Nghiên cứu thiết kế cải tiến thiết bị làm bánh tráng rế tại cơ sở sản xuất bánh tráng rế phong phú

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHẠM THẾ LINH NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ CẢI TIẾN THIẾT BỊ LÀM BÁNH TRÁNG RẾ TẠI CƠ SỞ SẢN XUẤT BÁNH TRÁNG RẾ PHONG PHÚ NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 605204 SKC007519 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHẠM THẾ LINH NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ CẢI TIẾN THIẾT BỊ LÀM BÁNH TRÁNG RẾ TẠI CƠ SỞ SẢN XUẤT BÁNH TRÁNG RẾ PHONG PHÚ NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 605204 Hướng dẫn khoa học: TS MAI ĐỨC ĐÃI Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2017 %Ӝ*,È2'Ө&9¬ĈҤ27Ҥ2 75ѬӠ1*ĈҤ,+Ӑ&6Ѭ3+Ҥ0.Ӻ7+8Ұ7 7+¬1+3+Ӕ+Ӗ&+Ë0,1+ 3+,ӂ81+Ұ1;e7/8Ұ19Ă17+Ҥ&6Ӻ 'jQKFKRJLҧQJYLrQSKҧQELӋQ 7rQÿӅWjLOXұQYăQWKҥFVӻ 1JKLrQFӭXWKLӃWNӃFҧLWLӃQWKLӃWEӏOjPEiQKWUiQJUӃWҥLFѫVӣVҧQ[XҩWEiQK WUiQJUӃ3KRQJ3K~ 7rQWiFJLҧ 3+Ҥ07+ӂ/,1+ MSHV: 1620410 Ngành: ӻWKXұWFѫNKt Khóa: 2016-2018 Ĉӏnh Kѭӟng: ӬQJGөQJ +ӑYjWrQQJѭӡLSKҧQELӋQ TS.Phan Cơng Bình &ѫTXDQF{QJWiF KRD&ѫNKtFKӃWҥRPi\ ĈLӋQWKRҥLOLrQKӋ 0939974979 ,é.,ӂ11+Ұ1;e7 9ӅKuQKWKӭF NӃWFҩXOXұQYăQ ĈҥW\rXFҫX 9ӅQӝLGXQJ 2.1 Nh̵n xét v͉–ÀŠŠ‘ƒŠб…ǡ”Ù”‰ǡЛ…ŠŽЛ…ǡŠï……Š‹Ъ––”‘‰OX̵QYăQ 1ӝLGXQJWKӵFKLӋQPDQJÿҫ\ÿӫWtQKKӑFWKXұWFKROXұQYăQWKҥFVƭ 2.2 Nh̵š±–¯žŠ‰‹ž˜‹Ю…•у†о‰Š‘Ц…–”À…Š†РЪ–“—М…пƒ‰рк‹Šž……ׯ“—‹¯аŠ Š‹ЮŠŠ…пƒ’Šž’Ž—С–•лŠф—–”À–—Ю 7UtFKGүQNӃWTXҧQJKLrQFӭXÿ~QJTXLÿӏQK 2.3 Nh̵š±–˜Ыͭc tiêu nghiên cͱu, ph˱˯ng pháp nghiên cͱu s͵ dͭng LVTN 0өFWLrXQJKLrQFӭXYjSKѭѫQJSKiSVӱGөQJKӧSOê 2.4 Nh̵n xét T͝ng quan cͯƒ¯͉ tài ĈӅWjLSKKӧSYӟLOXұQYăQWKҥFVƭ 2.5 ŠСš±–¯žŠ‰‹ž˜͉ n͡‹†—‰Ƭ…ŠН–Žрн‰…пƒ 1ӝLGXQJYjFKҩWOѭӧQJFӫDOXұQYăQÿҥW\rXFҫX 2.6 ŠСš±–¯žŠ‰‹ž˜͉ kh̫£‰ͱng dͭ‰ǡ‰‹ž–”а–Šх…–‹Э…ͯƒ¯͉ tài ĈӅWjLFyNKҧQăQJӭQJGөQJYjQJKLrQFӭXPDQJJLiWUӏWKӵFWLӉQFDR 2.7 Lu̵˜£…О…ŠЯŠ•уƒǡ„е•—‰Šф‰з‹†—‰‰¿ȋ–Š‹͇t sót t͛n t̩i): 1/XұQYăQFҫQNLӇPWUDWKrPFiFVDLVyWYӅWUuQKEj\9tGөQӝLGXQJWUrQ+uQK1.10QKѭQJOҥLJKLWKDP NKҧRWUrQ+uQK1.6 21ӃXÿѭӧFWKuSKkQWtFKYjVRViQKYӅFKҩWOѭӧQJWK{QJVӕNӻWKXұWVҧQSKҭPQKLӅXKѫQWKD\YuWKLӃWEӏYu PDQJWtQKӭQJGөQJ  9tGөELrQGҥQJEiQKÿӅ[XҩWFyÿӝEӅQWKӃQjRVRYӟLVҧQSKҭPÿDQJFyWUrQWKӏWUѭӡQJYuEiQKUӃUҩWGӉEӏ YӥUDNKLVӱGөQJ PӭFÿӝKjLOzQJFӫDNKiFKKjQJ II CÁC VҨ0ӄ CҪN LÀM RÕ &iFFkXK͗LFͯDJL̫QJYLrQSK̫QEL͏Q 1ĈӅWjLPDQJWtQKӭQJGөQJWKuQJRjLVRViQKYӅWKLӃWEӏWUrQWKӏWUѭӡQJFNJQJFҫQSKҧLFyVRViQKYӅWK{QJ VӕFKҩWOѭӧQJVҧQSKҭPEiQKWUiQJUӃ 9tGөELrQGҥQJҧQKKѭӣQJÿӃQÿӝEӅQVҧQSKҭPQKѭWKӃQjR 2ĈӅWjLPDQJWtQKWKӵFWLӉQӭQJGөQJQrQFK~êÿӃQWtQKKLӋXTXҧQKѭÿѫQJLҧQGӉVӱGөQJGӉEҧRWUuEҧR GѭӥQJWtQKNLQKWӃ1rQFiFYҩQÿӅWӗQWҥLFӫDÿӅWjLSKҧLFyKѭӟQJJLҧLTX\ӃWU}UjQJWURQJOXұQYăQ SKkQWtFKYjFXQJFҩSJLҧLSKiSQKѭQJFKѭDFҫQWKӵFKLӋQQJD\ Tốc độ bánh đai, công thức (2.12) Từ biểu đồ 2.1, ta có Csp = 2,98 N/mm So sánh với Ps = 26,6 N Vậy thỏa điều kiện tổng lực dọc chiều chuyển động hệ thống không vượt khả chịu lực cắt tới hạn đai Xác định tốc độ động Sử dụng hộp giảm tốc có hệ số giảm tốc i = 1, cơng thức (2.13) Tính Momen động cơ, công thức (2.14), (2.15), (2.16), (2.17) Tính Momen tải trọng hệ thống TJ, cơng thức (2.18), (2.19) 74 Tính Momen ma sát TF, công thức (2.20) Do hệ thống không chịu tác động lực trọng trường nên Tg = N.m Hệ thống không bị tác động ngoại lực nên Te = N.m Xác định momen cực đại Momen tăng tốc Momen chuyển động Momen giảm tốc Momen để giữ hệ thống trạng thái nghỉ Vậy momen cực đại Tpeak = TA = 0,64 N.m Với tốc độ động N = 284 vòng/phút Công suất cần thiết động Do điều kiện thực tế, chọn động Yaskawa mã SGMP-02AW12B công suất 200W, khối lượng 2,3 kg, thông số tra tài liệu [8] Tra Tpeak N động biểu đồ 4.1 thuộc vùng B vùng động hoạt động không liên tục Điều thỏa phương pháp chuyển động hệ thống 75 Với động Servo chọn, chọn điều khiển động phù hợp nhà sản xuất Yaskawa với mã SGDA-02A 4.4.3 Tính tốn kiểm bền cho nội suy Thực kiểm bền cho dẫn hướng trục X Y Đây chi tiết chịu lực cấu nội suy chi tiết nguy hiểm, ảnh hưởng đến hoạt động tồn thiết bị có cố Dựa tài liệu [1], [11], kiến thức từ học phần Thiết kế kỹ thuật nâng cao hỗ trợ phần mềm ANSYS Kiểm bền cho nội suy trường hợp nguy hiểm nội suy vị trí trục X trục Y cuối hành trình vươn dài Hình 4.24: Vị trí nguy hiểm nội suy Chuyển cụm chi tiết sang phần mềm ANSYS 76 Hình 4.25: Cập nhập cụm chi tiết phần mềm ANSYS Tiến hành cập nhập vật liệu, thay đổi kết nối cụm cho phù hợp tiến hành tạo lưới Hình 4.26: Thay đổi liên kết tiến hành tạo lưới 77 Đặt khớp cố định đầu hai trượt trục X đặt lực trọng trường Hình 4.27: Tạo khớp cố định đặt lực trọng trường Phân tích kết từ phần mềm ANSYS Ứng suất dẫn hướng Hình 4.28: Ứng suất dẫn hướng 78 Ứng suất lớn dẫn hướng P = 27,108 MPa, nằm giới hạn ứng suất chảy vật liệu chế tạo thép khơng rỉ [P] = 207 MPa Hình 4.29: Hệ số an toàn ứng suất dẫn Mức biến dạng dẫn hướng Hình 4.30: Mức biến dạng dẫn hướng trục X 79 Hình 4.31: Mức biến dạng dẫn hướng trục Y Mức biến dạng trục X 0,32 mm trục Y 2,7 mm, nội suy hoạt động bình thường với mức biến dạng Phản lực vị trí ổ trượt Hình 4.32: Phản lực vị trí ổ trượt trục X 80 Phản lực vị trí ổ trượt 185,6 N Ổ trượt sử dụng nhà sản xuất SKF mã LBCR25A [12] có khả chịu tải cố định C0 = 3350 N tải động C = 3350 N hoạt động bình thường với mức phản lực Kết luận: Cơ cấu nội suy đảm bảo điều kiện an tồn vị trí nguy hiểm hoạt động bình thường 4.5 Lập trình Arduino Mạch Arduino lựa chọn để sử dụng thiết bị có mã MEGA 2560 sử dụng nguồn V – 12 V Hình 4.33: Mạch Arduino MEGA 2560 Sơ đồ chân mạch Arduino MEGA 2560 Hình 4.34: Sơ đồ chân mạch Arduino MEGA 2560 Hệ thống chân tín hiệu mạch Arduino MEGA 2560 bao gồm 81 54 chân digital (12 chân sử dụng chân PWM) 16 đầu vào analog Đấu nối thiết bị với mạch Arduino công dụng Chân Analog + (A0): Biến điều khiển thời gian di chuyển mâm Điều chỉnh thời gian cấu nội suy di chuyển mâm, giảm xuống bánh khơng đủ thời gian chín cơng nhân khơng theo kịp tốc độ máy + (A1): Biến điều khiển thời gian rải bột vành (t1) Điều chỉnh thời gian rải bột vành ngoài, thay đổi theo ý muốn người sử dụng với loại bánh + (A2): Biến điều khiển thời gian rải bột vòng bánh (t2) Điều chỉnh thời gian rải bột vòng bánh, thay đổi theo ý muốn người sử dụng với loại bánh + (A3): Biến điều khiển độ lệch tâm Điều chỉnh độ lệch tâm cấu rải bột so với tâm bánh để rải vòng bánh, thay đổi theo ý người sử dụng loại bánh Chân Digital + (2): Nút nhấn Start Nút khởi động chu trình hoạt động máy + (3): Nút nhấn Stop Nút dừng máy vị trí chu trình giữ chế độ chờ đến có tín hiệu từ nút nhấn Start + (4, 5, 6): Điều khiển xung động servo nội suy trục X (PWM) Cấp xung điều khiển động servo nội suy trục X + (7, 8): Cảm biến hành trình trái phải trục X Cảm biến hành trình đảm bảo dừng máy nội suy bị lỗi vượt khỏi khoảng chuyển động lập trình, lắp hai đầu trục X + (9, 10, 11): Điều khiển xung động servo nội suy trục Y (PWM) Cấp xung điều khiển động servo nội suy trục Y + (12, 22): Cảm biến hành trình trái phải trục Y 82 Cảm biến hành trình đảm bảo dừng máy nội suy bị lỗi vượt khỏi khoảng chuyển động lập trình, lắp hai đầu trục Y + (23, 24): Đèn tín hiệu Start Stop Xuất tín hiệu Output điều khiển đèn Start Stop + (25): Cảm biến cấu rải bột Cảm biến kiểm tra hoạt động cấu rải bột + (26): Điều khiển động rải bột Thông qua mạch rơle để cấp nguồn cho động rải bột hoạt động + (27, 28): Cổng tín hiệu lỗi từ Driver động servo trục X Y Nhận tín hiệu lỗi từ Driver động servo trục X Y + (29, 30): Reset Driver động servo trục X Y Xuất tín hiệu reset liệu Driver động servo trục X Y, cấu nội suy tiến hành dò gốc lại + (31): Đèn báo lỗi Xuất tín hiệu Output điều khiển đèn báo xảy lỗi + (32): Điều khiển valve xilanh cấu rải bột Thơng qua mạch rơle điều khiển valve kích nhả xi lanh thay đổi bán kính rải bột + (33): Điều khiển valve xi lanh hứng bột Thông qua mạch rơle điều khiển valve kích nhả xilanh cấu hứng bột + (34): Cảm biến hành trình kích xi lanh hứng bột Nhận tín hiệu xi lanh hứng bột đến vị trí hứng bột (cuối hành trình kích) + (35): Điều khiển động mâm nướng bánh Thông qua mạch rơle để cấp nguồn cho động mâm nướng bánh + (36, 37, 38, 39, 40): Điều khiển valve xi lanh li hợp mâm bánh Thơng qua mạch rơle điều khiển valve kích nhả xi lanh điều khiển li hợp mâm nướng bánh 83 Hình 4.35: Mạch rơle điều khiển tín hiệu từ Arduino Dựa tài liệu hỗ trợ lập trình Arduino [9] tham khảo module điều khiển Internet Chu trình rải bột mâm nướng bánh Hình 4.36: Chu trình rải bột mâm bánh + Bộ nội suy di chuyển đến tâm mâm nướng bánh, xilanh hứng bột vị trí kích + Rút xi lanh hứng bột, kích xi lanh li hợp tương ứng mâm, rải bột vịng ngồi 84 + Sau thời gian rải bột vành (t1), nội suy di chuyển theo trục Y đến vị trí lệch tâm, lúc kích xi lanh thay đổi đường kính rải bột khởi động động mâm nướng bánh; rải bột vòng bánh + Sau thời gian rải bột vành (t2), hoàn thành bánh, kích xi lanh hứng bột, rút xi lanh li hợp xi lanh thay đổi đường kính rải bột đồng thời ngừng động mâm nướng bánh + Khi xi lanh hứng bột đến cuối hành trình, nội suy di chuyển đến mâm nướng bánh lập trình Chương trình điều khiển Arduino viết phần mềm Arduino IDE Hình 4.37: Khai báo tâm mâm nướng bánh Hình 4.38: Chu trình rải bột mâm nướng bánh 85 Chƣơng GIA CÔNG VÀ LẮP RÁP THIẾT BỊ 5.1 Q trình gia cơng lắp ráp thiết bị Hình 5.1: Gia cơng, lắp ráp cấu rải bột Hình 5.2: Gia cơng, lắp ráp cấu nội suy 86 Hình 5.3: Gia cơng, lắp ráp bàn nướng bánh Hình 5.4: Gia cơng, lắp ráp li hợp 87 Hình 5.5: Lắp ráp truyền dẫn gas Hình 5.6: Lắp ráp thiết bị điện khí nén 88 ... tráng rế sở sản xuất bánh tráng rế Phong Phú, giúp nâng cao suất cho sở sản xuất Hình 1.1: Sản phẩm sở sản xuất bánh tráng rế Phong Phú 1.2 Tính cấp thiết đề tài Thực tế sở bánh tráng rế Phong Phú, ... 1.4: Sản xuất bánh tráng rế thủ công sở bánh tráng rế Phong Phú sản phẩm thủ cơng Hình 1.5: Sản phẩm bánh rế sản xuất thiết bị PGS.TS.Trần Dỗn Sơn thiết kế chế tạo Hình 1.6: Thiết bị làm bánh tráng. .. sản xuất, hệ thống thiết bị sở sản xuất bánh tráng rế Phong Phú - Đánh giá ưu, nhược điểm thiết bị có - Đề xuất thiết kế cải tiến + Phương pháp tạo hình bánh rế + Thiết kế cấu tạo hình bánh rế