CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ QUY TRÌNH ĐÓNG NẮP CHAI BIA 1.1 Tìm hiểu chung về đóng nắp chai bia: Đây là một phần trong quá trình sản xuất bia, sau khi chiết bia vào chai, chai được thiết bị cấp chai đưa vào bộ phận đóng nắp chai để thực hiện quá trình đóng nắp chai. Do yêu cầu sản xuất ngày một tăng vì vậy đòi hỏi một quy trình có tính tự động hóa cao, đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm, đảm bảo sức khỏe cho người tiêu dùng.1 Bia Heineken chai tham khảo. Nguyễn Thanh Tuấn Phạm Anh Khoa Page 5 ĐỒ ÁN TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT GV.2 Kích thước tiêu chuẩn của đầu nắp chai bia và nắp chai: Chai bia : Hình 1.2 Chai bia Nắp chai bia: Hình 1.3 Nắp chai bia trước khi đóng Nguyễn Thanh Tuấn Phạm Anh Khoa Page 6 ĐỒ ÁN TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT GV.VÕ ANH HUY Các bộ phận chính của hệ thống đóng nắp chai: - Hệ thống cấp nắp chai tự động. - Hệ thống cấp chai tự động.
- Hệ thống đóng nắp chai tự động.3 Các phương pháp sử dụng trên thị trường.1 Hệ thống cấp nắp chai tự động: Phương án 1: Phương pháp cấp phôi rung Nguyên lý: Phôi được vận chuyển trong mâm xoay từ thấp lên cao, qua thanh gạt để định hướng phôi theo 2 chiều nằm sấp hay nằm ngửa, nắp chai tiếp tục được vận chuyển qua bộ phận như hình để loại bỏ các nắp nằm sấp như vậy nắp chai đã được định hướng. Phương pháp này cũng sử dụng nguyên lý cân bằng trọng lượng.4 Mô hình cấp phôi rung. Nguyễn Thanh Tuấn Phạm Anh Khoa Page 7 ĐỒ ÁN TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT GV.VÕ ANH HUY Hình 1.5 Ứng dụng mô hình cấp phôi rung. Phương án 2: Dùng băng tải nghiên Nguyên lý: Sau khi nghiên cứu, giải pháp đưa ra là dùng thiết bị cấp nắp chai trên nguyên tắc băng tải gàu tải: Dùng các gàu gắn trên băng tải chuyển động mang nắp chai 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 vào thùng ở dưới thấp nên thuận tiện hơn. Năng suất cao. Vấn đề cốt lõi của phương án là bài toán giải quyết việc ứng dụng tự động hóa vào thực tế sản xuất cũng như cách làm thế nào để không gây kẹt, hỏng nắp.
Nguyễn Thanh Tuấn Phạm Anh Khoa Page 8 ĐỒ ÁN TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT GV.VÕ ANH HUY Hình 1.6 Mô hình thực tế của phương pháp băng tải gàu. Thiết bị cắp nắp chai dựa trên nguyên lý băng tải gàu như sau: Khi động cơ truyền động quay lu lô (2). Do ma sát sẽ làm cho băng tải (3) chuyển động. Trên băng tải có gắn các thanh (4) sẽ vận chuyển nắp từ bồn nắp (5) lên đổ vào Nguyễn Thanh Tuấn Phạm Anh Khoa Page 9 ĐỒ ÁN TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT GV.VÕ ANH HUY máng hứng (6).
Phương pháp này cũng dựa trên nguyên lý cân bằng trọng lượng: nếu nắp chai nằm sấp thì khi băng tải đi lên sẽ làm cho trọng tâm của nắp chai nằm ngoài tạo môment làm cho nắp chai rớt xuống. Phương pháp này đã được Ban Giám đốc Công ty Bia Quy Nhơn đã cho tiến hành gia công và lắp đặt các thiết bị theo giải pháp kỹ thuật trên và đưa vào phục vụ sản xuất từ tháng 5/2002. Từ đó đến nay hệ thống này hoạt động tốt và đem lại hiệu quả thiết thực. Phương án 3: Dùng đĩa nghiên Đây là phương pháp được sử dụng nhiều nhất hiện nay.7 Mô hình phương pháp dùng đĩa nghiên.
Ưu điểm: Năng suất cao. Được sử dụng rộng rãi nên tài liệu, thông tin khá đầy đủ. Khuyết điểm: Nguyễn Thanh Tuấn Phạm Anh Khoa Page 10 ĐỒ ÁN TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT GV.VÕ ANH HUY Phôi phải đổ vào thùng trên cao nên bất tiện.2 Hệ thống đóng nắp chai tự động: Phương án 1: Sử dụng đầu đóng dẫn động bằng cam. Kết cấu đầu đóng nắp chai.
Nguyễn Thanh Tuấn Phạm Anh Khoa Page 11 ĐỒ ÁN TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT GV.Miệng đầu đóng. Bạc hãm và dẫn hướng chày.Khuôn đóng nắp.Bulong lục giác.Chày giữ nắp.Bạc dẫn hướng ống đẩy. Nguyễn Thanh Tuấn Phạm Anh Khoa Page 12 ĐỒ ÁN TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT GV. Bulong chống xoay ống đẩy.Đệm chặng lò xo 17.Trục ổ bi kim.Lò xo đẩy chày ép nắp 18.Lỗ định vị trục.Lò xo đóng nắp.Thân piston đóng nắp.Chén chặn lò xo.Vú mỡ bôi trơn ổ bi đóng.Lỗ lắp chốt định vị đầu đóng.
Vú mỡ bôi trơn ổ bi treo. Nguyên lý làm việc: Khi chai đã vào vị trí của đầu đóng nắp chai, nắp bia đã tiếp xúc với miệng chai thì cụm đầu đóng đi xuống theo hành trình làm việc của cam dẫn hướng, khi đó lò xo (9) bị chày (3) nén lại (do phản lực ở miệng chai tác dụng lên chày đóng lớn hơn lực bung của lò xo (9)) làm cho nắp ở miệng chai tiếp xúc trực tiếp vào khuôn đóng (1). Cụm đầu đóng tiếp tục đi xuống nhưng khuông đóng (1) bị nắp và miệng chai giữ lại, thông qua chi tiết (7) làm lò xo (11) hơi bị nén lại. Khi lực nén của lò xo (11) thắng được lực chống biến dạng của vành nắp thì khuôn (1) sẽ không bị đẩy lên nữa mà sẽ đi xuống cùng cụm piston làm bóp chặt nắp vào miệng chai theo hình dạng của khuôn đóng.
Đây cũng là lúc kết thúc hành trình đi xuống của cụm piston đóng nắp. Khi kết thúc hành trình đi xuống của cụm piston (nắp chai đã được đóng kín theo yêu cầu kỹ thuật), cụm piston đóng nắp bắt đầu đi lên theo hành trình của cam dẫn, ổ bi (16) tiếp xúc mặt trên của cam và nâng cụm piston đóng nắp đi lên, lò xo (11)bung ra đẩy cốt trong và khuôn đóng (7) về vị trí cũ, lúc đó lò xo (9) bung ra tạo một lực lên chày (3) để đẩy nắp (đã được đóng kín vào chai) ra khỏi khuôn đóng (1) và được đưa ra xích tải. Lò xo (9) có tác dụng giảm chấn giữa miệng chai và nắp đồng thời làm nhiệm vụ đẩy chair a khỏi khuôn đóng khi cụm piston đi xuống đóng nắp không làm bể miệng chai và tạo lực ép lên côn đóng (1) để làm biến dạng vành nắp. Khuyết điểm: cơ cấu phức tạp Phương án 2: đóng nắp chai dẫn động bằng hệ thống khí nén.
Nguyễn Thanh Tuấn Phạm Anh Khoa Page 13 ĐỒ ÁN TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT GV.VÕ ANH HUY Cấu tạo đầu đóng nắp tương tự như trên nhưng thay vào đó là hệ được dẫn động bằng hệ thống khí nén vì vậy kết cấu nhỏ gọn hơn. Do nắp chai là chi tiết tiêu chuẩn nên hệ thống đóng nắp bằng khí nén cũng tiêu chuẩn và được bán toàn bộ vì vậy giảm thời gian gia công, thay thế sửa chữa. Nguyễn Thanh Tuấn Phạm Anh Khoa Page 14 ĐỒ ÁN TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT GV.3Hệ thống cấp chai tự động: thường chai được tải bằng hệ thống băng xích tải với các thanh hai bên đảm bảo chai vào đúng vị trí làm việc. Tổng quát: qua tìm hiểu và phân tích ưu nhược điểm của từng phương án nhóm em chọn phương án thiết kế gồm: 1.
Hệ thống cấp nắp chai theo kiểu băng tải. Hệ thống đóng nắp chai tự động dẫn động bằng khí nén. Hệ thống xích tải cấp chai tự động. Nguyễn Thanh Tuấn Phạm Anh Khoa Page 15 ĐỒ ÁN TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT GV.4 Sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động: NẮP BĂNG CHAI XÍCH TẢI BĂNG ĐÓNG BĂNG CHAI TẢI NẮP TẢI Nguyên lý hoạt động: Chai được băng tải vận chuyển vào cơ cấu đóng nắp chai, được sao gạt đưa vào vị trí đóng nắp chai.
Nắp được định hướng bằng cơ cấu băng xích tải và vận chuyển trong máng dẫn và đặt vào miệng chai trước khi vào vị trí đóng nắp. Khi chai vào vị trí đóng nắp với nắp chai được định vị trên miệng chai, đầu đóng đi xuống vuốt nắp chai, làm cho nắp chai ôm sát vào miệng chai. Sau đó chai được saogạt đưa ra ngoài băng tải để tiếp tục quy trình tiếp theo. Nguyễn Thanh Tuấn Phạm Anh Khoa Page 16 ĐỒ ÁN TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT GV.VÕ ANH HUY CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CẤP NẮP CHAI 2.1 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CẤP PHÔI DẠNG XÍCH TẢI 2.1 Số liệu thiết kế: Hệ dẫn động băng xích tải gồm: 1- Động cơ điện 2- Bộ truyền xích 3- Hộp giảm tốc gắn liền với động cơ.
4- Xích tải Yêu cầu của hệ thống cấp phôi: - Năng suất: 10000 chai/8h = 10000 nắp chai/8h - Nắp chai có kích thước như hình vẽ: R165 Y R1.2 Tính toán hệ thống xích tải: Theo [CT trang 129,1], ta có: - Năng suất cấp phôi thực tế: Qtt = 0.6 yv/zL = 10000 nắp/8h - Năng suất lý thuyết: Qlt = yv/zL ≥ 10000/0.728s cứ 1s, hệ thống phải cấp 0.6 nắp Nguyễn Thanh Tuấn Phạm Anh Khoa Page 17 ĐỒ ÁN TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT GV.VÕ ANH HUY Thanh gat Thanh tai y Hop giam toc Nap chai z Dong co Xich tai Bo truyen xich Thung phoi Trong đó: + v: vận tốc xích tải + y: chiều dài của một thanh tải gắn trên xích tải + L: chiều dài chi tiết +D: chiều cao chi tiết +z : khoảng cách giữa hai đường rãnh + 0.6: hiệu suất của hệ thống cấp phôi dạng xích tải đứng yv Qlt 0.03m / s y 130 Vậy vận tốc nhỏ nhất của xích tải vmin = 0.03 m/s Tìm vận tốc lớn nhất của xích tải: Tra [Đồ thị trang 494, 1] Nguyễn Thanh Tuấn Phạm Anh Khoa Page 18 ĐỒ ÁN TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT GV.VÕ ANH HUY Với số lượng nắp tối đa trên thanh tải = y/L = 130/32.6 ≈ 4 nắp Ta suy ra vận tốc lớn nhất của băng tải: vmax ≈ 0.25 m/s Vậy vận tốc giới hạn của xích tải là 0.25 m/s Ta tiến hành tính toán thiết kế cho băng tải quay với vận tốc v = 0.2 m/s Tìm lực vòng trên xích tải: - Giả sử xích tải vuông góc với mặt sàn - Cho chiều cao xích tải sơ bộ H = 2000 + Với z = 200 Số thanh tải có trên một mặt xích tải: nthanh = 2000/200 = 10 thanh - Ta tiến hành tính toán cho băng tải làm việc ở chế độ tải lớn nhất, tức là: + Mỗi thanh mang 4 nắp +Băng tải thẳng đứng với mặt sàn Ta có: + Khối lượng mỗi nắp chai: m = 0.002 kg + Khối lượng mỗi thanh tải: cho mthanh = 0.014kg Nguyễn Thanh Tuấn Phạm Anh Khoa Page 19 ĐỒ ÁN TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT GV.VÕ ANH HUY + Khối lượng mỗi bản xích: mxích = 0.212 kg Nguyễn Thanh Tuấn Phạm Anh Khoa Page 20 ĐỒ ÁN TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT GV.
