TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA: CƠ KHÍ

BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN CƠ ĐIỆN TỬ

Đề Tài:

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ
HỆ THỐNG BĂNG TẢI VÀ TÍNH
KHỐI LƯỢNG GỖ KEO THÂN TRỤ
GVHD :

T.s. Bùi Thanh Lâm
Nhóm 1:

Nguyễn Văn Thọ
Mai Văn Hiếu
Nguyễn Xuân Khuê

Lớp:

Cơ Điện Tử 2 - Khóa 11

Hà Nội – Năm 2019


2

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1], Gỗ Keo. [Online] />[2], Nguyên liệu giấy. [Online] />[3], Kết Cấu Khung. [Online]
[4], Băng tải con lăn. [Online]

[5], TCVN về con lăn. [Online]

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1: Hình ảnh rừng keo lai được trồng........................................................5
Hình 2: Pallet làm từ gỗ keo..............................................................................6
Hình 3: Đồ nội thất làm từ gỗ keo.....................................................................6
Hình 4: Kết cấu khung......................................................................................9
Hình 5: Thanh nhơm định hình.......................................................................10
Hình 6: Kích thước nhơm định hình................................................................10
Hình 7: Băng tải con lăn..................................................................................11
Hình 8: Con lăn trên băng tải..........................................................................11
Hình 9: Bạc lót ở 2 đầu con lăn.......................................................................12
Hình 10: Bánh xích gắn với trục con lăn khớp vào xích để truyền động........12


3

MỤC LỤC

1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TÍNH KHỐI LƯỢNG GỖ
KEO THÂN TRỤ..............................................................................................3

2

1.1

TÍNH KHẢ THI VÀ ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG.......................3

1.2


CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN...................................................................7

1.3

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU,THỰC HIỆN..................................7

1.4

GIỚI HẠN, PHẠM VI NGHIÊN CỨU...............................................8

1.5

Ý NGHĨA THỰC TIỄN.......................................................................8

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT...........................................................9
2.1 CẤU TẠO CỦA HỆ THỐNG BĂNG TẢI VÀ TÍNH KHỐI LƯỢNG
GỖ 9
2.1.1

Kết cấu khung, giá đỡ.....................................................................9

2.1.2

Hệ thống truyền động...................................................................13

2.1.3

Các thiết bị gá, thiết bị an toàn cơ khí..........................................13

2.2


3

Hệ thống điện điều khiển....................................................................13

2.2.1

Động cơ........................................................................................13

2.2.2

Cảm biến.......................................................................................13

2.2.3

Nguồn điện và mạch công suất.....................................................13

2.2.4

Các thiết bị điện............................................................................13

2.3

Bô điều khiển logic PLC.....................................................................13

2.4

Hệ thống giám sát sử dụng WinCC....................................................13

CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN, THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG...........13

3.1

Mơ hình hóa hệ thống.........................................................................13

3.2

Tính tốn, thiết kế hệ thống cơ khí.....................................................13

3.2.1

Thiết kế, tính tốn kết cấu khung.................................................13

3.2.2

Tính tốn, thiết kế bộ truyền, con lăn, băng tải............................13

3.3

Tính tốn, thiết kế hệ thống điều khiển..............................................13

3.3.1

Hệ thống điện công suất...............................................................13

3.3.2

Hệ thống cảm biến và điều khiển.................................................13

3.3.3


Hệ thống kết nối và hiển thị.........................................................13


4

1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TÍNH
KHỐI LƯỢNG GỖ KEO THÂN TRỤ
1.1

TÍNH KHẢ THI VÀ ỨNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG

 Đã từ lâu ngành công nghiệp chế biến gỗ vẫn luôn phổ biến và ngày một
phát triển mạnh mẽ hơn. Khối lượng gỗ con người sử dụng ngày càng nhiều
và nó tỉ lệ thuận với sự phát triển của con người. Lí do là bởi vì con người
sử dụng gỗ trong hầu hết các ngành với các chức năng khác nhau trong các
ngành khác nhau như:


Trong công nghiệp: Gỗ được sử dụng làm chất đốt, nguyên liệu

sản xuất giấy, sản xuất pallet, sản xuất đồ nội thất…


Trong nông nghiệp: Gỗ để dựng chuồng trại, gỗ mùn làm ấm

chuồng trại, đốt gỗ để sưởi ấm vật nuôi, làm dàn cho những cây leo,…


Trong giao thông vận tải: trước đây xe được làm bằng gỗ rất


nhiều nhưng hiện nay đã không còn nữa.


Trong kiến trúc: Gỗ được sử dụng để làm sàn gỗ, trần gỗ, nhà gỗ,

xây dựng mơ hình thiết kế,…


Xây dựng Trước đây việc đổ bê tông đều cần đến gỗ nhưng hiện

nay đã dần thay thế bằng các khung sắt thép,..


Ngoài ra tàu phà, thuyền bè, dụng cụ học sinh, nhạc cụ,…

 Keo  là cây gỗ thẳng, thuộc nhóm III, màu vàng trắng có vân, có giác lõi
phân biệt, gỗ có tác dụng nhiều mặt. Cho nên gỗ keo lai rất phù hợp với các
dự án lâm nghiệp thương mại. Cây keo là một chi của một số loài cây thân
bụi và thân gỗ có nguồn gốc tại đại lục cổ Gondwana, thuộc về phân họ
Trinh nữ (Mimosoideae) thuộc họ Đậu (Fabaceae). Trong tiếng Anh, các
loài ở Australia gọi chung là wattle (cây keo Úc), cịn các lồi châu Phi và
châu Mỹ gọi chung là acacia (cây keo). [CITATION Gỗk \l 1033 ]
 Cây keo chủ yếu được nước ta sử dụng đó là cây keo lai với  khả năng sinh
trưởng cực tốt, đem lại chất lượng cao và ổn định, có thể chống chịu sâu
bệnh tốt, thích ứng với thời tiết khơ hạn. Vì thế, keo lai được trồng nhiều


5


trên địa bàn Bình Phước và các tỉnh Nam Bộ.

Hình 1: Hình ảnh rừng keo lai được trồng.
 Gỗ keo lai được ứng dụng rất nhiều trong đời sống con người:
 Làm giấy: Cây keo lai là nguyên liệu chủ yếu cho ngành sản xuất giấy từ
trước đến nay. Tuy nhiên một số năm gần đây nó đang chuyển dần sang làm
nguyên liệu sản xuất Pallet và đồ gỗ nội thất do người ta đã biết cách xử lí
loại gỗ này. Vì vậy ngành giấy đang trờ nên thiếu hụt nguyên liệu gỗ và
phải nhập khẩu bột giấy với mức giá cao đã làm những doanh nghiệp sản
xuất giấy trở nên lao đao.[CITATION Ngu \l 1033 ]


Làm viên nén gỗ: Có nhưng rất ít, nếu sử dụng thì chỉ sử dụng vỏ

thâ một cách chính xác, bất cứ
cách nào mà con người “giao tiếp” với một máy móc qua 1 màn hình giao
diện thì đó là một HMI.
 HMI là giao diện giữa người và máy. là một hệ thống dùng để người dùng
giao tiếp,thông tin qua lại với hệ thống điều khiển thơng qua bất kỳ mọi
hình thức. HMI cho phép người dùng theo dõi, ra lệnh điều khiển tồn bộ
hệ thống. HMI có giao diện đồ họa, giúp cho người dùng có cái nhìn trực
quan về tình trạng của hệ thống.
 Màn hình TP700 Comfort:

Hình 29: Màn hình TP700 Comfort


28

 Để nạp chương trình cho HMI-TP700 Comfort, cần phải có cáp thích hợp.

Vì TP700- Comfort hỗ trợ nạp qua cổng RS232 nên sử dụng cổng này để
nạp chương trình và cáp nạp được làm theo sơ đồ sau :

Hình 30: Sơ đồ nối cáp.

Hình 31: Giao diện thiết kế HMI của TIA POTAL
 Giao diện của phần mềm giao diện cho màn hình TP700: TIA PORTAL


1 : Thanh cơng cụ hỗ trợ thiết kế


29





2 : Cửa sổ quản lý các đối tưởng thiết kế



3 : Khu vực thể hiện màn hình HMI


30

1.12 HỆ THỐNG GIÁM SÁT SỬ DỤNG WINCC
1.12.1Giới thiệu về Wincc
 Phần mềm WinCC của Siemens là một phần mềm chuyên dụng để xây

dựng giao diện điều khiển HMI (Human Machine Interface) cũng như phục
vụ việc xử lý và lưu trữ dữ liệu trong một hệ thống SCADA (Supervisory
Control And Data Aquisition) thuộc chun ngành tự động hóa.
1.12.2Mơ phỏng hệ thống

Hình 32: Cửa sổ design

Hình 33: Hệ thống khi chưa có phơi


31

Hình 34: Khi có phơi ở đầu băng tải

Hình 35: Băng tải chạy

Hình 36: Phơi đến vị trí đo


32

Hình 37: Phơi được đẩy lên

Hình 38: Phơi được hạ xuống

Hình 39: Phơi tiếp tục được chuyển đi


33


Hình 40: Phơi được đưa vào thùng và băng tải dừng hoạt động

Hình 41: Hệ thống tiếp tục khi có phơi tiếp theo

Hình 42: Ấn nút stop dừng hệ thống và reset lại bộ đếm


34

3
CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN, THIẾT KẾ MƠ HÌNH
HỆ THỐNG
1.13 TÍNH TỐN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ
1.13.1 Thiết kế, tính tốn kết cấu khung

Hình 43: Tính tốn khung
[ CITATION 3Kế \l 1033 ]
 Kích thước khung:


Dài: 2,045 m



Rộng: 0.62 m



Cao: 0.82 m




Cạnh của đế kết cấu: 0.066 m

 Sử dụng nhơm định hình A6063-T5 với các thơng số bên dưới


Tiết diện của nhơm định hình: thanh 40(mm)x40(mm) có diện

tích mặt là 1600mm2 = 16cm2 = 0.0016 m2.


Vật liệu: Là hợp kim của nhơm tiêu chuẩn GB5237-2008



Thành phần nhơm định hình tiêu chuẩn GB5237-2008:

Mác Nhôm Si
Mg Mn Cu Fe Cr Zn Ti Tạp chất Al
6063 0.2; 0.60.45; 0.9≤ 0.1≤ 0.1≤ 0.35≤ 0.1≤ 0.25≤ 0.1≤0.05≤0.15 còn


35

lại
 Thuộc tính nhơm A6063-T5:
Nhơm Độ bền kéo(N/mm2)
6063
≥150

 

Độ bền nén (N/mm2)
≥110

Độ giãn dài (N/mm2)
8%

Tính chất cơ lý của nhơm  6063 sau khi nhiệt luyện.
Chế độ Cường độ Cường độ

Tỷ lệ dãn dài

Cường

Độ cứng

độ chịu

Cường độ

t
dãn tối đa t
Br
chịu mỏi
đứt
cao
luyện 0.2%kg/mm2 ( kg/mm2)=1.6mm =1.6mm (kg/mm2)
(kg/mm2)
nhất

T5
15.0
19.0
12
60
12.0
7.0
 Chiều dài tối đa: 6.02m/1 thanh
nhiệt

chịu uốn

Tính tốn độ vững chắc của kết cấu nhơm định hình:

1.13.2Tính tốn, thiết kế bộ truyền, con lăn, băng tải
[CITATION 4 \l 1033 ]

 Các thông số cần lưu ý khi thiết kế băng tải con lăn


Hình dạng hàng hóa vận chuyển: Khỗi gỗ có dạng thanh trụ dài



Khối lượng của hàng hóa cần vận chuyển: khoảng 20 kg/

cây( cây dài khoảng 1m).


Tốc độ vận chuyển của băng tải: 0.1 m/s




Quãng đường vận chuyển: Băng tải của máy dài 2m.



Kích thước của hàng hóa: khối trụ dài khoảng 1m đường kính

xấp xỉ 20cm.

 Tính tốn băng tải con lăn: Lấy theo tiêu chuẩn vì tải trọng khá nhẹ và đã
được quy định trong tiêu chuẩn việt nam đã được tra khi thiết kế.(Tiêu
chuẩn quốc gia TCVN 5191:1990 về Băng con lăn - Yêu cầu kỹ thuật
chung)[ CITATION 5TC \l 1033 ]


36



Chiều dài của con lăn: 500mm



Đường kính con lăn: đường kính ngồi 41mm, đường kính trong

là 37mm



Trọng lượng một con lăn: 0.297 kg



Đường kính của trục con lăn: 12mm

 Tính thông số năng suất hoạt động của băng tải con lăn


Năng suất của toàn bộ băng tải con lăn sẽ được hệ thống ghi lại

và hiển thị trực tiếp trên màn hình máy tính.
 Khoảng cách vận chuyển vật liệu trên băng tải: băng tải chỉ chứa 1 cây gỗ

vì phải đo đạc nên chỉ cho phép các cây gỗ lần lượt vào máy.
 Tính bước con lăn:


Ta có cơng thức tính bước con lăn
tc = lh / Z’ = 1/7 = 0.142 m xấp xỉ 142mm nên lấy khoảng cách

140mm.
Trong đó: lh = 1m : chiều dài của vật liệu truyền tải
Z’ = 7: số con lăn đỡ một vật liệu.
 Tính số con lăn trên băng tải con lăn


Ta có cơng thức tính số con lăn như sau:
n = L / tc = 2/0.14 = 14,29 nên n= 14 con lăn. Và con lăn đầu


tiên cách đầu băng tải 21mm tức 2.1cm.
Trong đó: L = 2m : chiều dài băng tải con lăn.


37

1.14 TÍNH TỐN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
1.14.1Hệ thống điện công suất
Đấu PLC với động cơ xoay chiều 3 pha xoay chiều điều khiển băng tải

Hình 44: Mạch đấu điện điều khiển động cơ xoay chiều 3 pha bằng PLC
thơng qua Rơ le
Tính tốn cơng suất để chọn động cơ 3 pha xoay chiều
 Phân tích tải trọng:


Tổng tải trọng khối gỗ trên băng tải là: khoảng 20kg.



Tốc độ băng tải là 0.1m/s



Hệ số ma sát:  = 0.15



Hệ số ma sát pully: 1= 0.95




Hệ số ma sát giảm tốc: 2= 0.9



Dịng điện: 3pha – 220V – 50Hz

 Tính chọn tỉ số truyền:


38



Tỉ số truyền bằng tỉ số vòng quay pully/ bánh răng hộp số



Tốc độ vòng quay pully:



Tốc độ vòng quay hộp số:



Tỉ số truyền động cơ = tốc độ vòng quay hộp số/ tốc độ vòng

quay pully

1.14.2Hệ thống cảm biến và điều khiển

1.14.3Hệ thống kết nối và hiển thị


39
Các bước để lựa chọn động cơ cho băng tải:
Bước 1: Phân tích tải trọng.
Tổng tải trọng khối hàng trên băng chuyền: W=300kg
Tốc độ băng chuyền: V=9.5m/phút.
Hệ số ma sát : µ=0.15
Hệ số ma sát pully: π1=0.95
Hệ số ma sát hộp giảm tốc: π2=0.9
Thời gian làm việc: 8 giờ/ngày
Dòng điện: 3pha – 220V – 50Hz.
Bước 2: Tính chọn tỉ số truyền.
Tỉ số truyền bằng tỉ số vòng quay pully/bánh răng hộp số.
Tốc độ vịng quay pully: N1= tốc độ gói hàng/ Dxπ (D: Đường kính pully).
Tốc độ vịng quay hộp số: N2=N1x(Tốc độ pully/ số rănghộp số).
Tỉ số truyền động cơ = tốc độ vòng quay hộp số / tốc độ vịng quay pully.
Bước 3: Tính mơmen động cơ.
Momen đầu pully: T1=(µ x W x D/2)/η1
Momen đầu hộp số: T2=(T1 x tỉ số truyền) x η2
Bước 4: Tính cơng suất động cơ
HP = (T x N)/716.2