Đồ án Thiết kế và chế tạo mô hình máy tách đập trứng và phân loại thành phần

Nhu cầu thực tế của đề tài : Ngành bánh vẫn đƣợc biết đến là một trong những ngành có tốc độ tăng trƣởng cao và ổn định, là phân khúc cạnh tranh mạnh mẽ nhất trong ngành hàng tiêu dùng tại Việt Nam. Với ƣu thế là một nƣớc có dân số đông và trẻ, Việt Nam đƣợc đánh giá là một trong những thị trƣờng bánh ngọt giàu tiềm năng của khu vực.  Phạm vi nghiên cứu của đề tài tốt nghiệp: Máy đập trứng là một trong những sản phẩm ra đời nhằm phục vụ cho ngành công nghiệp làm bánh , cụ thể là cung cấp giải pháp nhằm cải thiện năng suất cung cấp trứng đầu vào đã qua sơ chế trong dây chuyền sản xuất bánh ở quy mô lớn và vừa

TỔNG QUAN VỀ TRỨNG VÀ THIẾT BỊ ĐẬP TRỨNG

Tìm hiểu về trứng

Trứng là loại thức ăn có giá trị dinh dƣỡng đặc biệt cao trong trứng có cả chất đạm, chất béo, vitamin, chất khoáng, các men và hoocmôn

Tỉ lệ các chất dinh dưỡng trong trứng rất cân đối và phù hợp, với lòng đỏ là thành phần quan trọng nhất Lòng đỏ trứng gà chứa 13,6% đạm, 29,8% béo và 1,6% chất khoáng, tập trung phần lớn các chất dinh dưỡng cần thiết cho sức khỏe.

Lòng đỏ trứng chứa chất đạm với các acid amin hoàn hảo nhất, trong khi lòng trắng chủ yếu là nước, chỉ có 10,3% chất đạm và rất ít chất béo cùng khoáng chất.

Lòng đỏ trứng chứa chủ yếu chất đạm đơn giản ở dạng hòa tan, trong khi lòng trắng chủ yếu là Albumin với thành phần axit amin phong phú Chất đạm trong trứng là nguồn cung cấp tuyệt vời các axit amin thiết yếu, đóng vai trò quan trọng trong cơ thể, đặc biệt là cho sự phát triển cân nặng và chiều cao của trẻ.

Trứng là nguồn cung cấp Lecithin, một loại chất béo quý hiếm, có vai trò quan trọng trong cấu trúc tế bào và dịch thể, đặc biệt là trong não Nghiên cứu đã chỉ ra rằng Lecithin giúp điều hòa lượng cholesterol, ngăn ngừa sự tích tụ cholesterol và thúc đẩy quá trình phân tách cũng như bài xuất cholesterol ra khỏi cơ thể.

Trứng gà chứa khoảng 600mg cholesterol trên 100g, nhưng lại có sự cân bằng tích cực giữa Lecithin và cholesterol Lecithin giúp điều hòa mức cholesterol, ngăn ngừa quá trình xơ vữa động mạch và hỗ trợ đào thải cholesterol ra khỏi cơ thể.

Trứng là nguồn cung cấp vitamin và khoáng chất phong phú, đặc biệt là lòng đỏ, nơi chứa nhiều sắt, kẽm, đồng, mangan và iốt Ngoài ra, lòng đỏ cũng chứa các vitamin tan trong nước như B1, B6 và các vitamin tan trong dầu như A, D, K, giúp bổ sung dinh dưỡng cần thiết cho cơ thể.

Trứng là nguyên liệu thiết yếu trong hầu hết các loại bánh, nhưng không phải ai cũng nhận thức đầy đủ về lợi ích của nó Việc sử dụng trứng không đúng cách có thể dẫn đến thất bại trong quá trình làm bánh Đối với nhiều người, trứng là món quà quý giá, giúp bánh trở nên hoàn hảo hơn Chỉ với một vài quả trứng, bánh sẽ có màu sắc hấp dẫn, độ béo phong phú và kết cấu mịn màng hơn Quan trọng nhất, trứng giữ được hương vị tuyệt vời và kết nối các nguyên liệu lại với nhau Hiểu rõ ưu điểm và tính chất của trứng sẽ giúp bạn dễ dàng hơn trong quá trình làm bánh.

 Tác dụng của trứng trong làm bánh

Mặc dù protein là thành phần chính và rất quan trọng trong nguyên liệu, nhưng nếu không sử dụng đúng cách, món bánh của bạn có thể trở nên dai hoặc cứng.

Hình 1.2: Ứng dụng trứng trong bánh

Trứng đƣợc dùng trong rất nhiều loại bánh

Trứng là nguyên liệu giàu dinh dưỡng, với phần dinh dưỡng tốt nhất nằm ở lòng đỏ, vì vậy lòng đỏ thường được sử dụng trong nhiều loại bánh Lòng trắng trứng thích hợp để đánh bông như kem, trong khi độ béo của lòng đỏ cao hơn Một số loại bánh chỉ cần lòng đỏ hoặc lòng trắng, nhưng cũng có loại có thể sử dụng nguyên quả trứng.

Loại trứng được dùng nhiều nhất trong làm bánh là trứng gà Kích thước của trứng gà phù hợp hơn, vị tanh cũng ít hơn so với trứng vịt

Trứng không chỉ làm cho bánh trở nên béo ngậy và thơm ngon hơn, mà còn cung cấp độ ẩm cần thiết cho sản phẩm Đặc biệt, trong một số loại bánh nướng như bánh trung thu, lòng đỏ trứng được sử dụng để quét lên bề mặt bánh, tạo nên màu sắc hấp dẫn và thu hút.

 Cách dùng và cách bảo quản trứng

Tùy thuộc vào loại bánh, cách sử dụng trứng sẽ khác nhau; có loại cần đập ra và đánh bông, trong khi loại khác có thể cho vào trực tiếp Khi làm bánh, cần điều chỉnh lượng trứng cho phù hợp, vì trọng lượng của mỗi quả trứng có thể khác nhau Mặc dù công thức có thể yêu cầu 3 quả trứng, nhưng thực tế bạn có thể chỉ cần 2 quả Hãy linh hoạt trong việc sử dụng trứng để đạt được kết quả tốt nhất.

Hình 1.3: Thành phần của trứng

Tùy vào tính chất và liều lƣợng của bánh mà bạn sử dụng trứng sao cho phù hợp

Trứng cần được bảo quản cẩn thận để tránh hư hỏng và đổ vỡ Bạn nên để trứng ở nơi khô ráo, thoáng mát và tránh tiếp xúc với thực phẩm có mùi, độ ẩm cao hoặc nước.

Nếu có số lƣợng lớn, bạn có thể bảo quản trứng ở trong ngăn mát tủ lạnh Trứng lấy ra khỏi tủ thì chỉ nên sử dụng trong ngày

Là thực phẩm dễ vỡ, bể, hƣ hỏng nên bạn cần tránh để trứng trong tầm với trẻ em nhé

Hiện nay, việc chuẩn bị và đập trứng là một bước quan trọng trong quá trình làm bánh, vì nó tạo nền tảng cho việc sản xuất nhiều công thức bánh khác nhau một cách dễ dàng.

Các loại máy đập trứng có trên thị trường

Hình 1 4: Máp đập trứng Pelbo

Hình 1.5: Máy đập trứng dạng xoay liên tục toàn tự động

Các yêu cầu đặt ra khi thiết kế chế tạo máy đập trứng

Mục tiêu của dự án là chế tạo thành công máy đập trứng nhằm phục vụ cho ngành công nghiệp làm bánh và các lĩnh vực liên quan, đáp ứng nhu cầu sử dụng trứng với số lượng lớn.

 Công suất thiết kế dự kiến : >500 quả/giờ

 Tuổi thọ của máy : > 4 năm

 Giá thành phù hợp với người mua

 Việc phân loại thành phần trứng nhằm giúp người sử dụng dễ chế biến các loại sản phẩm khác nhau với tỉ lệ lòng trắng- đỏ phù hợp,…

THIẾT KẾ NGUYÊN LÝ VÀ TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC MÁY

Chọn phương án thiết kế

2.1.1 Cơ sở lựa chọn phương án thiết kế

Máy móc được thiết kế với độ tin cậy và năng suất cao, hiệu suất làm việc lớn và tuổi thọ cao, đồng thời giảm thiểu chi phí chế tạo, lắp ráp, sửa chữa và thay thế Ngoài ra, cần chú ý đến yêu cầu về đặc điểm môi trường làm việc, cấu trúc máy đơn giản, dễ sử dụng, tiếng ồn thấp và hình dáng thẩm mỹ.

2.1.2 Yêu cầu kỹ thuật chung của máy khi thiết kế Đơn giản trong kết cấu và khả năng vận hành dễ dàng

 Tiêu thụ ít năng lƣợng nhƣng vẫn mang lại năng suất cao

 Giá cả phù hợp với người tiêu dùng

 Khả năng di chuyển thuận tiện

 Dễ sửa chữa và bảo trì

 Hình thức đẹp, gọn nhẹ

Các phương án truyền động mang trứng

Trên thị trường hiện nay, có nhiều loại máy đập trứng với cấu tạo và hình thức đa dạng Sự khác biệt nổi bật giữa các loại máy này nằm ở phương pháp đập trứng, giúp nâng cao năng suất hiệu quả.

Phương án 1 : Trục luân chuyển trứng nằm ngang

Hình 2.1: Phương án dẫn động 1

Phương án 2 : Trục luân chuyển trứng đặt thẳng đứng

Hình 2.2: Phương án dẫn động 2

2.2.1 Sơ đồ động toàn máy

Hình 2.3: Sơ đồ động của máy

 Ưu nhược điểm của phương án này là

-Chỉ cần 1 cơ cấu tách cho toàn máy

- Dễ chế tạo , dễ sử dụng

- Cần kiểm tra kĩ nguồn nguyên liệu trứng đầu vào

- Phân loại kích cở trứng trước thành nhiều nhóm

- Phải đảm bảo an toàn về vệ sinh thực phẩm

Máy đập trứng hoạt động bằng cách sử dụng hệ thống xích tải, nơi động cơ quay trục I và trục II, giúp di chuyển các khuôn mang trứng Khi đến vị trí thiết kế, xích tải dừng lại, tách vỏ trứng và cho lòng đỏ, lòng trắng chảy vào máng tách Máng tách có cấu tạo đặc biệt với hai tầng, cho phép lòng đỏ chảy xuống trên và lòng trắng chảy xuống dưới, sau đó được thu gom vào các chậu riêng biệt Quy trình này lặp lại liên tục cho mỗi quả trứng.

Chọn máy

Qua việc phân tích ưu và nhược điểm, phương án thiết kế máy với trục nằm ngang sử dụng động cơ điện xoay chiều 1 pha nổi bật với nhiều lợi ích Thiết kế này không chỉ đơn giản và dễ sử dụng trong mạng lưới điện gia đình mà còn đảm bảo an toàn, gọn nhẹ và có giá thành thấp.

Tính toán động học cho máy

Lý thuyết các môn học

 Kiến thức môn chi tiết máy

Chi tiết máy là một môn học quan trọng trong chương trình đào tạo ngành cơ khí kỹ thuật, với tài liệu tham khảo chính là cuốn "Hệ thống dẫn động cơ khí" của Trịnh Chất và Lê Văn Uyển.

Kiến thức sử dụng trong đồ án là lý thuyết về tính toán chọn động cơ: Một số công thức liên quan

+ Công thức tính mômen cản

 : gia tốc góc của chi tiết quay

+ Công thức tính công suất động cơ:

Trong đó: N ct : công suất cần thiết

N cắt : công suất để cắt k=2 : hệ số an toàn

 Kiến thức về môn sức bền vật liệu:

 Tài liệu tham khảo là sách: Sức bền vật liệu của Lê Thanh Phong, Đại Học Sƣ

Phạm Kỹ Thuật 2007 Một số công thức sử dụng:

+ Ứng suất trong bài toán thanh chiệu kéo nén đúng tâm: z z

Trong đó:  z ( N mm / 2 ): Ứng suất tại tiết diện mặt cắt

A mm ( 2 ): Diện tích mặt cắt tại vị trí tính ứng suất

N z ( N ): Lực dọc tại vị trí tính ứng suất

+ Ứng suất trong bài toán thanh chịu uốn phẳng: x z x

Trong đó: M N mm x ( ): Là mô mem uốn y (mm): Tọa độ điểm cần tính ứng suất

I mm x ( 4 ): Mômen quán tính đối với trục x

+ Ứng suất tiếp do lực cắt gây ra: ax ax

Trong đó: J x - mô men quán tính chính trung tâm của tiết diện đối trục X b c - bán kính quán tính chính trung tâm đối với tiết diện

Q m ax - lực cắt lớn nhất c

S x Mô men tỉnh của diện tích cắt đối với trục X

+ Thuyết bền sử dụng là thuyết bền ứng suất tiếp:

+ Để kiểm tra độ ổn định của cơ cấu tính chuyển vị và góc xoay thỏa điều kiện ban đầu:

+ Công thức tính công suất động cơ dẫn động xích tải

Trong đó: Nct : công suất cần thiết

N: công suất để cắt k =3: hệ số an toàn

Ta có các thông số ban đầu :

 Lực vòng của xích tải : Fp0N

 Vận tốc của xích tải : v=0.1m/scm/s

 Công suất cần thiết : Nxích =

- Hiệu suất của các bộ truyền :

- Hiệu suất của 1 cặp ổ lăn: η=0.99

- Hiệu suất của bộ truyền xích :η= 0.95

Để đạt được tốc độ quay mong muốn của cặp đĩa xích từ 12-14 vg/ph, cần lựa chọn động cơ phù hợp với tỉ số truyền đã chọn là ix = 3 Việc chọn động cơ có số vòng quay lớn sẽ làm tăng tỉ số truyền động chung, dẫn đến kích thước máy và giá thành thiết bị tăng, trong khi động cơ có số vòng quay cao thường có giá thành thấp hơn Ngược lại, nếu chọn động cơ với số vòng quay thấp, tỉ số truyền động chung sẽ nhỏ, giúp giảm kích thước và giá thành máy Do đó, cần tính toán cẩn thận để chọn động cơ điện có số vòng quay tối ưu nhằm giảm thiểu chi phí cho toàn bộ hệ thống dẫn động.

Chọn động cơ 3 pha với tốc độ 1500v/ph, tỉ số truyền 1/60 và công suất 0,4kw là sự lựa chọn hợp lý, bởi vì động cơ này có khối lượng nhỏ, giá thành thấp và chiếm ít không gian hơn so với động cơ điện 1 pha tương tự.

Vì vậy ta chọn động cơ điện 220V là phù hợp nhất vì có thể sử dụng đƣợc biến tần để thay đổi tốc độ cho máy

Nhƣ vậy ta chọn động cơ với công suất 300w, số vòng quay trục ra 40(vg/ph)

2.4.2 : Phân phối tỉ số truyền

 Tỷ số truyền động chung: i =

2.4.3 : Tính các thông số trên trục

2.4.3.1 Xác định công suất trên các trục:

Công suất trên trục động cơ:

2.4.3.2 Xác định số vòng quay

 Số vòng quay động cơ: n đc @ (vg/ph )

 Số vòng quay của trục 1 là: n 1 d dc i

 Số vòng quay của trục 2 là: n 2

2.4.3.3 Xác định mômen xoắn trên trục

Mômen xoắn trên trục động cơ:

=9,55.10 6 q625 (N.mm Mômen xoắn trên trục 1:

Bảng 2.1: Kết quả tính toán động học của máy Động cơ Trục I Trục II

2.4.4 Thiết kế bộ truyền xích

2.4.4.1 Cấu tạo và nguyên lí làm việc

Bộ truyền xích có 3 bộ phận chính:

Đĩa xích dẫn có đường kính tính toán d1, được lắp trên trục quay với số vòng quay n1 và mô men xoắn T1, có số răng là z1 Đĩa xích này có cấu trúc răng tương tự như bánh răng Trong quá trình truyền động, đĩa răng sẽ ăn khớp với các mắt xích, tương tự như cách bánh răng ăn khớp với thanh răng.

+ Đĩa xích bị dẫn: có đường kính d2, được lắp trên trục bị dẫn, quay với số vòng quay n2, mô men xoắn trên trục T2, có số răng là z2

Dây xích là một phần quan trọng trong cơ cấu truyền động, được tạo thành từ nhiều mắt xích liên kết với nhau, tạo thành một chuỗi linh hoạt Các mắt xích này xoay quanh các khớp bản lề và ăn khớp với răng của đĩa xích, giúp truyền lực một cách hiệu quả.

Bộ truyền xích hoạt động dựa trên nguyên lý dây xích ăn khớp với đĩa xích, tương tự như thanh răng ăn khớp với thanh răng Khi đĩa xích dẫn quay, các răng của nó sẽ đẩy các mắt xích chuyển động Sự chuyển động của dây xích sẽ làm cho các mắt xích tác động lên răng của đĩa xích bị dẫn, từ đó khiến đĩa xích bị dẫn quay theo.

Chuyển động từ bánh dẫn được truyền sang bánh bị dẫn thông qua sự ăn khớp của răng và đĩa xích với các mắt xích Nhờ vào cách truyền động này, bộ truyền xích gần như không xảy ra hiện tượng trượt, đảm bảo vận tốc trung bình của bánh bị dẫn và tỷ số truyền trung bình luôn ổn định.

2.1.2 Phân loại bộ truyền xích

Tùy theo cấu tạo của dây xích, bộ truyền xích đƣợc chia thành các loại:

Xích ống con lăn được cấu tạo từ các má xích dập từ thép tấm, trong đó má xích 1 kết hợp với ống lót tạo thành mắt xích trong, còn má xích 2 kết hợp với chốt tạo thành mắt xích ngoài Chốt và ống lót hoạt động như khớp bản lề, cho phép xích có thể quay gập Con lăn được lắp lỏng với ống lót nhằm giảm mòn cho răng đĩa xích và ống lót Xích ống con lăn có tiêu chuẩn hóa cao và được sử dụng rộng rãi, và trong đồ án này, chúng tôi chọn xích ống con lăn cho bộ truyền xích.

Hình 2.6: Xích ống con lăn

- Xích ống: có kết cấu tương tự như xích ống con lăn nhưng không có con lăn Xích được chế tạo với độ chính xác thấp

Xích răng là một loại xích đặc biệt, mỗi mắt xích được cấu tạo từ nhiều má xích lắp ghép trên chốt, với khớp bản lề được hình thành từ hai nửa chốt hình trụ tiếp xúc với nhau Loại xích này có khả năng tải lớn hơn nhiều so với các loại xích cùng kích cỡ khác, rất thích hợp cho việc truyền tải trọng lớn trong khi vẫn đảm bảo kích thước nhỏ gọn.

2.1.3 Ƣu nhƣợc điểm và phạm vi sử dụng

- Không có hiện tƣợng trƣợt nhƣ bộ truyền đai, có thể làm việc khi có quá tải đột ngột, hiệu suất cao

- Không đòi hỏi phải căng xích, nên lực tác dụng lên trục và ổ nhỏ hơn

- Kích thước bộ truyền nhỏ hơn bộ truyền đai nếu cùng công suất

- Góc ôm không có ý nghĩa nhƣ bộ truyền đai nên có thể truyền cho nhiều bánh xích bị dẫn

- Bản lề xích bị mòn nên gây tải trọng động, ồn

- Có tỉ số truyền tức thời thay đổi, vận tốc tức thời của xích và bánh bị dẫn thay đổi

- Phải bôi trơn thường xuyên và phải có bánh điều chỉnh xích

- Mau bị mòn trong môi trường có nhiều bụi hoặc bôi trơn không tốt

- Truyền công suất và chuyển động giữa trục có khoảng cách xa, cho nhiều trục đồng thời trong trường hợp n < 500v/p

- Công suất truyền thông thường < 100 kW

- Tỉ số truyền < 6, hiệu suất 0,95 0,97

- Công suất làm việc: P = P3 = 0.3 (kW)

- Mômen xoắn trên trục động cơ:

Bộ truyền làm việc 2 ca, tải trọng va đập êm, góc nghiêng đường nối tâm với bộ tryền ngoài là 30 o

Dựa vào yêu cầu của bộ truyền ngoài, tải trọng nhỏ, vận tốc thấp, ta chọn dùng xích con lăn 1 dãy

(2)Xác định thông số của bộ truyền xích : a.Chọn số răng đĩa xích:

 Chọn số răng đĩa xích nhỏ z 1 = 10(răng)

=> z 2 = i.z 1 = 3.10 = 30(răng) chọn z 2 0(răng) < z max 0(răng) b.Xác định bước xích p:

 Công suất tính toán Pt = P.k.k z ks n

Kết quả tính toán cho hệ số k được xác định như sau: k = ko.ka.k đc.k đ = 1.1.1.1 = 2,03125 Theo bảng tra (5.6(TL1)), với góc nghiêng từ 30° đến 40°, ta có k o = 1; chọn a = 40p, do đó k a = 1 Đối với xích điều chỉnh, k đc = 1 và tải trọng va đập êm, k đ = 1 Cuối cùng, bộ truyền làm việc 2 ca có k c = 1,25, trong môi trường làm việc có bụi và chất lượng bôi trơn, k bt = 1.

Thay số vào ta đƣợc :

 Chọn bộ truyền xích con lăn 1 dãy có bước xích p= 12.7(mm) c.Khoảng cách trục và số mắt xích :

 Lấy số mắt xích chẵn xc = 80(mắt xích)

Theo công thức ta tính lại khoảng cách trục a= 0,25.p.{X c -0,5(z 1 +z 2 )+√   

 Thay số ta đƣợc : a = 310 Để xích không chịu một lực căng quá lớn , ta giảm bớt một lƣợng:

Số lần va đập của xích : i=

(3)Kiểm nghiệm xích về độ bền :

Theo công thức (5.15) về hệ số an toàn s = Q / (k đ F t + F o + F v )  s với các thành phần nhƣ sau :

+Q :Tải trọng phá hỏng = 18(kN) (bảng 5.2(TL1))

+q = 0.62(kg) khối lƣợng 1 mét xích (bảng 5.2(TL1))

+Fv : Lực căng do lực ly tâm gây ra:

+F o : Lực căng do trọng lƣợng nhánh xích bị động gây ra

Fo = 9,81 kf q a = 9,81 6.0,62.345.10 (-3) 59(N) với k f =6 :hệ số phụ thuộc độ võng f của xích và vị trí bộ truyền a :khoảng cách trục tính bằng m

Vậy : Hệ số an toàn s =

 s > s => Bộ truyền xích đảm bảo bền

(4) Xác định các thông số đĩa xích và lực tác dụng lên đĩa xích :

Theo công thức (5.17) và bảng (13.4)(TL1): Đường kính vòng chia :

 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa xích

- k đ = 1 hệ số tải trọng động

E1E2 : là môđun đàn hồi của vật liệu con lăn và răng đĩa

= 561 Mpa   với ứng suất tiếp xúc cho phép H `0MPa

=> Đảm bảo độ bền cho răng đĩa 1

Tương tự với H1 (Với kr = 0,24)

=> Đảm bảo độ bền cho răng đĩa 2

=> Vậy bộ truyền đảm bảo độ bền tiếp xúc

+)Lực tác dụng lên trục

- Công suất làm việc: P = P2 = 0.275 (kW)

- Bộ truyền làm việc 2 ca, tải trọng va đập êm, góc nghiêng đường nối tâm với bộ tryền ngoài là 30 o

Dựa vào yêu cầu của bộ truyền ngoài, tải trọng nhỏ, vận tốc thấp, ta chọn dùng xích con lăn 1 dãy

(2) Xác định thông số của bộ truyền xích : a.Chọn số răng đĩa xích:

Với u = 1 , tra bảng 5.4(TL1) chọn số răng đĩa xích nhỏ z 1 = 36(răng)

Chọn z 2 6(răng) < z max 0(răng) b.Xác định bước xích p:

Công suất tính toán P t = P.k.k z ks n

Kết quả tính toán cho k = ko.ka.k đc.kbt.k đ.kc là 2,03125, với các giá trị cụ thể như sau: ko = 1, góc nghiêng từ 30° đến 40°; ka = 1, chọn a = 40p; k đc = 1, xích có thể điều chỉnh; k đ = 1, tải trọng va đập êm; k c = 1,25, bộ truyền làm việc hai ca; k bt = 1, môi trường làm việc có bụi và chất lượng bôi trơn II.

 Thay số vào ta đƣợc :

Theo bảng 5.5(TL1) với n01 = 13(v/p) ,chọn bộ truyền xích con lăn 1 dãy có bước xích

DUT.LRCC c.Khoảng cách trục và số mắt xích :

 Theo công thức (5.13) ta tính lại khoảng cách trục a= 0,25.p.{Xc-0,5(z1+z2)+√   

 Thay số ta đƣợc : a = 520mm Để xích không chịu một lực căng quá lớn , ta giảm bớt một lƣợng:

 Số lần va đập của xích : i= =

(3) Kiểm nghiệm xích về độ bền :

 Theo công thức (5.15) về hệ số an toàn s = Q/(k đ F t + F o + F v )  s

Với các thành phần nhƣ sau :

+ Q :Tải trọng phá hỏng = 18(kN) (bảng 5.2(TL1))

+q = 0.62(kg) khối lƣợng 1 mét xích (bảng 5.2(TL1))

+F v Lực căng do lực ly tâm gây ra:

+Fo Lực căng do trọng lƣợng nhánh xích bị động gây ra

F o = 9,81 k f q a =9,81 6.0,62.510.10 (-3) 6(N) với kf =6 :hệ số phụ thuộc độ võng f của xích và vị trí bộ truyền a :khoảng cách trục tính bằng m

- Vậy : Hệ số an toàn s =

 s >s => Bộ truyền xích đảm bảo bền

(4) Xác định các thông số đĩa xích và lực tác dụng lên đĩa xích :

Theo công thức (5.17) và bảng (13.4)(TL1):

 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa xích

- k đ = 1 hệ số tải trọng động

E 1 E 2 : là môđun đàn hồi của vật liệu con lăn và răng đĩa

= 561 Mpa   Với ứng suất tiếp xúc cho phép   = 600Mpa

 Đảm bảo độ bền cho răng đĩa 1

 Đảm bảo độ bền cho răng đĩa 2

 Vậy bộ truyền đảm bảo độ bền tiếp xúc

 Lực tác dụng lên trục

Chọn thép C45 có: Độ rắn = (170÷220)HB ; σ b = 600 MPa ; σ c = 360MPa ; thép thường hóa

2.4.5.2 Tính đường kính sơ bộ của trục

0  d  T trong đó: T momen xoắn cần thiết ứng suất cho phép

 Khoảng cách giữa các gối đỡ trục và điểm đặt lực

 d 1 =d 2 = 20mm chọn gối đỗ trục Φ20

Là gối đỡ UCP 204 , trục bi dài : b1=b2= 31mm

 Ta có bề rộng đĩa xích là bxích= 40mm

 Khoảng cách giữa mép gối đỡ vòng bi và mép đĩa xích bgiữamm

 Khoảng cách giữa 2 đĩa xích b0mm b Xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục

Nên ta có: Định chiều dài các đoạn trục

Hình 2.7 :Sơ đồ phân bố lực (Trục I)

 Chọn : l1= 40mm l2=mm l30mm l4mm

 Tính phản lực trên các gối đỡ trục

Trong mặt phẳng (xoy): với Fx4N

 Sau khi tính toán ta có phản lực tại gối đỡ nhƣ sau :

 Momen uốn tổng Mi và momen tương đương M tdj tại các tiết diện j

 Sau khi tính toán ta có kết quả nhƣ sau :

 Tiết diện tại đoạn l1 : d mm

 Tiết diện tại đoạn l2: d mm

 Tiết diện tại đoạn l3: d%mm

 Tiết diện tại đoạn l4: d mm

Hình dáng trục cơ bản nhƣ sau :

Hình 2 9: Sơ đồ đặt lực (Trục II)

 Sau khi tính toán ta có phản lực tại gối đỡ nhƣ sau : với Fx4N

 Momen uốn tổng Mi và momen tương đương M tdj tại các tiết diện j

 Sau khi tính toán ta có kết quả nhƣ sau :

Tiết diện tại đoạn l2: d mm

Tiết diện tại đoạn l3: d%mm

Tiết diện tại đoạn l4: d mm

 Tính kiểm nghiệm về độ bền mỏi

- [S] – hệ số an toàn cho phép

S  ,  - hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp và pháp

- Công thức 10.20 và 10.21[1]: mj aj dj j K

- 1 , 1 : giới hạn mỏi uốn và xoắn với chu kỳ đối xứng

- 1  0,58 1 0,58 262 = 151,73[MPa] aj , aj , mj , mj : biên độ và trị số trung bình của ứng suất pháp và ứng suát tiếp tại tiết diện j aj 2 j min j max 

- Đối với trục quay ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng mj = 0 ; aj = maxj j j

- Trục quay 1 chiều ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động do đó: mj = aj oj j j

Wj và Waj : momen cản uốn và momen cản xoắn tại tiết diện j của trục đƣợc xác định theo bảng 10.6

Ổ đỡ trục, hay còn gọi là ổ trục, là một cơ cấu cơ khí quan trọng, bao gồm hai dạng chính là ổ lăn (vòng bi) và ổ trượt Thiết kế của ổ đỡ cho phép các phần di chuyển thực hiện chuyển động tuyến tính tự do hoặc quay quanh một trục cố định, đồng thời có thể kiểm soát và ngăn chặn chuyển động bằng cách điều chỉnh các vectơ lực bình thường tác động lên các bộ phận Hầu hết các vòng bi giúp giảm thiểu ma sát, tạo điều kiện thuận lợi cho chuyển động mong muốn Chúng được phân loại dựa trên loại hoạt động, các chuyển động cho phép, hoặc theo hướng tải (lực) áp dụng cho các bộ phận.

Các vòng bi quay giữ cho các bộ phận như trục và ổ trục trong hệ thống cơ khí hoạt động mượt mà, truyền tải lực từ nguồn tải đến cấu trúc hỗ trợ Ổ đỡ đơn giản nhất, vòng bi đồng bằng, bao gồm một trục xoay trong lỗ Để giảm ma sát, ổ trục thường được bôi trơn Trong các vòng bi và ổ đỡ con lăn, các yếu tố cán như con lăn hoặc quả bóng có mặt cắt ngang hình tròn giúp tránh ma sát trượt giữa các cuộc đua.

DUT.LRCC và các tạp chí của bộ phận vòng bi cung cấp nhiều kiểu thiết kế ổ đỡ khác nhau, nhằm đáp ứng nhu cầu đa dạng của các ứng dụng Những thiết kế này được tối ưu hóa để đảm bảo hiệu quả, độ tin cậy, độ bền và hiệu suất tối đa.

Khi lựa chọn ổ lăn, giá thành của sản phẩm là một yếu tố quan trọng, vì nó liên quan mật thiết đến cấp chính xác của ổ lăn Tiêu chuẩn GOST 520-71 quy định rằng ổ lăn được phân thành 5 cấp chính xác khác nhau.

TÍNH CHỌN CÁC CƠ CẤU TRONG MÁY ĐẬP TRỨNG

Cơ cấu dẫn động mang trứng

Trứng gà có hình dạng elip, vì vậy chúng ta thiết kế lỗ elip tương tự để dễ dàng định hướng chiều nằm của trứng trong máng mang của hệ thống xích tải khi máy hoạt động.

 Vật liệu làm máng đƣợc chọn là tấm kẽm inox có chiều dày s=1mm

Hệ thống máng tách thành phần trứng

Quá trình tách lòng đỏ và lòng trắng trứng dựa vào sự khác biệt về trọng lượng giữa hai thành phần này Lòng đỏ có tính kết dính cao hơn lòng trắng, điều này cho phép chúng ta áp dụng một khe hở đã được thử nghiệm để thực hiện việc tách biệt một cách hiệu quả Cấu trúc đặc biệt của quả trứng với lòng đỏ và lòng trắng tạo nên cơ sở cho phương pháp tách này.

 Nhƣ vậy ta sẽ cho lòng đỏ chảy máng nằm phía trên so với máng chảy lòng trắng chảy xuống phía dưới

 Phân tích các phương án (cách tách trứng)

Hình 3.2: Tách dùng muỗng có lỗ

Chỉ cần có sẵn dụng cụ là chiếc muỗng hay chiếc vá có lỗ thì bạn sẽ thấy việc tách vỏ trứng đơn giản hơn bao giờ hết

Bước 1: Đập trứng lên muỗng/vá có lỗ

Bước 2: Lắc nhẹ cho lòng trắng rơi xuống hết

Vậy là qua 2 bước đơn giản bạn đã tách thành công lòng đỏ và lòng trắng trứng gà

(2)Tách lòng đỏ bằng vỏ trứng

Bước 1: Đập trứng làm hai nửa tương đối bằng nhau

Để tách lòng đỏ và lòng trắng trứng, bạn hãy đổ lòng đỏ và lòng trắng từ nửa vỏ này sang nửa vỏ kia một cách khéo léo và nhẹ nhàng Cố gắng giữ lại lòng đỏ trong khi lòng trắng từ từ chảy xuống bát Chỉ cần thực hiện vài lần, bạn sẽ dễ dàng tách riêng lòng trắng ra khỏi lòng đỏ.

Bước 1: Dùng nĩa chọc một lỗ nhỏ trên quả trứng, bỏ vỏ ở lỗ đó đi

Bước 2: Đặt nĩa chặn trên lỗ đó rồi đổ lòng trắng trứng ra vậy là xong

(4)Tách lòng đỏ bằng tay

Bước 2: Đập trứng rồi cho ra lòng bàn tay

Bước 3: Nhẹ nhàng tách các ngón tay để lòng trắng trứng rơi xuống là xong

Bước 1: Chuẩn bị một chiếc phễu nhỏ, đặt vào trong bát

Bước 2: Bạn đập trứng cho vào phễu này

Bước 3: Lắc phễu để lòng trắng trứng chảy xuống

(6)Tách trứng bằng vỏ chai nước

Bước 1: Chuẩn bị 1 vỏ chai nước sạch

Bước 2: Đập trứng ra đĩa

Bước 3: Dùng chai dí sát vào lòng đỏ trứng hút mạnh lên vậy là lòng trắng và lòng đỏ trứng sẽ tách riêng nhau ra

(7)Dùng dụng cụ tách trứng

Hình 3.6: Dùng dụng cụ Để công việc tách trứng dễ dàng hơn bao giờ hết thì nay đã có dụng cụ để tách lòng đỏ trứng

Bước 1: Chuẩn bị dụng cụ tách trứng

Bước 2: Đập trứng bỏ vào dụng cụ tách trứng

Bước 3: Lắc nhẹ lòng trắng trứng sẽ rơi xuống dưới còn lại lòng đỏ

 Sau khi cân nhắc các cách(phương án) ta nhận thấy rằng để tách thì ta cần 1

Hình 3.7 :Máng tách lòng đỏ trứng

Hình 3.8: Máng chảy lòng trắng trứng

Thiết kế cơ cấu đập trứng

 Phương án 1: Đập vỡ đôi:

Khi đập vỡ trứng gà hoặc vịt, việc tác động lực theo chiều dài của quả trứng thường không hiệu quả do hình dạng mái vòm đặc trưng Do đó, phương án đập bên cạnh là lựa chọn tối ưu để đảm bảo việc vỡ trứng thành công.

Khi đập bên cạnh, lực tác động có thể được kiểm soát, nhưng kết quả thường là vết vỡ không đồng đều trên quả trứng Sự không đồng nhất này xảy ra do lực tác động không cùng phương, hướng và độ lớn, dẫn đến việc tạo ra các mảnh vỡ với kích thước khác nhau.

Chính vì vậy phương án 1 không tối ưu chỉ thích hợp với quy mô hộ gia đình và nhỏ

Hình 3.9: Phương án tách dọc thân trứng

 Phương án 2: Dùng dụng cụ cắt đôi theo tiết diện ngang

Cắt đôi quả trứng theo chu vi thân cạnh vỏ giúp đảm bảo độ chính xác cao, với sai số chấp nhận được Tính chất này sẽ được khai thác trong phần tiếp theo.

Hình 3.10: Phương án tác dụng theo tiết diện ngang của trứng

Sau khi xem xét hai phương án, chúng tôi quyết định chọn phương án 2, cắt theo tiết diện chu vi ngang của quả trứng Quyết định này nhằm đảm bảo tính kỹ thuật và ổn định trong quá trình vận hành của toàn bộ máy.

Hình 3.11: Phân tích lực của quá trình tách vỏ trứng

 Để tách 1 quả ta cần tác dụng 3 lực :

1 Lực nén từ phía trên để trứng tì vào dao ( tam giác vàng) tạo nứt

2 Lực tách vỏ theo phương xiên cần thiết để tách vỏ

3.3.3 Thiết kế cơ cấu sinh lực

Lực tác dụng từ trên xuống được xác định bằng cách sử dụng thanh thép mỏng có tính đàn hồi Lực nén tác động lên quả trứng từ phía trên được tính toán thông qua lực đàn hồi của thanh thép mỏng này.

 Chọn vật liệu : inox tấm đàn hồi kích thước 60mmx25mm , dày s=1mm

Hình 3.12: Tấm inox đàn hồi

 Cơ cấu tạo chuyển động lực tách vỏ trứng :

 Chọn cơ cấu xilanh-tay mở đáp ứng được yêu cầu về phương và chiều của lực cần để tách vỏ trứng

 Cơ cầu gồm những thành phần nhƣ sau

1 Xilanh (khí nén hoặc điện ) cung cấp nguồn chuyển động cho toàn cơ cấu

2 Gối cố định :giúp giữ , cố định xilanh đồng thời tạo quỹ đạo chuyển động cho xilanh cũng nhƣng toàn tay đập

3 Khớp tay quay : nhận chuyển động từ xilanh và truyền cho 2 tay tách của cơ cấu đập trứng

4 Tay tách vỏ là bộ phận tách dụng lên vỏ trứng để tách vỏ

5 Ngoài ra , trên tay tách còn có 2 lưới dao với mục đích tạo vết nứt trên trứng nhờ lực từ phía trên tác động vào trứng để trứng va vào dao tạo rãnh nứt , giúp thuận lợi cho quá trình tách vỏ của tay tách …

 Cơ cấu đƣợc mô phỏng nhƣ sau

Hình 3.13 Mô phỏng cơ cấu tách vỏ trứng

Hình 3.14: Thiết kế mô hình toàn máy trên phần mềm Solidworks

Hình 3.15: Cụm chân máng tách thành phần trứng

Hình 3 16: Hệ thống xích tải dẫn động mang trứng của mô hình

Hình 3.17: Mô hình máy thực tế

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT

Quy trình công nghệ gia công trục xích tải

Vì chi tiết làm bằng vật liệu thép C45 nên sử dụng phương án chế tạo phôi hợp lý nhất là phôi cán

Cán là một phương pháp gia công áp lực, trong đó kim loại được biến dạng thông qua khe hở giữa hai trục cán quay ngược chiều nhau, tạo ra sản phẩm với hình dạng và kích thước tiết diện ngang cụ thể.

Phôi cán có tiết diện ngang và chiều dài theo tiêu chuẩn,độ chính xát chất lƣợng bề mặt và thành phân hóa học ổn định hơn

 Xác định lƣợng dƣ gia công

Từ phương pháp chế tạo phôi đã chọn ta có thể xát định được lượng dư ,sai lệch về kích thước cho chi tiết như sau:

Tra bảng 48-1 trang 70 sổ tay thiết kế công nghệ chế tạo máy 1 ta chọn đường kính phôi 50 mm , chiều dài là 167mm

Biện luận quy trình công nghệ

- Kiểm tra kích thước phôi

Chi tiết có chiều dài vừa phải và độ chênh lệch giữa các đường kính bề mặt trụ không đáng kể, do đó không cần thực hiện nhiệt luyện trước khi gia công Quy trình gia công các phôi này sẽ được tiến hành theo một trình tự nhất định để tạo ra sản phẩm hoàn chỉnh.

 Trình tự các nguyên công:

- Nguyên công 1: Bước 1: Phay 2 mặt đầu

- Nguyờn cụng 2:Bước 1: Tiện thụ đường kớnh cỏc đoạn trục ỉ25 , ỉ20, ỉ15

Bước 2 :Tiện tinh đường kớnh cỏc đoạn trục ỉ20, ỉ15

- Nguyờn cụng 3: Trở đầu chi tiết tiện mặt trụ thụ và tinh ỉ20 và vỏt mặt đầu

- Nguyên công 4: Nắn thẳng trục, kiểm tra

4.1.2.Lập quy trình công nghệ, chọn máy, dao cho từng nguyên công

- Nguyên công 1 : Phay 2 mặt đầu và khoan 2 lỗ tâm

- Sơ đồ định vị kẹp chặt:

- Định vị : Dùng 2 khối V ngắn định vị 4 BTD

- Kẹp chặt :Bằng xilanh theo hướng từ trên xuống

Hình 4.1: Sơ đồ gá đặt nguyên công 1

+ Máy phay + khoan : MP-71M công suất động cơ là 4,5(kW)

Bước 1: Chọn dao phay mặt đầu D@mm bằng thép gió

Bước 2: Chọn mũi khoan tâm đuôi trụ Dc=5mm bằng T15K6( Nhóm hợp kim cứng loại một cacbit vonfram WC)

Nguyờn cụng 2: Tiện thụ và tinh đường kớnh cỏc đoạn trục ỉ25 ,ỉ20, ỉ15

- Sơ đồ định vị kẹp chặt:

- Định vị: bằng 2 mũi chống tâm hạn chế 5 BTD

- Kẹp chặt: bằng tốc kẹp phương hướng vào tâm chi tiết

Hình 4 2: : Sơ đồ gá đặt nguyên công 2

+ Máy tiện T620 , công suất 10 (kw)

+ Tiện thô : dao tiện ngoài thân cong bằng thép gió

+ Tiện tinh : dao tiện ngoài thân cong gắn mãnh hợp kim cứng

Nguyờn cụng 3: Trở đầu trục , tiện thụ và tinh đoạn trục ỉ20

- Định vị: bằng 2 mũi chống tâm hạn chế 5 BTD

- Kẹp chặt: bằng tốc kẹp phương hướng vào tâm chi tiết

Hình 4 3: Sơ đồ gá đặt nguyên công 3

+ Máy tiện T620 , công suất 10 (kw)

+ Tiện thô : dao tiện ngoài thân cong bằng thép gió

+ Tiện tinh : dao tiện ngoài thân cong gắn mãnh hợp kim cứng

Nguyên công 4: Kiểm tra độ song song của các mặt A, B , C

- Sơ đồ gá đặt và kiểm tra nhƣ sau :

Hình 4 4: : Sơ đồ gá đặt nguyên công 4

4.1.3 Tra lượng dư cho từng bước công nghệ

Lượng dư gia công được xác định hợp lý về trị số và dung sai không chỉ đảm bảo chất lượng sản phẩm mà còn góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế của quá trình công nghệ Việc tối ưu hóa lượng dư gia công giúp giảm thiểu chi phí và thời gian sản xuất, từ đó tạo ra lợi nhuận cao hơn cho doanh nghiệp.

Lượng dư thừa quá lớn không chỉ làm tốn nguyên vật liệu mà còn tiêu hao lao động trong quá trình gia công Điều này dẫn đến việc tiêu tốn năng lượng điện, chi phí cho dụng cụ cắt và vận chuyển nặng, từ đó làm gia tăng giá thành sản phẩm.

- Ngƣợc lại, lƣợng dƣ quá nhỏ sẽ không đủ để hớt đi các sai lệch của phôi để biến phôi thành chi tiết hoàn chỉnh

Trong công nghệ chế tạo máy, người ta sử dụng hai phương pháp sau đây để xác định lƣợng dƣ gia công:

- Phương pháp thống kê kinh nghiệm

- Phương pháp tính toán phân tích

Phương pháp thống kê kinh nghiệm xác định lượng dư gia công bằng kinh nghiệm

Nhược điểm của phương pháp này là không xét đến những điều kiện gia công cụ thể nên giá trị lượng dư thường lớn hơn giá trị cần thiết

Phương pháp tính toán phân tích tập trung vào việc xem xét các yếu tố hình thành lớp kim loại cần được cắt gọt, nhằm tạo ra các chi tiết hoàn chỉnh.

Trong đồ án này chỉ tra theo thống kê kinh nghiệm

- Phay mặt đầu và khoan 2 lỗ tâm

+ Lƣợng dƣ phay mặt đầu: Lƣợng dƣ a = 1 mm (Bảng 3.142 Sổ tay CNCTM I)

+ Lƣợng dƣ khoan 2 lỗ tâm: Là toàn bộ khối lƣợng kim loại nằm trong lỗ

- Tiện Bề mặt trụ ngoài :

+ Tiện thô: Lƣợng dƣ 2a = 2 mm

+ Tiện tinh: Lƣợng dƣ 2a= 0.5 mm (Bảng 3.124 Sổ tay CNCTM tập 1)

4.1.4 Tra chế độ cắt cho từng bước công nghệ

Nguyên công 1: Phay mặt đầu và khoan lỗ tâm

- Lƣợng chạy dao: S = 0.12 mm/vòng (bảng 5-60/STCNCTM-II)

→ Số vòng quay trục chính nt =

→ chọn theo máy n = 500 vòng/phút

- Lƣợng chạy dao: S = 0,12 mm (bảng 5-62/STCNCTM-II)

→ Số vòng quay trục chính: nt =

05 vòng/ phút → chọn theo máy n = 479 vòng/phút

Nguyờn cụng 2: Tiện mặt trụ ỉ25, ỉ20 , ỉ15

- Chọn chế độ cắt khi tiện thô mặt ngoài bằng dao tiện thép gió

- Lƣợng chạy dao: S = 0,4 mm/vòng (bảng 5-60/STCNCTM-II)

→ Số vòng quay trục chính: nt =

= f2 vòng/ phút → chọn theo máy n = 500 vòng/phút

- Chọn chế độ cắt khi tiện tinh mặt ngoài bằng dao tiện thép gió

- Lƣợng chạy dao: S = 0.4 mm (bảng 5-62/STCNCTM-II)

→ Số vòng quay trục chính: n t =

49 vòng/ phút → chọn theo máy n = 1350 vòng/phút

Nguyờn cụng 3: Trở đầu trục tiện thụ và tinh đoạn trục ỉ20

- Chọn chế độ cắt khi tiện thô mặt ngoài bằng dao tiện thép gió

- Lƣợng chạy dao: S = 0,4 mm/vòng (bảng 5-60/STCNCTM-II)

→ Số vòng quay trục chính: nt =

= f2 vòng/ phút → chọn theo máy n = 500 vòng/phút

- Chọn chế độ cắt khi tiện tinh mặt ngoài bằng dao tiện thép gió

- Lƣợng chạy dao: S = 0.4 mm (bảng 5-62/STCNCTM-II)

→ Số vòng quay trục chính: n t =

49 vòng/ phút → chọn theo máy n = 1350 vòng/phút

4.1.5 Thời gian cơ bản cho từng nguyên công

* Tiện mặt trụ ỉ25 và vỏt mặt đầu

- Công thức tính thời gian là: i n S

  + L là chiều dài bề mặt gia công: L = 67 mm

+ L1 là chiều dài ăn dao: 1  0,52 tg

* Tiện mặt trụ ỉ25, ỉ20 vỏt đầu trục

- Công thức tính thời gian là: i n S

+ L là chiều dài bề mặt gia công

+ L 1 là chiều dài ăn dao: 1  0,52 tg

* Tiện mặt trụ ỉ20: t = 1 mm, φ = 10 o , L = 28 mm, 2 7,5

TÍNH CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐIỀU KHIỂN CHO TOÀN MÁY

Lịch sử ra đời của hệ thống điều khiển tự động

Lịch sử phát triển của điều khiển tự động bắt đầu từ trước công nguyên với đồng hồ nước có phao điều chỉnh Ktesibios ở Hy Lạp Cornelis Drebble, người Hà Lan, đã sáng chế hệ điều chỉnh nhiệt độ đầu tiên vào thế kỷ 17 Tiếp theo, vào năm 1765, Polzunov người Nga phát minh ra hệ điều chỉnh mức đầu tiên Jame Watt đã ứng dụng hệ điều chỉnh tốc độ trong công nghiệp vào năm 1769 Thế chiến thứ hai đã thúc đẩy sự phát triển lý thuyết và ứng dụng của điều khiển tự động, dẫn đến việc chế tạo máy bay lái tự động, hệ thống điều khiển vị trí cho pháo và các loại vũ khí khác, cũng như hệ thống điều khiển tự động cho radar.

Trong những năm 1950, các phương pháp toán học và phân tích đã nhanh chóng phát triển và được ứng dụng rộng rãi Tại Mỹ, nghiên cứu trong miền tần số trở nên thịnh hành với những công trình ứng dụng của Bode, Nyquist và Black tại các trung tâm thí nghiệm điện tín Ngược lại, ở Liên Xô cũ, lĩnh vực lý thuyết và ứng dụng trong miền thời gian chiếm ưu thế.

Từ những năm 1980, sự phát triển của máy tính số đã cho phép điều khiển chính xác các đối tượng khác nhau Các phương pháp của Liapunov, Minorsky và lý thuyết điều khiển tối ưu hiện đại của L.S Pontryagin và R Bellman đã đóng góp quan trọng cho lĩnh vực này Nguyên tắc điều khiển thích nghi, bền vững, điều khiển mờ và các hệ thống thông minh đã ra đời và được áp dụng hiệu quả trong thực tiễn.

Ngày nay, các công cụ điều khiển đang phát triển nhanh chóng, nhưng các nguyên lý cơ bản vẫn giữ nguyên Hệ thống điều khiển tự động, bao gồm cả bán tự động, là thành phần thiết yếu trong dây chuyền sản xuất và máy móc hiện đại, đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển kinh tế Lý thuyết điều khiển cổ điển đã giới thiệu khái niệm phản hồi để khắc phục vấn đề của bộ điều khiển vòng hở, trong đó bộ điều khiển vòng kín sử dụng tín hiệu phản hồi để điều chỉnh trạng thái hoặc đầu ra của hệ thống động lực.

DUT.LRCC trong hệ thống hoạt động bằng cách tiếp nhận đầu vào, chẳng hạn như điện áp trong động cơ điện, và tạo ra hiệu ứng ở đầu ra, ví dụ như tốc độ hoặc mô-men xoắn của động cơ Các thông số này được đo bằng cảm biến và xử lý bởi bộ điều khiển Kết quả thu được, tức là tín hiệu điều khiển, sẽ được sử dụng làm đầu vào cho chu trình xử lý, tạo thành một vòng khép kín.

Các bộ điều khiển vòng kín có những ƣu điểm so với các bộ điều khiển vòng hở là:

- Loại trừ nhiễu (nhƣ ma sát không đo đƣợc ở động cơ)

Đảm bảo thực hiện hiệu quả ngay cả trong mô hình không chắc chắn, khi cấu trúc mô hình không tương thích với quy trình thực tế và các thông số mô hình không chính xác.

- Các chu trình không ổn định có thể ổn định hóa

- Giảm độ nhạy cho các thông số biến đổi

- Kết quả theo dõi đặt trước được cải thiện

Trong một số hệ thống, điều khiển vòng kín và điều khiển vòng hở hoạt động song song, trong đó điều khiển vòng hở được tích hợp vào vòng tiến để cải thiện hiệu quả theo dõi giá trị đặt trước.

Một cấu trúc điều khiển kín phổ biến là bộ điều khiển PID b Lý thuyết điều khiển hiện đại

Lý thuyết điều khiển hiện đại sử dụng mô tả không gian trạng thái trong miền thời gian, khác với phân tích trong miền tần số của lý thuyết điều khiển cổ điển Mô hình này thể hiện hệ thống vật lý qua các đầu vào, đầu ra và biến trạng thái liên quan đến phương trình trạng thái bậc một Để đơn giản hóa, các biến và biểu thức được viết dưới dạng ma trận, áp dụng cho hệ thống động lực tuyến tính Biểu diễn không gian trạng thái, hay còn gọi là "xấp xỉ miền thời gian", cho phép phân tích và mô phỏng hệ thống với nhiều đầu vào và đầu ra một cách hiệu quả Thêm vào đó, việc sử dụng biến đổi Laplace trong mô hình này giúp mã hóa toàn bộ thông tin về hệ thống mà không bị giới hạn bởi các điều kiện tuyến tính và zero ban đầu.

DUT.LRCC gian trạng thái đề cập đến không gian mà các hệ trục là các biến trạng thái, trong đó trạng thái của hệ thống được biểu diễn dưới dạng một vector trong không gian đó.

5.1.2 Những phương thức điều khiển chính

Mọi hệ thống điều khiển phải đảm bảo trước hết độ ổn định của trạng thái vòng kín

Trong các hệ thống tuyến tính, việc thay thế trực tiếp các cực có thể đạt được để đảm bảo độ ổn định Đối với các hệ điều khiển phi tuyến, lý thuyết đặc biệt, thường dựa trên học thuyết của Aleksandr Lyapunov, được sử dụng để duy trì tính ổn định mà không cần quan tâm đến các quá trình động học bên trong Khả năng đáp ứng các biến đổi chức năng phụ thuộc vào việc nhận dạng mô hình và lựa chọn phương thức điều khiển Kỹ thuật điều khiển chính bao gồm: a Điều khiển thích nghi, sử dụng nhận dạng trực tuyến các thông số của quá trình hoặc điều chỉnh độ lợi bộ điều khiển, từ đó đạt được đặc tính bền vững mạnh mẽ Điều khiển thích nghi đã được ứng dụng lần đầu trong ngành công nghiệp không gian vào những năm 1950 và đã đạt được thành công lớn b Điều khiển phân cấp.

Hệ thống điều khiển phân cấp là một cấu trúc điều khiển dạng cây, trong đó các thiết bị và phần mềm được tổ chức theo cách có thứ bậc, thường được thực thi qua mạng máy tính, tạo thành một hệ thống điều khiển mạng lưới Điều khiển thông minh áp dụng nhiều phương pháp trí tuệ nhân tạo như mạng nơ-ron, xác suất Bayesian, logic mờ, máy học, lập trình tiến hóa và giải thuật di truyền để quản lý các hệ thống động lực Trong khi đó, điều khiển tối ưu tập trung vào việc tối ưu hóa tín hiệu điều khiển dựa trên các tiêu chí giá thành đã được xác định trước, chẳng hạn như trong trường hợp của một vệ tinh, nơi lực đẩy là yếu tố quan trọng.

DUT.LRCC yêu cầu một lượng nhiên liệu nhất định để đạt được quỹ đạo mong muốn Hai phương pháp thiết kế điều khiển tối ưu phổ biến trong công nghiệp là Điều khiển dự đoán mô hình (MPC) và Điều khiển tuyến tính-bậc hai-Gauss (LQG) MPC cho phép xem xét các ràng buộc trên tín hiệu hệ thống, điều này rất quan trọng trong nhiều quy trình công nghiệp Tuy nhiên, cấu trúc "điều khiển tối ưu" của MPC chỉ có ý nghĩa khi đạt được kết quả cụ thể, vì nó không tối ưu hóa một chỉ số chính xác của hệ thống điều khiển vòng kín Bên cạnh các bộ điều khiển PID, MPC cũng được ứng dụng rộng rãi trong điều khiển quá trình Điều khiển bền vững nhằm loại bỏ độ bất định trong thiết kế bộ điều khiển, giúp giải quyết những khác biệt nhỏ giữa hệ thống thực và mô hình toán học Các công cụ điều khiển bền vững như Bode đã chứng tỏ độ ổn định, trong khi các phương pháp không gian trạng thái đôi khi không ổn định Một ví dụ hiện đại của kỹ thuật điều khiển bền vững là thiết kế vòng lặp H-vô tận do Duncan McFarlane và Keith Glover phát triển Cuối cùng, điều khiển ngẫu nhiên cho phép thiết kế điều khiển với độ bất định trong mô hình, đòi hỏi phải tính toán các vi phân ngẫu nhiên trong quá trình thiết kế.

5.1.3 Các đặc điểm của điều khiển

Trong những năm qua, đã có nhiều chiến lược điều khiển được phát minh, từ các bộ điều khiển tổng quát như PID đến các bộ điều khiển chuyên dụng cho hệ thống đặc thù, đặc biệt là trong lĩnh vực robotics và điều khiển hành trình.

Một bài toán điều khiển có nhiều đặc điểm quan trọng, trong đó độ ổn định là yếu tố hàng đầu Bộ điều khiển cần đảm bảo hệ vòng kín ổn định, không chỉ riêng độ ổn định của vòng hở Việc lựa chọn bộ điều khiển không hợp lý có thể làm giảm độ ổn định của hệ vòng hở, điều này cần được tránh Đôi khi, cần thiết phải đạt được các đặc tính động học đặc biệt trong vòng kín để đảm bảo hiệu suất tối ưu.

Một đặc điểm nổi bật khác là khả năng loại bỏ nhiễu loạn bước, thông qua việc sử dụng bộ tích phân trong vòng hở, cho phép đạt được hiệu quả cao trước khi hệ thống điều khiển được áp dụng Đối với các loại nhiễu khác, cần xem xét nhiều hệ thống con khác nhau để đảm bảo hiệu quả xử lý.

Chọn phương thức điều khiển

(1) Dùng rơ-le điện từ (cơ bản)

Hình 5 2 :Rơ le điện từ (kiếng)

Dựa trên điều kiện thực tế của sinh viên và giá thành, nhóm chúng tôi đã quyết định lựa chọn phương án điều khiển bằng bộ vi điều khiển Arduino.

Tính chọn các thiết bị điều khiển

(1) Bộ vi điều khiển Aduirno R3

Hình 5.5:Bộ vi điều khiển Aduirno R3

Arduino UNO được trang bị 14 chân digital, cho phép đọc và xuất tín hiệu với hai mức điện áp 0V và 5V Mỗi chân có dòng vào/ra tối đa là 40mA Vi điều khiển ATmega328 tích hợp các điện trở pull-up cho mỗi chân, tuy nhiên, các điện trở này không được kết nối mặc định.

Một vài thông số của Arduino UNO R3

Vi điều khiển ATmega328 họ 8bit Điện áp hoạt động 5V DC (chỉ đƣợc cấp qua cổng USB)

Tần số hoạt động 16 MHz

Dòng tiêu thụ khoảng 30mA Điện áp vào khuyên dùng 7-12V DC Điện áp vào giới hạn 6-20V DC

Số chân Digital I/O 14 (6 chân hardware PWM)

Số chân Analog 6 (độ phân giải 10bit)

Dòng tối đa trên mỗi chân I/O 30 mA

Dòng ra tối đa (5V) 500 mA

Dòng ra tối đa (3.3V) 50 mA

Bộ nhớ flash 32 KB (ATmega328) với 0.5KB dùng bởi bootloader

(2) Module công tắc hành trình :

Hình 5.6: Module công tắc hành trình

Module công tắc hành trình bao gồm công tắc hành trình, điện trở và đèn LED, giúp dễ dàng tích hợp với Arduino và các mạch vi điều khiển khác Công tắc hành trình thường được sử dụng để giới hạn hành trình của các cơ cấu máy móc, như xilanh khí nén.

Van điện từ Airtac được ứng dụng rộng rãi trong các dây chuyền sản xuất tự động, lắp ráp máy móc và chế tạo thiết bị cơ khí, điện tử.

Van điện từ được chế tạo với thiết kế phù hợp, sử dụng vật liệu an toàn và chống gỉ như đồng và gang Cấu tạo của van bao gồm thân van và coil điện, đảm bảo hiệu suất và độ bền cao.

Thân van được chế tạo từ kim loại chắc chắn, có khả năng chống va đập và có nhiều loại như 2 cổng, 3 cổng 2 vị trí, 5 cổng 2 vị trí và 5 cổng 3 vị trí Đầu coil đóng vai trò quan trọng trong việc sinh ra từ trường để điều khiển hoạt động của van, với 4 loại cường độ điện phổ biến là 12V, 24V, 110V và 220V.

Là bộ phận giúp biến đồi dòng điện 220VAC thành 24VDC phục vụ cấp nguồn cho các linh kiện điện tử khác

(5) Cảm biến quang tiệm cận :

Hình 5 9: Cảm biến quang tiệm cậm

Mục đích của mô hình là nhận diện sự xuất hiện của trứng trong quá trình mang trứng, từ đó gửi tín hiệu đến bộ vi điều khiển Arduino để dừng động cơ, thực hiện thao tác tách vỏ trứng.

 Các chú ý khi đấu dây cho cảm biến :

+ Dây Mầu Xanh Dương : GND

+ Dây Mầu Đen: Tín hiệu NPN thường mở ( Tín hiệu ra bằng điện áp cấp nuôi cho cảm biến )

(6) Màn hình hiển thị LCD (2 dòng )

 Mục đích : Hiển thị số trứng đã đập trong 1 lần vận hành của máy , nhằm thuận tiện cho quá trình thống kê và xử lí sản phẩm ,…

Đoạn chương trình nạp vào Arduino

 Mục đích : Nhằm điều khiển và điểu khiển quá trình vận hành của máy

#include const int rs = 9, en = 8, d4 = 5, d5 = 4, d6 = 3, d7 = 2; const int sensor = 7; int dem = 0;

LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7); void setup() {

// put your setup code here, to run once: lcd.begin(16,2); pinMode (sensor,INPUT); pinMode(10,OUTPUT); pinMode(11,OUTPUT);

Serial.begin(9600);} void loop() { lcd.setCursor(0,0); lcd.print("DO AN TOT NGHIEP"); lcd.setCursor(0,1); lcd.print("TRUNG DA DAP:"); if(digitalRead(sensor) == LOW)

{digitalWrite(11,0); digitalWrite(10,1); delay(4000); digitalWrite(10,0); digitalWrite(11,1); dem++; lcd.setCursor(14,1); lcd.print(dem); delay(100);} else

Hình 5.11:Sơ đồ đấu dây mạch điều khiển

HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG, BẢO HÀNH, SỬA CHỮA VÀ AN TOÀN

Hướng dẫn sử dụng

6.1.1 Điều chỉnh về vận hành máy :

Kiểm tra cẩn thận chân đế dựng các máng trứng để tránh đổ vỡ trứng khi chƣa sử dụng

Trước khi vận hành phải kiểm tra máy , người vận hành phải có trang bị an toàn về an toàn vệ sinh thực phẩm,

Kiểm tra lưới dao tách trứng có đảm bảo hoạt động bình thường

Sau khi đập và tách hết trứng phải ngắt nguồn điện , kiểm tra , lau chủi vệ sinh máy

6.1.2 Những điều cần biết khi vận hành máy :

Kiểm tra toàn bộ các cơ cấu của máy trước khi vận hành

Kiểm tra hệ thống dẫn động xích

Khi chi tiết bị mắc kẹt trong máy thì phải cho dừng máy để lấy ra , không đƣợc dùng vật khác đóng vào chi tiết

Khi thao tác máy phải đứng có khoảng cách vừa phải một bên để đề phòng trứng văng lên người

Không đƣợc dùng bụng , ngực để tì vào thành máy

Tra mỡ vào dây xích để đảm bảo bôi trơn

Vệ sinh và bôi mở hàng tuần vào xích tải

Vệ sinh máy hàng ca làm việc bằng giẻ khô mềm

 Sữa chữa các dạng khuyết tật , nguyên nhân và cách khắc phục:

 Hệ thống xích tải không vận hành

 Động cơ không làm việc đƣợc

 Có vật gì vướng vào trục xích tải

 Kiểm tra lại các bộ phận động cơ điện

 Kiểm tra lại truyền động xích

 Máy không tách được trứng

Do cơ cấu tách xảy ra vấn đề , cần kiểm tra và hiệu chỉnh lại khoảng cách của cơ cấu bằng cơ cấu căn chỉnh

6.2.1 Các qui định về an toàn khi vận hành máy:

- Chỉ làm việc khi máy và dụng cụ cắt ở tình trạng tốt

- Phần không làm việc của dụng cụ cắt , các bộ phận chuyển động của máy nhƣ: trục quay, xích tải,….phải có dụng cụ bao che chắc chắn

- Bộ phận che chắn phải được xem xét , kiểm tra tỉ mỉ trước khi làm việc

- Không đƣợc làm việc khi thiếu bộ phận bảo hộ và bộ phận dó bị hỏng

- Không dƣợc dùng tay hay dụng cụ gì khác để hãm dụng cụ cắt hoặc bộ phận chuyển động khi dang quay

Dụng cụ cắt cần được mài đúng quy định, đảm bảo cân bằng và không có vết nứt Việc kiểm tra tỉ mỉ các lưỡi dao là rất quan trọng để tránh hiện tượng bong ra do lắp ghép kém.

- Phế liệu vỏ trứng,đƣợc đƣa về nơi quy định

- Khi làm việc không đƣợc lau chùi tra dầu mỡ

- Vỏ động cơ , tủ điều khiển phải đƣợc nối đất chắc chắn để đảm bảo an toàn về điện

Kiểm tra pha là bước quan trọng trước khi vận hành máy móc, vì việc mất hoặc giảm pha có thể gây nguy hiểm, dẫn đến cháy máy, động cơ hoặc mô tơ Do đó, cần thực hiện kiểm tra pha toàn diện trong xưởng và cho từng máy để đảm bảo an toàn trong quá trình sản xuất.

Trước khi máy hoạt động, việc kiểm tra hiệu điện thế là rất quan trọng Bất kỳ sự thay đổi nào về điện áp trong quá trình sản xuất, dù là tăng hay giảm, đều có thể gây nguy hiểm cho máy Do đó, hãy đảm bảo rằng điện áp được kiểm tra kỹ lưỡng để bảo vệ thiết bị.

- Nối đất: để an toàn cho tất cả các máy đều nối đát để đảm bảo an toàn

- Kiểm tra chiều dòng điện: trước vận hành kiểm tra chiều dòng điện của máy này so với máy khác nếu ngƣợc chiều thì nối lại

- Do mô men khởi động rất lớn nên phải mở từng máy và mở từng động cơ để tránh dòng điện khởi động quá tải

- Trước khi chuẩn bị vận hành máy phải biết cách sử dụng của máy

- Trước khi cho máy chạy phải kiểm tra xem trên máy có còn vướng bất kì vật gì hay không, nếu có thì lấy ra

Trước khi khởi động máy, cần kiểm tra xem các dao cắt đã được nén an toàn hay chưa và đảm bảo rằng các trục dao quay trơn tru, không bị kẹt.

- Trước khi cho vận hành , máy phải trong trường hợp sẵn sàng