thiết kế chế tạo máy cắt rau củ tự động

Điều này đã góp phần rất lớn trong việc đưa kỹthuật hiện đại vào mọi lĩnh vực của hoạt động sản xuất, kinh tế, đời sống và xã hội.Chúng ta có thể thấy rất rõ tầm quan trọng của cơ điện t

TÓM TẮT LUẬN VĂN

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Luận văn này trình bày cách tính toán và thiết kế chế tạo máy cắt rau củ tựđộng Nhằm tiết kiệm thời gian và sức lao động Với mục tiêu là máy nhỏ gọn phùhợp mọi không gian nhà bếp, các nhà hàng, quán ăn hay một thành phần trong dâychuyền sản xuất Mô hình được điều khiển và hoạt động dựa trên board điều khiểntrung tâm là Arduino Mega 2560, cùng với đó là các module điều khiển động cơ,module bluetooth HC05

Đề tài luận văn được chia làm 4 chương:

Chương 1: Đặt vấn đề và phương án thiết kế mô hình.

Chương 2: Tính toán và đưa ra các thông số để thiết kế mô hình.

Chương 3: Thiết kế mạch điều khiển trung tâm cho máy cắt rau củ tự động Chương 4: Kết luận và đưa ra những kết quả đã đạt được cùng với đó là

những mặt hạn chế của đề tài, từ đó đưa ra hướng phát triển cho đề tài sau này

(Môi trường thiết kế hợp nhất)

(Dòng điện một chiều)

(Dòng điện xoay chiều)

MỤC LỤC

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN I LỜI CẢM ƠN II TÓM TẮT LUẬN VĂN III

BẢNG KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT i

MỤC LỤC ii

PHỤ LỤC HÌNH v

PHỤ LỤC BẢNG viii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 2

1.1 Lý do chọn đề tài: 2

1.2 Đối tượng nghiên cứu: 2

1.3 Mục đích nghiên cứu: 2

1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu: 3

1.5 Phương pháp nghiên cứu: 3

1.5.1 Cơ sở phương pháp luận: 3

1.5.2 Phương pháp nghiên cứu cụ thể: 4

1.6 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn: 4

1.7 Tổng quan về đề tài nghiên cứu: 5

1.7.1 Sơ lược về mô hình máy cắt rau củ tự động: 5

1.7.2 Một số ứng dụng của mô hình máy cắt rau củ tự động: 6

1.7.3 Một số máy cắt rau củ trong và ngoài nước: 6

1.7.4 Nguyên liệu cắt: 12

1.7.5 Phân tích lựa chọn phương án thiết kế: 14

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MÔ HÌNH 16

2.1 Các yêu cầu khi thiết kế: 16

2.1.1 Kết cấu của máy: 16

2.2 Thiết kế khung cơ khí và kết cấu của máy: 18

2.2.1 Khung cơ khí của máy: 18

MỤC LỤC

2.2.2 Giới thiệu về nhôm định hình 20 x 20: 19

2.2.3 Ưu điểm của nhôm định hình: 20

2.2.4 Các loại nhôm định hình trên thị trường: 20

2.2.5 Phụ kiện kết hợp với nhôm định hình 20 x 20: 21

2.3 Chọn năng suất cho máy: 21

2.4 Các phương án cắt: 21

2.4.1 Phương pháp cắt khi dao quay tròn: 22

2.4.2 Phương pháp cắt dao tịnh tiến: 22

2.4.3 Chọn phương án cắt: 22

2.5 Các phương án kết cấu dao: 22

2.5.1 Kích thước của đĩa cắt: 22

2.5.2 Kết cấu đĩa cắt: 22

2.5.3 Tính và chọn số vòng quay đĩa cắt: 24

2.5.4 Tính lực cản riêng của dao: 24

2.5.5 Lực tác đụng lên lưỡi cắt: 25

2.6 Tính chọn động cơ: 25

2.6.1 Công suất: 25

2.6.2 Chọn động cơ: 26

2.7 Xác định tỷ số truyền của hệ thống: 28

2.8 Tính toán các thông số trên trục: 28

2.8.1 Xác định công suất trên trục: 28

2.8.2 Xác định mômen xoắn trên trục: 28

2.9 Bảng kết quả tính toán: 29

2.10 Bộ truyền: 29

2.11 Tính toán băng tải: 31

2.11.1 Tính toán lý thuyết và thiết kế băng tải cấp liệu: 31

2.11.2 Chọn động cơ băng tải: 35

2.11.3 Thiết kế băng tải trên Inventor: 36

2.11.4 Vật liệu chế tạo băng tải: 37

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 40

MỤC LỤC

3.1 Sơ đồ tổng quan và nguyên lý hoạt động hệ thống điều khiển: 40

3.2 Giới thiệu các linh kiện, module sử dụng trong đề tài: 40

3.2.1 Nguồn xung 12V 30A: 41

3.2.2 Arduino Mega 2560: 41

3.2.3 Module L298: 45

3.2.4 Module IBT-2: 48

3.2.5 Module Bluetooth HC-05: 50

3.2.6 Biến trở Rotary encoder: 51

3.2.7 Nút nhấn khẩn cấp: 53

3.2.8 Sơ đồ mạch điều khiển của máy: 54

3.3 Giới thiệu phần mềm sử dụng trong đề tài: 55

3.3.1 Phần mềm Autodesk Inventor: 55

3.3.2 Phần mềm Fritzing: 56

3.3.3 Phần mềm Mit App Inventor 2: 58

3.4 Mô hình hoàn chỉnh: 66

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 69

4.1 Kết quả: 69

4.1.1 Kết quả thực tế của mô hình: 69

4.1.2 Kết quả nghiên cứu đạt được: 75

4.2 Hạn chế: 75

4.3 Hướng phát triển đề tài: 76

TÀI LIỆU THAM KHẢO 77

PHỤ LỤC 79

PHỤ LỤC HÌNH

PHỤ LỤC HÌNH

Hình 1.1 Máy cắt rau củ quả ST 120 7

Hình 1.2 Máy thái lát gừng, củ quả 3A 8

Hình 1.3 Máy cắt rau củ quả FC-312 10

Hình 1.4 Máy cắt rau củ băng tải 3A240W của công ty 3A 11

Hình 1.5 Dưa leo và cà rốt trước khi cắt 13

Hình 1.6 Dưa leo sau khi cắt 13

Hình 1.7 Cà rốt sau khi cắt 13

Hình 2.1 Cấu tạo của máy 17

Hình 2.2 Bản vẽ khung cơ khí của máy 18

Hình 2.3 Nhôm định hình 20 x20 19

Hình 2.4 Bản vẽ nhôm định hình 20 x 20 19

Hình 2.5 Tán T bắt nhôm định hình 20 x 20 20

Hình 2.6 Ke góc vuông 21

Hình 2.7 Bulong lục giác M5 21

Hình 2.8 Động cơ giảm tốc 775 200 vòng/phút 26

Hình 2.9 Bản vẽ động cơ giảm tốc 775 27

Hình 2.10 Động cơ giảm tốc 775 trên mô hình 27

Hình 2.11 Sơ đồ truyền động đai 29

Hình 2.12 Bộ truyền động đai thực tế của máy 30

Hình 2.13 Dây đai XL và Pulley XL 10 răng 30

Hình 2.14 Sơ đồ lực cản chuyển động 33

Hình 2.15 Động cơ giảm tốc JGB37 35

Hình 2.16 Bản vẽ băng tải 36

Hình 2.17 Bố trí băng tải trong mô hình 37

Hình 2.18 Bố trí băng tải của máy 37

Hình 2.19 Nhôm đinh hình 30 x 60 38

Hình 2.20 Dây băng tải 38

Hình 2.21 Bản vẽ ru lô cuốn 39

Hình 2.22 Ru lô cuốn trong mô hình 39

Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển 40

Hình 3.2 Nguồn xung 12V 30A 41

Hình 3.3 Arduino mega 2560 41

Hình 3.4 Mạch điều khiển máy in 3D RAMPS 1.4 43

Hình 3.5 Mạch Arduino Shield Mega Poto 44

Hình 3.6 Arduino mở rộng với IoT 44

Hình 3.7 Màn hình làm việc phần mềm Arduino IDE 1.8.5 45

Hình 3.8 Module điều khiển động cơ L298 46

PHỤ LỤC HÌNH

Hình 3.9 Các chân tín hiệu của module điều khiển động cơ L298 46

Hình 3.10 Sơ đồ nguyên lý module điều khiển động cơ L298 47

Hình 3.11 Kết nối Arduino và L298 48

Hình 3.12 Module điều khiển động cơ IBT2 48

Hình 3.13 Kết nối Arduino và IBT2 49

Hình 3.14 Module Bluetooth HC-05 50

Hình 3.15 Giao tiếp giữa Arduino Mega và module HC05 51

Hình 3.16 Rotary Encoder 52

Hình 3.17 Nút nhấn dừng khẩn cấp 53

Hình 3.18 Sơ đồ mạch điều khiển 54

Hình 3.19 Bố trí hệ thống điều khiển trong mô hình 55

Hình 3.20 Giao diện Autodesk Inventor 2020 56

Hình 3.21 Giao diện phần mềm Fritzing 57

Hình 3.22 Giao diện thiết kế sơ đồ mạch breadboard trên Fritzing 57

Hình 3.23 Giao diện thiết kế mạch nguyên lý trên Fritzing 58

Hình 3.24 Giao diện thiết kế mạch in PCB trên Fritzing 58

Hình 3.25 Giao diện MIT App Inventor 2 59

Hình 3.26 Các khối chức năng trong MIT App Inventor 61

Hình 3.27 Giao diện điều khiển của máy cắt rau củ tự động trên máy tính 61

Hình 3.28 Giao diện điều khiển trên Smartphone 62

Hình 3.29 CODE kết nối và điều khiển bật tắt máy 63

Hình 3.30 CODE tăng tốc băng tải 63

Hình 3.31 CODE giảm tốc băng tải 64

Hình 3.32 CODE tăng tốc máy cắt 64

Hình 3.33 CODE giảm tốc máy cắt 65

Hình 3.34 CODE slider chọn tốc độ cắt 65

Hình 3.35 CODE slider chọn tốc độ băng tải 66

Hình 3.36 Mô hình nhìn từ phía trước 66

Hình 3.37 Mô hình nhìn từ trên xuống 67

Hình 3.38 Mô hình nhìn từ trái sang 67

Hình 3.39 Mô hình nhìn từ phải sang 68

Hình 4.1 Cà rốt được đưa vào băng tải 69

Hình 4.2 Cà rốt sau khi được cắt 70

Hình 4.3 Quả mướp được đưa vào băng tải 70

Hình 4.4 Quả mướp sau khi được cắt 71

Hình 4.5 Kết quả cắt với quả mướp 71

Hình 4.6 Kết quả cắt với dưa leo 72

Hình 4.7 Kết quả cắt với củ cải trắng 72

Hình 4.8 Củ cải trắng được ru lô cuốn vào 73

PHỤ LỤC HÌNH

Hình 4.9 Kết quả cắt với cà ăn trái 73

Hình 4.10 Điều chỉnh tốc độ trên ứng dụng 74

Hình 4.11 Hành lá được băng tải đưa vào 74

Hình 4.12 Hành lá sau khi được cắt 75

PHỤ LỤC BẢNG

PHỤ LỤC BẢNG

Bảng 2.1 Kết quả tính toán động học của máy 29 Bảng 3.1 Các đặc điểm kỹ thuật của Arduino 43

MỞ ĐẦU

MỞ ĐẦU

Với sự phát triển vượt bậc của ngành công nghệ hiện nay, đặc biệt là cuộccách mạng công nghệ 4.0 thì sự vất vả của con người giảm đi rất nhiều Đất nướcđang trong giai đoạn công nghiệp hóa hiện đại hóa, nên khoa học kỹ thuật và côngnghệ đang được xã hội chú trọng và quan tâm khá cao Máy móc, thiết bị đã hầunhư thay thế con người trong những công việc vất vả, nguy hiểm Từ các thiết bị tựđộng, thông minh đến các thiết bị dân dụng, gia dụng Các thiết bị này cũng dần dầntrở nên tự động với nhu cầu của con người Do đó, yêu cầu đặt ra là làm thế nào đểthiết kế ra các máy móc đảm bảo được sự hoạt động ổn định, cho năng suất cao vàtrên hết là sự an toàn cho người sử dụng

Điều này đã dẫn đến sự ra đời của các loại máy móc sản xuất linh hoạt, tựđộng hóa ở mức cao Các loại máy tự động ra đời giúp cho công việc trở nên đơngiản và nhẹ nhàng hơn Đó là một trong những động lực để thúc đẩy con ngườikhông ngừng vận động, sáng tạo và tạo ra những sản phẩm thay thế hoạt động chântay của con người Và cụ thể hơn là máy cắt rau củ tự động, trên thị trường hiện naycác loại máy này cho năng suất cao hoạt động ổn định nhưng giá thành rất cao

Nhận thức được tầm quan trọng đó và vận dụng những kiến thức đã học em

đã chọn và thực hiện đề tài “THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY CẮT RAU CỦ TỰĐỘNG” Với những yêu cầu thực tế thì đề tài có thể áp dụng và triển khai cho các

hộ gia đình, nhà hàng, quán ăn hay một thành phần của dây chuyền thu hoạch vừa

và nhỏ

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Lý do chọn đề tài:

Trong thời đại của công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, ngành cơ điện tửngày càng có nhiều đóng góp rất to lớn vào cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật hiệnđại, đặt biệt là sự ra đời và sự phát triển nhanh chóng của kỹ thuật số cũng như hệthống nhúng làm cho kỹ thuật điện tử cũng như các vi mạch điều khiển ngày càngtrở nên phong phú và đa dạng hơn Điều này đã góp phần rất lớn trong việc đưa kỹthuật hiện đại vào mọi lĩnh vực của hoạt động sản xuất, kinh tế, đời sống và xã hội.Chúng ta có thể thấy rất rõ tầm quan trọng của cơ điện tử thông qua những hoạtđộng như: vận hành các thiết bị điện, điều khiển các cánh tay robot trong nhà máy,điều khiển các máy công nghiệp trong các cơ sở sản xuất,… Cơ điện tử hầu như đápứng cho rất nhiều ngành nghề và là xu hướng hiện tại

Việc chế biến lương thực, thực phẩm hay nấu ăn ở các nhà hàng, quán ăn haycác hộ gia đình thì việc cắt, thái các loại rau củ mất rất nhiều thời gian và công sứclao động Và đó là lý do các loại máy cắt rau củ tự động ra đời

Dựa vào những kiến thức đã học để áp dụng vào thực tế và quá trình học tập,nghiên cứu tại trường Đại học Kỹ thuật – Công nghệ Cần Thơ và sự góp ý và hướngdẫn của cô Trần Thị Thanh Thảo Em đã chọn đề tài “THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁYCẮT RAU CỦ TỰ ĐỘNG”

1.2 Đối tượng nghiên cứu:

Đối tượng nghiên cứu của luận văn là các máy cắt rau củ tự động trên thịtrường và trong các nhà máy sản xuất, xí nghiệp, các nhà hàng hay quán ăn Nghiêncứu nguyên lý cắt gọt rau củ và áp dụng vào những loại rau củ dễ cắt gọt

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Vận dụng kiến thức đã học vào quá trình sản xuất tự động nhằm tạo ra năngsuất, chất lượng cũng như giảm thiểu tối đa sức người trong sản xuất công nghiệp

Củng cố lại kiến thức lý thuyết đã được học tập nghiên cứu tại trường

Đây là luận văn tốt nghiệp để em hoàn thành chương trình học tập, nghiêncứu tại trường Khẳng định năng lực của mình để sau khi ra trường trở thành một kỹ

sư có đóng góp nhiều cho nền công nghiệp nước nhà và xã hội

1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu:

Với những kiến thức và kinh nghiệm đã được học em sẽ vận dụng vàonghiên cứu đề tài “THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY CẮT RAU CỦ TỰ ĐỘNG” vớicác vấn đề sau:

- Tìm hiểu cấu trúc của các loại rau củ

- Nghiên cứu nguyên lý cắt gọt rau củ

- Tính toán, thiết kế khung máy, băng tải và dao cắt

- Tìm hiểu các nguyên lý và hoạt động của các linh kiện (Arduino Mega,mạch cầu H L298, mạch cầu H IBT-2 43A, Rotary Encoder, HC-05,…), chế tạokhung cơ khí máy và băng tải Các cơ cấu, động cơ được sử dụng cho máy cắt

- Áp dụng kiến thức đã học vào cách điều khiển động cơ bằng mạch cầu H,lập trình cho Arduino giao tiếp và đồng bộ với App Inventor để điều khiển tự động

1.5 Phương pháp nghiên cứu:

1.5.1 Cơ sở phương pháp luận:

Dựa vào nhu cầu sử dụng của cuộc sống thay thế cho các công việc làm thủcông Giảm thiểu thời gian cũng như sức lao động

Dựa vào khả năng công nghệ có khả năng chế tạo được máy cắt rau củ tựđộng

Dựa vào nhu cầu sử dụng rau củ giúp ích cho sức khỏe con người

Tìm hiểu những thông tin về đề tài đã chọn, tham khảo những kiến thức liênquan, phân tích đánh giá những ưu điểm, khuyết điểm để thiết kế máy cắt rau củ tựđộng được tối ưu và cho hiệu suất cao

Mục tiêu đặt ra là máy dễ điều khiển, dễ vận hành và an toàn cho người sửdụng

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.5.2 Phương pháp nghiên cứu cụ thể:

Nghiên cứu tài liệu: Tham khảo các tài liệu từ các đề tài trước đây, các bàiviết từ internet, sách, giáo trình và các công trình nghiên cứu,… để gia công, lắpráp, điều khiển tối ưu cho máy

Phương pháp phân tích: Sau khi tham khảo, nghiên cứu tài liệu em tiến hànhphân tích các điểm nổi bật để tính toán thiết kế cho máy cũng như cho ra các ýtưởng phát triển đề tài và các số liệu cần thiết

Phương pháp thực nghiệm: Thử nghiệm quá trình cắt thực tế, xem các phầncần chỉnh sửa và tối ưu Lấy đó làm cơ sở cho việc tính toán, thiết kế chế tạo chi tiếtmáy

Phương pháp mô hình hóa: Đây là phương pháp vô cùng quan trọng cho em

ôn lại những kiến thức quý báo mà quý thầy cô đã truyền đạt để áp dụng vào đề tàitrong thực tiễn Đầu tiên, thiết kế bản vẽ 3D và chạy mô phỏng, sau khi mô phỏngxong thì xuất bản vẽ 2D để gia công Cuối cùng là lắp ghép và chế tạo máy

1.6 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn:

Đề tài được thực hiện đầy đủ các bước theo một trình tự của quy trình thiết

kế chế tạo một máy mới

Giảm chi phí sản xuất, giảm sức lao động, tăng năng suất, đảm bảo an toàn

vệ sinh thực phẩm

Các loại máy cắt rau củ trên thị trường hầu hết được điều khiển thủ công,chưa đáp ứng được xu hướng điều khiển tự động, tối ưu hóa công việc bằng tự độnghóa Vì vậy, đề tài “THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY CẮT RAU CỦ TỰ ĐỘNG” đưa

ra ứng dụng điều khiển qua điện thoại, nâng cao năng suất và đảm bảo chất lượngsản phẩm cũng như giảm công sức lao động, giảm giá thành để có thể cạnh tranhvới các sản phẩm hiện có trên thị trường hiện nay

So sánh với những nghiên cứu trước thì máy có những ưu điểm nổi bật:

- Nhỏ, gọn phù hợp với không gian nhà bếp

- Năng suất cao

- Giảm bớt nhân công lao động

- Đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

- Vận hành đơn giản

- Điều khiển tự động thông qua ứng dụng điện thoại kết nối bluetooth

1.7 Tổng quan về đề tài nghiên cứu:

1.7.1 Sơ lược về mô hình máy cắt rau củ tự động:

Cuộc sống ngày càng phát triển thì trên đường xuất hiện rất nhiều các quán

ăn, nhà hàng phục vụ nhu cầu và mức sống của con người, các quán ăn hay nhàhàng thì cần sơ chế, cắt, thái một số lượng lớn rau củ hằng ngày Nếu cắt, thái thủcông thì mất rất nhiều thời gian và công sức Và đó là nguyên nhân các máy móc tựđộng ra đời giảm bớt công việc chân tay nặng nhọc, nguy hiểm

Cắt thái là quá trình phân chia nguyên liệu thành các phần tử có hình dạng vàkích thước phù hợp với mục đích chủ yếu là chuẩn bị cho các quá trình chế biến tiếptheo như nấu chín, chiên, sấy

Rau, củ là loại thực phẩm không thể thiếu trong cuộc sống thường ngày,được phân bố rộng rãi trên toàn thế giới Rau củ cung cấp một nguồn dinh dưỡngcao, nhiều dược liệu quan trọng, giúp làm đẹp, tốt cho sức khỏe… Rau củ là loạicây trồng cho thu hoạch hàng tháng, tùy thuộc vào từng loại mà có thời gian thuhoạch khác nhau, từ lá, thân, củ đều có thể cho ra sản phẩm tiêu thụ phục vụ nhucầu dinh dưỡng của con người

Có thể nói phần lớn những thực phẩm quan trọng có giá trị cao đều xuất phát

từ rau củ Tuy nhiên, hiện nay việc sơ chế chủ yếu là thủ công, phụ thuộc vào taynghề của mỗi người Việc sơ chế với số lượng lớn đòi hỏi phải có tay nghề cao, tốnnhiều nhân công, mất an toàn,…

Xuất phát từ nhu cầu đó, đề tài: “Thiết kế chế tạo máy cắt rau củ tự động”nhằm khắc phục một số hạn chế nêu trên

Hiện nay, trong lĩnh vực máy công tác phục vụ cho nhà hàng, quán ăn đã cómáy cắt, thái rau củ Nhưng đa phần máy cắt, thái rau củ được sản xuất ở nướcngoài có giá rất cao Còn ở nước ta máy cắt rau củ hiện có chỉ hoạt động với năngsuất nhỏ, khả năng tự động hóa trong khâu tiếp liệu không cao và khả năng điềuchỉnh độ dày, mỏng lát cắt không linh hoạt Ở nội dung đề tài này, việc thiết kế chếtạo một mẫu máy cắt rau củ tự động mới, với tham khảo những nguyên lý cắt như

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

những mẫu máy hiện có trên thị trường Để công việc tính toán và thiết kế dễ dàng

và sát với thực tế, việc tìm hiểu về đặc tính của rau củ là nguyên liệu của máy cắt,thái là hết sức quan trọng

Yêu cầu kỹ thuật của các máy cắt rau củ là có tính vạn năng, nghĩa là có thểcắt, thái được nhiều loại vật liệu khác nhau Có thể điều chỉnh để cắt, thái đượcnhiều hình dáng khác nhau Khi cắt, củ quả ít bị gẫy vụn, tránh bị ép mất nước,năng suất cao, mức tiêu thụ năng lượng thấp, cấu tạo đơn giản và dễ sử dụng

Trong quá trình thực hiện, em đã tìm hiểu được các nguyên lý cắt lát, cắt sợirau củ Vận dụng những kiến thức liên quan để chế tạo mô hình của máy nhằm đánhgiá kết quả thực tế

1.7.2 Một số ứng dụng của mô hình máy cắt rau củ tự động:

Máy cắt rau củ tự động được ứng dụng trong việc cắt, thái rau củ quả sốlượng lớn trong thời gian ngắn, những lát cắt, thái thành phẩm đều, đẹp

Áp dụng hiệu quả cho các hộ gia đình, nhà hàng quán ăn Tiết kiệm đượcthời gian và công sức

Phục vụ nhu cầu hoạt động trong thời gian dài của nhà máy, xí nghiệp

Kết hợp với dây chuyền sản xuất thực phẩm đóng hộp

Kết hợp với ứng dụng điều khiển tự động qua điện thoại thì những công việcnội trợ, sơ chế củ quả trở nên đơn giản nhanh chóng và tiện lợi và có thể làm nhiềuviệc cùng một lúc

1.7.3 Một số máy cắt rau củ trong và ngoài nước:

Để đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng, hiện nay không chỉ thị trường trongnước mà thị trường nước ngoài cũng đã phát minh ra các loại máy cắt rau củ đanăng để đáp ứng nhu cầu của khách hàng

Sự thật rằng trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại máy cắt rau củ khác

nhau, đa dạng về năng suất, kiểu dáng, chất liệu, xuất xứ,… Bởi vậy, để phân loạicác máy cắt, thái rau củ hiện nay, chúng ta cần đưa ra tiêu chí để phân loại Cáchphân loại đơn giản nhất hiện nay đó là chia theo năng suất và biên dạng cắt được.Máy cắt rau củ có nhiều loại, loại cắt tịnh tiến, cắt dao quay tròn, cắt theo phương

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

đứng và loại cắt phương ngang kiểu băng tải, loại quay bằng tay và loại chạy bằngđộng cơ Các loại máy trên thị trường đã đảm bảo được các tiêu chí là:

+ Cắt đa dạng theo nhiều hình dáng

+ Cho năng suất cao, lát cắt đều và đẹp

Máy thái rau củ ST 120:

Hình 1.1 Máy cắt rau củ quả ST 120.

Thông số kỹ thuật:

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Ưu điểm:

+ Dễ sử dụng, vận hành đơn giản

Nhược điểm:

+ Năng suất thấp

+ Trọng lượng của máy nặng

+ Năng suất phụ thuộc vào tốc độ động cơ

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Hình 1.2 Máy thái lát gừng, củ quả 3A.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.7.3.2 Ngoài nước:

Để đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng, hiện nay không chỉ thị trường trongnước mà thị trường nước ngoài cũng đã phát minh ra các loại máy cắt rau củ đanăng để đáp ứng nhu cầu của khách hàng Những mẫu máy cắt rau củ xuất xứ từnước ngoài đa phần có giá thành rất cao và công suất lớn không phù hợp với hộ giađình và cơ sở kinh doanh vừa và nhỏ ở nước ta

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

+ Cấp liệu bằng tay nên có thể nguy hiểm cho người sử dụng

+ Trọng lượng máy quá nặng không phù hợp cho hộ gia đình

+ Công suất động cơ quá cao

+ Kích thước máy quá lớn

+ Giá thành rất cao

Máy cắt rau củ băng tải 3A240W:

Hình 1.4 Máy cắt rau củ băng tải 3A240W của công ty 3A.

Thông số kỹ thuật:

+Số vòng quay của trục dao và băng tải: 10-90 (vòng/phút)

Máy cắt củ quả 3A sở hữu 3 lưỡi dao sắc bén, thiết kế băng tải di chuyển tiệnlợi Trên thân máy có 2 bộ chiết áp để điều chỉnh tốc độ vòng quay của băng tải và

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

tốc độ của lưỡi dao trong phạm vi 10 đến 90 vòng/phút Nhờ đó người dùng có thểđiều chỉnh độ nhanh chậm, cho ra những lát thái dày mỏng tùy theo nhu cầu sửdụng, tương đương kích thước từ 1,5 – 7mm

Do có thể điều chỉnh được cả tốc độ băng tải và dao cắt nên máy thái rau củnày có thể cắt được rất nhiều nguyên liệu khác nhau Ví dụ như sả, hành, tỏi, cà rốt,

củ cải, su hào, khoai tây, khoai lang, khoai môn, dưa chuột, mướp đắng, rau xanh,đậu đũa… Sản phẩm đầu ra đều đẹp, không bị dập nát, hư hỏng

Ưu điểm:

- Điều chỉnh được kích thước cắt

- Nhiều loại dao cắt.

Nhược điểm:

- Tốc độ động cơ quá thấp.

- Vật liệu chế tạo bằng inox nên giá thành rất cao

Đề xuất:

- Lắp đặt thêm bộ phận chứa rau củ di chuyển xuống băng tải tự động.

- Sử dụng động cơ có số vòng quay lớn hơn để tăng năng suất.

Thành phần và giá trị dinh dưỡng mỗi loại rau củ quả là khác nhau

Rau củ, quả là nguồn thực phẩm bổ dưỡng đặc biệt cung cấp dinh dưỡng vàcác dưỡng chất cho con người Trong đời sống hằng ngày thức ăn từ rau củ, quả làkhông thể thiếu, được dùng phổ biến trong các bữa ăn để duy trì cuộc sống và sứckhỏe Ăn nhiều rau quả và trái cây không chỉ giúp làm sạch hệ đường ruột mà còngiúp cơ thể tái tạo mạnh mẽ, tăng cường sức đề kháng và hệ miễn dịch, chống lạibệnh tật

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Máy cắt rau củ tự động có thể cắt cắt loại như: Dưa leo, cà rốt, hành , tỏi, cà

ăn trái, và các loại rau xanh

Hình 1.5 Dưa leo và cà rốt trước khi cắt.

Hình 1.6 Dưa leo sau khi cắt.

Hình 1.7 Cà rốt sau khi cắt.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Rau củ mỗi loại đều có hình dạng, kích thước và độ cứng khác nhau nênthành phẩm sau khi cắt phụ thuộc và tính chất của rau củ và độ sắc bén của dao

1.7.5 Phân tích lựa chọn phương án thiết kế:

Yêu cầu chung của các máy cắt rau củ là phải có hiệu suất cao, năng suất làmviệc lớn và độ tin cậy cao Chi phí chế tạo thấp, lắp ráp, sửa chữa và thay thế dễdàng Ngoài ra, khi thiết kế còn phải chú ý đến các yêu cầu và đặc điểm nơi máyphục vụ, kết cấu của máy không quá phức tạp, dễ sử dụng Ít gây tiếng ồn và hìnhdạng của máy có tính thẩm mỹ cao

Trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại máy cắt rau củ với hình thức vàcấu tạo khác nhau Nhưng điểm nổi bật ở các loại máy này là về phương cắt củachúng Người ta có thể sử dụng phương pháp cắt tịnh tiến ngang, dọc hoặc phươngpháp cắt khi dao quay tròn

Bộ phận cắt gọt là bộ phận quan trọng nhất của máy là yếu tố quyết định chấtlượng, thẩm mỹ và yêu cầu của người tiêu dùng

Bộ phận cắt gọt có tác dụng là:

- Nơi cắt thành phẩm các nguyên liệu được đưa vào

- Là nơi chứa đĩa cắt

- Là nơi chứa dao cắt

- Đảm bảo sản phẩm cắt ra đều, không nát, vụn

Qua tham khảo tài liệu và xem một số mẫu máy trên thị trường em đã rút rađược hai phương án khi thiết kế:

Phương án 1:

Phương pháp cắt tịnh tiến theo kiểu ngang hoặc dọc Đuôi dao gắn bản lề sau

đó nối với một thanh truyền Cơ cấu chuyển động tịnh tiến làm cho thanh truyềnchuyển động Chuyển động này được truyền đến dao và giúp dao có thể chuyểnđộng tịnh tiến khứ hồi một cách nhanh chóng

Ưu điểm:

Rau củ sau khi được cắt thành phẩm rất đều và đẹp

Nhược điểm:

Ưu điểm:

Việc tháo lắp khi thay lưỡi dao đơn giản, tính toán thiết kế dễ dàng hơn khitrục nằm theo phương ngang Băng tải và ru lô cuốn hoạt động cùng tốc độ sẽ đưanguyên liệu vào đều và khi cắt cho ra sản phẩm đẹp hơn

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MÔ HÌNH

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MÔ HÌNH 2.1 Các yêu cầu khi thiết kế:

Máy cắt rau củ tự động khi thiết kế phải đảm bảo các yêu cầu chung sau:

- Kết cấu đơn giản và vận hành dễ dàng

- Giá cả phù hợp với người tiêu dùng

- Cắt được nhiều loại rau củ

- Thiết kế khung cơ khí vững chắc

- Có các bộ phận che chắn đảm bảo an toàn lao động

- Vật liệu chế tạo cần đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm

- Động cơ điện có giảm tốc, lực đủ mạnh để cắt

- Tiêu thụ ít nhiên liệu nhưng vẫn mang lại hiệu suất cao

- Thuận tiện khi sử dụng, dễ bảo quản

- Điều chỉnh được tốc độ cắt và tốc độ chạy của băng tải

- Sản phẩm sau khi cắt đều, ít vỡ vụn Không bị làm nát, ép mất nhiều nướctrong rau củ

- Dễ sửa chữa và bảo trì

2.1.1 Kết cấu của máy:

Nguyên lý hoạt động:

Băng tải vận chuyển nguyên liệu (rau củ), kết hợp với ru lô cuốn do moduleL298 điều khiển tốc độ đưa vào đĩa cắt Module IBT2 điều khiển động cơ cắt hoạtđộng qua bộ truyền đai, đĩa cắt quay

Kết cấu của máy bao gồm:

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MÔ HÌNH

Hình 2.8 Cấu tạo của máy.

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MÔ HÌNH

2.2 Thiết kế khung cơ khí và kết cấu của máy:

2.2.1 Khung cơ khí của máy:

Với mục tiêu thiết kế máy cắt rau củ tự động với kích thước vừa phải, tiện lợicho mọi không gian nhà bếp Nên kích thước của khung là:

Chiều dài: 690 (mm)

Chiều rộng: 220 (mm)

Chiều cao: 350 (mm)

Khung cơ khí máy chia thành 3 bộ phận:

+ Bộ phận chứa nguồn và mạch điều khiển trung tâm của máy

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MÔ HÌNH

2.2.2 Giới thiệu về nhôm định hình 20 x 20:

Nhôm là một kim loại được ứng dụng nhiều trong đời sống Nhôm có màutrắng bạc, mềm, nhẹ và dẫn điện, dẫn nhiệt tốt

Chúng là kim loại có nhiều thành phần nhất, chiếm đến 1/12 trong vỏ tráiđất

Nhôm định hình là các loại nhôm đã trải qua quá trình xử lý kim loại nhằmphát huy tối đa về đặc tính vật lý, ưu điểm của nhôm sao cho phù hợp với yêu cầu

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MÔ HÌNH

2.2.3 Ưu điểm của nhôm định hình:

Nhôm định hình có thiết kế khá đa dạng về kiễu mã, phù hợp từng sản phẩm

và mục đích sử dụng khác nhau So với nguyên liệu khác thì chúng có ưu điểm vượttrội hơn hẳn

Nhôm định hình còn giúp tạo thành các sản phẩm với thiết kế hiện đại sangtrọng, ấn tượng

Chống chịu va đập, chịu được sức ép gió, không bị cong, vênh góc đồng thời

có thể chống chịu được khí hậu khắc nghiệt

Do các ưu điểm vượt trội kể trên kèm theo tính chất dễ tạo hình, vững chắc,

ít bị oxy hóa… khiến chúng được sử dụng rất nhiều với khối lượng lớn

Vì nhôm định hình được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp khácnhau, nhưng để thiết kế cơ khí, chế tạo máy thì vô cùng hiệu quả

2.2.4 Các loại nhôm định hình trên thị trường:

Nhôm định hình trên thị trường được chia thành nhiều loại khác nhau Trong

đó có 2 nhóm chính:

+ Nhóm nhập khẩu: là các loại thanh nhôm định hình được nhập từ doanhnghiệp nước ngoài Các loại đó bao gồm: nhôm Xingfa tem đỏ, tem xanh, nhômPMI, PMA hay là AEI

+ Nhóm trong nước: là loại được các doanh nghiệp trong nước sản xuất như:Nhôm Việt Pháp, nhôm Đông Á, Việt Nhật đều là các thương hiệu khá nổi tiếng ởnước ta ngày nay

Hình 2.12 Tán T bắt nhôm định hình 20 x 20.

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MÔ HÌNH

2.2.5 Phụ kiện kết hợp với nhôm định hình 20 x 20:

Hình 2.13 Ke góc vuông.

Hình 2.14 Bulong lục giác M5.

Để lắp ghép mô hình với nhôm định hình cần phải có các phụ kiện như:+ Ke góc vuông: Dùng để cố định các thanh nhôm tại các góc vuông Tạo sựvững chắc cho khung cơ khí và thẩm mĩ cao

+ Bulong lục giác và tán T bắt nhôm định hình 20 x20

2.3 Chọn năng suất cho máy:

Dựa vào điều kiện thực tế và điều kiện của máy đáp ứng được những nhu cầucho người sử dụng em chọn năng suất của máy là 150 kg/giờ

2.4 Các phương án cắt:

Trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại máy cắt rau củ quả với cấu tạo,hình thức khác nhau Tuy nhiên điểm khác nhau nổi bật ở các loại máy này là vềphương pháp cắt của chúng Người ta có thể sử dụng bằng phương pháp cắt tịnhtiến ngang, dọc hoặc dùng phương pháp cắt khi dao quay tròn

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MÔ HÌNH

2.4.1 Phương pháp cắt khi dao quay tròn:

Dao được gắn cố định trên đĩa cắt, lưỡi dao gắn theo hướng kính của đĩa vàđược siết nhờ các vít hoặc đai ốc Đĩa cắt được gắn trên trục sao cho khe hở của daovới thành vỏ máy đảm bảo cắt được Đĩa cắt chuyển động quay tròn theo chiều kimđồng hồ

Khi rau củ, quả được đưa vào băng tải và ru lô cuốn, nhờ khe hở giữa daovới đĩa cắt củ quả sẽ được cắt nhờ bộ dao gắn trên đĩa

2.4.2 Phương pháp cắt dao tịnh tiến:

Đuôi dao gắn bản lề, sau đó nối với 1 thanh truyền Cơ cấu chuyển động tịnhtiến làm cho thanh truyền chuyển động Chuyển động này được truyền đến dao vàgiúp dao có thể chuyển động tịnh tiến khứ hồi 1 cách nhanh chóng

Phía dưới gắn thớt có khe hở đảm bảm cho lát cắt có thể lọt qua khi dao cắtxong Bên ngoài được gắn 1 băng tải để có thể đưa vật liệu cắt vào 1 cách dễ dàng

2.4.3 Chọn phương án cắt:

Qua quá trình khảo sát và kiểm nghiệm em quyết định chọn phương án cắtkhi dao quay tròn vì phương pháp này đạt năng suất cao hơn và hơn nữa là chế tạokhông quá phức tạp

2.5 Các phương án kết cấu dao:

Cấu tạo dao phải cho phép thay đổi được chiều dày của miếng vật liệu Cóthể chỉ là 1 dao hay gồm 1 bộ dao lắp trên vài trục song song, sản phẩm đưa vàophía dao bằng cách cho ăn dao cưỡng bức hay tự ăn dao Trong trường hợp tự ăndao thì sản phẩm được kéo trên lưỡi dao bằng lực bám dính xuất hiện trên bề mặttiếp xúc của sản phẩm với dao hoặc bằng lực kéo tạo thành do cấu tạo hay hìnhdạng mép dao cắt nhờ vị trí của dao trên cơ cấu dẫn động

2.5.1 Kích thước của đĩa cắt:

Đường kính của đĩa : D = 215 (mm)

Bề dày của đĩa: S = 3 (mm)

2.5.2 Kết cấu đĩa cắt:

Kết cấu chung của dao gắn trên đĩa được thể hiện trên hình 2.8

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MÔ HÌNH

Hình 2.8 Bản vẽ đĩa cắt và dao cắt.

Hình 2.9 Đĩa cắt thực tế của máy.

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MÔ HÌNH

Số lượng: 3 dao / 1 đĩa cắt

Đĩa được gắn 3 con dao vậy mỗi vòng quay sẽ cắt được là: 5x3 =15 (g)

Ta có số vòng quay của đĩa trong 1 giây là:

n vòng giây hay 180(vòng phút/ )

2.5.4 Tính lực cản riêng của dao:

(Tất cả các công thức được tham khảo từ tài liệu tham khảo [1],[2])

Lực cản riêng khi cắt rau củ quả là lực của củ, quả, tác dụng lên lưỡi cắt daotrên một đơn vị diện tích

Lực cản riêng phụ thuộc vào các yếu tố sau:

+ n: số vòng quay của đĩa (vòng/phút)

+ v: vận tốc của đĩa quay

+ a: là hệ số phụ thuộc vào đặc tính của củ, quả

Vận tốc đĩa:

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MÔ HÌNH

.60.1000

Lực tác dụng lên lưỡi dao cắt là lực cản P

Lực P được tính theo công thức:

.

PK l5,09.6,8 34,6( kg cm/ ) 346( ) N (2.4)Với:

l : chiều dài của lưỡi cắt (cm)

P V

N  

(2.6)Lực cắt tác dụng nên dao cắt: P tt 346( )N

Vận tốc dài của đĩa quay: v1, 413(ms)

Vậy công suất làm việc của máy là:

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MÔ HÌNH

346.1, 413

0, 48( )

1000 1000

tt lv

t d

0, 48

0,5( ) 0,96

lv ycdc

Động cơ giảm tốc được cấu tạo từ hai thành phần chính là:

+ Động cơ điện

+ Hộp giảm tốc

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MÔ HÌNH

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MÔ HÌNH

Thông số động cơ:

Số vòng quay của trục: N truc 200(vòng phút/ )

Do số vòng quay của động cơ, trục và đĩa cắt bằng nhau

Nên tỷ số truyền của hệ thống là 1:1 dùng để tăng momen xoắn và lực cắtcủa động cơ Tránh trường hợp kẹt nguyên liệu và có thể gây hỏng động cơ

2.8 Tính toán các thông số trên trục:

2.8.1 Xác định công suất trên trục:

Công suất trên trục động cơ:

2.8.2 Xác định mômen xoắn trên trục:

Mômen xoắn trên trục động cơ:

6 1 6 1

1

1, 29,55.10 9,55.10 57300( )

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MÔ HÌNH

6 2 6 2

2

1,149,55.10 9,55.10 54435( )

Hình 2.18 Sơ đồ truyền động đai.

Máy cắt rau củ tự động sử dụng bộ truyền đai để truyền động giữa động cơ

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MÔ HÌNH

Hình 2.19 Bộ truyền động đai thực tế của máy.

+ Cơ cấu chuyển động đai: Truyền động giữa hai trục song song và quaycùng chiều

Dây đai XL có lực mạnh hơn các loại dây đai GT2 nên không bị tuột đaitrong quá trình cắt các loại củ quả có độ cứng cao

Bộ truyền chuyển động đai tỷ lệ 1:1 sử dụng 2 pulley XL 10 răng Nên sốvòng quay đĩa cắt bằng số vòng quay của đông cơ là 200 (vòng/phút) Dùng để tăngmomen và lực khi cắt không bị kẹt nguyên liệu và làm hỏng động cơ

Hình 2.20 Dây đai XL và Pulley XL 10 răng.