng dựa trên nguyên lý cân bằng trọng lượng: Nếu nắp nằm sấp,ngửa
hay nằm tại tư thế có trọng tâm nằm lệc ra khỏi gàu tải thì moment sẽ xuất hiện và làm
cho nắp rớt ra ngoài



Hình 1.4: Sơ đồ dùng gàu tải
Khi động cơ truyền động quay lu lô.Do ma sát sẽ làm cho băng tải chuyển động.Trên
băng tải có gắn các thanh sẽ vận chuyển nắp từ bồn nắp lên đổ vào máng hứng và được
dẫn vào vị trí lấy nắp của bình.
Phương án 3:cấp nắp liên tục vào trong máng nghiêng,nhờ trọng lực,nắp tự động đi
xuống và nằm ở đầu ống chứa.


Hình 1.5: Máng dẫn

Ưu điểm: hệ thống nhỏ gọn,đơn giản,khơng cầu kỳ
Chi phí thấp,dễ chế tạo
Nhược điểm: Vẫn sử dụng một người lao động đặt nắp sao cho nằm đúng vị trí (nằm
sấp) trên máng dẫn.
b.Các phương pháp chiết nước
Hiện nay trong ngành sản xuất và chiết nước,đa số vẫn sử dụng phương pháp rót theo
dạng thẳng,tùy vào tốc độ,năng suất mà có thể sử dụng 1 hay nhiều vịi chiết cùng một
lúc.


Hình 1.6 : Rót nước theo dạng thẳng.
c.Các phương pháp đóng nắp chai tự động
Phương án 1: Đóng nắp bình bằng hệ thống khí nén

Hình 1.7: đóng nắp bằng xi lanh khí nén


Hệ thống đóng nắp tương tự như trên hình với kết cấu tương đối gọn gàng,sử dụng 2 xi
lanh khí nén kết hợp với cảm biến.

Do sử dụng khí nén nên hệ thống sản xuất sẽ rất sạch,đảm bảo được vệ sinh an toàn thực
phẩm,dễ sử dụng và bảo dưỡng.
Phương án 2: Sử dụng đầu đóng dẫn động bằng cam

Hình 1.8: đóng nắp bằng cơ cấu cam
Nguyên lý hoạt động:dựa vào tốc độ di chuyển và vị trí chính xác của bình đã được chiết
nước,ta cài đặt tốc độ quay của trục cam sao cho hành trình lên xuống và thời gian của
cần cam khớp với vị trí của bình để q trình đóng nắp chính xác.
Khuyết điểm:cơ cấu khá phức tạp và khó điều chỉnh,chế tạo cam cần độ chính xác rất
cao.


Phương án 3: Đóng nắp bình bằng cơ cấu băng tải nghiêng

Hình 1.9: Băng tải nghiêng
Nguyên lý hoạt động: tạo một góc nghiêng cho băng tải sao cho đầu vào của bình thấp
hơn chiều cao đầu băng tải,đầu ra của băng tải có độ cao khớp với chiều cao của bình khi
nắp đã được đóng chặt.
Cơ cấu khá đơn giản,dễ chế tạo,thuận tiện,đóng nắp nhanh với số lượng lớn,phù hợp với
yêu cầu của bài toán.Điều quan trọng ở phương pháp này là phải đồng bộ tốc độ của băng
tải đóng nắp và băng tải dẫn bình.
Tổng quát:qua tìm hiểu và phân tích ưu nhược điểm của từng phương án,nhóm quyết
định đưa ra phương án thiết kế gồm:
Hệ thống cấp nắp bình liên tục vào máng dẫn nhờ sức người
Hệ thống chiết rót thẳng và dẫn động bằng băng tải
Hệ thống đóng nắp bằng băng tải nghiêng.
Sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động:


Nắp

Bình

Bình

Máng
Dẫn

Băng
Tải

Đóng
Nắp

Băng
Tải

Ngun lý hoạt động: bình đã được chiết nước được băng tải vận chuyển,lấy nắp rồi
vào cơ cấu đóng nắp bình .Cảm biến tiếp nhận điều khiển xi lanh đi ra giữ bình lại, xi
lanh thực hiện đóng nắp đi xuống.
Nắp được định hướng nhờ rãnh dẫn nghiêng,sau đó được đặt vào miệng bình trước khi
vào vị trí đóng nắp.
Khi bình vào vị trí đóng nắp với nắp bình được định vị trên miệng bình,xi lanh đóng
nắp đi xuống đóng nắp chặt vào cổ bình,xi lanh đóng nắp đi lên đồng thời điều khiển cho
xi lanh giữ bình lui về,bình tiếp tục được băng tải vận chuyển đi qua công đoạn khác.


CHƯƠNG II: TÍNH TỐN HỆ THỐNG BĂNG TẢI BÌNH
2.1 Các số liệu thiết kế
Chọn xích tải: Chọn loại xích là loại xích ống,đây là chi tiết được bán trên thị trường,có
đầy đủ các kích thước tiêu chuẩn.


Số dãy xích: 1 dãy


Vật liệu : INOX
Kích thước đường kính của bình D=280mm.Ta chọn xích tải có bề rộng W= 300mm
Khoảng cách giữa hai trục dẫn L= 3000 mm
Chọn bước xích pc =38,1 mm
Với L= 3000mm và pc =38,1 mm ta tính được số mắt xích t= ==78,74. Ta chọn t=79 mắt
xích
Chọn số răng đĩa xích z=31 răng
Theo catolo của nhà sản xuất IWIS chọn bánh xích có kích thước bên dưới:

Ta có Z=31
Đường kính đỉnh răng DE=376,1 mm
Đường kính vịng chia DP=349,3 mm
Đường kính DF= 50 mm
Chế độ làm việc của đĩa xích
Để sản xuất đúng năng suất bình nước mà bài tốn u cầu thì băng tải vận chuyển bình
đã được chiết nước cho cơ cấu đóng nắp phải có vận tốc tương ứng.
Năng suất yêu cầu:5000 bình/8giờ tương đương 1 bình/5,76 giây
Ta coi chuyển động của bình trên băng tải là chuyển động đều.Do đó vận tốc di chuyển
của bình bằng với vận tốc của điểm trên băng tải


Khoảng cách giữa các bình di chuyển trên băng tải là đều nhau và cách nhau 1 đoạn bằng
theo đúng năng suất yêu cầu thì vận tốc của băng tải phải bằng 680mm/5,76 giây.tương
đương v=0,12m/s
Số vịng quay của trục xích tải:


n= = =6,6 v/ph
Khối lượng của mỗi bình khi được chiết rói đầy nước:\
Thể tích bình V=25 lít = 0,025 m3
Khối lượng riêng của nước : D=1000kg/m3
Từ đó ta suy ra khối lượng của mỗi bình khi được chiết rót đầy nước là :
m= V.D= 0,025.1000=25 kg
Ta sẽ tính lực tác dụng lên băng tải trong trường hợp chịu tải lớn nhất với số bình tối đa
nằm trên băng tải.
Số lượng bình tối đa trên băng tải: n==4,4 .ta chọn n=5.
Khối lượng mỗi mét xích là 2,7kg
Lực vịng tác dụng lên đĩa xích : FFms