PHÂN TÍCH NHIỆM VỤ THIẾT KẾ
Thành lập nhóm thiết kế
Để tối ưu hóa hiệu quả công việc thiết kế, nhóm chúng tôi đã thực hiện trắc nghiệm tính cách cho từng thành viên Dưới đây là một số đặc điểm và nét tính cách nổi bật của các thành viên trong nhóm.
Thành viên: TRẦN HÌNH MỸ HUYỀN
Sở thích: Đọc sách, du lịch, các hoạt động tập thể, đi chùa và nấu ăn
Người có tính cách quản lý và tổ chức tốt, sống tình cảm và vị tha, luôn sẵn lòng giúp đỡ mọi người Họ dễ dàng chiếm được cảm tình của người khác và luôn cẩn trọng trong cách ứng xử với gia đình và bạn bè Với tính mạnh mẽ, quyết tâm và nỗ lực, họ có khả năng hoàn thành kế hoạch giải quyết vấn đề mới lạ một cách hiệu quả và sáng tạo.
Thành viên: NGUYỄN ĐÌNH DUẨN
Sở thích: Nghe nhạc, thể thao, vi tính,…
Người có tính cách sôi nổi, đáng tin cậy và sống nghiêm túc, chân thật Họ luôn thể hiện sự kiên nhẫn và quyết tâm trong công việc, với tư duy thực tế và ý chí mạnh mẽ Bên cạnh đó, họ cũng có khả năng sáng tạo phong phú và không ngần ngại bày tỏ ý tưởng của mình.
Thành viên: NGUYỄN PHONG HUỲNH
Sở thích: Hoạt động tập thể, thể thao, âm nhạc và khoa học
Người có tính cách độc lập và tự giải quyết vấn đề, thường sống nội tâm và nhạy cảm Họ là những người chính chắn, tự tin, đáng tin cậy và rõ ràng trong mục tiêu của mình Luôn hành động theo kế hoạch và có trách nhiệm với những gì mình làm.
Thành viên: NGUYỄN VĂN TÚ
Sở thích: Du lịch, âm nhạc, cà phê và công nghệ thông tin
Người có tính cách thích sự thay đổi và khám phá những điều mới mẻ, luôn lạc quan và yêu đời Họ có tính tự lập cao, khả năng hòa nhập tốt với mọi người, biết lắng nghe và thể hiện bản thân một cách hiệu quả Với trực giác nhạy bén, họ thường hành động theo lý trí và có cái nhìn thực tế về cuộc sống.
Thành viên: ĐẶNG THANH HIẾU
Sở thích: Game điện tử, đọc sách, bơi lội, nghe nhạc và xem phim
Tính cách của người sống nội tâm thường thể hiện qua sự thích quan sát và khả năng trực giác nhạy bén Họ có xu hướng giữ kín cảm xúc, độc lập và tự tin trong việc giải quyết vấn đề Với lối suy nghĩ thực tế và ý chí mạnh mẽ, họ luôn duy trì sự công bằng và chính trực trong mọi tình huống.
Thành viên: NGUYỄN PHƯỚC HIÊN
Sở thích: Du lịch, xem phim, cà phê, âm nhạc và hoạt động tập thể
Tính cách của người này rất tình cảm và hài hước, luôn biết cách mang lại niềm vui và sự thoải mái cho người xung quanh Họ tự tin, hòa đồng và đáng tin cậy, thể hiện sự chính chắn trong mọi tình huống Ngoài ra, họ cũng ứng xử một cách tinh tế và khéo léo trong các mối quan hệ với gia đình và bạn bè, đồng thời luôn xem xét các vấn đề một cách công bằng, thẳng thắn và nhanh nhạy.
Thành viên: HỒ TRUNG KIÊN
Sở thích: Thể thao, du lịch, âm nhạc, xe cộ và công nghệ thông tin
Người có tính cách năng động và nhiệt tình thường sống với nhịp sống sôi nổi Họ biết lắng nghe và chia sẻ cảm xúc, đồng thời giàu trí tưởng tượng và sẵn sàng bày tỏ ý tưởng của mình Với khả năng làm việc nhanh chóng và hiệu quả, họ luôn thể hiện sự kiên nhẫn và quyết tâm trong việc hoàn thành mọi nhiệm vụ.
Để đạt được hiệu quả và sự thống nhất trong nhóm làm việc, cần xác định 8 vai trò quan trọng Sau khi phân tích tính cách và khả năng của từng thành viên, nhóm chúng tôi đã quyết định phân công vai trò cụ thể cho mỗi người.
1 Người điều phối: TRẦN HÌNH MỸ HUYỀN
2 Người lập kế hoạch: TRẦN HÌNH MỸ HUYỀN
3 Người sáng tạo: HỒ TRUNG KIÊN
4 Người giám sát – đánh giá: ĐẶNG THANH HIẾU
5 Người khám phá: NGUYỄN VĂN TÚ
6 Người làm việc: NGUYỄN PHONG HUỲNH
7 Người chăm sóc nhóm: NGUYỄN PHƯỚC HIÊN
8 Người kết thúc công việc: NGUYỄN ĐÌNH DUẨN
Phát biểu bài toán thiết kế
Kẹo là sản phẩm thực phẩm ngọt, thường ở dạng viên, thỏi hoặc dẻo, với thành phần chính là đường Các loại kẹo chứa đường bao gồm kẹo cứng, kẹo mềm, kẹo caramel, kẹo dẻo, và kẹo bơ cứng, cùng nhiều loại kẹo khác Trong thương mại, kẹo được phân loại thành nhiều nhóm dựa trên lượng đường và cấu trúc của chúng.
Nhu cầu về kẹo không chỉ đáp ứng sở thích về hương vị và giải trí mà còn mang lại giá trị dinh dưỡng, cung cấp vitamin, kháng sinh và khoáng chất cần thiết cho cơ thể Các nhà sản xuất đã chú trọng đến bề ngoài và tính chất của kẹo, sáng tạo ra nhiều loại kẹo dẻo với màu sắc và đặc tính đa dạng Để sản xuất một viên kẹo dẻo, quy trình thực hiện cần phải trải qua nhiều công đoạn kỹ lưỡng và chặt chẽ.
Trong quy trình sản xuất kẹo, các bước thực hiện thường có sự tương đồng, trong đó công đoạn đánh trộn và nhào đóng vai trò quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm cuối cùng.
Có thể nói đây là công đoạn tạo ra chất lượng kẹo theo đúng yêu cầu sản phầm.
Kẹo sau khi nấu được bổ sung thêm các nguyên liệu như kẹo bơ, sữa bột, nhân quả và hương liệu để tăng giá trị dinh dưỡng và cảm quan Để đảm bảo các nguyên liệu được trộn đều và kẹo đạt chất lượng cao, cần phải trải qua công đoạn nhào kẹo Trong sản xuất kẹo thủ công, thợ làm kẹo thường nhào bằng tay, nhưng việc này không an toàn khi kẹo còn nóng Khi sản xuất với quy mô lớn, việc nhào kẹo bằng tay không đủ năng suất, vì vậy máy nhào kẹo được sử dụng để hỗ trợ quá trình này, giúp việc nhào kẹo trở nên dễ dàng và nhanh chóng hơn.
Trên thị trường hiện nay, có nhiều loại máy nhào kẹo với thiết kế đa dạng Trong quá trình nhào và trộn nguyên liệu, kẹo thường mềm và chín, do đó, các cơ cấu như tay quay con trượt, hệ thống xy lanh khí nén, và trục hình sao được sử dụng để nhào kẹo theo nhiều hướng khác nhau Sau khi khảo sát nhu cầu và tìm ý tưởng, nhóm chúng tôi đã bắt tay vào thiết kế và chế tạo máy nhào kẹo.
KẾ HOẠCH THỰC HIỆN VÀ BIỂU ĐỒ THANH
Nhiệm vụ 1 :Lập kế hoạch
Công việc : Xác định các công việc phải thực hiện, nguồn nhân lực, đưa ra lịch trình thiết kế
Nhiệm vụ 2 : Xác định nhu cầu khách hàng
Xác định nhu cầu của khách hàng là một phần quan trọng trong công việc, bao gồm việc thực hiện thăm dò nhu cầu tại 10 tòa nhà cao trên 5 tầng và các địa điểm có sử dụng thang máy.
Nhiệm vụ 3 : Xác định yêu cầu kỹ thuật
Sử dụng phương pháp QFD và ngôi nhà chất lượng là cách hiệu quả để xác định các yêu cầu của khách hàng, đồng thời đánh giá khả năng cạnh tranh của sản phẩm trên thị trường Việc áp dụng những công cụ này giúp doanh nghiệp hiểu rõ hơn về nhu cầu của khách hàng và tối ưu hóa sản phẩm để phù hợp với xu hướng thị trường.
Nhiệm vu 4 : Đưa ra ý tưởng thiết kế
Công việc bao gồm việc phân tích các chức năng thành các chức năng con và cốt lõi, tham khảo các thiết kế liên quan, đồng thời đưa ra ý tưởng cho từng chức năng con Cuối cùng, các ý tưởng này sẽ được tổng hợp thành những ý tưởng chung cho sản phẩm thiết kế.
Nhiệm vụ 5: Đánh giá ý tưởng, chọn phương án thiết kế
Công việc : sử dụng ma trân quyết dinh để lựa chọn 1 ý tưởng thiết kế
Nhiệm vụ 6: Thiết kế cấu trúc sản phẩm
Công việc bao gồm việc tính toán và thiết kế chi tiết các bộ phận, xác định hình dáng kết cấu của từng chi tiết, cũng như xây dựng các bản vẽ mô hình hệ thống Ngoài ra, cần thực hiện các tính toán lý thuyết để xác định các thông số của máy nhào, bao gồm kết cấu, khối lượng và kích thước theo yêu cầu.
Nhiệm vụ 7: Thiết kế chi tiết sản phẩm
Công việc của chúng tôi bao gồm nghiên cứu và phát triển các giải thuật điều khiển cho hệ thống Tất cả các thành viên trong nhóm sẽ tham gia vào việc mô phỏng mô hình làm việc dựa trên các số liệu đã được tính toán.
Nhân lực: Kiên + Tú + Duẩn
Nhiệm vụ 8: Đánh giá sản phẩm
Công việc bao gồm việc đánh giá khả năng làm việc và khả năng chế tạo của sản phẩm thông qua mô hình hệ thống cùng các bộ phận liên quan, đồng thời tiến hành đánh giá các chỉ tiêu khác để đảm bảo chất lượng và hiệu suất sản phẩm.
Nhân lực : Hiếu (với ý kiến của cả nhóm)
Nhiệm vụ 9 : Viết thuyết minh và báo cáo
Công việc : viết báo các kỹ thuật, thực hiện báo cáo thuyết trình cho dự án
XÁC ĐỊNH NHU CẦU
Bước 1: Xác định các thông tin cần thiết.
Đối tượng sẽ phải tiến hành thu thập thông tin: nhà cung cấp thiết bị, khách hàng trực tiếp sử dụng, nhà thiết kế…
Đối tượng nào sẽ là khách hàng chính sử dụng máy nhào kẹo tự động
Các thông tin về máy nhào kẹo như: mục đích sử dụng, tính năng, mức độ an toàn…
Bước 2: Xác định phương pháp thu thập dữ liệu được dung
Sử dụng phương pháp thăm dò và khảo sát đối tượng :
Nhà cung cấp: hỏi 5 người
Khách hàng trực tiếp sử dụng: hỏi 20 người
Nhà thiết kế : hỏi 10 người.
Bước 3: Xác định bảng câu hỏi cá nhân
Cần đưa ra 10 câu hỏi phạm vi tập trung vào hệ thống thang máy , gồm các nội dung chính như sau:
Bước 4: Thiết kế câu hỏi
1) Nếu nhà máy của bạn phải nhào kẹo thì bạn chọn phương án nào a Nhào tay. b Nhào bằng máy tự động c Nhào máy bán tự động
2) Theo bạn , khối lượng đường một lần nhào của máy : a Từ 1kg đến 50kg. b Từ 50kg đến 100kg. c Từ 100kg đến 150kg.
3) Điều đầu tiên bạn hỏi về máy nhào kẹo : a Năng suất cao b An toàn c Gọn nhẹ , dễ sử dụng.
4) Theo bạn , yêu cầu bảo trì máy như thế nào ? a Bảo trì đúng hạn b Nhanh chóng dễ dàng. c Chi phí bảo trì thấp.
Việc lắp bộ điều chỉnh tốc độ cho máy nhào kẹo có thể mang lại lợi ích đáng kể, vì nó cho phép người dùng điều chỉnh tốc độ nhào kẹo và tạo độ dẻo theo yêu cầu Tuy nhiên, một số người cho rằng việc này không cần thiết do tốn thêm chi phí.
Máy nhào kẹo có cần tính thẩm mỹ hay không là một câu hỏi thú vị Một số người cho rằng không cần thiết, vì năng suất sản xuất mới là yếu tố quan trọng nhất Tuy nhiên, cũng có ý kiến cho rằng tính thẩm mỹ là cần thiết, vì nó giúp thu hút và tạo thiện cảm với khách hàng.
Việc thiết kế các bộ phận bảo vệ an toàn cho người sử dụng máy nhào kẹo là rất cần thiết, tuy nhiên, một số người có thể cho rằng máy này không có nhiều nguy hiểm Một giải pháp hợp lý là lắp thêm nút dừng khẩn cấp để đảm bảo an toàn trong trường hợp gặp sự cố.
Việc lắp thiết bị đo nhiệt độ cho đường có thể là cần thiết để dễ dàng nhận biết khi kẹo đạt độ dẻo theo yêu cầu Tuy nhiên, một số người cho rằng điều này không cần thiết vì tốn kém chi phí Ngoài ra, cũng có ý kiến cho rằng có thể quan sát và cảm nhận độ dẻo của kẹo bằng mắt thường và khi sờ vào mà không cần thiết bị đo.
9) Đối tượng sử dụng máy nhào kẹo a Nhà máy sản xuất bánh kẹo b Nhà máy chế biết hoa quả c Nhà máy sản xuất nước trái cây.
Việc thiết kế thêm bộ phận bánh lăn cho máy có thể gây tranh cãi Một số ý kiến cho rằng cần thiết vì nó giúp dễ dàng di dời máy Tuy nhiên, cũng có những quan điểm phản bác rằng không cần thiết, vì máy thường được đặt cố định và ít di dời Hơn nữa, việc thêm bánh lăn có thể làm giảm độ vững của máy Do đó, lựa chọn hợp lý có thể là không thiết kế thêm bánh lăn.
Bước 5: Sắp xếp các câu hỏi
Câu hỏi cho khách hàng là người sử dụng và nhà cung cấp thiết bị
Về mục đích sử dụng
1) Nếu nhà máy của bạn phải nhào kẹo thì bạn chọn phương án nào a Nhào tay. b Nhào bằng máy tự động c Nhào máy bán tự động
2) Nhà máy, hoặc người sử dụng máy nhào kẹo để làm: a Nhào bột. b Nhào đường nẩu chảy đạt tới độ dẻo nhất định c Nhào đường khô
3) Theo bạn , khối lượng đường một lần nhào của máy : a Từ 1kg đến 50kg. b Từ 50kg đến 100kg. c Từ 100kg đến 150kg.
4) Điều đầu tiên bạn hỏi về máy nhào kẹo : a Tốc độ nhanh , tiết kiệm thời gian b An toàn c Gọn nhẹ , dễ sử dụng.
Lắp bộ điều chỉnh tốc độ cho máy nhào kẹo có thể mang lại lợi ích quan trọng, giúp điều chỉnh tốc độ nhào kẹo và tạo độ dẻo theo yêu cầu Tuy nhiên, một số người cho rằng việc này không cần thiết do tốn thêm chi phí.
Việc lắp thiết bị đo nhiệt để kiểm tra nhiệt độ của đường có thể là cần thiết, vì nó giúp dễ dàng nhận biết khi kẹo đạt độ dẻo theo yêu cầu Tuy nhiên, một số người cho rằng không cần thiết vì tốn kém chi phí, hoặc có thể dựa vào quan sát bằng mắt thường và cảm nhận khi sờ vào để đánh giá độ dẻo của kẹo.
7) Theo bạn , yêu cầu bảo trì máy như thế nào ? a Bảo trì đúng hạn b Nhanh chóng dễ dàng. c Chi phí bảo trì thấp.
Việc thiết kế thêm bộ phận bánh lăn cho máy có thể được xem xét từ nhiều khía cạnh Một số ý kiến cho rằng cần thiết vì nó giúp dễ dàng di dời máy Tuy nhiên, cũng có quan điểm cho rằng không cần thiết, vì máy thường được đặt cố định và ít khi di dời Hơn nữa, việc thêm bánh lăn có thể làm giảm độ vững của máy Do đó, lựa chọn hợp lý là không thiết kế bánh lăn, vì lý do máy không di chuyển thường xuyên và cần giữ vững trong quá trình hoạt động.
Máy nhào kẹo có cần tính thẩm mỹ hay không là một câu hỏi được nhiều người quan tâm Một số người cho rằng tính năng suất là yếu tố quan trọng nhất, trong khi những người khác lại nhấn mạnh rằng thiết kế bắt mắt có thể thu hút và tạo thiện cảm với khách hàng.
Về mức độ an toàn
Việc thiết kế thêm các bộ phận bảo vệ an toàn cho người sử dụng máy nhào kẹo là rất cần thiết, mặc dù máy này không có nhiều nguy hiểm Một giải pháp khả thi là lắp đặt nút dừng khẩn cấp để đảm bảo an toàn trong trường hợp gặp sự cố.
Câu hỏi dành cho nhóm chuyên trách
1) Theo bạn hệ thống máy nhào kẹo có được ưu điểm và nhược điểm gì
2) Bạn hãy mô tả hệ thống máy nhào kẹo như thế nào là tối ưu nhất
3) Đối tượng nào quan tâm nhất vấn đề náy
Bước 6: Thu thập dữ liệu.
Những câu trả lời của khách hàng
1.Nhà máy sản xuất bánh kẹo.
2.Nhào đường nấu chảy đạt được độ dẻo nhất định
4 Tốc độ nhanh , tiết kiệm thời gian.
6 Không vì có thể nhìn bằng mắt và cảm nhận được khi sờ vào
9 Có vì dễ thu hút và gây thiện cảm với khách hàng.
Bước 7: Rút gọn dữ liệu
Về đặc tính sử dụng
Mục đích sử dụng là giảm thời gian nhào kẹo , tang khối lượng kẹo được nhào cải thiện năng suất , và tang hiệu quả trong việc sản xuất kẹo.
Hệ thống máy nhào kẹo phải hoàn toàn tự động , dễ dàng vận hành , máy chạy êm , ổn định.
Về mức độ an toàn
Phải đảm bảo tuyệt đối an toàn cho người sử dụng
Qua kết quả khảo sát ở trên ta rút ra các yêu cầu khách hàng như sau:
Kết cấu thẩm mỹ cao
Giá thành lắp đặt và bảo trì thấp
XÁC ĐỊNH YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA BÀI TOÁN THIẾT KẾ (QFD)
Máy nhào kẹo đóng vai trò quan trọng trong quy trình sản xuất kẹo, được sử dụng rộng rãi trong các dây chuyền sản xuất bánh kẹo và các cửa hàng sản xuất kẹo quy mô vừa và nhỏ.
Bước 2: Xác định yêu cầu khách hàng
Từ những khác hàng sử dụng và thu thập thông tin từ khách hàng, ta có thể đưa ra các yêu cầu sau:
Phân phối đều nguyên liệu, thành phần trong kẹo.
An toàn vệ sinh thực phẩm.
Hệ thống hoạt động thông minh.
Ít bảo trì sữa chữa.
Thiết kế gọn gàn, thẩm mỹ.
Tuổi thọ cao, phụ tùng thay thế dễ dàng, dễ bảo trì sữa chữa.
Bước 3: Xác định mức độ quan trọng các yêu cầu khách hàng
Các yêu cầu khách hàng Tầm quan trọng
Thẩm mỹ và dễ thao tác 1.5
Giá thành hợp lý 1 Phân phối đều nguyên liệu 1
Dễ bảo trì sữa chữa 1
Bước 4: Xác định và đánh giá mức độ cạnh tranh
Các yêu cầu khác hàng Mức yêu cầu Mức hiện tại Mức thiết kế
Thẩm mỹ và dễ thao tác 5 4 5
Phân phối đều nguyên liệu 4 4 4
Dễ bảo trì sữa chữa 4 4 4
Bước 5: Xác định thông số kỹ thuật
Mạch điều khiển xylanh khí nén
Lực ép của xy lanh.
Thông số kỹ thuật của các chi tiết trong máy (cơ cấu Man, bộ truyền hộp giảm tốc ).
Hình dạng, kích thước máy nhào kẹo.
Bước 6: Đánh giá mối quan hệ giữa yêu cầu khách hàng với thông số kỹ thuật
Các yêu cầu khác hàng Thông số kỹ thuật Quan hệ
Năng suất cao Lực ép của xy lanh 9
Tốc độ nhào kẹo 9 Công suất động cơ 1
Tuổi thọ cao Vật liệu chế tạo 9
Thẩm mỹ và dễ thao tác
Hình dạng và kích thước 9
Hình dạng và kích thước 3
Phân phối đều nguyên liệu
Tốc độ nhào kẹo 3 Mạch điều khiển xy lanh 3
Dễ bảo trì sữa chữa
Hình dạng và kích thước 3
Mạch điều khiển xy lanh 3
Các chi tiết máy dễ tháo lắp 9
Mạch điều khiển xy lanh 3
Các chi tiết lắp ráp 3
Bước 7: Đánh giá mối liên hệ giữa các thông số kỹ thuật
Hình dạng và kích thước
Vật liệu chế tạo 9 Các chi tiết lắp ghép 3
Giá thành sản xuất Bộ điều khiển 9
Vật liệu chế tạo 9 Hình dạng và kích thước 3
Lực ép xy lanh 3 Lực ép Mạch điều khiển xylanh 9
Bước 8: Thiết lập giá trị giới hạn của các thông số kỹ thuật
Xây dựng mô hình ngôi nhà thông minh:
Không đáp ứng Đáp ứng rất ít Đáp ứng
1 số mặt Hầu như đáp ứng Đáp ứng hoàn toàn
Lự c é p x y la n h B ộ đ iề u k h iể n M ạ ch đ iề u k h iể n x y la n h V ậ t liệ u C h i ti ế t lắ p k h á c H ìn h d ạ n g , k íc h t h ư ớ c G iá t h à n h M ứ c y ê u c ầ u M ứ c h iệ n t ạ i M ứ c th iế t kế H ệ s ố t ầ m q u a n t rọ n g T ỉ lệ c ả i ti ế n H ệ s ố c ả i ti ế n t u y ệ t đ ố i H ệ s ố c ả i ti ế n t ư ơ n g đ ố i
Thẩm mỹ và dễ thao tác 9 9 5 4 5 1
Phân phối đều nguyên liệu 3 3 3 4 4 4 1 1 4 0
Dễ bảo trì sữa chữa 3 9 3 4 4 4 1 1 4 0
Tầm quan trọng tuyệt đối 2 1 6 2 1 6 0 8 4 2 1 6 1 1 1 2 4 3 2 7 9 0 8 1 1 4 5 4
Giá trị chuẩn cạnh tranh kỹ
Giá trị mục tiêu 3 0 0 3 6 0 0 Đơn vị N S e c $
Sau khi hoàn thiện ngôi nhà chất lượng theo yêu cầu của khách hàng, chúng ta đã xác định được các yêu cầu kỹ thuật cho hệ thống thang máy tải khách, dựa trên khả năng cạnh tranh và tầm quan trọng của từng yêu cầu.
ĐƯA RA Ý TƯỞNG CHO BÀI TOÁN THIẾT KẾ
Phân tích chức năng
- Đối với máy nhào kẹo, chức năng quan trọng nhất của nó là “trộn và nhào khối kẹo”.
- Áp lực từ khí nén, độ cứng của khối kẹo, trọng lượng của khối kẹo là các năng lượng được sử dụng cho việc thiết kế hệ thống.
- Dòng vật liệu đi vào hệ thống là gelatin, nước, mạch nha, phụ gia và muối.
Cuối cùng, việc nhận diện thông tin do hệ thống biến đổi là rất quan trọng Qua việc rà soát yêu cầu của khách hàng từ chương trước, chúng ta có thể xác định các thông tin về hệ thống thang máy mà người sử dụng có thể nhận biết.
Để đáp ứng yêu cầu thiết kế, cần xác định hai thông tin quan trọng: liệu khối kẹo có bị biến dạng hay không và các nguyên liệu sau khi xử lý có được trộn đều hay không Những câu trả lời cho những câu hỏi này sẽ được thể hiện qua kết quả đầu ra của sơ đồ.
ĐÁNH GIÁ Ý TƯỞNG, CHỌN RA PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
Ưu nhược điểm của các phương án
Phương án 1 (dùng ba xylanh khí nén):
Hoạt động êm, ít ồn
Dễ dàng tự động hóa
Dễ thay đổi vị trí các xylanh
Thiết bị khó chế tạo chính xác cao, giá thành thiết bị cao
Tổn hao tiềm ẩn trong đường dẫn ống và rò rỉ bên trong các mối hàn làm giảm hiệu suất và phạm vi sử dụng
Phương án 2 (dùng cơ cấu tay quay con trượt):
Cơ cấu phổ biến, dễ chế tạo
Dễ thay thế, chi phí thấp
Yêu cầu bôi trơn liên tục
Kết cấu máy làm tăng kích thước máy
Phương án 3 (dùng bốn xylanh thủy lực):
Lực ép lớn, năng suất cao
Độ ồn nhỏ, êm ái
Dễ dàng tự động hóa
Thiết bị khó chế tạo chính xác cao
Giá thành thiết bị cao
Dầu thủy lực có thể gây mất ATVSTP
Ma trận quyết định
Tr ọng số (Wt) Ý tưởng
An toàn Vệ sinh thực phẩm 10 + S -
Dễ bảo trì, sửa chữa 5 S S S
Dễ dàng tự động hóa 5 + - +
Ta thấy trong 3 ý tưởng, ý tưởng 1 có điểm cao nhất Vậy phương án 1 là phù hợp nhất cho quá trình thiết kế sản phẩm máy nhào kẹo.
THIẾT KẾ SẢN PHẨM
Các dữ liệu ban đầu
Thiết kế hệ thống điều khiển
Lựa chọn hình dáng của máy
Lựa chọn thiết bị đảm bảo tính năng
Tính toán thiết kế máy
Hình 7.1 Các nội dung chính trong thiết kế sản phẩm
Thiết kế hệ thống
Để thiết kế hình dạng của máy nhào kẹo, ta đi sơ đồ như sau
Kết hợp với nhóm những yếu tố trong lược đồ
BTL MÁY NHÀO KẸO – NHÓM 05 - QUÁ TRINH THIẾT KẾ 23
Cấu trúc Hình dạng thô
Giao diện Hình dạng giao diện
Không gian, tính chất, môi trường, kinh phí, …
Quá trình thiết kế, hình dáng cuối cùng
Mạch điều khiển khí nén Đầu ép kẹp Động cơ điện
Hộp GT+Cơ cấu Man
Hệ thống máy nhào kẹo
Hệ thống Xylanh khí nén Hệ thống truyền động bàn xoay
Hình 7.2 Quá trình lựa chọn hình dáng sản phẩm
Ta có hình dạng máy như sau
Tính toán hệ thống
7.3.1 Hệ thống xylanh khí nén
7.3.1.1 Thiết kế mạch điểu khiển khí nén
Hình 7.4 Sơ đồ mạch điều khiển khí nén.
Nguồn cấp khí nén đóng vai trò quan trọng trong hệ thống, kết nối với cửa xả để điều chỉnh dòng khí Van phân phối 5/2 giúp phân phối khí đến các xy lanh khí nén A và B, trong khi van tiết lưu một chiều kiểm soát lưu lượng khí Xy lanh khí nén A được trang bị cảm biến tiệm cận để phát hiện vị trí, tương tự như xy lanh khí nén C với cảm biến tiệm cận riêng Sự phối hợp giữa các thành phần này đảm bảo hoạt động hiệu quả của hệ thống khí nén.
Mạch điều khiển xy lanh khí nén hoạt động dựa trên cuộn Solenoid A và B khi có điện, khiến xy lanh A và B duỗi ra theo phương ngang Khi nhận tín hiệu a 1, cuộn Solenoid C được kích hoạt, làm cho xy lanh C duỗi xuống theo phương đứng, trong khi cuộn Solenoid A và B bị ngắt điện, khiến chúng tự động co lại nhờ lực lò xo của van phân phối Xy lanh C tiếp tục duỗi cho đến khi có tín hiệu c 1, lúc này cuộn Solenoid C bị ngắt điện và xy lanh C thu về tự động nhờ lực lò xo Khi có tín hiệu c 0, xy lanh A và B tiếp tục duỗi ra, chu kỳ hoạt động diễn ra liên tục.
Sơ đồ hành trình bước của hệ thống xy lanh khí nén:
Các bướ ccủa các xylan h.
Hình 7.5 Sơ đồ hành trình bước của xy lanh.
7.3.1.2 Cấu tạo của mạch điểu khiển xylanh khí nén
Bao gồm các khối thiết bị sau:
Nguồn khí nén: Máy nén khí, bình tích áp.
Các phần tử điều khiển: van phân phối 5/3 có cuộn solenoid, các cảm biến tiệm cận, van tiết lưu, van an toàn.
Các phần tử chấp hành: piston xi lanh tác động kép.
Phân phối khí nén: gồm hệ thống các ống dẫn để phân phối khí nén tới cơ cấu chấp hành.
Trong ngành công nghiệp, việc xây dựng trạm khí nén với quy mô sản xuất đa dạng là cần thiết để phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau Để hệ thống khí nén hoạt động bền vững và tin cậy, nguồn khí nén cần duy trì áp suất ổn định và được bôi trơn đúng cách cho các bộ phận điều khiển và cơ cấu chấp hành Do đó, cần trang bị các thiết bị như máy nén khí có thể tích hành trình không đổi, bình tích áp, bộ lọc hơi nước, bộ tra dầu và van điều chỉnh áp suất có cửa tràn.
Hình 7.6 Hệ thống máy nén khí trong công nghiệp.
Các phần tử điều khiển
Van phân phối điện từ 5/2.
Van 5/2 là một loại van điện từ có 5 cổng và 2 vị trí, bao gồm 1 cổng cấp khí tổng,
2 cổng phân chia khí và 2 cổng xả Cấu tạo của van phân phối 5/2 gồm:
Phần coil điện của van hoạt động khi nhận nguồn điện một chiều hoặc xoay chiều từ bên ngoài Tùy thuộc vào điện áp nguồn, như 24V hoặc 220V, van sẽ có những cách hoạt động khác nhau.
Van 5/2 điện từ có phần thân được chia thành 5 cửa và có 2 vị trí đảo chiều hoạt động, điều này giúp nó thực hiện chức năng đảo chiều hiệu quả.
Van tiết lưu là thiết bị điều chỉnh lưu lượng chất lỏng hoặc khí qua van, hoạt động dựa trên nguyên lý rằng lưu lượng tỷ lệ thuận với tiết diện dòng chảy Van này cho phép điều chỉnh lưu lượng theo cả hai chiều, với dòng khí nén di chuyển từ A đến B và ngược lại Tiết diện của van được điều chỉnh bằng vít, giúp linh hoạt trong việc kiểm soát lưu lượng.
Hình 7.8 Kí hiệu van tiết lưu có tiết diện thay đổi (Hãng Herion).
Van an toàn khí nén là thiết bị quan trọng trong hệ thống khí nén, có chức năng duy trì áp suất không vượt quá mức cài đặt Trong trạng thái bình thường, van được giữ kín nhờ lực ép của lò xo Khi áp suất khí nén vượt quá giới hạn an toàn, van sẽ mở ra, cho phép khí thoát ra ngoài, từ đó giảm áp suất dư trong bình chứa khí và đảm bảo an toàn cho hệ thống.
Hình 7.9 Cấu tạo van an toàn.
Cảm biến tiệm cận (Proximity Sensors).
Cảm biến tiệm cận, hay còn gọi là công tắc tiệm cận, hoạt động bằng cách phát hiện sự hiện diện của vật thể trong khoảng cách vài mm Thiết bị này chuyển đổi tín hiệu từ sự chuyển động hoặc sự xuất hiện của vật thể thành tín hiệu điện.
Hình 7.10 Cấu tạo cảm biến tiệm cận.
Các phần tử chấp hành.
Trong hệ thống mạch điều khiển, phần tử chấp hành quan trọng là xy lanh khí nén tác động kép Xy lanh khí nén là thiết bị cơ học hoạt động bằng khí nén, chuyển hóa năng lượng khí nén thành động năng Nguyên lý hoạt động của nó là không khí được nén vào trong xy lanh qua đầu piston, chiếm không gian bên trong và khiến piston di chuyển theo trục Khi hoàn thành hành trình, xy lanh đẩy khí nén ra ngoài, tiếp tục vòng tuần hoàn và tạo ra công để điều khiển thiết bị bên ngoài.
Hình 7.11 Xy lanh tác động kép (tác động hai chiều).
1 Cửa nối khoang piston 2 Cửa nối khoang cần piston 3 Cần piston 4. Khoang cần piston 5 Tiết diện cần piston 6 Piston 7 Tiết diện piston
7.3.1.3 Tính toán và lựa chọn xylanh khí nén
Lực cản kỹ thuật Độ cứng của kẹo: 14068 g
Suy ra lực cản kỹ thuật lớn nhất là:
Vậy lực cần thiết tạo ra từ xy lanh trong quá trình duỗi ra F ≥ F kt
⇒ Chọn lực ép đầu cần xy lanh là F 00 N
Thông số thiết kế xy lanh khí nén
Theo yêu cầu kỹ thuật và điều kiện làm việc của phương án thiết kế, xy lanh C cần lực đầu lớn nhất Do đó, khi tính toán, chỉ cần tập trung vào xy lanh C để từ đó lựa chọn xy lanh A và B tương ứng Dưới đây là bảng thông số kỹ thuật liên quan.
Thông số kỹ thuật Số liệu
Lực ép đầu cần ba xy lanh 300 N Áp suất làm việc 6 bar
Hành trình duỗi ra s 1 A và s 1B của xy lanh A và B 250 mm
Hành trình duỗi ra s 1 C của xy lanh
Hành trình thu lại s 2 A và s 2 B của xy lanh A và B 250 mm
Hành trình thu lại s 2 C của xy lanh C 200 mm
Thời gian xy lanh duỗi ra của ba xy lanh t 1 giây1,5
Thời gian xy lanh thu lại của ba xy lanh t 2 giây1,5
BẢNG 7.1 BẢNG THÔNG SỐ THIẾT KẾ XY LANH.
Tính toán các thông số
Ta có công thức tính lực lớn nhất ở hành trình tiến xy lanh là:
F max – Lực éo lớn nhất tạo ra ở đầu xy lanh (N) p – Áp suất làm việc của xy lanh (N/m 2 )
D – Đường kính trong của xy lanh (m) Vậy đường kính trong của xy lanh là:
⇒ Chọn xy lanh có đường kính D ≥27(mm)
Theo Catalogue của hãng Misumi, ta có các thông số lựa chọn xy lanh có kí hiệu sau:
Xy lanh A và xy lanh B: CA2B50-250JZ
Hình 7.12 Bảng thông số hành trình xy lanh.
Hình 7.13 Bảng thông số đường kính xy lanh.
Hình 7.14 Bản vẽ kỹ thuật của xy lanh
Hình 7.15 Bảng thông số các kích thước của xy lanh.
7.3.1.4 Tính lưu lượng cần thiết cấp cho hệ thống
Lưu lượng cần cấp cho xy lanh được tính theo công thức như sau:
Q: lưu lượng cần cấp cho xy lanh, m 3 /s
A: diện tích tác dụng của xy lanh (đối với hành trình tiến hay lùi), m 2 v: vận tốc cần piston, m/ s
Lưu lượng cần thiết cấp cho xy lanh A và B trong quá trình duỗi ra:
Lưu lượng cần thiết cấp cho xy lanh A và B trong quá trình thu về:
4 =2,75.10 −4 (m 3 /s),5¿ Lưu lượng cần thiết cấp cho xy lanh C trong quá trình duỗi ra:
4 =2,6.10 −4 (m 3 /s),6¿ Lưu lượng cần thiết cấp cho xy lanh C trong quá trình thu về:
4 =2,2.10 −4 (m 3 /s),2¿ Vậy lưu lượng khí lớn nhất cần cấp cho hệ thống từ bình chứa khí là:
7.3.2 Hệ thống truyền động bàn xoay
7.3.2.1 Giới thiệu về cơ cấu Man
Cơ cấu Man hay Mante, Geneva là cơ cấu chuyển đổi chuyển động quay liên tục thành chuyển động quay gián đoạn, sử dụng khâu dẫn (cần Man) có chốt và khâu bị dẫn (đĩa Man) với các rãnh tiếp xúc không liên tục Cơ cấu này được ứng dụng trong nhiều loại máy móc, chẳng hạn như cơ cấu ăn dao của máy bào, cơ cấu thay ụ dao của máy tiện tự động và cơ cấu đưa phim của máy chiếu phim.
Hình 7.16 Động học cơ cấu Man 4 rãnh.
Nguyên lý hoạt động của cơ cấu Man:
Bánh dẫn (1) có chốt (3) quay quanh tâm O1, trong khi bánh bị dẫn (2) là đĩa với các rãnh (4) quay quanh tâm O2 Khi bánh dẫn (1) quay, chốt trụ (3) sẽ lọt vào rãnh (4) của bánh bị dẫn (2) tại vị trí A, khiến bánh bị dẫn (2) quay quanh O2 cho đến khi chốt ra khỏi rãnh ở vị trí B, lúc này bánh bị dẫn (2) sẽ dừng lại nhờ cung tròn CDE trên bánh dẫn (1) tiếp xúc với cung tròn FGH trên bánh bị dẫn (2) Rãnh tiếp theo trên bánh bị dẫn (2) sẽ sẵn sàng cho chốt trên bánh dẫn (1) vào, đảm bảo quá trình truyền động diễn ra liên tục.
7.3.2.2 Tính toán hình học cơ cấu Man
Hình 7.17 Sơ đồ hình học cơ cấu Man.
Trong quá trình chốt trong rãnh và truyền động cho nhau, động học của cơ cấu Man tương tự như động học của cơ cấu Cu-lít.
Cơ cấu Man chuyển đổi chuyển động quay liên tục của bánh dẫn O2 thành chuyển động quay gián đoạn của bánh bị dẫn O1, điều này tạo ra chuyển động quay cho bàn xoay của máy nhào kẹo Với số rãnh trên đĩa Man thường là Z = 4, 6, 8, và yêu cầu thiết kế bàn xoay chỉ cần quay một góc 90 độ, nên cơ cấu Man có 4 rãnh là lựa chọn hợp lý Để đảm bảo an toàn và chống va đập, điều kiện cần thiết là tổng hai góc α và β phải thỏa mãn α + β ≤ π, trong đó góc α được xác định theo số rãnh của đĩa Man khi Z = 4.
Tỷ số giữa thời gian quay của bánh bị dẫn (t m) và thời gian không quay của nó (t 0) được xác định bằng công thức: t m / t 0 = Z - 2.
Thiết kế hệ thống điều khiển hệ thống xylanh khí nén và bàn xoay bằng relay
7.4.1 Sơ đồ mạch điều khiển
Hình 7.24 Sơ đồ mạch điều khiển của hệ thống
7.4.2 Mạch động lực khởi động động cơ điện
Hình 7.25 Sơ đồ mạch động lực khởi động động cơ điện.
1 – Động cơ điện 2 – Relay nhiệt bảo vệ quá tải 3 – Khởi động từ 4 – Cầu chì.
Thiết kế các chi tiết khác
Hình 7.26 Chày ép kẹo nằm ngang (bên trái).
Bảng 7.3 Bảng kích thước chày ép kẹo nằm ngang (bên trái).
Hình 7.27 Chày ép kẹo nằm ngang (bên phải).
BẢNG 7.4 BẢNG KÍCH THƯỚC CHÀY ÉP KẸO NẰM NGANG (BÊN PHẢI).
Chày ép từ trên xuống.
Hình 7.28 Chày ép kẹo từ trên xuống.
Bảng 7.5 Kích thước chày ép kẹo từ trên.
Khung đỡ xy lanh được làm bằng vật liệu: thép hộp 30 x 30 x 2 (mm) Có các kích thước như hình 4.4 như sau:
7.29 Kích thước khung đỡ xy lanh.
Vật liệu làm khung máy là thép hộp 30 x 30 x 2 (mm) Kích thước khung máy được thể hiện như hình 4.5.
Hình 7.30 Kích thước khung máy.
Hình 7.31 Kích thước bạc lót.
Hình 7.32 Kích thước cụm đỡ ổ lăn.
Nắp che cụm đỡ ổ lăn.
Hình 7.33 Kích thước nắp che.
MÔ PHỎNG SẢN PHẨM
Các bản vẽ cụm chi tiết
8.2.1 Các bản vẽ cụm chi tiết 2D
8.2.2 Các bản vẽ cụm chi tiết 3D
Mô tả hệ thống
Cách thức lắp ráp Máy nhào kẹo từ các thành phần được mô tả trong file
Cách thức hoạt động của máy được mô tả trong file
