Đặt vấn đề : Ngày nay việc ứng dụng khoa học – công nghệ vào lao động sản xuất là nhu cầu không thể thiếu.Nó quyết việc tăng năng xuất lao động, hạ giá thành sản phẩm, giảm nhẹ sức lao động con ngƣời, nâng cao hiệu quả kinh tế, chất lƣợng sản phẩm. Đối với một đất nƣớc đang trong thời kỳ công nghiệp hóa – hiện đại hóa nhƣ nƣớc ta hiện nay, việc từng bƣớc cơ giới hóa hoạt động lao động sản xuất là rất quan trọng và là việc làm hết sức cần thiết. Xuất phát từ nhu cầu đó nhóm chúng em chọn đề tài : “ Nghiên cứu - Thiết kế - Chế tạo hệ thống rót nhiên liệu không dùng điện bán tự động ’’. Nhằm phục vụ chiết rót sản phẩm cho những ghành có nhu cầu.
Và đây chính là đề tài tốt nghiệp của nhóm chúng em. Mục tiêu nghiên cứu: Tính toán, thiết kế tạo một sản phẩm lỏng (dễ cháy) bán tự động đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật ( an toàn, chính xác, dễ sử dụng…), hiệu quả kinh tế ( năng suất, giá thành sản xuất,.) không độc hại, không gây ô nhiễm môi trƣờng và phù hợp với sản xuất trong nƣớc. Đối tƣợng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu: Các tài liệu, sách, giáo trình liên quan, tìm hiểu thực tế 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 lý cơ bản. Chế tạo máy chiết rót hoạt động hoàn toàn bằng các cơ cấu cơ khí, truyền động bằng xích sử dụng xilanh khí nén motor khí để tạo chuyển động có ƣu điểm so với các máy rót bán tự động đã có trên thị truờng.
Ngoài ra đề tài còn nghiên cứu các loại máy chiết rót công nghiệp khác nhằm đƣa ra phƣơng án hợp lý nhất khi thiết kế chế tạo. Ðịa điểm nghiên cứu tại trƣờng Ðại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh,máy chiết rót nhiên liệu cồn bán tự động đƣợc thiết kế và sử dụng tại Công Ty Cổ Phần NST. Phƣơng pháp nghiên cứu của đề tài Dựa trên cơ sở lý thuyết và tính toán, thiết kế, chế tạo theo từng giai đoạn, sau đó tìm ra phƣơng án hợp lý, đơn giản và tiết kiệm nhất. Khảo sát thực tế, tìm hiểu các phƣơng án định lƣợng cơ cấu rót chất liệu rót đã và đang đƣợc đƣa vào sử dụng, kế thừa những ƣu diểm, tìm cách khắc phục những khuyết điểm để áp dụng vào thiết kế đề tài.
Sau khi tìm hiểu thực tế sẽ tiến hành nghiên cứu thiết kế cơ cấu truyền động, cơ cấu rót bán tự động, cơ cấu định lƣợng. Giai đoạn tiếp theo là tiến hành chế tạo. Trang 1 do an Chƣơng 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Giai đoạn cuối là kiểm nghiệm lại hệ thống, tìm ra những phƣơng án chƣa hợp lý từ đó sửa chữa và thay đổi phƣơng án thiết kế kịp thời. Kết cấu của đề tài Trong đề tài này gồm những nội dung sau: + Nghiên cứu nguyên lý chiết rót nhiên liệu lỏng + Nghiên cứu nguyên lý làm việc của hệ thống + Thiết kế tính toán phƣơng án định lƣợng + Thiết kế chế tạo phần cơ khí + Thiết kế hệ thống điều khiển + Kết luận và kiến nghị Trang 2 do an Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chƣơng 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.
Định nghĩa Chất lỏng là một trạng thái vật chất khá phổ biến. Chất lỏng là một chất lƣu mà các phân tử cấu tạo nên nó có liên kết không chặt so với liên kết rắn và có hình dạng phụ thuộc vào vật chứa nó. Lƣợng chất lỏng thƣờng đƣợc tính bằng đơn vị thể tích theo đơn vị SI là mét khối (m³) và đơn vị thƣờng đƣợc sử dụng là lít. Ứng dụng Chất lỏng có nhiều ứng dụng nhƣ bôi trơn, dung môi, và chất làm lạnh.
Trong hệ thống thủy lực, chất lỏng đƣợc dùng để truyền năng lƣợng. Trong lĩnh vực nghiên cứu chuyển động giữa các bề mặt , chất lỏng đƣợc nghiên cứu nhƣ các chất bôi trơn. Các chất bôi trơn nhƣ dầu đƣợc chọn vì các đặc điểm về độ nhớt , độ ổn định của dòng chảy trong một khoảng nhiệt độ nhất định , tùy thuộc vào nhiệt độ khi làm việc của các bộ phận , chi tiết máy. Các loại dầu vì tính bôi trơn tốt của chúng thƣờng đƣợc dùng trong các động cơ, hộp số, các chi tiết máy tạo ra ma sát, hệ thống thủy lực.
Chất lỏng đƣợc dùng làm dung môi để hòa tan các chất lỏng khác hoặc chất rắn. Các dung dịch có nhiều ứng dụng nhƣ sơ, keo dán. Naptha và aceton thƣờng đƣợc dùng trong công nghiệp để làm sạch dầu, mỡ, hắc ín, muội từ các bộ phận máy móc. Các đặc tính của chất lỏng : a.
Khối lƣợng riêng: ( Là khối lƣợng chất lỏng trên 1 đơn vị thể tích chất lỏng. Trọng lƣợng riêng: Là trọng lƣợng chất lỏng trên 1 đơn vị thể tích chất lỏng. Tính nén: Là một đặc tính của chất lỏng thể hiện thay đổi thể tích của nó dƣới tác động của ngoại lực. Tính nén đặc trƣng bởi hệ số nén thể tích.
Hệ số nén thể tích đƣợc tính theo công thức : Trong đó : V : thể tích ban đầu của chất lỏng dV : thể tích chất lỏng thay đổi khi tăng áp suất một lƣợng dP d.Modul đàn hồi thể tích của chất lỏng : Trang 3 do an Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT f. Tính giãn nở nhiệt : Là sự thay đổi tƣơng đối thể tích chất lỏng khi tăng nhiệt độ khối chất lỏng lên 0 1 C trong điều kiện giữ cố định áp suất. Tính giãn nở nhiệt của chất lỏng đặc trƣng bởi hệ số giãn nở nhiệt g. Sự tạo bọt : Khí ra khỏi chất lỏng khi giảm áp suất chất lỏng làm tạo ra bọt khí.
Sự tạo bọt khí gây ảnh hƣởng lớn tới khả năng chứa đựng chất lỏng , thí nghiệm với nƣớc cho thấy khi tạo bọt tối đa lƣợng nƣớc thực sự trong bình chứa chỉ chiếm 0,1% thể tích bình. Sự tạo bọt phụ thuộc vào loại chất lỏng , nhiệt độ chất lỏng , độ kín và vật liệu của thiết bị thủy lực , kích thƣớc của bọt khí. Đặc biệt sự tạo bọt khí diễn ra mạnh với nhƣng chất lỏng thô , có nhiều lắng cạn , hoặc chất lỏng qua sử dụng lâu. Tính bốc hơi : Là đặc tính bốc hơi có ở tất cả các chất lỏng , nhƣng cƣờng độ bốc hơi không giống nhau.
Cƣờng độ phụ thuộc vào nhiệt độ , diện tích bề mặt thoáng, áp suất , gió tại mặt thoáng. Tính hòa tan chất khí: Là đặc trƣng bởi lƣợng chất khí hòa tan trong một đơn vị thể tích và đƣợc tính bởi công thức Henri. Trong đó : Vk : thể tích khí hòa tan Vl : thể tích chất lỏng k : hệ số hòa tan P : áp suất chất lỏng Pa : áp suất khí quyển l. Tính nhớt: Là tính chất của chất lỏng chống lại sự trƣợt hay dịch chuyển giữa các lớp chất lỏng.
Nguyên nhân chính của hiện tƣợng này là do xuất hiện nội ma sát giữa các lớp chất lỏng chuyển động tƣơng đối với nhau. Lực ma sát đƣợc tính theo công thức Niuton .s/m2 ) là hệ số tỷ lệ phụ thuộc vào loại chất lỏng , đƣợc gọi là độ nhớt động lực học của chất lỏng. Ngoài ra độ nhớt động lực còn tính theo các đơn vị: kg/ms, P (poazo), cP (centipoazo). (1 Ns/m2=1 kg/ms =10P =1000 cP ) Trang 4 do an Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Trong công thức trên thành phần dv/dy – đặc trƣng cho mức độ dịch chuyển.
Nhƣ vậy chỉ khi chất lỏng chuyển động mới xuất hiện ứng suất tiếp tuyến. Khi chất lỏng đứng yên coi ứng suất tiếp tuyến bằng 0. Trong kỹ thuật còn sử dụng khái niệm độ nhớt động học , kí hiệu ν. ν = µ/ρ [ν]=m2/s 1 m2/s= 1 St ( Stốc) =100 cSt ( centiStốc) Kết quả nghiên cứu chuyển động ổn định của dòng chất lỏng dọc theo một bề mặt phẳng : vận tốc dòng chất lỏng tại điểm xét giảm tỷ lệ với khoảng cách tại đó tới bề mặt phẳng.
Tức là vận tốc v = 0 khi y = 0. Khi đó giữa các lớp chất lỏng xuất hiện ứng suất tiếp tuyến .1: Biểu đồ ứng suất Theo giả thuyết của Niuton thì ứng suất tiếp tuyến giữa các lớp chất lỏng tỷ lệ thuận với gradien vận tốc và phụ thuộc vào loại chất lỏng. Cần lƣu ý rằng khi so sánh độ nhớt của 2 chất lỏng phải dùng cùng một đơn vị độ nhớt ở cùng điều kiện đo. Sự phụ thuộc độ nhớt vào nhiệt độ và áp suất : nhiệt độ càng tăng thì độ nhớt của chất lỏng càng giảm.
(đối với chất khí lại ngƣợc lại , nhiệt độ càng tăng độ nhớt chất khí càng tăng) Sự phụ thuộc vào nhiệt độ của độ nhớt có thể biểu diễn sự phụ thuộc nhƣ hình dƣới: Hình 2.2: Biểu đồ nhiệt độ và độ nhớt Trang 5 do an Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Ảnh hƣởng của áp suất đến độ nhớt không đáng kể. Nếu p<20 MPa thì không cần xét tới sự thay đổi độ nhớt khi áp suất thay đổi. CHIẾT RÓT SẢN PHẨM LỎNG. Định nghĩa Định lƣợng sản phẩm lỏng là chiết một thể tích nhất định sản phẩm lỏng và rót vào trong chai, bình, lọ, v.
Định lƣợng sản phẩm lỏng 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 chiết rót sản phẩm lỏng thƣờng đƣợc áp dụng cho những trƣờng 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.
Các phƣơng pháp chiết sản phẩm Phƣơng pháp rót áp suất thƣờng : 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. Phƣơng pháp rót chân không: 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. Lƣợng chất lỏng chảy vào chai thông thƣờng cũng đƣợc áp dụng phƣơng pháp bù trừ hoặc chiết đầy chai.
Phƣơng pháp rót đẳng áp: Phƣơng pháp này đƣợc áp dụng cho các sản phẩm có gas nhƣ bia , nƣớc ngọt.