ĐỒ án thiết kế hệ thống cơ điện tử rửa trái cây

Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, trong đó có sự đóng góp không nhỏ của ngành cơ điện tử. Cơ điện tử là sự kết hợp của kỹ thuật cơ khí, kỹ thuật điện tử và kỹ thuật máy tính. Đây là ngành rất quan trọng và không thể thiếu trong sự phát triển của khoa học kỹ thuật hiện đại. Mục đích của ngành khoa học tổng hợp liên ngành này là nhằm phát triển tối đa tư duy hệ thống trong thiết kế và phát triển sản phẩm để tạo ra những sản phẩm mới có những tính năng vượt trội trong việc tự động hóa sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, đời sống con người,... do đó chúng ta phải nắm bắt và vận dụng nó một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào sự phát triển nền khoa học kỹ thuật thế giới nói chung và trong sự phát triển kỹ thuật điện tử nói riêng. Khi mà xã hội ngày càng phát triển, nhu cầu của khách hàng về nông sản sạch ngày càng khắt khe hơn. Vì vậy, việc đưa bất kì nông sản ra thị trường cũng đều phải cần chú ý tới khâu làm sạch nguyên liệu. Xuất phát từ việc tham khảo những tài liệu, sách báo và video trên mạng về vấn đề làm thế nào thể cải thiện và nâng cao chất lượng trái cây cho người nông dân có thể chủ động trong việc sản xuất các sản phẩm từ chính cây trồng của mình. Từ đó nhóm chúng em đi tìm hiểu và thực hiện đề tài “THIẾT KẾ RỬA TRÁI CÂY TỰ ĐỘNG”. Do Th.s Vũ Đức Vương hướng dẫn thực hiện. Nhận thức được vấn đề này nhóm chúng em đã chọn phương án giải quyết thực hiện đề tài “Thiết kế hệ thống rửa trái cây tự động”. Do tài liệu tham khảo còn hạn chế, trình độ có hạn và kinh nghiệm trong thực tế còn non kém nên đồ án này chắc chắn còn nhiều thiếu sót. Vì vậy chúng em rất mong là sẽ nhận được sự đóng góp và chỉ bảo của các thầy cô trong bộ môn. Chúng em xin chân thành cảm ơn Thái Nguyên, Tháng 7 Năm 2021 Sinh viên thực hiện Nguyễn Tiến Vũ Nguyễn Hoàng Việt Vũ Văn Sỹ Lê Huy Hoàng Share Tài

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KĨ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN

KHOA CƠ KHÍ

Bộ môn: CƠ ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

SINH VIÊN THỰC HIỆN : NGUYỄN TIẾN VŨ

MSSV K175520201072 NGUYỄN HOÀNG VIỆT MSSV K175520114067

VŨ VĂN SỸ MSSV K175520114206

LÊ HUY HOÀNG MSSV K175520114018 LỚP : 53CDT.01

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN : Th.S VŨ ĐỨC VƯƠNG

Thái Nguyên - 2021

Share Tài Liệu TNUT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KĨ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN

KHOA CƠ KHÍ

Bộ môn: CƠ ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

SINH VIÊN THỰC HIỆN : NGUYỄN TIẾN VŨ

MSSV K175520201072 NGUYỄN HOÀNG VIỆT MSSV K175520114067

VŨ VĂN SỸ MSSV K175520114206

LÊ HUY HOÀNG MSSV K175520114018 LỚP : 53CDT.01

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN : Th.S VŨ ĐỨC VƯƠNG

Thái Nguyên - 2021

Share Tài Liệu TNUT

KHOA CƠ KHÍ

BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập-Tự do-Hạnh phúc -o0o -

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

Sinh viên thực hiện: 1 Nguyễn Tiến Vũ MSSV: K175520201072

2 Nguyễn Hoàng Việt MSSV: K175520114067

Giảng viên hướng dẫn: ThS.Vũ Đức Vương

Tên đề tài: Thiết kế hệ thống rửa trái cây tự động (Mã số: )

Yêu cầu:

- Lên ý tưởng, nhu cầu thiết kế

- Thiết kế mô hình

- Mô phỏng sản phẩm

- Thi công, thiết kế sản phẩm thực

Vũ Đức Vương

Share Tài Liệu TNUT

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

………

Thái Nguyên, ngày… tháng… năm… GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN CHẤM ………

………

………

………

………

………

………

………

Thái Nguyên, ngày… tháng… năm…

GIÁO VIÊN CHẤM

(Ký ghi rõ họ tên)

Share Tài Liệu TNUT

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành được đồ án này chúng em xin trân thành cảm ơn thầy giáo Vũ Đức Vương đã dành thời gian sát sao chỉ bảo và hướng dẫn chúng em trong suốt quá trình thực hiện đề tài “Thiết kế hệ thống rửa trái cây tự động”

Nhóm chúng em xin cảm ơn quý các Thầy (Cô) giáo trong bộ môn chuyên ngành Cơ Điện tử trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên đã truyền cho chúng em kiến thức về các thiết bị, cơ cấu cũng như hệ thống Cơ Điện tử, rất quan trọng trong quá trình thực hiện đề tài này

Vì là sinh viên nên những kết quả nghiên cứu được trong quá trình thực hiện đề tài khó tránh khỏi những sai sót, chúng em rất mong quý Thầy (Cô) bỏ qua Đồng thời nhóm

em cũng mong muốn nhận được những ý kiến từ quý Thầy (Cô) để sửa chữa, tích lũy thêm nhiều kinh nghiệm cho những đề tài tiếp theo trong học kỳ tới được đầy đủ và chính xác hơn

Nhóm em xin cam đoan đồ án Thiết Kế Hệ Thống Cơ Điện Tử “Thiết kế hệ thống rửa trái cây tự động” là công trình nghiên cứu của bản thân cả nhóm Những phần sử

dụng tài liệu tham khảo trong đồ án đã được nêu rõ trong phần tài liệu tham khảo Các số liệu, kết quả trình bày trong đồ án là hoàn toàn trung thực, nếu sai chúng em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm và chịu mọi kỷ luật của bộ môn và nhà trường đề ra

Chúng em xin trân thành cảm ơn!

Nhóm sinh viên thực hiện

Nguyễn Tiến Vũ Nguyễn Hoàng Việt

Vũ Văn Sỹ

Lê Huy Hoàng

Share Tài Liệu TNUT

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 3

LỜI NÓI ĐẦU 6

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 7

1.1 Giới thiệu chung về hệ thống Cơ điện tử 7

1.2 Giới thiệu về chức năng công nghệ của hệ thống rửa trái cây tự động 8

1.2.1 Tổng quan về tự động hóa trong sản xuất 8

1.2.2 Tổng quan về hệ thống rửa trái cây tự động 10

1.3 Thông số yêu cầu cần đạt được 13

1.3.1 Yêu cầu của khách hàng 13

1.3.2 Yêu cầu công nghệ 13

1.4 Kết luận 13

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG RỬA TRÁI CÂY TỰ ĐỘNG 14

2.1 Cấu trúc chung hệ thống 14

2.1.1 Sơ đồ khối 14

2.1.2 Nguyên lý hoạt động 15

2.2 Tính chọn cơ cấu chấp hành 15

2.2.1 Vai trò của cơ cấu chấp hành 15

2.2.2 Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động 16

2.2.3 Tính chọn động cơ 17

2.2.4 Tính chọn máy rung 19

2.3 Thiết kế cơ khí 22

2.3.1 Phần mềm Solidworks 2019 22

2.3.2 Thiết kế cơ khí trên phần mềm Solidworks 2019 23

2.3.2.1 Phần băng tải rửa quả 23

2.3.2.2 Phần máy rung, máy sấy 26

2.4 Tích hợp trang bị điện điện tử 27

2.4.1 Vai trò của hệ thống đo lường 27

2.4.2 Vai trò của bộ điều khiển 28

2.4.3 Lựa chọn hệ thống đo lường và điều khiển cho hệ thống rửa trái cây tự động 28 2.4.3.1 Bộ điều khiển Arduino 28

2.4.3.2 Cảm biến siêu âm HC-SR04 32

2.4.3.3 Cảm biến vật cản hồng ngoại 34

2.4.3.4 Màn hình tinh thể lỏng LCD 35

Share Tài Liệu TNUT

2.4.3.5 Module I2C 38

2.5 Lập trình điều khiển 38

2.5.1 Trình biên dịch Arduino IDE 38

2.5.2 Code điều khiển 39

2.6 Mô phỏng hoạt động hệ thống 40

2.6.1 Phần mềm Proteus 40

2.6.2 Mô phỏng hoạt động quả Proteus 8.11 40

2.7 Tổng hợp vật tư 43

2.8 Kết luận chương 2 46

CHƯƠNG 3 THI CÔNG VÀ ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG 47

3.1 Thi công sản phẩm 47

3.2 Thử nghiệm và đánh giá sản phẩm 48

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN CHUNG 49

4.1 KẾT LUẬN 49

4.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 49

TÀI LIỆU THAM KHẢO 50

PHỤ LỤC 51

Share Tài Liệu TNUT

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, trong đó có sự đóng góp không nhỏ của ngành cơ điện tử Cơ điện tử là sự kết hợp của kỹ thuật cơ khí, kỹ thuật điện tử và kỹ thuật máy tính Đây là ngành rất quan trọng và không thể thiếu trong sự phát triển của khoa học kỹ thuật hiện đại Mục đích của ngành khoa học tổng hợp liên ngành này là nhằm phát triển tối đa tư duy hệ thống trong thiết kế và phát triển sản phẩm để tạo

ra những sản phẩm mới có những tính năng vượt trội trong việc tự động hóa sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, đời sống con người, do đó chúng ta phải nắm bắt và vận dụng nó một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào sự phát triển nền khoa học kỹ thuật thế giới nói chung và trong sự phát triển kỹ thuật điện tử nói riêng

Khi mà xã hội ngày càng phát triển, nhu cầu của khách hàng về nông sản sạch ngày càng khắt khe hơn Vì vậy, việc đưa bất kì nông sản ra thị trường cũng đều phải cần chú ý tới khâu làm sạch nguyên liệu Xuất phát từ việc tham khảo những tài liệu, sách báo và video trên mạng về vấn đề làm thế nào thể cải thiện và nâng cao chất lượng trái cây cho người nông dân có thể chủ động trong việc sản xuất các sản phẩm từ chính cây trồng của

mình Từ đó nhóm chúng em đi tìm hiểu và thực hiện đề tài “THIẾT KẾ RỬA TRÁI

CÂY TỰ ĐỘNG” Do Th.s Vũ Đức Vương hướng dẫn thực hiện

Nhận thức được vấn đề này nhóm chúng em đã chọn phương án giải quyết thực hiện

đề tài “Thiết kế hệ thống rửa trái cây tự động”

Do tài liệu tham khảo còn hạn chế, trình độ có hạn và kinh nghiệm trong thực tế còn non kém nên đồ án này chắc chắn còn nhiều thiếu sót Vì vậy chúng em rất mong là sẽ nhận được sự đóng góp và chỉ bảo của các thầy cô trong bộ môn

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, Tháng 7 Năm 2021

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Tiến Vũ Nguyễn Hoàng Việt

Vũ Văn Sỹ

Lê Huy Hoàng

Share Tài Liệu TNUT

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG

1.1 Giới thiệu chung về hệ thống Cơ điện tử

Hệ thống cơ điện tử: Tổng hợp sơ đồ nguyên lý sản phẩm Cơ điên tử nhằm thể hiện được các mô đun cấu thành nên sản phẩm, thấy được sự tích hợp và ghép nối giữa các thành phần này Có thể biểu diễn sơ đồ này dưới dạng khối như sau:

Hình 1.1 Sơ đồ khối hệ thống Cơ điện tử

Trong đó ý nghĩa các khối được như sau:

- Phần công tác: là phần trực tiếp đưa ra các thao tác công nghệ

- Đo lường: là modul kết nối đối tượng với bộ điều khiển, nó tạo tín hiệu phản hồi

làm đầu vào cho bộ điều khiển

- Mô hình hóa: là modul tạo tín hiệu đặt cho bộ điều khiển

- Bộ điều khiển: nhận tín hiệu từ modul đo lường, tính toán hiệu chỉnh và đưa lệnh

điều khiển nguồn động lực để có các thao tác chính xác

- Cơ cấu chấp hành (CCCH): là modul tạo nguồn động lực cho phần công tác, nó

nhận lệnh điều khiển trực tiếp từ bộ điều khiển

- DSP: Khối xử lý tín hiệu số

Qua sơ đồ trên ta có thể thấy, từ phần công tác (có thể là điện, hệ cơ học, máy công

cụ, tay máy, …) bằng cách xem xét cấu trúc và các mối quan hệ động lực học nội tại của đối tượng ta thiết lập được phương trình toán mô tả hoạt động của đối tượng, đó chính là

mô đun Mô hình hóa Các thông số động lực học này sẽ được lưu trữ trong Bộ điều khiển

dưới dạng tín hiệu đặt phục vụ cho việc hiệu chỉnh hệ thống Khi đối tượng hoạt động, tín

Share Tài Liệu TNUT

hiệu ra thường được giám sát bởi các Sensor, đó chính là Mô đun đo lường được bố trí ở cuối hệ thống để thu thập được thông tin hoạt động của Phần công tác, tín hiệu thu được thường ở dạng Analog nên cần phải mã hóa và xử lý trước khi đưa vào Bộ điều khiển (Bộ điều khiển làm việc với Digital Signal) Quá trình này được thực hiện nhờ Bộ DSP 1 (mô

đun xử lý tín hiệu), có quá trình này có thể gồm chuyển đổi AD, lọc, điều chế… Dưới sự

tích hợp của các thành phần bao gồm: Máy tính, mạch điện tử, Vi xử lý thì Bộ điều khiển

tiến hành so sánh tín hiệu thu được với tín hiệu đặt và tính toán để đưa ra hiệu chỉnh khi có sai lệch hoặc có sự thay đổi tín hiệu đặt Tín hiệu điều khiển được đưa ra bởi bộ điều khiển

ở dạng số (Digital) nên phải qua Bộ DSP2 để biến đổi DA đưa về dạng Analog để tác động lên CCCH (cơ cấu chấp hành) để điều khiển nó cung cấp nguồn động lực giúp phần công tác hoạt động đúng ý đồ công nghệ mong muốn

1.2 Giới thiệu về chức năng công nghệ của hệ thống rửa trái cây tự động

1.2.1 Tổng quan về tự động hóa trong sản xuất

Tự động hóa (automation) là ứng dụng công nghệ tiên tiến vào quá trình sản xuất công

nghiệp nhằm chuyển hầu hết hoặc toàn bộ hoạt động sản xuất của con người cho máy móc Nói cách khác thì tự động hoá là làm cho dây chuyền, máy móc chạy tự động với giám sát của con người (cao hơn nữa là máy tính) mà con người ( ở đây là người vận hành) không cần phải làm việc trực tiếp với nó

Tự động hóa là một nhân tố quan trọng trong quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa Nhờ có tự động hóa trong công nghiệp, các nhà máy đã và đang trở nên hiệu quả hơn trong việc sử dụng năng lượng, nguyên vật liệu và nguồn nhân lực Tự động hóa trong công nghiệp là việc sử dụng các hệ thống quản lý như máy tính, robot và công nghệ thông tin để điều khiển các loại máy móc và quy trình sản xuất khác nhau trong công nghiệp Sau cơ khí hóa, tự động hóa chính là bước thứ hai trong trong quá trình

công nghiệp hóa

Những ưu điểm chính của tự động hóa là:

+ Giảm chi phí vận hành: Tự động hóa công nghiệp giúp giảm thiểu số nhân công cần thiết để vận hành máy móc dẫn đến việc giảm được các chi phí liên quan đến con người như tiền lương, tiền bảo hiểm y tế, tiền lương nghỉ lễ, nghỉ ốm, tiền làm thêm giờ hay lương hưu

+ Tăng năng suất: Hệ thống tự động hóa có thể cho phép một nhà máy họat động 24/7 trong một tuần, một tháng và thậm chí là cả năm Nhờ vậy, năng suất sản xuất sẽ được cải thiện và nâng cao đáng kể

Share Tài Liệu TNUT

+ Cải thiện chất lượng sản phẩm: Tự động hóa có khả năng giảm các sai sót mà con người có thể gặp phải Hơn nữa, các sản phẩm được tạo nên bởi hệ thống tự động hóa sẽ có chất lượng đồng đều hơn

+ Tăng tính linh hoạt: Khi thêm một bước mới vào quy trình sản xuất, các nhà quản

lý sẽ thường phải hướng dẫn, đào tạo người lao động về bước mới đó Tuy nhiên, robot và các hệ thống máy tính hoàn toàn có thể được lập trình để thực hiện các thao tác mới mà không cần qua đào tạo hay hướng dẫn, nhờ đó giúp quy trình sản xuất trở nên linh hoạt hơn + Tăng mức độ an toàn: Hệ thống tự động hóa có thể thay thế con người trong những môi trường nguy hiểm như ở dưới nước, khu vực có lửa, cơ sở hạt nhân hay ngoài vũ trụ… Tuy nhiên, tự động hóa trong công nghiệp cũng có các hạn chế như:

+ Chi phí đầu vào cao: Việc chuyển từ sử dụng nhân công con người sang dây truyền sản xuất tự động đòi hỏi chi phí đầu tư ban đầu rất cao Ngoài ra, cũng cần có chi phí cho việc đào tạo nhân công vận hành các loại thiết bị, máy móc hiện đại và phức tạp

+ Các mối đe dọa an ninh: Hệ thống tự động điều khiển bằng máy tính hay robot hoàn toàn có nguy cơ bị hack Khi hệ thống tự động hóa bị tấn công hay xâm nhập, sản xuất của một nhà máy sẽ bị đình trệ và gây ra những thiệt hại nghiêm trọng

Mặc dù có một số hạn chế nhất định, song có thể thấy những ưu điểm của tự động hóa trong công nghiệp là rất lớn Đây cũng chính là lí do tại sao tự động hóa đã, đang và sẽ được áp dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp

Hình 1.2 Tự động hóa trong sản xuất ô tô

Share Tài Liệu TNUT

Hình 1.3 Máy chiết rót tự động

1.2.2 Tổng quan về hệ thống rửa trái cây tự động

Được thiên nhiên ưu đãi, Việt Nam luôn là một trong các quốc gia có sản lượng trái cây xuất khẩu cao Tuy nhiên, bởi vì hạn chế về mặt áp dụng khoa học kĩ thuật vào công đoạn sau thu hoạch, ở đây cụ thể là trong giai đoạn rửa trái cây, rau củ quả nên chất lượng sản phẩm không cao, dễ bị ép giá, dẫn đến giá trị thặng dư không cao Vì vậy, vai trò của chiếc máy phân loại trái cây là cực kì quan trọng

 Phác thảo thiết kế

Share Tài Liệu TNUT

Trong sản xuất, dù là với quy mô lớn hay nhỏ thì bài toán đặt ra với người sản xuất

đó là chất lượng, giá thành và năng suất sản phẩm khi đưa ra thị trường Đối với việc sản xuất mặt hàng về nông sản như trái cây hiện nay trong nước đã có nhiều máy móc, hệ thống

tự động được thiết kế để phục vụ công việc như : hệ thống phân loại trái cây, hệ thống ép nước trái cây, hệ thống đóng gói trái cây, hệ thống đánh bóng trái cây,v.v…

Nhưng theo như chúng em tìm hiểu được qua các tài liệu sách báo và internet thì hiện nay trên thị trường, hầu hết các loại máy rửa rau công nghiệp, dây chuyền rửa rau quả được các đơn vị phân phối đều là hàng nhập khẩu từ nước ngoài và nhiều nhất là xuất xứ từ Trung Quốc Tuy nhiên giá thành máy rửa trái công công nghiệp lại khá đắt đỏ do tốn nhiều chi phí nhập khẩu, vận chuyển và thương mại Việc rửa trái cây nhằm phục vụ cho những công việc sau: nâng cao chất lượng bán trái cây, chế biến trái cây, sấy trái cây, làm nước ép.v.v Đây đều là những sản phẩm có giá trị về kinh tế cao từ trái cây mang lại cho người trồng

và các xí nghiệp sản xuất

 Yêu cầu đặt ra :

Chính vì giá trị về kinh tế của hệ thống, nên chúng em đã quyết định cùng nhau nghiên cứu và thiết kế một hệ thống có khả năng rửa và sấy sạch nước trên bề mặt vỏ trái cây Thay vì bỏ sức lao động rửa và lau khô trái cây như trước thì với hệ thống này người công nhân chỉ có nhiệm vụ là giám sát và vận hành nó mà không cần phải làm việc trực tiếp với nó

 Hệ thống có những ưu điểm sau :

 Tăng năng suất: Với một thiết bị mang tính tự động hóa như thế sẽ cho phép làm việc liên tục trong khoảng thời gian dài Nhờ vậy, năng suất sẽ được nâng lên đáng kể

 Tăng tính linh hoạt: Máy móc dễ sử dụng, dễ điều khiển giúp người sử dụng không mất quá nhiều thời gian làm quen

 Giảm chi phí vận hành: Giảm bớt được nhân công vận hành

 Chế độ tiết kiệm nước: Thiết bị làm sạch linh hoạt, người dùng có thể phụ thuộc vào khối lượng nguyên liệu, hoặc loại nguyên liệu để điều chỉnh được lượng nước cần thiết cho một lần rửa

 Chất lượng sản phẩm: Trái cây được rửa sạch mà không bị dập, nát

 Tăng mức độ an toàn: Cho ra sản phẩm là trái cây sạch bắt mắt, không bị úng nước dẫn đến thối Bộ khung bên ngoài chống rỉ để đảm bảo độ bền trong suốt quá trình sử dụng, sẽ tránh được tình trạng rỉ sét sau thời gian dài hoạt động

 Không chỉ thích hợp với doanh nghiệp nhà máy sản xuất mà còn thích hợp với cả các hộ nông dân vừa và nhỏ

Share Tài Liệu TNUT

 Một số hình ảnh về khó khăn quá trình rửa làm sạch trái cây hiện nay

Hình 1.5 Rửa củ cải trên sông

Hình 1.6 Làm sạch cà chua thủ công

Share Tài Liệu TNUT

1.3 Thông số yêu cầu cần đạt được

1.3.1 Yêu cầu của khách hàng

 Hệ thống vận hành ổn định, lâu dài

 Kích thước nhỏ gọn phù hợp với không gian làm việc

 Dễ vận hành, hoàn thành công việc nhanh gọn và dễ bảo trì

1.3.2 Yêu cầu công nghệ

 Sản phẩm tiện dụng, linh hoạt đáp ứng được yêu cầu của khách hàng

Share Tài Liệu TNUT

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG RỬA TRÁI CÂY TỰ ĐỘNG 2.1 Cấu trúc chung hệ thống

2.1.1 Sơ đồ khối

Hình 2.1 Sơ đồ khối hoạt động hệ thống rửa trái cây tự động

Share Tài Liệu TNUT

Nếu không phát hiện quả sau 1 thời gian cài đặt hệ thống sẽ tự dừng

Ngoài điều khiển tự động ra, hệ thống có thể điều khiển bằng tay

2.2 Tính chọn cơ cấu chấp hành

2.2.1 Vai trò của cơ cấu chấp hành

Là một thành phần quan trọng nhất của hệ thống, ảnh hưởng đến quá trình vận hành của hệ thống khoan dừa tự động, do thiết kế dưới dạng mô hình nên yêu cầu chọn vật tư đó là:

Chọn động cơ làm việc êm, tốc độ quay ổn định, công suất đủ lớn và chi phí bỏ ra thấp

Có rất nhiều loại động cơ trên thị trường như động cơ có động cơ bước, động cơ servo, động cơ điện một chiều, động cơ điện xoay chiều… Tất cả chúng đều có những ưu nhược

điểm để phù hợp cho cơ cấu của đề tài Ở đây chúng em chọn động cơ điện một chiều vì

có những ưu điểm sau:

 Động cơ điện một chiều:

 Động cơ điện một chiều có momen lớn nên khả năng chịu tải cao

 Khả năng thay đổi tốc độ động cơ dễ dàng cũng như mạnh động học hay mạch điều khiển đơn giản hơn đồng thời đạt chất lương cao trong dải điều chỉnh tốc độ rộng

 Giá thành hợp lý

 Chế tạo mạnh điều khiển đơn giản

Lý do không chọn các cơ cấu truyền lực khác (động cơ điện hay động cơ servo)

 Với động cơ servo:

 Chi phí rất cao để mua vật tư

 Mạnh điều khiể cần có modul phức tạp

 Khi dừng, động cơ servo sẽ có rung lắc, khó ổn định

Share Tài Liệu TNUT

 Với động cơ bước:

 Động cơ bước khi hoạt động có hiện tượng bị trượt bước

 Động cơ bước sẽ ồn và nóng dần lên khi hoạt động

 Động cơ bước gây ra nhiều nhiễu và rung động

 Động cơ bước không thích hợp cho các ứng dụng cần tốc độ cao

2.2.2 Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động

 Động cơ điện một chiều: gồm 2 phần chính Stato ( phần cảm), Roto (phần ứng)

 Khi có dòng điện chạy qua cuộn dây quấn xung quanh một lõi sắt non, cạnh

phí bên cực dương sẽ bị tác động bởi một lực hướng lên, trong khi cạnh đối diện lại bị tác động bởi một lực hướng xuống theo quy tắc bàn tay trái của Fleming Các lực này gây tác động lên cuộn dây và làm cho roto quay Để làm cho roto quay liên tục và đúng chiều thì

bộ cổ góp sẽ làm chuyển mạnh dòng điện sau mỗi vị trí tương ứng với ½ chu kỳ

Hình 2.2 Nguyên lý hoạt động động cơ điện 1 chiều

Hình 2.3 Cấu tạo động cơ điện 1 chiều

Share Tài Liệu TNUT

2.2.3 Tính chọn động cơ

- Động cơ cho băng tải

Ta có:

Băng tải: dài L = 1m, rộng W = 0.20m, khối lượng mbt=0,4kg

Quả chanh: Đường kính dq = 0,04m, Khối lượng mq= 0.125kg (trung bình từ 8 đến

15 quả chanh được 1kg)

Con lăn: Đường kính Dcl1 = 0,06m , Dcl2=0,04m ,khối lượng mcl1=1.5kg ,mcl2=0,3kg Năng suất Q= 10kg/phút

Với Góc băng tải 𝜃 = 0⁰, hệ số ma sát µ = 0.15, hiếu suất 𝝶 =0.9, 𝝶g =0.8, SF =2

Số lượng quả trên băng tải

Nsp =L W

dq2 =

1 0,20,042 = 125 quả Khối lượng tải trọng trên tải

Mo men quy đổi lên trục Rotor động cơ

Tm =TL 𝑆𝐹

i.ηg =

8,743 2

64 0,8 = 0,341 N m Momen quán tính

2.2.4 Tính chọn máy rung

Động cơ rung

Hình 2.5 Động cơ rung tạo ra lực ly tâm theo mọi hướng.

Các công thức tính toán động cơ rung

Để xác định lực ly tâm, khối lượng 𝑚𝑢 của đĩa lệch tâm, khoảng cách e từ trọng tâm đến tâm chuyển động và tần số dao động cơ học 𝑓𝑚 là những yếu tố quan trọng

𝑚𝑢 - khối lượng của đĩa lệch tâm tính bằng kg

e - khoảng cách từ trọng tâm đến tâm chuyển động tính bằng m

Share Tài Liệu TNUT

Do tốc độ hoạt động nhỏ hơn một chút, Fc phải được giảm theo hệ số (1-σ)2

Thực tế là động cơ không đồng bộ ba pha ở tải so với tốc độ không tải chỉ giảm một chút (do trượt), là một lợi thế quyết định Trong thực tế, khối lượng của quả nặng lệch tâm

là chưa biết, đã biết khối lượng m, khối lượng này phải được thiết lập để dao động và gia tốc a Đối với các lĩnh vực ứng dụng khác nhau, có nhiều giá trị trải nghiệm có sẵn Do đó

Fc (kN) được xác định theo phương trình

Tính toán lực ly tâm trong thực tế

Fc = m a

1000

m - tổng các khối lượng phải được đặt thành dao động, tính bằng kg:

m = mR+ mT+ mS

 khối lượng của máy rung 𝑚𝑅

 khối lượng của thiết bị rung 𝑚𝑇

 10-15% khối lượng phải đầm 𝑚𝑆

a - gia tốc tính bằng m/s2

Ngoài ra, giá trị đặc trưng cho độ cứng và đặc tính cộng hưởng của thiết bị rung phải được xem xét

Mối liên hệ giữa lực ly tâm, biên độ và tốc độ rung

Lực ly tâm Fc đặt toàn bộ thiết bị, bao gồm cả khối lượng cần rung, rung động Độ rộng dao động s (biên độ kép) của thiết bị không được quá cao; nếu không thiết bị rung có thể bị hỏng Nếu không thể đo biên độ dao động, nó phải được tính toán

Share Tài Liệu TNUT

Hình 2.7 Độ rộng dao động [biên độ kép] tại thiết bị rung

trong một vòng quay của động cơ

Ảnh hưởng của Vòng quay mỗi phút lên Lực ly tâm

Vì bộ biến đổi tần số thường được sử dụng để thay đổi tốc độ của bộ rung, điều quan trọng là phải biết sự thay đổi tốc độ ảnh hưởng như thế nào đến biên độ kép s và lực ly tâm Công thức 1 cho thấy trong cùng điều kiện lực ly tâm thay đổi theo phương bậc hai với tốc độ Điều đó có nghĩa là ví dụ như giảm một nửa tốc độ sẽ dẫn đến lực ly tâm giảm bốn lần Ngược lại lực ly tâm tăng gấp bốn lần khi tốc độ tăng gấp đôi Tuy nhiên, độ cao của biên độ đôi s không thay đổi

Hình 2.8 Mối quan hệ của lực ly tâm, biên độ và tốc độ dao động

Share Tài Liệu TNUT

Biên độ kép s là kết quả của các quan hệ

Share Tài Liệu TNUT

quá trình thiết kế Có thể nói Solidworks là phần mềm phổ biến nhất trên thế giới hiện với hơn 1,5 triệu licenses được bán ra trên toàn thế giới

Hình 2.10 Phần mềm Solidwworks 2019 khi khởi động

2.3.2 Thiết kế cơ khí trên phần mềm Solidworks 2019

2.3.2.1 Phần băng tải rửa quả

Hình 2.11 Phần băng tải rửa trái cây

Share Tài Liệu TNUT

Hình 2.11.1 Bộ khung phần rửa quả

Hình 2.11.2 Khung đỡ phần rửa quả

Share Tài Liệu TNUT

Hình 2.11.3 Khung phần vòi rửa

Hình 2.11.4 Con lăn

Share Tài Liệu TNUT

2.3.2.2 Phần máy rung, máy sấy

Hình 2.12 Phần rung sấy quả

Hình 2.12.1 Phần khung đỡ máy rung

Share Tài Liệu TNUT