Tên Loại Nhỏ nhất Lớn nhất
Ứng suất Ứng suất von Mises
30.875 N/m2 Nút: 12285
5,730,742.500 N/m2 Nút: 16260
Bảng 4.13 thể hiện ứng suất uốn của khung. Điểm ứng suất nhỏ nhất của khung là 30.875N/m2 ở nút 12285 và ứng suất lớn nhất là 5,730,742.500N/m2 ở nút 16260.
43
4.3.9 Lập quy trình cơng nghệ
Quy trình cơng nghệ gia cơng trục rulo dưới
Nghiên cứu chi tiết gia công Bản vẽ chi tiết:
Hình 4.29: Bản vẽ chi tiết trục rulo dưới.
Trục rulo sẽ được chà nhám bề mặt nên có độ nhám ± 0.005 mm theo bảng 2.1 [11] ứng với cấp chính xác IT9.
Trục rulo là bộ phận quan trọng của máy lột vỏ nha đam, có nhiệm vụ ép chặt nha đam và đưa nha đam vào lưỡi cắt. 2 đầu trục được gắn với bánh răng truyền động và có gối đỡ, cần đảm bảo độ đồng trục. Bộ phận rulo dài 150 mm được chà nhám. Vật liệu làm trục sẽ là nhơm, phơi có ø 67.
Thiết kế trình tự gia cơng
1. Chọn chuẩn tinh thống nhất là lỗ tâm 2 đầu và chọn chuẩn thơ là mặt ngồi rulo. 2. Cắt phơi theo kích thước u cầu.
3. Cắt phôi dài 250 mm.
4. Gá đặt phôi đầu A sử dụng mâm cặp 3 chấu, khỏa mặt đầu và khoan lỗ chống tâm.
5. Tiện thô 1 đoạn dài để sau này kẹp cào mâm cặp. 6. Đổi đầu kẹp.
44
8. Cố định phôi bằng phương pháp chống tâm 2 đầu.
9. Dùng phương pháp tiện phối hợp để gia cơng mặt trụ ngồi rulo. 10. Sau đó dùng phương pháp tiện phân tầng để tiện các đoạn còn lại.
Trình tự gia cơng các bề mặt:
Ngun cơng chuẩn bị bao gồm vát mặt đầu và khoan chống tâm 2 đầu. Máy sử dụng, Takizawa TSL-550D. Bảng 4.14: Chế độ cắt từng nguyên công trục 1 [12]. Thứ tự ngun cơng Dao sử dụng Tốc độ trục chính (vòng/phút) Tốc độ cắt (m/phút) Chiều sâu cắt (mm)
Bước tiến dao (mm/vịng) 1 Tiện thơ mặt ngồi rulo HSS 1284 250 2.5 1 2 Tiện bán tinh mặt ngoài rulo HSS 1305 250 0.5 0.5
45 3 Tiện tinh mặt ngoài rulo HSS 1857 350 0.5 0.2 4 Chà nhám mặt ngoài rulo Giấy nhám P240 1857 5 Tiện thơ các đoạn cịn lại HSS 1284 250 22.5 1
46 6 Tiện tinh các đoạn còn lại HSS 1857 350 0.5 0.4
Quy trình cơng nghệ gia cơng trục rulo trên
Nghiên cứu chi tiết gia công Bản vẽ chi tiết:
Hình 4.30: Bản vẽ chi tiết rulo trên.
Quy trình gia cơng trục rulo trên tương tự như trục rulo dưới [phụ lục 7A].
4.3.11 Thiết kế vỏ máy
Vỏ máy là một chi tiết rất quan trọng khơng chỉ để tăng tính thẩm mỹ và đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm, tránh dầu nhớt bắn vào thực phẩm trong quá trình vận hành. Vật liệu được sử dụng làm vỏ máy không được rỉ sét.
47
Hình 4.31: Inox tấm 304.
4.4 Máy hoàn thiện
48
CHƯƠNG V: THI CƠNG
Do tình hình dịch bệnh diễn biến phức tạp nên chúng em không thể làm máy như dự kiến. Để bù đắp lại việc khơng có sản phẩm thực tế, nhóm đã thực hiện video mơ phỏng để q thầy/cơ có một cái nhìn tổng quan hơn về đề tài của nhóm em. Dưới đây là kết quả mơ phỏng.
Trình tự tách vỏ nha đam:
- Nha đam được đặt lên băng tải. Sau đó băng tải sẽ có nhiệm vụ đưa nha đam vào cụm dao cắt vỏ mép.
- Trước khi nha đam đi vào cụm dao cắt mép sẽ qua cụm rulo ở đầu băng tải để ép một lực giúp dao cắt mép có thể cắt mép vỏ nha đam.
- Khi qua cụm dao cắt mép cặp rulo phía bên trong sẽ ép nha đam với một lực vừa phải qua 2 lưỡi dao cắt mặt.
49
CHƯƠNG VI: ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ, KẾT LUẬN 6.1 Kết quả 6.1 Kết quả
Do tình hình dịch bệnh diễn biến phức tạp nên chúng em không thể làm máy như dự kiến. Dưới đây là kết quả thơng số máy tính tốn.
Hình 6.1: Máy thiết kế. Bảng 6.1: Thơng số máy thiết kế. Bảng 6.1: Thông số máy thiết kế. Kích thước tổng quát
(dài x rộng x cao)
Công suất động cơ
Công suất hoạt
động Điện áp
1448x568x985mm 0.8KW 2 tấn/h 220V
Từ những thơng số và kết quả tính tốn trên chúng em đã rút ra được một số ưu và nhược điểm của máy.
Ưu điểm: - Máy hoạt động ít gây ồn. - Kết cấu đơn giản, gọn nhẹ.
50
Nhược điểm:
- Máy chạy bằng cơ cấu đai thang nên cần kiểm tra thường xuyên. - Lưỡi dao chưa cắt được tối ưu nha đam có kích thước nhỏ. - Chỉ phù hợp với nhu cầu sản xuất quy mô nhỏ.
6.2 Đánh giá kết quả
Yêu cầu ban đầu Phương pháp sử dụng để kiểm
tra kết quả Đạt Chưa đạt
Thiết kế hệ thống tách vỏ nha
đam cơng suất 2 tấn/giờ Tính tốn x
Mơ phỏng lực Phần mềm Solidworks x
Mô phỏng máy Phần mềm inventor x
Thi công máy Xưởng gia công
Chạy kiểm nghiệm máy Xưởng gia cơng
6.3 Hướng phát triển đề tài
Nhóm sẽ kiểm tra lại q trình thiết kế, tính tốn sau đó hồn thiện và gia cơng sản phẩm. Cuối cùng là chạy máy để thử nghiệm.
Để thử nghiệm nhóm sẽ cấp nha đam vào máy liên tục trong vịng 1 phút. Sau đó rút ra được kết quả. Từ đó nhóm sẽ tính tốn và thu được kết quả khi máy hoạt động trong vòng 1 giờ.
Cuối cùng từ những kết quả thử nghiệm, nhóm sẽ tính tốn lại và đưa ra giải pháp chỉnh sửa để máy có thể đạt năng suất cao hơn như:
- Khi ép lá nha đam cơ cấu máy phải nâng lên hạ xuống nhiều lần do độ dày của từng lá nha đam khác nhau, dù sự chuyển vị này khá nhỏ, nó vẫn có khả năng gây ra tai nạn trật răng rất nguy hiểm. Để tối ưu nhóm sẽ thay đổi cơ cấu truyền động bánh răng thành bộ truyền có tính linh hoạt hơn như truyền động đai thang.
51
- Góc cắt của dao tách vỏ trên và dưới nhóm em sử dụng số liệu từ nghiên cứu đã có sẵn, chưa có kiểm nghiệm thực tế. Nhóm sẽ nghiên cứu thêm trong thực nghiệm để tối ưu góc cắt, đảm bảo phần vỏ lá nha đam có thể tách được tối đa, khơng để lại vỏ quá nhiều mà vẫn giữ lại được nhiều thạch nhất có thể.
- Khi sơ chế nha đam, công đoạn sau khi tách vỏ khỏi thạch thường là cắt hạt lựu, đây là 1 cơng đoạn có thể tích hợp thêm vào nên nhóm sẽ phát triển thêm cơ cấu cắt hạt lựu để máy có thể đạt năng suất cao hơn.
52
Tài liệu tham khảo
[1] Bách khoa toàn thư mở Wikipedia. https://vi.wikipedia.org/wiki/Lô_hội [2] https://wana.com.vn/nguon-goc-dinh-duong-va-cong-dung-cua-cay-nha-dam/ [3] https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/aloe-vera-extracts-market [4] https://nongnghiep.vn/nha-dam-duoc-gia-nho-lien-ket-san-xuat-d261055.html [5] https://khcn.haui.edu.vn/media/29/uffile-upload-no-title29847.pdf [6] https://cambrian.en.alibaba.com/product/60645364789- 804708402/Aloe_vera_gel_making_304_aloe_peeling_machine_with_lowest_price .html?fbclid=IwAR0lV- 5WmyeDzHjmjmGU0ocBbJrhCGOAnDkTgYDO5MOzIOu9vPpbjhC4uAU [7] https://www.alibaba.com/product-detail/Stainless-steel-automatic-aloe-vera- leaf_60819613383.html?spm=a2700.7724857.normal_offer.d_image.1ad73023NC OR7Z&fbclid=IwAR2vQ6cvevEBl2KbszpcotzNQoiJPIVhb9XGGH1p94toPHVkD gX4Q9hkz30
[8] Hướng dẫn tính tốn băng tải – Nguyễn Văn Dự - 2011
[9]https://www.researchgate.net/publication/316024498_Design_development_and _evaluation_of_aloe_vera_leaf_gel_expulsion_machine
[10] Tính tốn thiết kế hệ dẫn động cơ khí – PGS.TS Trịnh Chất – TS Lê Văn Uyển.
[11] Hướng dẫn đồ án công nghệ chế tạo máy - Hồ Viết Bình-Phan Minh Thanh. [12] https://openoregon.pressbooks.pub/manufacturingprocesses45/chapter/unit-2- speed-and-feed/ và
https://www.youtube.com/watch?v=__A2xtLF0AUhttps://kythuatchetao.com/truye n-dong-dai/
53
PHỤ LỤC
Phụ lục A: Tính tốn thiết kế hệ thống tách vỏ nha đam 1 Tính tốn hệ thống băng tải
Lưu lượng lá nha đam vào máy tách vỏ: 2000 kg/h.
Kích thước trung bình của lá nha đam: dài x rộng x cao = 300 x 90 x 28mm. Lá lô hội phải chuyển động thẳng đứng.
Chọn chiều rộng băng tải B = 160 mm.
Góc băng tải phụ thuộc vào hình dạng và tính chất của lá nha đam. Vì lá nha đam lớn và có ma sát nhỏ nên chọn góc băng tải = 0.
Diện tích mặt cắt ngang dịng vận chuyển theo cơng thức (3) tài liệu [8]: A = K (0,9B - 0,05)2 Với: K = 0,0906 theo bảng 4 [10] B = 160 mm A = 0,0906x(0,9x0,16-0,05)2 = 8 cm2 Vận tốc băng tải:
Công suất yêu cầu Q = 2000 kg/h, vận tốc băng tải xác định bằng công thức (2) theo tài liệu [8]:
𝑉 = 𝑄 60𝐴𝛾𝑠=
2
60 × 8 × 10−4× 2 = 20 𝑚/𝑝ℎú𝑡
Với A = 8x10-4 diện tích mặt cắt ngang dịng vận chuyển (m2)
= 2 khối lượng riêng tính tốn của khối vật liệu (tấn/m3)
54
Công suất băng tải theo công thức (4) tài liệu [8]:
P = P1 + P2 + P3 + Pt (KW)
Với:
P1 là công suất cần thiết để băng tải chạy ngang không tải P2 là công suất cần thiết để băng tải chạy ngang có tải
P3 là cơng suất cần thiết để chạy băng tải theo phương thẳng đứng có tải Pt là công suất cần thiết để truyền động lực bám
Băng tải nằm ngang P3 = 0, Pt = 0 P1, P2 được xác định như sau:
0 1 ( ).W. 6120 f l l V P 0 0 2 ( ). ( ).W . 367 6120 t m f l l Q f l l V P
f = 0,022 hệ số ma sát của ổ lăn đỡ con lăn, tra trong bảng 8 tài liệu [8] W = 0,2 x 15 = 7,5kg trọng lượng của con lăn băng tải
Wm = 1,2kg / m trọng lượng lá nha đam trên 1m băng tải V = 20 m/ phút tốc độ của băng tải
l = 1m chiều dài của băng tải theo phương ngang
lo = 66 chiều dài băng tải theo phương ngang có thể được điều chỉnh
𝑃1 =0.22 × (1 + 0.66) × 7.5 × 20
6120 = 9 𝑊
𝑃1 =0.22 × (1 + 0.66) × 1.2 × 20
6120 = 1.4 𝑊
55 Lực kéo trên băng tải theo công thức:
𝐹𝑃 =6120 × 𝑃
𝑉 =
6120 × 0.104
20 = 31.824 𝑁
Với:
P: Công suất truyền tải (KW) V: tốc độ của băng tải (m / phút)
Lực căng trên 2 nhánh băng tải theo công thức (13) (14) tài liệu [8]
1 1 p e F F e 2 1 p F F F Với: e: Số lôgarit
μ = 0,03 hệ số ma sát giữa đai và ròng rọc tra bảng 16 [8] θ = 180 ° = 3,49 (rad) góc giữa dây đai và rịng rọc
𝐹1 = 31.824 × 𝑒
0.03×3.49
𝑒0.03×3.49− 1= 320.144 𝑁
F2 = F1 - Fp = 288.32 N Lực căng đai tối thiểu:
Xác định lực căng nhỏ nhất giữ cho dây đai không trượt quá 2% khoảng cách giữa 2 con lăn.
Lực căng đai tối thiểu trên nhánh căng:
F4C = 6,25. lC (Wm + Wl) = 48.094 N Với lc bước các con lăn đỡ tải.
56 lr bước các con lăn chạy không.
lc và lr tra bảng 12 [8] được giá trị lần lượt 1.35 m, 2 m.
Wl khối lượng phân bố của băng tải tra bảng 13 [8] được 4.5 kg/m. Lực căng đai tối thiểu trên nhánh chùng:
F4r = 6,25. Lr.Wl = 56.25 N Lực kéo tối đa được sử dụng để chọn dây đai:
F = Fp + F2 = 31.824 + 288.32 = 320.144 N
Bởi vì, mơi trường của máy ổn định và khơng có hóa chất ăn mịn, chọn dây đai dệt.
𝐹. 𝑇𝑆 = 𝐹𝑚𝑎𝑥 × 𝑆𝐹𝑧
𝐵𝑒 =
320.144 × 10
16 = 200.09
Fmax lực kéo tối đa = 320.144 N
SFz = 10 hệ số an toàn tra bảng 20 [8] Be = 16 cm chiều rộng hữu ích của đai Theo bảng 18[10] chọn dây đai EP250/2
2 Tính động cơ
Sản lượng cần đạt là 2 tấn/h, vậy mỗi phút cần tách được 2/60 = 0.033 tấn = 33 kg nha đam.
Trọng lượng 1 lá nha đam là khoảng 450g, vậy số lượng lá nha đam cần tách trong 1 phút là 33000/450 = 73.3 sấp sỉ 74 lá.
Với chu vi của rulo là 188 mm và chiều dài 1 lá nha đam vào khoảng 280 mm, như vậy rulo sẽ cần cuốn khoảng 2 vịng thì tách được 1 lá nha đam như vậy số vòng quay cần thiết là 74 x 2 = 148 vòng/phút, nlv = 148 vòng/phút và do các lá nha đam được cấp không liên tục do giữa các lá nha đam trên băng truyền có khoảng hở nhỏ, vì vậy cần tăng số vịng quay lên 160 vịng/phút.
57 Chọn tỉ số truyền tồn bộ ut của hệ thống:
𝑢𝑡 = 𝑢đ. 𝑢𝑏𝑟 = 2
Từ ut và nlv có được số vịng quay sơ bộ của động cơ:
𝑛𝑠𝑏 = 𝑛𝑙𝑣. 𝑢𝑡 = 160 × 2 = 320 𝑣ị𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡
Chọn động cơ: ta chọn động cơ 1 pha, đây là loại động cơ phổ biến thường được ứng dụng rất nhiều trong cuộc sống, trở thành 1 phần không thể thiếu trong nhiều lĩnh vực khác nhau, chẳng hạn như: máy nén khí, tời kéo, máy bơm nước, dụng cụ cầm tay,…
Hình 2.1A: Motor 1hp 1 pha 0.8 kW YL tải trung bình – tải nhẹ.
58 Trọng lượng: 14kg
Mã vỏ frame size 80, chiều cao tâm trục xuống mặt đất: 80 mm Dòng ampe định mức: 5 (A)
Đường kính mặt bích YL: 200mm
Để có được vận tốc cần thiết ta cần giảm từ 1400 vòng/phút xuống 320 vòng/phút
Tỉ số truyền cần thiết:
𝑖 =1400
320 = 4.375 ≈ 5
Tỉ số truyền này khá lớn nếu sử dụng hộp giảm tốc thì kích thước cồng kềnh và làm tăng tổng trọng lượng máy nên sử dụng hộp điều khiển tốc độ.
59
Xác định cơng suất, momen và số vịng quay các trục Với sơ đồ hệ dẫn động ta có: 𝑃𝐼 = 𝑃𝑙𝑣 𝜂𝑜𝑙. 𝜂𝑏𝑟. 𝜂đ = 0.8 0.99 × 0.95 × 0.96 = 0.886 𝑘𝑊 𝑃𝐼𝐼 = 𝑃1 𝜂𝑜𝑙. 𝜂𝑏𝑟 = 0.886 0.99 × 0.95 = 0.942 𝑘𝑊 𝑛1 = 𝑛2 =𝑛đ𝑐 𝑢đ = 320 2 = 160 𝑣ò𝑛𝑔/𝑝ℎú𝑡 𝑇𝐼 = 9.55 × 106𝑃1 𝑛1 = 9.55 × 10 60.886 160 = 52883.125 𝑁𝑚𝑚 𝑇𝐼𝐼 = 9.55 × 106𝑃2 𝑛2 = 9.55 × 10 60.942 160 = 56225.625 𝑁𝑚𝑚
Bảng 2.1A: Bảng cơng suất momen, số vịng quay qua các trục.
Trục Thông số Động cơ I II Tỉ số truyền u 2 1 Số vòng quay vòng/phút 320 160 160 Công suất kW 0.8 0.886 0.942 Momen xoắn Nmm 23875 52883.125 56225.625
3 Tính tốn bộ truyền đai thang
Đường kính bánh đai nhỏ chọn theo tiêu chuẩn d1 = 63 mm. Vận tốc đai: 𝑣 =𝜋. 𝑑1. 𝑛1 60000 = 3.14 × 63 × 320 60000 = 1.055 𝑚/𝑠 Đường kính bánh đai lớn: 𝑑2 = 𝑑1𝑢 1 − 𝜀 = 63 × 2 1 − 0.02= 128.571 𝑚𝑚
60 Với ε = 0.01 – 0.02 là hệ số trượt.
Chọn theo tiêu chuẩn d2 = 140 mm Tính lại tỉ số truyền:
𝑢đ =𝑑2 𝑑1 =
140
63 = 2.222
Khoảng cách trục a dựa theo bảng 4.14 [10] = 168 mm Kiểm tra điều kiện:
2(𝑑1+ 𝑑2) ≥ 𝑎 ≥ 0.55(𝑑1+ 𝑑2) + ℎ 2(63 + 140) ≥ 168 ≥ 0.55(63 + 140) + 8
Với h là chiều cao mặt cắt ngang của dây đai tra bảng 4.13 [10] = 8 Thỏa điều kiện.
Chiều dài đai:
𝑙 = 2𝑎 +𝜋(𝑑1+ 𝑑2) 2 + (𝑑2− 𝑑1)2 4𝑎 = 2 × 168 + 𝜋 × (63 + 140) 2 + (140 − 63)2 4 × 168 = 663.695 𝑚𝑚
Theo tiêu chuẩn l = 670 mm Kiểm nghiệm đai về tuổi thọ.
𝑖 =𝑣 𝑙 =
1.055
670 < 𝑖𝑚𝑎𝑥 = 10
Thỏa điều kiện.
Tính lại khoảng cách trục a: 𝑎 = 𝜆 + √𝜆2− 8∆2 4 = 351.128 + √351.1282− 8 × 38.52 4 = 171.236 𝑚𝑚 Trong đó:
61 𝜆 = 𝑙 −𝜋(𝑑1+ 𝑑2) 2 = 670 − 𝜋 × (63 + 140) 2 = 351.128 ∆= 𝑑2− 𝑑1 2 = 140 − 63 2 = 38.5 Góc ơm α1: 𝛼1 = 180 − 57.𝑑2− 𝑑1 𝛼 = 180 − 57 × 140 − 63 171.236 = 154 độ
Thỏa điều kiện ≥ 120o. Xác định số đai.
Số đai z được tính theo cơng thức:
𝑧 = 𝑃1. 𝐾đ
[𝑃0]𝐶𝑎𝐶𝑙𝐶𝑢𝐶𝑧 =
0.8 × 1.1
0.33 × 0.92 × 0.95 × 1.14 × 0.95 = 2.817
Trong đó:
P1 công suất trên trục bánh chủ động = 0.8 kW