Hcmute thiết kế hệ thống cấp phôi dạng tròn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP PHƠI DẠNG TRỊN MÃ SỐ: SV2018-12 SKC006858 Tp Hồ Chí Minh, tháng 06/2018 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 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP PHƠI DẠNG TRỊN SV 2018-12 Thuộc nhóm ngành khoa học: TP Hồ Chí Minh, 6/2018 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 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP PHƠI DẠNG TRỊN SV2018-12 Thuộc nhóm ngành khoa học: SV thực hiện: Dân tộc: Lớp, khoa: Ngành học: Võ Hưng Phát Kinh Cơ Khí Máy Cơ Điện Tử Nam, Nữ: Nam Năm thứ: /Số năm đào tạo: (Ghi rõ họ tên SV chịu trách nhiệm thực đề tài) Người hướng dẫn: Th.S Nguyễn Văn Sơn TP Hồ Chí Minh, 6/2018 Luan van MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH iii DANH MỤC BẢNG vi Chương Tổng quan chanh dây 1.1 Giới thiệu chanh dây 1.1.1 Nguồn gốc 1.1.2 Phân loại cách bảo quản 1.2 Mô tả đặc điểm 1.3 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.4 Mục tiêu nghiên cứu 1.4.2 Mục tiêu cụ thể 1.5 Các nghiên cứu liên quan đến đề tài 1.6 Tính cấp thiết đề tài Chương Nguyên cứu trái chanh dây 10 2.1 Kích thước trái chanh dây 10 2.2 Tỉ lệ ruột trái chanh dây 10 Chương Tính tốn thiết kế khí 12 3.1 Hệ thống cấp phôi tự động 12 3.1.1 Ý nghĩa hệ thống cấp phôi tự động 12 3.1.2 Phân tích phương án chọn phương án tối ưu 13 3.1.3 Hệ thống cấp phơi rời vít tải 15 3.1.4 Hệ thống cấp phôi rời băng tải 16 3.1.5 Hệ thống cấp phôi rời gầu tải 18 3.1.6 Hệ thống cấp phôi rời phễu rung 19 3.1.7 Hệ thống cấp phôi rời kiểu giá nâng 20 3.2 Tính tốn thiết kế hệ thống cấp phôi tự động 22 3.2.1 Thiết kế giá nâng 22 3.2.2 Tính tốn cơng suất cấp phơi 24 3.2.3 Chọn phương pháp chuyển động cho cấu cấp phôi 25 3.2.4 Lựa chọn hành trình xylanh khí nén thiết kế lại giá nâng 32 3.2.5 Thiết kế ổ chứa phôi 38 3.2.6 Thiết kế máng dẫn phôi 40 3.2.7 Thiết kế cấu rút ruột 47 Luan van 3.2.8 Cơ cấu đột lỗ phơi 56 3.3 Thùng chứa ruột chanh dây 59 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 63 TÀI LIỆU THAM KHỎA 69 Luan van DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Chanh dây đỏ chanh dây vàng (nguồn internet) Hình 1.2: Lá chanh dây (nguốc internet) Hình 1.3: Hoa chanh dây (nguồn internet) Hình 1.4: Hạt chanh dây (nguồn internet) Hình 1.5: Máy sử dụng Hawai Hình 1.6: Máy sản xuất từ Triết Giang – Trung Quốc Hình 1.7: Quy trình rút ruột chanh dây Hình 1.8: Chanh dây đỏ trồng Lâm Đồng (nguồn internet) Hình 2.1: Khoảng trống ruột trái chanh dây (nguồn internet) 10 Hình 2.2: Kích thước trái chanh dây 11 Hình 3.1: Nguyên lý cấu tạo hệ thống máy rút ruột chanh dây tự động 12 Hình 3.2: Cấu tạo cấu cấp phơi vít tải 15 Hình 3.3: Cấu tạo cấu cấp phơi băng tải 17 Hình 3.4: Cấu tạo cấu cấp phôi gàu tải 19 Hình 3.5: Cấu tạo cấu phễu rung 19 Hình 3.6: Cấu tạo cấu phôi giá nâng cấu cam 21 Hình 3.7: Sơ đồ thiết kế cấu cấp phôi tự động 22 Hình 3.8: Tổng thể hệ thống cấp phôi tự động 23 Hình 3.9: Giá nâng sau tạo góc nghiêng 23 Hình 3.10: Cơ cấu cấp phôi bị lỗi 24 Hình 3.11: Hình ảnh giá nâng phơi sau tính tốn thiết kế 25 Hình 3.12: Cấu tạo cấu tay quay trượt 26 Hình 3.13: Cấu tạo cấu bánh rang 28 Hình 3.14: Cấu tạo cấu vít đai ốc 28 Hình 3.15: Cấu tạo cấu cam 29 Hình 3.16: Các loại cấu cam phẳng 30 Hình 3.17: Cơ cấu cam khơng gian 30 Hình 3.18: Cấu tạo xylanh khí nén 31 Hình 3.19: Kích thước giá nâng sau chọn hành trình xy lanh 33 Luan van Hình 3.20: Kích thước giá nâng gắn xy lanh khí nén 33 Hình 3.21: Giá nâng sau thiết kế gá đặt xy lanh 34 Hình 3.22: Bảng tiêu chuẩn kích thước xy lanh khí nén 35 Hình 3.23: Hai loại bạc 37 Hình 3.24: Kiểu bạc trượt lắp cho giá nâng 38 Hình 3.25: Hình dạng kích thước tổng thể ổ chứa phơi 39 Hình 3.26: Ổ chứa phơi sau thiết kế hồn chỉnh 40 Hình 3.27: Các loại máng dẫn phôi 41 Hình 3.28: Hình dáng máng dẫn phơi 42 Hình 3.29: Kích thước máng dẫn phơi 45 Hình 3.30: Tổng thể cấu cấp phôi tự động hệ thống 47 Hình 3.31: Cơ cấu ép chanh rulo 48 Hình 3.32: Máy bơm chân không thấp 50 Hình 3.33: Máy bơm chân khơng vịng nước 51 Hình 3.34: Máy hút bụi chân khơng kiểu cánh quạt 52 Hình 3.35: Ống hút ruột chanh dây 53 Hình 3.36: Ống hút ruột chanh dây sau vát chéo 53 Hình 3.37: Ống hút ruột chanh dây 54 Hình 3.38: Vị trí khoét lỗ ống hút ruột chanh dây 54 Hình 3.39: Thanh gắn ống hút ruột chanh dây 55 Hình 3.40: Cơ cấu đột lỗ vỏ chanh dây 57 Hình 3.41: Máng dẫn cắt lỗ phơi 58 Hình 3.42: Bàn trượt cấu phơi 59 Hình 3.43: Kích thước thùng chứa dịch 60 Hình 3.44: Nắp thùng chứa ruột chanh dây 61 Hình 4.1: Máng cấp chanh dây 62 Hình 4.2: Thùng chứa chanh dây 62 Hình 4.3: Máng nghiên 63 Hình 4.4: Máng trượt chanh dây sau hút 63 Hình 4.5: Máng hứng vỏ chanh dây sau hút 64 Luan van Hình 4.6: Ống hút đột lỗ chanh dây 64 Hình 4.7: Máy rút ruột chanh dây tự động 65 Hình 4.8: Trái chanh dây sau rút ruột 65 Luan van DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Giá trị dinh dưỡng 100g phần ăn chanh dây đỏ 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: Thiết kê cấp phôi dạng tròn - SV thực hiện: Võ Hưng Phát Mã số SV: 15146302 - Lớp: 151462B Khoa: CKM Năm thứ: Số năm đào tạo: - Người hướng dẫn: ThS Nguyễn Văn Sơn Mục tiêu đề tài: Nghiên cứu thiết kế máy cấp phơi dạng trịn Tính sáng tạo: Chế tạo thành cơng cấu cấp phơi dạng trịn phù hợp với trái chanh dây Kết nghiên cứu: Hoàn thiện cấu cấp phơi dạng trịn cho máy rút ruột chanh dây Đóng góp mặt giáo dục đào tạo, kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng khả áp dụng đề tài: Ứng dụng vào sản xuất giảm chi phí lao động, cho việc rút ruột trái chanh dây 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 tháng năm SV chịu trách nhiệm thực đề tài (kí, họ tên) Nhận xét người hướng dẫn đóng góp khoa học SV thực đề tài (phần người hướng dẫn ghi): Luan van A=𝜋× 𝐷2 =𝜋× 3,22 = 8,04 (cm2) P = 6Kg/cm2 Suy ra: F = P.A = 6× = 48,24 (Kg/cm2) Vậy xylanh sau tính tốn chọn lựa cho hệ thống cấp phơi có thơng số: Đường kính D = 32mm, áp lực 6Kg/cm2 lực đẩy 48,24 Kg/cm2 3.2.8 Cơ cấu đột lỗ thoát phôi 3.2.8.1 Cơ cấu đột lỗ Khi ống hút dịch ruột chanh dây chọc thủng vỏ chanh dây máy hút hoạt động sau thời gian có phần dịch ruột chanh dây hút vào lý lực hút không đủ nên không thắng lực liên kết dịch ruột vỏ chanh dây Khi chọn máy hút nhóm chọn máy hút bụi có cơng suất 1300W dung tích 20 lít để làm máy hút dịch chanh dây có lẽ lực hút máy không đủ mà chọn loại máy lớn để hút phần máy hút lớn chiếm nhiều diện tích Cơ cấu đột lỗ tạo lỗ trống vỏ chanh dây để khơng khí bên tràn vào bên vỏ chanh dây máy hút hoạt động áp lực phần vỏ giảm xuống nguồn khơng khí bên ngồi tràn vào góp phần phá lực liên kết vỏ chanh dây dịch ruột 56 Luan van Hình 3.40: Cơ cấu đột lỗ vỏ chanh dây Tính tốn chọn xylanh cho cấu đột lỗ Việc tính tốn chọn xylanh cho cấu đột lỗ quan trọng ta cần phải chọn xylanh có lực đủ lớn để thẳng lực cản tạo từ vỏ chanh dây ống đột lỗ Ta có thơng số sau: Hành trình xylanh: 50mm Tải trọng đáp ứng F: 2Kg = 20N Thời gian dẫn động 0,5s Với áp suất máy nén khí thơng thường p = 6bar = 6,1183 kgf/cm2 hành trình tải trọng suy đường kính xylanh là: Đường kính xylanh D = √ 𝐹×4 𝑝×𝜋 =√ 20×4 6,1183×𝜋 = 20 (𝑚𝑚) Như với kích thước sơ 20mm ta chọn theo tiêu chuẩn 20mm để đảm bảo độ bền cung cấp đủ lực cho hệ thống hoạt động Sau chọn xylanh khí nén có đường kính D = 20mm ta tính lại thơng số xylanh sau: Cơng thức tính: F = P.A F: Lực Xylanh 57 Luan van A: Diện tích piston theo Cm2 Với đường kính D = 20mm, áp suất cung cấp máy nén khí (Kg/cm2) D = 20mm = 2cm A=𝜋× 𝐷2 22 = 𝜋 × = 3,14 (cm2) P = 6Kg/cm2 Suy ra: F = P.A = 6× 3,14 = 18.84 (Kg/cm2) Vậy xylanh sau tính tốn chọn lựa cho hệ thống cấp phơi có thơng số: Đường kính D = 20mm, áp lực 6Kg/cm2 lực đẩy 18,84 Kg/cm2 3.2.8.2 Cơ cấu phơi Sau hồn thành xong quy trình hút dịch chanh dây tự động phần vỏ chanh dây (phơi) cần phải khỏi máng dẫn để phôi khác cấp lên máng dẫn tiếp tục quy trình hút dịch Để cho cấu đơn giản mà phù hợp với máng dẫn phôi ta thiết kế cấu phơi nằm bên máng dẫn để chanh dây hút dịch xong phần vỏ chanh dây rớt xuống máng dẫn Ở cuối phần máng ta cắt đáy máng hình chữ nhật có kích thước rộng 70mm dài 80mm Lỗ phơi Hình 3.41: Máng dẫn cắt lỗ phơi 58 Luan van Khi cắt lỗ phôi máng dẫn phôi ta chế tạo thêm phận che lỗ phơi hệ thống trình hút dịch chanh dây Bộ phận tịnh tiến qua lại bên máng dẫn phôi để tiết kiệm diện tích, dễ chế tạo phần máng dẫn phơi cấu nên cịn khoảng trống để lắp đặt Hình 3.42: Bàn trượt cấu phơi 3.3 Thùng chứa ruột chanh dây Thùng chứa ruột chanh dây phận chứa dịch chanh dây sau hệ thống hút dịch chanh dây từ ống hút qua ống dẫn dịch ruột vào thùng chứa dịch Thể tích phơi 50939mm3 sức chứa ổ chứa phôi 1105 phôi, ta tính số thể tích ruột chanh dây chạy hết số phôi để suy thể tích thùng chứa phơi cần thiết kế Thể tích dịch ruột chanh dây hút hết số phơi ổ chứa phôi là: 𝑉𝑡ℎù𝑛𝑔 𝑐ℎứ𝑎 = 1105𝑥50939 = 56287595 (𝑚𝑚3 ) = 56,28 (𝑑𝑚3 ) = 56,28 (𝑙) Nếu ta chọn thể tích thùng 56,28 (l) thùng chứa lớn chiếm nhiều diện tích hệ thống nên ta thiết kế thùng chứa có kích thước nhỏ lực hút mạnh dễ chia dịch ruột chanh dây vào túi bảo quản thực phầm để tiến hành sang công đoạn chế biến khác Ta thiết kế thùng tích khoảng 7-8(l) có hình dáng hình trụ trịn có đáy hình phễu để ruột chanh dây dễ dàng ngồi ta mở van bên thùng chứa Chọn vật liệu chế tạo inox 304 có bề dày 1mm để gia cơng thùng chứa phơi 59 Luan van Hình 3.43: Kích thước thùng chứa dịch Để tính thể tích thùng chứa ta chia thùng chứa làm hai hình hình trụ hai hình nón với kích thước hình 𝑉𝑡𝑟ụ = 𝜋 𝑅2 ℎ = 𝜋 1102 150 = 5701990(𝑚𝑚3 ) = 5,7(𝑑𝑚3 ) = 5,7(𝑙) 𝑉𝑛ó𝑛 = 𝜋 ℎ (𝑅 + 𝑟 + 𝑅 𝑟) 𝜋 50 (2202 + 202 + 220.20) = 2,7(𝑑𝑚3 ) = 2,7(𝑙) Vậy ta có tổng thể tích thùng chứa là: 5,7 + 2,7 = 8,4(𝑙 ) = Để vệ sinh thùng chứa dịch ta cần phải thiết kế thùng chứa dịch có nắp tháo Trên nắp có hai đường ống đường ống lắp vào máy hút, đường ống lắp vào ống hút dịch chanh dây 60 Luan van Hình 2.44: Nắp thùng chứa ruột chanh dây 61 Luan van Chương 4: Kết thảo luận: 4.1 Hình ảnh thực tế Hình 4.1: Máng cấp chanh dây Hình 4.2: Thùng chứa chanh dây 62 Luan van Hình 4.3: Máng nghiên Hình 4.4: Máng trượt thoát chanh dây sau hút 63 Luan van Hình 4.5: Máng hứng vỏ chanh dây sau hút Hình 4.6: Ống hút đột lỗ chanh dây 64 Luan van H ình 4.7: M rút ruột chanh dây tự động Hình 4.8: Trái chanh dây sau rút ruột 65 Luan van 4.2 Ưu điểm Máy rút ruột chanh dây tự động mà nhóm thực nghiên cứu có nhiều ưu điểm Đầu tiên, sản phẩm từ nghiên cứu có tính ứng dụng cao Ruột chanh dây sau rút vào bồn chứa trực tiếp sử dụng để chế biến thành nước uống chanh dây, kẹo chanh dây, nước cốt chanh dây….Thứ hai, giá thành máy rút ruột chanh dây nhóm rẻ sản phẩm loại thị trường lên đến 70% Bên cạnh đó, nhóm thiết kế dụng cấu cấp phôi đơn giản cho việc vận hành dễ dàng thuận tiện cho việc tháo lắp, bảo trì sửa chửa 4.3 Nhược điểm Bên cạnh ưu điểm đề tài: Nghiêng cứu thiết kế chế tạo cấu cấp phơi dạng trịn Vì sản phẩm thiết kế chế tạo thời gian ngắn, chưa qua cải tiến chỉnh sửa nên sản phẩm chưa mong muốn sử dụng xylanh khí nén để hoạt động nên gây ồn trình hoạt động Đồng thời máy to hút trái chanh dây theo kích thước định 66 Luan van Chương 5: Kết luận hướng phát triển 5.1 Kết luận Sau thời gian nghiên cứu chế tạo cấu đáp ứng 90% yêu cầu đặt 5.2 Hướng phát triển Mặc dù hoàn thành thiết kế lắp đặt cấu cho máy rút ruột chanh dây, nhiên đề tài nhiều mặt cần cải tiến nhầm đạt hiệu suất tối đa sản xuất Một số hướng phát triển nhóm muốn hướng đến: Cải thiện hệ thống cấp phơi, trước cho trái chanh dây vào thùng chứa phải có cấu phân loại theo kích thước tiêu chuẩn máy Cải thiện hệ thống khí rãnh cấp phôi xylanh cấu hút thoát vỏ để hoạt động luân phiên để giảm thời gian nghỉ, đồng thời sử dụng máy hút có cơng suất lớn để giảm thời gian hút đạt hiệu suất cao Với thiết kế máy phải cần đến hai đến ba cơng nhân cho việc phân loại rửa bỏ cuống Nghiên cứu phát triển cấu định lượng sau ruột trái chanh dây hút vào bồn chứa tự động định lượng khối lượng theo quy định sau đóng gói theo dây chuyền đưa thị trường Ngoài cải tiến trên, nhóm hi vọng máy trở thành hệ thống rút ruột chanh dây hoàn toàn tự động Từ khâu nhập liệu thơ, đến qua máy thu sản phẩm cuối ruột chanh dây đóng gói tiêu chuẩn chuẩn an tồn thực phẩm 67 Luan van KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Dựa vào đặc điểm trái chanh dây, hình dáng, kích thước Đã nghiên cứu cấu cấp phơi dang trịn, dựa kiến thức từ khí khí nén Cơ cấp áp dụng hiệu cho việc cung cấp phơi dạng trịn, đặc biệt trái chanh dây Dựa vào cấu áp dùng cho phơi dạng trịn khác khơng trái chanh dây, tiếp tục phát triên từ cấu sang dạng cấp cung cấp phôi với hình dạng khác Nghiên cứu áp dụng dưa vào sản xuất, việc rút ruột chanh dây từ làm tăng suất hoạt động, giảm chi phi gia công nguồn lao động 68 Luan van TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách Nguyễn Phương Ngọc – Nguyễn Trường Thịnh, “Hệ thống điều khiển tự động khí nén”, NXB Khoa học kỹ thuật Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng, Lý thuyết “Điều Khiện Tự Động” Ths Châu Mạnh Lực, Phạm Văn Song, “Trang bị công nghệ cấp phơi tự động”, năm 2003 Hồ Viết Bình, “Tự Động Hóa Q Trình Sản Xuất”, năm 2004 Internet http://luanvan.co/luan-van/ky-thuat-chan-khong-3324/ http://vientauthuy.com.vn/vi/ky-thuat-hut-chan-khong http://text.123doc.org/document/2436097-he-thong-cap-phoi-tu-dong.htm 69 Luan van S K L 0 Luan van ... theo hình dạng phơi kích thước loại phôi cần cung cấp cho hệ thống mà ta chia làm ba loại hệ thống cấp phơi là: hệ thống cấp phơi cuộn, hệ thống cấp phôi thanh, hệ thống cấp phôi rời Hệ thống máy... tải 15 3.1.4 Hệ thống cấp phôi rời băng tải 16 3.1.5 Hệ thống cấp phôi rời gầu tải 18 3.1.6 Hệ thống cấp phôi rời phễu rung 19 3.1.7 Hệ thống cấp phôi rời kiểu giá... cho phép phôi hướng vào vùng gia cơng Sau trình bày cách tổng quát hệ thống cấp phôi tự động, nhiệm vụ cấu hệ thống Tuy nhiên, tùy theo đặc điểm loại phôi, cần lựa chọn thiết kế hệ thống cấp phơi