LỜI MỞ ĐẦU 12 TỔNG QUAN VỀ MÁY RỬA BÁT TỰ ĐỘNG. 12 1.1. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước. 12 1.2. Các loại máy rửa bát trên thị trường hiện nay 13 1.2.1. Khái niệm về máy rửa bát. 13 1.2.2. Phân loại 13 1.3. Đặt vấn đề: 23 1.4. Mục tiêu đề tài 23 1.5. Đối tượng nghiên cứu 24 1.6. Phương pháp nghiên cứu 24 CHƯƠNG 2.NGUYÊN LÝ, CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY. 25 2.1. Nguyên lý hoạt động của máy rửa bát tự động. 25 2.2. Chu trình hoạt động và cấu tạo của máy rửa bát 26 2.3. Thiết kế quy trình rửa. 27 2.4. Cơ sở tính toán thủy lực. 27 2.4.1. Một số khái niệm: 28 2.4.2.Phương trình Bernoulli của dòng chảy dừng: 28 2.4.3.Phương trình động lượng: 30 2.5. Nguyên lý thiết kế hệ thống điều khiển 35 CHƯƠNG 3.TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ 36 3.1 .Phương án cấp và sử dụng nước để làm sạch chén, bát 36 3.2 Hệ thống chính 38 3.3 Phương án xả nước sau mỗi lượt phun rửa 41 3.4 Lựa chọn phương án thiết kế giá và vòi phun 42 3.5 Lựa chọn phương án thiết kế hệ thống nhiệt 43 3.6 Lựa chọn phương án thiết kế hệ thống sấy khô bát sau khi rửa 44 3.7 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy 45 3.8 Tính toán và thiết kế cánh phun 47 3.8.1. Diện tích lỗ của vòi phun: 47 3.8.2. Cách bố trí lỗ trên cánh phun: 49 3.8.3. Nguyên lý hoạt động của cánh phun. 51 3.8.4 Vận tốc quay của cánh phun: 56 3.9. Tính đường kính ống. 58 3.10 Tính toán chọn máy bơm. 59 3.10.1. Khái niệm máy bơm 59 3.10.3. Tính toán máy bơm 63 3.10.4. Chọn máy bơm 66 3.11 Thiết kế sàn để bát ( giá để bát,đĩa, xoong,…) 67 3.12. Tính chọn kích thước bồn 71 3.13 Bộ phận gia nhiệt: 72 3.14. Tính toán thiết kế cụm sấy khô bát, đũa,.. sau khi rửa. 73 3.15. Các thông số lựa chọn để tính toán thông gió sấy khô 73 3.15.1 Thiết kế đường ống sấy 74 3.15.2. Chọn miệng gió 75 3.15.3. Thiết kế đường ống gió 75 3.15.4. Lựa chọn thiết bị 76 3.16. Thiết kế khung máy 77 3.17. Thiết kế cụm cánh cửa 78 3.17.1 Bố trí bản lề: 78 3.17.2 Thiết kế kết cấu 79 3.17.3 Doăng cánh cửa 81 3.17.4. Chốt, khóa cửa 81 3.18. Phân tích kiểm tra kết cấu của một vài chi tiết 82 3.18.1. Khung máy 82 3.18.2. Giá 88 3.19. Thiết kế vỏ ngoài 93 CHƯƠNG 4.THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY 94 4.1 Nhiệm vụ mạch điều khiển 94 4.2 Nguyên lý hoạt động của máy rửa bát 94 4.2.1. Quy trình hoạt động của máy rửa bát 94 4.2.2. Sơ Đồ nguyên lý mạch điều khiển 96 4.3 Các thành phần của bộ điều khiển: 97 4.3.1 Arduino Uno R3 97 4.3.2. Cảm biến nhiệt độ 99 4.3.3 Cảm biến mức nước 108 4.3.4 Máy bơm xả B25-6A 116 4.3.5 Van xả, Van cấp: FCD-180A 117 4.3.6 Maiso nhiệt: DW-0001-364 119 4.3.7 Công tắc hành trình 121 4.3.8 Nguồn cấp 121 4.4 Chương trình điều khiển 122 4.4.1. Lưu đồ thuật toán 122 4.4.2 Phần code nạp vào arduino 126 CHƯƠNG 5.CHẾ TẠO, LẮP RÁP VÀ VẬN HÀNH MÁY 127 5.1. Phương án chế tạo vỏ trong máy, thùng chứa nước, vỏ trong cánh cửa của máy rửa bát 127 5.1.1. Yêu cầu kĩ thuật 128 5.1.2.Phương pháp chế tạo 128 5.1.3. Tìm hiểu phương pháp dập vuốt chi tiết dạng tấm và ứng dụng vào việc chế tạo ra chi tiết vỏ máy và thùng chứa nước trong máy. 130 5.1.4 Đặc điểm của khuôn dập vuốt: 131 5.1.5 Quy trình chế tạo cơ bản chi tiết thùng chứa nước 133 5.2 Quy trình lắp ráp máy máy 138 5.2.1. Khái niệm về sản phẩm cơ khí và các mối lắp ghép. 138 5.2.2. Các hình thức tổ chức lắp ráp 139 5.2.3. Thiết kế quy trình công nghệ lắp ráp 141 5.2.4. Quy trình lắp ráp máy rửa chén tự động. 142 5.3. Cách vận hành máy 150 CHƯƠNG 6.KẾT LUẬN VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI. 152 6.1. Kết quả đạt được của đề tài 152 6.1.1. Ý nghĩa khoa học 152 6.1.2. Ý nghĩa thực tiễn 152 6.2. Những vấn đề còn tồn tại: 152 6.3 Phương hướng phát triển đề tài 153 6.3.1 Về mặt thiết kế cơ khí 153 6.3.2 Về mặt điều khiển và các tính năng an toàn 153
Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
Chiếc máy rửa chén đầu tiên được cấp bằng sáng chế vào năm 1850 là của Joel Houghton ở Ogden, New York ,Mỹ Chiếc máy này dùng tay để quay một cái bánh xe làm cho nước bắn lên chén bát để rửa Lúc này máy bơm nước vẫn chưa ra đời Vào năm 1893 Josephine Cochrane , ở Shelbyville, Indiana giới thiệu một chiếc máy rửa chén thành công hơn nhưng nó vẫn sử dụng sức người Đầu tiên bà làm nó cho chính mình và sau đó thành lập công ty sản xuất máy rửa chén sau này mang tên Kitchenaid là một trong những công ty hàng đầu về sản xuất máy rửa chén và các dụng cụ bếp hiện nay
Những chiếc máy rửa chén đầu tiên này không được phổ biến rộng rải vì người ta phải đổ nước vào và lấy nước bẩn ra bằng tay Máy rửa chén thực sự có bước phát triển vào những năm 1920 khi mà nó được gắn cố định vào vòi nước gia đình Vào những năm 1940 máy rửa chén được hoàn toàn tự động và có trang bị hệ thống sấy bằng điện Đến những năm 1960 nhiều đặc tính được thêm vào máy rửa chén,và nó được bỏ gọn dưới gầm bếp như một cái tủ Và cho tới những năm 1980 thì máy rửa chén được thiết kế sao cho tiết kiệm năng lượng, vận hành êm Càng ngày máy rửa chén càng hiện đại, nhiều tiện ích, kiểu dáng đẹp, tiết kiệm nước, tiết kiệm điện và đặc biệt nó đã được tiêu chuẩn hóa về kích thước bên ngoài theo kích thước của các ngăn tủ của nhà bếp Ở Việt Nam, máy rửa bát chưa được phổ biến, hiện đã có một số đề tài nghiên cứu về máy rửa bát nhưng chưa công bố rộng rãi Còn trên thị trường, chưa có một doanh nghiệp Việt Nam nào chế tạo, kinh doanh máy rửa bát tự động dành cho gia đình mà chỉ có một vài nhà sản xuất, nghiên cứu chế tạo máy rửa bát công nghiệp với kích thước lớn dành cho các nhà hàng với năng suất rửa cao được bán với giá thành cao Trên thị trường chưa có một công ty doanh nghiệp nào sản xuất máy rửa bát tự động dành cho hộ gia đình tại Việt Nam, mà chủ yếu những chiếc máy rửa bát tự động giành cho gia đình này được nhập khẩu nguyên chiếc về Việt Nam và được bán với giá cao cho người tiêu dùng.
Các loại máy rửa bát trên thị trường hiện nay
Khái niệm về máy rửa bát
Máy rửa bát nói chung và máy rửa bát công nghiệp nói riêng đều sử dụng bơm tạo áp lực kết hợp với nước nóng và nước tẩy rửa dành cho máy để đánh bay các vết bẩn Việc đi rửa xe ngoài tiệm nó cũng giống như cách máy rửa bát hoạt động Khác biệt chỉ là máy rửa bát hoạt động khép kín, sử dụng nước nóng để đánh bay vết bẩn
Máy rửa bát sẽ được cấp nước bình ở nhiệt độ thường, sau đó được làm nóng thông qua bồn rửa và bồn tráng (các tank) kết hợp với hóa chất (nước rửa và nước tráng) được máy bơm đẩy mạnh lên các cánh tay phun có đầu tạo lực bắn (thoát) Các tay phun này quay rất nhanh đưa dòng nước nóng từ máy bơm đến vật rửa (chén, đĩa…)
Máy rửa chén, bát là phát minh giúp các bà nội trợ không còn vất vả với việc vệ sinh sau khi ăn uống, tiệc tùng Máy rửa bát giống như tên gọi là một loại máy hoạt động tự động để hỗ trợ các bà nội trợ trong việc rửa chén, bát, dĩa, ly Cấu tạo và nguyên lý hoạt động dựa trên lực phun xoáy của các vòi nước để chén bạt được rửa sạch hoàn toàn Ngoài ra, loại máy này cũng có thể giúp bạn rửa sạch rau củ, trái cây và nhiều loại thực phẩm khác.
Phân loại
Phân loại theo đặc tính sử dụng và ứng dụng thì máy rửa bát chia ra 2 loại:
- Máy rửa chén công nghiệp
- Máy rửa chén, bát gia đình
1.2.2.1 Máy rửa bát công nghiệp : là loại máy rửa chén, bát và các dụng cụ nhà bếp với tốc độ nhanh, sử dụng công suất lớn, tốc độ rửa nhanh, được sử dụng tại các nhà hàng khách sạn, Loại máy này có những ưu điểm sau:
- Nhân công và thời gian:
+ Nhân công: Với tình hình kinh tế hiện nay, chi phí nhân công ngày càng đắt đỏ, khó tìm, khó giữ… Với chi phí trung bình tầm 5 triệu – 7 triệu 1 nhân công/tháng nhưng chúng ta lại không có thể chủ động trong việc giữ người, chưa kể đến việc nghỉ lễ, tết, phép…Tuy nhiên, cũng với khoản chi phí này bạn có thể mua một máy rửa chén tầm 80 triệu, máy sẽ giảm được ít nhất (có thể 2-3 nhân công) cho Nhà hàng 01 nhân công Bạn sẽ không phải lo nghĩ bất cứ vấn đề nào như trên Máy sẽ phục vụ 24/7
+ Thời gian: Công suất máy (hoodtype) hiện nay dao động từ 50-60 rổ/h tương đương 1500-1800 chén (dĩa)/h Và với công suất này thì không con người nào có thể làm được Thời gian rửa được rút ngắn đồng nghĩa với việc nhà hàng sẽ không phải trang bị nhiều chén, dĩa Không lo tồn đọng chén dĩa dơ Ngoài ra, do máy rửa bằng nước nóng nên chén dĩa sau khi rửa sẽ khô (sau 30s) nên không phải tốn nhân công lau chùi trước khi đưa vào sử dụng- đáp ứng nhanh yêu cầu chén dĩa sử dụng một cách kịp thời và nhanh chóng nhất
- Tiết kiệm nước và nước rửa:
Nhà hàng bạn có bao giờ thống kê được lượng nước và nước rửa chén/dĩa tiêu hao trong quá trình rửa chén/ dĩa không? Xin thưa ràng rất ít Nhà hàng, quán ăn thống kê việc này Và vì thế vô tình chúng ta không thấy được việc thất thoát chi phí cho nước và nước rửa chén là khá lớn Theo một thống kê cho thấy: lượng nước rửa trung bình cho 30 chén/dĩa là 14-16L, trong khi đó máy rửa chén chỉ tốn 2,4L đến 4L Điều này cho thấy lượng nước tiết kiệm được cho mỗi lần rửa là khá rõ ràng Ngoài ra thống kê cũng cho thấy lượng hóa chất dùng cho rửa tay cũng gấp 4 lần dùng cho rửa máy
- An toàn vệ sinh thực phẩm
Sử dụng nước rửa chén chuyên dụng dành cho máy rửa chén , bát công nghiệp nước rửa chén có nguồn gốc và xuất xứ rõ ràng, có kiểm định an toàn vệ sinh thực phẩm của cơ quan hữu quan
Ngoài ra, máy rửa chén bằng nước nóng rửa 60 0 C, tráng lại 85 0 C nên có tác dụng diệt khuẩn rất tốt Hơn nữa khi rửa chén, dĩa, muỗng đũa… bằng máy, quy trình rửa khép kín- không tiếp xúc với sàn, hạn chế nhiễm khuẩn từ sàn rửa chén
Chính vì thế tiêu chuẩn máy rửa chén đã được áp dụng cho các nhà hàng 3 sao trở lên và sẽ áp dụng cho tất cả nhà hàng trong tương lai
Khi rửa bát bằng tay thì việc bể vỡ chén đĩa, cũng như sứt mẻ khi va chạm là điều không thể tránh khỏi Khi rửa chén bằng máy rửa chén tình trạng này sẽ được hạn chế tối đa
Hiện nay trên thị trường máy rửa chén trong nước các dòng máy công nghiệp chủ yếu cung cấp cho các nhà hàng vẫn là các dòng máy được nhập khẩu từ nước ngoài , tuy nhiên đã có một vài tổ chức , cá nhân tiến hành nghiên cứu và chế tạo loại máy rửa bát này với các mẫu mã khác nhau, tuy nhiên vẫn được bán với giá cao
❖ Một số mẫu máy rửa bát công nghiệp trên thị trường hiện nay:
Loại sử dụng các khay để trên các băng truyền rửa liên tục,công nhân xếp bát đĩa và dụng cụ cần rửa ở đầu vào và lấy bát đĩa đã được rửa sạch ở đầu ra Ưu điểm máy chạy liên tục, năng suất rửa chén cao tốc độ rửa nhanh phù hợp với các công ty sản suất và đóng gói thực phẩm , các nhà hàng lớn với lượng bát đĩa, và dụng cụ cần rửa lớn thì loại máy này rất phù hợp a Máy rửa sấy chén, bát khay băng chuyền 818
Dòng máy rửa chén công nghiệp công suất lớn: Thích hợp cho nhà hàng khách sạn, resort, căn tin công ty, trường học bệnh viện từ 1000 suất ăn / ngày trở lên… và có như cầu sấy khô chén bát, khay để khử trùng và sử dụng ngay sau rửa
- Máy có chức năng sấy khô tất cả chén bát, khay sau khi ra khỏi băng chuyền
- Máy sử dụng nguồn điện 3 pha
- Máy rửa chén được thiết kế gọn gàng, bền chắc, khả năng tự động hóa cao, công suất máy lớn
- Máy bơm tự động, cơ cấu xả tràn thoát nước đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh cao nhất
- Chén bát được sếp lên băng tải nhựa chuyên dung giúp chén bát thoát nước nhanh, thao tác đơn giản tiết kiệm thời gian
- Tính năng ưu việt, giữ vệ sinh không gian bếp
- Công nghệ tách nước, sấy khô ưu việt tiết kiệm điện năng b Máy rửa chén công nghiệp được chế tạo 100% bằng thép không gỉ ” SUS 304″
- Bộ đun nước nóng được chế tạo bang inox 316 an toàn thực phẩm và chống ăn mòn ở nhiệt độ cao
- Hệ thống điều khiển nhiệt độ khép kín bằng que dò nhiệt Inox 304 tiếp xúc trực tiếp với nước giúp điều khiển nhiệt độ chính xác, luôn giữ nhiệt độ ở 85 °C giúp chén đĩa khử trùng an toàn và khô nhanh sau khi rửa
- Thời gian rửa được cài đặt theo chương trình giúp tiết kiệm thời gian, tiết kiệm năng lượng, tối ưu năng suất
- Lượng nước tráng được tiết lưu bằng bét phun định lượng giúp tiết kiệm nước đến
8 lần so với rửa tay truyền thống
- Chế độ rửa tự động hóa, tuần hoàn nước, lọc và xả tràn chất bẩn trên mặt bồn giúp tiết kiệm chi phí, tiết kiệm thời gian, tiết kiệm nước, điện năng…Giúp thu hồi vốn đầu tư nhanh
- Máy rửa chén bát DIWA vận hành đơn giản, chén bát được sếp lên băng tải nhựa chuyên dung giúp chén bát nhanh khô, thao tác sếp chén bát nhanh giúp tiết kiệm thời gian rửa chén bát
- Hệ thống khóa an toàn, CP chống giật