NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY CHIÊN CƠM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY CHIÊN CƠM Họ tên sinh viên: DƯƠNG BÌNH TRỌNG Ngành: CƠ ĐIỆN TỬ Niên khóa: 2007 - 2011 Tháng 06/2011 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY CHIÊN CƠM Tác giả DƯƠNG BÌNH TRỌNG Khóa luận đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp Kỹ sư ngành Cơ Điện Tử Giáo viên hướng dẫn: KS Đào Duy Vinh Tháng 06 năm 2011 i LỜI CẢM ƠN Thơng qua khóa luận tốt nghiệp xin gửi lời cảm ơn chân thành đến: - Tất quý thầy cô trường Đại học Nơng Lâm Thành phố Hồ Chí Minh truyền đạt cho kiến thức quý báu làm tảng sau Đặc biệt quý thầy cô Bộ mơn Cơ Điện Tử - khoa Cơ Khí Cơng Nghệ dạy bảo, trang bị cho kiến thức chuyên ngành làm hành trang bước vào thực tế - Giáo viên hướng dẫn: thầy Đào Duy Vinh tận tình giúp đỡ từ bắt đầu đến hồn thành khóa luận - Tập thể lớp DH07CD chia sẻ kiến thức học hỏi thời gian qua - Tất bạn bè người thân động viên, giúp đỡ vượt qua khó khăn q trình thực Vì thời gian khơng nhiều kiến thức, kinh nghiệm hạn chế nên khơng tránh khỏi thiếu sót Rất mong góp ý chân thành từ phía thầy bạn đọc Xin chân thành cảm ơn Sinh viên thực DƯƠNG BÌNH TRỌNG ii TÓM TẮT Tên đề tài: “ Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy chiên cơm” Thời gian thực hiện: từ 01/04/2011 – 22/06/2011 Địa điểm thực hiện: - Xưởng môn điện tử - trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh Mục đích để tài: - Thực đề tài “Nghiên cứu, thiết kế chế tạo máy chiên cơm” - Sản phẩm đề tài phát triển rộng, sâu ứng dụng vào thực tế sản xuất công nghiệp Kết quả: - Máy chiên cơm chế tạo đạt theo yêu cầu mong muốn - Thử nghiệm , đo đạc thu kết mong muốn iii MỤC LỤC Trang Trang tựa i Lời cảm ơn ii Tóm tắt iii Mục lục iv Dang sách chữ viết tắt vi Danh sách hình vii Dang sách bảng viii CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục đích đề tài 1.3 Ý nghĩa khoa học thực tiễn CHƯƠNG TỔNG QUAN 2.1 Yêu cầu chiên 2.2 Giới thiệu chung máy chiên cơm 2.2.1 Khái niệm máy chiên cơm 2.2.2 Phân loại máy chiên cơm 2.3 Những yêu cầu cấu tạo máy chiên cơm 2.3.1 Hợp lý công nghệ 2.3.2 Hiệu kỹ thuật 2.3.3 Chắc chắn làm việc 2.3.4 Tiện lợi sử dụng 2.3.5 Rẻ đơn giản chế tạo 2.3.6 Hình dáng bề ngồi đẹp 2.4 Khảo sát máy chiên cơm thị trường 2.4.1 Máy chiên tự động 2.4.2 Máy Seesoning 2.4.3 Máy chiên cơm đa iv 2.4.4 Máy trộn đồ ăn BFK-10 10 2.5 Thành phần máy chiên cơm 11 2.5.1 Động điện 11 2.5.2 Tống quan biến tần 19 2.5.3 Hộp giảm tốc 24 2.5.4 Hệ thống bánh đai 25 2.6 Kết luận 31 CHƯƠNG NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32 3.1 Nội dung nghiên cứu 32 3.2 Linh kiện, thiết bị sử dụng thiết kế điều khiển 32 3.3 Phương pháp nghiên cứu 32 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33 4.1 Tính tốn thiết kế máy 33 4.1.1 Tính tốn thiết kế phần khung 34 4.1.2 Tính tốn lựa chọn động 36 4.1.3 Thiết kế mạch điện điều khiển 38 4.2 Tiến hành khảo nghiệm 39 4.2.1 Chọn góc nghiêng 39 4.2.2 Chọn số vòng quay 40 4.2.3 Chọn nhiệt độ thích hợp 42 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 44 5.1 Kết luận 44 5.2 Đề nghị 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO 45 PHỤ LỤC 46 v DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT TCN Trước công nguyên KS Kỹ sư IRRI International Rice Research Institute CD Compact Disc DVD Digital Video Disc EMF Electromotive force CEMF Counter electromotive force RMP Rotate per minute HP House power LTD Limited company IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor PWM Pulse-width modulation vi DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 2.1 Máy chiên tự động Hình 2.2 Máy Seasoning Hình 2.3 Máy chiên cơm đa Hình 2.4 Máy trộn đồ ăn BFK-10 Hình 2.5 Cấu tạo nguyên lý hoạt động động xoay chiều Hình 2.6 Sơ đồ ngun lý động khơng đồng Hình 2.7 Nguyên lý hoạt động biến tần Hình 2.8 Nhóm van P Hình 2.9 Sơ đồ cấu trúc biến tần gián tiếp Hình 2.10 Hộp giảm tốc Hình 2.11 Bộ truyền đai thơng thường Hình 2.12 Bộ truyền đai chéo nửa chéo Hình 2.13 Bộ phận căng đai Hình 2.14 Hình dáng tiết diện đai Hình 2.15 Hình dáng tiết diện đai Hình 2.16 Cách bố trí truyền động đai Hình 4.1 Thiết kế máy Hình 4.2 Vật liệu làm máy Hình 4.3 Truyền động Hình 4.4 Sơ đồ đấu dây Hình 4.5 Hình dáng máy vii DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật máy chiên tự động Bảng 2.2 Thông số kỹ thuật máy Seasoning Bảng 4.1 Kết khảo nghiệm góc nghiêng Bảng 4.2 Kết khảo nghiệm số vòng quay Bảng 4.3 Kết khảo nghiệm nhiệt độ viii Chương MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Việt Nam nước nông nghiệp lâu đời, lúa gắn liền với đời sống người từ thời xa xưa Bên cạnh việc sử dụng gạo ăn hàng ngày, người dân biết sử dụng gạo để chế biết nhiều ăn khác, số ăn phải kể đến cơm chiên Cơm chiên hay cơm rang ăn phổ biến thực phẩm Á đơng Ban đầu, ăn gia đình Trung Quốc vào khoảng 4000 năm TCN Với ăn cơm với dầu ăn mỡ chiên với thức ăn khác thịt, trứng … Ngày nhà hàng Việt Nam xuất cơm chiên Trên sở kế thừa kết nghiên cứu số liệu thực tế có đươc, với kiến thức học giảng đường đại học, với cho phép Ban chủ nhiệm Khoa Cơ khí Cơng Nghệ hướng dẫn trực tiếp thầy kỹ sư Đào Duy Vinh, môn Cơ Điện Tử thực đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy chiên cơm” 1.2 Mục đích đề tài Nghiên cứu, chế tạo máy chiên cơm với mục đích vận dụng kiến thức an toàn, vệ sinh thực phẩm Điều khiển nhiệt độ phù hợp với điều khiển tốc độ phù hợp để tối ưu hóa thời gian chiên cơm Có nhiều loại cơm chiên, loại chế biến với thức ăn kèm khác Tuy nhiên với mức độ cho phép đề tài thực chiên cơm thử nghiệm với cơm trắng, để tạo thành chiên khác cần dùng thêm gia vị đặc trưng chiên Lựa chọn vật liệu Vì nhiệt độ máy lớn, để tránh sau thời gian chảo bị gỉ sét q trình oxi hóa, tơi chọn vật liêu làm chảo inox 304 không gỉ Tránh trường hợp vỏ máy bị biến dạng thay đổi nhiệt, tơi chọn hình dáng chảo có vành phía trên, phần hàn gắn tâm chảo với tâm trục xoay giúp chịu áp lực chịu nhiệt tốt Hình 4.4 Vật liệu làm máy Khung máy làm thép khơng rỉ vng 30mm Vị trí đặt bếp gas thiết kế bên sát chảo để cung cấp nhiệt tốt 4.1.2 Tính tốn lựa chọn động Tốc độ chảo hoạt động nằm khoảng từ 30 đến 60 vòng/phút Vị trí đặt động cho trục động song song với trục đầu vào hộp giảm tốc 35 Đặc trương cho động không đồng hệ số trượt : s = ( n1 – n ) / n1 Khi tần số mạch điện thay đổi n1 thay đổi làm cho n thay đổi Khi mở máy n = s = gọi độ trượt mở máy Tốc độ quay từ trường quay tính theo cơng thức ω1 = ( 120 * f ) / p Trong : p số đơi cực f tần số dòng điện lưới Từ suy tốc độ động tính theo cơng thức ω = ω1 (1 – S ) - Thiết kế truyền đai cho tỷ số truyền u = n1 / n2 = Xác định đường kính bánh đai nhỏ d1 theo cơng thức : d1 ≈ 1,2 * dmin Nên lấy d1 theo dãy tiêu chuẩn đai thang : 50 ; 55 ; 63 ; 71 ; 80 ; 90 ; 100 ; 112 ; 125 ; 140 ; 160 ; 180 ; 200 ; 224 … Tính đường kính đai bị dẫn d2 theo công thức : d2 = d1 * u * ( – ζ ) Lấy giá trị ζ khoảng 0,01 - 0,02 36 Khi lấy d2 theo tiêu chuẩn cần kiểm tra tỷ số truyền u số vòng quay n2 Từ điều chỉnh u n2 cho khơng sai khác với yêu cầu 4% - Hộp giảm tốc cần dùng loại hộp giảm tốc trục đầu vào trục đầu vng góc với Hộp giảm tốc có tỷ số truyền thấp cần tốc độ quay động sử dụng thấp Vì tùy theo giá thành tỷ số truyền ta chọn loại hộp giảm tốc có tỷ số truyền Hình 4.3 Truyền động - Khi qua hệ thống truyền động tỷ số truyền động đến chảo U = * * = 54 Với U tỷ số truyền - Như để đạt tốc độ chảo hoạt động đạt từ khoảng đến 40 vòng/phút ta cần loại động có tốc độ đạt 1500 vòng/phút 37 - Dựa bảng đặc tính kỹ thuật động khơng đồng pha Roto lồng sóc 220V – 50Hz ( phụ lục ) ta chọn loại động kiểu KCK90Sa4 4.1.3 Thiết kế mạch điện điều khiển Mạch điện điều khiển Các thiết bị sử dụng mạch điện gồm có biến tần, công tắc điện, động Sơ đồ đấu dây : Hình 4.2 Sơ đồ đấu dây 38 Hình 4.5 Hình dáng máy 4.2 Tiến hành khảo nghiệm 4.2.1 Chọn góc nghiêng Tạo góc nghiêng cho máy hoạt động nhằm giúp hạt cơm bớt bị dính vào đáy chảo Ta tiến hành khảo nghiệm với góc nghiêng 300 ; 350 ; 400 Khối lượng cơm cho lần khảo nghiệm 1kg cơm, dầu ăn sử dụng cho lần khảo nghiệm 25ml 39 Góc nghiêng Tần số Nhiệt độ Thời gian cơm chín Độ f (Hz) t 0C t 30 40 112 21’30 30 40 108 22’10 30 40 113 21’43 35 40 108 22’24 35 40 110 20’56 35 40 111 21’42 40 40 113 22’06 40 40 109 22’24 40 40 107 23’34 Bảng 4.1 Kết khảo nghiệm góc nghiêng Nhận xét : Góc nghiêng máy khơng ảnh hưởng q nhiều đến thời gian đạt sản phẩm Tuy nhiên góc nghiêng 300 , cơm có tượng dính bề mặt chảo Ở góc nghiêng 400 q trình chiên nhiều thời gian góc nghiêng 350 Vì nên chọn góc nghiêng cho máy 350 4.2.2 Chọn số vòng quay Tốc độ quay chảo ảnh hưởng đến khả đảo cơm, cơm trộn hay khơng, cần tìm số vòng quay thích hợp để hiệu tốt trình chiên 40 Biến tần thay đổi tốc độ động nhờ khả biến đổi tần số dòng điện Ta tiến hành khảo nghiệm với tần số 30Hz , 40Hz, 50Hz Với tốc độ quay chảo : v = ( 120 * f ) / ( p * U ) Trong : v tốc độ quay chảo f tần số sòng điện p số cực từ máy ( p = ) U tỷ số truyền ( U = 54 ) Vậy vận tốc quay tương đương chảo 17 ; 23 ; 28 vòng/phút Tần số Góc nghiêng Nhiệt độ Thời gian cơm chín f (Hz) Độ t 0C t 30 35 112 22’05 30 35 114 22’14 30 35 108 21’21 40 35 113 20’36 40 35 109 22’13 40 35 110 21’55 50 35 115 24’22 50 35 113 24’35 50 35 111 23’42 Bảng 4.2 Kết khảo nghiệm chọn số vòng quay 41 Nhận xét : Tốc độ quay chảo không ảnh hưởng nhiều đến thời gian đạt sản phẩm Tốc độ quay ảnh hưởng đến độ dính cơm xuống mặt chảo, ảnh hưởng trực tiếp đến trình đảo cơm Ở tần số 30Hz hạt cơm tượng dính vào nhau, không tơi xốp so với cài đặt tần số 40Hz Ở tần số 50Hz thời gian sản phẩm đạt lâu so với cài đặt tần số 40Hz , tốc độ chảo quay nhanh nên nhiệt lượng cung cấp cho khơng q trình chiên Vì nên chon tần số động 40Hz , tương đương với tốc độ quay chảo khoảng 23 vòng / phút 4.2.3 Chọn nhiệt độ thích hợp Nhiệt độ chiên yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến trình chiên, phải chọn nhiệt độ thích hợp cho q trình chiên Nhiệt độ trình thử nghiệm đo dụng cụ súng bắn nhiệt 42 Nhiệt độ Góc nghiêng Tần số Thời gian cơm chín t 0C Độ f (Hz) t (phút) 98 35 40 24’05 100 35 40 25’00 101 35 40 24’34 112 35 40 23’42 111 35 40 22’18 109 35 40 21’35 122 35 40 20’04 121 35 40 19’20 119 35 40 19’28 Bảng 4.3 Kết khảo nghiệm nhiệt độ Qua bảng khảo nghiệm ta thấy thời gian chiên khoảng nhiệt độ 1200C nhanh nhất, nhiên chất lượng cơm sau chiên không đạt yêu cầu độ ngon Cơm sau chiên có tượng cháy đen chiên với nhiệt độ cao Khi chiên nhiệt độ khoảng 1000C tốc độ chiên chậm sản phẩm đạt chất lượng Khi chiên khoảng nhiệt độ 1100C chất lượng sản phẩm ổn định, thời gian chiên nhanh Như ta nên điều chỉnh nhiệt độ khoảng 1100C để máy làm việc với hiệu tốt 43 Chương KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 5.1 Kết luận : - Kết nghiên cứu thành công Những kết cấu máy, cách điều khiển nguyên lý hoạt động thực thành công - Máy có suất làm việc khoảng 3kg cơm/1 - Tuy nhiên đề tài nhiều mặt hạn chế như: + Chưa tự động hóa hồn tồn + Hệ thống điều khiển, chưa dùng cảm biến để điều khiển kiểu hồi tiếp, + Chưa tự động lấy cơm chiên xong 5.2 Đề nghị : Để đề tài thành cơng cần có nhiều thời gian để nghiên cứu, thử nghiệm Nếu có điều kiện hơn, chúng tơi nghiên cứu chế tạo máy đa hơn, suất cao hoàn chỉnh 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Văn Quyết, 2004, Hệ thống truyền dẫn khí, NXB Xây dựng Nguyễn Văn Yến,2005 , Giáo trình Chi tiết máy, NXB Giao thơng vận tải Lê thị Hà, Nguyễn Trí thức, tính tồn thiết kế máy sấy cơm cháy 500Kg/mẻ , luận văn tốt nghiệp kỹ sư ,2008 Trần Cường, Nguyễn Văn Phiến, 2010, nghiên cứu thiết kế chế tạo lò nướng tiện dụng, luận văn tốt nghiệp kỹ sư 45 Phụ lục Biến tần khảo nghiệm 46 Quá trình khảo nghiệm 47 Thao tác 48 Bảng Đặc tính động khơng đồng pha 49 ... dựa vào động điện Ở nhiều nước động điện dùng phương tiện vận chuyển, đặt biệt đầu máy xe lửa - Trong công nghệ máy tính: Động điện sử dụng ổ cứng, ổ quang (chúng động bước nhỏ) c Nguyên tắc hoạt... luật lực Lorentz vng góc với cuộn dây với từ trường - Phần lớn động từ xoay có động tuyến tính Trong động xoay, phần chuyển động gọi rotor, phần đứng yên gọi stator d Điều khiển động - Đa số... nội cuộn dây phần ứng Dòng 13 điện chạy qua động tính theo biều thức sau: I = (VN − VPDD) / RPU Trong : VN điện nguồn VPDD điện phần điện động RPU điện trở phản ứng - Công suất mà động đưa được,