(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế và chế tạo mô hình bộ phận định lượng và vô bịch máy đóng bịch Nấm Linh Chi

(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế và chế tạo mô hình bộ phận định lượng và vô bịch máy đóng bịch Nấm Linh Chi(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế và chế tạo mô hình bộ phận định lượng và vô bịch máy đóng bịch Nấm Linh Chi(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế và chế tạo mô hình bộ phận định lượng và vô bịch máy đóng bịch Nấm Linh Chi(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế và chế tạo mô hình bộ phận định lượng và vô bịch máy đóng bịch Nấm Linh Chi(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế và chế tạo mô hình bộ phận định lượng và vô bịch máy đóng bịch Nấm Linh Chi(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế và chế tạo mô hình bộ phận định lượng và vô bịch máy đóng bịch Nấm Linh Chi(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế và chế tạo mô hình bộ phận định lượng và vô bịch máy đóng bịch Nấm Linh Chi(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế và chế tạo mô hình bộ phận định lượng và vô bịch máy đóng bịch Nấm Linh Chi(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế và chế tạo mô hình bộ phận định lượng và vô bịch máy đóng bịch Nấm Linh Chi(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế và chế tạo mô hình bộ phận định lượng và vô bịch máy đóng bịch Nấm Linh Chi(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế và chế tạo mô hình bộ phận định lượng và vô bịch máy đóng bịch Nấm Linh Chi(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế và chế tạo mô hình bộ phận định lượng và vô bịch máy đóng bịch Nấm Linh Chi(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế và chế tạo mô hình bộ phận định lượng và vô bịch máy đóng bịch Nấm Linh Chi(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế và chế tạo mô hình bộ phận định lượng và vô bịch máy đóng bịch Nấm Linh Chi(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế và chế tạo mô hình bộ phận định lượng và vô bịch máy đóng bịch Nấm Linh Chi(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế và chế tạo mô hình bộ phận định lượng và vô bịch máy đóng bịch Nấm Linh Chi(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế và chế tạo mô hình bộ phận định lượng và vô bịch máy đóng bịch Nấm Linh Chi(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu thiết kế và chế tạo mô hình bộ phận định lượng và vô bịch máy đóng bịch Nấm Linh Chi

LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 24 tháng 09 năm 2017 (Ký tên ghi rõ họ tên) Nguyễn Văn Hưởng v LỜI CẢM ƠN Lời xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy hướng dẫn khoa học GVC.TS VĂN HỮU THỊNH - giảng viên trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM, Thầy nhiệt tình đóng góp ý kiến, giúp đỡ nhiều để tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp cách tốt Tôi xin gửi lời cảm ơn đến quý Thầy, Cô Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức tảng chuyên môn cho thời gian qua Đặc biệt xin gửi lời cảm ơn đến q Thầy, Cơ khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy tạo điều kiện thuận lợi cho q trình làm đến hồn thành luận văn Đồng thời, tơi xin cảm ơn gia đình, bạn bè quan tâm lo lắng đến sức khỏe tôi, giúp đỡ vật chất tinh thần để tơi hồn thành tốt luận văn tốt nghiệp Tơi xin chân thành cảm ơn! Tp Hồ Chí Minh, ngày 24 tháng 09 năm 2017 (Ký tên ghi rõ họ tên) Nguyễn Văn Hưởng vi TÓM TẮT Đề tài: “Nghiên cứu thiết kế chế tạo mơ hình phận định lượng vơ bịch máy đóng bịch nấm linh chi” dựa vào quy trình ni cấy nấm linh chi nước ta, để tạo máy phục vụ vào công việc sản xuất Tác giả thực thí nghiệm đo góc nghiêng thùng chứa ngun liệu, độ ẩm nguyên liệu (mùn cưa) số lần nén piston để lấy thông số đầu vào thực q trình tính tốn phận máy Trên sở tính tốn, tác giả tiến hành mơ hình hóa phận định lượng vơ bịch máy đóng bịch nấm linh chi phần mềm Autodesk Inventor trước chế tạo Qua đó, tác giả hồn thành việc chế tạo máy Thông số cụ thể máy: Tên Thơng số Động Kí hiệu: E 3114 - 414 - E2 Kích thước máy 1500x430x1500 (mm) Nguồn điện 220V - AC Năng suất 1000 lọ/giờ Số nhân công vận hành máy người Máy gồm piston sử dụng khí nén, băng tải xích di chuyển động cơ, tất điều khiển PLC S7 - 200 với nút nhấn (chạy, dừng, dừng khẩn cấp) Việc chạy thử nghiệm lặp lặp lại nhiều lần để tìm sai hỏng nhằm sửa chữa khắc phục kịp thời Sau trình thử nghiệm, tác giả nhận thấy máy hoạt động tốt, đặc điểm máy phù hợp với thông số yêu cầu ban đầu vii ABSTRACT Thesis: "Research on designing and manufacturing model of quantifying and packaging part of Lingzhi mushrooms packaging machines" based on the process of cultivating Lingzhi mushrooms in our country to create machines for production The author performed the tests of measuring declination angle of the material container, material moisture (sawdust) and compression times of the piston to get the input parameters to carry out the process of calculating machine parts Based on the calculation, the author also conducted the modeling quatifying and packaging part of Lingzhi mushroom packaging machine on Autodesk Inventor software prior to fabrication Thereby, the author has completed the machine fabrication Specific parameters of the machine: Name Parameters Electric motor Symbol: E 3114 - 414 - E2 Machine size 1500x430x1500 (mm) Electric source 220V - AC Productivity 1000 bags/hour The number of operating employees people The machine consists of pistons using compressed air, chain conveyor moved by the electric motor which are all controlled by PLC S7 - 200 with buttons (run, stop, emergency stop) Tests were run repeatedly several times to find defects to perform timely remedy After the testing process, the author found that the machine worked well, the characteristics of the machine were in accordance with the original requests viii MỤC LỤC LÝ LỊCH KHOA HỌC iii LỜI CAM ĐOAN v LỜI CẢM ƠN vi TÓM TẮT .vii MỤC LỤC ix DANH SÁCH CÁC HÌNH xiv DANH SÁCH CÁC BẢNG xvii Chương 19 TỔNG QUAN 19 1.1 Đặt vấn đề 19 1.2 Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn đề tài 20 1.2.1 Ý Nghĩa khoa học 20 1.1.2 Ý nghĩa thực tiễn 21 1.3 Mục tiêu nghiên cứu đề tài 21 1.3.1 Mục tiêu chung 21 1.3.2 Mục tiêu cụ thể 21 1.4 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 22 1.4.1 Đối tượng nghiên cứu 22 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu 22 1.5 Phương pháp nghiên cứu 22 1.5.1 Cơ sở phương pháp luận 22 ix 1.5.2 1.6 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể 22 Kết cấu đề tài 23 Chương 24 NẤM LINH CHI 24 2.1 Tổng quan nấm linh chi 24 2.1.1 Giới thiệu nấm linh chi 24 2.1.2 Đặc điểm sinh học nấm linh chi 25 2.1.3 Phân loại nấm linh chi 26 2.1.4 Đặc điểm sinh trưởng sinh sản 27 2.1.5 Thành phần hoá học tác dụng chữa bệnh nấm linh chi 29 2.1.6 Giới thiệu mạt cưa vi sinh vật phân giải nguyên liệu 30 2.1.7 Dây chuyền trồng nấm linh chi sử dụng bịch nilong 31 2.1.8 Sự khác quy trình ni cấy nấm linh chi nấm bào ngư 35 2.2 Tổng quan đề tài nghiên cứu nước 36 2.2.1 Các nghiên cứu nước 36 2.2.1.1 Máy đóng bịch hiệu WE - (China) [11] 36 2.2.1.2 Máy đóng bịch nấm hiệu VMBJ 15 - 24 Henan, China (Mainlnd) [12] 38 2.2.1.3 2.2.2 Máy đóng bịch nấm hiệu Zhengzhou Jinjia Machinery [13] 39 Các nghiên cứu nước 40 2.2.2.1 Máy đóng gói cố định bịch phơi nấm linh chi 40 2.2.2.2 Máy đóng bịch ni nấm linh chi 41 2.2.2.3 Máy đóng bịch phơi nịng [14] 42 x 2.3 Phương án thiết kế 43 2.3.1 Phương án 43 2.3.2 Phương án 45 2.3.3 Chọn phương án 47 Chương 49 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ THỰC NGHIỆM 49 3.1 Cơ sở lý thuyết 49 3.1.1 Tính piston, xylanh nén [3] 49 3.1.2 Tính truyền xích, xích tải băng tải xích ([1], [10]) 51 3.2 Cơ sở thực nghiệm 55 3.2.1 Thí nghiệm xác định mối liên hệ độ ẩm mùn cưa góc nghiêng thùng chứa phơi 55 3.2.1.1 Mục đích thí nghiệm 55 3.2.1.2 Mẫu thí nghiệm 56 3.2.1.3 Số lần thí nghiệm 58 3.2.1.4 Thiết bị thí nghiệm 58 3.2.1.5 Tiến hành thí nghiệm 58 3.2.1.6 Kết thí nghiệm với độ ẩm 55% góc nghiêng 50 độ 60 3.2.1.7 Kết thí nghiệm với độ ẩm 55% góc nghiêng 45 độ 61 3.2.1.8 Kết thí nghiệm với độ ẩm 55% góc nghiêng 40 độ 62 3.2.1.9 Kết thí nghiệm với độ ẩm 60% góc nghiêng 50 độ 63 3.2.1.10 Kết thí nghiệm với độ ẩm 60% góc nghiêng 45 độ 64 3.2.1.11 Kết thí nghiệm với độ ẩm 60% góc nghiêng 40 độ 65 xi 3.2.1.12 Kết thí nghiệm với độ ẩm 65% góc nghiêng 50 độ 65 3.2.1.13 Kết thí nghiệm với độ ẩm 65% góc nghiêng 45 độ 67 3.2.1.14 Kết thí nghiệm với độ ẩm 65% góc nghiêng 40 độ 67 3.2.1.15 Xử lý kết đo [7] 68 3.2.2 Thí nghiệm xác định chiều cao nguyên liệu chứa lọ phơi 72 3.2.2.1 Mục đích thí nghiệm 72 3.2.2.2 Mẫu thí nghiệm 73 3.2.2.3 Số lần thí nghiệm 73 3.2.2.4 Thiết bị thí nghiệm 73 3.2.2.5 Tiến hành thí nghiệm 73 3.2.2.6 Kết thí nghiệm với độ ẩm 55% piston nén lần 74 3.2.2.7 Kết thí nghiệm với độ ẩm 55% piston nén lần 75 3.2.2.8 Kết thí nghiệm với độ ẩm 55% piston nén lần 76 3.2.2.9 Kết thí nghiệm với độ ẩm 60% piston nén lần 77 3.2.2.10 Kết thí nghiệm với độ ẩm 60% piston nén lần 78 3.2.2.11 Kết thí nghiệm với độ ẩm 60% piston nén lần 79 3.2.2.12 Kết thí nghiệm với độ ẩm 65% piston nén lần 79 3.2.2.13 Kết thí nghiệm với độ ẩm 65% piston nén lần 81 3.2.2.14 Kết thí nghiệm với độ ẩm 65% piston nén lần 81 3.2.2.15 Xử lý kết đo [7] 82 Chương 87 TÍNH TỐN 87 4.1 Tính tốn phận định lượng nguyên liệu 87 xii 4.2 Tính động [Phụ lục 1] 88 4.3 Tính truyền xích [Phụ lục 2] 88 4.4 Tính tốn xích băng tải xích (Phụ lục 3) 89 4.5 Tính tốn piston [Phụ lục 4] 90 4.6 Tính tốn trục [Phụ lục 5] 90 4.7 Tính tốn ổ lăn, then [Phụ lục 6] 90 Chương 92 CHẾ TẠO, CHẠY THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ 92 5.1 Chế tạo 92 5.2 Chạy thử nghiệm 92 5.3 Đánh giá 94 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 95 Kết luận 95 Kiến nghị 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO 97 PHỤ LỤC 99 PHỤ LỤC 107 PHỤ LỤC 114 PHỤ LỤC 130 PHỤ LỤC 136 xiii DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 2.1: Nấm linh chi 24 Hình 2.2: Hình thái giải phẫu thể nấm linh chi 25 Hình 2.3: Cổ linh chi 26 Hình 2.4: Cổ linh chi sống ký sinh thân 26 Hình 2.5: Sáu loại linh chi phân theo màu sắc 27 Hình 2.6: Chu trình phát triển nấm linh chi 28 Hình 2.7: Dây chuyền trồng nấm linh chi 31 Hình 2.8: Đóng túi phương pháp thủ công 32 Hình 2.9: Cải tiến cách đóng bịch phơi nấm 32 Hình 2.10: Lị hấp bịch phơi nấm linh chi 33 Hình 2.11: Meo giống nấm linh chi 33 Hình 2.12: Nhà trồng nấm linh chi 34 Hình 2.13: Nấm linh chi phán tán bào tử 34 Hình 2.14: Phơi nấm linh chi kệ nhà kính 35 Hình 2.15: Máy đóng bịch phôi nấm hiệu WE - 37 Hình 2.16: Định lượng máy đóng bịch phơi nấm hiệu WE - 38 Hình 2.17: Máy đóng bịch phơi nấm hiệu VMBJ 15 - 24 38 Hình 2.18: Máy đóng bịch phơi nấm hiệu Zhengzhou Jinjia Machinery 39 Hình 2.19: Máy đóng gói cố định phơi nấm sinh viên thiết kế 40 Hình 2.20: Máy đóng bịch phôi nấm sinh viên thiết kế 41 xiv Đường kính trục tiết diện A: d A  M tdA / (0,1 )  23885,3 / (0,1 63)  15,6(mm) Với    63 , tra bảng 10.5  Chọn đường kính A: d A  20(mm) Xác định đường kính trục đĩa xích 1: Moment uốn tổng đĩa xích 1: M  M y1  M x1  2707,  2814, 42  3905, 37( N mm) Moment uốn tương đương đĩa xích 1: M td1  M 21  0,75T 21  3905,372  0,75  8099,372  8028,19( N mm) Đường kính trục tại đĩa xích 1: d1  M td1 / (0,1 )  8028,19 / (0,1 63)  10,84(mm) Với    63 , tra bảng 10.5  Chọn đường kính đĩa xích 1: d1  20(mm) Xác định đường kính trục đĩa xích 2: Moment uốn tổng đĩa xích 2: M  M y  M x  3220, 42  7739, 62  8432, 74( N mm) Moment uốn tương đương đĩa xích 2: M td  M 22  0,75T 2  8432,742  0,75  8099,372  10968,63( N mm) Đường kính trục đĩa xích 2: d2  M td / (0,1 )  10968,63 / (0,1 63)  12,03(mm) Với    63 , tra bảng 10.5 132  Chọn đường kính đĩa xích 2: d1  20(mm) Tính trục xích tải Hình P5.3: Sơ đồ phân phối lực trục xích tải Chọn vật liệu chế tạo trục: Thép 45 có σb = 600 MPa, ứng suất xoắn cho phép [τ] = 12 … 20 MPa Tính tốn lực theo sơ đồ: Ta có: Fx2 = Fx4 = 228,93 (N) Fy2 = Fy4 = 263,27(N) Fx3 = Fx5 = 228,93 (N) Fy3 = Fy5 = 263,27 (N) Xét mặt phẳng yoz: ƩmC = – Fy4.40 – Fy5.352 – Foly4.392 =  Foly4 = (–263,27.40 – 263,27.352)/392 = –263,27 (N) ƩY =  Fy4 + Foly3 + Fy5 + Foly4 =  Foly3 = – (263,27 + 263,27 – 263,27) = – 263,27 (N) Xét mặt phẳng xoz: ƩmC =  –Fx4.40 – Fx5.352 + Folx4.392 =  Folx4 = – (–228,93.40 – 228,93.352)/392 = 228,93 (N) ƩX =  Fx4 – Folx3 + Fx5 – Folx4 =  Folx3 = 228,93 + 228,93 – 228,93 = 228,93 (N) Ta có, T1  16198, 73( N mm )  Theo thí dụ trang 203[1], ta được: 133 T3  T1 u  16198, 73  0, 93  15064,82(N mm) Với u  - tỉ số truyền   0,93 - hiệu suất truyền động truyền xích  T4  T3 u 15064,82   7532, 41(N mm) 2 Hình P5.4: Biểu đồ nội lực trục xích tải Xác định đường kính trục đĩa xích 3: Moment uốn tổng đĩa xích 3: M  M y  M x  10530,82  9157, 22  13955, 4( N mm) Moment uốn tương đương đĩa xích 1: M td  M 23  0,75T 23  13955, 42  0,75 15064,822  19104,1( N mm) 134 Đường kính trục tại đĩa xích 3: d3  M td / (0,1 )  19104,1/ (0,1 63)  14, 47(mm) Với    63 , tra bảng 10.5[1]  Chọn đường kính đĩa xích 3: d  20(mm) Xác định đường kính trục đĩa xích 4: Moment uốn tổng đĩa xích 4: M  M y  M x  10530,82  9157, 22  13955, 4( N mm) Moment uốn tương đương đĩa xích 4: M td  M 24  0,75T 24  13955, 42  0,75  7532, 412  15404,7( N mm) Đường kính trục đĩa xích 4: d4  M td / (0,1 )  15404,7 / (0,1 63)  13, 47(mm) Với    63 , tra bảng 10.5 Chọn đường kính đĩa xích 4: d  20(mm) 135 PHỤ LỤC TÍNH TỐN THEN, Ổ LĂN Tính then Chọn vật liệu làm then: Thép 45 Chọn then bằng: Dựa vào bảng 9.1a, ứng với đường kính trục d = 20mm, ta thông số then sau: Chiều rộng then b = mm, chiều cao h = mm, chiều sâu rãnh then trục t1 = 3,5 mm, chiều sâu rãnh then lỗ t2 = 2,8 mm Tính điều kiện bền: (Theo cơng thức 9.1 9.2) Điều kiện bền dập:  d  2T   d  dlt ( h  t1 ) Điều kiện bền cắt:  c  2T   c  dlt b Trong đó:  d ,  c - ứng suất dập ứng suất cắt tính tốn, MPa d  20( mm ) - đường kính trục tính tốn T  16198, 73( N mm ) - moment xoắn trục lt ( mm ) - chiều dài then  c   60 90 MPa - ứng suất cắt cho phép  d   150 MPa - ứng suất dập cho phép Ta có: Theo điều kiện bền dập:  d  2T   d  dlt ( h  t1 ) 136  lt  2T 16198,73   4,32(mm) d  d  (h  t1 ) 20 150    3,5 Theo điều kiện bền cắt:  c  2T   c  dlt b  lt  2T d  c  b  16198,73  4,5(mm) 20  60  Chọn chiều dài then lt  28( mm ) Tính ổ lăn Chọn loại ổ lăn : Dựa vào bảng 11.1, chọn loại ổ bi đỡ dãy Chọn ổ lăn: Dựa vào đường kính trục d = 20mm (bảng P.2.7 [1], Phụ lục), chọn loại ổ bi đỡ dãy cỡ trung, kí hiệu ổ 304, có đường kính d = 20mm, đường kính ngồi D = 52 mm, bề rộng ổ B = 15mm, khả tải động C = 12,5 kN, khả tải tĩnh C0 = 7,94 kN Tính kiểm nghiệm khả ổ Phản lực tổng ổ: Fl1  F olx1  F oly1  596, 24  632, 24  896, 04( N ) Fl  F olx  F oly  194, 922  227,  299, 7( N ) Vậy ta tiến hành tính kiểm nghiệm cho ổ chịu tải trọng lớn với Fl1  896, 04( N ) Tải trọng động quy ước Q, tính theo cơng 11.3[1]: Q  (XVFr  YFa ) kt k d ( N ) Trong đó: Fr  Fl1  896, 04( N ) - tải trọng hướng tâm Fa  - tải trọng dọc trục V  1- hệ số kể đến hệ số vòng quay, vòng quay 137 kt  - hệ số kể đến ảnh hưởng nhiệt độ kd  - hệ số kể đến đặc tính tải trọng, tra theo bảng 11.3[1]  X  1- hệ số tải trọng hướng tâm, tra theo bảng 11.4[1] Y 1- hệ số tải trọng dọc trục, tra theo bảng 11.4[1] Q  (XVFr  YFa ) kt k d  896, 04( N ) Theo công thức 11.1[1], khả tải động: Cd  Q m L Trong đó: Q  896, 04( N ) - tải trọng động quy ước m  - bậc đường cong mỏi thử ổ lăn, ổ bi L Lh 60n 10.103  60 11,85   7,11 (triệu vòng) 10 106 Với Lh  10.10 - trị số tuổi thọ, tra theo bảng 11.2[1]  Cd  Q m L  896, 04 7,11  1722,99( N )  1, kN  C  12, 5kN Rõ ràng khải tải động thừa nhiều, nên chọn ổ cỡ nhẹ hơn, ta chọn cỡ nhẹ 204, theo bảng P2.7 [1], Phụ lục với d = 20 mm; C = 10 kN, C0 = 6,3 kN, đường kính ngồi D = 47 mm, chiều rộng B = 14 mm Kiểm nghiệm khả tải tĩnh ổ: Theo (11.9) [1] với Fa = 0, Qo = Xo.Fr = 0,6.896,04 = 537,6 N, với Xo = 0,6 (bảng 11.6 [1]) Như Q0  537, 6( N )  C0  6, 3( kN ) Khả tải tĩnh ổ bảo đảm 138 139 THIẾT KẾ CẢI TIẾN & CHẾ TẠO BỘ PHẬN ĐĨNG BỊCH PHƠI NẤM IMPROVING DESIGN & MANUFACTURE A MACHINE FOR PACKING BAGS MUSHROOM Văn Hữu Thịnh1, Nguyễn Văn Hưởng2 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM Trường Cao đẳng Kỹ thuật Cao Thắng TÓM TẮT Trước năm 2012, q trình đóng bịch phơi nấm (ĐBPN) Việt nam thực hoàn toàn thủ công nên suất thấp, tốn nhiều nhân công Từ năm 2012 đến nay, số công ty khí nước chế tạo máy ĐBPN Nhờ mà trình ĐBPN nước cải thiện, suất tăng Tuy nhiên, phận ĐBPN máy chế tạo nước sử dụng cấu khí nên kết cấu phức tạp, tính tự động chưa cao, suất chưa cao Cho nên nghiên cứu đề xuất mơ hình phận ĐBPN mới, sử dụng hệ thống khí nén để bảo đãm tính tự động hóa tăng suất trình ĐBPN Kết đề tài cải tiến thiết kế chế tạo thành công phận ĐBPN đạt suất 1000 lọ phơi nấm/giờ Với mơ hình này, hồn tồn chuyển giao công nghệ cho sở sản xuất để tăng suất tự động hóa trình ĐBPN Từ khóa: Đóng bịch phơi nấm (ĐBPN); lọ phơi nấm; cấu khí; hệ thống khí nén ABSTRACT Before 2012, the process of packing bags mushroom in Vietnam is performed entirely by hand so the capacity is low, labor intensive From 2012 to now, several Vietnam mechanical companies have manufactured machines for packing bags mushroom However, these machines used the mechanical mechanisms, as a result their structure is complicated, the automation is not high, and the capacity is not high Therefore, we have researched and proposed a new model for packing bags mushroom using pneumatic systems to meet in demand in automation and high capacity production The result of this project is to improve the design, and to manufacture a new machine for packing bags mushroom with its capacity up to 1000 parts/hour The new machine is ready to transfer technology to the company for increasing the capacity, and automation production processing Keywords: packing bags mushroom; mushroom bag (part); mechanical mechanisms; pneumatic systems GIỚI THIỆU Nước ta sản xuất khoảng 16 loại nấm, tỉnh phía nam chủ yếu trồng nấm rơm, nấm mộc nhỉ; tỉnh phía bắc chủ yếu trồng nấm hương, nấm sị, nấm linh chi….Ngày 12 tháng 11 năm 2013, Bộ Nông nghiệp & Phát triển Nông thôn định việc phê duyệt đề án khung phát triển sản phẩm Quốc gia “sản phẩm nấm ăn nấm dược liệu” [1] 140 Đề án đưa mục tiêu: + Cơ giới hóa ngành sản xuất nấm làm chủ công nghệ sản xuất nấm qui mô công nghiệp + Thiết kế, chế tạo sản xuất số thiết bị chủ yếu phục vụ giới hóa sản xuất nấm Cho nên nước có số công ty đầu tư nghiên cứu chế tạo máy ĐBPN, ví dụ Cơng ty TNHH An Thuận Phát [2], nhiều đề tài nghiên cứu thiết kế chế tạo loại máy [3] Tuy nhiên, phận ĐBPN máy chế tạo chủ yếu sử dụng cấu khí nên kết cấu máy phức tạp, hoạt động bán tự động, suất chưa cao Cho nên nghiên cứu đề xuất mơ hình phận ĐBPN sử dụng hệ thống khí nén để nâng cao tính tự động tăng suất thiết bị Kết đề tài thiết kế chế tạo thành công phận ĐBPN đạt suất 1000 lọ phơi nấm/giờ Hình 1: Sơ đồ ngun lý phận ĐBPN 1: Piston 2: Piston 3: Thanh tạo lỗ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 4: Thùng phôi nấm 5: Piston Khi động hoạt động, xích tải 11 mang lọ đặt sẵn khay 10 (khay đặt vào vị trí 9: nơi định vị khay xích tải) tới vị trí cấp phơi nấm, chạm cơng tắc hành trình dừng lại Piston kéo phận định lượng vị trí khay, piston kéo chặn sang bên phải làm phôi nấm định lượng thể tích ống cấp phơi vào lọ khay Piston đẩy xuống mang theo tạo lỗ để tạo lỗ lọ phôi nấm (8 tạo lỗ xuyên qua ống cơn) Piston kéo vị trí ban đầu Piston đẩy chặn vị trí ban đầu Piston đẩy phận định lượng vị trí thùng đựng phơi nấm để lấy phôi nấm Đồng thời động tiếp tục dẫn động xích tải hoạt động, mang khay đựng lọ có phơi nấm tới vị trí lấy khay chạm vào cơng tắc hành trình, động dừng lại để lấy khay, đồng thời cấp khay vào vị trí xích tải để bắt đầu chu trình ĐPBN 6: Bộ phận định lượng 7: Ống côn 8: Tấm chặn 9: Vị trí đặt khay 10: Khay dựng lọ 12: Bộ truyền xích 11: Xích tải 13: Hộp giảm tốc 14: Động điện MÔ TẢ THIẾT BỊ 141 + Năng suất phận ĐBPN 1000 lọ/giờ + Lọ phơi nấm có đường kính d =68mm, chiều cao 120mm Để đạt suất 1000 lọ/giờ chu kỳ ĐBPN 28 giây/8 lọ phơi nấm Định lượng theo thể tích nên Vlọ = Vống Do kích thước ống xác định: đường kính d1 = 72mm, d2 = 56mm, chiều cao 135mm Từ điều kiện chu kỳ ĐBPN 28 giây, tiến hành phân bố thời gian cho công đoạn hành trình chuyển động tương ứng, ta xác định vận tốc piston 1: V1= 125mm/s, piston 2: V2= 166,7mm/s, piston : V5= 200mm/s Vận tốc xích tải Vxt= 0,0925mm/s Hình 2: Sơ đồ 3D phận ĐBPN 4.1 Tính chọn đường kính xy lanh Bộ phận ĐBPN gồm có cấu cấp phơi định lượng, cấu tạo lỗ cấu di chuyển (xích tải) Xét trường hợp tổng quát xy lanh đặt vị trí nằm nghiêng, lực tác lên xy lanh xác định theo công thức [4]: Cơ cấu cấp phôi định lượng gồm thùng chứa phôi nấm 4, phận định lượng có ống côn 7, chắn (di chuyển qua lại nhờ piston Bộ phận định lượng dẫn động piston Định lượng theo thể tích nên dung tích phơi nấm ống dung tích phơi nấm lọ phội nấm khay 10 F = FR + FH + FB (1) Trong đó: F  mg cos  + Lực ma sát: R (N) F  mg sin  + Lực nâng: H (N) F  ma + Lực quán tính: B (N) m = (kgf): khối lượng vật có chuyển động g = 9,81(m/s2): gia tốc trọng trường α = (rad): góc nghiêng đặt xy lanh a = (m/s2): gia tốc piston V=(m/s): vận tốc piston μ = 0,19: hệ số ma sát (thép-thép, có bơi trơn) [5] Theo (1) tính F, chọn áp suất làm việc p = 2(bar), xác định đường kính tính tốn xy lanh, chọn đường kính xy lanh theo tiêu chuẩn Từ tính tốn ta có bảng thơng số kỹ thuật cho piston sau: Cơ cấu tạo lỗ gồm tạo lỗ di chuyển lên xuống nhờ piston Mục đích tạo lỗ để cấy meo nấm giai đoạn sau đồng thời nén phôi nấm lại cho chặt nhằm đáp ứng công nghệ làm nấm Cơ cấu di chuyển gồm xích tải 11 dạng lắp với mắt xích truyền xích Xích tải dẫn động từ động điện 14 hộp giảm tố 13 (gear-motor) qua truyền xích lăn dãy 12 CƠ SỞ TÍNH TỐN THIẾT KẾ Số liệu đầu vào: 142 Bảng 1: Thông số kỹ thuật piston Thông số Piston Piston Theo [7] [8] tiến hành tính tốn chọn cơng suất, tốc độ động cơ, chọn hộp giảm tốc Thiết kế truyền xích 12, ổ lăn, trục xích tải 11 Từ kết tính tốn thiết kế, ta có bảng số liệu sau: Piston Đường kính xy lanh (mm) 32 32 32 Đường kính piston (mm) 12 12 12 Lưu lượng Q(lít/phút) 6,03 8,042 9,65 Áp suất p(bar) 0,48 1,23 0,26 Bảng 2: Thông số kỹ thuật động + hộp giảm tốc (gear-motor) [9] Kí hiệu động Cơng suất (kW) Tốc độ (vịng/phút ) Tỉ số truyền hộp giảm tốc E114-414-E2 0,04 1378 36 4.2 Tính tốn xích tải Xích tải bố trí nằm ngang, lực kéo lớn tác dụng lên nhánh xích tải xác định theo cơng thức [6]: Fxt = (w + 2,1qc)f Bảng 3: Thông số truyền xich 12 [9] Thơng số (2) Xích lăn dãy, tỉ số truyền u Trong đó: w = (kgf): tổng trọng lượng vật vận chuyển xích tải q = (kgf/m) trọng lượng 1m xích tải c = (m): khoảng cách trục xích tải f = hệ số ma sát trượt xích tải Cơng suất cần thiết để dẫn động xích tải [6]: P Fxt V 5565 (kW) (3) Trong đó: V = (m/phút): vận tốc xích tải η = hiệu suất xích tải Bước xích xích tải xác định theo điều kiện [6]: Giá trị 2,99 Bước xích p (mm) Số mắt xích x (mắt xích) 92 Khoảng cách trục a (mm) 236 Số đĩa xích dẫn Z1 16 Số đĩa xích bị dẫn Z2 48 Đường kính vịng chia d1 (mm) 41 Đường kính vịng chia d2 (mm) 122 Lực tác dụng lên trục Fr (N) 474 Bảng 4: Thơng số xích tải 11 Fxt hệ số sử dụng hệ số tốc độ ≤ Tải trọng cho phép (4) Trong đó: Hệ số sử dụng, hệ số tốc độ, tải trọng cho phép (tra bảng [6]) Thơng số Xích lăn 10B, tỉ số truyền u Bước xích p (mm) 4.3 Thiết kế chi tiết máy Số mắt xích x (mắt xích) Chiều dài xích l(mm) 143 Giá trị 15,875 188 2984,5 Khoảng cách trục a (mm) chế tạo dài có cấu dẫn hướng nhằm cấp lấy khay tự động Giải pháp cơng nghệ trình bày cụ thể [10] + Để tăng suất từ 1000 lọ/giờ lên 1500lọ/giờ 2000lọ/giờ đề xuất giải pháp thay khay có lọ (4 lọ x2 dãy) khay có 12 lọ (4 lọ x dãy) khay có 16 lọ (4 lọ x dãy) Khi số cấu cấu tạo lỗ thay đổi tương ứng.Đây ưu điểm mơ hình ĐBPN 1266 Số đĩa xích Z1= Z2 Đường kính vịng chia d1= d2 (mm) Lực tác dụng lên trục Fr (N) 28 141,8 351 CHẾ TẠO, THỬ NGHIỆM, ĐÁNH GIÁ Từ kết thiết kế, chúng tơi chế tạo mơ hình phận ĐPBN hình + Bộ phận ĐBPN theo mơ hình hồn tồn chuyển giao cơng nghệ cho sở sản xuất nấm để tăng suất tự động hóa q trình sản xuất KẾT LUẬN Qua trình nghiên cứu thiết kế chế tạo, đề tài đạt kết : + Xây dựng sở tính tốn thiết kế phận ĐBPN + Xây dựng hồ sơ thiết kế + Đã chế tạo mô hỉnh phận ĐBPN đáp ứng yêu cầu kỹ thuật đề + Đánh giá đề giải pháp công nghệ để tăng suất tự động hóa mơ hình chế tạo Hình 3:Mơ hình phận ĐBPN Mơ hình có kích thước 1500x430x1450 (mm), trọng lượng 110kgf Chạy thử nghiệm mô hình chế tạo đạt kết sau: + Năng suất: 1000 lọ phôi nấm/giờ + Phôi nấm lọ định lượng tạo lỗ đạt yêu cầu kỹ thuật để cấy meo, làm nấm theo u cầu sản xuất nấm + Mơ hình hoạt động ổn định theo hệ thống điều khiển Đánh giá: + Mơ hình chế tạo đạt kết trên, hoạt động theo hướng bán tự động cần nhân công để đặt vào lấy khay lọ phôi nấm Để phận ĐBPN làm việc theo hướng tự động xích tải 11 144 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] https://thuvienphapluat.vn/ /Quyet-dinh-2690-QĐ-BNN-KHCN., ngày 12/ 11 / 2013 [2] www.anthuanphat.com, Cơng ty TNHH Cơ khí An Thuận Phát, Máy đóng bịch phơi nấm ATP 1000 [3] Nguyễn Minh Đức, Hồng Phi Long, Ngơ Đại Quyền, Khóa luận Tốt nghiệp: Tính tốn thiết kế cụm máy đóng bịch phôi nấm, Trường ĐHSPKT TP HCM, 2016 [4] Nguyễn Ngọc Phương, Nguyễn Trường Thịnh, Hệ thống điều khiển tự động khí nén, trang 44-45, NXB Khoa học Kỹ thuật,lần thứ nhất, 2012 [5] http://indotech.vn/vi/2016/03/02/bang-tra-cac-he-so-ma-sat/ [6]Tsubakimoto CO Tsubaki Chain Products, pages 13-14, Printed in Japan, 2012 [7] Văn Hữu Thịnh, Nguyễn Minh Kỳ, Thiết kế đồ án Chi tiết máy, trang 23-41, 83-108, 187-237, NXB ĐHQG TP HCM, lần thứ nhất, 2016 [8]Văn Hữu Thịnh, Tính tốn thiết kế máy nâng chuyển, trang 99-132, NXB ĐHQG TP HCM, lần thứ nhất, 2016 [9]Võ Minh Hiệp, Lê Quốc Hiệp, Khóa luận Tốt nghiệp: Thiết kế cải tiến, chế tạo phận đóng bịch nấm, trường ĐHSPKT TP.HCM, 2017 [10]Nguyễn Văn Hưởng, Luận văn Tốt nghiệp, Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy đóng bịch nấm Linh chi, trường ĐHSPKT TP HCM, 2017 S K L 0 ... trồng nấm linh chi, áp dụng cụ thể điều kiên khí hậu nước ta Thiết kế, chế tạo mơ hình định lượng vơ bịch máy đóng bịch nấm linh chi 21 Thử nghiệm hoạt động thiết bị định lượng vơ bịch máy đóng bịch. .. chất lượng ổn định Nhược điểm: Năng suất thấp 2.2.2 Các nghiên cứu nước 2.2.2.1 Máy đóng gói cố định bịch phơi nấm linh chi Hình 2.19: Máy đóng gói cố định phơi nấm sinh viên thiết kế Máy đóng bịch. .. 2.2.2.2 Máy đóng bịch ni nấm linh chi Hình 2.20: Máy đóng bịch phơi nấm sinh viên thiết kế Máy đóng bịch phơi nấm linh chi sinh viên Ngơ Đại Quyền, Hồng Phi Long Nguyễn Minh Đức thiết kế, thuộc