Thiết kế mô hình

3.3.2.1. Băng chuyền

- Với nhiệm vụ đưa chuối đã xử lý tới mô hình để tiến hành gọt vỏ. Băng chuyền được thiết kế có chiều dài 690mm, chiều rộng là 110mm có thể vận chuyển chuối từ 8 đến 10 quả, chuối được đặt bằng tay theo phương dọc lần lượt vào cơ cấu gọt vỏ.

Hình 3.5: Băng tải.

- Cấu tạo của băng chuyền: Bộ truyền động xích, trục lăn, khung đỡ. - Loại băng chuyền được sử dụng là băng chuyền PVC .

3.3.2.2. Cụm cơ cấu dao gọt- Phương pháp gọt vỏ - Phương pháp gọt vỏ

+ Hiện tại có hai phương pháp gọt được ứng dụng trên thị trường. Phương pháp sử dụng cơ cấu đàn hồi (loxo nén và ép) để thay đổi lực cắt gọt của dao và độ dày của sản phẩm cần gọt, ưu điểm của phương pháp này là cơ cấu nhỏ gọn, thay đổi kích thước sản phẩm gọt nhanh chóng và dễ dàng tháo lắp bảo trì.

Hình 3.6: Cơ cấu dao cắt sử dụng lực đàn hồi của lò xo.

+ Phương án sử dụng khí nén để điều chỉnh và cố định góc của dao gọt, phương án này có ưu điểm là điều chỉnh nhánh chóng, tuy nhiên có nhược điểm công kềnh hơn, khó bố trí dao cắt hơn và khoảng điều chỉnh biên dạng cắt nhỏ.

Máy gọt chạy theo dao cắt Máy gọt cánh tay ép khí nén

Cơ cấu

Cơ cấu gọn, sử dụng bộ dao lò xo, dễ dàng tháo lắp

bảo trì, độ bên lâu cho ra sản phẩm đẹp, tùy chỉnh

theo biên dạng

Bộ dao cánh tay được kết hợp với bộ khí nén, cho ra lực cắt tối ưu, nhược điểm bào sẽ quá

lực vào phần thịt quả làm tổn thất trên lượng sản phẩm đưa

ra Năng suất theo giờ Từ 6000 – 8500 sản phẩm đầu ra Từ 2500 – 3000 sản phẩm đầu ra Khả năng gọt sạch vỏ Đạt chất lượng tốt lượng vỏ bào ra lên đến 99%

Chất lượng tốt lượng vỏ bào 98-105 % Thời gian sử dụng bảo dưỡng Từ 48-52 tiếng sử dụng bảo dưỡng dao

Vệ sinh sau ngày sử dụng

Từ 48-52 tiếng sử dụng bảo dưỡng dao

Vệ sinh sau ngày sử dụng Nhiên liệu

tiêu thụ Tiêu tốn 5kw/h Tiêu tốn 4.3kw/h

Giá thành Trung bình Cao

Bảng 3.3: So sánh máy gọt chạy theo dao cắt và cánh tay ép khí nén.

+ Dựa trên số liệu bảng trên nhóm nghiên cứu thấy rằng phương pháp sử dụng dao đàn hồi cho năng suất tối ưu, hoạt động nhẹ nhàng trơn tru và cho thành phẩm tốt, phù hợp với yêu cầu của cơ sở sản xuất. Hệ thống chuyển động với con lăn theo cụm dễ thay thế và vệ sinh. Do đó nhóm nghiên cứu lựa chọn phương pháp gọt vỏ này làm cơ sở nghiên cứu cho máy gọt vỏ chuối bơm.

3.3.2.3. Bộ dao

Hình 3.8: Bộ dao.

Hiện nay có rất nhiều loại vật liệu có thể sử dụng để chế tạo bộ dao chẳng hạn như sắt, nhôm, thép... Ở mỗi loại đều có ưu và nhược điểm khác nhau phụ thuộc vào tính chất khác nhau của nguyên liệu. Trong quá trình nghiên cứu và tìm hiểu về nhiều loại vật liệu khác nhau, nhóm thấy được điều kiện cần là phải có độ cứng phù hợp, dạng vật liệu không gỉ. Dựa vào đó nhóm đã quyết định chọn thép là vật liệu chính để chế tạo bộ dao. Cánh dao trái được liên kết với tấm gá thông qua bạc đạn giúp cho cánh dao có thể co bóp uyển chuyển, ở phía đầu là bộ phận trữ dao với công dụng cố định lưỡi, có thể tháo lắp trong trường hợp cần thay thế khi dao bị hư hỏng, ngoài ra người công nhân có thể thay đổi góc dao tuỳ ý để phù hợp với lát cắt. Về phía đối diện cánh dao phải được bố trí thêm một tấm gá nhỏ liên kết với một lò xò với chiều dài 1cm, đường kính 5mm nhằm tạo thêm độ đàn hồi và vững chắc cho cánh dao khi co bóp.

3.3.2.4. Lưỡi dao

Hình 3.9: Lưỡi dao.

Trên thị trường hiện nay, đang có rất nhiều loại lưỡi dao đa dạng có thể gọt vỏ được các nguyên liệu hằng ngày như cà rốt, khoai tây,… Lưỡi dao được chế tạo bằng các vật liệu khác nhau như inox, thép,.. Với tính đặc thù của vỏ chuối thường cứng và nhiều nhựa nên nhóm nghiên cứu đã chọn loại lưỡi dao làm bằng thép không gỉ, nhằm đảm bảo trong quá trình cắt lưỡi dao không bị gỉ, sét làm ảnh hướng đến chất lượng đầu ra của sản phẩm, ngoài ra lưỡi dao có khả năng chống oxi hoá tốt, độ cứng và bền là một lợi thế giúp cho lưỡi dao tăng thêm vững chắc không bị mài mòn trong suốt quá trình cắt diễn ra.

Với lưỡi dao ở mỗi bộ, nhóm đã bố trí với góc nghiêng 22°, nhằm tạo độ nghiêng phù hợp để lưỡi dao cắt dễ tiếp cận vào phần vỏ ngoài của chuối, mà không ảnh hưởng gì đến phần ruột bên trong. Ngoài ra ở mỗi lưỡi dao có thêm phần rãnh thoát vỏ nhầm giúp cho vỏ sau khi gọt xong có thể thoát ra mà không làm gián đoạn ở mỗi khâu cắt khi chuối đi qua. Để thuận tiện cho việc thay đổi góc dao nhóm đã bố trí hai đầu của dao khớp xoay được liên kết với khung của bộ dao, giúp người công nhân dễ dàng tháo lắp và bố trí lại góc dao cho phù hợp.

3.3.2.5. Chi tiết lò xo

Hình 3.10: Lò xo kết nối với bộ dao.

Trên thị trường với hai kiểu lo xo thông dụng điển hình như dạng đẩy và nén. Cơ cấu dao hoạt động nhờ hai cánh tay đòn làm chủ lực, co bóp theo biên dạng đường kính của chuối nên nhóm nghiên cứu đã bố trí dùng lo xò đẩy với kích thường chiều dài là 20mm và đường kính 5mm, gắn trực tiếp ở hai đầu của cánh tay đòn giúp cho cơ cấu dao có thể linh hoạt uyển chuyển theo các biên dạng khác nhau của chuối.

Ngoài ra nhóm cũng bố trí sẵn một lò xo đẩy liên kết trực tiếp với tấm gạ nhỏ, nhằm tăng tính đàn hồi và độ vững chắc cho một cánh tay dao đảm bảo trong quá trình gọt liên tục cánh dao không bị lệch và lưỡi dao không bị xê dịch đáng kể.

Lò xo nén Lò xo đẩy

3.3.2.6. Cách bố trí

Hình 3.11: Cách bố trí dao.

Tổng quan dao gồm 6 bộ được bố trí mỗi cặp cách nhau 140mm bao gồm cả con lăn, chuối sau khi gọt ở giai đoạn đầu sẽ được truyền đều sang khâu gọt thứ 2, quá trình gọt diễn ra liên tục cho đến cặp dao cuối cùng, để đảm bảo khi chuối lướt qua từng bộ, lưỡi dao sẽ ăn đều từng lớp vỏ, nhóm đã bố trí mỗi bộ dao có góc nghiêng khác nhau, theo đường vòng tròn cho chuối đi qua trong suốt trình tự cắt diễn ra.

Ở giai đoạn đầu, khi người công nhân xếp hàng loạt trái chuối với phương thẳng hàng được đặt trên bề mặt của băng tải, động cơ hoạt động làm băng tải dịch chuyển đưa chuối đi vào giai đoạn cắt đầu tiên nhờ tác động quay tròn của bộ lặn chuối được giữ chặt và tịnh tiến vào lát cắt thứ nhất, bộ dao 1 và 7 được bố trí với góc 90 lát cắt đầu tiền sẽ lấy đi lượng vỏ của chuối khoảng 15%.

Hình 3.13: Lưỡi dao góc 60.

Tiếp đến nhờ lực đẩy của 4 cặp lăn chuối sẽ được dịch chuyển đến giai đoạn cắt thứ 2. Khác với cặp thứ nhất, ở cặp dao 2 và 8 lần này nhóm đã bố trí lưỡi dao nghiêng với góc 60, để dao đảm bảo sẽ cắt được phần vỏ tiếp theo của chuối với 15%.

Sau khi gọt được khoảng 30% vỏ, chuối tiếp tục được vận chuyển đến khâu cắt thứ 3, ở lần cắt này góc dao đã thay đổi, cặp dao 3 và 9 được bố trí góc nghiêng khoảng 30. Với lượt cắt này bộ dao sẽ ăn tới 15% phần vỏ chuối chưa gia công.

Hình 3.15: Lưỡi dao góc 180.

Giai đoạn tiếp theo chuối được vận chuyển mượt mà đến khâu gọt thứ 4 do sự linh hoạt, mềm mại và đồng bộ của các lăn đảm bảo vẫn giữ nguyên được biên dạng của quả chuối cho đến khi cặp dao 4 và 10 có góc nghiêng 180gọt được phần tiếp của quả chuối.

Khi đã gọt được hơn một nửa quả chuối, với lần cắt thứ 5 nhóm đã bố trí cặp dao 5 và 11 với góc nghiêng 150 cộng với bộ cơ cấu dao vững chắc cho lưỡi dao có thể ăn tiếp phần vỏ của chuối.

Hình 3.17: Lưỡi dao góc 120.

Ở lần cắt cuối sau khi gọt được 75% lượng vỏ chuối, bộ dao 6 và 11 với góc nghiêng 120, có nhiệm vụ gọt đi phần vỏ cuối khoảng 15% quả chuối, trước khi di chuyển qua con lăn về bộ phận thái lát.

3.3.2.7. Bộ con lăn và cụm cơ cấu lò xo đẩy

Bộ con lăn

Theo khảo sát trên thị trường có một số loại con lăn như: con lăn inox, con lăn thép mạ kẽm, con lăn nhôm, con lăn nhựa...dựa trên các đặt tính vật lý của quả chuối thì nhóm nghiên cứu chọn con lăn nhựa được chế tạo từ nhựa MC với trọng lượng nhẹ, đảm bảo độ cứng, khả năng đàn hồi và khả năng chịu nhiệt cao.

Hình 3.18: Nhựa MC.

Một bộ phận của mô hình gồm có 1 bộ dao và 2 bộ con lăn có thể loại bỏ được 15% lượng vỏ của quả chuối, với thiết kế 6 bộ phận gồm 6 bộ dao và 12 bộ con lăn sẽ loại bỏ được khoảng hơn 90% lượng vỏ của quả chuối. Hai bộ con lăn còn lại có vai trò vận chuyển chuối đã được gọt vỏ sang giai đoạn thái lát.

Khi gọt vỏ chuối bằng phương pháp thủ công thì công nhân cần 6 lát gọt để loại bỏ lớp vỏ. Để thực hiện quá trình gọt vỏ tự động mô hình được thiết kế với hành trình có chiều dài là 935mm được bố trí 6 bộ dao và 14 bộ con lăn đan xen.

Hai bộ con lăn được bố trí với khoảng cách từ tâm của 2 con lăn là 60mm, ngắn hơn so với chiều dài của quả chuối để đảm bảo trong quá trình gọt quả chuối không bị rơi ra khỏi hành trình gọt.

Hình 3.20: Khoảng cách từ tâm của 2 bộ con lăn.

Với đường kính của chuối từ 30-50mm thì bộ con lăn gồm bánh lăn chủ động và bị động được bố trí song song theo trục dọc với khoảng cách giữa hay đỉnh con lăn là 28mm nhằm mục đích giữ chặt quả chuối tạo lực ma sát đẩy chuối về phía trước. Đảm bảo chuối có thể giữ chặt và tiếp tục đến hết hành trình gọt khi đường kính chuối giảm dần quá các bộ dao.

Bánh lăn bị động liên kết với bộ lò xo phía sau, khi chuối đi qua thì con lăn di chuyển để điều chỉnh phù hợp với đường kính của quả chuối.

Có 2 loại con lăn chính

Hình 3.22: Con lăn chủ động. Hình 3.23: Con lăn bị động.

- Con lăn chủ động làm nhiệm quay chính được kết nối trực tiếp với động cơ thông qua trục và dây xích. Dẫn hướng cho sản phẩm đến khâu gọt vỏ.

- Con lăn bị động có chức năng quay phụ nhằm định hướng cho sản phẩm tịnh tiến trong quá trính vận chuyển đến khâu gọt vỏ.

Hình 3.24: Cấu tạo con lăn chủ động. Hình 3.25: Cấu tạo con lăn bị động.

- Cấu tạo con lăn chủ động: (1) Gối đỡ, (2) Bạc đạn, (3) Phe 1, (4) Trục, (5)Cao su non, (6) Con lăn, (7) Phe 2.

- Cấu tạo con lăn bị động: (1) Gối đỡ 1, (2) Trục, (3) Cao su non, (4) Con lăn, (5) Bạc đạn, (6) Phe.

-Có 2 loại gối đỡ : gối đỡ có bạc đạn và gối đỡ không có bạc đạn.

- Gối đỡ có bạc đạn là loại gối đỡ mà phía trong được lắp thêm bạc đạn nhằm hỗ trợ cho chuyển động của con lăn chủ động được linh hoạt hơn.

- Gối đỡ không có bạc đạn được kết nối với trục của con lăn bị động với mục đích giữ trục của con lăn và thây đổi khoảng cách giữa 2 bộ con lăn để phù hợp với đường kính của quả chuối.

Cụm cơ cấu lò xo

Hình 3.26: Hình ảnh tổng quan cụm cơ cấu lò xo.

(1) Con lăn bị động, (2) Gối đỡ 1, (3) Lò xo, ( 4) Gối đỡ 2, (5) Trục.

- Nguyên lý hoạt động: Với đường kính từ đỉnh của hai con lăn là 30mm,khi biên dạng chuối lớn hơn đường kính cố định đi qua thì con lăn bị động di chuyển lên trên để điều chỉnh phù hợp với biên dạng của chuối đồng thời với tác dụng nén của lò xo lên con lăn giữ cho chuối không bị rơi ra ngoài và đưa con lăn bị động về vị trí ban đầu sau khi hết biên dạng của quả chuối.

Hình 3.27: Gối đỡ 1. 1 2 3 4 5

- Gối đỡ 1: Được gắn trực tiếp với trục của con lăn bị động với nhiệm vụ di chuyển lên, xuống theo biên dạng của chuối với tác động của lò xo.

Hình 3.28: Lò xo điều chỉnh đường kính chuối.

- Lò xo: Được cố định bởi gối đỡ 2 với nhiệm vụ đẩy gối đỡ 1 về vị trí ban đầu sau khi di chuyển theo biên dạng của quả chuối.

Hình 3.29: Gối đỡ 2.

- Gối đỡ 2: Được cố định với nhiệm vụ tạo điểm tựa cho lò xo và định hướng cho trục ldi chuyển.

Hình 3.30: Trục dẫn hướng.

- Trục: Được gắn trực tiếp với gối đỡ 1 và được định hướng di chuyển theo phương dọc bởi gối đỡ 2.

3.3.2.8. Bộ truyền động xích

Hình 3.31: Tổng quan về bộ truyền động xích.

- Với cách sắp xếp vị trí của các bộ con lăn cần có sự linh hoạt thì bộ truyền động được sử dụng trong mô hình là bộ truyền động xích.

- Truyền động xích là một phương thức truyền công suất cơ học từ nơi này đến nơi khác. Truyền động bằng xích được sử dụng rộng rãi trong các phương tiện như xe đạp và xe máy, để truyền lực đến các bánh xe. Nó cũng được sử dụng trong nhiều loại máy.

- Cấu tạo bộ truyền động xích gồm 3 bộ phận: (1)đĩa bị dẫn, (2)xích, (3)đĩa dẫn. Hình 3.32: Bộ truyền động xích. Xích 06B-1 Hình 3.33: Xích 06b-1. 3 2 1

Hình 3.34: Thông số của xích 06B-1.

Hình 3.35: Cách bố trí.

- Cách bố trí: Xích được bố trí theo kiểu zigzag có nhiệm vụ truyền tải công suất từ đĩa dẫn được gắn trực tiếp với động cơ tới các đĩa bị dẫn được gắn trực tiếp với con lăn chủ động giúp cho con lăn chủ động chuyển động quay tròn tạo lực ma sát và lực đẩy đưa chuối về phía trước.

3.4. Tổng quan mô hình thái lát chuối.

3.4.1. Tổng quan

Hình 3.36: Mô hình thái lát chuối được vẽ bằng Solidwork. (1) Băng chuyền, (2) Cơ cấu thái lát, (3) Khung mô hình.

Nhiệm vụ của từng cơ cấu

- Băng chuyền: Dùng để vận chuyển chuối sau khi đã gọt vỏ lần lượt vào mô hình thái lát.

- Cơ cấu thái lát chuối: Vận chuyển những quả chuối từ đầu buồng mô hình đến bộ dao. Đẩy trái chuối qua những lưỡi dao tạo thành những lát chuối mỏng.

- Khung mô hình: Nâng đỡ cơ cấu thái lát.

Nguyên lý hoạt động của mô hình

3.4.2. Thiết kế mô hình thái lát

Mô hình được thiết kế linh hoạt có thể thái lát chuối theo hướng bất kì, có phương nằm ngang. Băng chuyền vận chuyển chuối đã được gọt vỏ đến cơ cấu thái lát. Khi chuối được đưa vào, tấm gạt chuyển động tịnh tiến theo chiều chuyển động của bộ truyền xích sẽ đẩy chuối tới những lưỡi dao đã được cố định và tạo thành những lát chuối với chiều dày 5mm, sau đó những lát chuối tiếp tục được đẩy rơi vào dụng cụ đựng được bố trí sẵn.

3.4.2.1. Khung mô hình

Khung mô hình được làm từ thép tấm và thép hộp. Khung mô hình có thiết kế vững chắc, dễ dàng tháo lắp khi sữa chữa.

Hình 3.37: Khung mô hình thái lát chuối.

3.4.2.2. Băng chuyền

Với nhiệm vụ đưa chuối đã xử lý tới mô hình để tiến hành thái lát. Băng chuyền được thiết kế có chiều dài 700mm, chiều rộng là 187mm có thể vận chuyển chuối từ