Máy cắt rau củ tự động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI: MÁY CẮT RAU CỦ TỰ ĐỘNG Ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: Th.S Dương Đăng Danh Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Lê Xuân Mạnh 1811042284 18DCKA3 Nguyễn Viết Ân 1811251099 18DCKA3 TP Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng năm 2022 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT iii ABSTRACT iv MỤC LỤC v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ix DANH MỤC HÌNH ẢNH xi DANH MỤC BẢNG xiii LỜI NÓI ĐẦU xiv Tính cấp thiết đề tài xiv Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài xiv Mục tiêu đề tài .xv Đối tượng phạm vi nghiên cứu xv 4.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu xv 4.2 Phạm vi nghiên cứu xv Phương pháp nghiên cứu .xv 5.1 Cơ sơ pháp luận xvi 5.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể xvi Kết đạt xvi Kết cấu ĐA/KLTN: xvi GIỚI THIỆU .1 1.1 Giới thiệu .1 1.2 Một số vùng trồng rau hàng hóa tập trung 1.3 Tác dụng rau củ 1.4 Vai trò sản phẩm 10 1.4.1 Đối với doanh nghiệp .10 1.4.2 Đối với gia đình, hộ kinh doanh 12 1.4.3 Đối với cộng đồng xã hội .13 v 1.5 Sản phẩm .13 1.6 Các máy cắt rau củ có thị trường 14 1.6.1 Máy sản phẩm FC-312 14 1.6.2 Máy cắt rau củ TW182 15 1.6.3 Máy thái rau củ ST120 16 1.6.4 Máy 3A 17 TỔNG QUAN GIẢI PHÁP 20 2.1 Cở sở chọn phương án thiết kế 20 2.2 Yêu cầu kỹ thuật chung máy thiết kế .20 2.3 Các phương án cắt .20 2.3.1 Phương pháp cắt dao quay tròn .20 2.3.2 Phương pháp cắt dao tịnh tiến 20 2.4 Chọn phương án cắt 21 PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT .22 3.1 Phân tích chức 22 3.1.1 Chức chung 22 3.1.2 Các chức 22 3.2 Tìm ý tưởng chức .22 3.2.1 Nguồn điện .22 3.2.2 Bộ điều khiển 22 3.2.2.1 Mạch điều khiển Arduino 22 3.2.2.2 Điều khiển PLC 23 3.2.2.3 Điều khiển xilanh điện cơng tác hành trình 23 3.2.3 Bộ truyền động khí 24 3.2.3.1 Bộ truyền đai: 24 3.2.3.1 Bộ truyền xích: 25 3.2.4 Chọn dao cắt 26 3.2.4.1 Dao thái sợi tròn: 26 3.2.4.2 Dao cắt sợi vuông rau củ: 26 vi 3.2.4.3Dao cắt thái hạt lựu: 26 3.3 Bảng kết hợp ý tưởng 26 TÍNH TỐN THIẾT KẾ 31 4.1 Tính tốn phận máy 31 4.1.1 Dao cắt máy .31 4.1.1.1 Áp suất riêng .31 4.1.1.2 Độ sắc lưỡi dao 31 4.1.1.3 Góc cắt thái α 31 4.2 Tính tốn phận cấp phơi 33 4.3 Tính tốn khung máy 34 4.3.1 Thiết kế khung máy .34 4.3.1.1 Kiểm tra lực hiệu suất an toàn khung 34 4.3.2 Các phận máy .37 4.3.2.1Tấm che trái .37 4.3.2.2 Tấm che phải .38 4.3.2 Tấm che .38 4.3.2.4 Tấm che dao 39 4.3.2.5 Tấm che động .40 4.3.2.6 Máng để thực phẩm 41 THI CÔNG SẢN PHẨM 42 5.1 Khung máy 42 5.3 Gia công tấm che phải, trái 43 5.3.1 Tấm che trái 43 5.3.1 Tấm che phải 43 5.4 Gia công tấm che bên 44 5.5 Gia công tấm che dao 45 5.6 Gia công tấm gắn đế 45 5.7 Gia công phận cung cấp nguyên liệu vào dao 46 5.8 Gia công tấm đẩy 46 vii 5.9 Xylanh điện 47 5.10 Lắp ráp tổng thể máy cắt thái rau củ 47 5.11 Mơ hình máy phân rã Solidworks 48 KẾT LUẬN .49 6.1 Kết 49 6.2 Đánh giá 49 6.3 Nguyên nhân biện pháp khắc phục 49 6.3.1 Nguyên nhân 49 6.3.2 Biện pháp khắc phục 50 6.4 Hướng phát triển 50 PHỤ LỤC 52 viii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Thứ tự Ký hiệu chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ ĐA/KLTN Đồ án/Khóa Luận Tốt Nghiệp ĐBSH Đồng Bằng Sơng Hồng ĐHSCL Đồng Bằng Sông Cửu Long HTX Hợp tác xã RAT Rau an toàn ix x DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Sản lượng diện tích hoa qua năm .2 Hình 2: Hình ảnh súp lơ xanh Hình 3: Bí đỏ rau gót Hình 4: Hình ảnh quế Hình 5: Hình ảnh rau gị tây Hình 6: Hình ảnh bạc hà Hình 7: Hình ảnh hương thảo 10 Hình 8: Hình ảnh củ cải trắng .10 Hình 9: Các loại rau củ hoa 12 Hình 10: Máy sản phẩm FC-312 15 Hình 11: Máy cắt rau củ TW182 16 Hình 12 : Máy thái rau củ ST120 17 Hình 13 : Máy 3A 18 Hình 1: Mạch Arduino 23 Hình 2: Bộ diver với hình với PLC .23 Hình 3: Sơ đồ xilanh .24 Hình 4: Bộ truyền đai 25 Hình 5: Bộ truyền xích 25 Hình 6: Máy cắt rau củ 3D phần mềm Solidworks .28 Hình 7: Phân rã máy cắt phần mềm solidworks 29 Hình 8: Sơ đồ ngun lí hoạt động .30 Hình 1: Đĩa dao .32 Hình 2: Xilanh điện khí nén 34 Hình 3: Khung máy phần mềm Solidworks 35 Hình 4: Ứng suất chịu lực khung 35 Hình 5: Độ võng khung 36 Hình 6: Hệ số an toàn khung 37 Hình 7: Tấm che trái .38 xi Hình 8: Tấm che phải 38 Hình 9: Tấm che 39 Hình 10: Tấm che dao 40 Hình 11: Tấm che đông 40 Hình 12: Máng để thực phẩm 41 Hình 1: Hình khung máy .42 Hình 2: Kẹp xi lanh .43 Hình 3: Hình ảnh tấm che dao trái 43 Hình 4: Tấm che dao phải .44 Hình 5: Tấm che 45 Hình 6: Tấm che dao .45 Hình 7: Tấm đế 46 Hình 8: Máng để thực phẩm 46 Hình 9: Tấm đẩy 47 Hình 10: Hình ảnh xi lanh điện .47 Hình 11: Máy cắt rau củ phân rã Solidworks 48 Hình 1A: Sơ đồ động máy cắt 52 xii DANH MỤC BẢNG Bảng 1A: Thông số kỹ thuật động 54 xiii CHƯƠNG KẾT LUẬN 6.1 Kết Sau tuần thực hiện, với hướng dẫn bảo nhiệt tình thầy Dương Đăng Danh thầy, Viện kỹ thuật Hutech, nhóm chúng em hoàn thành thiết kế, chế tạo máy cắt rau củ tự động đảm bảo yêu cầu đặt Nhóm chúng em củng cố, vận dụng kiến thức học áp dụng vào thiết kế chế tạo máy cắt rau củ tự động cụ thể, học hỏi thêm nhiều kiến thức liên quan Và điều quan trọng có tự tin bắt tay vào làm việc thực tế, kinh nghiệm quý báu cho thân chuẩn bị trường 6.2 Đánh giá Sau trình nghiên cứu, thiết kế thi cơng, mơ hình máy cắt rau củ tự động chế tạo thành cơng Nhìn chung, hệ thống đáp ứng u cầu đề tài đặt ra, nhiên hệ thống số nhược điểm, cần phải khắc phục  Những ưu điểm - Thiết kế nhỏ gọn phù hợp với yêu cầu đề tài - Đơn giản thao tác, vận hành, sửa chữa bảo dưỡng - Hệ thống cắt gọt ổn định - Mơ hình hệ thống hoạt động an toàn - Khả xử lý sản phẩm hệ thống xác  Những nhược điểm - Tính thẩm mỹ chưa cao - Hệ thống chạy gây tiếng ồn 6.3 Nguyên nhân biện pháp khắc phục 6.3.1 Nguyên nhân Trong trình hoạt động cắt gọt rau củ xuất nhiều lỗi khiến hệ thống làm việc gặp nhiều hạn chế: lỗi động cơ, bố trí phần tử chưa đạt thẩm mỹ cao Các lỗi nhiều nguyên nhân khách quan chủ quan gây nhìn chung số nguyên nhân sau: 49 - Thiết kế khí chưa đạt độ ổn định cao cịn rung lắc - Chưa có hệ thống ổn định q dịng - Cách bố trí phần tử chưa hợp lý 6.3.2 Biện pháp khắc phục Tối ưu hóa hệ thống khí cho hệ thống đảm bảo tạo thành khối liên kết chắn Hồn thiện hệ thống lý thút để đưa sản phẩm thực tiễn 6.4 Hướng phát triển Nhóm chúng em muốn phát triển sản phẩm hoàn thiện với độ xác cao phục vụ cơng tác nghiên cứu, giảng dạy nhà trường sinh viên Giúp sinh viên có điều kiện tiếp xúc với ngành cơng nghiệp nơng nhiệp nhiều Nhóm chúng em mong sản phẩm sở để tới chế tạo máy có độ xác cao hơn, xử lý loại thực phẩm có hình dạng khác nhau, có khả thương mại thị trường với giá thành rẻ 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Ngọc Anh - Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 2,3,4 – NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 1970 [2] Đặng Văn Nghìn, Lê Minh Ngọc tác giả - Cơ sở Công nghệ chế tạo máyTrường Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh x́t bản, 1992 [3] PGS.TS Trần Dỗn Sơn – Kỹ thuật chế tạo máy – NXB Đại học Quốc gia TP HồChí Minh, 2009 [4] Trần Văn Địch – Thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy – NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 1999 [5] Lê Trung Trực, Đặng Văn Nghìn – Hướng dẫn đồ án môn học Công Nghệ Chế Tạo Máy – NXB ĐHQG Tp HCM [6] Lê Quang Huy - Giáo trình kỹ thuật điều khiển thủy lực- khí nén [7] Bách khoa toàn thư mở WIKIEDIA https://vi.wikipedia.org/wiki/Rau [8] Nguồn Internet 51 PHỤ LỤC 1.Chọn động 1.1 Sơ đồng động máy Hình 1A : Sơ đồ động máy cắt Chú thích : Động Bộ truyền đai Ổ lăn Dao Trục Cơng śt trục động tính theo cơng thức: 𝑃𝑐𝑡 = 52 𝑃𝑙𝑣 𝜂 Tính theo cơng śt làm việc máy (dĩa cắt) xác định theo cơng thức đó: + Pct: cơng śt cần thiết trục động (kW) + Plv: công suất làm việc máy công tác (kW) +  : hiệu suất truyền động 𝑃𝑙𝑣 = 𝐹𝑣 1000 = 100.0,3 1000 = 0.03(𝑘𝑊) Trong : + F : lực kéo (N) + v: vận tốc (m/s) => 𝑃𝑐𝑡 = 𝑃𝑙𝑣 𝜂 = 0.03 0,91 = 0.03𝑘𝑊 = 30 𝑊 1.2 Chọn động Căn vào giá trị Pct, nđb động xác định trên, có xét đến điều kiện: 𝑃đ𝑐 ≥ 𝑃𝑐𝑡 𝑛đ𝑏 ≅ 𝑛đ𝑐𝑠𝑏 {𝑇 𝑇𝑘 𝑚𝑚 ≤ 𝑇 𝑇𝑑𝑛 Thông số Giá trị Tên động MY1018E Công suất động 500 (W) Số vòng quay 2700 (v/p) Tk/Tdn 2.2 (g) Khối lượng Đường kính trục động 6(mm) Bảng 1A: Thông số kỹ thuật động 53 Chọn tuyền Đường kính bánh đai nhỏ (𝑑1): chọn theo (bảng 4.13[1]-59-sách tính tốn thiết kế hệ thống dẫn động khí) tham khảo dãy tiêu chuẩn: 50, 55, 63, 71, 80, 90, 100, 112, 125, 140, 160, 180, 200, 224, 250, 280, 315, 355, 400, 450, 500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000, 1120, 1250, 1400, 1600, 1800, 2000, 2240, 2500, 2800, 3150, 3550, 4000 (𝑑1): 𝑑1 = √62728 =238,34 Theo tiêu chuẩn, ta chọn d1=250mm Tính vận tốc đai: 𝑣1 = 𝜋 𝑑1 𝑛1 𝜋 250.1425 = = 18,65 𝑚/𝑠 60000 60000  lấy 𝑣𝑚𝑎𝑥 = 25 (m/s) 𝑣= 𝜋 𝑑1 𝑛1 < 𝑣𝑚𝑎𝑥 60.1000 Đường kính bánh đai lớn (d2): d2 = 𝑢 𝑑1 (1 - 𝜀) = 3,15 250 (1- 0,01) = 779,63mm Với:  = 0,01 hệ số trượt ; u - tỉ số truyền truyền đaiTa chọn 𝑑2 theo tiêu chuẩn (như 𝑑1): d2=800mm Với đai thang 𝑑1, 𝑑2 đường kính vịng trịn qua lớp trung hịa (khi vịng qua bánh đai) Như tỉ số truyền thực tế là: 𝑢𝑡 = 𝑑2 800 = = 3,23 𝑑1 (1 − 𝜀) 250 (1 − 0,01) Sai số tỉ số truyền là: ∆𝑢 = |𝑢𝑡 − 𝑢| |3,23 − 3,15| 100% = 100 = 2,53% < 4% (𝑡ℎỏ𝑎 𝑚ã𝑛) 𝑢 3,15 2.1 Khoảng cách trục 𝑎 ≥ (𝑑2 + 𝑑1) 𝑎 ≥ 2059 → ta chọn a=2240 Lấy a tiêu chuẩn theo dãy: 400, 450, 500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000, 1120, 1250, 1400, 1600, 1800, 2000, 2240, 2500, 2800, 3150, 3550, 4000,4500, 5000, 5600, 6300, 7100, 8000, 9000, 10000, 11200, 12500, 14000 54 2.2 Chiều dài đai 𝜋 (𝑑2 + 𝑑1 ) (𝑑2 − 𝑑1 )2 𝜋 (800 + 250) (800 − 250)2 𝑙 = 2𝑎 + + = 2.2240 + + 4𝑎 4.2240 = 6163,03𝑚𝑚 Lấy l tiêu chuẩn theo dãy 400, 450, 500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000, 1120, 1250, 1400, 1600, 1800, 2000, 2240, 2500, 2800, 3150, 3550, 4000,4500, 5000, 5600, 6300, 7100, 8000, 9000, 10000, 11200, 12500, 14000 Theo tiêu chuẩn chọn: l = 6300mm = 6.3m Kiểm nghiệm đai tuổi thọ: 𝑖 ≤ 𝑖𝑚𝑎𝑥 = 10s-1 Trong đó: 𝑖 = 𝑣/𝑙 v: vận tốc vòng (m/s) i: số lần uốn đai giây l: chiều dài đai (m) 𝑖= 𝑣 18,65 = = 2,09𝑠 −1 < 10𝑠 −1 (𝑡ℎỏ𝑎) 𝑙 6,3 Xác định lại khoảng cách trục : 𝑎𝑡𝑙 = 𝜆 + √𝜆2 − 8∆2 4650,66 + √4650,662 − 2752 = = 2308,95𝑚𝑚 4 Với : 𝜆=𝑙− 𝜋( 𝑑2+𝑑1) = 6300 − 𝜋( 800+250) = 4650,66 Δ =∆ = (𝑑2 − 𝑑1 )/2 = (800 − 250)/2 =275 => chọn a = 2309 mm 55 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 19 Nút dừng khẩn cấp 18 Nắp che dao Ốc lục giác M10 12 16 Nút nhấn xanh 15 Xi Lanh Thép C45 14 Gá động Thép C45 13 Khung máy Sắt hộp 20x20x2 12 Tấm đẩy Thép CT3 Ốc lục giác M5 10 Động Máng thực phẩm Thép CT3 Nắp máy Thép CT3 Bánh đai Tấm che dao phải Ổ bi Trục Thép CT3 Đế Thép CT3 Đĩa dao Thép CT3 Tấm che trái Thép CT3 17 11 M10x1.5 M5x0.8 SKF-6200 T.T Ký hiệu Tên gọi Thép CT3 Thép CT3 Số lượng Vật liệu ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢN VẼ LẮP GHÉP Chức Họ tên Thiết kế Lê Xuân Mạnh Hướng dẫn Dương Đăng Danh Duyệt Dương Đăng Danh Chữ ký Ghi Ngày MÁY CẮT RAU CỦ Số lượng 01 Tờ Mã đề tài:128 Khối lượng Tỉ lệ 1:2 Số tờ: 01 Trường ĐH Công Nghệ TP.HCM VIỆN KỸ THUẬT HUTECH 94 44 25 74 33 10 28 ±0.2 21 ±0.2 10 40 24 4x 4x u cầu: - Các kích thước cịn lại dùng chung dung sai 0.5mm Người vẽ Sv: Thịnh, Minh, Nghĩa Kiểm tra Gv: N.V Hương Bình Ngày:10/7 Trường ĐH Cơng Nghệ TP.HCM VIỆN KỸ THUẬT HUTECH BÁT GẮN Ổ TRƯỢT Vật liệu: C45 Tỉ lệ: 1:2 A R 11 30 40 47.5 ±0.1 45.9 ±0.1 115 R1 DETAIL J SCALE : B 26.5 ±0.1 12 53.0 ±0.1 43.41 J Lỗ M5x0.8 119.0 ±0.1 0° B -0 95.0 ±0.1 60.0 ±0.1 R2 40 90 A SECTION A-A SECTION B-B Yêu cầu: - Các chi tiết lỗ phải gia cơng xác vẽ - Khoan lỗ Ø 4.2 để taro M5x0.8 Người vẽ Sv:Lê Xuân Mạnh Kiểm tra Gv:Dương Đăng Danh Ngày: Trường ĐH Công Nghệ TP.HCM VIỆN KỸ THUẬT HUTECH CHI TIẾT SỐ Vật liệu: CT3 Tỉ lệ: 1:2 B 252 A 0.25 A A 0.25 ± B 0.25 431 3 3 C 210 C 0.25 220 Yêu cầu: - Các chi tiết hàn với ký hiệu - Dung sai 0.5 Người vẽ Sv:Lê Xuân Mạnh Kiểm tra Gv:Dương Đăng Danh Ngày: Trường ĐH Công Nghệ TP.HCM VIỆN KỸ THUẬT HUTECH CHI TIẾT SỐ 13 KHUNG MÁY Vật liệu: sắt vuông Tỉ lệ: 1:5 40 80 150 R2 Yêu cầu: - Dung sai tất 0.1 Người vẽ Sv:Lê Xuân Mạnh Kiểm tra Gv:Dương Đăng Danh Ngày: Trường ĐH Công Nghệ TP.HCM VIỆN KỸ THUẬT HUTECH MÁNG ĐỂ THỰC PHẨM Tỉ lệ: 1:2 Vật liệu: CT3 A 13 R1 ±0 ±0 15 0 R1 24 R5 H 00 120 ° DETAIL H SCALE : 115.0 ±0.1 119.0 ±0.1 43 90.00 A SECTION A-A 72 Yêu cầu: - Các chi tiết lỗ phải gia công xác vẽ - Chi tiết gia cơng CNC theo khích thước Người vẽ Sv:Lê Xuân Mạnh Kiểm tra Gv:Dương Đăng Danh Ngày: Trường ĐH Công Nghệ TP.HCM VIỆN KỸ THUẬT HUTECH CHI TIẾT SỐ TẤM CHE DAO Vật liệu: CT3 Tỉ lệ: 1:2 2.0 Lỗ M10x1.5 7.0 ±0.1 230.0 ±0.1 30.0 ±0.1 431.0 ±0.1 Yêu cầu: - Sắt dày 2mm - Khoan lỗ Ø 8.5 taro M10x1.5 Người vẽ Sv:Lê Xuân Mạnh Kiểm tra Gv:Dương Đăng Danh Ngày: Trường ĐH Công Nghệ TP.HCM VIỆN KỸ THUẬT HUTECH TẤM CHE PHẢI KHUNG MÁY Vật liệu: CT3 Tỉ lệ: 1:2 lỗ M10 417 A 30 50.0 ±0.1 103.0 ±0.1 50.0 ±0.1 25 0.1 7.0 ±0.1 11 230 45.0 ±0.1 MẶT CẮT A-A A Yêu cầu: - Các chi tiết lỗ phải gia công xác vẽ Người vẽ Sv:Lê Xuân Mạnh Kiểm tra Gv:Dương Đăng Danh Ngày: Trường ĐH Công Nghệ TP.HCM VIỆN KỸ THUẬT HUTECH NẮP CHE TRÁI KHUNG MÁY Vật liệu: CT3 Tỉ lệ: 1:2 ... cho máy - Gia cơng, lắp ráp mơ hình máy cắt rau củ Đối tượng phạm vi nghiên cứu 4.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Các loại rau củ dễ cắt gọt, không dai - Nguyên lý cắt rau củ - Máy cắt rau củ. .. .13 1.6 Các máy cắt rau củ có thị trường 14 1.6.1 Máy sản phẩm FC-312 14 1.6.2 Máy cắt rau củ TW182 15 1.6.3 Máy thái rau củ ST120 16 1.6.4 Máy 3A ... Hình 9: Các loại rau củ hoa 12 Hình 10: Máy sản phẩm FC-312 15 Hình 11: Máy cắt rau củ TW182 16 Hình 12 : Máy thái rau củ ST120 17 Hình 13 : Máy 3A