Việc sử dụng công nghệ sản xuất tiên tiến và vật liệu chất lượng cao đã giúp tạo ra các thành phần máy cắt thạch phô mai một cách hiệu quả và đáng tin cậy.. Mức độ sử dụng và triển vọng
GIỚI THIỆU
Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài
Ý nghĩa khoa học: Đề tài nghiên cứu về cơ chế, nguyên lý và thiết kế của máy cắt thạch phô mai, một loại máy có khả năng cắt thạch phô mai thành các miếng đều nhau với độ chính xác cao Ý nghĩa thực tiễn: Đề tài đáp ứng nhu cầu của ngành công nghiệp thực phẩm, đặc biệt là ngành sản xuất và chế biến thạch phô mai, một loại thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao và được nhiều người yêu thích Máy cắt thạch phô mai giúp tăng
2 năng suất, tiết kiệm chi phí, đảm bảo an toàn và vệ sinh thực phẩm Đề tài cũng góp phần phát triển ngành công nghệ máy, cải tiến và sáng tạo các loại máy cắt thực phẩm khác.
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Tối ưu hóa hiệu suất cắt: Nghiên cứu về cách tối ưu hóa hiệu suất của máy cắt thạch phô mai, bao gồm tốc độ cắt, độ chính xác và khả năng cắt các loại phô mai khác nhau Mục tiêu là cải thiện hiệu suất cắt để tăng năng suất sản xuất
Nâng cao tính an toàn: Điều tra các yếu tố liên quan đến an toàn khi sử dụng máy cắt, bao gồm cách tránh tai nạn và bảo vệ người sử dụng Mục tiêu là đảm bảo an toàn cho người vận hành và những người xung quanh Đánh giá chất lượng sản phẩm cắt: Nghiên cứu về chất lượng của miếng phô mai sau khi được cắt bằng máy, bao gồm độ mịn, độ đồng đều và hình dáng Mục tiêu là cải thiện chất lượng sản phẩm cắt để đáp ứng yêu cầu của thị trường Tùy vào hình dáng của phô mai và tốc độ ép của máy sẽ cho ra nhiều năng suất khác nhau.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
Các hoạt động nghiên cứu, thiết kế và chế tạo trong đồ án này nhắm đến các đối tượng là: thạch phô mai, hiệu suất cắt, độ an toàn và chất lượng sản phẩm cắt
- Sản lượng một lần tạo thạch: 2,5Kg/ mẻ
Phương pháp nghiên cứu
1.5.1 Cơ sở phương pháp luận
Nghiên cứu quy trình công nghệ và hệ thống cắt dựa vào hệ thống ép của xylanh, hệ thống cắt để giải quyết vấn đề
1.5.2 Các phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu và lựa chọn các tài liệu liên quan một cách có hệ thống và kế thừa có chọn lọc Quá trình thu thập thông tin, phân tích, đánh giá dựa trên cơ sở lý thuyết và thực tiễn sản xuất nhằm mục đích lựa chọn được kết cấu và nguyên tắc hoạt động của thiết bị phù hợp nhất
Thu thập thông tin liên quan từ các nguồn đa dạng như tài liệu nghiên cứu, tạp chí khoa học, báo chí, đài truyền hình và internet Quá trình này bao gồm việc phân tích và đánh giá thông tin dựa trên nền tảng lý thuyết và thực tiễn, từ đó giúp hiểu sâu hơn về bản chất vấn đề đang nghiên cứu.
• Phương pháp tính toán, thiết kế
Việc tính toán thiết kế hệ thống máy cắt thạch phô mai dựa trên lý thuyết tính toán nguyên lý máy, chi tiết máy cơ khí , lý thuyết bền và động lực học… Cơ sở thiết kế máy được xác định dựa trên quá trình thu thập thông tin, xử lý số liệu, phân tích, đánh giá cơ sở lý thuyết và thực tiễn sản xuất nhằm mục đích lựa chọn máy có kết cấu đơn giản, năng suất cao và ứng dụng thực tế vào dây chuyền tự động hóa
• Phương pháp mô hình hóa
Là mục tiêu chính của đề tài, tạo cơ hội để ôn lại kiến thức đã học và học hỏi được nhiều kinh nghiệm trong thực tiễn Việc chế tạo mô hình giúp kiểm nghiệm được lý thuyết và sửa chữa những chỗ sai mà phương pháp lý thuyết không thể thấy được.
Kết cấu của đồ án tốt nghiệp
Đồ án tốt nghiệp bao gồm 6 chương bao gồm:
Chương 2: Tổng quan nghiên cứu đề tài
Chương 3: Cơ sở lý thuyết
Chương 4: Phương hướng và các giải pháp về thiết bị
Chương 5: Tính toán, thiết kế
Chương 6: Chế tạo, gia công và thử nghiệm
TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI
Tổng quan về máy cắt thạch phô mai trong công nghiệp thực phẩm
Máy cắt thạch phô mai tự động là một phần quan trọng trong quy trình sản xuất thạch phô mai công nghiệp Thiết bị này đã chứng minh vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa quy trình sản xuất, tăng cường năng suất và chất lượng sản phẩm, cũng như giảm thiểu sự phụ thuộc vào lao động thủ công Bằng cách tự động hóa các bước cắt và đóng gói, máy cắt thạch phô mai không chỉ mang lại hiệu suất cao mà còn giảm thiểu lỗi và rủi ro trong sản xuất thực phẩm
Mềm thạch phô mai: Trước khi cắt, thạch phô mai thường được làm mềm bằng cách đặt nó ở nhiệt độ phù hợp để trở nên dễ cắt hơn
Dao cắt: Máy cắt thạch thường đi kèm một bộ dao sắc bén, chẳng hạn như dao lưỡi cưa hoặc dao thẳng, giúp cắt thạch pho mát trở nên dễ dàng và chính xác.
Chế độ cắt cho phép điều chỉnh kích thước sợi phô mai được cắt Thường được thực hiện bằng cách điều chỉnh độ dày lưỡi cắt hoặc thông qua các cài đặt trên máy cắt.
Tốc độ cắt: Máy cắt thường áp dụng một tốc độ cắt nhất định để đảm bảo cắt qua thạch phô mai một cách chính xác và dễ dàng Điều khiển: Máy cắt thường được điều khiển bởi một hệ thống điện, cho phép người sử dụng điều chỉnh các thiết lập và quản lý quá trình cắt
Những nguyên lý này giúp đảm bảo việc cắt thạch phô mai thành sợi một cách nhanh chóng, chính xác và đồng đều
Tự Động Hóa Toàn Bộ Quy Trình: Máy cắt thạch phô mai tự động hoạt động một cách tự động từ việc cung cấp nguyên liệu đến quy trình cắt và đóng gói, giảm thiểu sự can thiệp của con người và tăng tính nhất quán
Chính Xác và Đồng Đều: Thiết bị có khả năng cắt thạch phô mai theo kích thước và hình dạng chuẩn xác, đảm bảo sự đồng đều trong sản phẩm cuối cùng
Tăng Năng Suất và Hiệu Quả: Bằng cách loại bỏ sự phụ thuộc vào lao động thủ công, máy cắt tự động giúp tăng năng suất và giảm thời gian sản xuất, từ đó tối ưu hóa quy trình sản xuất
Tiết Kiệm Chi Phí và Tăng Cạnh Tranh: Máy cắt tự động giảm chi phí lao động và tăng tính cạnh tranh trên thị trường thông qua việc tối ưu hóa quy trình sản xuất và chất lượng sản phẩm
2.1.4 Ưu điểm và tiềm năng
Máy cắt thạch phô mai tự động không chỉ giúp tăng cường hiệu suất sản xuất mà còn mang lại nhiều lợi ích khác như:
Giảm thiểu lỗi trong quy trình sản xuất
Tiết kiệm thời gian và công sức của nhân viên
Tạo ra sản phẩm cuối cùng đồng đều và chất lượng Đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về sản phẩm thạch phô mai trên thị trường
2.1.5 Mức độ sử dụng và triển vọng tương lai
Máy cắt thạch phô mai tự động là một phần không thể thiếu trong các nhà máy sản xuất thực phẩm công nghiệp hiện đại Với sự gia tăng của nhu cầu tiêu dùng và sự phát triển của công nghệ tự động hóa, việc sử dụng máy cắt thạch phô mai tự động có thể dự đoán sẽ tiếp tục gia tăng trong tương lai, đặc biệt là trong các nhà máy sản xuất thực phẩm lớn và các đơn vị sản xuất hàng loạt.
Khái niệm về phô mai
- Khái niệm cơ bản về phô mai
Phô mai, hay còn gọi là pho mát, phổ mách, phôma (tiếng Pháp) hoặc cheese/cheeze (tiếng Anh, Mỹ) Đây là dạng thực phẩm được chế biến và nén từ phần rắn được tách ra sau khi kết đông, lên men các sản phẩm sữa có thể là sữa bò, sữa dê, sữa cừu hoặc các động vật có vú Tuỳ vào nguyên liệu, cách chế biến, cách sản xuất mà từng loại phô mai khác nhau sẽ mang trong mình hương vị và màu sắc khác nhau
Trong thực tế, người ta thường kết hợp phô mai với các loại trà sữa như một topping trong thạch rau câu đang là một món ăn trending hiện nay
Hình 2.1: Topping phô mai trong trà sữa
Pho mát là nguồn chất béo, cholesterol và chất béo bão hòa dồi dào, với hàm lượng khác nhau tùy loại Tuy nhóm thực phẩm thịt là nguồn cung cấp chất béo bão hòa và cholesterol lớn nhất trong chế độ ăn của người Mỹ, nhóm sữa, gồm kem và pho mát, lại là lựa chọn không thể thiếu Pho mát chứa lượng lớn canxi, chất béo và protein, cùng các vitamin A, B12, kẽm, phốt pho và riboflavin Pho mát làm từ sữa của động vật ăn cỏ cung cấp nhiều chất dinh dưỡng nhất, bao gồm axit béo omega-3 và vitamin K2.
- Một số công dụng phổ biến của phô mai
Hình 2.2: Công dụng phô mai con bò cười
Con bò cười là một thương hiệu sản xuất phô mai của hãng Groupe Bel Pháp Sản phẩm này có hơn 100 năm tồn tại và phát triển, gắn liền với tuổi thơ của nhiều người Có thể thấy, lấy chính nhãn hiệu đã làm nên tuổi thơ của trẻ em Việt Nam, từ các thành phần đã công bố, thành phần dinh dưỡng là một yếu tố luôn được đặt lên hàng đầu của một miếng phô mai ngon cùng với đó là những công dụng vô cùng tốt cho sức khỏe, điển hình như :
Hàm lượng Canxi trong phô mai cao gấp 10 lần thịt, cá và gấp 6 lần sữa chua nên giúp hệ xương chắc khoẻ Ngoài ra phô mai cũng có thể ngăn ngừa nguy cơ loãng xương và hàm lượng vitamin D giúp cao cải thiện chiều cao rõ rệt
• Chống sâu răng và bảo vệ răng miệng ở trẻ nhỏ
Phô mai có hàm lượng Casine giúp hình thành nên lớp màng mỏng trên bề mặt răng, bảo vệ hệ men răng Ngoài ra, phô mai có thể kích thích tiết nước bọt trong miệng, giúp loại bỏ lượng thức ăn dư thừa còn dính lại trên răng và giảm nguy cơ sâu răng
• Hỗ trợ tăng cân, tăng sức đề kháng
Phô mai con bò cười bổ sung đầy đủ các thành phần dinh dưỡng cần thiết như đạm, Canxi, chất béo, vitamin, khoáng chất,… Từ đó, góp phần tham gia xây dựng cấu trúc cơ thể, hỗ trợ tăng cân, tăng sức đề kháng và bảo vệ cơ thể khỏi các tác nhân gây bệnh bên ngoài
• Ngăn chặn quá trình lão hóa
Trong phô mai có chứa lượng protein cao, giúp cơ thể ngăn chặn quá trình lão hóa, tăng cường hệ miễn dịch Ngoài ra, giúp cải thiện hệ thần kinh tốt và được xem là liều thuốc an thần cực hữu hiệu
Vài nghiên cứu cho thấy, trong phô mai có chứa thành phần CLA – một trong những hoạt chất có tác dụng ngăn ngừa sự hình thành của các tế bào ung thư Do đó, ăn phô mai có tác dụng ngăn ngừa ung thư
Bước 1: Lựa chọn nguyên liệu và quá trình lên men Để làm ra được phô mai thì sữa bò là nguyên liệu chính Một điều đặc biệt là nhà sản xuất có thể thay thế sữa bò bằng sữa cừu hoặc sữa dê Hơn nữa sữa dùng sản xuất phô mai phải được tách béo một phần trước đó Nguyên liệu sữa sẽ được lên men – gọi là quá trình acid hoá Theo đó,đường lactose trong sữa sẽ chuyển hoá thành acid lactic Quá trình acid hóa sẽ giúp biến đổi nguyên liệu sữa ban đầu thành sữa đặc hơn
Hình 2.3: Nguyên liệu làm phô mai
Quá trình biến chất lỏng thành chất đặc được gọi là quá trình đông tụ Sau khi lên men, sữa sẽ có độ rắn nhất định Để làm cho sữa được đặc hơn nữa, rennet là một loại enzim sẽ được thêm vào Enzim này ở dưới dạng chất lỏng hoặc bột nhão để tiếp tục làm sữa đông đặc hơn nữa
Enzim được cho vào sữa thường thuộc nhóm vi khuẩn lactic Việc lên men lactic sẽ làm đông tụ protein trong sữa với nguyên lý là hạ pH xuống mức thấp Với nguyên lý này thì protein sẽ bị biến tính và đông tụ lại, đồng thời tạo ra vị chua cho phô mai
Bước 3: Tạo hình cho khối đông và tách hết phần chất lỏng
Khi sữa đông đặc, nó tạo thành sữa đông và váng sữa Phần sữa đông là phần rắn và váng sữa là phần chất lỏng Váng sữa sẽ được cho vào khuôn và rút hết nước Khi quá trình này hoàn thành chúng ta sẽ thu được phô mai
Hình 2.5: Quá trình tách chất lỏng
Bước 4: Thêm muối vào phô mai
Nhà sản xuất phô mai sẽ thêm muối vào để bảo quản phô mai trong thời gian dài Một lớp màng bảo vệ tự nhiên sẽ xuất hiện trên tảng phô mai Lớp màng này có tác dụng ngăn phô mai bị hỏng trong lúc bảo quản Muối không chỉ tạo vị mà còn bảo quản cho tảng phô mai Khi làm phô mai, nhà sản xuất có thể thêm muối trực tiếp vào sữa đông hoặc chà xát muối lên phô mai Ngoài ra nhà sản xuất cũng có thể tắm phô mai vào trong một thùng nước muối
Hình 2.6: Thêm muối vào phô mai
Hình 2.8: Quá trình tách chất lỏng
Trong giai đoạn tạo hình, phô mai được tạo thành các khối hoặc bánh xe rắn chắc bằng cách cho vào giỏ hoặc khuôn Quá trình này được kết hợp với việc ép phô mai bằng trọng lực hoặc máy móc để loại bỏ hết chất lỏng còn lại, mang lại cho phô mai hình dạng và độ nén đặc trưng.
Ứng dụng
Máy cắt thạch phô mai được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm, đặc biệt là trong việc sản xuất thạch phô mai và các sản phẩm liên quan Dưới đây là một số ứng dụng phổ biến của máy cắt thạch phô mai:
Sản xuất thạch phô mai: Máy cắt thạch phô mai được sử dụng chủ yếu để cắt thạch phô mai thành các miếng hoặc sợi có kích thước và hình dạng nhất định Điều này giúp tạo ra các sản phẩm thạch phô mai có hình dạng và kích thước đồng đều
Sản xuất thức ăn đóng hộp Thạch phô mai cắt sẵn từ máy cắt thạch phô mai thường được sử dụng làm thành phần trong các sản phẩm thức ăn đóng hộp như đồ ăn, thức uống tráng miệng
Sản xuất các loại đồ uống và tráng miệng: Thạch phô mai được cắt thành sợi hoặc miếng có thể được sử dụng làm thành phần trong các loại đồ uống như sinh tố, nước ép hoặc các loại tráng miệng như chè
Sản xuất thức ăn tự chọn và phục vụ: Các nhà hàng, quán cafe và cửa hàng thức ăn sử dụng máy cắt thạch phô mai để tạo ra các món ăn và đồ uống có chứa thạch phô mai, phục vụ cho nhu cầu của khách hàng
Trong lĩnh vực sản xuất thủ công và gia đình, máy cắt phô mai có ứng dụng rộng rãi trong việc chế biến phô mai dạng thạch và các sản phẩm phô mai khác phục vụ mục đích cá nhân hoặc kinh doanh nhỏ lẻ.
Tóm lại, máy cắt thạch phô mai là một công cụ quan trọng trong ngành công nghiệp thực phẩm, giúp tăng cường năng suất và chất lượng sản phẩm, đồng thời cung cấp sự linh hoạt cho việc sản xuất các sản phẩm thạch phô mai và các loại thực phẩm
Hình 2.15: Ứng dụng phô mai trong sản xuất thức ăn đóng hộp
Hình 2.16: Ứng dụng phô mai trong thức ăn, đồ uống
Hình 2.17: Ứng dụng phô mai trong chế biến các loại gia vị
Tổng quan nghiên cứu máy cắt thạch phô mai trong và ngoài nước
Máy cắt thạch phô mai ra đời vào những năm đầu thế kỉ 20 (cùng với sự ra đời của những thiết bị cắt thực phẩm khác)
Máy cắt thạch phô mai có thể là kết quả của sự hợp tác giữa nhiều kỹ sư, nhà phát minh, và nhà sản xuất trong quá trình nghiên cứu và phát triển sản phẩm
Quy mô sản xuất của máy cắt thạch phô mai có thể đa dạng từ nhỏ đến lớn, tùy thuộc vào nhu cầu của người tiêu dùng và thị trường cụ thể Dưới đây là một phân tích về quy mô sản xuất của máy cắt thạch phô mai:
Sản xuất nhỏ và cá nhân: Có các máy cắt thạch phô mai dành cho sử dụng cá nhân hoặc sản xuất nhỏ, thích hợp cho việc sử dụng tại gia đình hoặc trong các cửa hàng nhỏ Những máy này thường có kích thước nhỏ gọn và giá thành phù hợp với nhu cầu sử dụng cá nhân hoặc quy mô nhỏ
Sản xuất thương mại và nhà hàng: Các máy cắt thạch phô mai có thể được thiết kế để phục vụ cho nhu cầu của các doanh nghiệp thương mại như nhà hàng, quán
21 ăn, quán cà phê, và cửa hàng thực phẩm Những máy này thường có công suất và khả năng hoạt động lớn hơn để đáp ứng nhu cầu phục vụ hàng ngày của khách hàng
Sản xuất công nghiệp: Ngoài ra, có các máy cắt thạch phô mai được thiết kế để sử dụng trong quy mô sản xuất công nghiệp lớn, nơi cần phải xử lý lượng lớn thạch phô mai hàng ngày Những máy này thường có khả năng hoạt động liên tục và tự động để tối ưu hóa hiệu suất và sản xuất hàng loạt
Trong lĩnh vực nghiên cứu máy cắt thạch phô mai ở Việt Nam, có thể có các phát triển và hoạt động nghiên cứu đa dạng, bao gồm:
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ: Các nhà nghiên cứu tại Việt Nam có thể tiến hành nghiên cứu về cải tiến công nghệ cắt thạch phô mai, bao gồm việc phát triển và áp dụng các công nghệ hiện đại như máy móc tự động, hệ thống điều khiển thông minh, và công nghệ làm mát tiên tiến
Nghiên cứu về vật liệu và dinh dưỡng: Các nghiên cứu có thể tập trung vào phân tích các vật liệu sử dụng trong sản xuất thạch phô mai, đánh giá tác động của chúng đối với chất lượng sản phẩm và tính dinh dưỡng của thực phẩm
Nghiên cứu về phát triển sản phẩm mới: Các nghiên cứu có thể tập trung vào việc phát triển các loại thạch phô mai mới, bao gồm việc nghiên cứu và thiết kế hình dạng, kích thước và thành phần mới để tạo ra các sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao và hấp dẫn hơn Đối tượng sử dụng máy cắt thạch phô mai ở Việt Nam có thể bao gồm:
Máy cắt thạch phô mai là công cụ hữu ích trong các doanh nghiệp ẩm thực, bao gồm nhà hàng, quán cà phê, quán trà sữa, quán kem và quán ăn vặt Với thiết bị này, các cơ sở này có thể chuẩn bị và phục vụ thạch phô mai nhanh chóng và dễ dàng, đáp ứng nhu cầu của khách hàng.
Các cửa hàng bán lẻ thực phẩm: Các cửa hàng thực phẩm, siêu thị, cửa hàng tiện lợi hoặc cửa hàng chuyên về các sản phẩm ẩm thực có thể sử dụng máy cắt để cắt và bán thạch phô mai cho khách hàng
Nhà sản xuất thạch và phô mai: Các nhà sản xuất thạch và phô mai có thể sử dụng máy cắt để tạo ra các sản phẩm thạch phô mai với độ chính xác và đồng đều
Cá nhân có thể sử dụng máy cắt thạch phô mai tại nhà để dễ dàng chế biến các món ăn gia đình hấp dẫn hoặc chuẩn bị thạch phô mai trang trí cho bữa tiệc hay sự kiện.
Dưới đây là một số thiết bị máy làm thạch phô mai đã được ra đời trong những năm gần đây từ các doanh nghiệp tư nhân trong nước lẫn ngoài nước đã có mặt tại thị trường:
Hình 2.18: Máy cắt lát phô mai quay cầm tay
Prodyne Thick Beechwood Cheese Slicer"
Vật liệu chế tạo: Lưỡi cắt được làm từ thép không gỉ, trong khi phần cầm tay được làm từ gỗ Beechwood chất lượng cao
Kích thước lát cắt: Có thể điều chỉnh được từ mỏng đến dày tùy thuộc vào cách bạn điều chỉnh góc cắt
Cơ chế cắt: Sử dụng lưỡi dao để cắt phô mai
Kích thước và trọng lượng: Kích thước khoảng 9 x 6 x 1 inches và trọng lượng khoảng 1 pound, tùy thuộc vào thiết kế cụ thể của sản phẩm
Khả năng điều chỉnh: Có thể điều chỉnh độ dày của lát phô mai thông qua việc điều chỉnh góc cắt
An toàn và vệ sinh dễ dàng: Có thể có các tính năng an toàn như khóa an toàn để giữ máy ổn định khi không sử dụng, và lưỡi cắt có thể tháo rời để dễ dàng vệ sinh
Hình 2.19: Máy cắt thạch phô mai từ các doanh nghiệp tư nhân trong nước
Nguồn điện: Thích hợp với điện áp và tần số nguồn điện phổ biến tại Việt Nam, thường là 220V/50Hz
Vật liệu chế tạo: Thép không gỉ hoặc hợp kim chất lượng cao cho lưỡi cắt, vật liệu nhựa ABS hoặc kim loại cho phần thân máy
Kích thước lát cắt: Có thể điều chỉnh được độ dày của lát phô mai, thông thường từ mỏng đến dày
Cơ chế cắt: Có thể sử dụng lưỡi cắt quay hoặc hệ thống bào tự động
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Khái quát về một số loại máy bơm thông dụng được sử dụng để thiết kế sản phẩm
Trong quá trình chế tạo “Máy tạo thạch phô mai”, máy bơm là một thiết bị không thể thiếu trong quá trình vận hành máy Máy bơm là một loại máy thủy lực, nhận năng lượng từ bên ngoài cơ năng, điện năng, thủy năng,…) và truyền năng lượng cho dòng chất lỏng, nhờ vậy đưa chất lỏng lên một độ cao nhất định hoặc dịch chuyển chất lỏng theo hệ thống đường ống Dưới đây là một số loại máy bơm sẽ được áp dụng trong quá trình chế tạo sản phẩm:
Piston khí nén
Hình 3.1: Piston khí nén a) Định nghĩa
Pít-tông khí nén là bộ phận bên trong xi lanh khí nén, đóng vai trò quan trọng trong động cơ Thiết bị hoạt động dựa trên nguyên lý sử dụng khí nén, với nguồn năng lượng tích tụ bên trong Khi vận hành, năng lượng này truyền động lực cho không khí, tạo ra luồng khí nén như nguồn động lực Bằng cách này, pít-tông khí nén tạo ra lực tác động lên các bộ phận khác, cho phép máy móc hoạt động hiệu quả.
27 nhất định đẩy piston di chuyển, dưới một áp suất định mức, lượng khí nén được cấp vào xylanh khí nén sẽ làm nở không khí một cách từ từ theo hướng mình mong muốn b) Cấu tạo
Hình 3.2: Cấu tạo của piston
Piston thường có dạng hình trụ rỗng và được chia làm 3 phần: đỉnh, đầu và thân [10]
- Phần đỉnh Đỉnh piston thường có 3 dạng: Đỉnh bằng, đỉnh lồi, đỉnh lõm, còn tùy vào thiết bị đang sử dụng
Phần đỉnh bằng: Sử dụng nhiều đối với động cơ xăng vì được lắp đặt kết nằm ở buồng máy Đỉnh lồi: Ưu điểm của loại này là độ bền cao, đỉnh mỏng, nhẹ và diện tích chịu nhiệt lớn
Phần đỉnh lõm: Dùng nhiều trên động cơ xăng, động cơ diesel và có diện tích chịu nhiệt cao hơn đỉnh bằng
28 Đầu piston có các rãnh được thiết kế để lắp các xéc măng có nhiệm vụ ngăn và thoát dầu bôi trơn, với mục đích là tạo độ kín giữa piston và thành xylanh
Piston giới hạn từ phía dưới đỉnh đến rãnh xéc măng, phần đầu được nằm trên bệ chốt của piston Đầu piston thực hiện nhiệm vụ làm kín buồng cháy và tản nhiệt cho piston để đảm bảo thiết bị vận hành ổn định
Thân piston được thiết kế với mục đích dẫn hướng cho piston chuyển động trong xylanh, từ đó liên kết với thanh truyền để thực hiện quá trình truyền lực làm quay trục khuỷu a Nguyên lý hoạt động
Hình 3.3: Nguyên lý hoạt động của piston Để piston được nén ở nhiệt độ và một mức áp suất nhất định, piston vận hành một cách tự động thông qua cấp khí nén Nhờ sự chênh lệch giữa áp suất ở môi trường bên ngoài với mức áp suất trong piston tác dụng cấp khí cho piston [11]
Nguồn khí nén là năng lượng giúp cho piston hoạt động Piston có thể đi hết hành trình đòi hỏi lượng khí trong piston phải được thải ra ngoài Khi trong piston có một loại van điện từ khí nén làm cho không khí bị giãn nở ra và năng lượng khí nén được chuyển đổi thành động năng
Khi không khí đi vào piston, sức nén được tạo ra Quá trình này chuyển đổi năng lượng thành công, cung cấp động lực cho hoạt động của piston.
29 cho các thiết bị hoạt động Đồng thời chiếm trọn không gian bên trong piston làm cho piston di chuyển
Do đó, tùy thuộc vào khả năng vận hành của thiết bị mà piston hoạt động theo nhiều phương pháp để điều chỉnh các điểm dừng trung gian Đồng thời kiểm soát lượng mở rộng hoặc rút lại của cần piston b Phân loại
Hiện nay, các hãng sản xuất cho ra đời rất nhiều loại piston máy nén khí với mẫu mã, kích thước và chức năng khác nhau cho từng mục đích sử dụng khác nhau.Trong đó, có hai loại được sử dụng phổ biến nhất:
Piston hoạt động đơn Đối với loại xylanh khí nén tác động đơn được sử dụng để di chuyển không khí theo một hướng nhất định Thông thường không khí được đưa ra ngoài cùng một lò xo để piston có thể trở về vị trí ban đầu Để điều chỉnh dòng khí nén cho piston đơn thì người dùng sẽ có một lực đẩy của lò xo hay từ lực bên ngoài tác động trên piston có 1 lỗ thoát khí nén và một nguồn cấp khí nén Loại piston này thường sử dụng van điện từ khí nén 3/2 để vận hành
Hình 3.4: Piston hoạt động đơn
Piston khí nén hoạt động 2 chiều
Loại piston hoạt động kép có 2 lỗ dùng để cung cấp nguồn khí nén để để sinh ra lực đẩy piston từ 2 phía Để di chuyển piston đẩy ra và rút lại thì nhà sản xuất sẽ sử dụng lực không khí chế tạo loại piston này
Loại van điện từ chia khí 4/2, 5/2, 5/3 hoặc thiết bị có 1 hoặc 2 đầu cuộn coil thường sẽ được sử dụng cho loại piston 2 chiều
Trên thị trường hiện nay thường có 2 loại piston dạng kép như: piston không có đệm giảm chấn và thiết bị piston đồng bộ, cùng với một số loại piston khác gồm piston trượt và piston xoay.
Xylanh điện
Như đã biết,xylanh khí nén hay còn gọi là ben khí nén, xylanh khí là một thiết bị cơ học, sử dụng sức mạnh của khí nén để tạo ra lực cung cấp cho chuyển động Xylanh khí nén giúp chuyển hóa năng lượng của khí nén thành động năng, tác dụng làm piston của xylanh chuyển động, thông qua đó truyền động đến thiết bị hoạt động Bởi vì khí nén có khả năng nở rộng, không có sự xuất hiện của năng lượng đầu vào từ bên ngoài Để thực hiện chức năng của mình, khí nén giãn nở ở áp suất lớn hơn áp suất khí quyển, áp lực được tạo ra đẩy piston chuyển động theo hướng mong muốn Hiện nay, xylanh được sản xuất với nhiều mẫu mã cũng như hoạt động được cả bằng
31 cơ và bằng điện Trong đó, xylanh điện đang rất phổ biến do sự tiện lợi, sự tự động hiệu suất cao mà nó mang lại trong quá trình chế tạo và vận hành Dưới đây sẽ là một số cơ sở lý thuyết về xylanh điện: a) Định nghĩa
Xylanh điện là thiết bị có chuyển động kiểu tuyến tính, chỉ cần cấp điện áp phù hợp vào xylanh để nó hoạt động Chức năng của bộ điều khiển xylanh điện là chuyển đổi năng lượng điện năng thành năng lượng cơ (lực momen xoắn), được sử dụng nhiều trong hệ thống sản xuất, hoặc các thiết bị máy móc [12]
Sự xuất hiện của xylanh điện tạo ra độ cạnh tranh mạnh mẽ với thiết bị xylanh khí và xylanh dầu Khoa học công nghệ hiện đại ngày càng phát triển thì xylanh điện sẽ càng được ứng dụng nhiều hơn.Một số thông số cần lưu ý khi lựa chọn xylanh điện như : điện áp vận hành, hành trình hoạt động, tốc độ b) Cấu tạo
Gồm 5 bộ phận chính, kết hợp với nhau tạo thành một bộ điều khiển hoàn chỉnh:
Trục vít và đai ốc: thực hiện quy đổi chuyển động tròn xoay sang chuyển động tịnh tiến, tạo cho xylanh chức năng hoạt động hiệu quả hơn Động cơ điện: kích hoạt khả năng làm việc của xylanh Tùy vào ứng dụng đối với mỗi hệ thống mà người dùng có thể lựa chọn kết nối điện áp xoay chiều 220VAC hoặc điện áp 1 chiều 24VDC Chi tiết giá trị cụ để có đầy đủ trong thông số kỹ thuật
Vòng đệm: có khả năng chống bụi, chống va đập, thực hiện đỡ cần khi xylanh điện chuyển động tịnh tiến
Dẫn hướng: thông thường để dẫn hướng thì cơ cấu được tạo ngoài vỏ xylanh Ngăn chặn đai ốc bị xoay trong khi trục vít xoay Ổ bi chịu lực: hỗ trợ hoạt động quay êm ái, không gây ra tiếng ồn Chịu được lựa của trục vít trong suốt thời gian làm việc
Hình 3.7: Cấu tạo xylanh điện
Hình 3.8: Bộ truyền động cơ điện có điều khiển
Xylanh điện truyền động hoặc di chuyển trên một đường thẳng tuyến tính Chức năng cơ bản của bộ truyền động là giống nhau Nhưng có những cách khác nhau để đạt được chuyển động Hoạt động của một bộ truyền động xylanh điện khá đơn giản Vít me, được gọi là vít dẫn, tạo ra chuyển động bằng cách quay theo chiều kim đồng hồ hoặc ngược chiều kim đồng hồ Điều này làm cho một đai ốc trên trục vít chuyển động tạo ra chuyển động thẳng Động cơ, gắn trên bộ truyền động, cung cấp năng lượng để quay trục vít
Nguồn cung cấp là từ động cơ DC hoặc AC Động cơ điển hình là 12 VDC và
24 VDC, nhưng cũng có sẵn các điện áp khác
Tốc độ và lực của bộ truyền động trên xylanh điện phụ thuộc vào hộp số của nó Lực phụ thuộc vào tốc độ của cơ cấu truyền động Tốc độ thấp hơn cung cấp lực lớn hơn khi tốc độ và lực của động cơ không đổi Tốc độ phụ thuộc vào bánh răng kết nối động cơ với trục vít
Một trong những điểm khác biệt cơ bản giữa các xylanh điện là hành trình Chúng được xác định bằng chiều dài của trục vít và trục
Xylanh điện có thể có một hoặc nhiều công tắc hành trình (limit switch) Chúng thường được gắn ở vị trí đầu và cuối của hành trình Giúp xylanh dừng chuyển động khi hành trình chạm đến vị trí của công tắc c) Ứng dụng thực tế
Trong các loại xylanh, Xylanh điện là loại được sử dụng rộng rãi nhất trong các cơ cấu ứng dụng do xylanh điện có ưu điểm về sử dụng và điều khiển dễ dàng, không cần các máy móc bổ trợ như bơm áp lực thủy lực, bơm khí nén.So với xylanh khí nén hay thủy lực, xylanh điện hoạt động đơn giản hơn, hiệu quả hơn, sạch sẽ hơn và êm ái hơn Với ít thành phần hơn để tạo chuyển động, xylanh điện đặc biệt rất bền Mặc dù được hiểu là đắt hơn xylanh thường, nhưng thật ra đầu tư xylanh điện lại ít tốn kém hơn vì tiết kiệm được các bộ phận phụ trợ
Máy nâng hạ người khuyết tật
Hình 3.10: Ứng dụng của xylanh trong thực tế Ứng dụng trong các máy móc công nghiệp
Hình 3.11: Ứng dụng của xylanh trong công nghiệp
Hỗ trợ chuyển động cho một số thiết bị trong lĩnh vực y tế
Hình 3.12: Ứng dụng của xylanh trong y tế
Nâng hạ giàn pin mặt trời
Hình 3.13: Nâng hạ giàn pin mặt trời
Cơ cấu tay quay con trượt
Hình 3.15: Cơ cấu culit a) Định nghĩa
Hình 3.16: Cấu tạo cơ cấu tay quay con trượt
Cơ cấu culit là cơ cấu phẳngbiến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến đi về hai chiều với tốc độ khác nhau b) Nguyên lý hoạt động
Bánh 1 quay quanh trục tại tâm của nó, truyền moment cho cần lắc 2, truyền chuyển động này cho thanh 3 chuyển động song phẳng khiến tấm 4 chuyển động tịnh tiến đi và về trong rãnh của khung
Hình 3.17: Cơ cấu tay quay con trượt trong máy bào ngang
PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
Giới thiệu về quy trình tạo thạch phô mai
Với thạch phô mai, mục tiêu đề tài đưa ra là tạo được thạch có dạng hình trụ, bề mặt ngoài của thạch được tẩm bột năng để chống dính trong quá trình luộc để tạo thạch Nhóm đưa ra quy trình tạo gồm hai phần: phần đùn tạo hình, phần cắt tạo hạt và phần tẩm bột
Sơ đồ 4.1: Quy trình tạo thạch phô mai dạng trân châu
- Chuẩn bị nguyên liệu: Sử dụng nguyên liệu phô mai có sẵn, đảm bảo chất lượng và hạn sử dụng Trộn đều vào thành một thố
PHÔ MAI ĐƯỢC ĐƯA VÀO BUỒNG ÉP ĐỂ ĐÙN TẠO HÌNH
DÙNG DAO CẮT DẠNG CƯỚC ĐỂ CẮT SỢI PHÔ MAI
LĂN VÀ TẨM BỘT ĐỀU PHÔ MAI TRONG BỘT
- Phần đùn ép tạo hình: Phô mai được đưa vào buồng ép dạng piston để ép xuống, đùn thành sợi
- Phần cắt tạo hạt: Sợi phô mai được đùn ra thành sợi, sau đó sẽ được cắt ra ngay trên miệng khuôn ép để thành hạt
- Phần tẩm bột: Tẩm bột bằng phương pháp sàng đều, thạch phô mai sẽ được lăn trong bột, giúp cho hạt không dính vào nhau, và được tẩm đều bột
Với mục tiêu của nhóm, nhóm đã đảm nhận khâu ép, cắt và tẩm bột Cũng là khâu quan trọng nhất trong quá trình sản xuất thạch phô mai
Yêu cầu của đề tài:
- Phạm vi: 2,5 kg/ mẻ(10 hộp phô mai)
Sơ đồ khối hoạt động của thiết bị
Sơ đồ 4.2: Sơ đồ khối hoạt động của thiết bị
PHÔ MAI ĐẦU VÀO BUỒNG ÉP ĐÙN PHÔ
DAO GẠT TẠO HẠT THẠCH PHÔ MAI
Các phương án thiết kế
4.3.1 Phương án cho cơ cấu bơm để đẩy nguyên liệu
- Phương án 01: Sử dụng vít tải cho cơ cấu đẩy phô mai
Hình 4.1: Vít tải cho cơ cấu đẩy Ưu điểm: Gọn, lực đẩy được tập trung, có thể đùn nguyên liệu từ dạng sệt đến rắn
Nhược điểm: Chi phí chế tạo cao, khâu lắp ráp phải căn chỉnh tương đối nhiều,
- Phương án 02: Sử dụng cơ cấu đùn ép bằng xylanh tạo áp lực
Hình 4.2: Xylanh tạo áp lực cho ép đùn Ưu điểm: Dễ dàng vệ sinh, tháo lắp Thay đổi được đường kính buồng ép
Nhược điểm: Dễ bị hiện tượng chèn không khí,nhiên liệu ép ra khó để đều liên tục
- Phương án 03: Sử dụng bơm bánh răng, bơm chất sệt liên tục
Hình 4.3: Bơm bánh răng Ưu điểm: Tốc độ đùn liệu nhanh, ra liệu liên tục
Nhược điểm: Khó vệ sinh và bảo dưỡng
Sau khi xem xét kỹ lưỡng ưu nhược điểm của ba phương án đã đề xuất, nhóm chúng tôi quyết định lựa chọn phương án 2 sử dụng cơ cấu đùn ép bằng xylanh tạo áp lực cho cơ cấu bơm để đẩy nguyên liệu Phương án này đáp ứng tốt các yêu cầu kỹ thuật, đảm bảo hiệu suất bơm cao, giảm thiểu rủi ro hư hỏng thiết bị, và tối ưu hóa năng lượng tiêu thụ.
4.3.2 Phương án cho cơ cấu cắt
- Phương án 01: Sử dụng dao cắt xoay
43 Ưu điểm: Thay đổi linh hoạt được đường kính, cắt nhanh
Nhược điểm: Đối với phô mai, khi cắt có thể bị nát
- Phương án 02: Sử dụng dao cắt bằng sợi cước Ưu điểm: Bám sát theo quy trình thủ công, dễ thay thế và vệ sinh
Nhược điểm: Khó ổn định và cần thay thế liên tục
Dựa trên 2 phương án đã đề ra cho cơ cấu cắt, nhóm chúng em quyết định sử dụng dao cắt bằng sợi cước để đảm bảo hình dáng của phô mai
4.3.3 Phương án cho cơ cấu sàn và tẩm bột
- Phương án 01: Sử dụng cơ cấu tay quay con trượt
44 Ưu điểm: Có thể linh hoạt thay đổi tốc độ cắt
Nhược điểm: Độ ồn cao, khi tiến hành lắp đặt phải lưu ý bôi trơn, dẫn động
- Phương án 02: Sử dụng rung có dẫn động tịnh tiến Ưu điểm: Thời gian bảo dưỡng ít, công đoạn bảo dưỡng đơn giản
Nhược điểm: Độ ồn cao, khi lựa chọn phải thiết kế tính toán thông số kĩ lưỡng
Dựa trên 2 phương án đề ra, chúng em quyết định chọn phương án 1 Cơ cấu tay quay con trượt cho cơ cấu sàng tẩm bột vì tính linh hoạt thay đổi thông số cắt, lựa chọn thông số cắt cho phù hợp
4.3.4 Phương án máy hoàn chỉnh
Dựa trên các phương án cho từng cụm của máy thì nhóm chúng em đã đưa ra được 2 phương án cho máy cắt thạch phô mai:
Phương án 1: Piston đẩy liệu phương ngang, cơ cấu cắt ngay miệng khuôn ép, sàng rây sử dụng motor rung
Hình 4.4: Phương án 1 Xilanh đẩy ngang
Với phương án này, phô mai được đưa vào buồng ép theo phương ngang Xylanh đùn ép phô mai, sau đó được cơ cấu cắt sử dụng bánh cam – culit cắt trực tiếp Thạch phô mai sẽ được rớt xuống sàn rây và tẩm bột, sàn rây được sử dụng cơ cấu motor rung và lò xo lá Ưu điểm: Cơ cấu liên kết trực tiếp, cắt tạo hạt nhanh
Điểm yếu: Phô mai dẻo mềm dễ bị dính khi đùn theo chiều ngang, kéo dài ra khỏi đầu đùn, không thể định hình chuẩn để cắt Sàng lọc tập trung, làm phô mai dễ bị dính thành từng cụm.
Phương án 2: Piston thẳng đứng, sử dụng hai buồng ép tăng năng suất Cơ cấu cắt và cơ cấu sàn kết hợp
Phương án 2 xylanh thẳng đứng cho phép cấp phô mai vào buồng nén thẳng đứng, đẩy phô mai xuống để tạo sợi Hệ thống tay quay và thanh truyền kết hợp với cụm cắt và sàng giúp tạo hạt liên tục và tẩm bột đều cho thành phẩm phô mai Điểm mạnh của phương án này là tốc độ cao, thao tác dễ dàng và thiết kế gọn nhẹ.
Nhược điểm: Khi cấp liệu cho máy phải đảm bảo liệu được điền đầy, để quá trình ép không bị gián đoạn
Sau quá trình nghiên cứu kỹ lưỡng và cân nhắc các phương án thiết kế, nhóm nghiên cứu đã lựa chọn phương án 02 làm phương án thiết kế cuối cùng Yếu tố quyết định là tính chất mềm dẻo của phô mai, giúp hạn chế tối đa tình trạng dính phô mai trong quá trình cắt, đảm bảo tạo được những lát cắt chuẩn xác và đồng đều.
Bảng 4.1: THÔNG SỐ KỸ THUẬT MÁY TẠO THẠCH PHÔ MAI
THÔNG SỐ KỸ THUẬT MÁY TẠO THẠCH PHÔ MAI
Thể tích 2.5 Kg/ mẻ Điện áp 220V – 50Hz
Nguyên lý hoạt động của máy cắt thạch phô mai
Hình 4.6: Sơ đồ nguyên lý cho phương án 2
Nguyên liệu chính lấy từ phô mai tươi đóng hộp, trút hỗn hợp phô mai vào trong buồng ép để chuẩn bị tạo sợi
Cụm đùn ép sử dụng cơ cấu ép piston, đùn phô mai sợi qua khuôn, phô mai sợi lúc này được quyết định đường kính bởi khuôn ép
Cơ cấu cắt và sàng hoạt động liên tục, đưa dao cước cắt thạch phô mai ngay trên miệng khuôn ép, giúp cho phô mai không dính vào nhau và được tẩm đều bột
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ
Yêu cầu tính toán
Lựa chọn xylanh khí nén bằng điện phù hợp được bố trí chuyển động dọc xuống để ép phô mai thành sợi với khối lượng phô mai ban đầu là 2,5 kg
Phương án tính toán: Để lựa chọn xylanh khí nén một cách chính xác, cần tính toán lực đẩy xylanh để từ đó so sánh với tải trọng ban đầu của phô mai để xét tính khả thi với dữ liệu ban đầu:
Lực đẩy tối thiểu để đẩy 2,5kg phô mai là 𝐹 𝑚𝑖𝑛 = 25 (𝑁)
Lựa chọn thiết bị
Với yêu cầu đưa ra, sau khi phân tích, chọn xylanh điện Model YNT-01 với các thông số kỹ thuật ban đầu:
Thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị
Hành trình s 300 mm Đường kính cần
(ty) d 25 mm Đường kính xylanh D 36 mm
Tính toán
a Cơ sở tính toán Điều kiện bố trí xylanh được đưa ra là nằm theo chiều chuyển động dọc như hình vẽ :
Hình 5.1: Sơ đồ chuyển động của xylanh [13]
Bởi vì Xylanh được bố trí để ép từ trên xuống, Ta có công thức tính lực ép như sau [1]:
Hai dạng chuyển động phổ biến liên quan đến vận tốc với thời gian là dạng chuyển động hình thang và hình tam giác [8]
Hình 5.2: Hai dạng chuyển động phổ biến liên quan đến vận tốc và thời gian b Tính toán
Với điều kiện bố trí xylanh như trên, các thành phần lực đẩy lúc này sẽ bao gồm 3 thành phần lực chính [2]:
• Lực đẩy do trọng lực
• Lực đẩy do ma sát
𝐹 = (2,5 + 1,5).10 = 40 (𝑁): Tải trọng thực tế ( Bao gồm cả
𝑔 ≈ 9.8 (𝑚/𝑠 2 ): Gia tốc do trọng lực
𝛼 = 90°: Góc nghiêng so với mặt phẳng ngang
𝜇 = 1: Hệ số ma sát trượt của cao su
Với điều kiện bố trí xylanh hướng xuống dưới, tuân theo định luật III Newton, từ (1), (2), (3) ta có :
Kết luận
Lực đẩy của xylanh đạt 39,99N lớn hơn lực ép tối thiểu (Fmin) cần thiết để ép 2,5kg phô mai Ngoài ra, lực đẩy này cũng nhỏ hơn lực đẩy tối đa của máy (Fmax = 6000N) Do đó, máy ép phô mai Model YNT-01 đáp ứng được yêu cầu sản xuất.
Tính toán cơ cấu tay quay con trượt và công suất động cơ
Hình 5.3: Cơ cấu tay quay con trượt
Trong cơ cấu tay quay con trượt phẳng, mọi điểm trong khâu động di chuyển trong các mặt phẳng song song với nhau, con trượt chạy theo phương vuông góc với đường tâm ổ quay của tay quay
Trong cơ cấu tay quay con trượt, không gian không chịu tác động ràng buộc nên rất đa dạng
Xác định bậc tự do của cơ cấu trong không gian:
Trong đó: n: là số khâu động trong cơ cấu cần xét
Nếu xét cơ cấu có 1 bậc tự do và khâu nối giá là khớp loại 5
Số ràng buộc còn lại Rc của 2 khớp của thanh truyền không được quá 7 vì trong một số trường hợp cơ cấu có thể hoạt động được với bậc tự do thừa
Cơ cấu trong trường hợp máy được sử dụng là cơ cấu con trượt chính tâm (với e=0)
Hình 5.4: Cơ cấu con trượt chính tâm
Số vòng quay tại A theo thực tế: 𝑛 𝐴 = 60 (vòng/phút) = 1 vòng/s
- r: bánh kính quay của vật
- a: là gia tốc góc của vật
Công suất của động cơ [2]:
Hình 5.5: Họa đồ gia tốc tại bất kì vị trí
Xét vị trí M bất kì tại cơ cấu tay quay:
Xác định gia tốc điểm B [2]:
Bởi vì khâu 1 quay đều nên gia tốc góc bằng 0, do đó: 𝑎 ⃗⃗⃗⃗ 𝐵 𝑡 = 0, 𝑎 ⃗⃗⃗⃗ 𝐵 𝑛 hướng từ
50 = 131 (N) Công suất động cơ cần thiết: P0 = v.Fn = 131 0,11.𝜋 = 45 (W)
Vậy ta cần chọn động cơ có công suất lớn hơn 45W là phù hợp
• Xác định phương trình quỹ đạo và phương trình chuyển động
Hình 5.6: Quỹ đạo chuyển động của điểm M
Ta có 3 khâu OB, BC, OC Với các kích thước sau:
BC =0,2 m Vậy trung điểm M có vị trí như sau:
Ta có đoạn BH có kích thước
BH = Rsin 𝜑 = BC sin 𝛿 sin 𝜑 = 4sin 𝛿 (2)
Trong đó (1) là phương trình chuyển động của M
(*) là phương trình quỹ đạo của M tại vị trí khảo sát góc 𝜑 hoàn toàn xác định nên điểm M xác định
Hình 5.7: Quỹ đạo điểm M của cơ cấu vẽ bằng MatLab
Hình 5.8: Biểu đồ chuyển động theo thời gian
• Xác định vận tốc điểm C (Tốc độ cơ cấu trượt- Tốc độ sàn lắc)
Hình 5.9: Điểm M tại 1 vị trí bất kì
Xét 1 vị trí bất kì của cơ cấu:
Trị số vận tốc góc của 1 khâu 1 xác định theo công thức:
-Xác định vận tốc điểm B [2]:
-Xác định vận tốc điểm C [2]:
Phương trình trên có 2 ẩn là trị số của 2 vectơ đã biết phương, có thể giải bằng họa đồ vectơ
- Tỉ lệ xích họa đồ vận tốc điểm C được chọn như sau:
Với pd độ dài đoạn thẳng biểu diễn vector vận tốc 𝑉⃗⃗⃗⃗ 𝐵 trên họa đồ vận tốc (pd=4)
• Lực căng dây cước để cắt phô mai:
Hình 5.10: Lực căng dây cước
Hai điểm A, B được cố định Lực T là lực căng của dây cước để cắt đứt phô mai
Ta có công thức tính lực căng dây theo định luật II NewTon [2]:
Trong đó: g: là gia tốc trọng trường của vật trong hệ (m/s 2 ) m: là khối lượng của vật (kg) a: là gia tốc riêng của vật (m/s 2 )
Bởi vì vận tốc con trượt ở điểm C không đổi nên gia tốc ở điểm C: 𝑎⃗⃗⃗⃗ = 0 𝐶
Vậy lực căng dây ở 2 điểm A,B là 24,5 N
CHẾ TẠO, GIA CÔNG VÀ THỰC NGHIỆM
Các phương pháp gia công
Dựa trên bản vẽ thiết kế 2D, 3D tạo trên Inventor, nhóm nghiên cứu đã lựa chọn phương pháp gia công phù hợp Sau khi cân nhắc các kiến thức đã học và được hướng dẫn bởi giáo viên, nhóm đã quyết định áp dụng các phương pháp sau: cắt laser, chấn tôn, hàn TIG và tiện.
Hình 6.1: Phương pháp gia công cắt laser
Hình 6.2: Phương pháp gia công chấn
Hình 6.3: Phương pháp gia công hàn TIG
Hình 6.4: Phương pháp gia công tiện
Thiết kế và lắp cụm ép bằng xylanh
Hình 6.5: Thiết kế cụm ép bằng xylanh
Hình 6 6 a, b: Lắp cụm ép bằng xylanh
Thiết kế, lắp cụm đựng nhiên liệu đầu vào
Hình 6.7: Thiết kế cụm chứa nhiên liệu đầu vào
Hình 6.8: Lắp cụm chứa nhiên liệu
Hình 6.9: Lắp ống chứa nhiên liệu
Thiết kế, lắp cụm chứa, rây thành phẩm
Hình 6.10: Thiết kế cụm chứa, rây sản phẩm
Hình 6 11 a,b: Lắp cụm chứa, rây sản phẩm
Thiết kế, lắp phần chân máy
Hình 6.12: Hình ảnh thiết kế phần chân máy
Hình 6.13: Hình ảnh lắp phần chân máy
Phần điều khiển
Bảng 6 1:THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG TỦ ĐIỆN MÁY TẠO THẠCH PHÔ
STT TÊN VÀ HÌNH ẢNH THIẾT BỊ CÔNG DỤNG
Tạo lực ép đùn phô mai thông qua cơ cấu piston
2 Motor điện Biến chuyển động quay thành tịnh tiến trong cơ cấu culit
3 Nguồn tổ ong 24V-5A Nguồn điện cho toàn bộ mạch điều khiển
Sơ đồ 6.1: Sơ đồ đấu nối mạch điện
Hình 6.14: Sơ đồ đấu nối mạch điện
Nguyên lý hoạt động của mạch điện:
Khi cấp nguồn 220V cho mạch điện thì đèn báo sáng nguồn tổ ong và hộp số động cơ có điện Điều khiển tốc độ động bằng cách vặn núm tròn trên bộ hộp số
Cấp điện 12V từ nguồn tổ ong cho xylanh điện và điều khiển chiều xylanh qua công tắc đảo chiều.
Kết quả chế tạo
Hình 6.15: Hình ảnh máy hoàn thiện
Phần thực nghiệm (Ưu tiờn làm hạt ỉ8)
Chuẩn bị nguyên liệu đầu vào
2 kg phô mai, bột năng
Thực hiện theo với các thông số
Tốc độ sàn kết hợp với cắt : 80 vòng/phút
Tiến hành thực nghiệm cho phần ép sợi
Bỏ vào 2 hộp phô mai ( khoảng 500g ) vào buồng ép, nhấn nút cho xylanh chạy ( với tốc độ ép 5mm/s ), sau 1-3p sẽ cho ra được phô mai sợi như hình dưới
Hình 6.16: Hình ảnh ép phô mai thành sợi
Với các thông số như đã nêu trên ta tiến hành đổ bột năng ( khoảng 600g ), và nhấn nút và thu được thành phẩm bên dưới
Hình 6.17: Đổ bột vào khay chuẩn bị cho quá trình sàng tẩm bột thạch
Hình 6 18: Thạch sau khi được cắt và tẩm bột
6.9.3 Phần kết quả thực nghiệm
Bảng 6.2: THỐNG KÊ SỐ LIỆU THU THẬP ĐƯỢC SAU THỰC NGHIỆM ẫP VÀ CẮT HẠT ỉ8
• Lần thực nghiệm thứ 01 : Đầu vào : 2 hộp Phô mai (Gần 500g )
- Xác định tốc độ sàn và cắt và tốc độ ép của xylanh
Sau khi thực nghiệm, kết quả mà nhóm đã đạt được :
Tốc độ sàn và cắt
• Lần thực nghiệm thứ 02 : Đầu vào : 2 hộp Phô mai (Gần 500g )
- Xác định tốc độ sàn và cắt và tốc độ ép của xylanh
Sau khi thực nghiệm, kết quả mà nhóm đã đạt được :
Tốc độ sàn và cắt
50 vòng/phút 60N Ép nhanh, cắt chậm nên ra dạng sợi
• Lần thực nghiệm thứ 03 : Đầu vào : 2 hộp Phô mai (Gần 500g )
- Xác định tốc độ sàn và cắt và tốc độ ép của xylanh
Sau khi thực nghiệm, kết quả mà nhóm đã đạt được :
Tốc độ sàn và cắt
80 vòng/phút 50N Hạt ra đều, cắt đều và ổn định
• Lần thực nghiệm thứ 04 : Đầu vào : 2 hộp Phô mai (Gần 500g )
- Xác định tốc độ sàn, cắt và tốc độ ép của xylanh
Sau khi thực nghiệm, kết quả mà nhóm đã đạt được :
Tốc độ sàn và cắt
80 vòng/phút 70N Tốc độ ép nhanh cắt chậm hạt bị uốn cong
KẾT LUẬN: Sau quá trình thực nghiệm cắt, ta nhận thấy, ở tốc độ 80 vòng/phút và Lực ép 3000N là thông số hợp lý.
Độ cao của hạt thành phẩm khi cắt và sàng tẩm bột
Để đánh giá độ ổn định của hạt cắt, ta đã tiến hành thử nghiệm cắt 5 lần với cùng điều kiện tốc độ cắt 80 vòng/phút và lực ép 3000N Kết quả thu được như sau:
Bảng 6.3: CHIỀU DÀI HẠT SAU KHI CẮT
Từ H1 đến H10, ta thấy dung sai độ cao hạt nằm trong khoảng ±1mm
Chiều dài trung bình 15 - 15,5mm, ta thấy hạt được cắt ra đảm bảo được độ dài đặt ra khi chỉnh thông số lực ép và tốc độ quay motor sàng lắc phù hợp
Phần kết quả quỏ trỡnh tạo thạch sau thực nghiệm với kớch thước ỉ8
Bảng 6.4: THỐNG KÊ SỐ LIỆU THU THẬP ĐƯỢC SAU THỰC NGHIỆM
KẾT LUẬN: Sau khi kết thúc quá trình thực nghiệm tạo hạt Dựa theo điều kiện hạt đã tẩm bột Ở size hạt phi 8mm, trung bình hạt nở thêm dao động từ 8-8,5mm, thỏa yêu cầu Năng suất tạo ra đều (không tính thời gian dừng máy để điều chỉnh) đạt 2-3 hạt/ giây, thỏa yêu cầu
Sản phẩm máy tạo ra:
Hình 6.19: Sản phẩm sau khi cắt
