Hcmute nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy làm bánh truyền thống việt nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY LÀM BÁNH TRUYỀN THỐNG VIỆT NAM MÃ SỐ: SV2020-32 SKC 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2020 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY LÀM BÁNH TRUYỀN THỐNG VIỆT NAM SV2020 - 32 Chủ nhiệm đề tài: Lê Thanh Phương TP Hồ Chí Minh, 07/2020 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY LÀM BÁNH TRUYỀN THỐNG VIỆT NAM SV2020 - 32 Thuộc nhóm ngành khoa học: SV thực : Lê Thanh Phương Dân tộc: Kinh Lớp, khoa: Cơ Khí Chế Tạo Máy Ngành học: CNKT Cơ Điện Tử Nam, Nữ: Nam Năm thứ: Người hướng dẫn: ThS Nguyễn Thanh Tân TP Hồ Chí Minh, 07/2020 Luan van /Số năm đào tạo: 04 Mục lục CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN…………………………………………………………1 1.1 Giới thiệu……………………………………………………………… 1.2 Tình hình nghiên cứu ngồi nước………………………….3 1.2.1 Máy làm bánh bao tự động (Mỹ)…………………………… 1.2.2 Dây chuyền làm bánh chưng tự động (Việt Nam)……………5 1.3 Lý chọn đề tài……………………………………………………….6 1.4 Ý nghĩa thực tiễn đề tài………………………………………… 1.5 Mục tiêu nghiên cứu đề tài…………………………………………….6 1.6 Giới hạn đề tài…………………………………………………… 1.7 Phương pháp nghiên cứu………………………………………………7 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ BÁNH GIÒ………………………………8 2.1 Giới thiệu……………………………………………………………… 2.2 Các nguyên liệu chính………………………………………………….8 2.2.1 Lá gói bánh…………………………………………………… 2.2.2 Bột làm bánh………………………………………………… 2.2.3 Nhân làm bánh………………………………………………….9 2.3 Các bước làm bánh giị thủ cơng………………………………………9 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ CHO MÁY LÀM BÁNH GIỊ TỰ ĐỘNG………………………………………………………………12 3.1 Giới thiệu……………………………………………………………….12 3.2 Phương pháp thiết kế………………………………………………….12 3.3 Phân tích q trình làm bánh giị thực tế…………………….13 3.4 Xác định thông số kỹ thuật ban đầu…………………………………15 3.5 Xây dựng nguyên lý cho trạm………………………………….16 3.6 Công suất động cơ…………………………………………………… 29 Luan van CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ ĐIỀU KHIỂN……………… 31 4.1 Giới thiệu……………………………………………………………….31 4.2 Hệ thống điều khiển……………………………………………………31 4.2.1 Cấu trúc hệ thống điều khiển…………………………………31 4.2.2 Thiết kế hệ thống điều khiển khí nén…………………………32 4.2.3 Thiết kế hệ thống điện…………………………………………33 4.3 Các thiết bị điện sử dụng hệ thống…………………………… 35 4.3.1 PLC MISUBISHI FX2N – 80MR…………………………….35 4.3.2 Arduino Mega………………………………………………….36 4.3.3 Van Solenoid cửa vi5tri1 Airtac………………………….37 4.4 Giải thuật điều khiển chương trình PLC………………………… 38 4.4.1 Chương trình điều khiển PLC…………………………………38 CHƯƠNG 5: THỰC HIỆN VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ………………………… 47 5.1 Xây dựng mơ hình……………………………………………………….47 5.2 Hệ thống khí………………………………………………………….51 5.3 Hệ thống điều khiển…………………………………………………… 51 5.4 Dánh giá tổng quan…………………………………………………… 52 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN…………………………………………………………….52 Luan van DANH MỤC BẢNG BIỂU: Bảng 3.1 : Kích thước động 24VDC - 60W…………………………………30 Bảng 5.1 : Thông số hệ thống máy làm bánh giị………………………………51 DANH MỤC HÌNH ÀNH : Hình 1.1: Các loại bánh văn hóa ẩm thực cổ truyền Việt Nam…… Hình 1.2: Mơ hình máy nghiền bột gạo………………………………………….2 Hình 1.3: Khâu cấp bột dây chuyền sản xuất bánh ngọt…………….2 Hình 1.4: Máy làm bánh bao tự động…………………………………………….3 Hình 1.5: Mơ hình máy làm bánh bao giới…………………….4 Hình 1.6: Chân dung anh Phạm Khắc Tưởng chủ nhân dây chuyền máy sản xuất bánh chưng……………………………………………………………………… Hình 1.7: Khâu ép nhân bánh chưng…………………………………………… Hình 2.1: Thành phẩm bột làm bánh sau đun……………………………… 10 Hình 2.2: Q trình gói bánh giị sử dụng khn…………………………………11 Hình 2.3: Q trình cấp bột cấp nhân thủ cơng………………………………11 Hình 3.1: Mơ hình trạm gắp lá…………………………………………………….16 Hình 3.3: Chi tiết gắn van hút chân khơng……………………………………….18 Hình 3.5: Trạm cấp bột 5…………………………………………………….18 Hình 3.6: Chi tiết van ba ngã…………………………………………………… 19 Hình 3.8: Chi tiết cố định van ngã………………………………………………22 Hình 3.9: Mơ tả hình học chuyển động xy lanh xoay van………………….22 Hình 3.10: Chi tiết gắn tay quay van ngã với xy lanh xoay van………………23 Hình 3.11: Chi tiết dạng cố định xy lanh xoay van ngã………………… 24 Hình 3.14: Chi tiết cố định ống xy lanh hút bột với khung hệ thống……………25 Hình 3.16: Mơ hình trạm cấp nhân bánh…………………………………………26 Hình 3.17: Chi tiết hộp cấp nhân…………………………………………………27 Hình 3.18: Mơ hình trạm gấp lá………………………………………………… 28 Hình 3.20: Chi tiết cố định động DC quay mâm…………………………… 29 Hình 4.1: Sơ đồ điều khiển……………………………………………………… 31 Hình 4.2: Sơ đồ điều khiển hệ thống…………………………………………… 32 Hình 4.3: Biểu đồ trạng thái trạm gắp lá………………………………………….32 Hình 4.4: Biểu đồ trạng thái trạm cấp bột……………………………………… 33 Hình 4.3.2.1: Code điều khiển gắp lá………………………………………….39 Hình 4.3.2.1: Code bột……………………………………………………………41 Hình 4.3.2.1: Code dập bột……………………………………………………….42 Hình 4.3.2.1: Code cấp nhân cấp bột…………………………………………43 Hình 5.1 Mơ hình máy làm bánh thiết kế phần mềm…………………47 Hình 5.2 Mơ hình máy làm bánh thực nghiệm…………………………….47 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Thông tin chung: - Tên đề tài: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY LÀM BÁNH TRUYỀN THỐNG VIỆT NAM - Chủ nhiệm đề tài: Lê Thanh Phương Mã số SV: 16146448 - Lớp: 161462C Khoa: Cơ Khí Chế Tạo Máy - Thành viên đề tài: Stt Họ tên MSSV Lớp Khoa Lê Thanh Phương 16146448 161462C CKM Nguyễn Trương Minh Long 16146489 161462A CKM Phạm Đức Phương 16146452 164462A CKM - Người hướng dẫn: ThS.Nguyễn Thanh Tân Mục tiêu đề tài: Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy làm bánh truyền thống Việt Nam đáp ứng yêu câu kĩ thuật chất lượng bánh tạo tiết kiệm thời gian công sức người giảm giá thành sản phẩm mang sản phẩm dễ dàng cạnh tranh với loại bánh khác Tính sáng tạo: Làm bánh tự động với đầy đủ bước làm bánh truyền thống Kết nghiên cứu: Hệ thống khí điều khiển hoạt động ổn định, riêng xuất gần đạt yêu cầu đặt Đóng góp mặt giáo dục đào tạo, kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng khả áp dụng đề tài: Giúp ngành làm bánh cổ truyền Việt Nam phát triển giảm gánh nặng cho người làm bánh Công bố khoa học SV từ kết nghiên cứu đề tài (ghi rõ tên tạp chí có) nhận xét, đánh giá sở áp dụng kết nghiên cứu (nếu có): Ngày 31 tháng 08 năm 2020 SV chịu trách nhiệm thực đề tài (kí, họ tên) Luan van Nhận xét người hướng dẫn đóng góp khoa học SV thực đề tài (phần người hướng dẫn ghi): Ngày 31 tháng 08 năm 2020 Người hướng dẫn (kí, họ tên) Luan van LỜI CẢM ƠN Trong thời gian học khoa Cơ khí chế tạo máy, trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh, sinh viên ngành điện tử chúng em có điều kiện để tiếp xúc với nhiều công nghệ đại, tiên tiến nước giảng dạy tâm huyết, nhiệt tình tất giảng viên mơn Cơ điện tử Vì lời cho chúng em gửi lời cảm ơn đến trường Đại học Sư phạm Kĩ thuật thành phố Hồ Chí Minh Bộ môn Cơ Điện Tử Đặc biệt chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới giảng viên hướng dẫn thầy ThS.Nguyễn Thanh Tân Dưới hướng dẫn chân thành, nhiệt tình định hướng cụ thể thầy giúp chúng em bước tiếp cận vấn đề mới, đưa ý tưởng sáng tạo mang tính thực tế áp dụng cao, đóng góp ý kiến để chúng em hoàn thành tốt đề tài Cuối chúng em xin gửi lời cảm ơn đến ba mẹ, người đưa chúng em đến hội tiếp cận tri thức để làm hành trang suốt đời chúng em sau Với kiến thức nhiều hạn chế kinh nghiệm ỏi, nên báo cáo khơng tránh khỏi sai sót Kính mong thầy góp ý bảo thêm để em hoàn thiện kiến thức cho đề tài thêm phần giá trị TP.HCM, tháng 12 năm 2019 Sinh viên thực đề tài: Lê Thanh Phương Nguyễn Trương Minh Long Phạm Đức Phương Luan van CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu Việt Nam với văn hóa ẩm thực phong phú, với nhiều ngon tiếng giới Phở Việt Nam, gỏi cuốn, cơm tấm, bánh mì,… Bạn bè năm châu đến với mảnh đất hình chữ S ai thử ăn Thế để ý đất nước cịn có sưu tập bánh đồ sộ Theo Wikipedia, bánh Việt Nam gồm 62 loại như: bánh bao, bánh bò, bánh cuốn, bánh bột lọc, bánh da lợn, bánh chưng, bánh dày, bánh gai,… (Hình 1.1) Hình 1.1 Các loại bánh văn hóa ẩm thực cổ truyền Việt Nam Ngày xưa, có loại bánh có mặt dịp đặc biệt bánh chưng, bánh dày, với phát triển kinh tế ngày dễ dàng bắt gặp loại bánh bán ngày sạp, cửa hàng Một phần nhu cầu cao từ người tiêu dùng, phần lại xuất nhiều loại máy móc góp phần giảm thiểu nặng nhọc người làm bánh Hình 1.2 Luan van Giải thích code Input X000 : Start X001: Stop X016: Reset X002: Tín hiệu đầu vào trạm X010: CTHT s1 X011: CTHT s2 X012: CTHT s3 X014: CTHT s5 X015: CTHT s6 Output Y001: Solenoid Y002: Solenoid Y003: Solenoid Y004: Solenoid Y005: Solenoid Y006: Solenoid 39 Luan van Hình 4.3.2.1: Code bột Giải thích code Input X003: Tín hiệu đầu vào trạm bột Output Y007: Solenoid Y010: Solenoid Y011: Solenoid Y012: Solenoid 10 40 Luan van Hình 4.3.2.1: Code dập bột Giải thích code Input X004: Tín hiệu đầu vào trạm dập bột Output Y013: Solenoid 11 Y014: Solenoid 12 41 Luan van Hình 4.3.2.1: Code cấp nhân cấp bột Giải thích code Input X005: Tín hiệu đầu vào trạm cấp nhân 42 Luan van X006: Tín hiệu đầu vào trạm cấp bột Output Y015: Nguồn cho adruino Y016: Solenoid 11 Y017: Solenoid 12 Y020: Solenoid 13 Y021: Solenoid 14 43 Luan van 44 Luan van Hình 4.3.2.1: Code cấp nhân cấp bột Giải thích code Input X007: Tín hiệu đầu vào trạm gấp Output Y022: Solenoid 15 Y023: Solenoid 16 Y024: Solenoid 20 Y025: Solenoid 21 Y027: Solenoid 22 Y036: Solenoid 23 Y037: Nguồn adruino 45 Luan van CHƯƠNG 5: THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ Sau trình nghiên cứu, thiết kế chế tạo thử nghiệm cho máy làm bánh giò tự động Trong chương trình bày số kết mơ hình khí sai sót chỉnh sửa cần thiết để hoàn thiện hệ thống 5.1 Xây dựng mơ hình Trước tiến hành chế tạo mơ hình thực nghiệm, em có sử dụng phần mềm để mơ hình hóa máy làm bánh giị tự động trình bày hình 5.1 Và mơ hình thực nghiệm trình bày hình 5.2 Ngồi thơng số hệ thống máy trình bày cụ thể bảng 5.1 Hình 5.1 Mơ hình máy làm bánh thiết kế phần mềm 46 Luan van Hình 5.2 Mơ hình máy làm bánh thực nghiệm STT Đặc tính Số Thơng số lượng Kích thước tồn hệ thống 1660x1200x940 mm Khối lượng 80 kg Vật liệu inox Khung máy Mặt bàn Chiều dài 1400 mm Chiều rộng 1200 mm Chiều dày mm Nhôm định hình 20x20 255 mm Nhơm định hình 20x20 300 mm Nhơm định hình 20x20 320 mm Nhơm định hình 20x20 400 mm 10 Nhơm định hình 20x20 520 mm 47 Luan van Ghi 11 Nhơm định hình 20x20 670 mm 12 Nhơm định hình 20x20 1160 mm Mica Mâm xoay Vật liệu Kích thước R300 mm Độ dày 5mm Trục mâm xoay Phi 20 * 255mm Trạm gắp Nhôm định hình 20x20 460 mm Nhơm định hình 20x20 408 mm Nhơm định hình 20x20 100 mm Nhơm định hình 20x20 338 mm Nhơm định hình 20x20 52 mm Nhơm định hình 20x20 67 mm Nhơm định hình 20x20 72 mm Nhơm định hình 20x20 103.5 mm Nhơm định hình 20x20 54 mm 10 Xy lanh 20x125 mm 11 Xy lanh 20x75 mm 11 Xy lanh trượt 12 Pát cố định xy lanh 13 Van hút chân không M12 Trạm cấp bột Van ngã 2 Khay chứa bột Xy lanh 20x125 mm Ống hút D31*100mm Ống nước Phi 32*40mm 48 Luan van Trục đánh bột Nhôm định hình 20x20 1660 mm Nhơm định hình 20x20 200 mm Nhơm định hình 20x20 70 mm 10 Nhơm định hình 20x20 80 mm 11 Nhơm định hình 20x20 67 mm 12 Nhơm định hình 20x20 90 mm 13 Nhơm định hình 20x20 110 mm 14 Nhơm định hình 20x20 88 mm 15 Pát cố định xy lanh 16 Pát cố đinh ống hút Trạm tạo phễu Xy lanh 20x125mm Nhơm định hình 20x20 470 mm Nhơm định hình 20x20 100 mm Nhơm định hình 20x20 873 mm Lớn Trạm cấp nhân Nhơm định hình 20x20 620 mm Nhơm định hình 20x20 180 mm Nhơm định hình 20x20 132 mm Nhơm định hình 20x20 165 mm Nhơm định hình 20x20 310 mm Nhơm định hình 20x20 60 mm Hộp đựng nhân Phần quay nhân RC Servo 966R 10 Trục quay nhân 11 Động DC Servo 49 Luan van Lớn Trạm gấp Nhơm định hình 20x20 470 mm Nhơm định hình 20x20 90 mm Nhơm định hình 20x20 100 Xy lanh quay RC Servo 966R Khung chứa khuôn Chi tiết gấp Lớn Bộ điều khiển PLC Misubishi FX2N – 80MR Arduino ATmega Arduino Nano 100 Nguồn tổ ong 24V – 5A Van solenoid 5/2 12 AIRTAC 4V120-06 Bảng 5.1 Thông số hệ thống máy bánh giị 5.2 Hệ thống khí Qua q trình mơ thực nghiệm phần thiết kế khí khơng có lỗi thiết kế giới hạn kinh phí công nghệ chế tạo nên máy phải sử dụng chi tiết làm mica nhựa in 3D Nên q trình thực nghiệm thường có tượng gãy mối lớp in chi tiết in 3D Tuy nhiên nhược điểm hoàn tồn khắc phục sau 5.3 Hệ thống điện – điều khiển Qua trình thực nghiệm, kết thu hệ thống điều khiển hoàn thành đầy đủ chức yêu cầu đạt Tuy có vài sai số giới hạn mặt khí như: Kẹt cơng tắc hành trình, vvv… Tuy nhiên nhìn chung hệ thống làm việc ổn định 50 Luan van 5.4 Đánh giá tổng quan Về suất máy, sau thực nghiệm bấm thời gian hoạt động máy kể từ bắt đầu đến kết thúc lấy bánh hết 192 giây chênh lệch 12 giây so với mục tiêu ban đầu đề 30giây/ bánh (thực tế 32 giây/bánh) CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN Nhóm chúng em tạo hệ thống làm bánh giò tự động giải vấn đề nhân công sản xuất để đảm bảo vấn đề an tồn vệ sinh thực phẩm Máy làm bánh giị tự động thực đầy đủ bước làm bánh giị thủ cơng Phần thiết kế khí khơng có lỗi thiết kế giới hạn kinh phí cơng nghệ chế tạo nên máy phải sử dụng chi tiết làm mica nhựa in 3D Hệ thống điều khiển hoàn thành đầy đủ chức yêu cầu đạt 51 Luan van TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]https://www.youtube.com/watch?v=leIm-OLXQ7Q Dây chuyền sản xuất bánh [2] https://patents.google.com/patent/US4160634A/en mơ hình máy làm bánh bao [3] http://hanoi.vietnamplus.vn/Home/Banh-day-banh-gio/200912/704.vnplus tản mạn chuối gói bánh [4] https://monngonhomnay.com/cach-lam-banh-gio-goi-la-chuoi-thom-ngon/ 52 Luan van Luan van ...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY LÀM BÁNH TRUYỀN THỐNG VIỆT NAM SV2020 -... van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY LÀM BÁNH TRUYỀN THỐNG VIỆT NAM SV2020 -... chung: - Tên đề tài: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY LÀM BÁNH TRUYỀN THỐNG VIỆT NAM - Chủ nhiệm đề tài: Lê Thanh Phương Mã số SV: 16146448 - Lớp: 161462C Khoa: Cơ Khí Chế Tạo Máy - Thành viên