Thiết kế thiết bị tách tôm thành từng con riêng biệt

Nghiên cứu, tìm hiểu về các loại máy tách tôm, trên cơ sở đó đưa ra những tính toán, thiết kế một thiết bị tách tôm thành từng con riêng biệt có khả năng thay thế công đoạn bóc tôm thủ c

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

KHOA CƠ KHÍ

BỘ MÔN CHẾ TẠO MÁY

-ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ TÁCH TÔM THÀNH

TỪNG CON RIÊNG BIỆT

Giảng viên hướng dẫn : TS Đặng Xuân Phương

Th.S Trần Ngọc Nhuần Sinh viên thực hiện : Cao Văn Hộp

Mã số sinh viên : 53130477

Khánh Hòa, 06/2015

Chúng em xin chân thành cảm ơn trường Đại Học Nha Trang đã tạo mọi điều kiện tốt nhất để chúng em học tập và rèn luyện Đặc biệt, chúng em xin gửi lời cảm ơn tới các thầy trong Khoa Cơ Khí, những người thầy đã tận tình truyền thụ kiến thức chuyên ngành quan trọng để em có đủ cơ sở hoàn thành đề tài này

Sinh viên thực hiện

Cao Văn Hộp – Nguyễn Lê Thành Tâm

-TÓM TẮT ĐỒ ÁN

Với đề tài Thiết kế thiết bị tách tôm thành từng con riêng biệt, mục đích chủ

yếu là đi vào tìm hiểu về công nghệ sản xuất, chế biến tôm hiện nay, một số loại máy móc hiện tại

Nghiên cứu, tìm hiểu về các loại máy tách tôm, trên cơ sở đó đưa ra những tính toán, thiết kế một thiết bị tách tôm thành từng con riêng biệt có khả năng thay thế công đoạn bóc tôm thủ công trước đây với các nội dung chính gồm các phần như sau:

- Bước đầu nghiên cứu về tình hình máy móc được dùng để tách tôm ở nước

ta, và công nghệ được áp dụng

- Dựa vào những nghiên cứu và tìm hiểu đưa ra các phương án thiết kế và chọn phương án khả thi nhất để thiết kế động học và kết cấu máy

- Tiến hành chế tạo mô hình máy thử nghiệm dựa trên những nghiên cứu và tính toán trước đó

- Chạy thử nghiệm mô hình đã chế tạo, kết quả thử nghiệm thu được đem so sánh với những yêu cầu được đặt ra trước đó Nếu vẫn chưa đạt được theo đúng yêu cầu thì tiếp tục chỉnh sửa mô hình và hoàn thiện mô hình

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

TÓM TẮT ĐỒ ÁN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC BẢNG vi

DANH MỤC HÌNH vii

LỜI NÓI ĐẦU 1

1.1 Giới thiệu chung 2

1.1.1 Khái quát về tình hình và nhu cầu tôm hiện nay 2

1.1.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về phân loại tôm 3

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC VÀ KẾT CẤU MÁY 6

2.1 Lựa chọn phương án tách tôm 6

2.1.1 Phương án 1: Sử dụng cánh tay robot 6

2.1.2 Phương án 2: Sử dụng hệ nhiều băng tải lập trình và cánh gạt 7

2.1.3 Phương án 3: Sử dụng hệ nhiều băng tải theo phương pháp đợi chờ 8

2.2 Phân tích lựa chọn băng tải 9

2.2.1 Phương án 1: Sử dụng băng tải cao su 9

2.3.2 Phương án 2: Băng xích tải lưới inox 10

2.3 Lựa chọn phương án thiết kế: 11

2.4 Mục đích và yêu cầu kỹ thuật của thiết bị 12

2.4.1 Mục đích 12

2.4.2 Yêu cầu kỹ thuật của thiết bị 12

2.5 Tính toán cho băng tải 1 đưa tôm lên từ thùng 13

2.5.1 Tính toán vận tốc băng tải 1 13

2.5.2 Tính chọn động cơ điện 14

2.5.2.1 Tính công suất của động cơ 14

2.5.3 Tính toán thiết kế các thông số hình học của các bộ phận băng xích tải 16

2.5.3.1 Tính toán thông số hình học của bộ truyền 16

2.5.3.2 Chọn loại xích 16

2.5.3.3 Xác định các thông số của bộ truyền xích 17

2.5.3.4 Tính toán thiết kế truyền động xích cho băng tải 18

2.5.4 Tính toán chọn hộp giảm tốc 24

2.5.5 Kiểm tra vận tốc băng tải 25

2.5.6 Tính kết cấu và sức bền trục 26

2.5.6.1 Tính kết cấu và sức bền trục dẫn 26

2.5.6.2 Tính kết cấu và kiểm tra sức bền cho trục bị dẫn 33

2.5.7 Tính chọn khớp 33

2.5.7.1 Tính chọn khớp ở trục băng tải vào hộp giảm tốc 33

2.5.8 Chọn gối đỡ cho băng tải 35

2.5.8.1 Chọn gối đỡ cho trục chủ động 35

2.5.8.2.Tính chọn gối đỡ cho trục bị dẫn 38

2.6 Tính toán cho dẫn động trục lăn 39

2.6.1 Tính chọn động cơ cho dẫn động trục lăn 39

2.6.2 Tính toán chọn truyền động cho trục lăn 43

2.6.2.1 Tính toán chọn loại dây đai truyền động cho trục lăn 43

2.6.2.2 Chọn puly cho truyền động đai qua trục lăn 48

2.6.2.3 Chọn puly và dây đai cho truyền động đai từ cặp trục lăn 1 sang 2 49

2.7 Thiết kế hệ dẫn động cho băng tải số 2 và số 3 50

2.7.1 Tính chọn động cơ để kéo băng 50

2.7.2 Chọn loại puly cho trục ra 53

2.7.3 Chọn puly cho trục bị dẫn theo trục 53

2.7.4 Chọn loại đai cho truyền động 54

2.7.5 Phần thiết kế chọn gối đỡ 55

2.7.6 Thiết kế trục cho băng truyền 56

2.7.6.1 Trục chủ động của băng truyền 56

2.7.6.2 Trục bị dẫn 56

2.8 Tính toán và chọn các chi tiết khác của thiết bị 57

2.8.1 Lựa chọn chân đỡ thiết bị 57

2.8.2 Khung của thiết bị 57

2.8.3 Thiết kế chọn xi lanh đẩy 58

2.8.4 Thùng chứa 58

2.8.5 Khung băng tải 58

2.8.6 Máng chỉnh hướng 59

2.8.7 Trục nâng hạ 60

2.9 Xây dựng bản vẽ 3D và lắp 60

2.9.1 Mô hình tổng thể 3D 60

CHƯƠNG 3 CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM MÔ HÌNH 63

3.1 Chế tạo mô hình 63

3.1.1 Bộ phận băng tải 63

3.1.2 Bộ phận trục lăn 63

3.1.3 Mô hình tổng thể 64

3.2 Thử nghiệm,đưa ra kết quả và đề xuất cải tiến cho mô hình 65

3.2.1 Mục đích của thử nghiêm mô hình 65

3.2.2 Thiết bị và dụng cụ cần thiết cho thí nghiệm: 65

3.2.3 Tiến hành thí nghiệm 65

3.2.3.1 Thí nghiệm 1( ngày 28/5/2015) 65

3.2.3.2 Thí nghiệm 2 (ngày 5/6/2015) 67

3.2.3.3 Thí nghiệm ngày 14/6/2015 69

3.2.4 Rút ra quá trình thí nghiệm và đề xuất cho quá trình thí nghiệm tiếp theo 72

3.2.4.1 Rút ra quá trình thí nghiệm 72

3.2.4.2 Đề xuất cho các lần thí nghiệm sau 72

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 73

4.1 Kết luận 73

4.2 Đề xuất ý kiến 73

TÀI LIỆU THAM KHẢO 75

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của động cơ 15

Bảng 2.2 Thông số kĩ thuật bộ truyền xích 24

Bảng 2.3 Kích thước cơ bản của nối trục đàn hồi 34

Bảng 2.4 Kích thước cơ bản của vòng đàn hồi đàn hồi 35

Bảng 2.4 Thông số kỹ thuật của ỗ đỡ UCFL204 36

Bảng 2.5 Thông số kỹ thuật động cơ SIEMENS LOẠI 1MA-6 43

Bảng 2.6 Thông số kỹ thuật của puli chủ động 48

Bảng 2.7 Thông số kỹ thuật của puly bị dẫn 49

Bảng 2.8 Thông số kỹ thuật puly truyền động cho cặp trục lăn 50

Bảng 2.9 Thông số kỹ thuật của acm601v36-2500 52

Bảng 2.10 Thông số hình học của động cơ servo acm601v36-2500 không chổi than 52

Bảng 2.11 Thông số kỹ thuật của puly răng chủ động 53

Bảng 2.12 Thông số kỹ thuật của puly PTPM26P5M100-P-H18 răng chủ động 54

Bảng 2.13 Thông số kỹ thuật của dây đai răng PTPN215P5M-100 55

Bảng 3.1 Các thông số thí nghiệm 66

Bảng 3.2 Kết quả thí nghiệm 1 67

Bảng 3.3 Các thông số thí nghiệm 2 68

Bảng 3.4 Kết quả thí nghiệm lần 2 69

Bảng 3.5 Các thông số thí nghiệm 3 70

Bảng 3.6 Kết quả thí nghiệm lần 3 71

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Phân loại tôm theo cách truyền thống ở Việt Nam 3

Hình 1.2 Thiết bị phân loại theo kích thước của công ty Nam Dung 4

Hình 1.3 Phân loại theo phương thức công nhân lấy tay bỏ vào dây chuyền 4

Hình 1.4 Thiết bị phân loại tôm theo kích thước của Trung Quốc 5

Hình 1.5 Thiết bị phân loại tôm theo khối lượng theo phương thức tay gắp 5

Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý phân sử dụng cánh tay robot 6

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý thiết bị sử dụng phương pháp cánh gạt 7

Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý của phương án đợi chờ cửa 8

Hình 2.4 Băng tải cao su 9

Hình 2.5 Băng tải, lưới dạng xích 10

Hình 2.6 Sơ đồ động học của của băng tải 12

Hình 2.7 Băng xích tải 16

Hình 2.8 Các thông số hình học của xích 17

Hình 2.9 Bánh xích 22

Hình 2.10 Sơ đồ vị trị của các trục băng tải kéo tôm 26

Hình 2.11 Sơ đồ kết cấu trục 2 27

Hình 2.12 Sơ đồ phân bố lực 27

Hình 2.13 Sơ đồ kết cấu trục(3) bị dẫn 33

Hình 2.14 Hình cắt khớp nối đàn hồi 34

Hình 2.15 Sơ đồ phân bố lực 36

Hình 2.16 Ổ đỡ 37

Hình 2.17 Ổ đỡ bi 39

Hình 2.18 Sơ đồ hoạt động của cặp trục lăn 39

Hình 2.19 Sơ đồ kết cấu trục 40

Hình 2.20 Động cơ 43

Hình 2.21 Trục lăn 43

Hình 2.22 Sơ đồ vị trí và nguyên lý cặp trục lăn 44

Hình 2.23 Tiết diện đai hình thang 45

Hình 2.24 Puli chủ động 48

Hình 2.25 Puli bị dẫn 49

Hình 2.26 Puli truyền động cho cặp trục lăn 50

Hình 2.27 Dây dai với chiều dài 200mm 50

Hình 2.28 Động cơ servo acm601v36-2500 không chổi than 52

Hình 2.29 Puly răng PTPM25P5M100-P-H10 53

Hình 2.30 Puly răng PTPM26P5M100-P-H18 54

Hình 2.31 Đai răng PTPN215P5M-100 55

Hình 2.32 Gối đỡ UCFL204 56

Hình 2.33 Kết cấu trục dẫn 56

Hình 2.34 Kết cấu trục bị dẫn 56

Hình 2.35 Chân đỡ (tải trọng nâng <2942 N) 57

Hình 2.36 Khung thiết bị ( với tổng chiều dài 1420, rộng 500, cao 8000 ) 57

Hình 2.37 Xi lanh khí nén SMC 58

Hình 2.38.Thùng (chiều dài thùng 500, chiều rộng 360, cao 300) 58

Hình 2.39 Khung băng tải ( dài 1800,rộng 340) 59

Hình 2.40 Khung băng tải 2 59

Hình 2.41 Khung băng tải 2 59

Hình 2.42 Máng chỉnh hướng( chiều dài 260) 60

Hình 2.43 Trục nâng hạ 60

Hình 2.44 Mô hình tổng thể 3D 61

Hình 3.1 Bộ phận băng tải 63

Hình 3.2 Bộ phận trục lăn 64

Hình 3.3 Mô hình tổng thể 64

Hình 3.4 Tôm sú thí nghiệm lần 1 66

Hình 3.5 Tôm sú thí nghiệm 2 68

Hình 3.6 Tôm sú cho thí nghiệm 3 70

Hình 3.7 Quá trình thí nghiệm 3 70

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật con người ngày đòi hỏi trình độ tự động hóa phải càng phát triển để đáp ứng được nhu cầu của mình Tự động hóa ngày càng phát triển rộng rãi trong mọi lĩnh vực kinh tế, đời sống xã hội, nó

là ngành mũi nhọn công nghiệp Ngày nay, trình độ tự hóa của một quốc gia đánh giá

cả một nền kinh tế của quốc gia đó Chính vì lẽ đó mà việc phát triển tự động hóa là việc hết sức cần thiết

Việc tạo ra các sản phẩm tự động hóa không những trong công nghiệp mà ngay

cả trong đời sống con người ngày càng được phổ biến, hầu như trong mọi lĩnh vực đều thấy có cần thiết tự động

Từ những kiến thức đã học chúng em đã chọn và thực hiện đồ án tốt nghiệp với

BỘ MÔN CHẾ TẠO MÁY – KHOA CƠ KHÍ –TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

đề tài “Thiết bị tách tôm thành những con riêng biệt” Nội dung thực hiện:

1 Tổng quan về công nghệ phân cỡ tôm

2 Mục đích, yêu cầu kỹ thuật của máy

3 Lựa chọn phương án

4 Tính toán thiết kế

5 Chế tạo thiết bị và thử nghiệm dạng mô hình

6 Đánh giá và cải tiến thiết bị

Như đã nói ở trên việc tạo ra một hệ thống như vậy để thay thế con người cũng

là vấn đề hết sức cần thiết Với phạm vi đồ án chúng em sẽ tạo ra một mô hình mô phỏng hoạt động của thiết bị tách tôm thành những con riêng biệt

Trong thời gian thực hiện đề tài chúng em đã nhận được sự giúp đỡ của các

thầy cô và các bạn, đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của thầy Trần Ngọc Nhuần và Đặng Xuân Phương để chúng em có thể hoàn thành đề tài này, chúng em xin chân

thành cảm ơn

Việc hoàn thành đề tài này sẽ không tránh được những sai lầm thiếu sót Chúng

em rất mong được sự phê bình đánh giá của các thầy cô để chúng em có thể rút ra được kinh nghiệm và bổ sung kiến thức cho mình

Sinh viên thực hiện Cao Văn Hộp – Nguyễn Lê Thành Tâm

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ PHÂN CỠ TÔM

1.1 Giới thiệu chung

1.1.1 Khái quát về tình hình và nhu cầu tôm hiện nay

Tôm biển thuộc lớp giáp xác, bộ mười chân, trong đó quan trọng nhất là các loài trong họ tôm he (Penaeidae), ngoài ra còn có họ tôm moi, tôm hùm, tôm vỗ, là loại hải sản có giá trị xuất khẩu hàng đầu của Việt Nam Bên cạnh sản lượng tôm khai thác tự nhiên, sản lượng tôm nuôi của Việt Nam cũng tăng lên nhanh chóng, trong đó sản phẩm tôm sú nuôi hiện nay đứng ở vị trí hàng đầu trên thế giới

Tôm biển của Việt Nam ngày nay không những là món ăn quen thuộc đối với người dân Việt Nam mà còn có giá trị trên thị trường thực phẩm thế giới Thịt tôm biển của Việt Nam có hương vị thơm ngon, thành phần dinh dưỡng cao, tuy nhiên sản lượng khai thác phần lớn là cỡ trung bình và nhỏ, cỡ lớn chủ yếu chỉ đạt tới size 26-30 hoặc lớn hơn nhưng khối lượng không đáng kể

Nghề nuôi tôm của Việt Nam đã và đang được phát triển mạnh và mang lại hiệu quả kinh tế lớn đối với xuất khẩu thủy sản của Việt Nam Ngoài tôm sú được nuôi phổ biến, tôm chân trắng cũng đã bắt đầu được thử nghiệm nuôi để tạo thêm sự đa dạng phục vụ nhu cầu xuất khẩu và tiêu dùng nội địa

Vùng nguyên liệu: Suốt dọc bờ biển Việt Nam nơi nào cũng bắt gặp các loài tôm thuộc các họ tôm có giá trị kinh tế và xuất khẩu cao, song tùy theo thời gian, địa hình biển, thời tiết và các đối tượng đánh bắt khác nhau, hình thành các khu vực đánh bắt chủ yếu: Ven bờ phía Tây Vịnh Bắc Bộ, vùng biển Nam Thanh Hóa-Bắc Nghệ An, vùng biển Nam Hà Tĩnh, vùng biển miền Trung, vùng biển Nam Bộ, vùng biển gần bờ phía Tây (Vịnh Thái Lan) Mùa khai thác: Mùa đánh bắt tôm biển từ tháng 2 đến tháng 11

Các loại tôm biển được chế biến xuất khẩu chủ yếu: tôm sú, tôm bạc (tôm he chân trắng), tôm sắt, tôm thẻ, tôm chì

Dạng sản phẩm: Đông lạnh nguyên con, sơ chế đông lạnh, chế biến sẵn (bao gồm hàng giá trị gia tăng và các sản phẩm phối chế), đồ hộp và đồ khô

Tình hình xuất khẩu tôm

Hoa Kỳ là thị trường lớn nhất của thủy sản Việt Nam, chiếm khoảng 22% thị phần Kim ngạch xuất khẩu năm 2013 vào thị trường này đạt 1,518 tỷ USD, tăng

27,4% so với năm 2012 Tháng 1 năm 2014, kim ngạch đạt 155,631 triệu USD, tăng 87,8% so với cùng kỳ năm 2013

Nguồn lợi từ xuất khẩu tôm

Việc xuất khẩu thủy hải sản đã mang lại một nguồn thu rất lớn cho đất nước, trong đó tôm chiếm một tỷ trọng rất lớn Theo số liệu của Tổng cục Thủy sản, năm

2011 mặc dù kinh tế gặp nhiều khó khăn, xuất khẩu tôm vẫn đạt mức gần 2.4 tỷ USD, chiếm phần lớn trong tổng kinh ngạch xuất khẩu thủy sản (hơn 6 tỷ USD) (VASEP, 2012)

1.1.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về phân loại tôm

*Trong nước

Công nghệ phân cỡ tôm đang còn gặp khá nhiều hạn chế, vì đa số vẫn chưa có thiết bị, máy phân cỡ tôm tự động được áp dụng vào tất cả các xí nghiệp, nhà máy Đa

số vẫn là hình thức thủ công lựa bằng tay

Hình 1.1 Phân loại tôm theo cách truyền thống ở Việt Nam

Tuy nhiên ở một số nhà máy lớn vẫn có đầu tư về công nghệ phận loại theo kích thước

Hình 1.2 Thiết bị phân loại theo kích thước của công ty Nam Dung

Về khâu thiết bị tự động hoàn toàn phân loại tôm theo khối lượng vẫn chưa được quan tâm một cách đúng mực, điều này ảnh hưởng rất lớn đến sản lượng tôm được xuất khẩu

Yêu cầu công nghệ phân cỡ tôm theo trọng lượng để đáp ứng những yêu cầu khắc khe của thị trường ngoài nước

Hiện phân loại theo khối lượng vẫn có tại một số nhà máy lớn tuy nhiên còn hạn chế trong việc hoàn toàn tự động đa phần là bán tự động sử dụng tay người để đưa tôm vào thiết bị cân

Hình 1.3 Phân loại theo phương thức công nhân lấy tay bỏ vào dây chuyền

* Ngoài nước

Ở nước ngoài, những công nghệ mới được chú trọng nghiên cứu, thậm chí còn được đặt ra một ngành khoa công nghệ để nghiên cứu, tuy vậy về thiết bị tự động hoàn toàn về phân loại theo khối lượng vẫn chưa được nghiên cứu và đưa vào thực tế Hình thức phân loại vẫn theo kích thước

Hình 1.4 Thiết bị phân loại tôm theo kích thước của Trung Quốc

Hiện có nhiều thiết bị phân loại theo khối lượng, tuy nhiên về phân loại tôm vẫn phải nhờ cánh tay robot hoặc tay người gắp tôm vào dây chuyền phân loại

Hình 1.5 Thiết bị phân loại tôm theo khối lượng theo phương thức tay gắp

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC VÀ KẾT CẤU MÁY

2.1 Lựa chọn phương án tách tôm

2.1.1 Phương án 1: Sử dụng cánh tay robot

1 Động cơ kéo băng

Động cơ 1 quay kéo băng tải 3 quay, từ thùng cấp tôm 2 sẽ cấp tôm, băng tải 3

sẽ kéo tôm từ thùng lên qua máng dẫn hướng sẽ dãn điều tôm đến băng tải 6 sau đó cánh tay robot 5 được lập trình nhận biết tôm để bốc từng con qua dây chuyền phân loại

Ưu điểm:

- Hiệu suất cao

- Không thiết bị nhỏ gian

Nhược điểm:

- Chi phí cao

- Quá trình chế tạo khó khăn đòi hỏi nhiều công nghệ

2.1.2 Phương án 2: Sử dụng hệ nhiều băng tải lập trình và cánh gạt

1 Động cơ 2 Trục truyền động 3 Thùng chưa tôm 4 Băng tải 5 Miếng ma sát

6 Trục lăn 7 Trục lăn 8 Băng tải 9 Xi lanh đẩy 10 Băng tải

11 Cánh gạt 12 Dây đai 13 Trục lăn 14 Dây đai 15 Động cơ

Ưu điểm:

- Chế tạo không đòi hỏi nhiều công nghệ cao

- Hiệu suất cao

- Dễ bảo trì sữa chữa

Nhược điểm:

- Không gian máy lớn

2.1.3 Phương án 3: Sử dụng hệ nhiều băng tải theo phương pháp đợi chờ

Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý của phương án đợi chờ cửa

1 Động cơ 2 Trục kéo băng 3 Thùng cấp tôm 4 Băng tải 5 Miếng ma sát

6 Trục lăn 7 Trục lăn 8 Băng tải 9 Xi lanh đẩy 10 Tấm chắn

11 Băng tải 12 Dây đai 13 Trục lăn 14 Động cơ 15 Dây đai

16 Chỉnh hướng

Nguyên lí hoạt động:

Động cơ 1 kéo băng tải quay thông qua khớp trục truyền động 2, tôm được cấp vào thùng 3 và được băng tải 4 kéo lên sau đó thông qua máng chỉnh hướng 16 để đưa vào cặp trục lăn quay ngược chiều Cặp trục lăn 7,6 này được truyền động thông qua động cơ 14 và cặp dây đai 15 và 12 Sau đó tôm rơi vào băng tải 11 được đưa tới cuối hành trình tại tấm chắn 10 tôm được xếp theo hàng, được xi lanh số 9 đẩy sang băng tải 8 đưa vào dây chuyền phân loại

Ưu điểm:

- Chế tạo không đòi hỏi nhiều công nghệ cao

- Dễ bảo trì sữa chữa

Nhược điểm:

- Không gian máy lớn

- Hiệu suất thấp (dễ xảy ra hiện tượng chồng lên nhau giữa tôm)

2.2 Phân tích lựa chọn băng tải

2.2.1 Phương án 1: Sử dụng băng tải cao su

Hình 2.4 Băng tải cao su

Ưu điểm:

- Độ dãn băng tải rất nhỏ làm cho hành trình khởi động ngắn hơn do vậy tiết kiệm điện hơn Băng chuyền khởi động êm đặc biệt là đối với các băng chuyền có độ dài lớn Chịu ẩm tốt hơn các loại bố khác vì sợi Polyester có đặc điểm chịu ẩm-nước rất tốt do đó tuổi thọ băng kéo dài hơn đặc biệt khi gặp ẩm cao, chịu nhiệt rất tốt khi dưới 150oC, chịu hóa chất cực tốt

- Điểm nổi bật của băng tải bố EP là độ dãn rất thấp nhỏ hơn 4%, vì vậy bề mặt cao su sẽ không bị rạn nứt tránh được hiện tượng thẩm thấu tác nhân gây lão hóa

- Nhẹ, chạy êm, lắp đặt dễ, giá thành rẻ, dễ bảo trì, chiều dài vô tận…

Nhược điểm:

- Khó rút được nước

- Khả năng uống con kém, kém linh động

- Khó khăn trong việc gắng các gờ vào băng tải

2.3.2 Phương án 2: Băng xích tải lưới inox

Hình 2.5 Băng tải, lưới dạng xích

Được cấu tạo bằng lưới inox không gỉ sét, phù hợp với ngành công nghiệp chế biến thực phẩm, sản bánh kẹo, nông thủy sản

Ưu điểm:

 Vận chuyển được vật liệu ở nhiệt độ cao, có cạnh sắc, lực kéo xích tải ổn

định và có giá trị lớn

 Rút được vật liệu chứa nước

 Vật liệu không bị giật lùi khí đặt nghiêng

 Độ dãn dài nhỏ, kích thước của đĩa xích (đối với xích bản lề, xích dập) hoặc ròng rọc xích (đối với xích hàn) nhỏ, dễ tháo lắp vận chuyển

 Có độ bền và độ cứng lớn nên nó cho phép vận chuyển vật liệu dạng cục lớn, nặng và sắc cạnh

 Bộ phận kéo của băng tấm là xích nên có độ bền kéo lớn do đó băng tấm có chiều dài lớn, chiều cao băng lớn dẫn đến năng suất của băng lớn, khi dùng băng tấm góc nghiêng đặt băng có thể đạt 700

 Băng tấm chuyển động với vận tốc không lớn do đó chất tải cho băng dễ dàng thuận tiện cho việc cấp liệu

 Khi dùng cơ cấu di động ta có thể đặt băng con trong mặt phẳng thẳng đứng

và mặt phẳng ngang

 Khối lượng băng tải nhẹ giúp tiết kiệm điện năng sử dụng

 Không bị trượt khi kéo tải

 Dễ dàng lắp ráp, dịch chuyển, dễ dàng thay thế, cắt nối chiều dài băng tải

 Thiết kế dạng tổ ong, chịu tải trọng nặng, dễ dàng tháo lắp và vệ sinh

 Ngoài ra còn dùng để vận chuyển thịt cá, rau củ quả

Nhược điểm:

 Trọng lượng băng nói chung và trọng lượng chuyển động lớn

 Kết cấu của băng tương đối phức tạp, vốn đầu tư lớn

 Trong băng tấm có nhiều con lăn và bánh xích nên đòi hỏi phải chăm sóc và bảo dưỡng thường xuyên do chi phí vận hành lớn so với các băng khác

2.3 Lựa chọn phương án thiết kế:

Dựa vào yêu cầu của máy và đặt điểm vật liệu ta chọn Phương án dùng băng xích tải lưới inox sử dụng động cơ có hộp giảm tốc để tách tôm theo phương pháp qua nhiều băng tải điều khiển bằng động cơ servo được lập trình

Mô tả nguyên lý hoạt đông cơ bản:

Tôm được cấp vào thùng chứa, nhờ máng dẫn hướng để kiểm soát lượng tôm, sau đó kích hoạt động cơ kéo băng tải chạy Trên băng xích tải có gắn các tấm gờ có nhiệm

vụ móc từ 1 đến 2 con tôm, nhờ băng xích tải đưa tôm đến máng định hướng tôm dẫn tôm đến cặp trục Cặp trục lăn có nhiệm vụ dẫn hướng tôm nằm thẳng và dàn tôm ra

và đưa tới cánh gạt, cánh gạt này được thiết kế theo hệ cân bằng khi tôm rơi vào sẽ xoay 1 góc đưa tôm rơi vào băng tải chờ (vận chuyển tôm cung cấp cho dây chuyền phân loại tôm tự động theo trọng lượng), nếu có tôm theo đuôi thì sẽ theo hướng trục lăn rơi ra ngoài để đưa về thùng chứa Băng tải này được lập trình khi tôm rơi vào

cánh gạt xoay 1 góc, trên cánh gạt này sẽ có 2 tiếp điểm 1 tiếp điểm được nối với hệ lập trình xung điện khi cánh gạt này xoay sẽ chạm vào tiếp điểm sẽ kích hoạt 1 xung điện gửi về bộ điều khiển, bộ điều khiển kích hoạt xung điện để đưa băng tải chờ Băng tải này được kích hoạt để đưa tôm rơi vào dây chuyền phân loại tự động theo trọng lượng

2.4 Mục đích và yêu cầu kỹ thuật của thiết bị

2.4.1 Mục đích

Thiết bị này tự động đưa tôm vào băng tải ở đầu vào của dây chuyên phân cỡ tôm bằng phương pháp cân một cách đều đặn, thay thế cho hoạt động bốc và bỏ của người công nhân

Hiện tại, máy phân loại tôm theo trọng lượng ở nước ta hầu như là vẫn chưa được tự động hoàn toàn từ khâu đầu vào, nghiên cứu này nhằm thiết kế và chế tạo thử nghiệm được một máy phân loại tôm tự động hoàn toàn Thay vì sử dụng rất nhiều nhân công để thực hiện đưa tôm vào đầu vào của máy

Nhu cầu phân loại tôm ở Việt Nam hiện nay là rất lớn và ngày càng tăng Nghiên cứu này nhằm mục đích đáp ứng nhu cầu thực tế và cấp thiết này Tuy nhiên, hiện tại nghiên cứu mới chỉ tạo ra được một mô hình thử nghiệm Nghiên cứu này cần phải được triển khai các bước tiếp theo để nâng cao độ chính xác, nâng hiệu suất phân loại, hoàn thiện sản phẩm để đưa vào áp dụng thực tế

2.4.2 Yêu cầu kỹ thuật của thiết bị

Hình 2.6 Sơ đồ động học của của băng tải

Các chuyển động chính

+ Chuyển động của băng tải chính để mang sản phẩn đi phân loại

+ Chuyển động chính của các cặp trục lăn nhằm định hướng tôm

+ Hoạt động của cánh quạt để làm phân đều tôm

+ Dễ dàng thây đổi góc nghiêng của băng tải cấp liệu

Các yêu cầu khi thiết kế

Nhìn chung khi xây dựng phương án bố trí các hệ thống cần phải đảm bảo các điều kiện như sau:

+ Hệ thống đơn giản, dễ điều khiển và đáng tin cậy

+ Công nhân làm việc được thoải mái, không phải chịu áp lực lao động

+ Ngoài ra phải đảm bảo được tính an toàn và tính kinh tế

+ Tốc độ băng tải thấp

+ Rút được nước

+ Hiệu suất cao

+ Góc nghiêng mặt đáy có thể điều chỉnh

Yêu cầu thông số kỹ thuật của thiết bị

+ Sử dụng nguồn điện 3 pha tại các phân xưởng, chế biến tôm

+ Năng suất làm việc của thiết bị Q =6000 [ con/h ]

+ Chiều dài băng tải L =1800 mm

+ Hiệu suất máy đạt 80%

+ Vật liệu chế tạo Inox 304 và các vật liệu khác

2.5 Tính toán cho băng tải 1 đưa tôm lên từ thùng

2.5.1 Tính toán vận tốc băng tải 1

Năng suất là số lượng tôm được vận chuyển trong một đơn vị thời gian (con/h)

Do đó ta có v= 6000.50

3600 3600.2

Q t  = 41,6 mm/s = 0,0416 m/s

Chọn độ dài băng tải L = 1800 mm

Chiều rộng băng tải B = 400 mm

Chọn số ô chứa tôm với m =72 với khoảng cách mỗi ô t = 50 mm

2.5.2 Tính chọn động cơ điện

2.5.2.1 Tính công suất của động cơ

Ta có thí nghiệm 40 con/kg

Suy ra 1 con có khối lượng 25g

Vì vậy tổng năng suất

Q= 6000.25=150000 g = 150 kg = 0,15 tấn

Ta dùng băng xích tải inox

Với khối lượng riêng của inox đặc:  = 7.98 g/cm3

q0 = q01+ q02 với :

q01 là trọng lực của lưới inox trên chiều dài 1m

q02 là trọng lực của xích trên chiều dài 1m

q01 = B.p0.δ [6, tr 63]

Với p0 là khối lượng riêng của inox, δ là chiều cao của lớp băng xích inox

q01 = 40.7,98.0,2.12% = 7,661 g/cm = 0,766 kg/m = 7,51 N/m

Trong đó 12% là mật độ lưới inox

q02 = 1,9.9,81 = 18,639 N/m với 1m xích có khối lượng m = 1,9 kg

Wct = q0.L[ f1.cosβ + sinβ] + q.L[f2.cosβ + sinβ] [6, tr 74]

Wct = 26,149.1,8[0,17.cos600+sin600]+10.1,8[0.02.cos600+sin600] = 60,531 N

Do đó W0= Wkt+ Wct = 105,294 N

Với :

f1=0,17 là hệ số má sát giữa xích mà máng

f2=0,02 hệ số ma sát giữa tôm và máng

Tải làm việc trên băng tải: W0=105,294 N

Hiệu suất chung của hệ thống: 2 2

Trong đó: Hiệu suất của bộ truyền xích X 0,93

Hiệu suất bộ truyền ổ lăn OL 0,95

Hiệu suất khớp nối trụcOL 0,99

Hiệu suất của hộp giảm tốc bánh vít trục vít hgt 0,72

Công suất chọn động cơ theo công thức tĩnh:

0

w 1000

t

v N



105,294.0,04161000.0,643

N= 0,12KW : Công suất của động cơ

n= 280 v/p : Số vòng quay của động cơ

Với thông số kĩ thuật như sau:

Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của động cơ

Thông Số Kỹ Thuật

Dãy công suất biến tần 0,12 kW đến 4 kW

Cấp điện áp cho biến tần 3 pha x 200 … 240V

3 pha x 380 … 500V

Phạm vi điều chỉnh (động cơ) 280 - 2900 v/p

Có khả năng giao diện với fieldbus: RS-485, PROFIBUS, PROFIsafe, INTERBUS,

DeviceNet, CANopen, Asi, … Cấp làm kín IP65 Có thể lắp đặt ở mọi vị trí

Có thể sử dụng cuộn coil thắng làm điện trở xả

2.5.3 Tính toán thiết kế các thông số hình học của các bộ phận băng xích tải

2.5.3.1 Tính toán thông số hình học của bộ truyền

Hình 2.7 Băng xích tải

Các thông số hình học của băng (chiều rộng, chiều cao) được xác định trên cơ

sở đảm bảo năng suất yêu cầu khi vận tốc được chọn trước

Chiều dài bộ truyền L = 1800 mm

Độ rộng B = 400 mm

2.5.3.2 Chọn loại xích

Vì tải trọng nhỏ, vận tốc thấp, dùng xích ống con lăn

Hình 2.8 Các thông số hình học của xích

2.5.3.3 Xác định các thông số của bộ truyền xích

Thông thường, khi v ≥ 2 m/s, thì Zmin ≥ 19 Khi v  2 m/s, thì Zmin = 11÷15  1, 80 tr 

z t



Trong đó:

Tốc độ của băng tải: v = 0.0416 m/s

Số răng của đĩa xích: z = 15 răng

Xác định tỉ số truyền giữa trục động cơ và trục truyền động băng xích tải

Để phân phối tỉ số truyền cho các bộ truyền, phải tính tỉ số truyền cho toàn hệ thống

Tỉ số truyền ic = 280

32.0048,748

đc

n

ic = ihgt.ix

ix : tỉ số truyền của bộ truyền động xích ix = (1÷4 ) ta chọn ix =1

32,004

32,004 1

c hgt

x

i i

280

8,748( / )32,004

8,748

8,748( / )1

2.5.3.4 Tính toán thiết kế truyền động xích cho băng tải

Bộ phận kéo thường sử dụng hệ dây xích hoặc hệ một dẫy xích quấn vòng

qua hai đĩa xích Giữa hai dây xích có gắn các tấm lát để chứa vật liệu, trên xích có lắp các con lăn Các con lăn này chạy trên hai đường ray ở hai bên băng Hầu hết ở băng tấm sử dụng thiết bị căng băng kiểu trục vít

Chọn loại xích ống con lăn một dãy, ta có tỉ số truyền xích ix =1 Lúc đầu, ta chọn khoảng cách sơ bộ của 2 trục dẫn động là 1800 mm, nên khoảng cách của bộ truyền xích là A = 1800mm

Thông thường Z1 < Z2, nếu số răng nhỏ thì xích mau bị mòn (vì góc xoay bản lề lớn) và làm tăng tải trọng cũng như va đập Do đó, ta hạn chế số răng nhỏ nhất

Thông thường, khi v ≥ 2 m/s, thì Zmin ≥ 19 Khi v  2 m/s, thì Zmin = 11÷15  1, 80 tr 

Nên ta chọn Z1 = Z2 = 15

Bước xích p được xác định từ chỉ tiêu về độ bền mòi của bản lề Điều kiện đảm bảo chỉ tiêu về độ bền mòn của bộ truyền xích được viết theo [1, 81tr ,công thức 5.3]

Pt = P.k.kz.kn  P

Trong đó, Pt – công suất tính toán ( kW)

P - Công suất cần truyền; P = 6,8.10-3 kW

Kz – Hệ số răng  1, 81 tr 

1,67 15

z

Z k

Z Z

Kn – Hệ số vòng quay với n01 = 50 (v/ ph ), [1, 81tr ,bảng 5.5]

01 3

50

5,7168,748

Trong đó: Các hệ số thành phần được chọn theo [1, 82tr ,bảng 5.6 ]

 k0 - Hệ số kể đến ảnh hưởng của vị trí bộ truyền, k0 =1 (do đường nối tâm của 2 đĩa xích so với đường nằm ngang là  60o )

 ka - Hệ số kể đến ảnh hưởng đến khoảng cách trục và chiều dài xích;

 kđ - Hệ số tải trọng tĩnh, với tải trọng tĩnh làm việc êm ta chọn kđ = 1

 kc - Hệ số kể đến chế độ làm việc của bộ truyền; với trường hợp số ca làm việc là 2 ca, ta có kc =1,25

1

.2.82

2

Z Z Z

Z X Z

Z X

p A

19,05    2

205 15 205 15 1809,754

Để nhánh xích bị dẫn không quá căng, phải giảm khoảng cách trục một lượng  1, 85 tr 

.15

u    u = 35 [1, 85 tr ,bảng 5.9 ] Vậy xích được đảm bảo, sự va đập của các mắt xích vào các răng trên đĩa xích đảm bảo, không gây ra hiện tượng gãy các răng và đứt má xích

Q s

v t

Q = 31,8 ( kN ) = 31800 ( N )

 Kđ – Hệ số tải trọng, kđ = 1,2 ứng với chế độ làm việc bình thường

 Fv – Lực căng do lực li tâm sinh ra, N, tính theo công thức  1, 85 tr 

 F0 – Lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động sinh ra, tính theo công thức 5.16  1, 85 tr 

F0 = 9,81.kf.q.a

 Với a – Khoảng cách trục tính bằng m, a = 1,805 ( m )

 kf – Hệ số phụ thuộc độ võng f của xích vào vị trí truyền, với giá trị thường dùng độ võng f = ( 0,01 0,02 ).a và lấy kf = 1 ứng với bộ truyền xích nằm nghiêng>400

F0 = 9,81.kf.q.a = 9,81.1.1,9.1,805 = 33,643 ( N )

3 0

31800

137,804 1.197,115 33,643 3,288.10

Q s

sinsin

k A

E F k F

.47,0

Trong đó:  H - Ứng suất tiếp xúc cho phép, Mpa [1,tr86, bảng 5.11]

 E - Mô đun đàn hồi, với E1 và E2 lần lượt là mô đun đàn hồi của vật liệu con lăn và răng đĩa xích, lấy E = 2,1.105 MPa  1, 87 tr 

2 1

2

1

2

E E

E E E





 A– diện tích chiếu của bản lề, mm2, tra [1, 87tr ,bảng 5.12] A = 106

Ứng suất tiếp xúc trên bề mặt tiếp xúc :

50,59.(197,11.1 0,079).2,1.10

độ bền tiếp xúc cho răng của 2 đĩa xích

Như vây, ta có dùng vật liệu chế tạo đĩa xích là thép không gỉ HRC 55-60 với đĩa dẫn động và đĩa bị động sẽ có số răng nhỏ nhỏ hơn 19 sẽ đảm bảo được độ bền tiếp xúc cho răng của 2 đĩa xích

 Diện tích chiếu của bản lề, mm2, tra [1, 87tr ,bảng 5.12] A = 106

 F0 – Lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động sinh ra tính theo [1,tr87, công thức 5.16]

 Trong tính toán thực tế, ta có thể bỏ qua lục F0 và Fv nên F1 = Ft vì vậy lực tác dụng lên trục được xác định theo [1, tr88, công thức 5.20]

t x

F 

Trong đó: kx – Hệ số kể đến ảnh hưởng của trọng lượng xích, với kx = 1,05 khi

bộ truyền xích nằm nghiêng một góc trên 400 so với đường nằm ngang

 Ft – Lực vòng trên đĩa xích, Ft = 197,11 ( N )

 Fr = 197,11.1,05 = 206,1( N )

Bảng 2.2 Thông số kĩ thuật bộ truyền xích

z t

 [ 1,tr 84]

Trong đó

Tốc độ của băng tải: v = 0.0416 m/s

Số răng của đĩa xích: z = 15 răng

Xác định tỉ số truyền giữa trục động cơ và trục truyền động băng :

Để phân phối tỉ số truyền cho các bộ truyền, phải tính tỉ số truyền cho toàn hệ thống

Tỉ số truyền ic = 280

32,0048,748

c hgt

x

i i

i

Chọn hộp giảm tốc bánh vít trục vít (hộp giảm tốc trục vít một cấp thường bằng

từ 8 - 63)

2.5.5 Kiểm tra vận tốc băng tải

Tính chính xác tốc độ dây băng theo tỉ số truyền

i = 8,748 : là giá tri tỉ số truyền của băng

n = 280v/p : số vòng quay của động cơ

z = 15: số răng của đĩa xích

Vận tốc khác không nhiều so với tính chọn ban đầu

Vậy vận tốc tính đã chọn như luc đầu là hợp lí v = 41,6 mm/s

Để phân phối tỉ số truyền cho các bộ truyền, phải tính tỉ số truyền cho toàn hệ thống

Theo công thức nt= 60000

t

v n

z t

Trong đó

Tốc độ của băng tải: v = 0.0416 m/s

Số răng của đĩa xích: z = 15răng

đc t

c hgt

x

i i

280

8,748( / )32,004

2 3

8,748

8,748( / )1

Thỏa mãn điều kiện thời gian khởi động

Trên băng tấm có lắp các tấm thép nhỏ như hình chữ L để kéo được tôm

2.5.6 Tính kết cấu và sức bền trục

2.5.6.1 Tính kết cấu và sức bền trục dẫn

Sơ đồ vị trí

Hình 2.10 Sơ đồ vị trị của các trục băng tải kéo tôm

Với kết cấu và tải trọng và vận tốc hoạt động thấp của thiết bị ta chọn đường kính trục số 2 để tính kiểm tra (vì tải trọng trục 2N2=5,497.103 > 3

N =4,857.103trục 3) với kết cấu như sau:

diễn trên hình vẽ dưới

Lực tác dụng của khớp nối tác dụng lên trục Fx14= (0,2:0,3)2T2/Dt với T2 = 6061,155Nmm

Và ⌂ Dt= 63 mm đường kính vòng tròn qua tâm các chốt của trục được vẽ trên

Dựa vào giá trị các đường kính trục đã chọn, phương pháp cố định các chi tiết máy trên trục, vấn đề tháo lắp và tính công nghệ, định kết cấu của trục

Các chi tiết máy như khớp nối, bánh xích thường được cố định trên trục theo chiều tiếp tuyến nhờ các then

Tiết diện then được chọn theo giá trị đường kính trục tra bảng 52-a  5, 93 tr 

Tại bánh khớp nối (điểm A) dA = 18 mm, ta chọn loại then bằng có kích thước như sau :

M 

M 

13,47 18.5.10

cB

M

d b l

Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn

Sau khi xác định kết cấu trục cần kiểm nghiệm hệ số an toàn của trục tại những tiết diện nguy hiểm và cần thiết Ta xét đến ảnh hưởng của các yếu tố như đặc tính thay đổi chu kì ứng suất, sự tập trung ứng suất, kích thước và chất lượng bề mặt

Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn

Sau khi xác định kết cấu trục cần kiểm nghiệm hệ số an toàn của trục tại những tiết diện nguy hiểm và cần thiết Ta xét đến ảnh hưởng của các yếu tố như đặc tính thay đổi chu kì ứng suất, sự tập trung ứng suất, kích thướt và chất lượng bề mặt

Xét tại vị trí A

Hệ số an toàn được kiểm nghiệm theo điều kiện :

n n

n n





2 2

n

K t

u

u m

a

6061,155

2,95 2.1027,168

 - Hệ số tăng bền bề mặt trục, ở đây không dùng biện pháp tăng bền nên =1

,

K K - Hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và xoắn [5, tr97, bảng 59]

92,1

1.0,93

2,95.

1.0,85

n n





2 2