Nghiên cứu và đề xuất phương án hệ thống cấp tôm cho hệ thống đông lạnh nhanh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TỐNG NGUYỄN HIẾU HẢO NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN HỆ THỐNG CẤP TÔM CHO HỆ THỐNG ĐÔNG LẠNH NHANH RESEARCH AND PROPOSE SHRIMP LOADER SOLUTION FOR IQF SYSTEM Chuyên ngành : KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ Mã số: 60520114 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2019 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM Cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS Võ Tường Quân (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét 1: TS Hà Anh Tùng (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét 2: PGS.TS Nguyễn Thanh Phương (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày tháng năm 2019 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) PGS.TS Nguyễn Tấn Tiến TS Lê Đức Hạnh TS Hà Anh Tùng PGS.TS Nguyễn Thanh Phương TS Lê Mỹ Hà Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA………… ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Tống Nguyễn Hiếu Hảo MSHV: 1570830 Ngày, tháng, năm sinh: 8/7/1992 .Nơi sinh: TP.HCM Chuyên ngành: Cơ điện tử Mã số : 60520114 I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu đề xuất phương án hệ thống cấp tôm cho hệ thống đông lạnh nhanh Research and propose the shrimp loader solution for IQF system NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Mục tiêu : Nghiên cứu giải pháp cấp tôm tự động cho hệ thống đơng lạnh nhanh Nội dung : - Tìm hiểu tổng quan tôm hệ thống đông lạnh nhanh - Tìm hiểu phương pháp cấp tơm khả thi từ xác định nguyên lý cấp - Thiết kế mô giải pháp đề nghị - Thực nghiệm giải pháp đề nghị II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : (Ghi theo QĐ giao đề tài): 2/11/2019 III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: (Ghi theo QĐ giao đề tài) : 8/12/2017 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi rõ học hàm, học vị, họ, tên): PGS.TS Võ Tường Quân Tp HCM, ngày 19 tháng 12 năm 2019 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên chữ ký) TRƯỞNG KHOA….……… (Họ tên chữ ký) Ghi chú: Học viên phải đóng tờ nhiệm vụ vào trang tập thuyết minh LV LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành điện tử với đề tài “Nghiên cứu đề xuất phương án hệ thống cấp tôm cho máy đông lạnh nhanh” kết trình cố gắng thân giúp đỡ, động viên khích lệ thầy, bạn bè đồng nghiệp người thân Qua trang viết em xin gửi lời cảm ơn tới người giúp đỡ thời gian học tập - nghiên cứu khoa học vừa qua Em xin tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc thầy giáo PGS.TS Võ Tường Quân trực tiếp tận tình hướng dẫn cung cấp kiến thức thực tế để để em hồn thành đề tài Xin chân thành cảm ơn cơng ty STAPIMEX, Sóc Trăng tạo điều kiện cho tơi hồn thành tốt cơng việc nghiên cứu khoa học TÁC GIẢ Tống Nguyễn Hiếu Hảo TÓM TẮT LUẬN VĂN Tự động hóa nhu cầu thiết cơng nghiệp Việt Nam Xuất phát từ nhu cầu thực tế nhà máy chế biến xuất thủy sản, luận văn tập trung giải vấn đề cấp tôm tự động cho hệ thống đông lạnh nhanh Đầu kĩ thuật cụ thể cho nghiên cứu đề xuất dựa khảo sát hệ thống cấp thực phẩm thông dụng, kết hợp với yêu cầu thực tế dây chuyền chế biến công ty trình bày phần tổng quan Dựa kết thực nghiệm phương án khả thi, sơ đồ nguyên lý máy xây dựng Từ toán thiết kế thực cho phần cơ, điện, điều khiển Thực nghiệm tiến hành cho cấu băng tải rút nhằm kiểm chứng tính khả thi giải pháp đề nghị Từ kết thực nghiệm, thiết kế hiệu chỉnh để đảm bảo mục tiêu đề Kết nghiên cứu đề tài chứng minh tính khả thi giải pháp đề nghị ABSTRACT Nowadays factory automation is the need of the Vietnam production From the actual demand of the aquatic products processing factories, the thesis focus on finding solution to design the Auto Shrimp Loader for IQF System to replace manual human works The requirements, which was given base on researches on common auto feeder system for food processing and actual production situation at factory, was written in the Overview chapter After making a prototype, the machine principle was build and after that, we design the detail 3D mechanism, electrical system and control The experiment was conducted in shuttle conveyor system to ensure the possibility of the design With the simulation result, we remodeling the 3D design to make sure that the machine meets all requirements The result of the research proves that the solution was feasibility LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu khoa học độc lập riêng Các số liệu sử dụng phân tích luận án có nguồn gốc rõ ràng thực nghiệm cách khách quan trung thực Các kết nghiên cứu luận án tơi tự tìm hiểu, phân tích cách trung thực, khách quan Các kết chưa công bố nghiên cứu khác HỌC VIÊN Tống Nguyễn Hiếu Hảo MỤC LỤC CHƯƠNG 1: PHẦN TỔNG QUAN Các loại tôm, quy cách xếp tôm lên băng tải cấp đông 1.1 Các loại tôm 1.2 Quy cách cấp tôm lên băng tải cấp đông Cách cấp tôm cho băng tải cấp đông hành 10 2.1 Sơ lược hệ thống băng tải cấp đông hành 10 2.2 Công đoạn cấp tôm lên băng tải cấp đông hành 12 Tổng quan tình hình ngun cứu ngồi nước cơng đoạn cấp tôm lên băng tải cấp đông 13 3.1 Hệ thống cấp tôm máng rung tịnh tiến công ty Innotec System (Hà Lan) 13 3.2 Hệ thống Robot Delta công ty Cabinplant (Đan Mạch) 16 3.3 Hệ thống băng tải rút công ty Bridge Machine (Mỹ) 19 Đầu đặt cần phải giải 22 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 23 Hệ thống cấp tôm ban đầu 24 1.1 Xét cụm cấp tôm từ tank chứa 24 1.1.1 Phương án 1: Tank chứa đứng dạng phễu 24 1.1.2 Phương án 2: Tank chứa kết hợp băng tải nghiêng 25 1.1.3 Nhận xét: 25 1.2 Xét cụm chia dãy thô 26 1.3 Xét cụm tách lớp tôm 26 1.3.1 Phương án 1: Hệ băng tải lệch tốc 26 1.3.2 Phương án 2: Chổi quay gạt tôm 27 1.3.3 Nhận xét: 27 1.4 Phương án cho hệ thống cấp tôm ban đầu 28 Hệ thống dẫn hướng tôm 29 2.1 Xét cụm dẫn hướng tôm theo hàng 29 2.1.1 Phương án 1: Thanh dẫn hướng bị động 29 2.1.2 Phương án 2: Hệ băng tải mini dẫn hướng 30 2.1.3 Nhận xét: 30 2.2 Xét cụm tạo khoảng cách tôm dãy 31 2.2.1 Phương án 1: Hệ băng tải độc lập 31 2.2.2 Phương án 2: Cơ cấu chắn 32 2.2.3 Nhận xét: 34 Hệ thống cấp tôm lên băng tải cấp đông 35 3.1 Phương án 1: Cấp trực tiếp lên băng tải cấp đông 35 3.2 Phương án 2: Dùng robot gắp lên băng tải cấp đông 35 3.3 Phương án 3: Hệ băng tải rút rải tôm lên băng tải cấp đông 36 CHƯƠNG 3: PHẦN THỰC NGHIỆM 38 Mục tiêu phần thực nghiệm 38 Nội dung thực nghiệm: 38 2.1 Mơ hình thực nghiệm băng tải rút 38 2.2 Thực nghiệm vị trí khoảng cách tơm sau rút 40 2.3 Thực nghiệm chu kỳ rút 42 Nhận xét kết luận thực nghiệm 44 CHƯƠNG 4: PHẦN THIẾT KẾ 46 Tính tốn đồng hóa cụm chức để đạt suất đơng lạnh 46 1.1 Tính tốn tốc độ hệ băng tải rút 47 1.2 Tính tốn tốc độ hệ băng tải cấp nhanh 49 1.3 Tính tốn tốc độ hệ băng tải dẫn hướng 50 1.4 Tính tốn tốc độ hệ băng tải cấp tôm từ tank chứa 51 Thiết kế hệ khí 53 2.1 Chức băng tải cấp tôm từ tank chứa 54 2.2 Chức hệ dẫn hướng tôm 56 2.3 Chức hệ băng tải cấp nhanh 58 2.4 Chức băng tải rút cấp tôm lên băng tải cấp đông 60 Thiết kế hệ thống điện giải thuật điều khiển 62 3.1 Thiết kế điều khiển 62 3.2 Giải thuật điều khiển 64 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 67 Kết luận 67 Hướng phát triển đề tài 67 CHƯƠNG 6: TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 CHƯƠNG 7: PHẦN PHỤ LỤC 69 Phụ lục tính tốn thiết kế khí 69 1.1 Hệ băng tải rút cấp tôm lên băng tải cấp đông 69 1.2 Hệ băng tải chuyển tiếp nhanh 78 1.3 Hệ băng tải dẫn hướng tôm 82 1.4 Hệ thống cấp tôm từ tank chứa 86 DANH SÁCH HÌNH ẢNH Hình 1.1: Tơm HOSO Hình 1.3: Tơm HLSO Hình 1.4: Tơm PTO Hình 1.5: Tơm PD / PND Hình 1.6: Kích thước sơ layout khu vực cấp tơm vào hệ thống IQF 11 Hình 1.7: Vị trí làm việc cơng nhân quanh băng tải cấp đơng 12 Hình 1.8: Cơng nhân tập đồn Minh Phú xếp tơm lên băng tải cấp đơng 12 Hình 1.9: Công nhân công ty Khánh Sủng xếp tôm lên băng tải cấp đơng 13 Hình 1.10: Máng rung cấp tôm hệ thống IF1500 Innotec System 14 Hình 1.11: Sơ đồ nguyên lý hoạt cấp tôm hệ thông IF1500 Innotec System 14 Hình 1.12: Hệ thống băng tải làm mát 14 Hình 1.13: Máng rung tịnh tiến 15 Hình 1.14: Máng rung rải tơm lên băng tải cấp đông 15 Hình 1.15: Mơ hình dây chuyền tự động hóa dùng Robot Delta Cabinplant 16 Hình 1.16: Hệ thống Robot Delta gồm phần chính: 17 Hình 1.17:Hệ thống xử lý ảnh (Vision System) 17 Hình 1.18: Đầu cơng tác cắt đầu tôm 18 Hình 1.19: Đầu cơng tác gắp xếp cá theo quy định 18 Hình 1.20: Đầu cơng tác gắp cá mịi, cắt đầu xếp vào hộp đóng gói 19 Hình 1.21: Băng tải rút Bridge Model SCA ứng dụng cấp thịt viên cho quy trình hấp19 Hình 1.22: Xếp bánh lên khay băng tải rút Dorner 20 Hình 1.23: Sơ đồ nguyên lý băng tải rút 20 Hình 1.24: Cảm biến phát có ngun liệu cuối hành trình băng tải 20 Hình 1.25: Băng tải rút nhanh để bánh rơi xuống khay 21 Hình 2.1: Các module cần có hệ thống cấp tơm tự động 23 Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý tank chứa đứng dạng phễu 24 Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý tank chứa kết hợp băng tải nghiêng 25 Hình 2.4: Sơ đồ nguyên lý hệ băng tải lệch tốc 𝑣2 > 𝑣1 27 Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lý chổi quay gạt tôm 27 Hình 2.6: Sơ đồ nguyên lý hệ thống cấp tôm ban đầu 28 Hình 2.7: Minh họa hệ thống băng tải kết hợp dẫn hướng công ty PRL Tecnosoft 29 Hình 2.8: Minh họa hệ thống băng tải dẫn hướng mini công ty BAFU 30 Hình 2.9: Sơ đồ nguyên lý hệ băng tải độc lập tạo khoảng cách 31 Hình 2.10: Cơ cấu chắn dây chuyền sản xuất bánh mì cơng ty ÖZKÖSEOGLU (Thổ Nhĩ Kỳ) 32 Hình 2.11: Cơ cấu chắn bánh trước vào máy quét kim loại công ty CASSEL (Đức) 33 Hình 2.12: Sơ đồ nguyên lý hệ chắn tạo khoảng cách 34 Hình 2.13: Minh họa ý tưởng dùng robot gắp tơm 35 Hình 2.14: Sơ đồ nguyên lý băng tải rút 36 Hình 3.1: Thiết kế mơ hình thực nghiệm băng tải rút trạng thái expand 38 Hình 3.2: Thiết kế mơ hình thực nghiệm băng tải rút trạng thái retract 39 Hình 3.3: Mơ hình thực tế băng tải rút trạng thái expand 40 Hình 3.4: Mơ hình thực tế băng tải rút trạng thái retract 40 Hình 3.5: Loại tơm PD cỡ 71/90 dùng để thực nghiệm 41 Hình 3.6: Vị trí khoảng cách tôm trước rút 42 Hình 3.7: Vị trí khoảng cách tơm sau rút 42 Hình 3.8: Các hàng tơm xếp lên băng tải 43 Hình 3.9: Các hàng tơm sau chu kỳ rút 44 Hình 4.1: Thiết kế tổng quan hệ thống cấp tôm cho máy IQF 53 Hình 4.2: Hệ tank chứa băng tải nghiêng cấp tôm ban đầu 54 Hình 4.3: Máng phân hứng phân chia dãy tơm 54 Hình 4.4: Thiết kế vách ngăn bên máng chia 55 Hình 4.5: Cơ cấu thay đổi góc nghiêng máng chia 55 Hình 4.6: Góc nghiêng lớn nhỏ máng chia 56 Tính tốn trục: Moment xoắn trục chủ động 𝑑𝑝𝑠𝑙𝑖𝑑𝑒 × 10−3 60.48 = 248.62 × × 10−3 𝑀𝐸𝑠𝑙𝑖𝑑𝑒 = 𝐹𝑈𝑠𝑙𝑖𝑑𝑒 × 7.24 = 7.52 (𝑁𝑚) Tính đường kính trục nhỏ cho phép vị trí bánh đai 𝑠𝑙𝑖𝑑𝑒 𝑑𝑤 ≥√ 𝑀𝐸𝑠𝑙𝑖𝑑𝑒 × 1000 7.52 × 1000 =√ = 9.42 (𝑚𝑚) 0.1 × 𝜏𝑎𝑑𝑚 0.1 × 90 7.25 Trong đó: 𝜏𝑎𝑑𝑚 = 90 Ứng suất uốn SS304 (𝑁/𝑚𝑚2 ) 𝑟𝑒𝑡  Chọn 𝑑𝑤 = 25𝑚𝑚 Tính tốn cơng suất động cơ: Cơng suất động thực tế cần có 𝑃𝑀𝑠𝑙𝑖𝑑𝑒 = 𝐹𝑈𝑠𝑙𝑖𝑑𝑒 × 𝑣 𝑠𝑙𝑖𝑑𝑒 248.62 × 24 = 60 × 𝜂𝐺 60 × 0.75 7.26 = 132.6 (𝑊) Trong đó: 𝑣 𝑠𝑙𝑖𝑑𝑒 =24 Vận tốc băng tải (𝑚/𝑚𝑖𝑛) 𝜂𝐺 = 75% Hiệu suất hộp giảm tốc (%) 77 | P a g e 1.2 Hệ băng tải chuyển tiếp nhanh Hình 7.3: Sơ đồ nguyên lý băng tải chuyển tiếp nhanh Lực căng băng tải thực tế 𝑭𝒕𝒓𝒂𝒏 : 𝑬 Xác định lực căng băng tải (lực kéo căng) 𝐹𝐸𝑡𝑟𝑎𝑛 tải gây trình tải tơm vị trí gần bánh xích chủ động Lực căng tác động khối lượng tôm băng tải, khối lượng băng tải, lực ma sát 𝐹𝐸𝑡𝑟𝑎𝑛 = (2𝑚𝐵𝑡𝑟𝑎𝑛 + 𝑚𝑃𝑡𝑟𝑎𝑛 ) × 𝑙0 × 𝜇𝐺 × 𝑔 × 𝑆𝐹 7.27 = (2 × 2.9 + 0.15) × 0.3 × 0.42 × 9.81 × 2.2 = 16.18 (𝑁/𝑚) Trong đó: 𝑚𝑃𝑡𝑟𝑎𝑛 = 0.15 Khối lượng tôm 1m2 băng tải rút (𝑘𝑔⁄𝑚2 ) 𝑚𝐵𝑡𝑟𝑎𝑛 = 2.9 Khối lượng 1m2 băng tải (𝑘𝑔⁄𝑚2 ) 𝜇𝐺 = 0.42 Hệ số ma sát trượt băng tải trợ tải 𝑙0 = 0.3 Chiều dài băng tải chứa tôm (𝑚) 𝑔 = 9.81 Gia tốc trọng trường (𝑚⁄𝑠 ) 𝑆𝐹 = 2.2 Hệ số vận hành hệ thống (service factor) Lực căng tối đa cho phép băng tải 𝑭𝒕𝒓𝒂𝒏 𝒂𝒅𝒎 : Nhiệt độ tốc độ vận hành làm giảm giá trị lực căng tối đa cho phép băng tải 𝐹𝑁𝑡𝑟𝑎𝑛 𝑡𝑟𝑎𝑛 𝐹𝑎𝑑𝑚 = 𝐹𝑁𝑡𝑟𝑎𝑛 × 𝑐𝑇 × 𝑐𝑉𝑡𝑟𝑎𝑛 = 6000 × × 0.66 7.28 78 | P a g e = 3960 (𝑁⁄𝑚) Trong đó: 𝐹𝑁𝑡𝑟𝑎𝑛 = 6000 Lực căng cho phép băng tải (𝑁⁄𝑚) 𝑐𝑇 = Hệ số ảnh hưởng nhiệt độ 𝑐𝑉𝑡𝑟𝑎𝑛 = 0.66 Hệ số ảnh hưởng tốc độ Hệ số ảnh hưởng bới nhiệt độ tốc độ xác định dựa biểu đồ thực nghiệm nhà sản xuất Habasit Hình 7.4: Biểu đồ hệ số ảnh hưởng nhiệt độ tốc độ vận hành Hệ số ảnh hưởng nhiệt độ 𝑐𝑇 = nhiệt độ môi trường vận hành thấp 20oC Hệ số ảnh hưởng tốc độ 𝑐𝑉𝑡𝑟𝑎𝑛 = 0.66 ứng với vận tốc vận hành băng tải 𝑣 𝑡𝑟𝑎𝑛 = 564.41 (𝑚𝑚⁄𝑠) = 33.8 (𝑚⁄𝑚𝑖𝑛) So sánh 𝑭𝒕𝒓𝒂𝒏 𝑭𝒕𝒓𝒂𝒏 𝑬 𝒂𝒅𝒎 : 𝑡𝑟𝑎𝑛 Ta thấy 𝐹𝐸𝑡𝑟𝑎𝑛 < 𝐹𝑎𝑑𝑚 , loại băng tải CDM25S-UAWB Habasit phù hợp với lực kéo căng hệ băng tải cấp nhanh Tỷ lệ sức căng thực tế so với sức căng đối đa cho phép băng tải %𝑈 𝑡𝑟𝑎𝑛 𝐹𝐸𝑡𝑟𝑎𝑛 16.18 = 𝑡𝑟𝑎𝑛 = = 0.41% 𝐹𝑎𝑑𝑚 3960 7.29 Tính tốn trục chủ động: 79 | P a g e Ứng với băng tải CDM25S-UAWB Habasit, ta chọn bánh xích tương ứng CD25S-C3725Q6 Ứng với bánh xích chọn, trục chủ chủ động có tiết diện vng rỗng 25x25x3mm Momen qn tính trục có tiết diện vng rỗng 25x25x3mm 𝑏4 − (𝑏 − × 𝑡 )4 254 − (25 − × 5)4 = 12 12 𝐼□25 = 7.30 = 21692 (𝑚𝑚4 ) Trong đó: 𝑏 = 25 Cạnh vuông trục (𝑚𝑚) 𝑡=3 Độ dày thành trục (𝑚𝑚) Với vật liệu trục thép không gỉ 304 (SS304), tính chuyển vị trục chủ động lực căng băng tải gây ra: 𝑡𝑟𝑎𝑛 𝑦𝑑𝑟𝑖𝑣𝑒 7.31 𝑡𝑟𝑎𝑛 𝑙𝑑𝑟𝑖𝑣𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑛 𝑡𝑟𝑎𝑛 = × 𝐹𝐸 × 𝑏0 × 384 𝐸 × 𝐼□25 1.0143 = × 16.18 × 0.914 × 384 195000 × 21692 = 4.75 × 10−11 (𝑚𝑚) Trong đó: 𝑡𝑟𝑎𝑛 𝑙𝑑𝑟𝑖𝑣𝑒 = 1.014 Khoảng cách ổ bi (𝑚) 𝐸 = 195000 Mô đun đàn hồi SS304 (𝑁⁄𝑚𝑚2 ) 𝑚𝑎𝑥 Chuyển vị lớn cho phép 𝑦𝑑𝑟𝑖𝑣𝑒 khuyến nghị Habasit 2.5mm Như kích thước trục chủ động có tiết diện vng rỗng 25x25x3mm có thiết kệ phù hợp Moment xoắn trục chủ động 80 | P a g e 𝑑𝑝𝑡𝑟𝑎𝑛 = × × × 10−3 60.1 = 16.18 × 0.914 × × 10−3 𝑀𝐸𝑡𝑟𝑎𝑛 𝐹𝐸𝑡𝑟𝑎𝑛 𝑏0𝑡𝑟𝑎𝑛 7.32 = 0.44 (𝑁𝑚) Trong đó: 𝑑𝑝𝑡𝑟𝑎𝑛 = 60.1 Đường kính danh nghĩa bánh xích (𝑚𝑚) Tính đường kính trục nhỏ cho phép vị trí nối với motor truyền động 𝑡𝑟𝑎𝑛 𝑑𝑑𝑟𝑖𝑣𝑒 𝑀𝐸𝑡𝑟𝑎𝑛 × 1000 0.44 × 1000 ≥√ =√ = 3.66 (𝑚𝑚) 0.1 × 𝜏𝑎𝑑𝑚 0.1 × 90 7.33 Trong đó: 𝜏𝑎𝑑𝑚 = 90 Ứng suất uốn SS304 (𝑁/𝑚𝑚2 ) 𝑡𝑟𝑎𝑛  Chọn 𝑑𝑑𝑟𝑖𝑣𝑒 = 20𝑚𝑚 Tính tốn cơng suất động cơ: Cơng suất động thực tế cần có 𝑃𝑀𝑡𝑟𝑎𝑛 𝐹𝐸𝑡𝑟𝑎𝑛 × 𝑏0𝑡𝑟𝑎𝑛 × 𝑣 𝑡𝑟𝑎𝑛 16.18 × 0.914 × 33.8 = = 60 × 𝜂𝐺 60 × 0.75 7.34 = 11.11 (𝑊) Trong đó: 𝑣 𝑡𝑟𝑎𝑛 = 33.8 Vận tốc băng tải (𝑚/𝑚𝑖𝑛) 𝜂𝐺 = 75% Hiệu suất hộp giảm tốc (%) 81 | P a g e 1.3 Hệ băng tải dẫn hướng tơm Hình 7.5: Sơ đồ ngun lý băng tải dẫn hướng tôm Đối với hệ băng tải dẫn hướng, ta chọn sử dụng băng tải Habasit loại truyền động ma sát, mã số loại băng tải CNB-6EB-A1 Để tính tốn thiết kế cho hệ băng tải dẫn hướng tôm, nhà sản xuất Habasit khuyến cáo sử dụng chương trình tính tốn CONVEY-SeleCalc hãng với thông số đầu vào sau: Loại băng tải: CNB-6EB-A1 Mối nối băng tải: Flexproof 10x80 Chiều rộng băng tải: 𝑏0 Ước tính tổng chiều dài băng tải (chưa ghép): 𝑙𝑔 Chiều dài mặt tải tôm: 𝑙0 Tổng khối lượng tôm băng tải: 𝑚𝑃 Chiều vận hành băng tải (một hay đảo chiều): Một chiều Vị trí trục chủ động (đầu / / cuối): Giữa Pulley chủ động có bọc cao su: Có bọc cao su Góc tiếp xúc băng tải trục chủ động: 180o Góc tiếp xúc băng tải trục bị động cuối: 135o Góc tiếp xúc băng tải đầu chuyển tiếp: 135o 𝑎𝑙𝑖𝑔𝑛 = 1.5 (𝑚) 𝑎𝑙𝑖𝑔𝑛 = (𝑚) 𝑎𝑙𝑖𝑔𝑛 = (𝑚) 𝑎𝑙𝑖𝑔𝑛 = 20 (𝑘𝑔) 82 | P a g e Hệ giàn trợ tải: Tấm thép không gỉ Hệ số ma sát giàn trợ tải: 𝜇𝐺 = 0.2 Nhiệt độ môi trường làm việc: 15 oC -17 oC Hệ số an tồn: 40% - Ln trạng thái tải lớn (+20%) - Ít 10 lần start/stop (0%) - Môi trường làm việc ẩm ướt (+20%) Ước tính đường kính nhỏ trục bị động 𝑑 𝑓𝑤 = 60 (𝑚𝑚) 𝑚𝑖𝑛 (nếu có) có góc tiếp xúc thuận với băng tải lớn 30o: 𝑐𝑡 Ước tính đường kính nhỏ trục bị động 𝑑𝑚𝑖𝑛 = 60 (𝑚𝑚) (nếu có) có góc tiếp xúc nghịch với băng tải lớn 30o: Vật liệu gia công trục: SS 304 Mô đun đàn hồi vật liệu: 𝐸 = 195000 (𝑁⁄𝑚𝑚2 ) Khoảng cách ổ bi trục: 𝑙𝑏 Chuyển vị lớn cho phép trục: 𝑦 𝑚𝑎𝑥 = 1.5 (𝑚𝑚) Tốc độ băng tải: 𝑣 𝑎𝑙𝑖𝑔𝑛 = 17.24 (𝑚⁄min) Hiệu xuất truyền động: 𝜂𝐺 = 75% 𝑎𝑙𝑖𝑔𝑛 = 1.8 (𝑚) Nhập thông số đầu vào vào chương trình SeleCalc Habasit (link) Trong q trình nhập thơng số tính tốn chuyển vị trục, ta thay đổi thiết kế trục cho chuyển vị trục thỏa yêu cầu thiết kế nhà sản xuất băng tải 83 | P a g e Hình 7.6: Chương trình SeleCalc Habasit 84 | P a g e Kết tính tốn: Độ giãn băng tải ban đầu: 𝑒0 Lực căng băng tải đơn vị chiều rộng: 𝐹𝐸 Lực căng phần băng tải căng: 𝐹1 Lực căng phần băng tải chùng: 𝐹2 𝑎𝑙𝑖𝑔𝑛 = 0.3% 𝑎𝑙𝑖𝑔𝑛 = (𝑁/𝑚𝑚) 𝑎𝑙𝑖𝑔𝑛 = 1480 (𝑁) 𝑎𝑙𝑖𝑔𝑛 = 1400 (𝑁) Tỷ lệ sức căng thực tế so với sức căng đối đa %𝑈 𝑠𝑢𝑝 = 12% cho phép băng tải: 𝑎𝑙𝑖𝑔𝑛 Chiều rộng pulley: 𝑙𝑝𝑢𝑙𝑙𝑒𝑦 = 1632 (𝑚𝑚) Lực tác động lớn lên pulley chủ động: 𝐹𝑑𝑟𝑖𝑣𝑒 = 2880 (𝑁) Kích thước pulley chủ động: OD: 𝑑𝑂𝐷.𝑑𝑟𝑖 = 100 (𝑚𝑚) 𝑎𝑙𝑖𝑔𝑛 𝑎𝑙𝑖𝑔𝑛 𝑎𝑙𝑖𝑔𝑛 ID: 𝑑𝐼𝐷.𝑑𝑟𝑖 = 60 (𝑚𝑚) Chuyển vị pulley chủ động 𝑦𝑑𝑟𝑖𝑣𝑒 = 0.2 (𝑚𝑚) Lực tác động lớn lên pulley cuối: 𝐹𝑡𝑎𝑖𝑙 Kích thước pulley cuối: OD: 𝑑𝑂𝐷.𝑑𝑟𝑖 = 80 (𝑚𝑚) 𝑎𝑙𝑖𝑔𝑛 𝑎𝑙𝑖𝑔𝑛 = 2661 (𝑁) 𝑎𝑙𝑖𝑔𝑛 𝑎𝑙𝑖𝑔𝑛 ID: 𝑑𝐼𝐷.𝑑𝑟𝑖 = 60 (𝑚𝑚) 𝑎𝑙𝑖𝑔𝑛 Chuyển vị pulley cuối 𝑦𝑡𝑎𝑖𝑙 Lực tác động lớn lên pulley phụ trợ: 𝐹𝑎𝑑𝑑𝑖 = 2094 (𝑁) Kích thước pulley phụ trợ: OD: 𝑑𝑂𝐷.𝑑𝑟𝑖 = 60 (𝑚𝑚) = 0.65 (𝑚𝑚) 𝑎𝑙𝑖𝑔𝑛 𝑎𝑙𝑖𝑔𝑛 𝑎𝑙𝑖𝑔𝑛 ID: 𝑑𝐼𝐷.𝑑𝑟𝑖 = 30 (𝑚𝑚) Chuyển vị pulley phụ trợ: 𝑎𝑙𝑖𝑔𝑛 𝑦𝑎𝑑𝑑𝑖 = 1.15 (𝑚𝑚) Lực tác động lớn lên pulley đầu (nếu có): 𝐹 𝑎𝑙𝑖𝑔𝑛 = 2735 (𝑁) ℎ𝑒𝑎𝑑 𝑎𝑙𝑖𝑔𝑛 Cơng suất motor yêu cầu: 𝑃𝑀 Moment xoắn lớn trục chủ động: 𝑀𝑑𝑟𝑖𝑣𝑒 = (𝑁𝑚) = 30 (𝑊) 𝑎𝑙𝑖𝑔𝑛 85 | P a g e 1.4 Hệ thống cấp tơm từ tank chứa Hình 7.7: Sơ đồ ngun lý băng tải cấp tôm từ tank chứa 𝒔𝒖𝒑 Lực căng băng tải thực tế 𝑭𝑬 : 𝑠𝑢𝑝 Xác định lực căng băng tải (lực kéo căng) 𝐹𝐸 tải gây q trình tải tơm vị trí gần bánh xích chủ động Lực căng tác động khối lượng tôm băng tải, khối lượng băng tải, lực ma sát 𝑠𝑢𝑝 𝐹𝐸 𝑠𝑢𝑝 = [(2𝑚𝐵 𝑠𝑢𝑝 𝑠𝑢𝑝 + 𝑚𝑃 ) × 𝑙0 × 𝜇𝐺 + 𝑚𝑃 × ℎ0 ] × 𝑔 × 𝑆𝐹 7.35 = [(2 × 5.1 + 1.6) × 2.2 × 0.33 + 1.6 × 1.6] × 9.81 × 2.2 = 240.14 (𝑁/𝑚) Trong đó: 𝑚𝑃𝑠𝑢𝑝 = 1.6 Khối lượng tơm 1m2 băng tải rút (𝑘𝑔⁄𝑚2 ) 𝑚𝐵𝑠𝑢𝑝 = 5.1 Khối lượng 1m2 băng tải (𝑘𝑔⁄𝑚2 ) 𝜇𝐺 = 0.33 Hệ số ma sát trượt băng tải trợ tải 𝑙0 = 2.2 Chiều dài băng tải chứa tôm (𝑚) ℎ0 = 1.6 Chiều cao băng tải chứa tôm (𝑚) 𝑔 = 9.81 Gia tốc trọng trường (𝑚⁄𝑠 ) 𝑆𝐹 = 2.2 Hệ số vận hành hệ thống (service factor) 𝒔𝒖𝒑 Lực căng tối đa cho phép băng tải 𝑭𝒂𝒅𝒎 : 86 | P a g e Nhiệt độ tốc độ vận hành làm giảm giá trị lực căng tối đa cho phép 𝑠𝑢𝑝 băng tải 𝐹𝑁 𝑠𝑢𝑝 𝑠𝑢𝑝 𝐹𝑎𝑑𝑚 = 𝐹𝑁 𝑠𝑢𝑝 × 𝑐𝑇 × 𝑐𝑉 = 8000 × × 7.36 = 8000 (𝑁⁄𝑚) Trong đó: 𝐹𝑁𝑠𝑢𝑝 = 8000 Lực căng cho phép băng tải (𝑁⁄𝑚) 𝑐𝑇 = Hệ số ảnh hưởng nhiệt độ 𝑐𝑉𝑡𝑟𝑎𝑛 = Hệ số ảnh hưởng tốc độ Hệ số ảnh hưởng bới nhiệt độ tốc độ xác định dựa biểu đồ thực nghiệm nhà sản xuất Habasit Hình 7.8: Biểu đồ hệ số ảnh hưởng nhiệt độ tốc độ vận hành Hệ số ảnh hưởng nhiệt độ 𝑐𝑇 = nhiệt độ môi trường vận hành thấp 𝑠𝑢𝑝 20oC Hệ số ảnh hưởng tốc độ 𝑐𝑉 = ứng với vận tốc vận hành băng tải 𝑣 𝑠𝑢𝑝 = 174.18 (𝑚𝑚⁄𝑠) = 10.45 (𝑚⁄𝑚𝑖𝑛) 𝒔𝒖𝒑 So sánh 𝑭𝑬 𝑠𝑢𝑝 Ta thấy 𝐹𝐸 𝒔𝒖𝒑 𝑭𝒂𝒅𝒎 : 𝑠𝑢𝑝 < 𝐹𝑎𝑑𝑚 , loại băng tải xích nhựa M2533 Habasit phù hợp với lực kéo căng hệ băng tải cấp tôm 87 | P a g e Tỷ lệ sức căng thực tế so với sức căng đối đa cho phép băng tải 𝑠𝑢𝑝 %𝑈 𝑠𝑢𝑝 𝐹 240.14 = 𝐸𝑠𝑢𝑝 = = 3% 8000 𝐹𝑎𝑑𝑚 7.37 Tính tốn trục chủ động: Ứng với băng tải M2533 Habasit, ta chọn bánh xích tương ứng M25Z1240Q6 Ứng với bánh xích chọn, trục chủ chủ động có tiết diện vng rỗng 40x40x5mm Momen qn tính trục có tiết diện vuông rỗng 40x40x5mm 𝐼□40 𝑏4 − (𝑏 − × 𝑡 )4 404 − (40 − × 5)4 = = 12 12 7.38 = 145833 (𝑚𝑚4 ) Trong đó: 𝑏 = 40 Cạnh vng trục (𝑚𝑚) 𝑡=5 Độ dày thành trục (𝑚𝑚) Với vật liệu trục thép khơng gỉ 304 (SS304), tính chuyển vị trục chủ động lực căng băng tải gây ra: 𝑠𝑢𝑝 𝑠𝑢𝑝 𝑦𝑑𝑟𝑖𝑣𝑒 𝑙 𝑠𝑢𝑝 𝑠𝑢𝑝 = × 𝐹𝐸 × 𝑏0 × 𝑑𝑟𝑖𝑣𝑒 384 𝐸 × 𝐼□40 = 7.39 0.63 × 240.14 × 0.5 × 384 195000 × 145833 = 0.12 × 10−10 (𝑚𝑚) Trong đó: 𝑠𝑢𝑝 𝑙𝑑𝑟𝑖𝑣𝑒 = 0.6 Khoảng cách ổ bi (𝑚) 𝐸 = 195000 Mô đun đàn hồi SS304 (𝑁⁄𝑚𝑚2 ) 88 | P a g e 𝑚𝑎𝑥 Chuyển vị lớn cho phép 𝑦𝑑𝑟𝑖𝑣𝑒 khuyến nghị Habasit 2.5mm Như kích thước trục chủ động có tiết diện vng rỗng 40x40x5mm có thiết kệ phù hợp Moment xoắn trục chủ động 𝑠𝑢𝑝 𝑑𝑝 = × × × 10−3 98.6 = 240.14 × 0.5 × × 10−3 𝑠𝑢𝑝 𝑀𝐸 𝑠𝑢𝑝 𝐹𝐸 𝑠𝑢𝑝 𝑏0 7.40 = 5.92 (𝑁𝑚) Trong đó: 𝑠𝑢𝑝 𝑑𝑝 = 98.6 Đường kính danh nghĩa bánh xích (𝑚𝑚) Tính đường kính trục nhỏ cho phép vị trí nối với motor truyền động 𝑠𝑢𝑝 𝑑𝑑𝑟𝑖𝑣𝑒 𝑠𝑢𝑝 𝑀 × 1000 5.92 × 1000 ≥√ 𝐸 =√ = 8.7 (𝑚𝑚) 0.1 × 𝜏𝑎𝑑𝑚 0.1 × 90 7.41 Trong đó: 𝜏𝑎𝑑𝑚 = 90 Ứng suất uốn SS304 (𝑁/𝑚𝑚2 ) 𝑠𝑢𝑝  Chọn 𝑑𝑑𝑟𝑖𝑣𝑒 = 25𝑚𝑚 Tính tốn cơng suất động cơ: Cơng suất động thực tế cần có 𝑠𝑢𝑝 𝑠𝑢𝑝 𝑃𝑀 = 𝐹𝐸 𝑠𝑢𝑝 × 𝑏0 × 𝑣 𝑠𝑢𝑝 240.14 × 0.5 × 10.45 = 60 × 𝜂𝐺 60 × 0.75 7.42 = 27.88 (𝑊) Trong đó: 89 | P a g e 𝑣 𝑠𝑢𝑝 = 10.45 Vận tốc băng tải (𝑚/𝑚𝑖𝑛) 𝜂𝐺 = 75% Hiệu suất hộp giảm tốc (%) 90 | P a g e PHẦN LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: Tống Nguyễn Hiếu Hảo Ngày, tháng, năm sinh: 8/7/1992 Nơi sinh: TP.Hồ Chí Minh Địa liên lạc: 434/30 Bình Quới Phường 28 Quận Bình Thạnh Q TRÌNH ĐÀO TẠO Từ năm 2010 đến 2015: Sinh viên khoa Cơ khí - Cơ điện tử trường đại học Bách Khoa – DHQG HCM Q TRÌNH CƠNG TÁC Từ năm 2015 đến công tác công ty TNHH Diversatak Vietnam, KCN VSIP1, tỉnh Bình Dương ... nhà máy chế biến xuất thủy sản, luận văn tập trung giải vấn đề cấp tôm tự động cho hệ thống đông lạnh nhanh Đầu kĩ thuật cụ thể cho nghiên cứu đề xuất dựa khảo sát hệ thống cấp thực phẩm thông... với cỡ tôm từ 16/20 đến 71/90 - Tôm cấp vào tank chứa cho hệ thống cấp tôm tôm ướp lạnh sơ nên không bị mềm nhũng Đồng thời tôm cấp vào tank chứa hệ thống cấp tơm khơng có tính trạng dính vào theo... cấp tôm tách lớp tôm Hệ thống dẫn hướng phân dãy tôm Hệ thống rải tơm Hình 2.1: Các module cần có hệ thống cấp tôm tự động 23 | P a g e Hệ thống cấp tôm ban đầu Hệ thống cấp tôm ban đầu gồm khâu: