Thiết kế và chế tạo máy rang hạt cà phê

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY RANG HẠT CÀ PHÊ Người hướng dẫn: TS TÀO QUANG BẢNG Sinh viên thực hiện: NGUYỄN VĂN ĐẾN TRẦN KHÁNH NHÂN Đà Nẵng, 2019 TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tên đề tài: Thiết kế Chế tạo Máy Rang Hạt Cà Phê Họ tên SV : Trần Khánh Nhân Lớp : 15C1C Điện thoại : 0982980036 Mã SV: 101150133 Email: virut7979@gmail.com Họ tên SV : Nguyễn Văn Đến Lớp : 15C1C Điện thoại : 0353423193 Mã SV: 101150112 Email: dennguyen15C1C@gmail.com GV hƣớng dẫn: TS Tào Quang Bảng GV duyệt C C R L T : Th.S Nguyễn Thanh Việt Nội dung ĐATN bao gồm vấn đề sau: U D Nhu cầu thực tế đề tài : - Do yêu cầu cần thiết xã hội giảm lao động sức ngƣời, tăng suất lao động, công việc thiết kế trang thiết bị máy móc, cơng nghệ giúp cho q trình sản xuất Trên sở nhu cầu máy móc trang thiết bị đáp ứng nhu cầu sản xuất ngành chế biến cà phê thành phẩm nên chúng em xin nghiên cứu làm đề tài: Thiết kế chế tạo máy rang hạt cà phê Phạm vi nghiên cứu đề tài tốt nghiệp: - Dù trở thành nƣớc xuất cà phê đứng thứ giới, nhƣng doanh nghiệp xuất nƣớc ta hoàn toàn bị động trƣớc biến động thị - - trƣờng giới Hàng năm, nƣớc ta xuất khoảng triệu cà phê (chủ yếu robusta) tới 80 nƣớc vùng lãnh thổ, có 10 nƣớc bạn hàng lớn Có nhiều đầu mối doanh nghiệp nƣớc mua trực tiếp cà phê Việt Nam Dù thành tích đáng mừng nhƣng thực chƣa có nhiều thƣơng hiệu tiếng giới để xứng tầm với vị cƣờng quốc thứ cà phê nhƣ Việt Nam Để có sản phẩm cà phê cung cấp cho thị trƣờng cần trải qua nhiều công đoạn để có sản phẩm cà phê hồn chỉnh: - - Từ cà phê -> hái, bảo quản -> say, sấy -> cà phê nhân -> rang cà phê -> xay, nghiền thành sản phẩm cà phê xay hay qua vài khâu để trở thành cà phê hồ tan Theo quy trình Em thấy giai đoạn rang cà phê quan trọng, cách rang khác cho ta hƣơng vị đặc trƣng khác Xuất phát từ nhu cầu hình thành ý tƣởng “Thiết Kế Máy rang hạt cà phê” Nội dung đề tài thực :  Số trang thuyết minh:  Số vẽ:  Mơ hình: 55 trang Ao máy Kết đạt được:  Phần lý thuyết : C C 1: Tổng quan dây chuyền sản xuất hạt cà phê R L T 2: Thiết kế nguyên lý máy 3: Thiết kế máy U D 4: Thiết kế hệ thống cấp nhiệt hệ thống điện 5: Hƣớng dẫn sử dụng bảo dƣỡng máy 6: Kết luận  Đã tính tốn thiết kế phần nhƣ sau: 1: Tính tốn thiết kế máy 2: Tính tốn lƣợng nhiệt cung cấp  Có mơ hình (kèm CD gửi GVHD GV duyệt) ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập – Tự - Hạnh phúc KHOA CƠ KHÍ NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Trần Khánh Nhân Số thẻ sinh viên: 101150133 Họ tên sinh viên 2: Nguyễn Văn Đến Số thẻ sinh viên: 101150112 Khoa: CƠ KHÍ Lớp:15C1C Ngành: CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Tên đề tài đồ án: Thiết kế Chế tạo Máy Rang Hạt Cà Phê Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực C C a Các số liệu liệu ban đầu: R L - - Kích thƣớc khung máy: - Khối lƣợng máy: 1920 x 103 x 1350 mm 75 kg T U - Máy gồm motor quạt hút D - Motor chính: + Cơng suất làm việc: 1,1 KW + Vận tốc quay : 35 (vịng/phút) + Cơng suất làm việc: 0,5 KW + Vận tốc quay : 30 (vòng/phút) b Nội dung phần thuyết minh tính tốn: Tổng quan dây chuyền sản xuất hạt cà phê Thiết kế nguyên lý máy Thiết kế máy Thiết kế hệ thống cấp nhiệt mạch điện Hƣớng dẫn sử dụng bảo dƣỡng máy Kết luận Các vẽ, đồ thị (ghi rõ loại kích thước vẽ): - Bản vẽ tổng thể máy rang hạt cà phê : 1A0 - Bản vẽ mạch điện điều khiển máy : 1A0 - Bản vẽ sơ đồ nguyên lý máy : 1A0 - Bản vẽ cụm phận cánh quạt đảo: 1A0 - Bản vẽ lồng rang hạt cà phê: 1A0 - Bản vẽ lồng làm nguội hạt cà phê: 1A0 Họ tên giáo viên hướng dẫn: TS TÀO QUANG BẢNG Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 26/08/2019 Ngày hoàn thành đồ án: 14/12/2019 C C Đà Nẵng, ngày 14 tháng 12 năm 2019 Người hướng dẫn R L T Trưởng Bộ môn……………………… U D C C U D R L T LỜI NÓI ĐẦU Trong năm qua, ngành, doanh nghiệp Việt Nam có nhiều cố gắng nghiên cứu khoa học, đổi công nghệ đạt đƣợc thành đáng khích lệ đặc biệt ngành chế biến nông – lâm – ngƣ – nghiệp Cùng với xu hƣớng xu hƣớng nâng cao chất lƣợng sản phẩm để xuất hay tăng hiệu sản xuất kinh doanh Nƣớc ta nƣớc nông nghiệp, có mặt hàng xuất có vị cao trƣờng quốc tế nhƣ: gạo, chè, cà phê… Cà phê thức uống từ lâu đời có giá trị dinh dƣỡng cao Việt nam nƣớc xuất cà phê đứng thứ giới (sau Brazil) Tuy nhiên giá trị cà phê nƣớc ta khơng cao xuất thơ chất lƣợng chế biến so với giới C C Do muốn nâng chất lƣợng phải đầu tƣ nâng cao thiết bị chế biến Nhƣng giá trang thiết bị nƣớc ngoại lại đắt Do với mục tiêu nâng cao chất lƣợng sản phẩm, hạ giá thành, em cố gắng tìm tịi, học hỏi để thiết kế máy rang cà phê đáp ứng nhu cầu thị trƣờng R L T U D Trong trình thiết kế kiến thức cịn hạn chế nên khơng thể tránh khỏi sai sót, em mong thầy đóng góp dẫn thêm để em bổ sung vào phẩn thiếu xót Em gửi lời cảm ơn chân thành đến TS TÀO QUANG BẢNG, thầy giúp đỡ, bảo em nhiều q trình làm để em hoàn thành luận văn cách tốt i CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan : Khố luận tốt nghiệp với đề tài “Thiết kế Chế tạo Máy Rang Hạt Cà Phê” cơng trình nghiên cứu chúng tôi, không chép Tôi xin chịu trách nhiệm cơng trình nghiên cứu riêng ! Sinh viên thực {Chữ ký, họ tên sinh viên} C C R L T Trần Khánh Nhân Nguyễn Văn Đến U D ii Phụ Lục Tóm tắt Nhiệm vụ đồ án Lời nói đầu cảm ơn Lời cam đoan liêm học thuật Mục lục Danh sách bảng biểu, hình vẽ sơ đồ i ii iii vi Trang CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ DÂY TRUYỀN SẢN XUẤT CÀ PHÊ 1.1 Quy trình sản xuất cà phê 1.2 Vai trò hệ thống rang 1.3 Lợi ích từ cà phê với sức khoẻ ngƣời 1.4 Giới thiệu đề tài 1.4.1 Nhu cầu sản phẩm 1.4.2 Sự cần thiết cà phê xay 1.5 Khái niệm, yêu cầu rang 1.5.1 Bắt đầu rang đến nhiệt độ 100 độ C 1.5.2 Giai đoạn hạt cà phê chuyển sang ngã màu vàng nhạt 1.5.3 Giai đoạn vàng đậm 1.5.4 Giai đoạn chuyển sang màu nâu nhạt 1.5.5 Giai đoạn chuyển sang màu nâu 1.5.6 Giai đoạn nổ lần thứ 1.5.7 Giai đoạn ngƣng tiếng nổ 1.5.8 Giai đoạn sau ngƣng tiếng nổ lần 10 1.5.9 Giai đoạn chuẩn bị nổ lần hai 10 C C R L T U D 1.5.10 Giai đoạn bắt đầu nổ lần hai 10 1.5.11 Giai đoạn nổ lần hai 10 1.5.12 Giai đoạn sau ngƣng tiếng nổ lần hai 11 CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ NGUYÊN LÝ MÁY 13 2.1 Các nguyên lý Rang 13 2.1.1 Các Phƣơng án đƣa 13 2.1.2 Lựa chọn phƣơng án 18 iii 2.2 Làm nguội sau rang 19 CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ MÁY 21 3.1 Số liệu tính tốn thiết kế .21 3.2 Xác định công suất cần thiết .21 3.3 Chọn động điện .27 3.3.1 Xác định công suất động cơ: .27 3.3.2 Tính tốn thiết kế truyền đai thang 28 3.4 Tính tốn thiết kế trục .30 3.5 Góc nghiêng cánh đảo rang 35 3.6 Tính chọn chi tiết phụ 36 3.6.1 Bộ phận làm nguội 36 3.6.2 Chọn Cyclon lọc bụi: 40 3.6.3 Chọn quạt hút .42 C C R L T CHƢƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NHIỆT & THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN ……………… ……………………………………………………………………44 U D A) THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NHIỆT .44 4.1 Tính tốn nhiệt cho q trình rang .44 4.1.1 Thông số vật liệu sấy 44 4.1.2 Thông số tác nhân sấy 44 4.1.3 Tổn thất nhiệt vật liệu lấy 46 4.1.4 Tổn thất nhiệt vào môi trƣờng 46 4.2 Chọn điện trở gia nhiệt 47 B) THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN 48 4.3 Tổng quan mạch điện 48 4.4 Lƣu đồ giải thuật .48 4.5 Thiết kế mạch điện 50 4.6 Hiển thị nhiệt độ rang 52 CHƢƠNG 5: BẢO TRÌ BẢO DƢỠNG 5.1 Chế độ bơi trơn ổ bi 53 5.2 Làm thùng rang thùng nguội định kì: .53 5.3 Vệ sinh si lô lọc bụi………………………… 53 iv Thiết kế Chế tạo máy Rang Hạt Cà Phê Sau chọn kích thƣớc nối trục ta cần kiểm nghiệm điều kiện bền vòng đàn hồi chốt Điều kiện bền dập vòng đàn hồi: d  2.K T  []d Z D0 l3 d c (3.60) Trong đó: K hệ số tải trọng động, K = 1,5 ÷ Chọn K = 1,5 []d =  N/mm2  2.1,5.126, 74.103 d   2,  []d 4.90.27.14 Điều kiện sức bền chốt u  K T l0  []u 0,1.Z.d 3c D C C Trong đó: l0 = l1 + l2 15 = 34 + = 41,5 2 R L T []d = 60 ÷ 80 N/mm2  u = 79,40  []u U D (3.61) (3.62) (3.63) (3.64) Vậy khớp nối thỏa mãn điều kiện bền 3.6.2 Chọn Cyclon lọc bụi: Hệ thống lọc bụi kiểu Cyclone: Là thiết bị lọc bụi đƣợc sử dụng tƣơng đối phổ biến Nguyên lý làm việc thiết bị lọc bụi kiểu Cyclone lợi dụng lực ly tâm dịng khơng khí chuyển động để tách bụi khỏi khơng khí Ngun lý hoạt động: khơng khí có lẫn bụi qua ống theo phƣơng tiếp tuyến với ống trụ chuyển động xốy trịn xuống phía dƣới, gặp phễu dịng khơng khí bị đẩy ngƣợc lên chuyển động xoáy ống 4và thoát ngồi Trong q trình chuyển động xốy ốc lên xuống ống hạt bụi dƣới tác dụng lực ly tâm va vào thành, quán tính rơi xuống dƣới Tại đáy cyclon gắn thêm van để xả bụi, van xả van xả kép cửa 5a 5b không mở đồng thời nhằm đảm bảo cách ly bên cyclon thùng chứa bụi khơng cho khơng khí lọt ngồi Ƣu điểm: - Khơng có phần chuyển động - Có thể làm việc nhiệt độ cao (có thể lên tới 5000C) - Làm việc đƣợc áp suất cao - Năng suất cao - Trở lực hầu nhƣ cố định không lớn (250 – 1500 N/m2) Sinh viên thực hiện: Trần Khánh Nhân; Nguyễn Văn Đến Hƣớng dẫn: TS.Tào Quang Bảng 41 Thiết kế Chế tạo máy Rang Hạt Cà Phê - Dễ bảo trì, thay Nhƣợc điểm: - Khơng thu hồi bột kết dính Hiệu vận hành bụi có kích thƣớc nhỏ C C R L T U D Chọn Cyclon lọc bụi: Đƣờng kính ống vỏ : D = 500 mm Chiều cao toàn : K = 1780 mm Đƣờng kính ống : Dc = 30 mm Đƣờng kính ống đáy : Dd = 60 mm Chiều cao ống vỏ : L1 = 700 mm Chiêu cao phẩn nón : L2 = 1020 mm Đƣờng kính ống vào : d = 48 mm Đƣờng kính ống xả : F = 200 mm Ống đầu vào : LxH = 125x285 mm Sinh viên thực hiện: Trần Khánh Nhân; Nguyễn Văn Đến Hƣớng dẫn: TS.Tào Quang Bảng 42 Thiết kế Chế tạo máy Rang Hạt Cà Phê 3.6.3 Chọn quạt hút Q trình rang sinh bụi sử dụng quạt hút để tham gia thực côn việc làm nguội cà phê sau rang Cấu tạo bao gồm: chụp hút bụi, ống hút, quạt, thiết bị lắng bụi cyclon Tính chọn quạt hút dựa vào trở lực mà quạt phải khắc phục: Tổng trở lực ma sát Tổng trở lực cục Trở lực qua Cyclon Trở lực áp lực động đầu quạt Tuy nhiên chọn quạt cho lực hút quạt sinh nhỏ lực hạt cà phê Tuy nhiên có thêm van điều chỉnh chạy thử để đảm bảo quạt hoạt động bình thƣờng mà k ảnh hƣởng tới cà phê Theo bảng 2.4.12 sách “Bơm Quạt Máy Nén” chọn quạt hút hƣớng trục có C C kích thƣớc sau: quạt có số hiệu MЦN04 R L T U D Hình 3.15 Kích thước quạt hút Sinh viên thực hiện: Trần Khánh Nhân; Nguyễn Văn Đến Hƣớng dẫn: TS.Tào Quang Bảng 43 Thiết kế Chế tạo máy Rang Hạt Cà Phê H b b1 b2 c l D D1 280 178 260 175 430 405 400 408 D2 D3 D4 d Số Đường kính Số Khối lượng lỗ 435 458 500 lỗ lỗ 12 kg 11,2 Theo bảng 2.4.12a chọn quạt MЦN04 có chế độ làm việc nhƣ sau: Quạt Lưu lượng m3/h N0 1200 ∆H, Hiệu suất mmH20 ᶯ N, kW Động điện 0,5 0,027 C C N = 0,25 kW n = 1000v/ph R L T U D Sinh viên thực hiện: Trần Khánh Nhân; Nguyễn Văn Đến Hƣớng dẫn: TS.Tào Quang Bảng 44 Thiết kế Chế tạo máy Rang Hạt Cà Phê Chương 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NHIỆT & THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN A) THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP NHIỆT 4.1 Tính tốn nhiệt cho q trình rang 4.1.1 Thơng số vật liệu sấy Nhiệt độ đầu vào t1 = 250C nhiệt độ cà phê chƣa rang Nhiệt độ đầu cà phê t2 = 2400C nhiệt độ cà phê sau rang Độ ẩm ban đầu w1 = 15 - 16% Độ ẩm sau rang w2 = 0,5 –1% Nhiệt dung riêng cà phê: Cvk = 0,37 kcal/kg.K = 1,55 kJ/kg.K [tài liệu mạng] Lƣợng khơng khí ẩm cần bốc là: W  Gk R L T Lƣợng vật liệu ẩm vào thùng sấy: G1  Gk C C 1  2 0,16  0, 005  45  8,3 kg ẩm/  1  0,16 100 100  45  53,57 kg/h 100  w1 100  16 U D (4.1) (4.2) Lƣợng vật liệu khỏi máy sấy: G2  Gk 100 100  45  45, 23 kg/h 100  w 100  0,5 (4.3) 4.1.2 Thông số tác nhân sấy Không khí có t0 = 300C, độ ẩm khơng khí υ0 = 80%, áp suất khí p = 760 mmHg Nhiệt độ rang cà phê vào khoảng 280 - 3000C Xác định thời gian sấy đóng vai trị quan trọng tính tốn thiết kế, vận hành thiết bị rang, phụ thuộc vào nhiều yếu tố: loại cà phê, chế độ rang, hình dáng, kích thƣớc nhân cà phê… Vì phƣơng pháp xác định thời gian sấy công thức khó thực có độ xác thấp, nên thực tế thƣờng chọn theo thực nghiệm thiết bị rang thùng quay Chọn thời gian rang cho mẻ  = 25 phút Quá trình rang theo lý thuyết khơng có hồi lƣu biểu diễn đồ thị I-d Sinh viên thực hiện: Trần Khánh Nhân; Nguyễn Văn Đến Hƣớng dẫn: TS.Tào Quang Bảng 45 Thiết kế Chế tạo máy Rang Hạt Cà Phê C C R L T Hình 4.1 Đồ thị I-d q trình rang Điểm O(t0, 0) trạng thái khơng khí bên ngồi Điểm 1(t1, 1) trạng thái khơng thùng rang Điểm 2(t2, 2) trạng thái không khí sau rang theo lý thuyết Độ chƣa d Với t0 = 300C => Pbh = 0,04241 Ph =  Pbh = 0,8.0,04241 = 0,03393 bar U D Ph  Ph 0,3393  0, 022 Kg nƣớc/kg khơng khí khơ = 0,622  0,3393 d0 = 0,622 (4.4) (4.5) Dựa vào lý thuyết sấy ta có d0 = d1 = 0,022 kg nƣớc/ kg khơng khí khơ Entanpy khơng khí ẩm I0 = t0 + d0.(2500 + 2t) (4.6) = 30 + 0,022.(2500+2.30) = 86,32 kJ/kg I1 = t1 + d1.(2500 + 2t) (4.7) = 280 + 0,022.(2500+2.280) = 347,32 kJ/kg 4.1.3 Tổn thất nhiệt vật liệu lấy Nhiệt dung riêng cà phê sau khỏi thùng rang Cv  Cvk (1  2 )  Ca   1, 55(1  0, 005)  4,18.   1, 56kJ / kgK Trong đó: Cv2 – nhiệt dung riêng cà phê trƣớc khỏi thùng rang (4.8) Ca = 4,18 kJ/kgK – nhiệt dung riêng nƣớc Cvk – nhiệt dung riêng cà phê sau rang Sinh viên thực hiện: Trần Khánh Nhân; Nguyễn Văn Đến Hƣớng dẫn: TS.Tào Quang Bảng 46 Thiết kế Chế tạo máy Rang Hạt Cà Phê Tổn thất nhiệt vật liệu sấy lấy mẻ với G2 = 15 kg Qv  G2 Cv (t2  t1 )  15.1, 56.(240  25)  5031kW (4.9) 4.1.4 Tổn thất nhiệt vào môi trường Nhiệt độ môi trƣờng tf2 = 300C Nhiệt độ nguồn nhiệt gia nhiệt cho thiết bị vào khoảng 280 - 3000C Thùng rang làm thép có δ = mm, hệ số dẫn nhiệt λ = 71,58 W/mK Nhƣ trƣờng hợp tính nhiệt trao đổi nhiệt đối lƣu khơng khí mơi trƣờng qua vách phẳng Trong trƣờng hợp truyền nhiệt nguyền nhiệt môi trƣờng dạng truyền nhiệt đối lƣu môi trƣờng Khi tổn thất nhiệt đƣớc tính theo công thức truyền nhiệt đối lƣu tự nhiên khơng gian hẹp C C Nhiệt độ tính tốn tm=0,5.(30+290) = 1600C (4.11) R L T Từ tm = 1600C tra bảng thơng số vật lý khơng khí khơ ta có thơng số sau: m = 3,64.10-2 w/m độ ; m = 30,09.10-6 m2/s ; Prm = 0,682 Grm  g .d (t w  t f )  m U D  (4.12) 9,81.260.0, 63  1, 4.109 6 433.(30, 09.10 ) Ram = Gr Pr = 1,4.10 0,682 = 9,58.108 < 1010 (4.13) td = 0,18.(9,58.108)1/4 = 31,64 (4.14) td = td  = 31,64.3,64.10-2 = 1,15 (4.15)  1,15 q  td (tw  t f )  260  99666, 67 w / m  0, 003 (4.16) Vậy tổn thất nhiệt Qmt = q.F = 99666,67.0,236 = 23521 W = 23,521 kW (4.17) Q = Qv + Qmt = 5031 + 23,521 = 5054,521 kW (4.18) 4.2 Chọn điện trở gia nhiệt Với nhiệt lƣợng cần thiết cho trình gia nhiệt Q = 5055 kW ta chọn thiết bị gia nhiệt điện trở với thông số nhƣ sau: Nguồn điện áp đầu vào U = 220 V AC Với tổn thất nhiệt tính bên nhiệt lƣợng caand bù đắp cho trình rang phải lơn nhiệt lƣợng tổn thất Do QR > Q Lấy QR = 5100 kW Dựa vào catalogue công ty TNHH TM SX Điện Trở Đốt Nóng VIỆT SINH chọn điện trở có cánh tản nhiệt 220V-1,2 kW Sinh viên thực hiện: Trần Khánh Nhân; Nguyễn Văn Đến Hƣớng dẫn: TS.Tào Quang Bảng 47 Thiết kế Chế tạo máy Rang Hạt Cà Phê B THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN 4.3 Tổng quan mạch điện Mạch điện hệ thống bao gồm mạch động lực mạch điều khiển Thiết kế mạch điện phải đảm bảo tính hoạt động tính an tồn cao, vận hành dễ dàng… Mạch động lực mạch cho máy hoạt động, gồm động M1 M2 Động M1 động quay trục thùng rang Động M2 làm quay trục thùng làm nguội Hai động làm việc động độc lập Ngồi cịn có thêm động M0 quay quạt hút trình trình làm việc để lấy phần bụi, phần trấu hạt cà phê Bên cạnh quạt hút lấy phần nhiệt cà phê sau rang xong vị trí thùng làm nguội góp phần tản nhiệt tốt Mạch điều khiển để điều khiển động hoạt động, điều khiển đƣợc nhiệt độ thùng rang thông qua thay đổi điện trở nhiệt Điện trở đƣợc điều khiển kiểm soát nhiệt độ qua đồnh hồ RKC REX-C700,sensor đọc tín hiệu nhiệt độ C C hiển thị nhiệt độ lên hình hiển thị R L T 4.4 Lưu đồ giải thuật Để đơn giản cho trình điều khiển nhƣ vận hành máy ta xây dựng lƣu đồ giải thuật để giúp kiểm tra đánh giá mạch điện hoạt động có với yêu cầu kỹ thuật hay không Lƣu đồ giải dạng sơ đồ khối thể mối quan hệ thiết bị điện hoạt động chúng U D Nhìn chung, nhìn vào lƣu đồ giải thuật ngƣời vận hành hiểu đƣợc hoạt động thiết bị nhƣ toàn mạch, giúp cho trình vận hành tốt Yêu cầu lƣu đồ giải thuật phải đơn giản dễ hiểu mà đáp ứng đƣợc u cầu tốn Các kí hiệu dùng lƣu đồ giải thuật: a b c - Hình elip a thể trang bị điện hoạt động bắt đầu hay kết thúc - Hình thoi b thể hoạt động cảm biến, công tắc… - Hình chữ nhật c thể hoạt động cuả thiết bị máy nhƣ động cơ, xylanh thủy lực… Sinh viên thực hiện: Trần Khánh Nhân; Nguyễn Văn Đến Hƣớng dẫn: TS.Tào Quang Bảng 48 Thiết kế Chế tạo máy Rang Hạt Cà Phê C C R L T U D Hình 4.2 Lưu đồ giải thuật Sinh viên thực hiện: Trần Khánh Nhân; Nguyễn Văn Đến Hƣớng dẫn: TS.Tào Quang Bảng 49 Thiết kế Chế tạo máy Rang Hạt Cà Phê 4.5 Thiết kế mạch điện Mạch điện sơ C C R L T U D H Hình 4.3 Sơ đồ mạch điện tổng quát Cấu tạo mạch điện gồm: động pha, công tắc k0, k1, k2, k3, cuộn dây M để giữ mạch hoạt động, đèn báo trạng thái hoạt động động cơ, rờ le nhiệt để bảo vệ mạch khỏi nhiệt, cầu dao tự động an toàn, cụm biến trở để gia nhiệt cho thùng rang Việc thay đổi điện trở biến trở đƣợc thực cách điện trở R1 đƣợc gắn nối tiếp thêm biến trở, muốn thay đổi điện trở suất ta điều chỉnh biến trở để đạt đƣợc giá trị điện trở tƣơng ứng Để thay đổi biến trở ta dùng đồng hồ RKC REC-C700, thay đổi biến trở đồng thời thay đổi đƣợc nhiệt độ trình rang… Nguyên tắc hoạt động mạch: - Bƣớc 1: Đóng CB QS để cấp điện cho mạch - Bƣớc 2: Bật cầu dao tổng, dịng điện đƣợc cấp vào mạch Đây nút ấn dạng thƣờng mở nên cần dung cuận dây M để trì trạng thái họt động Sinh viên thực hiện: Trần Khánh Nhân; Nguyễn Văn Đến Hƣớng dẫn: TS.Tào Quang Bảng 50 Thiết kế Chế tạo máy Rang Hạt Cà Phê nút ON Khi công tắc K0 đƣợc bật đèn báo tín hiệu sáng lên đồng thời có điện trở đƣợc gia nhiệt cịn động chƣa hoạt động - Bƣớc 3: Đầu tiên chuẩn bị cho trình rang ta bật quạt hút M2 để hút phần bụi trấu cà phê cịn sót lại nhƣ q trình cấp cà phê vào máy Khi K2 bật, đèn tín hiệu Đ2 sáng Khi mạch động lực động M2 đƣợc thông mạch với nguồn vào làm động quay Các động M1, M3 hoạt động tƣơng tự công tắc tƣơng ứng bật Để bắt đầu cho trình rang ta cần khởi động động trục M1 cách bật khóa K1 bàn điều khiển Khi K1 bật động quay đèn Đ1 hoạt động - Bƣớc 4: Sau cà phê rang xong cần chuyển qua thùng làm nguội, để bắt đầu cho trình ta cần chuẩn bị bật động M3 để thùng làm nguội hoạt động cách bật công tắc K3 Tƣơng tự bật công tắc K1 động M3 quay đèn tín hiệu Đ2 hoạt động Song hành với trình cần bật động M2 để quạt hút tham gia vào trình làm nguội C C R L T - Bƣớc 5: Khi kết thức trình ta tắt cơng tắc tƣơng ứng với chế độ làm việc động 4.6 Hiển thị nhiệt độ rang Để theo dõi điều chỉnh nhiệt độ thùng rang ta cần biết nhiệt độ thùng để thay đổi Việc thay đổi nhiệt độ đƣợc điều chỉnh đồng hồ RKC U D REC-C700 đơn giản trình điều khiển Sau sensor đọc tín hiệu đƣợc hiển thị lên hình Led đoạn Hình 4.4 Đèn led đoạn chân Sinh viên thực hiện: Trần Khánh Nhân; Nguyễn Văn Đến Hƣớng dẫn: TS.Tào Quang Bảng 51 Thiết kế Chế tạo máy Rang Hạt Cà Phê Led đoạn dạng điode phát quang.ở điode phát quang đƣợc xếp theo hình số thứ tự chân đc mơ tả theo hình vẽ bên Có hai loại led đoạn Đó loại Anot chung Katot chung.Với loại Anot chung mắc vào mạch ta cần ý mắc chân nguồn (chân hay chân 8) vào Vcc.Cịn loại Katot chung ta mắc hai chân vào GND Với sơ đồ ta muốn thị sáng ta cần cấp điện GND cho đầu vào a ÷ g (đối với loại Anot chung) cấp Vcc (đối với loại Katot chung) C C R L T U D Hình 4.5 Sơ đồ nối dây Số lƣợng sử dụng led đoạn để tạo chuỗi hiển thị từ -> 9999 Hình 4.6 Màn hình hiển thị Sinh viên thực hiện: Trần Khánh Nhân; Nguyễn Văn Đến Hƣớng dẫn: TS.Tào Quang Bảng 52 Thiết kế Chế tạo máy Rang Hạt Cà Phê Chương 5: BẢO TRÌ BẢO DƯỠNG Để máy hoạt động ổn định â có chế độ bảo trì, bảo dƣỡng hợp lý nhằm đảm bảo khả sản xuất theo kỳ vọng Cần thay chi tiết, phận gặp cố hay hỏng hóc theo chu kì, nhiên phải kiểm tra máy trƣớc hoạt động để tránh cố kỹ thuật khơng hay Chế độ bảo trì, thay bao gồm: 5.1 Chế độ bôi trơn ổ bi Mục đích giảm ma sát chi tiết lăn, chống mịn, tạo điều kiện nhiệt tốt, bẻo vệ bề mặt chi tiết không bị gỉ, sét, giảm tiếng ồn Chọn mỡ bơi trơn cho ổ có ƣu điểm sau: C C - Mỡ bị chảy ngồi - Lắp kín khe hở chi tiết máy quay chi tiết máy cố định R L T => bảo vệ bụi bặm - Mỡ dùng cho phận ổ làm việc lâu dài Làm thùng rang thùng nguội định kì U D Mục đích để làm thơng thống lỗ thoát bụi, làm khoang thùng để đảm bảo chất lƣợng vệ sinh cà phê Tuy nhiên việc làm thùng rang liên quan đến việc tháo máy, nên kết hợp với lần thay ổ bi, sửa chữa Vệ sinh si lô lọc bụi Định kì lấy bụi si lơ để tránh làm đầy bụi, hạn chế khả lọc bụi si lô 5.4 Kiểm tra, thay điện trở nhiệt Điện trở nhiệt có tuổi thọ khơng cao nên phải thay định kỳ Sinh viên thực hiện: Trần Khánh Nhân; Nguyễn Văn Đến Hƣớng dẫn: TS.Tào Quang Bảng 53 Thiết kế Chế tạo máy Rang Hạt Cà Phê Chương 6: KẾT LUẬN Với việc nghiên cứu đề tài: "Thiết kế máy rang hạt cà phê" với hƣớng dẫn tận tình thầy TÀO QUANG BẢNG giúp em hiểu rõ phần công việc, quy trình thiết kế máy ngƣời kỹ sƣ thiết kế Chiếc máy rang hồn thành giúp ích nhiều cho nhà máy chế biến trình thử nghiệm, kiểm tra mẫu cà phê, qua giúp muốn tự tạo loại cà phê đặc trƣng riêng Tuy nhiên kiến thức em hạn hẹp, kinh nghiệm thực tế chƣa nhiều, cơng thức tính tốn góc độ tra tài liệu tham khảo mà chƣa kiểm tra thực tiễn nên gặp nhiều sai sót Em mong thầy hƣớng dẩn bảo thêm để từ hồn thiện kiến thức Một lần em chân thành cảm ơn giúp đỡ tận tình thầy hƣớng dẫn em- TS.TÀO QUANG BẢNG suốt trình làm đồ án tốt nghiệp C C R L T U D Sinh viên thực hiện: Trần Khánh Nhân; Nguyễn Văn Đến Hƣớng dẫn: TS.Tào Quang Bảng 54 Thiết kế Chế tạo máy Rang Hạt Cà Phê Tài liệu tham khảo [1] – Tính tốn thiết kế hệ thống khí tập - Trịnh chất, Lê Văn Uyển, NXB giáo dục, 2003 [2] – Tính tốn thiết kế hệ thống khí tập - Trịnh chất, Lê Văn Uyển, NXB giáo dục, 2003 [3] – Cơ sở thiết kế máy - Nguyễn Hữu Lộc, NXB Đại học quốc gia TPHCM, 2008 [4] – Giáo trình máy thiết bị chế biến lƣơng thực, NXB Bách Khoa Hà Nội [5] –Vẽ kĩ thuật khí - Nguyễn Hữu Quế, NXB giáo dục, 2003 [6] – Một số tài liệu đồ án, luận văn năm trƣớc [7] –Kỹ thuật điện - Nguyễn Kim Đính, NXB Đại học quốc gia TPHCM, 2003 C C [8] – Hoàng Văn Chƣớc - Kỹ thuật sấy [9] – Bơm quạt máy nén - Nguyễn Văn May, NXB khoa học kỹ thuật [10] – Bài tập nhiệt động học kỹ thuật truyền nhiệt - Hồng Đình Tín, NXB Đại học quốc gia TPHCM 2004 R L T [11] – Kỹ thuật sấy vật liệu, NXB Đại học quốc gia TPHCM 2006 U D [12] – Cơ sở tính tốn thiết kế máy thiết bị thực phẩm, NXB Bách Khoa Hà Nội [13] – Giáo trình lý thuyết tính tốn thiết kế hệ thống sấy – Bùi Trung Thành [14] – Sức Bền Vật Liệu - Đỗ Kiến Quốc, NXB Đại Học Quốc Gia [15] – Cơ Học Máy - Lại Khắc Liễm, NXB Đại Học Quốc Gia [16] – Dung Sai Lắp Nghép, Linh Đức Tốn [17] – Kỹ thuật điện - Nguyễn Kim Đính, NXB Đại học quốc gia Tp.HCM, 2003 Sinh viên thực hiện: Trần Khánh Nhân; Nguyễn Văn Đến Hƣớng dẫn: TS.Tào Quang Bảng 55 ... đến hạt cà phê … Sinh viên thực hiện: Trần Khánh Nhân; Nguyễn Văn Đến Hƣớng dẫn: TS.Tào Quang Bảng Thiết kế Chế tạo máy Rang Hạt Cà Phê 1.5.2 Giai đoạn hạt cà phê chuyển sang ngã màu vàng nhạt... TS.Tào Quang Bảng 12 Thiết kế Chế tạo máy Rang Hạt Cà Phê Chương 2: THIẾT KẾ NGUYÊN LÝ MÁY 2.1 Các nguyên lý Rang Rang giai đoạn định chất lƣợng cà phê thành phẩm, trình rang xảy hao hụt nƣớc,... R L T U D Thiết kế Chế tạo máy Rang Hạt Cà Phê Chương 1: TỔNG QUAN VỀ DÂY TRUYỀN SẢN XUẤT CÀ PHÊ 1.1 Quy trình sản xuất cà phê: Quy trình sản xuất cà phê bao gồm nhiều gai đoạn sử lý chế biến