Đĩa chiên:
Do đĩa chiên dùng để nƣớng bánh nên đòi hỏi phải chọn vật liệu sao cho đảm bảo an toàn vệ sinh. Hiện nay, có rất nhiều vật liệu dùng trong ngành thực phẩm dùng để nƣớng bánh nhƣ inox, gang, nhôm.
- Inox là một dạng hợp kim của sắt chứa tối thiểu 10,5% crôm. Inox có độ bền nóng cao và chống chịu ăn mòn cao nhƣng giá thành cao.
- Gang là hợp kim Fe-C với hàm lƣợng các bon lớn hơn 2,14%. Gang là vật liệu giòn có nhiệt độ nóng chảy khoảng 1150 dến 12000C, khó gia công.
- Nhôm có nhiệt độ nóng chảy khoảng 6600
C. Nhôm rất mềm (chỉ sau vàng), dễ uốn (đứng thứ sáu) và dễ dàng gia công trên máy móc hay đúc; nó có khả năng chống ăn mòn và bền vững do lớp ôxít bảo vệ. Nó cũng không nhiễm từ và không cháy khi để ở ngoài không khí ở điều kiện thông thƣờng, có rất nhiều trên thị trƣờng.
- Đĩa chiên dùng để nƣớng bánh phải giữ nhiệt và dẫn nhiệt tốt. Ngoài ra, đĩa chiên đƣợc chọn phải dễ gia công và đảm bảo vệ sinh. Nhận thấy những đòi hỏi đó chúng em chọn nhôm làm vật liệu chính để nƣớng bánh.
Bảng 3.1: Bảng thông số đĩa chiên bánh Bề dày 10mm Bề rộng vân 1mm Bề sâu vân 1mm Đƣờng kính 260 mm Vật liệu Nhôm
Đĩa chiên bánh đƣợc thiết kế: mặt trên của đĩa chiên đƣợc đi các đƣờng vân, với kích thƣớc hợp lý nhằm mục đích giúp dầu thấm đều lên đĩa chiên và đảm bảo bánh không bị khét và chín đều hơn.
Mâm quay
Hình 3.1.7 Mâm xoay lớn
Do sử dụng trong môi trƣờng dầu để đảm bảo vệ sinh nên nhóm sử dụng inok làm vật liệu để chế tạo.
CBHD: Ths. Nguyễn Văn Mƣớt SVTH: Trần Minh Thuận
Ks. Trần Lê Trung Chánh Trần Văn Triều
45
Bảng 3.2 Bảng thông số mâm xoay
Trục lớn Cao 40mm rộng 27mm Trục nhỏ Cao 50mm rộng Dày 1mm Đƣờng kính 480 mm Vật liệu Inok 3.1.5 Khung máy
Khung máy là một phận rất quan trọng đảm bảo độ cứng vững của máy, tính thẩm mỹ và khả năng chịu tải của thiết bị.
Vì thế, sau khi tìm hiểu và tính toán nhóm quyết định chọn thép V30 Thái Nguyên làm vật liệu chính làm khung máy.
Bảng 3.3: Bảng thông số khung máy
Rộng 590 mm
Dài 900 mm
Vật liệu Sắt
Cao 1100mm
3.1.6 Thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu đốt nóng
Giới thiệu chung:
Từ rất lâu, con ngƣời đã biết sử dụng những nguồn nguyên liệu sẵn có nhƣ củi, rơm rạ, than. Nhƣng những nhiên liệu này khi đốt sinh ra lƣợng khói rất lớn gây ô nhiễm môi trƣờng không khí và ảnh hƣởng sức khỏe con ngƣời khi hít phải. Vì vậy, với sự phát triển liên tục của khoa học công nghệ con ngƣời đã nghiên cứu tìm ra nhiều nguồn nguyên liệu sạch nhằm giảm ô nhiễm không khi nhƣ dầu diesel, xăng, gas. Ngoài ra, điện trở nhiệt cũng đƣợc con ngƣời sử dụng phổ biến để đốt nóng. Do nhu cầu sử dụng: đầu đốt quay liên tục trên mâm chính, nhận thấy chỉ có gas và điện trở nhiệt là phù hợp nhất. Điện trở nhiệt có giá thành thấp dễ sử dụng và rất phổ biến nhƣng trong trƣờng hợp không có nguồn điện thì không thể sử dụng đƣợc còn gas thì có thể sử dụng mọi lúc mọi nơi nên nhóm quyết định chọn gas làm nhiên liệu cho hệ thống đốt.
Tên đầy đủ của gas là khí đốt hóa lỏng, viết tắt là LPG (Liqid Petrolium Gas). Gas là hỗn hợp của các chất Hydrocacbon, trong đó thành phần chủ yếu là khí Propane (C3H8), Butane (C4H10) và một số thành phần khác. LPG tồn tại trong thiên nhiên ở các giếng dầu hoặc giếng gas và cũng có thể sản xuất ở các nhà máy lọc dầu. LPG có những đặc tính cơ bản:
+ Không màu. + Không mùi. + Dễ cháy.
+ Nặng hơn không khí.
CBHD: Ths. Nguyễn Văn Mƣớt SVTH: Trần Minh Thuận
Ks. Trần Lê Trung Chánh Trần Văn Triều
47
- Gas đƣợc nén vào bình trở thành thể lỏng, khi thoát ra ngoài lại chuyển thành thể khí (1kg gas thể lỏng ở trong bình, khi thoát ra ngoài tạo thành 250 lít thể khí).
- Gas ở trạng thái nguyên chất không có mùi, không có màu. Sở dĩ trong thực tế gas có mùi là do nhà sản xuất pha trộn thêm chất tạo mùi đặc trƣng để giúp phát hiện hơi gas khi xảy ra sự cố rò rỉ.
Thiết kế hệ thống dẫn gas:
Việc thiết kế hệ thống dẫn gas là hết sức quan trọng vì nó có thể gây nguy hiểm. Một hệ thống gas gồm có: dây dẫn, đầu đốt gas mini, van an toàn và bình chứa gas. Khí gas là khí rất dễ cháy mà trong khi đó các đầu đốt thì chuyển động xoay tròn trên mâm lớn còn bình gas cố định nên đó cũng là một khó khăn lớn mà nhóm cần phải giải quyết. Cuối cùng, để đáp ứng tất cả vấn đề trên nhóm sử dụng phƣơng pháp lồng trục để dẫn gas đến các thiết bị đầu đốt cụ thể là gas đƣợc bơm vào trục chứa tập trung từ bình gas sau đó đƣa lên trục chính và dẫn ra 6 đầu đốt (Hình 3.10).
Hình 3.1.10 Hệ thống đƣờng gas
Những dấu hiệu cho thấy gas rò rỉ và cách xử lí:
- Dấu hiệu: có mùi lạ, bếp gas không bắt lửa, ngọn lửa cháy bất thƣờng, có mùi gas thoát ra ngoài.
- Cách xử lí khi gas bị rò rỉ:
+ Khóa ngay van bình gas sau đó khóa van đầu đốt. + Mở hết các cửa để giảm nồng độ của gas.
+ Tuyệt đối không bật bếp, không bật tắt các thiết bị điện, vì có thể tạo ra tia lửa điện gây cháy nổ.
+ Sau đó tìm ra nguyên nhân gas bị rò rỉ. Nếu vẫn không giải quyết đƣợc thì phải nhờ đến nhân viên bảo trì đến để giải quyết…
Tuy nhiên, cần lƣu ý nơi làm việc phải đƣợc trang bị đầy đủ các thiết bị phòng cháy chữa cháy để tránh trƣờng hợp phát sinh sự cố.
CBHD: Ths. Nguyễn Văn Mƣớt SVTH: Trần Minh Thuận
Ks. Trần Lê Trung Chánh Trần Văn Triều
49
3.1.7 Thiết kế bộ phận bôi dầu
Từ thực tế cho thấy, mỗi công nhân ngồi tráng bánh vừa phải lấy bánh trên sáu đĩa chiêng vừa bôi dầu liên tục nên rất là cực nhọc, do máy hoạt động liên tục trong nhiều giờ và môi trƣờng làm việc thì nóng ảnh hƣởng rất nhiều tới sức khỏe, thấy đƣợc sự khó khăn đó nhóm quyết định thiết kế thêm cơ cấu bôi dầu, góp phần nào giảm bớt sức lực cho ngƣời lao động.
Dầu đƣợc cho vào bộ phận chứa, ở đó sẽ có van đóng mở bằng tay để ngƣời công nhân có thể thuận tiện điều chỉnh lƣợng dầu khi thấy dầu trên đĩa chiên quá khô hay quá ƣớc thì họ có thể điều chỉnh cho hợp lý. Dầu đƣợc truyền xuống bộ phận bôi dầu nhờ ống dẫn, trên đó đƣợc khoan một dãy các lổ nhỏ giúp dầu có thể xuống đều trên cơ cấu bôi dầu và đƣa đến đĩa chiên.
Cách bố trí bộ phận bôi dầu:
Bộ phận bôi dầu đƣợc gắn trên khung máy, trên có gắn cọ để bôi dầu và chiều dài đầu cọ bằng bán kính đĩa chiên (130mm) khi đĩa chiên quay tròn thì dầu đƣợc bôi khắp đĩa chiên.
3.1.8 Hình thiết kế 3D hoàn chỉnh
Hình 3.1.12 Hình 3D hoàn chỉnh 1
CBHD: Ths. Nguyễn Văn Mƣớt SVTH: Trần Minh Thuận
Ks. Trần Lê Trung Chánh Trần Văn Triều
51
3.1.9 Hình ảnh thực tế
Hình 3.1.14 Đĩa chiên bánh
CBHD: Ths. Nguyễn Văn Mƣớt SVTH: Trần Minh Thuận
Ks. Trần Lê Trung Chánh Trần Văn Triều
53
3.2 ĐIỀU KHIỂN
3.2.1 Lƣu đồ điều khiển
Sai Sai Start Động cơ Đánh bột ON I0.0=1 Động cơ hứng bột quay ra Q0.2=1 I0.7=1, Cảm biến On
Động cơ chuyển mâm dừng sau đó động cơ hứng bột quay vào
Q0.3=1 I0.5 =1
Động cơ hứng bột dừng, Q0.4=1 động cơ chuyển mâm quay
I0.6=1 và Đợi 5s Sai Sai Đúng Đúng Đúng Đúng
Các ngõ kết nối PLC
- I0.0 Công tắt khởi động
- I0.5 nối với công tắt hành trình kích động cơ hứng bột đƣa ra - I0.6 nối với công tắt hành trình kích động cơ hứng bột đƣa vào - I0.7 Nối với cảm biến
- Q0.2 Ngõ ra điều khiển động cơ hứng bột đƣa ra - Q0.3 Ngõ ra điều khiển động cơ hứng bột đƣa vào - Q0.4 Ngõ ra điều khiển động cơ chuyển mâm.
Quy trình hoạt động
Sau khi cấp nguồn động cơ đánh bột quay với tốc độ hợp lý. Bật công tắt tác động I0.0 thì Cơ cấu hứng bột đƣa ra đến khi tác động I0.5 thì dừng lại và động cơ chuyển mâm quay nếu gặp cảm biến thì dừng lại (ngƣợc lại thì tiếp tục quay), sau đó tay quay hứng bột đƣa vào đến khi tác động I0.6 thì dừng lại. I0.6 bị tác động thì timer bắt đầu đếm 5s và on thì cơ cấu hứng bột tiếp tục đƣa ra và lặp lại quy trình trên.
CBHD: Ths. Nguyễn Văn Mƣớt SVTH: Trần Minh Thuận
Ks. Trần Lê Trung Chánh Trần Văn Triều
55
3.2.2 Mạch điều khiển tốc độ động cơ
Là mạch động lực nhận tín hiệu PWM từ module điều khiển . Từ tín hiệu này tạo dòng kích motor DC, mỗi mạch điều khiển một động cơ DC, đề tài này sử dụng hai mạch để điều khiển hai động cơ ( động cơ tay quay và động cơ quay đĩa chiên). Sơ đồ nguyên lí nhƣ hình 3.2.1.
Sơ đồ nguyên lý:
Hình 3.2.1 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển tốc độ motor DC
Chú thích:
Vin: Cấp nguồn 12v : 18v MOTOR-OUT: Nối motor DC. IC 7812: Cấp nguồn cho IC555 IC555: Dao động tạo xung PWM. IRF540: IC điều khiển.
R1: Điều chỉnh tốc độ động cơ.
D1, D2: Tạo đƣờng nạp, xả độc lập cho C1 D3: Triệt xung gai, bảo vệ Mosfet.
Nguyên lý hoạt động:
Chân 8, cấp nguồn Vcc, chân 2 đƣa lên nguồn cho phép 555 hoạt động. chân 1 nối GND, chân 5 có tụ nhỏ C2 để ổn định mức điện áp cho các mạch thành phần bên trong 555, có thể bỏ qua chân 5 nhƣng không khuyến khích.
Chân 2 và 6 nối nhƣ mạch tạo dao động.
Khi cấp nguồn, tụ điện C1 chƣa có điện, bắt đầu nạp điện, thời gian quá độ này xem nhƣ tụ ngắn mạch,chân trigger (2) ở mức thấp cho phép mạch hoạt động, tụ C1 nạp điện qua D2.
Khi C1 đƣợc nạp điện đến 2/3Vcc, lúc này xem nhƣ tụ no điện, và dừng nạp,tụ lúc này xem nhƣ hở mạch,, chân 6 đƣợc kích hoạt , đầu ra chân 3 có điện.. C1 xả qua D1 và bên phải P1. chân 3 xuống thấp .Điện áp C1 xuống dƣới
1/3vcc, bắt đầu chu kì mới.
D2 là diode xung đáp ứng đƣợc tần số cao.tụ C1 luôn đƣợc nạp bằng 1 phía của R1 và xả về phía bên kia nên tổng thời gian nạp xả luôn giống nhau. Đây chính là điều chế PWM.
Để bảo vệ các linh kiện khỏi dòng nghịch do cuộn dây của động cơ gây ra,nên thêm vào diode phân cực ngƣợc 2 đầu động cơ.(tải trở có thể không cần.)
Khi thay đổi các điện trở R1, R2 và giá trị tụ C1 bạn sẽ thu đƣợc dao động có tần số và độ rộng xung theo ý muốn theo công thức:
T = 0.7×(R +2R2)×C1 và f = 1.4/( (R1+2R2)×C1) T = Thời gian của một chu kỳ toàn phần tính bằng (s) f = Tần số dao động tính bằng (Hz)
R1 = Điện trở tính bằng ohm (W ) R2 = Điện trở tính bằng ohm ( W ) C1 = Tụ điện tính bằng Fara ( F )
CBHD: Ths. Nguyễn Văn Mƣớt SVTH: Trần Minh Thuận
Ks. Trần Lê Trung Chánh Trần Văn Triều
57 T = Tm + Ts, T : chu kỳ toàn phần
Tm = 0,7x( R1+R2 )xC1, Tm : thời gian điện mức cao Ts = 0,7xR2xC1, Ts : thời gian điện mức thấp
Các linh kiện trong mạch:
R1 = Biến trở 50K. R2 = 47K R3 = 1K D1, D2 = 1N4007 D3 = Diode 3A U1 = IC 555 U4 = IC 7812
Q2 = MosFET IRF 540N/TO C1, C2 = 104
C3 = 470 50V
3.3 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC
Sau thời gian nghiên cứu, thiết kế và cố gắng thực hiện, đề tài đã hoàn thành. Nhóm đã hoàn tất mục tiêu đề tài đặt ra. Cụ thể nhƣ sau:
3.3.1 Phần cơ khí
Phần cứng cơ khí đƣợc thiết kế đơn giản, nhóm đã cố gắng thiết kế nhỏ gọn, cơ cấu chuyển động phù hợp. Lựa chọn vật liệu và thiết bị thông dụng, dễ tìm kiếm trên thị trƣờng, giá thành chế tạo thấp và độ chính xác cao.
- Sử dụng sắt V30 Thái Nguyên làm vật liệu làm khung máy, khung máy có dạng hình hộp thuận tiện cho ngƣời thợ làm bánh họ có thể ngồi làm mà không cần phải đứng.
- Cải tiến hơn so với đề tài trƣớc là nâng đĩa chiên từ 4 đĩa lên 6 đĩa và giảm độ dầy đĩa xuống từ 20mm xuống 10. Từ đó có thể giảm bớt lƣợng đốt nóng, giảm đƣợc sức nóng cho ngƣời lao động.
- Cải tiến thêm cơ cấu bôi dầu tự động.
3.3.2 Kết quả
- Nghiên cứu và chế tạo thành công máy nƣớng bánh tráng rế với sản phẩm làm ra đạt độ đồng đều hơn nhiều so với sản phẩm làm bằng tay (hình 3.31).
Hình 3.3.1 Bánh tráng rế làm thủ công bên trái và làm bằng máy bên phải.
- Tạọ ra ba cở bánh khác nhau. Sử dụng mạch điều khiển PWM cho 2 motor 12VDC để có thể thay đổi đƣợc độ dày của bánh.
- Thời gian tráng bánh chỉ cần 5s là xong một cái bánh và luôn đƣơc bôi dầu nhờ cơ cấu bôi dầu tự động đảm bảo bánh không bị khô.
CBHD: Ths. Nguyễn Văn Mƣớt SVTH: Trần Minh Thuận
Ks. Trần Lê Trung Chánh Trần Văn Triều
59
Hình 3.3.2 Bánh tráng rế thành phẩm 1
Hình 3.3.3 Bánh tráng rế thành phẩm 2 - Kết quả lý thuyết:
5s tráng xong bánh + 2s chuyển mâm = 7s làm xong cái bánh Nên ta có, 60s/7s = 8.57 bánh/phút
Từ đó suy ra năng suất có thể đạt đƣợc là 514 bánh/giờ. - Kết quả thực nghiệm:
Bảng 3.1.1: Kết quả thực nghiệm
Lần thực nghiệm Thời gian Kết quả
Lần thứ 1 10 phút 85 cái bánh Lần thứ 2 10 phút 82 Cái bánh Lần thứ 3 10 phút 85 cái bánh
Tính kết quả trung bình: (85+82+85)/3= 84 bánh/10phút.
CBHD: Ths. Nguyễn Văn Mƣớt SVTH: Trần Minh Thuận
Ks. Trần Lê Trung Chánh Trần Văn Triều
61
CHƢƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
4.1 KẾT LUẬN
Sau thời gian làm đề tài tốt nghiệp cuối cùng nhóm cũng đã hoàn thành. Trong suốt thời gian nghiên cứu và chế tạo máy nƣớng bánh tráng rế cải tiến, nhóm đã tích lũy đƣợc nhiều kinh nghiệm, cũng cố lại những kiến thức đã học và tìm tòi, học hỏi thêm nhiều kiến thức về một lĩnh vực mới so với ngành học.
Qua quá trình tính toán, thiết kế và chế tạo máy nƣớng bánh tráng rế cải tiến nhóm đã đạt đƣợc mục tiêu đặt ra. Bên cạnh những ƣu điểm thì máy vẫn còn có những khuyết điểm.
Ưu điểm:
- Giá thành thấp (dƣới 25 triệu đồng)
- Tạo ra nhiều bánh có kích thƣớc và màu sắc khác nhau.
- Thay thế lao động thủ công bằng lao động máy móc ở khâu rải bột và bôi dầu. - Tiết kiệm đƣợc bột hơn so với lao động thủ công, hạn chế đƣợc sức nóng cho
ngƣời thợ làm bánh. - Đảm bảo hợp vệ sinh
- Dễ di chuyển nhờ 4 bánh xe - Dễ dàng vận hành
Nhược điểm:
- Chƣa tự động hoàn toàn
- Còn sử dụng gas để đốt nóng nên vẫn chƣa đảm bảo độ an toàn tuyệt đối. - Môi trƣờng làm việc vẫn còn nóng và khói do sử dụng gas.
Tuy nhiên, về năng suất thì nhóm vẫn chƣa đạt đƣợc nhƣ mục tiêu đặt ra là năng suất tăng lên có thể đạt hơn 600 bánh/giờ mà chỉ đạt đƣợc 504 bánh/giờ.
4.2 KIẾN NGHỊ
- Tiếp tục nghiên cứu và cải tiến máy ở cấp độ tự động hoàn toàn.