Thiết kế và chế tạo mô hình máy rửa chén gia đình bán tự động

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY RỬA CHÉN GIA ĐÌNH BÁN TỰ ĐỘNG Người hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: TS LƯU ĐỨC BÌNH NGUYỄN TẤN VŨ NGUYỄN XUÂN TUYỂN Đà Nẵng, 2017 TÓM TẮT ĐỀ TÀI Tên đề tài: Nghiên cứu chế tạo máy rửa chén gia đình bán tự động Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tấn Vũ – 12CDT2 Nguyễn Xuân Tuyển – 12CDT1 Số thẻ sinh viên: 101120382 – 101120327 Tóm tắt đề tài Xã hội ngày phát triển, nhu cầu giải phóng sức lao động người tất yếu Máy rửa chén máy móc để đáp ứng nhu cầu trên.Ở nước phát triển, máy rửa chén loại máy phổ biến nước ta máy rửa chén lạ Với đề tài “ Nghiên cứu chế tạo mơ hình máy rửa chén gia đình bán tự động” nhóm nghiên cứu làm rõ nguyên lý chế tạo máy rửa chén gia đình thơng thường, tính tốn thiết kế cho phận máy làm sở cho việc chế tạo hàng loạt loại máy rửa chén, cải tiến để máy rửa chén trở nên thông dụng Việt Nam Dựa vào công thức này, nhóm thiết kế chế tạo mơ hình máy rửa chén cho gia đình người ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Tấn Vũ - Nguyễn Xuân Tuyển Số thẻ sinh viên: 101120382 - 101120327 Lớp:12CDT2 – 12CDT1 Khoa:Cơ khí Ngành: Cơ – điện tử Tên đề tài đồ án: Nghiên cứu chế tạo máy rửa chén gia đình Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Nội dung phần thuyết minh tính tốn: - Cơ khí: + Tính toán, thiết kế số phận máy + Chọn vật liệu phù hợp + Chế tạo phận - Điện tử: + Thiết kế hệ thống điều khiển cho máy + Chọn linh kiện + Làm mạch điều khiển kết nối phận với - Lập trình: Ngơn ngữ C, phần mềm atmel - Mục tiêu đề tài: + Rửa vật dụng gia đình + Tiết kiệm thời gian cho gia đình + Giá thành rẻ + Đẹp Các vẽ, đồ thị ( ghi rõ loại kích thước vẽ ): + Bản vẽ tổng thể máy + Bản vẽ hộp + Bản vẽ chi tiết giá đỡ tay quay + Bản vẽ chu trình làm việc chế độ, sơ đồ nguyên lý + Bản vẽ sơ đồ động máy Họ tên người hướng dẫn: TS Lưu Đức Bình Ngày giao nhiệm vụ đồán 20/02/ 2017 Ngày hoàn thành đồ án: 15/05/2017 Đà Nẵng, ngày 25 tháng 05 năm 2017 Trưởng Bộ mơn Người hướng dẫn …………………… LƯU ĐỨC BÌNH LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, kinh tế nước ta đà phát triển mạnh mẽ, đời sống người dân ngày nâng cao Nhu cầu bảo vệ sức khỏe đời sống sinh hoạt gia đình thơng qua bữa ăn nâng cao Đây hội thách thức cho ngành kỹ thuật để phục vụ nhu cầu xã hội.Một yêu cầu thiết khác yếu đặt tiết kiệm thời gian để gia đình xum họp nhiều xa tính thẩm mỹ cho gia đình.Để thực việc nhóm nghiên cứu, thiết kế, chế tạo “Máy rửa chén gia đình bán tự động”.Vì địi hỏi yêu cầu người thực phải nắm vững kiến thức khí – điện tử Sau thời gian học tập trường, bảo hướng dẫn nhiệt tình thầy Cơ khí trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, nhóm tơi có hội để làm đề tài này.Đi sâu phân tích, thiết kế, chế tạo máy rửa chén Gồm có chương: Chương 1: Tổng quan máy rửa chén gia đình Chương 2: Nguyên lý làm việc máy Chương 3: Tính tốn thiết kế máy Chương 4: Chế tạo máy rửa chén Chương 5: Nhận xét kết luận Bằng cố gắng nỗ lực nhóm đặc biệt giúp đỡ tận tình, chu đáo thầy giáo TS Lưu Đức Bình, em hồn thành đồ án thời hạn Do thời gian làm đồ án có hạn trình độ cịn nhiều hạn chế nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận đóng góp ý kiến thầy cô bạn sinh viên để đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS Lưu Đức Bình tạo điều kiện giúp đỡ em thời gian qua Đà Nẵng, ngày 15 tháng năm 2017 Nhóm sinh viên thực Nguyễn Xuân Tuyển Nguyễn Tấn Vũ i CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài “Máy rửa chén gia đình” nhóm tơi nghiên cứu, thiết kế, chế tạo Không sử dụng tài liệu hay đồ án mẫu Nếu sai nhóm xin nhận kỷ luật hội đồng Sinh viên thực Nguyễn Tấn Vũ ii Nguyễn Xuân Tuyển MỤC LỤC Tóm tắt Nhiệm vụ đồ án Lời nói đầu cảm ơn Lời cam đoan liêm học thuật i ii Mục lục Danh sách bảng biểu, hình vẽ sơ đồ iii v Trang MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ MÁY RỬA CHÉN 1.1 Giới thiệu máy rửa chén 1.2 Tổng quan máy rửa chén 1.2.1 Tình hình nước nước 1.2.2 Một số máy thông dụng thị trường 1.2.2.1 Máy rửa chén BOSCH 1.2.2.2 Máy rửa chén MUNCHEN 1.2.2.3 Máy rửa chén MALLOCA 1.2.2.4 Máy rửa chén ELEXTROLUX 1.3 Nhu cầu thực tiễn máy rửa chén 1.3.1 Đối với gia đình 1.3.2 Nhu cầu công nghiệp 1.4 Nguyên lý máy 10 1.4.1 Nguyên lý hoạt động 10 1.4.2 Các chế độ làm việc 11 1.4.2.1 Chế độ rửa tráng 11 1.4.2.2 Chế độ rửa tráng sấy 12 1.4.2.3 Chế độ rửa bình thường 12 1.4.2.4 Chế độ rửa kỹ 12 1.5 Bố trí hệ thống 13 1.5.1 Nước rửa chén 13 1.5.2 Vòi phun 13 1.5.3 Giá để chén bát 14 1.6 Một số lưu ý sử dụng máy 14 1.7 Ý nghĩa máy với đời sống 14 1.8 Những vấn đề tồn 15 CHƯƠNG II: THIẾT KẾ MÁY RỬA CHÉN QUY MƠ HỘ GIA ĐÌNH 16 2.1 u cầu máy rửa chén 16 iii 2.2 Phương án thiết kế 16 2.2.1 Hệ thống khí 16 2.2.1.1 Phân tích 16 2.2.1.2 Phương án thiết kế 17 2.2.2 Hệ thống điều khiển 18 2.2.2.1 Phân tích chức 18 2.2.2.2 Lựa chọn phương án 19 2.2.2.3 Thiết kế sơ đồ chức 20 2.2.2.4 Lựa chọn linh kiện 23 2.2.2.5 Thiết kế sơ đồ nguyên lý, mô 26 2.3 Tính tốn 28 2.3.1 Tính toán chọn bơm cho máy 28 2.3.2 Chọn kich thước cho ống 30 2.3.3.Tính lưu lượng máy bơm 30 2.3.4 Tính tốn thể tính nước cần cho q trình rửa 32 2.3.5 Thời gian đun nóng nước bể tới nhiệt độ 700 32 2.3.6 Tính tốn lượng nước rửa chén cần 32 2.3.7 Tính tốn kết cấu hộp 33 2.3.8 Phần chắn kít nước 34 CHƯƠNG III: CHẾ TẠO MƠ HÌNH THỰC TẾ 36 3.1 Lên ý tưởng mô hình 36 3.2 Cơ khí 37 3.2.1 Vật liệu chế tạo 37 3.2.2 Một số chi tiết máy 38 3.2.2.1 Hộp hộp 38 3.2.2.2 Giá đựng chén bát 39 3.2.2.3 Tay phun 40 3.2.2.4 Bể chứa nước lưới lọc 41 3.2.2.5 Cửa 42 3.2.2.6 Một số hình ảnh việc chế tạo 42 3.3 Làm mạch điều khiển 44 3.4 Máy thực tế thông số 45 3.5 Nhận xét trình sử dụng 46 3.6 Hướng phát triển cho máy 47 3.6.1 Ứng dụng lượng mặt trời vào sản phẩm 47 3.6.2 Thiết kế vài chi tiết tốt 47 3.6.3 Phát triển thành máy rửa công nghiệp 47 KẾT LUẬN 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO 49 PHỤ LỤC 50 iv DANH SÁCH CÁC BẢN VẼ, HÌNH VẼ Hình 1.1 Máy rửa chén Bosch Hình 1.2 Máy rửa chén MUNCHEN Hình 1.3.Máy rửa chén MOLLOCA Hình 1.4 Máy rửa chén ELECTROLUX Hình 1.5 Sơ đồ điều khiển máy rửa chén Hình 1.6 Nước rửa chén dùng cho máy Hình 1.7 Tay phun nước Hình 2.1 Sơ đồ động phương án Hình 2.2 Sơ đồ động phương án Hình 2.3: Sơ đồ khối điều khiển kết nối Hình 2.4: ADAPTER 5V-2A thực tế Hình 2.5: Hình ảnh Ardruino mega 2560 Hình 2.6 : Khối bus nối giao tiếp LCD Hình 2.7 : Giao diện người dùng Hình 2.8 : Khối bus sử dụng Rơ le Hình 2.9 : Module RELAY mẫu Hình 2.10 : Mạch nguyên lý điều khiển relay Hình 2.11: Máy bơm Hình 2.12: Dây điện trở đun nóng Hình 2.13: Van điện từ Hình 2.14: Sơ đồ mạch điều khiển Hình 2.15:Mơ mạch Hình 2.16: Lưu đồ thuật tốn Hình 2.17 Bố trí lưu lượng, áp suất Hình 2.18 Máy bơm áp lực Hình 2.19 Nước rửa chén dùng Hình 2.20 Keo Silicon Hình 2.21 Cao su non Hình 3.1 Mơ hình 3D máy rửa chén Hình 3.2 Inox làm khung Hình 3.3 Inox 304 chọn cho ống Hình 3.4 Hộp ngồi cần chế tạo Hình 3.5 Hộp ngồi sau chế tạo v Hình 3.6 3D giá đựng nơi đựng Hình 3.7 Giá đựng sau chế tạo Hình 3.8 Vịi phun nước Hình 3.9 Vịi phun lắp đặt vào máy Hình 3.10 Lướt lọc ống lọc rác Hình 3.11 Cửa nút điều khiển Hình 3.12 Hàn Hình 3.13 Lắp ống nước, sấy, dầu Hình 3.14: Cấu tạo bên máy Hình 3.15 Phía sau máy Hình 3.16 Mạch sau khoan Hình 3.17 Làm mạch thủ cơng Hình 3.18.Sơ đồ nguyên lý orcad Hình 3.19 Máy rửa chén thực tế Bảng 3.2 Chi tiết bên máy Bảng 3.2 Chi tiết phía sau máy Bảng 3.3 Thơng số kỹ thuật máy vi Tên đề tài: Nghiên cứu chế tạo máy rửa chén bán tự động MỞ ĐẦU Mục đích đề tài “Nghiên cứu chế tạo máy rửa chén bán tự động”, trình bày việc thiết kế chế tạo máy rửa chén gia đình nhằm giải phóng sức lao động nâng cao tiện nghi Cơ cấu cánh tay phun nước dạng xoay chế tạo để đưa nước tới tất vị trí bên máy Hệ thống điều khiển thơng minh có nhiều chế độ rửa thiết kế nên tảng vi điều khiển Atmega Giao diện điều khiển đơn giản dễ vận hành Đối tượng nghiên cứu người nội trợ gia đình, ứng dụng vào gia đình từ nơng thơn tới thành phố Quá trình thử nghiệm chứng minh hiệu sử dụng máy Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tấn Vũ Nguyễn Xuân Tuyển Giáo viên hướng dẫn: Lưu Đức Bình Trang Tên đề tài: Nghiên cứu chế tạo máy rửa chén bán tự động 3.2.2.5 Cửa Cửa trước có kích thước 660x680, chất liệu inox, có nhiệm vụ mở máy, mà cửa có bố trí hình thị, nút nhấn để người sử dụng dễ dàng điều khiển chọn chế độ phù hợp cho số lượng rửa chén Hình 3.11 Cửa nút điều khiển 3.2.2.6 Một số hình ảnh việc chế tạo Hình 3.12 Hàn Hình 3.13 Lắp ống nước, sấy, dầu Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tấn Vũ Nguyễn Xuân Tuyển Giáo viên hướng dẫn: Lưu Đức Bình Trang 42 Tên đề tài: Nghiên cứu chế tạo máy rửa chén bán tự động 3.2.3 Bố trí chi tiết sau hồn thành khí Hình 3.14: Cấu tạo bên máy Phần bên máy SỐ THỨ TỰ CHI TIẾT Tay phun bể chứa nước Sấy Nước rửa chén Ống chưa nước Giá đựng Bảng 3.1 Chi tiết bên máy Hình 3.15 Phía sau máy Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tấn Vũ Nguyễn Xuân Tuyển Giáo viên hướng dẫn: Lưu Đức Bình Trang 43 Tên đề tài: Nghiên cứu chế tạo máy rửa chén bán tự động Phía sau máy gồm: SỐ THỨ TỰ CHI TIẾT Sấy Dẫn dầu Ống nước Dây điện trở 11 Van điện từ Bảng 3.2 Chi tiết phía sau máy 3.3 Làm mạch điều khiển Quy trình làm mạch điều cho máy: - Thiết kế mạch, mô Protues Vẽ mạch Ultium Làm mạch quy trình thủ cơng như: in, ủi mạch, nhúng FeCl3 ,khoan, hàn linh kiện, … Đấu dây với phần khác Hình 3.16 Mạch sau khoan Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tấn Vũ Nguyễn Xuân Tuyển Giáo viên hướng dẫn: Lưu Đức Bình Trang 44 Tên đề tài: Nghiên cứu chế tạo máy rửa chén bán tự động Hình 3.17 Làm mạch thủ cơng Hình 3.18.Sơ đồ ngun lý orcad 3.4 Máy thực tế thơng số Sau hồn thiện phận, ghép chúng lại thành máy hoàn chỉnh Và cho chạy thử, sau khắc phục cố như: nhiễu, rỉ nước, tiếng ồn,…Dưới máy hoàn chỉnh đưa vào sử dụng Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tấn Vũ Nguyễn Xuân Tuyển Giáo viên hướng dẫn: Lưu Đức Bình Trang 45 Tên đề tài: Nghiên cứu chế tạo máy rửa chén bán tự động Hình 3.19.Máy rửa chén thực tế STT Đặc tính Thơng số Kích thước máy 60x65x80 Bể chứa nước 20x20x20 Động 15Bar Phun vi hoạt động tay phun Phun tròn 3600 Giá đựng 40x50x40 Van 0,8 Mpa, 220V Dây điện trở nhiệt 6KW, 220V Bảng 3.3 Thông số kỹ thuật máy 3.5 Nhận xét trình sử dụng Ưu điểm: + Làm tăng tính thẩm mỹ, đại cho ngơi nhà + Rửa với nước rửa chén, nước nóng, sấy sau rửa + Dễ dàng sử dụng cho gia đình, tiết kiệm thời gian cho người nội trợ, tăng thời gian gia đình xum họp Nhược điểm: + Có nhiều cấu khơng thể chế tạo thủ cơng, chế tạo hàng loạt cơng nghiệp khơng tăng hiệu sử dụng, mà cịn giảm chi phí sản xuất + Q trình rửa cịn tiếng ồn dù cải thiện nhiều Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tấn Vũ Nguyễn Xuân Tuyển Giáo viên hướng dẫn: Lưu Đức Bình Trang 46 Tên đề tài: Nghiên cứu chế tạo máy rửa chén bán tự động 3.6 Hướng phát triển cho máy 3.6.1 Ứng dụng lượng mặt trời vào sản phẩm Máy đăng sử dụng nguồn 220V, sau trình rửa tốn nhiều lượng Hiện pin lượng mặt trời sử dụng phổ biến nhiều nơi ứng dụng vào đời sống người rộng rãi Ý tưởng sử dụng pin lượng mặt trời có khả năng, tận dụng nguồn lượng thiên nhiên vào đời sống, giảm lượng, mà nhà nước có xu hướng tiết kiệm lượng Nhược điểm phương pháp chi phí nguồn lượng mặt trời đắt, lượng cần sử dụng cho trình tương đối lớn, nên ứng dụng lượng mặt trời giảm phần lượng giải triệt để nguồn lượng cần đáp ứng 3.6.2 Thiết kế vài chi tiết tốt Trong máy rửa chén có vài phận quan trọng, không đủ điều kiện để chế tạo như: cánh tay phun nước Cảnh tay phun địi hỏi kỹ thiết kế, cơng nghệ cao, để ứng dụng tốt chế tạo nhựa hợp lý Phương án chế tạo cảnh tay hàng loạt công nghiệp hợp lý, không đáp ứng việc rửa hơn, mà giảm chi phí sản xuất, nhỏ, tiện lợi 3.6.3 Phát triển thành máy rửa cơng nghiệp Máy chế tạo cho gia đình, rửa – bộ, phát triển thành máy rửa chén cơng nghiệp cách tăng số lượng, kích thước, … phải tính tốn chi tiết, cẩn thận tăng số lượng rửa Nó phụ phuộc vào thơng số khác công suất làm việc, số lượng tay phun, bể chửa nước,… Phát triển thành máy công nghiệp phương án tốt, số lượng chén bát công nghiệp hàng chục, trăm nên phát triển thành máy công nghiệp không giảm sức lao động người, đảm bảo sức khỏe cho người Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tấn Vũ Nguyễn Xuân Tuyển Giáo viên hướng dẫn: Lưu Đức Bình Trang 47 Tên đề tài: Nghiên cứu chế tạo máy rửa chén bán tự động KẾT LUẬN Sản phẩm kết trình nghiên cứu, thiết kế chế tạo.Máy rửa chén gia đình, qua trình thử nghiệm đạt số kết tốt: • Giải vấn đề bát chén, giảm bệnh rửa thủ cơng • Chi phí chế tạo thấp • Dễ dàng tháo lắp thay chi tiết bị hỏng • Chương trình điều khiển đơn giản • Thích hợp với nước phát triển đại • Có khả ứng dụng phát triển thành máy rửa chén công nghiệp cách tăng số lượng chén bát, kích thước máy Trong tương lai ứng dụng rộng rãi, không tiết kiệm thời gian, sức lao động, bệnh tật, mà cịn góp phần làm cho đất nước phát triển theo hướng cơng nghiệp hóa – đại hóa Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tấn Vũ Nguyễn Xuân Tuyển Giáo viên hướng dẫn: Lưu Đức Bình Trang 48 Tên đề tài: Nghiên cứu chế tạo máy rửa chén bán tự động TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Thiết kế chi tiết máy - Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm, Đại học Bách khoa Hà Nội [2] http://hocavr.com [3] http://www.kichthuoc.xyz/2015/09/quy-cach-kich-thuoc-ino [4] Giáo trình thủy lực – khí nén – Trần Xuân Tùy - 2008, Đại học bách khoa Đà Nẵng [5] http://www.altium.com/ Sinh viên thực hiện: Nguyễn Tấn Vũ Nguyễn Xuân Tuyển Giáo viên hướng dẫn: Lưu Đức Bình Trang 49 Tên đề tài: Nghiên cứu chế tạo máy rửa chén bán tự động PHỤ LỤC Code điều khiển: This program was produced by the CodeWizardAVR V2.05.0 Professional Project : May rua chen gia dinh Version : Date : 4/9/2017 Author : NeVaDa Company : đai hoc Bach Khoa Da Nang Chip type Program type : ATmega8 : Application AVR Core Clock frequency: 8.000000 MHz Memory model : Small External RAM size :0 Data Stack size : 256 *****************************************************/ #include #include #include // Alphanumeric LCD Module functions #include // Declare your global variables here void delay_s(unsigned int b) { unsigned int a; for(a=0; a