ThuyetMinh k56 final

- Gần đây, người ta cũng lựa chọn thu mua nhãn tươi từ Thái Lan để bổ sung thêm nguồn nguyên liệu sản xuất, vì giống nhãn này có chất lượng quả tương đương với nhãn lồng Hưng Yên như: cù

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ BIẾN LONG NHÃN 3

1.1 Sản phẩm long nhãn: 3

1.1.1 Giới thiệu chung: 3

1.1.2 Thị trường: 5

1.1.3 Địa phương tiềm năng sản xuất long nhãn: 5

1.2 Quy trình chế biến long nhãn hiện nay: 6

1.2.1 Sơ chế: 7

1.2.2 Kỹ thuật sấy: 8

1.2.3.Kỹ thuật đóng gói: 12

1.3 Nhận xét về quy trình sản xuất long nhãn thủ công: 14

1.4 Các loại máy chế biến nông sản trên thị trường Việt Nam: 16

1.5 Ý tưởng về lấy vỏ, hạt 17

1.5.1 Hạn chế của phương pháp thủ công 17

1.5.2 Ý tưởng về nguyên lý bóc 18

1.5.3 Mục tiêu hoạt động của máy 18

1.6 Các yêu cầu thiết kế máy 19

1.7 Sơ đồ nguyên lý máy 19

1.8 Nguyên lý định vị nhãn 21

1.9 Nguyên lý cắt 22

Chương II: Tính toán thiết kế máy bóc long nhãn tự động 25

2.1 Bài toán động học 25

2.2 Bài toán động lực học 25

2.2.1 Xác định các giá trị động học để của xích tải 27

2.2.2 Tính toán công suất cần thiết để kéo xích chuyển động trên đĩa xích 29

2.2.3 Tính toán công suất cần thiết để đĩa xích và các cơ cấu lắp cùng trục với đĩa xích quay 30

2.3.Bài toán kết cấu: 31

2.3.1 Động cơ: 31

2.3.2 Máy biến tần: 33

2.3.3 Các cơ cấu truyền động: 35

2.3.3.1 Bộ truyền xích 35

2.3.3.3 Cơ cấu cam: 38

2.3.3.4 Hệ thống điều khiển các cơ cấu trong máy: 39

2.3.3.5 Cơ cấu Malte 42

2.4 PHÂN TÍCH CÁC CƠ CẤU MÁY SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP FEM 52

2.4.1.CƠ SỞ LÝ THUYẾT 52

2,4.1.1 Phân tích tĩnh tuyến tính 52

2.4.1.2 Giả thiết tuyến tính 52

2.4.1.3 Một số định nghĩa cơ bản 53

2.4.2 THỰC HIỆN CÁC PHÂN TÍCH TĨNH HỌC 2.4.2.1 Để truy cập hộp thoại Study, right-click[1] biểu tượng trên cùng của cây 54

2.4.3 ĐẦU VÀO CHO CÁC PHÂN TÍCH TĨNH TUYẾN TĨNH 57

2.4.3.1 Tạo lưới cho mô hình 57

2.4.3.2 Các thuộc tính vật liệu 57

2.4.3.3 Các ràng buộc 57

2.4.3.4 Tải 57

2.4.4 KẾT QUẢ CỦA PHÂN TÍCH TĨNH TUYẾN TĨNH 58

2.4.4.1 Các thành phần chuyển vị 58

2.4.4.2 Các thành phần ứng suất 58

2.4.4.3.Các ứng suất phần tử và nút 59

2.4.4.4 Các thông số dưới đây không dùng tham chiếu: 59

2.4.5 TẠO LƯỚI 59

2.4.6 TẢI VÀ RÀNG BUỘC (LOAD/RESTRAINT) 62

2.4.6.1 Các ràng buộc 62

2.4.6.2 Các kiểu ràng buộc 63

2.4.6.3 Tải trọng 65

2.4.7 TIẾN HÀNG PHÂN TÍCH CÁC CƠ CẤU 67

Chương 3: Thiết kế quá trình công nghệ gia công một số chi tiết điển hình 74

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ BIẾN

LONG NHÃN1.1 Sản phẩm long nhãn:

1.1.1 Gi i thi u chung: ớ ệ

- Long nhãn là sản phẩm được chế biến từ quả nhãn tươi, hương thơm tựnhiên, có vị ngọt và dẻo Ở nước ta, đứng đầu về sản xuất long nhãn phải kể đếnHưng Yên, bởi nơi đây được thiên nhiên ưu đãi ban tặng giống nhãn quý Nhãnđược trồng ở nhiều nơi trên khắp cả nước nhưng chỉ có duy nhất nhãn trên đấtHưng Yên mới cho ra thứ quả cùi dày, hạt nhỏ, vị ngọt sắc sảo, thơm ngon

- Một số cơ sở sản xuất long nhãn có tên tuổi như: Nhãn long phố Hiến,Tòng Mai…

- Ngoài ra, long nhãn còn là sản phẩm xuất khẩu được ưa chuộng tại thị trường Trung Quốc, Hồng Kông, Đài Loan.

- Hiện nay, giá long nhãn trên thị trường dao động từ 350.000đ cho tới

500.000đ/kg

1.1.3 Đ a ph ị ươ ng ti m năng s n xu t long nhãn: ề ả ấ

- Nghề làm long nhãn có ở nhiều nơi trong tỉnh Hưng Yên, nhưng tập trung ở

xã Hồng Nam, thị xã Hưng Yên, với gần 180 hộ tham gia sản xuất Sản lượng mỗi năm khoảng 200 tấn, sử dụng lao động địa phương là chủ yếu Người xã Hồng Nam không chỉ chế biến long nhãn ở Hưng Yên mà còn tổ chức thu mua rồi chế biến long nhãn tại Mộc Châu, Sơn La và ở phía Nam

- Gần đây, người ta cũng lựa chọn thu mua nhãn tươi từ Thái Lan để bổ sung thêm nguồn nguyên liệu sản xuất, vì giống nhãn này có chất lượng quả tương đương với nhãn lồng Hưng Yên như: cùi dày, giòn, vỏ mỏng, hạt nhỏ, dễ chế biến…

Hình 1.4 Sản xuất long nhãn thủ công, lao động không cố định

1.2 Quy trình chế biến long nhãn hiện nay:

- Hiện nay chế biến long nhãn được làm hoàn toàn theo phương pháp thủ công

Thu hoạch quả

Hình 1.5 Mô hình sản xuất long nhãn thủ công

1.2.1 S ch : ơ ế

- Để sản xuất được loại long nhãn ngon, trước hết cần phải tuyển chọn loại

nhãn tươi chính gốc nhãn lồng Hưng Yên, bởi những ưu điểm kể trên Yêu cầu

đặt ra là nhãn tươi, dày cùi, hạt nhỏ, quả to đều Công đoạn này chủ yếu được

thực hiện thủ công Tức là, nhãn quả được phân loại ngay khi thu hoạch, người

thu hoạch lựa chọn loại quả to để làm long nhãn riêng, loại nhỏ hơn để bán dưới

hình thức quả tươi, sử dụng ngay Nhãn tươi trước khi được tách hạt cần nhúng

Rửa sạch

Nguyên liệu làm phân đun

Tách hạt

Tách vỏ Cùi

Sấy

Đóng gói

Sản phẩm

qua nước sôi 1-2 phút, sau đó tiến hành phơi nắng trong khoảng 15-20 phút hoặc đến khi lắc nhẹ quảnhãn, thấy kêu lọc xọc là được Công đoạn này nhằm giúp lấy cùi nhãn dễ dàng hơn, đồng thời hạn chế việc cùi nhãn trong quá trình bóc tách bị dập, mất nước ngọt Sau đó mới tiến hành tách cùi nhãn khỏi vỏ và

bỏ hạt

Hình 1.5 Quả nhãn tươi

- Công đoạn tách vỏ, lấy hạt nhãn:

Hiện nay, công đoạn này chủ yếu sử dụng lao động thủ công Người lao động dung dụng cụ riêng để tách hạt khỏi cùi nhãn, dụng cụ này tren thị trường có giá là 15.000đ/ chiếc

Hình 1.6 Dụng cụ xoáy long nhãn

Kỹ thuật này yêu cầu sau khi xoáy cùi nhãn không bị bẹp, vỡ, không bị chảy nước, cùi phải được xếp đều đặn, thông thoáng trên khay, bảo đảm thuận

Thông thường, để xoáy nhãn, người ta dùng một que nhỏ như quản bút (có thể làm bằng tre, hoặc các vật liệu tương tự) đầu có gắn một miếng sắt nhỏ uốn cong để di Bóc phần nửa vỏ phía núm quả, rồi dùng dụng cụ trên luồn nhẹ vào phần tiếp giáp giữa cùi quả và hạt, xoáy nhẹ, bảy cho hạt long ra Sau đó, nhẹ nhàng bóc nốt phần vỏ quả còn lại, rồi xếp cùi quả vào các khay sấy Thao tác xoáy nhãn đòi hỏi người làm phải khéo léo và dứt khoát, sao cho phần cùi quả vẫn tròn nguyên, không bị vỡ nát.

1.2.2 Kỹ thu t s y: ậ ấ

Trước kia, người ta thường tiến hành phơi khô nhãn tự nhiên bằng cách phơi ra ngoài trời nắng từ 2-3 ngày Hiện nay, để đẩy nhanh quá trình sản xuất, đáp ứng nhu cầu người sử dụng và nhu cầu xuất khẩu, lò sấy được sử dụng rộngrãi, giảm thời gian sấy long nhãn xuống còn 15-20 tiếng Thường thì 10kg nhãn tươi thu được 1,1kg long nhãn Một số phương pháp sấy hiện nay:

Sử dụng lò sấy thủ công: Ở Hưng Yên hiện nay, người dân thường áp dụng cách này Lò sấy xung quanh bao gạch dày 10cm, cao khoảng 1,0m đến 1,2m; chiều ngang 1,0m; chiều dọc 1,40m Cách đáy lò 90-100cm đặt một tấm phên đan bằng tre hoặc nứa, đan theo kiểu mành mành, là chỗ để nhãn khi sấy Phần phía trên mành còn khoảng trống 20-30cm giữa nền đáy đặt một bếp than nhỏ, đường kính trung bình 20-25cm, cao 25cm Thành tường phía ngoài có cửa lò đặt sát nền chính giữa để tiện di chuyển khi cần thiết Như vậy khoảng cách từ mặt bếp đến phên chứa nhã cần sầy là 70cm Để nhiệt tỏa đều và không không bốc thẳng làm cháy phên nhãn, giữa tấm phên và bếp than buộc một tấm sắt hoặc nhôm 25x25cm Cắm nhiệt kế để kiểm tra nhiệt độ trong lò Nhiệt độ lò lí tưởng là 50-60 độ, một mẻ sấy chỉ cần 10-12g Trong quá trình sấy phải đảo, trởthường xuyên nhãn, ít nhất 2 tiếng/lần, từ ngoài vào trong, từ dưới lên trên Các khay sấy, là các phên tre có hình chữ nhật dài khoảng 1,0 m, rộng 0,5 m, thành bằng gỗ cao 1,0-1,5 m (cao bằng quả nhãn) Không dùng lưới kim loại để làm khay, vì lưới loại này dẫn nhiệt cục bộ, dễ bị ô xy hoá làm giảm chất lượng sản phẩm

- Sử dụng máy sấy vì ngang: Phương pháp này cho năng suất thấp, nhãn được đổ lên các tấm vì lưới bằng thép, lỗ nhỏ nằm ngang, có thể xếp nhiều tầng

vỉ phí trên lò đốt Khói lò xuyên qua các lớp và mang hơi ấm thoát qua ống thoát khí ẩm Tuy nhiên, chất lượng sấy kém, khô không đều, tổn thất nhiệt trong quá trình sấy cao vì phải chuyển rời tấm vỉ giữa các tầng

Hình 1.7 Lò sấy thủ công

- Sấy kiểu sàn nghiêng: Máy sấy kiểu sàn nghiêng gồm một hay nhiều

máng có lỗ làm bằng kim loạt đặt trong buồng sấy Kèm theo máng có lò đốt và quạt gió Có 2 kiểu: tĩnh và di động Kiểu sấy này chưa được áp dụng phổ biến tại nước ta

Hình 1.8 Máng sấy long nhãn

- Sử dụng sấy kiểu chớp: quả được bố trí thành lớp thẳng đứng trên các sànnghiêng, chiếm toàn bộ không gian giữa các tấm chớp Nhờ mặt thoáng và lớp quả/hạt mỏng nên dễ thoát được hơi ẩm Máy có thể làm việc trong điều kiện gió thường có gia nhiệt hoặc không gia nhiệt hoặc với khói lò, hoạt động liên tục hay gián đoạn

Hình 1.9 Máy sấy long nhãn

- Áp dụng công nghệ sấy nhãn bằng khí đốt bồn hơi: Lò đốt than đá được đặt cạnh phòng sấy và có ống dẫn hơi khí đốt từ bồn chứa hơi vào Với công nghệ này, thời gian sấy được rút ngắn xuống còn 12-16 giờ, trong khi lò sấy thủ công mất 48 giờ, mỗi ngày có thể cho ra 1 tấn nhãn thành phẩm, khắc phục được tình trạng lò đốt thải khói gây ô nhiềm môi trường Đặc biệt là chất lượng sản phẩm vượt trội: cơm nhãn sấy khô giữ được độ dẻo và mùi thơm đặc trưng,

có màu vàng cánh gián, chứ không phải vàng sậm như sấy bằng củi, hoàn toàn cạnh tranh được với hàng Thái Lan trên thị trường xuất khẩu Giá thiết bị và công nghệ mới trên 600 triệu đồng, chủ cơ sở sấy nhãn còn tận dụng được vỏ nhãn làm phân bón bán cho các nơi trồng rau sạch, hạt nhãn xay làm phụ gia sảnxuất thức ăn gia súc

- Máy sấy rung: Gồm một loại mặt sàng (lưới hoặc tôn đục lỗ) xếp chông lên nhau với khoảng cách nhất định, có chuyển động rung qua lại, tạo cho hạt dịch chuyển, tự đảo Khi hạt chuyển động trên mặt sàng, được tác nhân sấy thổi

từ dưới lên làm khô vật liệu ẩm

Hình 1.10 Sản phẩm long nhãn

- Quy trình sấy long nhãn quyết định đến chất lượng của long nhãn Quá

trình này phải đảm bảo nhiệt độ luôn ở mức cho phép (60 - 70oC khi bắt đầu sấy và 50 - 55oC ở giai đoạn sau), vừa tạo điều kiện cho quá trình bốc hơi nước nhanh giảm thời gian sấy, vừa tránh được các phản ứng phụ làm sẫm màu sản phẩm, nhưng lại không để xảy ra hiện tượng "nhãn sôi", cùi nhãn bị nhão Quá trình này cũng phải bảo đảm sao cho hơi nước không bị ngưng tụ làm long ẩm trở lại Các cơ sở sản xuất lớn, nhiều kinh nghiệm thường xây hai lò kề nhau, một lò dùng để sấy, một lò có nhiệt độ thấp hơn dùng để ủ nhằm tránh hiện tượng ngưng tụ hơi nước Có thể điều chỉnh nhiệt độ sấy bằng cách đóng, mở cửa quạt gió một cách phù hợp

- Trong quá trình sấy, cứ khoảng 1 giờ phải đảo nhăn một lần bằng cách chuyển các khay cùi nhãn từ các giàn phía dưới lên phía trên, từ giữa ra hai bên

và ngược lại Cùi nhãn trên mỗi khay cùng được xoa đảo nhẹ nhàng để có độ khô đồng đều Sau khi sấy được khoảng 8-10 giờ, các khay cùi nhãn được chuyển từ lò sấy sang lò ủ để tận dụng diện tích sấy, tiết kiệm nhiên liệu và tránh hiện tượng ngưng tụ hơi nước Sau khoảng 10-12 giờ cả sấy và ủ, độ ẩm của long nhãn khoảng 35-36%, cùi nhãn khô đều, màu vàng nhạt là đạt yêu cầu,

có thể đưa ra khỏi lò để nguội bớt rồi đóng gói, bảo quản và đưa đi tiêu thụ

Hình 1.11 Sản phẩm long nhãn đạt yêu cầu

1.2.3.Kỹ thu t đóng gói: ậ

- Sau khi lấy long nhãn ra khỏi lò, để khoảng 10-15 phút cho nguội bớt rồi đóng ngay vo túi nilon để bảo quản Không nên đóng bao khi nguội hẳn, vì longnhãn có hạm lượng đường khá lớn dễ bị hút ẩm từ không khí vào, nếu đóng gói muộn, hàm lượng hút ẩm sẽ tăng cao, khả năng bảo quản giảm

Hình 1.12 Đóng gói long nhãn thủ công

- Hiện nay, do sản xuất long nhãn còn mang tính chất nhỏ lẻ, vụ mùa, nên

việc đóng gói sản phẩm cũng chưa được chú trọng nhiều chủ yếu vẫn thực hiện thủ công: cân đong trọng lượng yêu cầu, cho vào túi nylon, dập kin miệng túi hoặc buộc bằng chun, bỏ vào hộp in mác sẵn

Hình 1.13 Long nhãn Hưng Yên

-Hình 1.14 Sản phẩm long nhãn đóng gói trong nước

1.3 Nhận xét về quy trình sản xuất long nhãn thủ công:

a Khuyết điểm trong sản xuất long nhãn thủ công:

- Chủ yếu các quá trình được làm bằng tay người thợ do đó dấn đến các vấn đề về vệ sinh, an toàn thực phẩm Ngoài ra do sản xuất thủ công không có các thiết bị bảo quản dễ bị ruồi, nhặng bâu gây bẩn, mất vệ sinh,… Không những thế việc sản xuất, bóc tách long nhãn diễn ra vào mùa hè, khí hậu nóng

ẩm tạo điều kiện dễ dàng cho mốc phát triển

Hình 1.15 Tách cùi nhãn và hạt bằng tay

- Chất lượng sản phẩm phụ thuộc vào tay nghề người công nhân (chủ yếu

là trẻ em và người trung tuổi) Dẫn đến hiệu suất không cao, năng suất thấp

-Hình 1.16 Long nhãn sau khi sấy

- Sản xuất thủ công còn mang tính thời vụ Có nguồn lao động thì mới có sản phẩm

Hình 1.17 Người lao động tách vỏ hạt nhãn tại gia

- Giá thành lại cao do sản xuất thủ công sử dụng nhiều lao động, mà chủ yếu là chân tay

- Trong quá trình sấy làm tích lượng khí độc như , ,

- … do đó, không đảm bảo được điều kiện xuất khẩu.

b) Phương hướng giải quyết:

Để khắc phục được những nhược điểm trên khi sản xuất thủ công chúng

ta đề ra các giải pháp như sau:

- Thay thế phương pháp sản xuất thủ công bằng các hệ thống, dây chuyền: bán tự động và tự động hoàn toàn Mục đích là giảm sức lao động của con người, rút ngắn thời gian sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm

- Về vấn đề vệ sinh, an toàn môi trường thì phải sản xuất theo quy trình khép kín, dần dần hướng tới việc xây dựng dây chuyền sản xuất chuyên nghiệp

- Đối với đặc tính thời vụ thì phải giảm tối đa sự phụ thuộc vào công nhân Nếu thiếu nguồn nguyên liệu thì phải chuẩn bị, dự trự sẵn Có thể nhập khẩu, mua nguyên liệu từ các vùng khác để duy trì sản xuất ( miền Nam, Thái Lan,…)

- Ngoài ra, còn phải phát triển, áp dụng khoa học công nghệ vào sản xuất, tăng số lượng các máy sản xuất Từ đó tăng được năng suất công việc và chất lượng của sản phẩm

- Từ các phương hướng như trên, sản phẩm được tạo ra sẽ không những giatăng về số lượng mà còn tăng về cả chất lượng Do đó giá thành sẽ giảm, năng cao sức mua của người tiêu dùng Tạo điều kiện xâm nhập thị trường trong và ngoài nước Tuy nhiên, nó sẽ đòi hỏi các chí tiêu, đánh giá cao về an toàn thực phẩm cũng như chất lượng sản phẩm

1.4 Các loại máy chế biến nông sản trên thị trường Việt Nam:

- Chủ yếu nhập khẩu từ các nước như: Trung Quốc, Đài Loan, Nhật Bản,…

- Qua tìm hiểu chưa có loại máy nào có khả năng bóc vỏ, lấy hạt các loại quả tương tự như vải mà vẫn giữ nguyên chất lượng cùi Chủ yếu là lấy nước hoặc thiết bị dành cho các loại quả củ cứng cáp như dứa

Hình 1.18 Máy lấy lõi dứa

Hình 1.19 Thành phẩm dứa sau khi bỏ lõi

 Đây là hướng nghiên cứu và sản xuất hoàn toàn mới

1.5 Ý tưởng về lấy vỏ, hạt

1.5.1 H n ch c a ph ạ ế ủ ươ ng pháp th công ủ

+ Do dụng cụ thô sơ

+ Do cách làm phụ thuộc vào tay nghề người lao động

Từ đó chúng ta đề ra ý tưởng và biện pháp cải thiện:

1.5.2 Ý t ưở ng v nguyên lý tách h t ề ộ

- Cắt liên kết giữa cùi và hạt:

Lấy được cùi bằng dụng cụ chuyên dụng mà vẫn đảm bảo được chất lượng cùi trước khi sấy ( Đảm bảo về hình dạng và cùi phải giữ được nước)

- Ý tưởng về modun bóc vỏ, lấy hạt của máy:

1.6 Các yêu cầu thiết kế máy

Long nhãn thu được là thành phẩm khi lấy cùi nhãn ra mà không bị vỡ nước, đủ điều kiện đem sấy khô để tạo sản phẩm cuối cùng Hột và vỏ nhãn có thể đem phơi khô để phục vụ mục đích khác Do đó, máy bóc long nhãn tự độngđược thiết kế dựa trên nguyên tắc khoan loại bỏ mối liên kết giữa hột nhãn với cùi nhãn, sau đó hút hột bằng khí nén

Để thực hiện được công việc khoan và tách lớp liên kết đó, ta phải giải quyết các bài toán sau :

- Định vị quả nhãn

- Kẹp chặt được quả nhãn trong khi gia công mà không bị vỡ nước

- Cấp phôi tự động, hoặc bán tự động

- Có thể điều chỉnh hệ thống khi có thay đổi kích thước

- Năng suất cao tối thiểu gấp 5 lần so với 1 thợ làm thủ công

1.7 Sơ đồ nguyên lý máy

Từ các yêu cầu trên,nhóm đưa ra sơ đồ nguyên lý máy sau :

Hình 1.21: Sơ đồ nguyên lý

Quy trình bóc long: Quả nhãn sau khi được phân loại, được cấp xuống các

khuôn định vị được đặt trên xích tải có gá Mỗi quả nhãn được định vị bằng khuôn nhựa thiết kế hình côn được định vị 5 bậc tư do Mỗi khuôn nhựa đặt được 5 quả nhãn (chi tiết) để tăng năng suất cho máy Các quả nhãn được đưa tới vị trí bóc long và bắt đầu thực hiện quá trình đột hạt ra khỏi quả nhãn Ở thao tác này quả nhãn được thực hiện 3 nguyên công cùng một vị trí là cắt cuống hột và đẩy hột ra khỏi quả nhãn

- Bước 1: Mũi cắt dưới được thiết kế đặc biệt được đưa lên và quay tròn đểcắt đi liên kết giữa cùi và hạt nhãn

- Bước 2: Trong lúc này đồng thời lưỡi cắt trên được đẩy xuống để đột hạt nhãn

- Bước 3: Nâng lưỡi cắt trên lên, đồng thời mũi cắt dưới đi xuống, kết thúc quá trình đột hạt nhãn

1.8 Nguyên lý định vị nhãn

Hình 1.22 Mô hình quả nhãn

Quả nhãn có cấu tạo dạng hình cầu, trọng lượng phân bố đều Thành phần bao gồm: vỏ nhãn, cùi nhãn, và hột nhãn Đướng kính quả nhãn nằm trong khoảng 24÷26 mm.

Quả nhãn khi định vị đạt yêu cầu đỉnh nhãn (phần cuống hạt) phải hướng xuống, tiếp xúc với mũi cắt dưới Khi gia công, quả nhãn đảm bảo định vị đủ đểphục vụ gia công cắt cuống và đột hột

Hình 1.23 Khuôn định vị chi tiết

Hình 1.24 Vị trí quả nhãn trên xích tải

Để cắt đứt liên kết giữa cuống nhãn và phần hạt nhãn và đột được hạt nhãn, cần định vị 5 bậc tự do ( Chỉ còn một bậc tự do quả nhãn tự xoay quanh chính nó)

Cơ cấu kẹp chặt: Cơ cấu kẹp chặt ở đây dùng một dạng biến thể của khối Vtùy động Do lực kẹp không cần quá lớn, sử dụng lực đẩy của piston để kẹp chặtquả nhãn

Hình 1.26 Cụm gia công cắt cuống, đột hạt.

Hệ thống dao cắt dưới được dẫn động từ động cơ DC Từ động cơ, chuyểnđộng được truyền qua bộ truyền bánh đai răng, tạo momen xoắn cho các trục cắtdưới

Chuyển động tịnh tiến từ lưỡi cắt trên và lưỡi cắt dưới được tạo ra từ hành trình của các cặp piston như hình vẽ

Mũi khoan dưới được gắn vào trục khoan nhờ vít trí và thiết kế rỗng lõi Trục khoan được thiết kế có gắn đai răng

Hình 1.27 Hình ảnh lưỡi cắt cắt trên và dưới thiết kế

Ta thiết kế mũi khoan dưới có cấu tạo rỗng giữa để hạt nhãn sau khi đột rơi

ra ngoài nhờ lỗ rỗng đó, dao khoan được chế tạo bằng cách hàn mũi khoan vào trục dao

- Đường kính mũi khoan dưới: d1= 16 mm

- Đường kính mũi cắt trên: d2 = 12

Chương II: Tính toán thiết kế máy bóc long nhãn tự động

Quá trình thiết kế máy bóc long nhãn tự động phải giải quyết được các bài toán sau:

- Động cơ có tích hợp mô đun điều khiển phải cùng được sử dụng để tạo rachuyển động quay tròn của các bánh đai răng để truyền được mô men ở lưỡi cắt dưới thực hiện quá trình cắt cuống nhãn

- Các cặp piston xi lanh được sử dụng để tạo chuyển động tịnh tiến của daocắt trong quá trình gia công

 Nhóm sử dụng các cơ cấu cơ khí để dẫn động lên các chuyển động Đặc biệt nhóm ưu tiên sử dụng các kết cấu cơ khí tiêu chuẩn có thể dễ tìm kiếm trên thị trường:

+ Nhông xích, xích có tai gá, đai tiêu chuẩn

+ Ổ bi, gối đỡ trục các thép khung vuông

+ Động cơ có sẵn trong nước

 Nhóm chỉ ưu tiên chế tạo các chi tiết dạng trục và dạng bạc, dạng càng vàlưỡi cắt đặc biệt cho quá trình bóc long nhãn

2.2 Bài toán động lực học

Từ sơ đồ động của máy ta có thể phân tích được:

Cõ c?u cam ði?u khi?n h? th?ng gia công

Cõ c?u tay quay ði?u khi?n h? th?ng hút

§ éng c¬ AC B? truy?n tr?c vít- bánh vít

Bé truy?n ®ai

Tr?c công tác ( 60v/ph )

220 V 600v/ph

C¬ cÊu Malte

§ Üa X?ch

Hình 2.1 Phân chia công suất trên trục theo sơ đồ động

Công suất cần thiết của trục công tác bằng:

- Công suất của cụm 1 : là công suất cần thiết để xích tải có thể hoạt độngđược theo yêu cầu của bài toán

- Công suất của cụm 2 : là công suất cần thiết để có thể thực hiện quá trình hút vỏ

- Công suất cụm 3: Công suất cần thiết để có thể thực hiện được quá trình khoan, hút hột.

Ta có biểu thức tính công suất cần thiết trên trục công tác như sau :

2.2.1 Xác đ nh các giá tr đ ng h c đ c a xích t i ị ị ộ ọ ể ủ ả

Phân tích chuyển động của đĩa xích:

Hình 2.2.: Giản đồ cơ cấu Malte và đĩa xích

Theo phần nguyên lý của máy ta có năng suất của máy là 1 quả nhãn/ 4s Tức làmỗi lần xích chuyển động ,xích phải chuyển động được một quãng đường bằng

p Hay trong 4s xích phải chuyển động được 1 quãng đường là p và đồng thời

C¬ cÊu Malte

§ Ü a XÝch

khi đó cơ cấu khoan phải thực hiện khoan và hút xong quả nhãn Điều đó có nghĩa là vận tốc góc của khâu dẫn của cơ cấu Malte phải là ω = 1,57 rad/s.

Dựa vào sơ đồ trên ta thấy Khi bánh dẫn quay được 1 vòng thì bánh bị dẫn quay được 1 góc = 90 độ và do bánh bị dẫn và đĩa xích lắp cứng với nhau trên trục cho nên đĩa xích cũng quay cũng quay 90 độ( hay xích chuyển động được 1khoảng là p)

Ta thấy khi bánh bị dẫn chuyển động vận tốc góc của nó tăng từ 0 max rồi lại

từ max0 Để đơn giản ta chia chuyển động của bánh dẫn ra làm 2 chuyển động: nhanh dần đều và chậm dần đều Ta chỉ xét 1 trường hợp để tìm ωbbd max

Ta có :     max t o

ε : gia tốc góc của khâu bị dẫn

t : thời gian chuyển động từ 0 ωmax ( t= Tbbd/2 = 1 s)

Vậy ta đã tính được ωmax = 3,14( rad/s) và εmax = 3,14 (rad/s2)

2.2.2 Tính toán công su t c n thi t đ kéo xích chuy n đ ng trên đĩa ấ ầ ế ể ể ộ xích

Khi xích chuyển động trên đĩa xích Ta có công suất cần thiết để xích có thể chuyển động trên đĩa là :

1 1

- Khi xích chuyển động trên rãnh trượt có lực Fms cản trở chuyển động củaxích

- Có 2 cơ cấu kẹp cho nên áp lực của cơ cấu kẹp gây ra là N

- P:là tổng trọng lượng của xích trên rãnh trượt

Dựa vào phần mềm Solidworks ta tính được khối lượng tổng cộng của xích trên

Trọng lượng của xích trên rãnh là P = 11,3186 N

0,17(W) 0,93

Hình 2.4 Tính toán mô men quán tính của đĩa xích

Dùng phần mềm Solidworks ta tính toán ra được:

4.7,53.10 3,14.3,14

0,32( ) 0,93



Ta có công suất của cụm 1 là : Pxích = P1 + P2 = 0,32+ 0,17 = 0,49(W)

Vậy công suất cần thiết trên trục công tác là: P= Pxích.k= 0,49.2= 0,98 (W)

2.3.Bài toán kết cấu:

2.3.1 Đ ng c : ộ ơ

a) Yêu cầu kỹ thuật:

 Khi chọn động cơ phải chọn sao cho sử dụng được gần hết công suất Thông thường chọn động cơ bằng 1,3 – 1,5 so với công suất tải đặt lên trục động cơ Tại sao? Do quá trình truyền tải, giảm tốc,… công suất bị hao phí ra ngoài môi trường

 Tốc độ của động cơ phải chọn sao cho phù hợp với tốc độ máy công tác Nếu chọn tốc độ khác quá nhiều so với yêu cầu -> tăng chi phí cho điều khiển, giảm tốc -> tăng giá của máy và tăng đọ phức tạp của bộ truyền

 Điện áp của động cơ nên chọn phù hợp với lưới điện nơi sản xuất

 Khi máy công tác có phụ tải ban đầu lớn (máy nén khí, ma sát, ) ta phải chọn động cơ 1 pha công tác ly tâm và loại động cơ này có thể mở máy với tải nặng ban đầu

 Khi máy công tác có phụ tải nhẹ (máy hút, đẩy gió, ) ta nên chọn động

cơ 1 pha có tụ điện làm việc

 Tính toán đến kích thước chiếm chỗ của động cơ: Kích thước của động

cơ ảnh hưởng tới bố trí không gian làm việc và ảnh hưởng không nhỏ đếnkết cấu máy sau này Động cơ mà kích thước và khối lượng quá lớn sẽ gây khó khăn cho lắp đặt và di chuyển

b) Chọn động cơ:

Công suất trên trục động cơ được xác định theo công thức:

Pct=

 Pct: Công suất cần thiết trên trục động cơ

 Ptt: Công suất tính toán trên trục công tác

 : Hiệu suất bộ truyền

Ta có: Ptt = Plv : Môi trường làm việc với tải trọng không đổi:

Ptt = Plv = 1(KW)

TV: Hiệu suất bộ truyền trục vít- bánh vít TV=0,35

x: Hiệu suất bộ truyền xích: x=0,96

d: Hiệu suất bộ truyền d= 0,95

oL:Hiệu suất bộ truyền cặp ổ lăn oL=0,99

= TV.X.d1.d2.d3.d4.oL1.oL2.oL3.oL4.oL5

Hệ số công suất: cos φ= 0,98

Tỉ số momen cực đại: Mmax/ Mdd =2,6

Tỉ số momen khởi động: Mkđ/ Mdd= 0,4

Tỉ số dòng điện khởi động: Ikđ/ Idd= 4

Khối lượng: m=26(Kg)

2.3.2 Máy bi n t n: ế ầ

a) Tại sao sử dụng máy biến tần:

-Giải pháp tối ưu, điều khiển động cơ hiện đại

-Máy biến tần là 1 giải pháp hàng đầu cho việc tối ưu hóa điều khiển động cơ:+Đa dạng về chủng loại

+Dễ sử dụng

-MBT với chức năng điều khiển vô cấp tốc độ động cơ cho phép người sử dụng điều chỉnh tốc độ động cơ theo nhu cầu và mục đích sử dụng Chức năng điều khiển tốc độ động cơ lên tới 16-20 cấp với khả năng kiểm soát thời gian, gia tốc, giảm tốc, công suất phù hợp với nhiều loại động cơ.

-Có chức năng bảo vệ quá tải, quá áp, thấp áp, quá dòng, thấp dòng,qus nhiệt, động cơ, nối đất,… Nó giúp người ta vận hành yên tâm không phải lo lắng về vấn đề mất kiểm soát trong quá trình vận hành

-Biến tần giúp dây chuyền hoạt động tối ưu Tiết kiệm động năng, đồng bộ các thiết bị (động cơ) hoạt động trơn tru, than thiện với người sử dụng và giảm thiểuchi phí bảo trì, bảo dưỡng

b) Chọn máy biến tần phù hợp động cơ:

-Dựa vào thông số kỹ thuật của động cơ ta chọn máy biến tần LS 1 pha 220V-Công suất: 1,5 Kw

+Lập trình điều khiển đầu vào/ra

+Tín hiệu vào tùy chọn NPN/PNP

+Ngõ ra analog 0- 10VDC

+Hỗ trợ card truyền thong Modbus

2.3.3 Các c c u truy n đ ng: ơ ấ ề ộ

2.3.3.1 B truy n xích ộ ề

a) Cơ cấu truyền động xích:

- Ta sử dụng xích ống con lăn, gọi tắt là xích con lăn Đây là xích được sử dụng rộng rãi trong sinh hoạt, cụ thể ta thấy nó hằng ngày trên xe máy, máy ép mía,…Xích về kết cấu giống xích ống, chỉ khác phía ngoài ống lắp thêm con lăn, nhờ

đó có thể thay thế ma sát trượt giữa ống và răng đĩa (ở xích ống) bằng ma sát lăn giữa con lăn và răng đĩa (ở xích con lăn) Kết quả là độ bền mỏi của xích con lăn cao hơn xích ống

- Ở đây ta dùng xích sử dụng trên xe máy của Yamaha

b) Xác định thông số bộ truyền xích:

*) Bộ truyền xích từ động cơ lên cơ cấu Mantit:

-Số răng đĩa xích càng ít, đĩa bị động quay càng không đều, động năng va đập

càng lớn và xích mòn càng nhanh Vì vậy khi thiết kế cần đảm bảo cho sốrăng nhỏ nhất của xích lớn hơn Zmin

-Tỉ số truyền ở đây u=1

-Ta chọn Z=39 (Răng)

-Bước xích p của xích ống con lăn xác định từ chỉ tiêu của độ bền mòn của bản

lề Ta áp dụng tính áp suất po trên mặt tựa bản lề thỏa mãn điều kiện:

Ka: Hệ số kể đến khoảng cách trục và chiều dài xích

Kđc: Hệ số kể đến ảnh hưởng với việc điều chỉnh lực căng xích

Kbt: Hệ số kể đến ảnh hưởng việc bôi trơn

Kđ: Hệ số kể đến tải trọng động, kể đến tính chất của tải trọng

Kc: Hệ số kể đến chế độ làm việc của bộ truyền

-Để hạn chế ảnh hưởng có hại của va đập đối với bộ truyền, bước xích p tìm được phải nhỏ hơn pmax cho trong bảng 5.8 [TTTK HDĐCK1]

* Bộ truyền xích trên cơ cấu dẫn khuôn:

-Hệ thống gồm 4 cặp đĩa xích:

+1 cặp đĩa chủ động nằm trên trục ra của cơ cấu Mantit

+1 cặp đĩa bị động nằm trên đầu vào của máy

+2 cặp đĩa bị động có tác dụng giảm trùng xích trong khi máy thực hiện bóc

vỏ, lấy hạt

-Hệ thống sử dụng cách căng xích như bộ gắp sau của xe máy

-Về cơ bản ta chọn sẵn các đĩa xích và xích ống con lăn giống với ổ trên xe máyExciter của Yamaha

-Mọi vấn đề về công suất và điều kiện bền đều thỏa mãn Ta xác định điều đó như cách xác định xích ở trên Bởi điều kiện làm việc 2 bộ truyền xích tương đối giống nhau

2.3.3.2 C c u truy n đai( IN Đ M … ) ơ ấ ề Ậ

-Trên các cơ cấu truyền dẫn còn lại ta sử dụng truyền động đai thang Loại đai này có tiết diện hình thang tương ứng trên bánh đai, nhờ có hệ số ma sát giữa đai và bánh đai hình thang lớn hơn so với đai dẹt và do đó khả năng kéo cũng lớn hơn Tuy nhiên cũng do ma sát lớn hơn nên hiệu suất của đai thang thấp hơn

-Có 3 loại đai thang: Đai thang thường, đai thang hẹp và đai thang rộng Với điều kiện làm việc của máy ta chọn đai thang thường