thiết kế máy lấy trứng cá hồi bán tự động

TÓM TẮT LUẬN VĂN Luận văn Thiết kế máy lấy trứng cá hồi thực hiện với mục tiêu thiết kế một hệ thống nhằm tự động hóa lấy trứng cá đang được thực hiện bằng nhân công.. Mô tả các module c

ĐAI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ - BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

THIẾT KẾ MÁY LẤY TRỨNG

CÁ HỒI BÁN TỰ ĐỘNG

SVTH: Phạm Duy Hoàng MSSV: 1511141 GVHD: PGS.TS.Phạm Huy Hoàng

Tp Hồ Chí Minh, 2019

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN……… 4

TÓM TẮT LUẬN VĂN……… 5

DANH MỤC BẢNG……… 6

DANH MỤC HÌNH ẢNH……… 7

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN……… 9

1.1 Nguồn lợi trứng cá hồi……… 9

1.1.1 Thực phẩm giàu chất dinh dưỡng……… 9

1.1.2 Nhân giống duy trì giống nòi phục vụ nuôi trồng thủy sản………… 10

1.2 Loài và sự phân bố của chúng……….12

1.3 Tình hình sản xuất hiện hành……… 14

1.4 Đặt đầu bài giải quyết vấn đề……… 15

CHƯƠNG 2: Ý TƯỞNG THIẾT KẾ……….16

2.1 Yêu cầu thiết kế……….16

2.2 Các cụm chức năng cần có……… 16

2.3 Phương án các cơ cấu cho hệ thống máy lấy trứng cá hồi………16

2.3.1 Ý tưởng thiết kế cụm cấp……… 16

2.3.2 Hình thành ý tưởng nguyên lí máy……….18

2.4 Thiết kế bộ truyền………19

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ……….21

3.1 Tính toán hai bộ truyền đai song song……….21

3.2 Tính toán, chọn lò xo tại các cụm co………22

3.3 Thiết kế tính toán bộ truyền……….26

3.3.1 Phân phối tỉ số truyền……….26

3.3.2 Cặp bánh răng trụ………28

3.3.3 Phân tích lực tác dụng lên bộ truyền……… 34

3.3.4 Xác định lực tác dụng lên trục, đường kính đoạn trục……… 34

3.3.5 Tính toán ổ lăn………40

3.4 Thiết kế dao rạch bụng……….42

3.5 Thiết kế cần vét, cơ cấu cam……….43

3.5.1 Thiết kế biên dạng cam……… 43

3.5.2 Thiết kế cụm cam vét………44

3.6 Thiết kế cụm đỡ trên………46

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN……… 48

4.1 Thiết kế tổng quan mạch điện cho hệ thống……… 48

4.2 Lựa chọn thành phần cho mạch điện……….48

4.2.1 Cảm biến………49

4.2.2 Driver động cơ step………49

4.3 Sơ đồ mạch điện 3 pha……….50

CHƯƠNG 5: LẮP RÁP, VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG THIẾT BỊ………52

5.1 Lắp ráp các bộ phận của hệ thống………52

5.2 Các bước vận hành của hệ thống……… 52

5.3 Bảo dưỡng và thay thế……… 53

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI………54

6.1 Kết luận đề tài………54

6.2 Hướng phát triển đề tài……….54

PHỤ LỤC……… 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… 69

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, con xin trân trọng gửi lời cảm ơn và lòng biết ơn đến gia đình, đặc biệt

là cha mẹ, đã luôn bên cạnh ủng hộ, giúp đỡ, là chỗ dựa cả về vật chất lẫn tinh thần, để con có thể hoàn thành tốt Luận văn tốt nghiệp

Em xin trân trọng cảm ơn thầy cô trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh, cũng như thầy cô Bộ môn Thiết kế máy, vì đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình học tập và rèn luyện tại môi trường đại học

Em xin trân trọng gửi lời cảm ơn đến PGS.TS Phạm Huy Hoàng, người thầy đã tận tâm hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện luận văn và cũng là người truyền cảm hứng, tạo môi trường học tập cho em

Mình xin gửi lời cảm ơn đến tất cả anh em, bạn bè tại trường Đại học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh đã giúp đỡ trong suốt hơn 4 năm học tập và sinh hoạt tại ngôi trường này

TP Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 5 năm 2019

Phạm Duy Hoàng

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Luận văn Thiết kế máy lấy trứng cá hồi thực hiện với mục tiêu thiết kế một hệ thống nhằm tự động hóa lấy trứng cá đang được thực hiện bằng nhân công Luận văn đã giải quyết được vấn đề về thiết kế và tính toán các cơ cấu cơ khí trong hệ thống, thiết kế hệ thống điện Đảm bảo yếu tố không gian ứng với điều kiện nhà máy và yếu tố thuận tiện cho việc vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa luôn là vấn đề được quan tâm hàng đầu đối với thiết kế

Luận văn là khởi đầu cho ý tưởng thực hiện lấy trứng cá hồi bằng máy, dưới sự hướng dẫn của Thầy Phạm Huy Hoàng

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Ý tưởng thiết kế cụm cấp

Bảng 3.1 Thông số lò xo cụm co

Bảng 3.2.Bảng phân phối tỉ số truyền, công suất, momen xoắn

Bảng 3.3 Thông số thiết kế cặp bánh răng trụ

Bảng 3.5.Bảng kiểm nghiệm độ bền tĩnh

Bảng 3.6 Bảng thiết kế biên dạng của cam

Hình 1-6 Thụ tinh trứng cá hồi nhân tạo

Hình 1-7 Cá hồi Đại Tây Dương

Hình 1-8 Cá hồi Chibook

Hình 1-9 Cá hồi Coho

Hình 1-10 Cá hồi Chum

Hình 1-11 Cá hồi Sockeye

Hình 1-12 Lấy trứng cá hồi bằng tay

Hình 2-1 Mô tả các module cần có trông hệ thống máy lấy trứng cá hồi

Hình 3.2.Khi bộ truyền đai hoạt động, có lực cá tác dụng: đai lõm vào

Hình 3.3 Phân tích lực tại vị trí co

Hình 3.4 Lò xo xoắn óc kéo (Extension spring)

Hình 4.1.Tổng quan hệ thống điện

Hình 4.2 Cảm biến điện dung

Hình 4.3 Driver step motor mã TB6600

Hình 4.4 Mạch khởi động động cơ 3 pha

CHƯƠNG 1 PHẦN TỔNG QUAN

1.1 Nguồn lợi từ trứng cá hồi

1.1.1 Thực phẩm giàu chất dinh dưỡng

- Trứng cá có hàm lượng protein cao, nhiều a xít béo omega-3 Trứng cá có giá trị dinh dưỡng cao, nhiều các thành phần dinh dưỡng thiết yếu cho cơ thể con người như các loại protein albumin, Globulin, ovomucoid, ichthulin và các loại protein khác

- Hàm lượng các loại vitamin A, D, B trong trứng cá cũng rất đa dạng, vitamin A

có thể ngăn ngừa các bệnh về mắt, vitamin B có thể phòng và điều trị bệnh nấm

da và trẻ em còi cọc kém phát triển, vitamin D phòng bệnh còi xương Ngoài ra, trong trứng cá còn chứa nhiều sắt, can xi, phốt pho và các khoáng chất khác

- Đặc biệt, trứng cá có nhiều chất cephalin (hay còn gọi Phospholipid) có tác dụng bổ não Những chất dinh dưỡng này rất cần thiết cho cơ thể người và đặc biệt quan trọng cho sự tăng trưởng và phát triển ở trẻ em

- Bên cạnh đó, trong trứng cá chứa nhiều các loại vitamin Ăn nhiều trứng

cá không chỉ thúc đẩy phát triển, tăng trưởng thể chất mà còn bổ não và phát huy nhiều tác dụng khác Đối với người có tuổi còn có tác dụng khôi phục tóc đen, trẻ hóa tuổi thanh xuân

Hình 1-1 Nguồn dinh dưỡng tử trứng cá hồi

Vì thế trứng cá hồi đã trở thành một trong những nguyên liệu quan trọng để cấu thành những món ăn giàu dinh dưỡng và đặc sắc trên toàn thế giới Một số món nổi tiếng như: salad trứng cá hồi, sushi lườn và trứng cá hồi, cơm trộn trứng cá hồi, pizza trứng cá hồi,…

Hình 1-2 Salad trứng cá hồi Hình 1-3 Pizza trứng cá hồi

Hình 1-4 Sushi lườn trứng cá hồi Hình 1-5 Rau củ trộn trứng cá hồi

1.1.2 Nhân giống duy trì giống nòi phục vụ nuôi trồng thủy sản

Bên cạnh việc cung cấp dinh dưỡng, trứng cá hồi còn được tận dụng để phục vụ cho việc nhân giống, duy trì giống cho nuôi trồng thủy sản Quá trình sinh sản của loài này được tự nhiên mệnh danh là “ hành trình tìm về cái chết” vì chúng phải lội ngược về nguồn đẻ trứng và chết đi để lại xác là thức ăn nuôi sống cho cá con Nhận thức được sự thiếu xót và tiềm năng kinh tế trong quá trình sinh sản đó: ta

có thể lấy trứng đem thụ tinh, đồng thời có thể lấy được thịt cá, Từ đó việc thụ tinh từ việc khai thác trứng đem lại hiệu quả

Kỹ thuật cho đẻ nhân tạo đã được phổ biến rộng rãi Đối với cá hồi người ta áp dụng phương pháp thụ tinh khô Trứng từ cá mẹ được dùng tay vuốt ra hoặc dốc

xuôi cho tự chảy Khi vuốt trứng đôi khi cần sử dụng thuốc mê Một phương pháp khác để thu trứng là sử dụng không khí nén Người ta cắm kim tiêm (10mm) vào xoang bụng cá ở chỗ vây bụng rồi bơm không khí dưới áp suất 2 atm vào Sau khi lấy trứng xong vuốt nhẹ phần bụng đẩy không khí ra ngoài Trứng được thu vào chậu, giữ khô để chờ thụ tinh

Thu tinh cá đực cũng sử dụng phương pháp vuốt trực tiếp bằng tay vào chậu khô hay hút vào ống nghiệm qua ống nhựa cắm vào hậu môn cá Người ta thường sử dụng sẹ của 2 – 3 cá đực để thụ tinh cho 1 cá cái để giảm thiểu hiệu ứng giao phối cận huyết Sau khi thụ tinh người ta cho nước vào để kích hoạt tinh trùng Khi tiếp xúc với nước kích thước trứng tăng lên khoảng 20%, màng bao trứng trở nên chắc hơn Trứng có thể được vận chuyển sau khi thụ tinh được 20 phút cho đến khi xuất hiện điểm mắt (khoảng 48 giờ) Trong quá trình vận chuyển hoặc ấp nên tránh ánh sáng trực tiếp có thể làm cho phôi bị chết

Kỹ thuật nuôi hiện nay đều đã sử dụng rộng rãi cá hồi chuyển giới tính toàn cái hoặc cá tam bội Cá tam bội được tạo ra nhờ biện pháp sốc nhiệt hoặc sốc áp lực Còn cá đơn tính được sản xuất bằng cách cho giao phối giữa trứng cá cái thông thường (nhiễm sắc thể XX) với tinh của con đực chuyển giới tính hoặc con đực tam bội (nhiễm sắc thể XXX) Ưu điểm của kỹ thuật này là chỉ có con đực chuyển giới tính phải cho ăn hormone và được nuôi riêng còn thế hệ con của nó cho đến khi thành cá thương phẩm hoàn toàn không phải xử lý hormone

Trứng cá sau khi thụ tinh được đưa vào ấp Thiết bị ấp có nhiều kiểu khác nhau nhưng ấp trứng bằng khay kiểu Caliphonia là thông dụng hơn cả Khay làm bằng nhựa hay kim loại rộng 30 – 40cm sâu 20cm, đáy phẳng bằng lưới Khay được đặt trong máng dài 14 – 15 m, cách đáy máng 5cm Giữa các khay có vách ngăn để bắt dòng nước phải chảy qua trứng ở phía sau Khay ấp kiểu Caliphonia có thể xếp chồng lên nhau trong trường hợp diện tích trại hẹp nhưng cần ấp một lượng trứng lớn Nước trong trường hợp này cho chảy từ trên xuống Nước được bổ sung thêm ôxy khi nó đi qua không gian bên trên mỗi khay trứng Trong cả 2 tường hợp nước chảy ngang và chảy đứng thì mỗi khay không nên xếp quá 2 lớp trứng Lưu lượng nước chảy qua khay khoảng 4 – 5 lit/phút

Ấp trứng kiểu nước chảy ngược từ dưới lên như bình vây trong ấp trứng cá ăn thực vật Bình ấp có thể làm bằng thuỷ tinh hoặc bằng nhựa (hình 4.4) Lưu lượng nước được khống chế làm sao cho khi nước chảy qua thì thể tích trứng chiếm chỗ trong bình tăng lên gấp đôi

Cá con sau khi nở còn túi noãn hoàng, 10 – 14 ngày sau mới bắt đầu ngoi lên khỏi đáy bể Thời gian ấp dài hay ngắn phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ nước khi ấp Ở

nhiệt độ 3,9oC cần 100 ngày, còn ở nhiệt độ 14,4oC cần 21 ngày (tức là khoảng

370 độ*ngày) Ở tất cả các thiết bị ấp nêu trên thì trứng hỏng được tự động loại bỏ trong quá trình ấp từ đó hạn chế nấm phát triển Trong trường hợp bị nấm cần được

xử lý bằng formalin với nồng độ 1/600 trong 15 phút mỗi ngày 1 lần Khi xuất hiện điểm mắt nên loại bỏ bớt trứng phát triển không bình thường, phôi yếu

Thông thường tỷ lệ nở đạt khoảng 95% Quá trình nở kéo dài khoảng 2 – 3 ngày Thời gian này phải tập trung loại trừ vỏ trứng, trứng hỏng, cá dị hình Trường hợp trứng ấp trong bình đến khi nở phải chuyển ra máng để nuôi Nếu ấp bằng khay thì nhấc bỏ khay đi để cá ở lại trong máng Giữ nước trong máng sâu khoảng 8 – 10

cm, giảm bớt lưu lượng nước cho đến khi cá bơi lên được và tìm kiếm thức ăn

Hình 1-6 Thụ tinh trứng cá hồi nhân tạo

1.2 Loài và sự phân bố của chúng

- Cá hồi Đại Tây Dương (Salmo salar Linnaeus, 1758): sinh sản tại những dòng

sông phía bắc ở cà 2 đầu Đại Tây Dương Có chiều dài khoảng 120cm, trọng lượng 48,6kg và tuổi thọ tối đa là 13 năm

Hình 1-7 Cá hồi Đại Tây Dương Hình 1-8 Cá hồi Chibook

- Cá hồi Chinook (Oncorhynchus tshawytscha Walbaum, 1792): là loài cá hồi

Thái Bình Dương lớn nhất, Có chiều dài khoảng 70cm, trọng lượng 61,4kg và tuổi thọ tối đa là 9 năm.Có thể bơi đến tận miền trung vùng Bắc cực Canada và miền Nam bờ biển Trung California

- Cá hồi Chum (Oncorhynchus keta Walbaum, 1792): Có chiều dài khoảng

58cm, trọng lượng 15,9kg và tuổi thọ tối đa là 7 năm Loài này có tầm hoạt động địa lý rộng nhất trong các loài cá hồi Thái Bình Dương: phía nam tới tận Sông Sacramento ở California và đông Thái Bình Dương và đảo Kyūshū tại Biển Nhật Bản ở phía tây Thái Bình Dương; phía bắc tới Sông Mackenzie ở Canada, phía đông tới Sông Lena, phía tây tới Siberia

- Cá hồi Coho (Oncorhynchus kisutch (Walbaum, 1792): Có chiều dài khoảng

71cm, trọng lượng 15,2kg và tuổi thọ tối đa là 5 năm Còn gọi là cá hồi bạc ở

Mỹ Loài này được tìm thấy ở tất cả các vùng nước ven biển Alaska và British Columbia và ở phía nam xa tới tận miền trung California (Vịnh Monterey)

Hình 1-9 Cá hồi Coho Hình 1-10 Cá hồi Chum

- Cá hồi hồng (Oncorhynchus gorbuscha Walbaum, 1792): Có chiều dài khoảng

50cm, trọng lượng 6,8kg và tuổi thọ tối đa là 3 năm Còn được gọi là cá gù ở đông nam và tây nam Alaska, được thấy ở miền bắc California và Triều Tiên, trên toàn vùng bắc Thái Bình Dương, và từ Sông Mackenzie ở Canada tới Sông

Lena ở Siberia, thường tại những dòng suối bờ biển ngắn Nó là loài cá hồi Thái Bình Dương nhỏ nhất

- Cá hồi Sockeye (Oncorhynchus nerka Walbaum, 1792): Có chiều dài khoảng

58cm, trọng lượng 7,7kg và tuổi thọ tối đa là 8 năm Còn gọi là cá hồi đỏ ở Mỹ Loài cá được nuôi ở hồ này có ở miền nam xa tới tận Sông Klamath ở California

ở phía đông Thái Bình Dương và bắc đảo Hokkaidō tại Nhật Bản và ở phía tây Thái Bình Dương xa tới tận Vịnh Bathurst ở Vòng Bắc Cực Canada ở phía đông

và Sôn Anadyr tại Siberia ở phía tây

Hình 1-10 Cá hồi hồng Hình 1-11 Cá hồi Sockeye

- Cá hồi steelhead hay cá hồi vân (Oncorhynchus mykiss Walbaum, 1792): Có

chiều dài khoảng 60cm, trọng lượng 10kg và tuổi thọ tối đa là 6 năm Chủ yếu tìm thấy ở các nhánh của Thái Bình Dương phía Bắc Mỹ, từ Alaska tới Mexico Ngày nay, được nuôi tại nhiều nước nhiệt đới và ôn đới của chấu Á, Đông Phi

và Nam Mỹ

- Cá hồi Masu hay cá hồi Cherry (Oncorhynchus masou Brevoort, 1856): Có

chiều dài khoảng 60cm, trọng lượng 10kg và tuổi thọ tối đa là 6 năm Chỉ được tìm thấy ở Tây Thái Bình Dương như Nhật Bản, Triều Tiên và Nga

❖ Ở Việt nam: đã thử nghiệm thành công mô hình nuôi cá hồi vân ở một số tình

sẵn có nguồn nước lạnh như Lâm Đồng, Sa Pa,… Cá nuôi 1 năm có thể đạt trọng lượng 1000-1500gam/con, Cá hồi vân thành thục sau 2 đến 3 năm tuổi

Cá hồi vân lại có khả năng thích nghi cao trong các môi trường nuôi khác nhau

Vì thế cá hồi vân được du nhập vào nhiều nước trên thế giới để nuôi ở trong ao, lồng bè trên sông, hồ Bước đầu mang lại hiệu quả kinh tế khá cao cho du lịch miền núi

1.3 Tình hình sản xuất chung hiện hành

Hiện nay trên thế giới đã có nhiều nơi thu hoạch trứng cá hồi dùng để chế biến thực phẩm cao cấp theo quy mô lớn, nhưng vẫn dùng phương pháp thủ công Ở Việt

Nam đã có nơi nuôi và thu hoạch cá hồi, việc thu hoạch trứng cá hồi ở Việt Nam chưa thấy có, nhưng trong tương lai khi việc nuôi cá ổn định về chất lượng thì việc thu hoạch trứng cá hồi và chế biến sẽ là một hướng làm đem lại nhiều lợi nhuận

❖ Các bước cơ bản để thu hoạch trứng cá hồi

Bước 1: Dùng dao rạch bụng dọc theo thân cá

Bước 2: Dùng tay vuốt dọc bụng cá, trứng cá nằm dọc theo thân và bám trên

‘lưỡi gà’, sau đó mang ra ngoài

- Nhận xét: Các bước tuy tương đối đơn giản, nhưng để phục vụ làm thực phầm cao cấp và mang đi thu tinh, thì quá trình cần được tiến hành cẩn thân

và đảm bảo yêu cầu an toàn thực phẩm

Hình 1-12 Lấy trứng cá hồi bằng tay

1.4 Đặt đầu bài giải quyết vấn đề

Từ nhu cầu và nhận ra những lợi ích thiết thực từ việc thu hoạch trứng cá hồi mang lại, đồng thời cải tiến tiến phương thức sản xuất hiện hành thì đây là một đề tài thiết thực để nghiên cứu Đặt ra mục tiêu cụ thể sau:

- Đưa ra giải pháp để cải thiện việc thu hoạch trứng cá hồi bằng máy

- Thiết kế mô hình cơ khí trên phần mềm 3D

- Cập nhật, cải tiến các cơ cấu, giải pháp cơ khí nhằm mục đích tăng năng xuất

CHƯƠNG 2 Ý TƯỞNG THIẾT KẾ

2.1 Yêu cầu thiết kế

- Đưa ra được giải pháp cơ khí, đồng thời thiết kế được mô hình phục vụ cho thu hoạch trứng cá hồi một cách hiệu quả

- Máy phải đạt được năng suất cao hơn nhiều so với thực tế (8-10 giây/ 1 cá).Sinh viên đặt mục tiêu 2.5-3 giây/ 1 cá

- Một hệ thống khép kín, nhằm đảm bảo vệ sinh thực phẩm cho vật phẩm trứng

Hình 2-1 Mô tả các module cần có trông hệ thống máy lấy trứng cá hồi

2.3 Phương án các cơ cấu cho hệ thống máy lấy trứng cá hồi

Vét trứng

bộ truyền đai, chạy liên tục để thực hiện các thao tác rạch bụng và lấy trứng

ngửa bụng lên vào các hộp Đến từng vị trí sẽ lần lượt thực hiện rạch bụng, tách bụng và vét trứng

cá

Bảng 2.1 Ý tưởng thiết kế cụm cấp

❖ Đánh giá:

- Ý tưởng 1:

• Kết cấu đơn giản, ít tốn kém chi phí

• Phù hợp với nhiều kích thước cá khác nhau do chỉ cần hiệu chỉnh

khoảng cách của 2 bộ truyền đai

• Nhược điểm: cá có thể bị thoát ra ngoài trong quá trình lấy trứng Cần

có thêm các cụm giữ để đảm bảo cá không bị thoát ra ngoài

- Ý tưởng 2:

• Kết cấu phức tạp hơn phương án 1, tốn kém chi phí hơn

• Do hộp chứa cá không thể điều chỉnh được, nên chỉ phù hợp được với 1

kích thước cá

➢ Chọn ý tưởng 1 để tiến hành thiết kế

2.3.2 Hình thành ý tưởng nguyên lí máy

✓ Do đã chọn cụm cấp dẫn đến các cụm tiếp theo sẽ phải theo hệ thống cấp đã chọn Từ đây hình thành nguyên lí cho hệ thống máy:

❖ Sơ đồ nguyên lí

Hình 2.2 Nguyên lí

1 Đai 2 Bánh đai 3 Cụm chốt giữ 4 Chốt (cần) giữ

5 Cụm kẹp 6 Bàn máy 7 Cụm cam 8 Dao rạch

- Phương thức hoạt động: Cá hồi được cho vào hệ thống băng tải (bụng cá hướng xuống phía dưới), đi qua cụm kẹp (cụm co) 5 qua dao 8 thực hiện rạch bụng cá, đồng thời có chốt 4 giữ cho cá không thoát ra ngoài Cá tiếp tục chạy tiếp trên băng tải 1, đi qua cụm

co tiếp theo, hệ thống cam 7 kích hoạt tay vét , hoàn thành công việc lấy trứng cá

❖ Giải thích chức năng của từng cụm chi tiết:

- Bộ cấp bao gồm: 2 bộ truyền đai (1) đặt song song nhau nhằm cấp cá và cho cá chạy để thực hiện lấy trứng một cách liên tục

- Cụm kẹp (cụm co) (5), chốt (cần) giữ: mục đích để khi thực hiện các thao tác với cá, thì cá không bị thoát ra ngoài

8

4

❖ Nhận xét:

- Kết cấu hệ thống đơn giản, dễ vận hành và bảo trì

- Tính an toàn lao động cao

- Năng suất cao

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ

❖ Thông số thiết kế hệ thống:

- Kích thước cá: dài L = 400mm; cao h = 100mm; dày c= 45÷ 55 mm

- Khối lượng cá: 8kg

- Vận tốc bộ truyền đai: v = 0.2m/s

3.1 Tính toán hai bộ truyền đai song song

Thông số đầu vào:

- Chiều dài bàn máy: 𝐿0=1000mm

Yêu cầu 𝛼1 ≥ 1500 với đai vải cao su

➢ Xác định tiết diện đai, lực vòng, công suất

Dựa vào bảng (4.8) chọn tỉ số (𝛿/𝑑1)𝑚𝑎𝑥=1/30 (cho phép) Theo bảng (4.1) chọn

- [𝜎𝐹]0 - ứng suất có ích cho phép xác định bằng thực nghiệm đối với các loại đai Trị số [𝜎𝐹]0 được tính theo công thức:

[𝜎𝐹]0= 𝑘1 - 𝑘2 𝛿/𝑑1 = 2,3 – 9×3/100 = 2.03 (3.6) Với 𝑘1, 𝑘2 chọn là các hệ số cho trong bảng (4.9) phụ thuộc vào ứng suất căng ban đầu 𝜎0 Đối với đai vải cao su 𝜎0 = 1,6, suy ra chọn 𝑘1 = 2.3 và

𝑘2 = 9

- 𝐶∝ = 1 – 0,003(180 - α) = 1 – 0,003(180 – 165,14) = 0,96 (3.7)

- 𝐶𝑉 = 1 trị số kể đến ảnh hưởng của vận tốc bảng (4.11)

- 𝐶0 = 1 trị số của hệ số kể đến ảnh hưởng của vị trí bộ truyền, bảng (4.12)

• Lực vòng: 𝐹𝑡 = A[𝜎𝐹]/𝐾𝑑 biến đổi từ công thức (4.8)

= 300×1,95/1,1 = 531,8 N Với 𝐾𝑑 là trị số của hệ số tải trọng, bảng (4.7)

• Công suất: 𝑃1 = 𝐹𝑡v/1000 = 531,8×0,2/1000 = 0.1 (kW) (3.8)

➢ Lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục

• Lực căng ban đầu: 𝐹0 = 𝜎0𝛿b = 1.6×3×100 = 480 (N) (3.9)

• Lực tác động lên trục: 𝐹𝑟 = 2𝐹0sin(𝛼1/2) = 951 (N) (3.10)

3.2 Tính toán, chọn lò xo tại các cụm co

Thông số đầu vào:

- Khoảng cách giữa 2 bộ truyền đai song song: 𝑙0 = 40 mm

- Khi cụm hoạt động, thì biến dạng lò xo: ∆𝑙 = 40 mm

- Lực tác dụng vào lò xo 𝐹𝑒 được xác định:

Hình 3.1 Khi bộ truyền đai hoạt động bình thường, chưa có lực căng do cá tác

dụng

Hình 3.2.Khi bộ truyền đai hoạt động, có lực cá tác dụng: đai lõm vào

Hình 3.3 Phân tích lực tại vị trí co

Trong đó: 𝐹0 = 480 N : lực căng đai ban đầu => 𝐹𝑒 = 16,75 N

Hình 3.4 Lò xo xoắn óc kéo (Extension spring)

➢ Từ độ cứng lò xo k, theo catalog nhà sản xuất Acxess Spring, chọn:

Chiều dài cơ bản (𝑙0)

Độ cứng Đường

kính dây cuốn

Hình 3.5.Thiết kế cụm co 3D

3.3 Thiết kế tính toán bộ truyền

1) Động cơ điện 2) Nối trục đàn hồi 3) Ổ lăn 4) Bánh răng trụ 5) Bánh đai

Hình 3.6 Sơ đồ động

3.3.1 Phân phối tỉ số truyền

3.3.1.1 Chọn hiệu suất của hệ thống

➢ Hiệu số truyền động:

𝜂 = 𝜂𝑘𝑛𝜂𝐵𝑟1𝜂𝐵𝑟2(𝜂𝑜𝑙)2 = 1×0,97×0,97×(0,99)2 = 0,92 (3.12)

➢ Với:

- 𝜂𝑘𝑛: hiệu suất nối trục đàn hồi

- 𝜂𝐵𝑟1: hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ

- 𝜂𝑜𝑙: hiệu suất ổ lăn

3.3.1.2 Tính công suất cần thiết

➢ Công suất trên bộ cấp: P = 0,1kW

➢ Công suất cần thiết với tải trọng tĩnh:

5

6

M

𝑃𝑐𝑡 = 𝑃

𝜂 = 0,1

0,92 = 0,11 kW

3.3.1.3 Xác định số vòng quay sơ bộ của động cơ:

➢ Số vòng quay trên trục công tác: 𝑛𝑙𝑣 = 32 vòng/ph

➢ Chọn tỉ số truyền cho hệ thống:

u = 3

Trong đó:

u: tỉ số truyền cặp bánh răng trụ răng thẳng, 𝑢1= 3

➢ Số vòng quay của sơ bộ của động cơ:

- Thời gian phục vụ: L = 6 năm

- Quay 1 chiều, tải va đập nhẹ, 330 ngày/ năm, 1 ca/ngày, 8 tiếng/ ca

• Số chu kì làm việc tương đương, xác định theo sơ đồ tải trọng

Với thép 45, tôi cải thiện:

• Giới hạn mỏi tiếp xúc: 𝜎0

𝐻 𝑙𝑖𝑚 2

𝐾𝐻𝐿2

𝑠𝐻 = 570.

1 1,1= 518,18(𝑀𝑃𝑎)

[𝜎𝐹1]𝑚ax = 0,8𝜎𝑐ℎ1 = 0,8.580 = 464𝑀𝑝𝑎 [𝜎𝐹2]𝑚ax = 0,8𝜎𝑐ℎ2 = 0,8.450 = 360𝑀𝑝𝑎

➢ Ka = 49: hệ số phụ thuộc vào vật liệu cặp bánh răng và loại)

3.3.2.5 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:

Ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc:

𝑍𝐻 = √𝑠𝑖𝑛(2𝛼2 𝑐𝑜𝑠 𝛽𝑏

𝑡𝑤)= √ 2𝑐𝑜𝑠(00)

𝑠𝑖𝑛(2×20 0 )= 1,76 (3.15) Với: 𝛽𝑏: góc nghiêng răng trên hình trụ cơ sở

𝛽𝑏 = 𝑎𝑐𝑟𝑡𝑔[𝑐os(𝛼𝑡) 𝑡𝑔𝛽] = 𝑎𝑐𝑟𝑡𝑔[𝑐os(200) 𝑡𝑔(00)] = 00

Với bánh răng nghiêng không dịch chỉnh.𝛼𝑡 = 𝛼𝑡𝑤 = 𝑎𝑐𝑟𝑡𝑔 (𝑡𝑔𝛼

𝑐os𝛽) =𝑎𝑐𝑟𝑡𝑔 ( 𝑡𝑔(200)

𝑐os(34,09 0 )) = 200

Với 𝛼𝑡 là góc profin răng và 𝛼𝑡𝑤là góc ăn khớp

• 𝒁𝜺: Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng, xác định như sau:

kể đến ảnh hưởng của sai lệch bước răng bánh 1 và 2

3.3.2.6 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:

- Điều kiện bền uồn 𝜎𝐹 =2𝑇2𝑌𝐹1𝐹𝑡𝐾𝐹𝑌𝜀𝑌𝛽

𝑧𝑣2 = 𝑧2

𝑐𝑜𝑠3𝛽 =

78𝑐𝑜𝑠3( 00)= 78

kể đến ảnh hưởng của sai lệch bước răng bánh 1 và 2

➢ 𝐾𝐻𝑣 = 1 + 𝑣𝐹.𝑏𝑤.𝑑𝑤1

2.𝑇.𝐾𝐹𝛽.𝐾𝐹𝛼 = 1 + 0,62×40×40

2×19100×1,1×1= 3,58 Suy ra: 𝐾𝐹 = 𝐾𝐹𝛽 𝐾𝐹𝛼 𝐾𝐹𝑣 = 1,1 × 1 × 3,58 = 3,94

3.3.2.7 Kiểm nghiệm răng về quá tải:

Với hệ số quá tải: 𝐾𝑞𝑡 = 𝑇𝑚𝑎𝑥

3.3.2.8 Bảng thông số và kích thước bộ truyền:

Bảng 3.3 Thông số thiết kế cặp bánh răng trụ

3.3.3 Phân tích lực tác dụng lên bộ truyền