Nghiên cứu thiết kế, tính toán và chế tạo máy gọt vỏ và lấy cùi thơm bán tự động

Nghiên cứu thiết kế, tính toán và chế tạo máy gọt vỏ và lấy cùi thơm bán tự động Nghiên cứu thiết kế, tính toán và chế tạo máy gọt vỏ và lấy cùi thơm bán tự động Nghiên cứu thiết kế, tính toán và chế tạo máy gọt vỏ và lấy cùi thơm bán tự động Nghiên cứu thiết kế, tính toán và chế tạo máy gọt vỏ và lấy cùi thơm bán tự động Nghiên cứu thiết kế, tính toán và chế tạo máy gọt vỏ và lấy cùi thơm bán tự động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG DÀNH CHO GIẢNG VIÊN TRẺ NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, TÍNH TỐN VÀ CHẾ TẠO MÁY GỌT VỎ VÀ LẤY CÙI THƠM BÁN TỰ ĐỘNG Mã số: T2014 – 02GVT Chủ nhiệm đề tài: ThS ĐẶNG MINH PHỤNG TP HCM, Tháng 12/Năm 2014 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ MÁY BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, TÍNH TỐN VÀ CHẾ TẠO MÁY GỌT VỎ VÀ LẤY CÙI THƠM BÁN TỰ ĐỘNG Mã số: T2014 – 02GVT Chủ nhiệm đề tài: ThS ĐẶNG MINH PHỤNG TP HCM, Tháng 12/Năm 2014 TĨM TẮT NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, TÍNH TỐN VÀ CHẾ TẠO MÁY CẮT VỎ, LẤY CÙI THƠM BÁN TỰ ĐỘNG Ngày nay, sản phẩm trái thơm đƣợc sử dụng phổ biến gia đình Khơng thị trƣờng nƣớc mà thành phẩm thơm đƣợc xuất nƣớc nhƣ Mỹ, EU, Nhật…Tuy nhiên, việc sản xuất sản phẩm từ trái thơm đƣợc tiến hành thủ công, chủ yếu đƣợc thực tay Từ làm giảm suất lực cạnh tranh ngành xuất thơm Trong Việt Nam, cơng trình nghiên cứu chế tạo máy gọt vỏ, lấy cùi thơm chƣa đƣợc quan tâm, đặc biệt nghiên cứu máy gọt vỏ, lấy cùi thơm điều khiển xylanh khí nén Nội dung đề tài trình bày số kết nghiên cứu máy gọt vỏ, lấy cùi thơm bán tự động, nhằm khí hóa việc gọt vỏ lấy cùi thơm, tăng suất, đáp ứng nhu cầu ngày cao công ty sản xuất thơm Kết thử nghiệm cho thấy máy gọt vỏ, lấy cùi hoạt động tốt, miếng thơm đƣợc cắt đẹp, đạt yêu cầu an toàn vệ sinh thực phẩm thẩm mỹ Tùy theo nhu cầu khách hàng mà sản phẩm thu đƣợc có hình dạng theo hệ thống dao cắt định hình sẵn I MỤC LỤC TĨM TẮT I MỤC LỤC II DANH MỤC HÌNH V DANH MỤC BẢNG VII MỞ ĐẦU 1 Tổng quan tình hình nghiên cứu nƣớc thuộc lĩnh vực đề tài 1.1 Trong nƣớc 1.2.1 Hoàn toàn tay 1.2.2 Bán tự động 1.2.3 Tự động Tính cấp thiết đề tài: 11 Mục đích nghiên cứu đề tài: 12 Đối tƣợng nghiên cứu: 12 Phạm vi nghiên cứu: 13 Phƣơng pháp nghiên cứu: 13 CHƢƠNG 1: SƠ LƢỢC VỀ QUẢ THƠM VÀ LỢI ÍCH TỪ QUẢ THƠM 14 1.1 Giá trị dinh dƣỡng trái thơm: 14 1.2 Công dụng cách sử dụng trái thơm: 16 1.3 Yêu cầu trái thơm làm nguyên liệu chế biến: 16 1.4.1 Thơm nƣớc đƣờng 16 1.4.2 Nƣớc thơm ép 16 1.5 Quy trình sản xuất thơm: 18 1.5.1 Quy trình sản xuất thơm đóng hộp: 18 1.6 Giá trị kinh tế trái thơm: 20 1.7 Tình hình thị trƣờng thơm giới: 21 1.8 Tình hình sản xuất tiêu thụ thơm Việt Nam: 22 1.8.1 Tình hình sản xuất thơm Việt Nam 22 1.8.2 Xuất thơm 25 1.9.1 Thu hoạch 26 1.9.2 Bảo quản 26 II CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 27 2.1 Cơng thức tính lực cắt: 27 2.2 Cơng thức tính áp suất lực khí nén: 27 2.3 Cơng thức tính lực đẩy xylanh: 28 2.5 Phần mềm hỗ trợ thiết kế Autodesk Inventor 30 CHƢƠNG 3: PHƢƠNG HƢỚNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP VỀ MÁY GỌT VỎ VÀ LẤY CÙI THƠM 31 3.1 Yêu cầu đề tài 31 3.2 Nguyên lý sơ cấu máy gọt vỏ 32 3.2 Phƣơng hƣớng giải pháp thực 33 3.2.1 Phƣơng án gọt vỏ đục cùi 33 3.2.2 Cơ cấu gọt vỏ đục cùi 33 3.2.3 Cơ cấu cắt đầu thơm 35 3.2.4 Cơ cấu thái lát 36 3.2.5 Phƣơng án điều khiển 37 3.2.6 Lựa chọn phƣơng án 39 CHƢƠNG 4: GIỚI THIỆU VÀ SỬ DỤNG CÁC THIẾT BỊ KHÍ NÉN TRONG MÁY GỌT VỎ 40 4.1 Giới thiệu khí nén: 40 4.2 Hệ thống khí nén bản: 40 4.3 Những đặc trƣng khí nén: 42 4.4.1 Xylanh chuyển động thẳng 43 4.4.2 Cách lắp đặt xylanh 44 4.5 Van điều khiển hƣớng 45 4.5.1 Chức van 45 CHƢƠNG 5: THIẾT KẾ - TÍNH TOÁN MÁY GỌT VỎ 47 5.1 Nguyên lý máy gọt vỏ 47 5.2 Thiết kế máy gọt vỏ 49 5.2.1 Thiết kế cấu cấp thơm 49 5.2.2 Thiết kế cấu kẹp định vị thơm 50 5.2.4 Thiết kế dao gọt vỏ đục cùi 51 5.2.5 Thiết kế cụm thái lát 51 5.2.6 Thiết kế khung máy 52 5.3 Vật liệu chi tiết chủ yếu có máy 52 III 5.4 Tính toán lực sơ chọn xylanh 54 5.4.1 Tính toán lực cắt đầu trái thơm 54 5.4.2 Tính toán lực cắt vỏ lấy cùi trái thơm 56 5.4.3 Tính tốn lực cắt lát cắt nhỏ trái thơm 60 5.5 Thiết kế mạch điều khiển 62 5.5.1 Yêu cầu ban đầu mạch 62 5.5.2 Mạch điện relay 63 5.6 Kiểm nghiệm bền chi tiết quan trọng Inventor 2012 68 CHƢƠNG 6: CHẾ TẠO, THỬ NGHIỆM 76 6.1 Mơ hình thiết kế máy gọt vỏ 76 6.2 Mơ hình kiểm định máy gọt vỏ, lấy cùi thơm 78 KẾT LUẬN- ĐỀ NGHỊ 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO 89 PHỤ LỤC 90 IV DANH MỤC HÌNH Hình 1: Cơng đoạn đục cùi thơm (Công ty TNHH thực phẩm Thơng Tấn) .1 Hình 2: Cơng đoạn gọt vỏ thơm (Công ty TNHH thực phẩm Thông Tấn) Hình 3: Hệ thống gọt vỏ thơm vận hành tay .2 Hình 4: Máy gọt vỏ thơm TM-202 Hình 5: Sơ đồ nguyên lý máy TM-202 Hình 6: Tay gắp Hình 7: Máy gọt vỏ thơm bán tự động Model S-C13 Hình 8: Sơ đồ nguyên lý Hình 9: Máy gọt vỏ thơm tự động .8 Hình 10: Nguyên lý hoạt động Hình 11: Thơm 11 Hình 1.1: Thơm làm thƣơng phẩm 14 Hình 1.2: Sơ đồ sản suất thơm đóng hộp 18 Hình 1.3: Sản phẩm thơm đóng hộp 20 Hình 1.4: Diện tích trồng thơm nƣớc ASEAN 20 Hình 1.5: Xuất thơm nƣớc ASEAN 2002 (tấn) 21 Hình 1.6: Diện tích sản lƣợng thơm Việt Nam 22 Hình 1.7: Tỷ trọng sản xuất thơm số nƣớc giới (%) .23 Hình 1.8: Xuất thơm Việt Nam 1994 – 2002 (USD) 25 Hình 3.1: Thơm xuất .31 Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý máy gọt vỏ thơm 32 Hình 3.3: Cơ cấu Culit .33 Hình 3.4: Nguyên lý gọt vỏ khí nén, thủy lực 34 Hình 3.5: Sơ đồ nguyên lý cụm cắt đầu 36 Hình 3.6: Sơ đồ nguyên lý cụm cắt lát 37 Hình 4.1: Mơ hình hệ thống khí nén 40 Hình 4.2: Xylanh tác động đơn 43 Hình 4.3: Xylanh tác động kép 44 Hình 4.4: Các chi tiết xylanh tác động kép có đệm khí 44 Hình 4.5: Các cách lắp đặt xylanh 45 Hình 4.6: Đế van khí nén 46 Hình 5.1: Nguyên lý hoạt động máy gọt vỏ 47 Hình 5.2: Biểu đồ trạng thái 48 Hình 5.3: Cụm cấp thơm .49 Hình 5.4: Cụm kẹp đẩy thơm 50 V Hình 5.5: Cụm dao cắt đầu 50 Hình 5.6: Cụm dao gọt vỏ đục cùi 51 Hình 5.7: Cấu tạo cụm dao thái lát .51 Hình 5.8: Khung máy .52 Hình 9: Lƣỡi dao cắt đầu .55 Hình 5.10: Đo lực cắt dao cắt đầu 55 Hình 5.11: Một loại xylanh đơi 56 Hình 5.12: Kích thƣớc thơm đƣợc chọn 57 Hình 5.13: Cụm dao gọt vỏ 58 Hình 5.14: Dao lấy cùi .58 Hình 5.15: INOX ống 58 Hình 5.16: Xylanh khí nén .60 Hình 5.17: Dao cắt lát 61 Hình 5.18: Dao thái nhỏ 61 Hình 5.19: Giản đồ hoạt động xylanh 63 Hình 5.20: Sơ đồ mạch khí nén điều khiển 65 Hình 5.21: PLC S7-200 CPU 214 65 Hình 5.22: Giao diện phần mềm STEP7-Micro/WIN .66 Hình 5.23: Sơ đồ đấu nối mạch điều khiển PLC .67 Hình 5.24: Tủ điện điều khiển PLC 68 Hình 5.25: Mơ hình tính tốn FEM Inventor Pro 12 69 Hình 5.26: Mơ hình tính tốn FEM Inventor Pro 12 (chuyển vị) 71 Hình 5.27: Ứng suất hiệu dụng chịu tải phiến định vị xylanh đơi 73 Hình 5.28: Ứng suất hiệu dụng chịu tải cụm dao gọt vỏ 74 Hình 6.1: Mơ hình thiết kế 3D tồn máy gọt vỏ, lấy cùi thơm 77 Hình 6.2: Mơ hình thiết kế 3D tồn máy gọt vỏ, lấy cùi thơm bán tự động .77 Hình 6.3: Máy gọt vỏ, lấy cùi thơm bán tự động .78 Hình 6.4: Thơm đƣợc cắt thành miếng nhỏ .79 VI DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Thông số kỹ thuật máy gọt vỏ MV30 Bảng 2: Thông số kỹ thuật máy gọt vỏ thơm TM-202 Bảng 3: Thông số kỹ thuật máy gọt vỏ thơm bán tự động model S-C13 Bảng 4: Thông số kỹ thuật máy gọt vỏ thơm bán tự động model S-C13 Bảng 1.1: Thành phần hóa học loại thơm .15 Bảng 2: Hàm lƣợng dinh dƣỡng thơm theo tháng năm 15 Bảng 2.1: Hệ số lò xo với đƣờng kính .29 Bảng 4.1: Chức ký hiệu theo ISO van nén khí 46 Bảng 5.1: Thành phần hóa học dịng Inox 304 52 Bảng 5.2: Cơ tính tính chất vật lý Inox 304 53 Bảng 5.3: Bảng so sánh chi phí Inox 304 với loại vật liệu khác 54 Bảng 5.4: Kích thƣớc loại thơm 57 Bảng 5.5: Catalog ống Inox 59 Bảng 5.6: Bảng nhịp hoạt động xylanh A, B, C, D, E, F, G 64 VII Mở đầu MỞ ĐẦU Tổng quan tình hình nghiên cứu nƣớc thuộc lĩnh vực đề tài 1.1 Trong nƣớc Theo thơng tin thu thập đƣợc thị trƣờng Việt Nam, có máy thật hiệu lĩnh vực chủ yếu sử dụng lao động thủ công nhập máy từ nƣớc ngồi Trong Việt Nam lại chƣa có nghiên cứu thực mang lại kết tốt lĩnh vực Chủ yếu sử dụng sức lao động ngƣời Hình 1: Cơng đoạn đục cùi thơm (Cơng ty TNHH thực phẩm Thơng Tấn) Hình 2: Cơng đoạn gọt vỏ thơm (Công ty TNHH thực phẩm Thông Tấn) 1.2 Ngồi nƣớc Cịn thị trƣờng giới có nhiều máy với nhiều cấu khác nhằm mục đích gọt vỏ đục cùi thơm Chia thành nhóm máy: vận hành hồn tồn tay, bán tự động, hoàn toàn tự động theo hƣớng dây chuyền Chƣơng 5: Thiết kế, tính tốn máy gọt vỏ  Kết kiểm nghiệm: Name Minimum Volume 51007.6 mm^3 Mass 0.412142 kg Von Mises Stress 0.00165064 MPa 139.347 MPa 1st Principal Stress -32.6774 MPa 225.162 MPa 3rd Principal Stress -127.343 MPa 79.8013 MPa Displacement mm 0.197272 mm Safety Factor 1.79408 ul 15 ul Stress XX -74.79 MPa 115.418 MPa Stress XY -30.269 MPa 28.0939 MPa Stress XZ -51.5678 MPa 33.3549 MPa Stress YY -48.1249 MPa 95.6602 MPa Stress YZ -43.1393 MPa 32.0238 MPa Stress ZZ -87.3909 MPa 191.32 MPa X Displacement -0.0939164 mm 0.0941137 mm Y Displacement -0.186422 mm 0.0144671 mm Z Displacement -0.0971218 mm 0.0971229 mm Equivalent Strain 0.00000000876033 ul 0.000736558 ul 1st Principal Strain -0.000010794 ul 0.00089846 ul 3rd Principal Strain -0.000533595 ul 0.000000198721 ul Strain XX -0.000210733 ul 0.000280023 ul Strain XY -0.000203884 ul 0.000189234 ul Strain XZ -0.000347348 ul 0.00022467 ul Strain YY -0.000195961 ul 0.000175505 ul Strain YZ -0.000290576 ul 0.000215704 ul Strain ZZ -0.000295517 ul 0.000670512 ul Contact Pressure MPa 86.2878 MPa Contact Pressure X -63.6317 MPa 59.3222 MPa Contact Pressure Y -33.4296 MPa 7.48465 MPa Contact Pressure Z -45.4058 MPa 51.4628 MPa 75 Maximum Chƣơng 6: Chế tạo, thử nghiệm CHƢƠNG 6: CHẾ TẠO, THỬ NGHIỆM 6.1 Mơ hình thiết kế máy gọt vỏ Trong thời gian nghiên cứu, thiết kế, tính tốn cho đề tài, tác giả thiết kế hồn thiện mơ hình máy gọt vỏ thơm bán tự động sử dụng phần mềm Inventor Pro 2012 76 Chƣơng 6: Chế tạo, thử nghiệm Hình 6.1: Mơ hình thiết kế 3D tồn máy gọt vỏ, lấy cùi thơm Hình 6.2: Mơ hình thiết kế 3D toàn máy gọt vỏ, lấy cùi thơm bán tự động (1): Cụm cấp phôi; (2): Tủ điện; (3): Cụm gọt vỏ, lấy cùi; (4): Máng ngăn vỏ; (5): Cụm thái lát; (6): Máng lấy cùi; (7): máng sản phẩm; (8): Khung máy; (9): Máng lấy vỏ; (10): Cụm dao cắt đầu; (11): Cụm đẩy dao cắt đầu 77 Chƣơng 6: Chế tạo, thử nghiệm 6.2 Mơ hình kiểm định máy gọt vỏ, lấy cùi thơm Hình 6.3: Máy gọt vỏ, lấy cùi thơm bán tự động 78 Chƣơng 6: Chế tạo, thử nghiệm Máy đƣợc chế tạo tiến hành thử nghiệm cho kết sau:  Máy gọt vỏ, lấy cùi thơm hoạt động tốt: suất trái/phút  Các miếng thơm đồng đều, thẩm mỹ, đảm bảo an tồn vệ sinh Hình 6.4: Thơm đƣợc cắt thành miếng nhỏ 79 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN- ĐỀ NGHỊ KẾT LUẬN Qua trình thực hiện, tác giả đạt đƣợc kết nhƣ sau:  Đề xuất nguyên lý gọt vỏ, lấy cùi, thái khoanh, cắt nhỏ lát thơm  Thiết kế phận mô hoạt động máy gọt vỏ lấy cùi bán tự động phần mềm Autodesk Inventor 2012  Hồ sơ thiết kế vẽ chi tiết, lắp cụm, vẻ lắp tồn máy  Hồn thành thuyết minh tính toán kiểm nghiệm bền chi tiết quan trọng máy  Gia công lắp ráp máy cắt gọt theo yêu cầu vẽ  Thiết kế mạch điều khiển cấu hoạt động sử dụng PLC điều khiển xylanh khí nén  Chế tạo máy gọt vỏ lấy cùi thơm bán tự động  Năng suất đạt đƣợc: trái/phút (~ 400 trái/giờ)  Máy hoạt động ổn định 87 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Nội Dung Đăng ký TT Kết đạt đƣợc Mức độ hồn thành Tìm hiểu tổng quan khóm Tìm hiểu cấu cắt cùi gọt Tìm hiểu cấu cắt cùi gọt vỏ vỏ Đạt Nghiên cứu thiết kế, tính tốn máy Nghiên cứu thiết kế, tính tốn máy cắt cùi vỏ khóm bán tự động cắt cùi vỏ khóm bán tự động Đạt Thiết kế hệ thống điều khiển điện Đạt Bản vẽ thiết kế: vẽ chi tiết, Bản vẽ thiết kế: vẽ chi tiết, vẽ lắp cụm, vẽ toàn máy, vẽ lắp cụm, vẽ tồn máy, chế tạo thử nghiệm Tìm hiểu tổng quan khóm Thiết kế hệ thống điều khiển điện Đạt Đạt chế tạo thử nghiệm Mơ hình máy cắt cùi vỏ trái khóm 01 máy cắt cùi, gọt vỏ khóm bán tự bán tự động động Đạt 01 Bài báo đăng tạp chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật số 30, ĐH SPKT TP HCM Đạt Bài báo khoa học KIẾN NGHỊ  Thiết kế cấu cấp phôi tự động  Tìm hiểu thị trƣờng thƣơng mại hóa sản phẩm 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí (Tập 1, 2), NXB Giáo dục, Hà Nội 2006 [2] Trần Văn Địch, Nguyễn trọng Bình, Nguyễn Thế Đạt, Nguyễn Viết Tiếp, Trần Xuân Việt, Công Nghệ Chế Tạo Máy, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, Hà Nội 2008 [3] Trần Quốc Hùng, Dung Sai Kỹ Thuật Đo, ĐH SPKT TP HCM, 2012 [4] Bùi Xuân Liêm, Nguyên Lý Máy, ĐH SPKT TP HCM, 2005 [5] PGS.TS Lê Hiếu Giang, TS Nguyễn Thị Hồng Minh, “Giáo Trình Cơng Nghệ Thủy Lực Và Khí Nén”, NXB Đại Học Quốc Gia TP HCM, 2013 [6] Nguyễn Ngọc Phương- Nguyễn Trường Thịnh, “Hệ Thống Điều Khiển Tự Động Khí Nén”, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 2012 [7] ThS Uông Quang Tuyến, “Điều Khiển Tự Động Thủy Lực – Khí Nén”, NXB Hà Nội, 2009 [8] TS Trần Đức Trung – PGS.TS Nguyễn Việt Hùng “Phương Pháp Phần Tử Hữu Hạn” NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật,2012 Tiếng Anh [09] John E Bringas, Editor, Handbook of Comparative World Steel Standards, Third Editio, 1953 Nguồn Khác [10] http://www.smcpneumatics.com/CDG1BA20-100.html [11] http://moderno.com.vn/ecatelogue/catelogue1.html#page-8-9 [12] http://maythuyluc.net/van-phan-phoi-khi-nen-KCC [13] http://smcvn.com.vn/product_dt_818307_van-khi-nen-chanto [14] http://teckmeng.webs.com/products.htm 89 PHỤ LỤC PHỤ LỤC Thiết kế mạch: 90 PHỤ LỤC 91 PHỤ LỤC 92 PHỤ LỤC 93 PHỤ LỤC Bảng 9.1 : Thông số kỹ thuật loại Xilanh CM2 hãng SMC Bảng 9.2 Bảng phụ kiện cho Xilanh CM2 hãng SMC 94 PHỤ LỤC Bảng 9.3 Thơng số kích thƣớc Xilanh CM2 hãng SMC 95 S K L 0 ... dao gọt vỏ 74 Hình 6.1: Mơ hình thiết kế 3D toàn máy gọt vỏ, lấy cùi thơm 77 Hình 6.2: Mơ hình thiết kế 3D tồn máy gọt vỏ, lấy cùi thơm bán tự động .77 Hình 6.3: Máy gọt vỏ, lấy cùi thơm. .. đặc biệt nghiên cứu máy gọt vỏ, lấy cùi thơm điều khiển xylanh khí nén Nội dung đề tài trình bày số kết nghiên cứu máy gọt vỏ, lấy cùi thơm bán tự động, nhằm khí hóa việc gọt vỏ lấy cùi thơm, tăng... 3: PHƢƠNG HƢỚNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP VỀ MÁY GỌT VỎ VÀ LẤY CÙI THƠM 3.1 Yêu cầu đề tài Máy đóng gọt vỏ lấy cùi thơm bán tự động đƣợc thiết kế nhằm phục vụ cho việc gọt vỏ, lấy cùi thơm với số lƣợng