Nghiên cứu thiết kế các bộ phận công tác của máy rửa bát tự động

GVHD: TS.Hồng Sơn SVTH: Nguyễn Tuấn Anh LỜI NĨI ĐẦU Khóa luận tốt nghiệp đóng vai trị quan trọng trình tổng hợp kiến thức phát triển kĩ năng, kinh nghiệm cho sinh viên suốt trình học tập trường đại học.Trong khóa luận em tập trung nghiên cứu thiết kế chế tạo phận công tác máy rửa bát Đời sống người ngày cao việc sử dụng máy rửa bát tự động ứng dụng rộng rãi ngày có nhiều loại máy rửa bát khác đời cải tiến đại giá thành rẻ Trên giới máy rửa bát nghiên cứu chế tạo máy rửa bát từ nhiều năm trước ngày phát triển Viêt Nam hạn chế chưa chế tạo ứng dụng cách khoa học rộng rãi Chính em thực đề tài khóa luận “Nghiên cứu thiết kế phận công tác máy rửa bát tự động” Với mục tiêu đặt thiết kế thành công phận công tác máy rửa bát tự động đề tài tốt nghiệp em sử dụng phương pháp nghiên cứu phương pháp phân tích, tổng hợp lý thuyết phương pháp thực nghiệm khoa học Đề tài em chia làm phần chính: Phần 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu Phần 2: Nội dung khóa luận Chương 1: Xây dựng phận công tác máy rửa bát tự động Chương 2: Thiết kế chế tạo vận hành thử nghiệm hệ thống Em xin chân thành cảm ơn thầy cô, đặc biệt giáo viên hướng dẫn TS.Hồng Sơn hướng dẫn tận tình truyền đạt kinh nghiệm quý báu trình nghiên cứu thiết kế phận công máy rửa bát mơ mơ hình phần mềm Inventor Tuy nhiên trình thực đề tài thời gian, kinh phí, trình độ cịn hạn chế nên khơng tránh khỏi sai sót Kính mong nhận dẫn ý kiến đóng góp thầy để rút kinh nghiệm khác phục sai sót hạn chế Hà Nội, Ngày 14Tháng 5Năm2018 Sinh viên thực Nguyễn Tuấn Anh GVHD: TS.Hoàng Sơn SVTH: Nguyễn Tuấn Anh NHẬN XÉT (Của giảng viên hướng dẫn) ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Chữ ký, họ tên) GVHD: TS.Hoàng Sơn SVTH: Nguyễn Tuấn Anh NHẬN XÉT (Của giảng viên phản biện) ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN (Chữ ký, họ tên) GVHD: TS.Hoàng Sơn SVTH: Nguyễn Tuấn Anh MỤC LỤC LỜI NĨI ĐẦU DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG PHẦN 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1 Tình hình nghiên cứu máy rửa bát nước Tình hình nghiên cứu máy rửa bát nước Mục tiêu đề tài/nhiệm vụ Nội dung nghiên cứu .2 Đối tượng nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu .2 PHẦN NỘI DUNG KHÓA LUẬN .3 Chương 1: XÂY DỰNG CÁC BỘ PHẬN CÔNG TÁC CỦA MÁY RỬA BÁT 1.1 Phân tích lựa chọn phương pháp rửa bát tự động 1.1.1 Sử dụng động để quay bát đĩa dùng vòi phun áp lực để rửa 1.1.2 Sử dụng cánh tay phun để phun rửa 1.2 Xây dựng phận công tác máy rửa bát .3 1.2.1 Phần thân máy rửa bát .3 1.2.2 Khoang chứa nước 1.2.3 Cánh cửa máy rửa bát 1.2.4 Cánh tay phun máy rửa bát .8 1.2.5 Giá đựng bát đĩa 13 1.3 Trang bị điện, cảm biến cho máy rửa bát 14 1.3.1 Hệ thống trang bị điện .14 1.3.2 Hệ thống cảm biến 19 GVHD: TS.Hoàng Sơn SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Chương 2: THIẾT KẾ CHẾ TẠO VÀ VẬN HÀNH THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG 20 2.1 Giới thiệu sơ lược máy rửa bát 20 2.1.1 Nguyên tắc hoạt động chung máy rửa bát 20 2.1.2 Sơ đồ nguyên lý .21 2.1.3 Các cấu máy rửa bát 21 2.1.4 Các yêu cầu kĩ thuật máy rửa bát 22 2.2 Chế tạo phận công tác máy rửa bát 23 2.2.1 Thân máy rửa bát 23 2.2.2 Khoang chứa nước 24 2.2.3 Cánh cửa máy rửa bát 25 2.2.4 Cánh tay phun máy rửa bát .27 2.2.5 Giá đựng bát đĩa 30 2.3 Lắp ráp phận công tác máy rửa bát tự động .33 2.4 Vận hành thử nghiệm máy rửa bát tự động 38 2.4.1 Quy trình vận hành máy rửa bát tự động 38 2.4.2 Kết vận hành thử nghiệm 41 KẾT LUẬN 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Cánh tay phun rửa bát Hình 1.2: Bản vẽ thiết kế sàn máy rửa bát Hình 1.3: Bản vẽ thiết kế phần khung máy rửa bát Hình 1.4: Mơ hình khoang chứa nước máy rửa bát Hình 1.5: Kích thước cánh máy rửa bát .7 Hình 1.6: Hình ảnh mơ cửa máy rửa bát Hình 1.7: Hình dạng dịng tia ngập Hình 1.8 Hình dạng dịng tia khơng ngập 10 Hình 1.9: Đầu phun cánh tay phun rửa .12 Hình 1.10: Bản vẽ thiết kế cánh tay phun 12 Hình 1.11: Bản vẽ thiết kế thân xoay cánh tay phun 13 Hình 1.12: Hình ảnh mô cánh tay máy 13 Hình 1.13: Bản vẽ thiết kế giá đựng bát đĩa .14 Hình 1.14: Mơ khay đựng bát đĩa 14 Hình 1.15: Hình ảnh nguồn điện chiều V, 12 V 15 Hình 1.16: Module relay kênh .15 Hình 1.17: Bơm tăng áp máy rửa bát 16 Hình 1.18: Van điện từ 12VDC thường đóng 16 Hình 1.19: Hình ảnh thực tế công tắc phao .17 Hình 1.20: Hình ảnh thực tế mâm nhiệt 17 Hình 1.21: Hình ảnh thực tế đèn halogen 18 Hình 1.22: Board Arduino Uno R3 18 Hình 1.23: Cảm biến lưu lượng 204 19 Hình 1.24: Cảm biến nhiệt độ 19 Hình 2.1: Qui trình rửa bát tự động 20 Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý hệ thống 21 Hình 2.3: Tơn kẽm dạng 23 Hình 2.4: Thép vng kích thước 20x20 mm 24 Hình 2.5: Tấm silicone chịu nhiệt .24 Hình 2.6: Inox 304 dùng ngành thực phẩm .25 Hình 2.7: Bản lề inox loại vòng bi .25 Hình 2.8: Gioăng silicon D20 màu trắng 26 Hình 2.9: Khóa cài then chốt inox 27 Hình 2.10: Nhơm rỗng chữ nhật dạng mỏng 28 Hình 2.11: Cánh tay phun máy rửa bát .29 Hình 2.12: Trục xoay cánh tay phun 30 Hình 2.13: Ray trượt bánh xe 31 Hình 2.14: Gắn ray trượt cho giá để bát đĩa 32 Hình 2.15: Giá để bát đĩa hoàn chỉnh 33 Hình 2.16: Lắp ráp phần thân xoay 34 Hình 2.17 Lắp ráp khoang chứa nước 34 Hình 2.18: Lắp đặt bơm van đường ống cho máy rửa bát 35 Hình 2.19: Lắp cánh tay phun máy rửa bát .36 Hình 2.20: Lắp khay lọc giá để bát đĩa 36 Hình 2.21: Lắp ráp phần cửa máy rửa bát 37 Hình 2.22: Bát đĩa chuẩn bị cho trình rửa 38 Hình 2.23: Xếp bát bẩn vào máy rửa bát 39 Hình 2.24: Các nút điều khiển 39 Hình 2.25: Bắt đầu trình phun rửa .40 Hình 2.26: Bát đĩa bẩn sau trình rửa .41 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Các thông số bơm .8 Bảng 1.2: Hệ số thí nghiệm phụ thuộc Hc 11 Bảng 1.3: Hệ số thí nghiệm phụ thuộc góc nghiêng 11 PHẦN 1:TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Tình hình nghiên cứu máy rửa bát nước Ý tưởng việc chế tạo cỗ máy rửa bát tự động có từ sớm ngày phát triển chức cải tiến chất lượng máy rửa bát.Lịch sử phát triển máy rửa bát khát quát qua dòng thời gian từ khứ đến tại: Chiếc máy rửa rửa bát sáng chế năm 1850 Joel Houghton người Mỹ sáng chế Đây loại máy rửa bát chạy sức học (thiết bị cầm tay hỗ trợ) chưa sử dụng điện Thiết bị làm gỗ làm quay tay nước phun lên bát đĩa bẩn Thiết bị máy rửa bát bị đánh giá chậm khơng có tính ứng dụng cao, chí tiêu tốn sức lao động việc rửa tay Tuy nhiên, lại tảng ban đầu để nhà phát minh sau dựa vào để sáng chế loại mẫu máy rửa bát hoàn hảo Vào năm 1865, LA Alexander chế tạo máy rửa bát khác tương tự máy cải tiến giúp lực tác động nhẹ bớt tiêu tốn lượng người trình vận hành Năm 1887, Josephine Cochrane sáng chế máy rửa chén sử dụng áp suất nước thay chất tẩy rửa để làm chén đĩa bên máy Tuy nhiên, máy rửa bát chưa gọi giải pháp tối ưu chưa thực nhân rộng thực tế William Howard livens phát minh máy rửa bát nhỏ dùng cho gia đình năm 1924 Đó máy rửa bát đại kết hợp hầu hết yếu tố thiết kế có tính máy rửa bát ngày nay.Máy rửa bát bao gồm cửa trước để tải, dây rack để giữ đồ sành sứ bẩn phun luân phiên.Yếu tố làm khơ chí cịn thêm vào thiết kế năm 1940 Ban đầu, máy rửa bát bán thiết bị độc lập di động, với phát triển nhu cầu gia đình cơng nghiệp, máy rửa bát bắt đầu bán thị trường với kích thước tiêu chuẩn hình dạng, tích hợp bên mặt bàn bếp đơn vị mô-đun với thiết bị nhà bếp khác Vào năm 1970, máy rửa bát trở thành phổ biến nhà Anh, Bắc Mỹ Tây Âu.Đến năm 2012, 75 % hộ gia đình Mỹ Đức có máy rửa bát Cho đến máy rửa bát tự động sử dụng rộng rãi hầu hết gia đình nhà hàng lớn nhỏ Thị trường máy rửa bát rộng có nhiều nhãn hiệu máy khác ngày đại thêm nhiều tiện ích tiết kiệm điện, nước đặc biết máy rửa bát tiêu chuẩn hóa kích thước bên ngồi theo kích thước ngăn tủ nhà bếp Tình hình nghiên cứu máy rửa bát nước Máy rửa bát tự động chưa phổ biến chủ yếu nhập từ nước với giá thành cao.Việc nghiên cứu máy rửa bát tự động Việt Nam phát triển chủ yếu dừng việc chế tạo thực nghiệm mà chưa đưa sở lý thuyết cho xác cho việc tính tốn mơ hình làm chưa đạt yêu cầu cách hoàn hảo.Thị trường máy rửa bát Việt Nam thị trường bỏ ngỏ, hội lớn cho doanh nghiệp muốn chiếm lĩnh thị trường tiềm máy rửa bát gia đình máy rửa bát cơng nghiệp Mục tiêu đề tài/nhiệm vụ Nghiên cứu chế tạo phận công tác máy rửa bát tự động Nội dung nghiên cứu - Tính tốn nghiên cứu loại vật liệu phù hợp với yêu cầu đề tài - Sử dụng phần mềm Inventor để thiết kế mô chi tiết - Thiết kế phận khí - Tìm hiểu qui trình lắp ráp Đối tượng nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu thiết kế phận công tác máy rửa bát Phương pháp nghiên cứu Phân tích tổng hợp lý thuyết kết hợp thực nghiệm khoa học Hình 2.11: Cánh tay phun máy rửa bát Ta sử dụng jack co nước để chế tạo phần thân xoay cho cánh tay Phân thân xoay có kích thước phù hợp với cánh tay phun đảm bảo sau lắp cánh tay phun cố định xoay dễ dàng Phần thân gắn cố định trung tâm sàn máy rửa bát 29 Hình 2.12:Trục xoay cánh tay phun 2.2.5.Giá đựng bát đĩa Vật liệu chế tạo ta sử dụng Inox 304 loại inox đạt tiêu chuẩn an toàn thực phẩm Các loại giá hay khay để bát đĩa, đồ ăn chủ yếu sử dụng inox Khả chịu lực chống ăn mịn, oxi hóa inox tốt phù hợp với yêu cầu sử dụng Để thuận tiện trình sử dụng ta gắp thêm ray trượt cho thân máy giúp kéo giá đựng bát đĩa cách dễ dàng thuận tiện.Ở đề tài sử dụng ray trượt bánh xe, loại hay sử dụng cho ngăn kéo tủ bàn 30 Hình 2.13: Ray trượt bánh xe Sau gia công giá đựng bát đĩa ta gắp ray trượt lên cạnh giá để kéo kéo vào trình sử dụng 31 Hình 2.14:Gắn ray trượt cho giá để bát đĩa 32 Hình 2.15:Giá để bát đĩa hồn chỉnh 2.3 Lắp ráp phận công tác máy rửa bát tự động Q trình lắp ráp phận cơng tác máy rửa bát tự động bao gồm bước sau: Bước 1: Lắp ráp phần thân xoay cánh tay phun 33 Hình 2.16: Lắp ráp phần thân xoay Bước 2: Lắp ráp phần khoang chứa nước máy rửa bát Hình 2.17 Lắp ráp khoang chứa nước Bước 3: Lắp ráp bơmvan đường ống cho máy rửa bát 34 Hình 2.18: Lắp đặt bơm van đường ống cho máy rửa bát Bước 4: Lắp cánh tay phun lên phân thân xoay 35 Hình 2.19: Lắp cánh tay phun máy rửa bát Bước 5: Lắp giá để bát đĩa vào vị trí ray trượt Hình 2.20: Lắp khay lọc giá để bát đĩa Bước 6: Lắp ráp phần cửa máy rửa bát 36 Hình 2.21: Lắp ráp phần cửa máy rửa bát 37 2.4.Vận hành thử nghiệm máy rửa bát tự động 2.4.1 Quy trình vận hành máy rửa bát tự động Sau thưc lắp ráp phận công tác máy rửa bát kết hợp ghép nối với phận điều khiển ta thu mơ hình máy rửa bát hồn chỉnh Chạy thử nghiêm mơ hình máy rửa bát theo theo bước sau: Bước 1: Chuẩn bị bát đĩa bẩn: Để chạy thử nghiệm mơ hình ta cần chuẩn bị bát đĩa bẩn, sau ăn gạt bỏ phần thức ăn thừa để lại phần bát đĩa bẩn Hình 2.22: Bát đĩa chuẩn bị cho trình rửa Bước 2: Sắp xếp bát đĩa vào máy: Bát đĩa bẩn xếp gọn gàng theo thứ tự, mặt bát phải nghiêng xuống vòi phun, để vòi phun nước lên bát đĩa 38 Hình 2.23: Xếp bát bẩn vào máy rửa bát Bước 3: Khởi động máy rửa bát cách nhấn nút Start: Sau cấp nguồn điện cho máy ta nhấn nút Start màu xanh khởi động hệ thống, nút màu đỏ Reset lại tồn hệ thống Hình 2.24: Các nút điều khiển Sau nhấn nút khởi động hệ thống, công việc chờ khoảng 50 phút tất chu trình hồn thành 39 Hình 2.25: Bắt đầu trình phun rửa Bước 4: Sau trình rửa, sấy bát đũa kết thúc mở máy lấy bát đĩa 40 Hình 2.26:Bát đĩa bẩn sau trình rửa 2.4.2 Kết vận hành thử nghiệm Sau trình rửa bát ta thu kết sau: - Bát đĩa dầu mỡ chất bẩn - Thời gian trình rửa bát đĩa 60 phút bao gồm 40 phút cho trình rửa 20 phút cho q trình sấy khơ bát đĩa - Cơ cấu hoạt động êm khơng giật cục q trình làm việc Nhận xét:Hiệu trình sấy chưa cao bát đĩa sau sấy ướt 41 KẾT LUẬN Kết luận Trải qua thời gian nghiên cứu tìm hiểu lựa chọn ý tưởng thiết kế chế tạo thử nghiệm em hoàn thành đề tài “Nghiên cứu thiết kế phận công tác máy rửa bát” hoàn thiện sản phẩm máy rửa bát Qua trình thực đề tài tốt nghiệp em thu nhiều kinh nghiệm bổ ích củng cố thêm nhiêu kiến thức khí điện tử, phương pháp để giải tốn q trình thiết kế Tồn Đây mơ hình thử nghiệm đồng thời hạn chế mặt kiến thức thời gian nên việc tính tốn thiết kế chưa vào chun sâu được, mà việc thi cơng mơ hình chưa đạt chuẩn mực định Trên sở mơ hình này, muốn phát triển mơ hình lớn để thương mại hóa sản phẩm cần phải tính tốn thiết kế kĩ lưỡng đến chi tiết nhỏ, kể phần điều khiển Tùy theo chức yêu cầu đề mà tính tốn thiết kế cho phù hợp Hướng phát triển đề tài Cải tiến, phát triển thêm nhiều tính khác khả diệt khuẩn tia UV, hay có khả tự giám sát hiển thị lên hình, thêm nhiều chế độ rửa tự động 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO Robert L Mott (1990), Applied Fluid Mechanics, Macmillian Publishing Company Nguyễn Thị Phương – Lê Song Giang (2005), Bài tập lưu chất, NXB thư viện đại học bách khoa Hồ Chí Minh Phillip M Berhart, Richard J Gross, John I Hochstein (1985), Fundamental of Fluid mechanics, Fundamental of Fluid mechanics Nguyễn Thị Bảy (2002), Giáo trình lưu chất, NXB trường đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh Trương Minh Trí, Phạm Quang Huy (2014), Thiết kế khí với Autodesk Inventor, Nhà xuất từ điển Bách Khoa https://www.cadviet.com/forum/ http://codientu.org/ ... thử nghiệm máy rửa bát tự động 2.4.1 Quy trình vận hành máy rửa bát tự động Sau thưc lắp ráp phận công tác máy rửa bát kết hợp ghép nối với phận điều khiển ta thu mơ hình máy rửa bát hồn chỉnh... 2.14:Gắn ray trượt cho giá để bát đĩa 32 Hình 2.15:Giá để bát đĩa hồn chỉnh 2.3 Lắp ráp phận công tác máy rửa bát tự động Quá trình lắp ráp phận công tác máy rửa bát tự động bao gồm bước sau: Bước... tiết - Thiết kế phận khí - Tìm hiểu qui trình lắp ráp Đối tượng nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu thiết kế phận công tác máy rửa bát Phương pháp nghiên cứu Phân tích tổng hợp lý thuyết kết