Tiểu Luận Đồ Án Môn Học: Thiết Kế Hệ Thống Phân Loại Sản Phẩm Theo Chiều Cao

Đồ án nghiên cứu Tiểu luận đồ án môn học đề tài thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao, áp dụng công nghệ tiên tiến, tối ưu giải pháp kỹ thuật cho bài toán .

• Tác giả: Nguyễn Hồng Quang
• Người hướng dẫn: TS. Nhã Tường Linh
• Trường học: Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Cơ Khí
• Đề tài: Thiết Kế Hệ Thống Phân Loại Sản Phẩm Theo Chiều Cao
• Loại tài liệu: Đồ Án Môn Học
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM
• 1.1. Khái niệm và ứng dụng
• 1.2. Các phương pháp phân loại sản phẩm tự động và ứng dụng
• 1.3. Nguyên lý hoạt động
• 1.3.1. Nguyên lý hoạt động chung của hệ thống phân loại sản phẩm
• 1.3.2. Yêu cầu kỹ thuật cơ bản
• 1.3.3. Đề xuất sơ đồ thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao của nhóm
• 1.3.4. Phương án thiết kế
• 1.4. Các bộ phận cấu thành hệ thống, thiết kế, tính toán các thông số phù hợp
• 2. CHƯƠNG 2: CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG
• 2.1. Băng tải
• 2.2. Bộ truyền xích
• 2.3. Pít tông, van khí nén
• Bảng số liệu 3 thành viên

Tóm tắt

I. Tổng quan hệ thống phân loại sản phẩm

Hệ thống phân loại sản phẩm là một giải pháp công nghiệp hiện đại, thay thế con người trong việc phân loại sản phẩm dựa trên các đặc tính như chiều cao sản phẩm, màu sắc, và khối lượng. Việc áp dụng công nghệ phân loại sản phẩm giúp tăng cường hiệu suất và độ chính xác trong quy trình sản xuất. Các phương pháp phân loại tự động hiện nay rất đa dạng, từ việc sử dụng cảm biến quang, hồng ngoại cho đến camera nhận diện hình ảnh. Mỗi phương pháp đều có những ưu điểm riêng, như chi phí thấp và dễ dàng lắp đặt. Hệ thống này không chỉ được ứng dụng trong các nhà máy sản xuất mà còn trong lĩnh vực logistics, nơi mà việc phân loại hàng hóa là rất quan trọng.

1.1. Khái niệm và ứng dụng

Hệ thống phân loại sản phẩm là một phần không thể thiếu trong dây chuyền sản xuất hiện đại. Nó cho phép phân loại sản phẩm một cách tự động, giảm thiểu sự can thiệp của con người và tăng cường hiệu suất làm việc. Các ứng dụng của hệ thống này rất phong phú, từ việc phân loại sản phẩm trong ngành thực phẩm đến các sản phẩm công nghiệp. Việc sử dụng cảm biến và xylanh trong hệ thống giúp nhận diện và phân loại sản phẩm một cách chính xác, từ đó nâng cao chất lượng sản phẩm đầu ra.

1.2. Các phương pháp phân loại sản phẩm tự động

Có nhiều phương pháp phân loại sản phẩm tự động, bao gồm phân loại theo kích thước, khối lượng, màu sắc và hình ảnh. Mỗi phương pháp đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Ví dụ, phương pháp phân loại theo kích thước sử dụng cảm biến quang để phát hiện và so sánh kích thước sản phẩm, trong khi phương pháp phân loại theo khối lượng sử dụng cảm biến trọng lượng. Những phương pháp này không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn đảm bảo độ chính xác cao trong quá trình phân loại.

II. Các thành phần cơ bản của hệ thống

Hệ thống phân loại sản phẩm bao gồm nhiều thành phần cơ bản như băng tải, bộ truyền xích, và hệ thống khí nén. Mỗi thành phần đều đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả. Băng tải là bộ phận chính giúp vận chuyển sản phẩm, trong khi bộ truyền xích giúp truyền động từ động cơ đến băng tải. Hệ thống khí nén, bao gồm piston và van khí nén, thực hiện chức năng đẩy sản phẩm vào thùng chứa. Việc lựa chọn và thiết kế các thành phần này cần phải dựa trên các yêu cầu kỹ thuật cụ thể để đảm bảo tính ổn định và hiệu suất của hệ thống.

2.1. Băng tải

Băng tải là một trong những thành phần quan trọng nhất trong hệ thống phân loại sản phẩm. Nó có nhiệm vụ vận chuyển sản phẩm từ vị trí này sang vị trí khác trong dây chuyền sản xuất. Có nhiều loại băng tải khác nhau như băng tải PU, băng tải nhựa, và băng tải xích, mỗi loại đều có những ưu điểm riêng. Việc lựa chọn loại băng tải phù hợp sẽ giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất và giảm thiểu chi phí bảo trì.

2.2. Bộ truyền xích

Bộ truyền xích là một phần không thể thiếu trong hệ thống, giúp truyền động từ động cơ đến băng tải. Truyền động xích có khả năng truyền tải công suất lớn và hiệu suất cao. Tuy nhiên, nó cũng đòi hỏi sự chăm sóc và bảo trì thường xuyên để đảm bảo hoạt động ổn định. Việc tính toán và thiết kế bộ truyền xích cần phải dựa trên các thông số kỹ thuật cụ thể để đảm bảo tính bền vững và hiệu quả trong quá trình sử dụng.

III. Tính toán và thiết kế hệ thống

Tính toán và thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm là một bước quan trọng để đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả. Các thông số như kích thước băng tải, lực kéo, và tốc độ làm việc của hệ thống cần phải được tính toán chính xác. Việc thiết kế các mô đun chức năng như mô đun cấp phôi tự động và mô đun phân loại cũng cần phải được thực hiện một cách cẩn thận. Điều này không chỉ giúp nâng cao hiệu suất làm việc mà còn đảm bảo an toàn cho người sử dụng và sản phẩm.

3.1. Tính toán thông số kỹ thuật

Tính toán thông số kỹ thuật là bước đầu tiên trong quá trình thiết kế hệ thống. Các thông số như chiều cao, khối lượng, và kích thước của sản phẩm cần phải được xác định rõ ràng. Việc này giúp đảm bảo rằng hệ thống có thể hoạt động một cách hiệu quả và đáp ứng được yêu cầu sản xuất. Các công thức và phương pháp tính toán cần phải được áp dụng một cách chính xác để đạt được kết quả tốt nhất.

3.2. Thiết kế mô đun chức năng

Thiết kế mô đun chức năng là bước tiếp theo trong quá trình phát triển hệ thống. Mỗi mô đun như mô đun cấp phôi tự động và mô đun phân loại cần phải được thiết kế sao cho phù hợp với yêu cầu kỹ thuật và khả năng sản xuất. Việc này không chỉ giúp tối ưu hóa quy trình làm việc mà còn đảm bảo rằng hệ thống có thể hoạt động một cách linh hoạt và hiệu quả trong các điều kiện khác nhau.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1. Tổng quan hệ thống phân loại sản phẩm Để giải quyết được hết các vấn đề của hệ thống. Chúng ta cùng đi vào làm rõ các bộ phận cấu thành hệ thống, thiết kế, tính toán các thông số phù hợp ở các chương tiếp theo. Trang 8 Chương 2.

Các thành phần cơ bản của hệ thống CHƯƠNG 2. CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG 2. Băng tải Băng tải là bộ phận được lắp trên bộ khung của dây chuyền, được căng bởi các tang và tỳ lên con lăn phía 2 đầu. Nó có nhiệm vụ vận chuyển sản phẩm trong phạm vi phân xưởng (hình 1).

Do đặc điểm làm việc nên đòi hỏi băng tải cần phải căng , độ bám giữa băng tải và con lăn đủ lớn để băng tải hoạt động ổn định với 1 tốc độ không đổi. Hiện nay trên thị trường có khá nhiều loại băng tải khác nhau như: 1. Băng tải bằng vật liệu PU/PVC/PE – (Synthetic belt): Cấu tạo chính của băng tải gồm 2 phần: Phần chịu lực: là các sợi bố từ 1 đến 5 lớp được làm từ polyester, cotton hoặc sợi kim loại. Phần nhựa PU/PVC/PE: được tráng phủ lên bề mặt băng tải tạo độ mịn và sự kết dính giữa các lớp bố với nhau.

Đây là loại băng tải đúng với tiêu chí băng tải chất lượng, giá rẻ mà nhiều cơ sở sản xuất tìm kiếm. Chúng sở hữu nhiều ưu điểm như: Khả năng chịu lực tốt. Chịu mài mòn, chịu va đập, chống trầy xước, chống cong vênh. Hội tụ những ưu điểm của vật liệu cao su và kim loại.

Có thể ứng dụng linh hoạt trong nhiều dây chuyền sản xuất khác nhau và có thể lắp đặt thêm nhiều phụ kiện cho băng tải. Tuổi thọ sử dụng lâu dài, ít phải bảo hành bảo dưỡng, tiết kiệm chi phí tối đa. Băng tải PU/PVC/PE sử dụng nhiều trong sản xuất hàng hóa, thực phẩm Trang 9 Chương 2. Các thành phần cơ bản của hệ thống 2.

Băng tải nhựa – Modular belt: Loại băng tải này có cấu tạo từ các miếng nhựa đơn lẻ, liên kết với nhau giống như một bức tường. Do đó chúng ta có thể điều chỉnh độ rộng, độ dài của băng tải so cho phù hợp với quy trình vận hành, kích thước hàng hóa. Băng tải nhựa Modular belt thường được ứng dụng trong các ngành sản xuất bánh kẹo, nước uống đóng chai. Vì cấu tạo của nó phù hợp để vận chuyển các loại hàng hóa dạng miếng như bánh kẹo, chai lọ, thùng, hộp… Có thể tóm tắt vài ưu điểm của băng tải nhựa Modular belt như sau: Dễ dàng thiết kế băng tải phù hợp với từng dây chuyền, từng loại hàng hóa Mặt băng tải có độ bám cao Dễ dàng tạo ra những khúc cong, chuyển hướng lên xuống mà không cần chuyển sang băng tải khác Tốc độ vận chuyển hàng hóa nhanh.

Băng tải Modular belt Trang 10 Chương 2. Các thành phần cơ bản của hệ thống 3. Băng tải xích – Chain: Có hai loại băng tải xích phổ dụng là băng tải xích nhựa và xích inox. Hai loại băng tải này dùng để ứng dụng vào các dây chuyền sản xuất khác nhau.

băng tải xích inox thường thấy trong dây chuyền sản xuất ô tô, các nhà máy sơn, gia công phụ kiện. Một mẫu băng tải xích inox 4. Băng tải lưới inox: Kết hợp những ưu điểm của băng tải lưới inox và băng tải Modular belt để tạo ra những băng chuyền vận chuyển bền chắc. Ưu điểm nổi bật của loại băng tải lưới này là: Có khả năng chịu lực cực cao, chống ăn mòn, chống nước tốt Thoải mái điều chỉnh chiều dài, chiều rộng, độ cao phù hợp điều kiện sản xuất thực tế.

Chịu nhiệt tốt. Giá thành hợp lý. Với đặc tính như vậy băng tải lưới inox thường được dùng trong các nhà máy thủy sản, nhà máy chế biến thực phẩm với nhiệt độ cao. Băng tải lưới inox Trang 11 Chương 2.

Các thành phần cơ bản của hệ thống 5. Băng tải chịu nhiệt – teflon: So với băng tải lưới inox, băng tải teflon vẫn có ưu điểm chịu nhiệt tốt và có ưu điểm khác là trọng lượng nhẹ hơn rất nhiều. Nhờ đó giảm tải trọng lượng băng chuyền, tiết kiệm chi phí xây dựng cơ sở vật chất. Ngoài ra băng tải teflon còn có khả năng chống dính tốt, không làm ảnh hưởng đến bề mặt hàng hóa.

Bởi vậy nó thường được dùng trong dây chuyền sấy thực phẩm, in ấn bao bì, sấy vải… Hình 2. Băng tải teflon 6. Băng tải cao su: Băng tải cao su khá phổ dụng để vận chuyển hàng hóa. Đặc biệt là các loại hàng hóa thô như xi măng, đất cát, lúa gạo…Tốc độ vận chuyển của loại băng tải này khá nhanh nên được các nhà máy lựa chọn để tối ưu hoạt động sản xuất.

Thêm một ưu điểm không thể không kể đến của băng tải cao su là giá thành thấp hơn nhiều so với các loại băng tải chuyên dụng khác. Nó cũng tốn ít chi phí bảo trì, bảo dưỡng và khả năng tái sử dụng cao. Băng tải cao su Còn có rất nhiều mẫu băng tải khác để đáp ứng kịp thời nhu cầu sản xuất, vận chuyển hàng như: băng tải con lăn, băng tải có thanh chắn, băng tải cho máy nhám thùng… Trang 12 Chương 2. Các thành phần cơ bản của hệ thống 2.

Bộ truyền xích Sử sụng bộ truyền xích để truyền chuyển động từ động cơ cho băng tải. Truyền động xích thuộc loại truyền động bằng ăn khớp gián tiếp, được dùng để truyền động giữa các trục xa nhau. Có thể dùng truyền động xích để giảm tốc hoặc tăng tốc. So với truyền động đai, khả năng tài và hiệu suất của truyền động xích cao hơn, cùng một lúc có thể truyền chuyển động và công suất cho nhiều trục.

Tuy nhiên truyền động xích đòi hỏi chế tạo và chăm sóc phức tạp, làm việc có va đập, chóng mòn nhất là khi bôi trơn không tốt và môi trường làm việc nhiều bụi. Trong thực tế thường dùng truyền động xích để truyền công suất dưới 100 kW, vận tốc tới 15 m/s. Tuổi thọ của truyền động xích trong các máy tính tại vào khoảng 3000 - 5000 giờ. Bộ truyền xích làm việc có thể xuất hiện các dạng hỏng sau đây: mòn bản lề và răng đĩa, con lăn bị rỗ hoặc vỡ, các má xích bị đứt vì mỏi, trong đó mòn bàn lề nguy hiểm hơn cả và thường là nguyên nhân chủ yếu làm mất khả năng làm việc của bộ truyền xích.

Vì vậy chi tiêu tính toán cơ bản của bộ truyền xích là tính về mòn, xuất phát từ điều kiện áp suất sinh ra trong bản lề không được vượt quá một giá trị cho phép. Bộ truyền xích Cấu tạo chính của bộ truyền xích gồm: đĩa dẫn, đĩa bị dẫn, xích. Ngoài ra, có thể có thêm bộ phận căng xích, bộ phận bôi trơn, hộp che. Có khi dùng một xích để truyền động từ một đĩa dẫn sang nhiều đĩa bị dẫn.

Pít tông, van khí nén Hệ thống tay đẩy là bộ phận thực hiện chức năng đẩy sản phẩm và đưa vào thùng chứa tương ứng. Được cấu thành bởi 2 bộ phận chính là van khí nén và piston khí nén. Van khí nén Van khí nén thường được làm từ các chất liệu bền bỉ, cứng cáp như: thép, inox, đồng… Chất liệu này sẽ giúp van hạn chế tình trạng ăn mòn, oxi hóa do áp suất, độ ẩm, nhiệt độ cao. Tuổi thọ của van trung bình 1-2 năm, tùy vào tần suất cũng như các thức bảo quản.

Trang 13 Chương 2. Các thành phần cơ bản của hệ thống Van có nhiều kiểu dáng cũng như kích thước khác nhau nhưng tất cả đều thực hiện một chức năng đó là đóng mở cửa van cung cấp khí nén để phục vụ yêu cầu vận hành của các thiết bị: xi lanh, bộ lọc, điều áp hay bình dầu… Van khí nén điện từ là loại van được sử dụng nhiều nhất trong các hệ thống khí nén sản xuất công nghiệp và phục vụ đời sống. Van đảm bảo tốc độ nhanh, chính xác cao, đấu nối và lắp đặt dễ dàng, không tốn nhiều nhân công, có thể vận hành tự động… Van khí nén điện từ hay còn gọi là van đảo chiều khí nén được chia thành các loại như sau: van khí nén 5/2, 5/3, 4/2, 3/2,… dựa trên số cửa và số vị trí truyền động ở thân van. Van điện từ khí nén 2.

Piston khí nén Piston khí nén hay nhiều người còn gọi là chi tiết bên trong xi lanh khí nén. Đây là một bộ phận của động cơ. Thiết bị hoạt động được là do dựa trên một nguyên tắc sử dụng khí nén thông thường. Chi tiết này không thể thiếu trong các loại máy móc.

Sau khi lắp đặt xy lanh vào đúng vị trí và kích hoạt nó, khí nén được đưa vào bên trong xi lanh thông qua ống dẫn khí và cửa khí vào. Lượng khí nén tăng lên dần dần và sẽ chiếm lấy không gian bên trong xi lanh. Điều này khiến piston phải dịch chuyển theo kiểu tịnh tiến tới lui và truyền động điều khiển thiết bị bên ngoài. Khí nén sẽ đi qua cửa khí ra và xả môi trường bên ngoài, kết thúc 1 chu kỳ hoạt động.

Và xy lanh sẽ vận hành cho đến khi người điều khiển ngắt khí. Để có thể điều chỉnh tốc độ xi lanh, khách hàng có thể điều khiển, đảo chiều khí nén thông qua các van gạt tay hoặc van điện từ. Người ta phân chia xi lanh thành 2 loại chính, phổ biến: xi lanh tác động đơn và xi lanh tác động kép. Trang 14 Chương 2.

Các thành phần cơ bản của hệ thống Hình 2. Xi lanh khí nén 2. Cảm biến Sử dụng cảm biến quang để phát hiện vật. Bằng cách điều chỉnh độ cao đặt cảm biến chúng ta có thể xác định vật là cao hay thấp Cảm biến quang là cảm biến hoạt động dựa trên nguyên tắc phát và thu tín hiệu ánh sáng.

Có 2 dạng cảm biến quang: - Cảm biến quang dạng thu và phát rời: Là cảm biến gồm hai bộ phát và thu được tách rời ra riêng biệt. Các thiết bị chuyển mạch quang điện vận hành theo kiểu truyền phát, vật thể cần phát hiện sẽ chắn chùm ánh sáng (thường là bức xạ hồng ngoại) không cho chúng chiếu tới thiết bị dò. Cảm biến quang thu phát rời Trang 15 Chương 2. Các thành phần cơ bản của hệ thống - Cảm biến quang dạng thu và phát chung: Là cảm biến gồm hai phần phát và thu được gộp chung thành một khối.

Các 34 thiết bị chuyển mạch quang điện vận hành theo kiểu phản xạ, vật thể cần phát hiện sẽ phản chiếu chùm ánh sáng lên thiế bị dò. Cảm biến quang thu phát chung Trong cả hai loại trên, cực phát xạ thông thường là Diode phát quang (LED).