Thiết kế và chế tạo máy gói bánh nậm tự động

Trong đề tài này, nhóm tác thiết kế cơ cấu cho máy, tìm hiểu các phương pháp điều khiển để đưa ra phương án tối ưu nhất, nghiên cứu tính thiết thực của sản phẩm và đưa ra giải pháp phù h

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn: TS VÕ NHƯ THÀNH

Sinh viên thực hiện: ĐỖ ANH NGUYÊN

VÕ KHẮC LỘC

Đà Nẵng, 2019

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

I Thông tin chung:

1 Họ và tên sinh viên: Đỗ Anh Nguyên 14CDT1 MSSV: 101140154

Võ Khắc Lộc 14CDT1 MSSV: 101140150

2 Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo Máy gói bánh nậm tự động

3 Người hướng dẫn: Võ Như Thành Học hàm/ học vị: Tiến sĩ

I Thông tin chung:

1 Họ và tên sinh viên: Đỗ Anh Nguyên 14CDT1 MSSV: 101140154

Võ Khắc Lộc 14CDT1 MSSV: 101140150 2.Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo Máy gói bánh nậm tự động

3 Người phản biện: ……….………… Học hàm/ học vị: …………

II Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp:

tối đa

Điểm trừ

Điểm còn lại

1 Sinh viên có phương pháp nghiên cứu phù hợp,

giải quyết đủ nhiệm vụ đồ án được giao 80

1a - Hiểu và vận dụng được kiến thức Toán và khoa học tự

1b - Hiểu và vận dụng được kiến thức cơ sở và chuyên

1c - Có kỹ năng vận dụng thành thạo các phần mềm mô

phỏng, tính toán trong vấn đề nghiên cứu 10

1d - Có kỹ năng đọc, hiểu tài liệu bằng tiếng nước ngoài

ứng dụng trong vấn đề nghiên cứu 10

1e - Có kỹ năng làm việc nhóm, kỹ năng giải quyết vấn đề 10

1f - Đề tài có giá trị khoa học, công nghệ; có thể ứng dụng

3 Tổng điểm đánh giá: theo thang 100

Quy về thang 10 (lấy đến 1 số lẻ)

3 Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa:

DUT.LRCC

GV duyệt: TS Lê Hoài Nam

Tóm tắt nội dung đề tài:

1 Nhu cầu thực tế của đề tài

Trong thời đại công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước thì việc ứng dụng máy móc công nghệ vào sản xuất ngày càng nhiều, không những trong công nghiệp, nông nghiệp mà các ngành chế biến lương thực, thực phẩm cũng vậy Trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại máy làm bánh như máy làm bánh mì, máy làm bánh bao,v.v… Qua tham khảo và suy nghĩ nhóm chúng em thấy những loại máy gói bánh bằng lá chuối như bánh chưng, bánh giò, bánh nậm, bánh bột lọc vẫn còn được làm thủ công bằng tay Nhưng việc gói bánh thủ công bằng tay rất mất thời gian và không đảm bảo

vệ sinh cũng như không đảm bảo sức khỏe cho con người Xuất phát từ những suy nghĩ đó chúng em đã lên ý tưởng để thiết kế máy gói bánh nậm tự động

2 Phạm vi nghiên cứu của đề tài tốt nghiệp

Trong đề tài này, nhóm tác thiết kế cơ cấu cho máy, tìm hiểu các phương pháp điều khiển để đưa ra phương án tối ưu nhất, nghiên cứu tính thiết thực của sản phẩm và đưa ra giải pháp phù hợp để đảm bảo năng suất chất lượng sản phẩm từ đó:

- Tính toán thiết kế các hệ truyền động chính

3 Nội dung thực hiện

- Số trang thuyết minh: trang

- Số bản vẽ: 8A0

- Mô hình: 1 máy gói bánh nậm tự động

4 Kết quả

- Tính thiết thực và lý do lựa chọn đề tài

- Đưa ra các phương án thiết kế và lựa chọn phương án tối ưu nhất

- Tính toán các cơ cấu và lựa chọn động cơ và hệ dẫn động

DUT.LRCC

STT Họ tên sinh viên Số thẻ SV Lớp Ngành

1 Đỗ Anh Nguyên 101140154 14CDT1 Kỹ thuật Cơ điện tử

2 Võ Khắc Lộc 101140150 14CDT1 Kỹ thuật Cơ điện tử

1 Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY GÓI BÁNH NẬM TỰ ĐỘNG

2 Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện

3 Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

4 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

a) Phần chung:

1 Đỗ Anh Nguyên - Tìm hiểu một số loại cơ cấu ngoài thực tế để

1 Đỗ Anh Nguyên Thiết kế hệ thống bằng Solidworks, tìm hiểu code

điều khiển

2 Võ Khắc Lộc Tìm hiều mạch điện, hoàn thành thuyết minh

5 Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):

a) Phần chung:

DUT.LRCC

STT Họ tên sinh viên Nội dung

1 Đỗ Anh Nguyên - Bản vẽ sơ đồ nguyên lý 1A0

- Bản vẽ sơ đồ động học 1A0

2 Võ Khắc Lộc - Bản vẽ chi tiết 3A0

- Bản vẽ sơ đồ mạch điện 1A0

6 Họ và tên người hướng dẫn: TS Võ Như Thành

7 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 01/02/2019

LỜI NÓI ĐẦU

Chúng em xin gởi lời cảm ơn chân thành và sự tri ân sâu sắc với các thầy cô trong khoa Cơ khí và bộ môn Cơ điện tử trường Đại học Bách khoa Đại học Đà Nẵng

đã tận tình dạy dỗ, truyền đạt cho chúng em những kiến thức quý báu để chúng em có thể hoàn thành được đề tài tốt nghiệp này cũng như nền tảng cho công việc sau khi tốt nghiệp

Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong nhà trường, trong khoa Cơ khí, các thầy cô trong bộ môn, đặc biệt là thầy hướng dẫn TS.Võ Như Thành đã luôn quan tâm, tạo những điều kiện thuận lợi nhất giúp chúng em có thể hoàn thành đề tài này.Nhưng do kiến thức còn hạn chế, kinh nghiệm chưa nhiều, tài liệu phục vụ cho thực hiện đề tài còn ít nên cũng không tránh khỏi sai sót Nhóm thực hiện rất mong thầy cô và các bạn góp ý để đề tài có thể được hoàn thiện hơn

Một lần nữa cho phép chúng em gửi đến quý thầy cô cùng các bạn lòng biết ơn sâu sắc nhất

Đà Nẵng, 01 tháng 06 năm 2019

Đỗ Anh Nguyên Võ Khắc Lộc

DUT.LRCC

CAM ĐOAN

Chúng tôi xin cam đoan nội dung của đồ án không phải sao chép bất cứ đồ án hay công trình nào đã có trước đây Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện đồ án này đã được cảm ơn, các thông tin trích dẫn trong đồ án đã được ghi nguồn gốc rõ ràng và được phép công bố

Nhóm sinh viên thực hiện:

Đỗ Anh Nguyên Võ Khắc Lộc

DUT.LRCC

MỤC LỤC

TÓM TẮT

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN

LỜI NÓI ĐẦU I CAM ĐOAN II MỤC LỤC III DANH SÁCH CÁC BẢNG,HÌNH VẼ V

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG MÁY LÀM BÁNH NẬM TỰ ĐỘNG 3

1.1 Tổng quan về tình hình thực tế của nghề làm bánh bằng lá ở Việt Nam 3

1.1.1 Sự cần thiết của tự động hóa trong hoạt động sản xuất nông nghiệp 3

1.1.2 Sự cần thiết của tự động hóa trong các ngành nghề làm bánh thủ công 3

1.2 Ưu điểm của đề tài và ý tưởng thực tế 4

1.3 Ý tưởng thiết kế 5

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 6

CỦA HỆ THỐNG 6

2.1 Phân tích các hoạt động của phần cấp bánh 6

2.2 Các cơ cấu trong hệ thống 6

2.3 Phạm vi của đồ án 6

2.4 Các yêu cầu chính khi thiết kế hệ thống 6

2.5 Các chuyển động chính của hệ thống 7

2.6 Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế cho từng bộ phận 7

2.6.1 Lựa chọn phương án thiết kế cho bộ phận vận chuyển 7

2.6.2 Lựa chọn phương án thiết kế cho bộ phận cấp bột và nhân 10

2.6.3 Lựa chọn phương án thiết kế cho bộ phận gấp bánh 10

2.6.4 Lựa chọn cơ cấu cho bộ phận dịch chuyển bàn gấp 11

2.6.5 Lựa chọn cơ cấu truyền động cho băng tải 12

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CÁC CƠ CẤU 15

3.1 Các thông số đầu vào của hệ thống 15

3.2 Tính chọn băng chuyền vận chuyển 16

3.3 Tính chọn động cơ truyền động 16

3.4 Tính toán và thiết kế băng chuyền vận chuyển 16

3.5 Chọn trục quay 17

3.6 Chọn kích thước phễu và bàn gấp 17

DUT.LRCC

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 20

4.1 Sơ nguyên lý của hệ thống 20

4.2 Phân tích và lựa chọn bộ phận xử lý 20

4.2.1 Phương án sử dụng Bộ điều khiển logic khả trình (PLC) 20

4.2.2 Phương án sử dụng vi điều khiển 21

4.2.3 Phương án sử dụng Arduino 22

4.2.4 Giới thiệu về Arduino UNO R3 24

4.3 Lựa chọn các thiết bị liên quan 25

4.3.1 Van điện từ 25

4.3.2 Bộ Nguồn 27

4.3.3 Mạch điều khiển động cơ DCPS 796 28

4.3.4 Mạch nguồn LM2596 29

4.3.5 Cảm biến hồng ngoại E18-D80NK 29

4.3.6 Van điện từ khí nén AIRTAC 4V210-08 31

4.3.7 Nút nhấn 31

4.3.8 Nút dừng khẩn cấp 32

4.3.9 Công tắc hành trình 32

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG 36

5.1 Lưu đồ thuật 36

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG 40

6.1 Thiết kế và chế tạo hệ thống 40

6.1.1 Yêu cầu đặt ra cho hệ thống 40

6.1.2 Chế tạo phần cơ khí hệ thống 40

6.1.3 Chế tạo phần mạch điện 42

6.2 Chương trình điều khiển 44

KẾT LUẬN 45

TÀI LIỆU THAM KHẢO 46

DUT.LRCC

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ

Hình 1.1: Nghề lám bánh thủ công 4

Hình 1.2: Bánh nậm thực tế 5

Hình 2.1: Sơ Đồ Động Của Hệ Thống 7

Hình 2.2: Băng Tải Cao Su 7

Hình 2.3: Băng Tải Xích 8

Hình 2.4: Băng Tải Con Lăn 9

Hình 2.5: Băng Tải Dạng Khay 9

Hình 2.6: Phễu cấp bột cấp nhân 10

Hình 2.7: Cơ cấu gấp bánh 11

Hình 2.8: Cơ cấu bánh răng thanh răng 11

Hình 2.9: Bộ Truyền Đai 12

Hình 2.10: Bộ Truyền Bánh Răng 13

Hình 3.2: Xi Lanh Trong Phễu Cấp Bột,Cấp Nhân 18

Hình 3.3: Xi lanh trong cơ cấu gấp bánh 18

Hình 4.1: Sơ Đồ Nguyên Lý Của Hệ Thống 20

Hình 4.2: Hệ Thống Điều Khiển Sử Dụng Plc 21

Hình 4.3: Môi Trường Lập Trình Arduino Ide 23

Hình 4.4: Một Số Loại Arduino Phổ Biến Hiện Nay 23

Hình 4.5: Board Arduino Uno 24

Hình 4.6: Các Loại Van Điện Từ 25

Hình 4.7: Bản Vẽ Kỉ Thuật Van Điện Từ 26

Hình 4.8: Van Solenoid Valve 5/2 27

Hình 4.9: Bộ Nguồn 24 Vdc 27

Hình 4.10: Mạch Điều Khiển Động Cơ Dcps 796 28

Hình 4.11: Mạch Nguồn Lm2596 29

Hình 4.12: Cảm Biến Hồng Ngoài E18-D80nk 30

Hình 4.13:Van Điện Từ Khí Nén 31

Hình 4.14: Nút Nhấn Sử Dụng Trong Mô Hình 31

Hình 4.15: Nút Nhấn Khẩn Cấp 32

Hình 4.16: Công Tắc Hành Trình 33

Hình 5.1: Lưu Đồ Thuật Toán Của Hệ Thống 36

Hình 5.2: Chương Trình Con Của Khối Rót Bột 37

Hình 5.3: Chương Trình Của Khối Rót Nhân 37

Hình 5.4: Chương Trình Con Của Khối Gấp Dọc 39

DUT.LRCC

Hình 5.5: Chương Trình Con Của Khối Gấp Ngang 40

Hình 6.1: Thiết Kế Phần Cơ Khí Tổng Thể Bằng Phần Mền Solidworks 40

Hình 6.2: Phễu Cấp Bột Cấp Nhân Sau Khi Chế Tạo 41

Hình 6.3: Cơ Cấu Gấp Bánh Sau Khi Đã Chế Tạo 42

Hình 6.4: Bên Trong Của Tủ Điện 42

Hình 6.5: Hình Ảnh Bên Ngoài Của Tủ Điện 43

Hình 6.6: Mô Hình Chế Tạo Lần Ban Đầu 43

Hình 6.7: Mô hình sau khi chế tạo thành công và chạy thử 44

DUT.LRCC

MỞ ĐẦU

1 Mục đích thực hiện đề tài

Ngày nay với sự phát triển của khoa học và kỹ thuật, con người đã áp dụng các

thành tựu của khoa học công nghệ vào đời sống và sản xuất Đặc biệt việc ứng dụng

máy móc vào chế biến thực phẩm, bánh kẹo để thay thế việc làm thủ công bằng tay

như trước kia ngày càng nhiều Việc áp dụng máy móc trong quá trình chế biến bánh

kẹo giúp tiết kiệm thời gian, nhân công, cũng như sản xuất có thể sản xuất với số

lượng lớn cũng như đảm bảo vệ sinh về an toàn thực phẩm

Gần đây nhóm có tìm hiểu và biết được các loại máy làm bánh bằng lá chuối gần

như chưa có trên thị trường, nhưng nhu cầu thưởng thức các loại bánh bánh nậm, bánh

chưng, bánh bột lọc vẫn khá lớn, thậm chí một số loại bánh này còn được gói và bán

với số lượng lớn ở một số nhà hàng Đặc biệt bánh nậm gần đây được một số nhà hàng

sản xuất kinh doanh cho thực khách địa phương và khách du lịch

Như chúng ta đã biết bánh nậm là món ăn truyền thống của người dân xứ Huế

cũng như nhiều tỉnh thành khác Việc làm bánh thủ công mất khá nhiều công đoạn và

thời gian cũng như không đảm bảo được an toàn vệ sinh thực phẩm Để giảm sức

người và nhân công cho những tiệm bánh, chúng em đã đã lên ý tưởng để thiết kế và

chế tạo “Máy gói bánh nậm tự động” Với mong muốn giúp người làm bánh giảm

được sức người, thời gian cũng như đảm bảo được vệ sinh an toàn thực phẩm

2 Phạm vi, đối tượng và phương pháp nghiên cứu

Trong đề tài này nhóm đồ án đã tìm hiểu, phân tích và chọn lựa các cơ cấu phù

hợp để đưa ra phương án tốt nhất Từ đó tính toán các thông số cần thiết cho hệ thống

rồi tiến hành thiết kế và chế tạo hệ thống gói bánh nậm tự động để đem lại hiệu quả

kinh tế cao nhất, giảm giá thành sản phẩm

Đối tượng nghiên cứu trong đề tài là bánh nậm mà nhóm quyết định nghiên cứu

để áp dụng vào hệ thống

Phương pháp nghiên cứu của nhóm là tìm hiểu nhu cầu thực tế, các số liệu cần

thiết của hệ thống, các công nghệ có thể áp dụng vào hệ thống để đem lại hiệu quả tốt

nhất rồi mới tiến hành tính toán, thiết kế và chế tạo ra hệ thống

Trong đề tài này nhóm đồ án đã tìm hiểu, phân tích và chọn lựa các cơ cấu phù

hợp để đưa ra phương án tốt nhất

3 Cấu trúc của đồ án tốt nghiệp

Với đề tài lựa chọn nhóm tiến hành nghiên cứu và đưa ra phương án thiết kế hiệu

quả nhất và thực hiện chế tạo hệ thống hoạt động thực tế, nội dung bao gồm các phần:

- Thuyết minh của đồ án

DUT.LRCC

- Bản vẽ của hệ thống

- Mô hình: Máy gói bánh nậm tự động

- Slide thuyết trình

DUT.LRCC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG MÁY LÀM BÁNH NẬM TỰ

ĐỘNG

1.1 Tổng quan về tình hình thực tế của nghề làm bánh bằng lá ở Việt Nam

1.1.1 Sự cần thiết của tự động hóa trong hoạt động sản xuất nông nghiệp

Tự động hóa là một quá trình cho phép giảm sức lao động của con người, giảm

giá thành sản phẩm, nâng cao năng xuất lao động Trong thời buổi kinh tế thị trường

như hiện nay, khách hàng dĩ nhiên có xu hướng chọn mua sản phẩm giá cả tốt nhất

trong số rất nhiều sản phẩm tương tự với cùng mục đích công việc và chất lượng tương

đương

Chính vì lẽ đó mà nhà sản xuất luôn tìm mọi phương pháp để giảm giá thành sản

phẩm và đó là cơ sở cho ngành tự động hoá ra đời Thực tế chỉ ra rằng lao động của

con người không thể sánh bằng máy móc kể cả về năng xuất và chất lượng đặc biệt là

các loại máy móc tự động Qúa trình tự động hóa đã làm cho việc sản xuất và quản lý

trở nên đơn giản hơn, bởi vì nó không những làm thay đổi điều kiện làm việc của công

nhân mà còn có thể giảm số lượng công nhân đến mức tối đa Ngoài ra, tự động hóa có

thể thay con người ở những nơi có điều kiện làm việc nguy hiểm, độc hại,…

Với tầm quan trọng như thế nên tự động hóa được các quốc gia trên thế giới quan

tâm bởi đó không những là bộ mặt của nền sản xuất mà trong thời buổi kinh tế thị

trường việc cạnh tranh các sản phẩm trên thị trường là rất khó khăn đòi hỏi không

những về chất lượng mà còn về giá thành sản phẩm Nước ta là một nước đang phát

triển và đang chú trọng vào việc hiện đại hóa nền nông nghiệp nên việc ứng dụng các

sản phẩm tự động hóa là rất cần thiết cho việc phát triển của nền nông nghiệp nói riêng

và nền kinh tế nói chung

1.1.2 Sự cần thiết của tự động hóa trong các ngành nghề làm bánh thủ công

Các hoạt động làm bánh chủ yếu bằng tay với công cụ giản đơn, đã hình thành,

tồn tại và phát triển lâu đời tại Việt Nam Ở nước ta các ngành nghề thủ công có quy

mô sản xuất không lớn nhưng luôn gắn liền với đời sống kinh tế, sản xuất và sinh hoạt

của người dân, phản ánh một phần tập quán và văn hóa địa phương

Nghề làm bánh nậm nói riêng và nghề làm bánh bằng các loại lá nói chung đều

cho ra sản phẩm mang đậm chất “quê” và rất được ưa chuận ở mọi nơi dù là thành phố

hay nông thôn Như thể hiện ở “hình 1.1” thì người ta đã đưa máy móc thay thế con

người vào rất nhiều ngành nghề nhưng đối với nghề làm thủ công đòi hỏi sự khéo léo

của tay người thợ thì đây là vấn đề nan giải và luôn luôn tìm kiếm giải pháp Máy gói

bánh nậm tự động chưa thực sực thay thế hoàn toàn con người nhưng hứa hẹn sẽ giảm

bớt sức lao động của con người để làm ra một chiếc bánh Với sự cần thiết nêu trên thì

DUT.LRCC

chúng ta hy vọng sẽ có nhiều cải tiến của máy làm bánh nậm này để nó ngày một hoàn

thiện hơn và đem lại lợi ích thiết thực cho con người

Hình 1 1: Nghề lám bánh thủ công [12]

1.2 Ưu điểm của đề tài và ý tưởng thực tế

Nắm bắt những khó khăn của người làm ra một cái bánh nậm như: hấp lá, đánh

bột, đổ bột, gấp bánh và hấp bánh thì nhóm đồ án đã dành thời gian nghiên cứu thực

tế, đến những nơi làm bánh để tìm hiểu về nguyên liệu, công đoạn làm ra một chiếc

bánh và chế tạo máy làm bánh với mong muốn là:

Giữ nguyên giá trị của một món đồ được từ trước đến nay được làm hoàn toàn

bằng thủ công

Góp một phần công sức vào sự phát triển trong việc nghiên cứu, giải quyết các

khó khăn trong ngành nghề thủ công nước ta

Đưa những kiến thức, kĩ năng được học vào việc giải quyết một vấn đề cụ thể

đồng thời rằng luyện các kỹ năng nghiên cứu, làm việc

DUT.LRCC

1.3 Ý tưởng thiết kế

Hình 1 2: Bánh nậm thực tế

Một chiếc bánh nậm hoàn chỉnh được mô tả như “hình 1.2” ở trên bao gồm lá

chuối hình chữ nhật với kích thước 240x160mm cùng với bột và nhân bánh có kích

thước 120x80mm sẽ nằm chính giữa của lá chuối Bánh được gấp kín lại theo 2 chiều

của lá sao cho bột và nhân tạo thành một lớp cao hơn lá 5mm

Qua các thông số thực tế thì nhóm đồ án đã đưa ra 2 bộ phận chính là: bộ phận

cấp bánh và bộ phận gấp bánh Đồng thời hệ thống phải đảm bảo hoạt động linh hoạt,

dễ điều khiển và bánh làm ra phải đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm

DUT.LRCC

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA

HỆ THỐNG

2.1 Phân tích các hoạt động của phần cấp bánh

Bánh hình chữ nhật và nằm trải dài trên mặt phẳng, cùng với đó nhân và bột sẽ

trải đều trên lá Nên cơ cấu tối ưu nhất ở đây chính là việc cho lá chuối nằm trên băng

tải với kích thước bề ngang tương đương để đưa lá chạy qua 2 bộ phận có chức năng

đưa bột và nhân nằm trên mặt lá

2.2 Các cơ cấu trong hệ thống

Cơ cấu cấp bột và nhân cho bánh: Bao gồm 2 cơ cấu nhỏ là cơ cấu dịch chuyển

của bang tải và cơ cấu rót bột và nhân lên lá

Cơ cấu dịch chuyển bàn gấp và gấp bánh: Có rất nhiều phương án để dịch chuyển

bàn gấp sẽ trình bày ở dưới và sẽ chọn ra cái tối ưu nhất

2.3 Phạm vi của đồ án

Trong một thời gian ngắn, nhóm đồ án không thể giải quyết hết các vấn đề của

một hệ thống trong thực tế Tuy nhiên có thể chế tạo được một hệ thống gồm băng tải

và các bộ phận cơ cấu gấp bánh Hệ thống sẽ được cấp lá chuối ở một đầu của máy và

sẽ chạy dọc theo bang tải để lấy bột và nhân, sau đó lá chuối chứa bột và nhân sẽ nằm

trên bàn gấp và gấp bánh, quá trình được thực hiện theo chu trình đến khi thực hiện

xong 1 lần gấp bánh thì sẽ tiếp tục chu trình tiếp theo

2.4 Các yêu cầu chính khi thiết kế hệ thống

(9) Cơ cấu băng tải

(10) Động cơ quay băng tải

(11) Bộ truyền đai

DUT.LRCC

Hình 2 1: Sơ đồ động của hệ thống [4]

2.5 Các chuyển động chính của hệ thống

Chuyển động tịnh tiến của băng chuyền vận chuyển:

Lá chuối được đưa vào vị trí 1 sau đó băng chuyền đưa lá đến vị trí 2 để nhận bột từ

trên phễu rót xuống, tương tự đến vị trí 3 để rót nhân

Chuyển động của bàn gấp bánh:

Hệ thống truyền động bánh răng thănh rang sẽ đưa bàn gấp dịch chuyển ra xa khỏi

băng chuyển để thực hiện việc gấp bánh

Chuyển động của xi lanh khí nén:

Có tổng cộng 6 xi lanh khí nén được sử dụng trong đó 2 xi lanh có kích thước

100x50mm để đẩy bộ phận rót bột và rót nhân

Bốn xi lanh còn lại dùng để thực hiện việc gấp bánh thông qua cơ cấu bản lề

Chuyển độ xoay của bản lề:

Kết hợp với 4 xi lanh để gấp bánh thì ta thực hiện quay bản lề 1 góc từ 0 độ đến xấp xỉ

180 độ để gấp bánh

2.6 Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế cho từng bộ phận

2.6.1 Lựa chọn phương án thiết kế cho bộ phận vận chuyển

Có rất nhiều phương án thiết kế cho bộ phận vận chuyển nhưng phổ biến nhất là

các phương án sau:

a) Băng tải cao su

Hình 2 2: Băng tải cao su

DUT.LRCC

Hệ thống băng tải sử dụng tấm phẳng chế tạo từ cao su được nâng đỡ bằng

những con lăn để di chuyển các sản phẩm theo chiều chuyển động của băng tải

- Ưu điểm:

+ An toàn cao, cấu tạo đơn giản, bền, chi phí sản xuất thấp

+ Vận chuyển được các sản phẩm có kích thước khác nhau

+ Làm việc không ồn, năng suất cao

+ Thiết kế chế tạo phức tạp, tải trọng nâng chuyển thấp

+ Không thích hợp cho những vật liệu nhỏ, số lượng lớn

c) Băng tải con lăn

DUT.LRCC

Hình 2.4: Băng tải con lăn [14]

Hệ thống băng tải sử dụng các cụm con lăn được truyền động bằng xích để nâng

đỡ và vận chuyển các sản phẩm

- Ưu điểm:

+ Có thể vận chuyển theo đường cong

+ Chịu được tải trọng lớn

+ Sản phẩm khô ráo, dễ phân loại và kiểm tra

- Nhược điểm:

+ Thiết kế phức tạp, tốn kém

+ Chỉ thích hợp cho một số sản phẩm

d) Băng tải dạng khay

Hình 2.5: Băng tải dạng khay [19]

- Hệ thống băng tải sử dụng các thiết bị đỡ dạng khay để chứa đựng, vận chuyển các

sản phẩm

DUT.LRCC

- Ưu điểm:

+ Thích hợp vận chuyển đơn chiếc, dễ dàng kiểm tra va phân loại

- Nhược điểm:

+ Khó thiết kế và chế tạo

+ Năng suất không cao

Từ các phương án thiết kế cơ cấu vận chuyển trên, dựa trên các ưu điểm, nhược

điểm cùng với sản phẩm là bánh gói từ lá chuối Nhóm đã quyết định chọn phương án

thiết kế dùng băng tải cao su để vận chuyển sản phẩm

2.6.2 Lựa chọn phương án thiết kế cho bộ phận cấp bột và nhân

Cơ cấu tự động rót bột và nhân lên lá là một cơ cấu quan trọng và được tính

toán bằng phần mềm vẽ Solidworks với vật liệu là nhựa được in từ máy in 3D

Kích thước bề ngang của bánh là 80mm nên đáy của phễu chứa bột sẽ có bề

ngang tương đương 80mm

Còn đối với bề ngang của nhân bánh là 40mm thì bề ngang phần đáy sẽ xấp xỉ

40mm

2.6.3 Lựa chọn phương án thiết kế cho bộ phận gấp bánh

- Bộ phận gấp bánh bao gồm xi lanh khí nén và tấm bản lề

Yêu cầu của cơ cấu là tấm gấp quay 1 góc từ 0 độ đến 180 độ nên ta chọn tấm

bản lề kết hợp với cơ cấu đẩy của xi lanh khí nén thì ta tính toán góc quay, quỹ đạo

của trục xi lanh sao cho xi lanh đi hết hành trình và góc quay của bản lề từ 0 dến 180

DUT.LRCC

Vì đây là một cơ cấu nữa đòi hỏi sự chính xác cao nên cơ cấu được thiết kế trên

phần mềm 3D như ở “hình 2.7” và được chế tạo với chất liệu bằng thép

Trong cơ cấu này phần quan trọng nhất đó chính là góc quay của bàn gấp bánh

khi xi lanh tiến tới và lui về hết hành trình

Lựa chọn cơ cấu cho bộ phận dịch chuyển bàn gấp

Chuyển động của bàn gấp là chuyển động tịnh tiến được biến đổi từ chuyển động

quay của động cơ nên ta chọn phương án truyền động bằng bánh răng thanh răng

Hình 2 8 :Cơ cấu bánh răng thanh răng [17]

DUT.LRCC

- Ưu điểm:

+ Biến chuyển động quay thành chuyển động thẳng với cấu tạo đơn giản dễ chế tạo

+ Tất cả các mặt tiếp xúc giữa các bánh răng đều tiếp xúc hoàn toàn trực tiếp với các

hướng của trục quay Như vậy trong hệ thống sẽ tạo thành một thể thống nhất

+ Trong trường hợp hệ thống vận hành xảy ra lỗi kỹ thuật thì hậu quả xảy ra cũng

không đem lại sự nguy hiểm cho người sử dụng cũng như không để lại hậu quả lớn

cho toàn hệ thống

- Nhược điểm:

+ Trong khi vận hành ở tốc độ nhanh cùng một số thiết bị khác thì bánh răng này dễ

gây ra tiếng ồn

+ Cấu tạo của bánh răng thẳng là dãy răng nhỏ nên không thể chịu được tải nhiều sẽ

dẫn đến xử lý không kịp gây quá tải

2.6.4 Lựa chọn cơ cấu truyền động cho băng tải

Có rất nhiều phương án truyền động và ta lựa chọn một số phương án như sau:

a) Truyền động bằng đai

Truyền động bằng đai trong đồ án này sẽ là cơ cấu truyền động từ động cơ để

làm quay băng tải, dưới đây là một số ưu và nhược điểm của truyền động bằng đai

Hình 2.9: Bộ truyền đai [10]

- Ưu điểm:

+ Có thể truyền động giữa các trục cách xa nhau (<15m)

+ Làm việc êm, không gây ồn nhờ vào độ dẻo của đai nên có thể truyền động với vận

DUT.LRCC

+ Nhờ vào tính chất đàn hồi của đai nên tránh được dao động sinh ra do tải trọng thay

đổi tác dụng lên cơ cấu

+ Nhờ vào sự trượt trơn của đai nên đề phòng sự quá tải xảy ra trên động cơ

+ Kết cấu đơn giản ,dễ chế tạo

- Nhược điểm:

+ Kích thước bộ truyền đai lớn so với các bộ truyền khác: xích, bánh răng

+ Tỉ số truyền thay đổi do hiện tượng trượt trơn giữa đai và bánh đai (ngoại trừ đai

răng)

+ Tải trọng tác dụng lên trục và ổ lớn (thường gấp 2-3 lần so với bộ truyền bánh răng)

do phải có lực căng đai ban đầu (tạo áp lực pháp tuyến lên đai tạo lực mà sát)

+ Tuổi thọ của bộ truyền thấp

+ Hiện nay, bộ truyền đai thang được sử dụng rộng rãi, đai dẹt ngày càng út sử

dụng Khuynh hướng dùng bộ truyền đai răng ngày càng phổ biến vì tận dụng được

ưu điểm của bộ truyền bánh răng và bộ truyền đai

b) Truyền động bằng bánh răng

Hình 2.10: Bộ truyền bánh răng [10]

- Ưu điểm:

+ Bộ truyền bánh răng có kích thước nhỏ gọn hơn các bộ truyền khác, khi làm việc với

công suất, số vòng quay và tỷ số truyền như nhau

+ Bộ truyền bánh răng có khả năng tải cao hơn so với các bộ truyền khác khi có cùng

kích thước

+ Tỷ số truyền không thay đổi, số vòng quay ổn định

+ Hiệu suất truyền động cao hơn các bộ truyền khác

DUT.LRCC

+ Làm việc chắc chắn, tin cậy có tuổi bền cao

- Nhược điểm:

+ Bộ truyền bánh răng yêu cầu gia công chính xác cao, cần phải có dao chuyên dụng

giá thành tương đối đắt

+ Bộ truyền làm việc có nhiều tiếng ồn, nhất là khi vận tốc làm việc cao

Khi sử dụng cần phải bôi trơn đầy đủ

Lựa chọn phương án :

Qua phân tích ưu và nhược điểm cũng như sự phù hợp với hệ thống thiết

kế,nhóm quyết định chọn Bộ truyền đai cho băng chuyền

DUT.LRCC

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CÁC CƠ CẤU

Trên cơ sở nguyên lí hoạt động và các phương án đã lựa chọn ở chương 2, trong

chương này trình bày chi tiết các tính toán động lực học, thiết kế cụ thể các cụm chi

tiết được sử dụng trong hệ thống Các số liệu ban đầu được lựa chọn dựa trên kích

thước của bánh từ đó suy ra kích thước các cơ cấu liên quan

b Các thông số đầu vào của hệ thống

Kích thước lá chuối: 250x160mm

Kích thước bánh: 120x80mm

Trọng lượng bánh: 80g

c Tính chọn băng chuyền vận chuyển

Tính toán băng chuyền thực chất tương tự như tính toán băng tải và các cơ cấu

liên quan: tính chọn động cơ, cơ cấu giảm tốc, cách cố định băng tải, cơ cấu bù đàn hồi

băng tải,…

i Số liệu ban đầu

Năng suất Q (lượng sản phẩm vận chuyển trên một đơn vị thời gian) của băng

chuyền ước đạt: Q = 2 bánh/phút

+ Chiều dài vận chuyển: L = 600 mm, chiều rộng băng tải 17mm

+ Góc nghiêng: α = 0˚

+ Tốc độ di chuyển: v = 0,06 m/s

+ Tỉ số truyền bộ truyền đai: i = 3

Hình 3.1: Pully có tỉ số truyền i=3 [15]

-Đường kính bánh dẫn và bị dẫn: D = D1 = D2 = 42 mm

DUT.LRCC

d Tính chọn động cơ truyền động

Từ sơ đồ động ta thấy muốn chọn động cơ thì ta phải tính được công suất để

quay được 2 trục quay

Gọi: N ct: Công suất cần thiết của động cơ truyền động

N: Công suất băng chuyền

  =   hiệu suất truyền chung

+  =0.96: Hiệu suất bộ truyền đai d

+  =0.99: Hiệu suất cặp ổ lăn 1

+ =1: Hiệu suất khớp nối kn

+ u t : Tỉ số truyền toàn bộ của hệ thống dẫn động

+ n lv: Số vòng quay trên trục công tác

Chọn động cơ DC 24V thỏa mãn các điều kiện sau và điều khiển tốc độ động

cơ sao cho đúng yêu cầu tính toán:

dc ct

P P và T mm Tk

T Tdn, T mm 1, 2

T =

e Tính toán và thiết kế băng chuyền vận chuyển

a) Chọn loại tấm băng chuyền

Với những phân tích ở trên, ta chọn loại băng tải cao su có lớp bố bằng sợi

kim loại mỏng ở giữa Vì chúng có giá thành rẻ hơn mà vẫn đảm bảo được những

DUT.LRCC

Qua quá trình nghiên cứu các loại băng chuyền ta chọn đƣợc tấm băng chuyền

với các thông số sau:

+ Chiều rộng tấm băng là: B = 180 mm

+ Chiều dài của băng: L = 2 A + π.D

Trong đó:

+ A là khoảng cách giữa hai trục tang A = 600 mm

+ D là đường kính của trục tang D = 42 mm

d 

mm (9) Trong đó:

+ N – công suất cần thiết, N = 5

5, 05 10 KW −+ n = 30 vòng/ phút;

Ta tính toán và thiết kế phễu bằng cách vẽ trên phần mềm Autocad kích thước

chuẩn xác của xi lanh và phễu Sau đó mô phỏng chuyển động của xi lanh và phễu sao

cho xi lanh hoạt động hết hành trình và quay quanh một điểm cố định cho trước Ta

tìm được miền tập hợp những điểm đầu xi lanh và điểm cuối xi lanh đi qua Cộng với

quỹ tích những điểm mà chi tiết phễu đi qua ta sẽ tìm được điểm giao nhau của xi lanh

và phễu trong quá trình hoạt động Từ đó đo đạc kích thước chính xác của chi tiết

phễu

DUT.LRCC

Hình 3.2: Xi lanh trong phễu cấp bột,cấp nhân

Kích thước xi lanh dùng trong cơ cấu phễu là 100mm, hành trình 50mm

Hình 3.3: Xi lanh trong cơ cấu gấp bánh

DUT.LRCC

Đối với cơ cấu gấp thì ta có 2 cặp xi lanh đối xứng nhau, nên ta chỉ tính toán 1

bên rồi sẽ chế tạo đối xứng qua bên kia Kích thước xi lanh dùng trong cơ cấu gấp là

300mm, hành trình 20mm Góc quay của tấm bản lề từ 0o đến 175o

DUT.LRCC

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

4.1 Sơ nguyên lý của hệ thống

Hình 4.1: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống

Ở vị trí số 1 là vị trí đầu tiên của băng tải, ta sẽ dùng tay để đưa lá chuối cắt sẵn

lên băng tải Đồng thời tại đây sẽ có 1 con cảm biến hồng ngoại dùng để phát hiện lá

chuối đưa vào

Vị trí thứ 2 là vị trí đầu tiên mà lá chuối sẽ đi đến phễu rót bột Tốc độ băng tải

theo tính toán ở chương 3 là 0,06m/s Khoảng cách từ vị trí 1 đến vị trí 2 là 10cm nên

ta tính được thời gian delay từ lúc bỏ lá đến lúc phễu bột mở là:

0, 07 7

1,170.06 6

s

v

Vị trí thứ 3 là vị trí đầu tiên mà lá chuối đi đến phễu rót nhân, cách vị trí 27cm Ở

đây ta không dùng cảm biến mà chỉ tính toán thời gian lá chuối đến và mở phễu:

0, 07 7

1,170.06 6

s

v

Vị trí thứ 4 là vị trí cuối cùng của băng chuyền, tại đây lắp 1 con cảm biến hồng

ngoại để phát hiện lá chuối đi ra Khi đi hết băng chuyền thì lá chuối sẽ nằm trên bàn

gấp đồng thời bàn gấp sẽ dịch chuyển ra xa băng tải để gấp bánh

Vị trí thứ 5 là nơi bàn gấp dừng lại để thực hiện gấp bánh, tại đây lắp một công

tắc hành trình để nhận biết

4.2 Phân tích và lựa chọn bộ phận xử lý

4.2.1 Phương án sử dụng Bộ điều khiển logic khả trình (PLC)

PLC là loại thiết bị cho phép thực hiện linh hoạt các phép toán điều khiển số

thông qua một ngôn ngữ lập trình thay cho việc phải thực hiện các phép toán bằng các

mạch số Do đó PLC trở thành bộ điều khiển nhỏ gọn, dễ dàng thay đổi thuật toán và

đặc biệt dễ dàng trao đổi thông tin với môi trường xung quanh (với các loại PLC khác

DUT.LRCC