1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Thiết kế chế tạo máy định lượng và đóng gói cà phê dạng bột

55 31 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Thiết Kế Chế Tạo Máy Định Lượng Và Đóng Gói Cà Phê Dạng Bột
Người hướng dẫn GVHD: Vũ Thế Mạnh
Thể loại Đồ án tốt nghiệp
Định dạng
Số trang 55
Dung lượng 2,59 MB

Các công cụ chuyển đổi và chỉnh sửa cho tài liệu này

Cấu trúc

  • LỜI MỞ ĐẦU

    • 1.Đặt vấn đề:

    • 2.Tổng quan về tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước:

    • 3.Mục tiêu đề tài:

    • 4. Giới hạn đề tài:

    • 5.Giải pháp và ý tưởng:

    • 6.Kết quả đạt được.

  • CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG

    • 1.1 Giới thiệu chung về cà phê dạng bột

      • 1.1.1 Khối lượng (thể tích)

      • 1.1.2. Độ xốp của bột cà phê

      • 1.1.3. Độ ẩm của bột cà phê

      • 1.1.4. Màu của bột cà phê

      • 1.1.5. Mùi của bột cà phê

    • 1.2. Các loại cà phê ở Việt Nam

      • 1.2.1. Cà phê Arabica

    • Là loại cà phê có hạt hơi dài, được trồng ở độ cao trên 600m ( ở Việt Nam chủ yếu được trồng ở Lâm Đồng ), khí hậu mát mẻ, được trồng chủ yếu ở Brasil, và chiếm tới 2/3 lượng cà phê hiện nay trên thế giới.

    • Cách chế biến mới là điểm tạo ra sự khác biệt giữa Arabica va Robusta. Quả Arabica được thu hoạch, rồi lên men (ngâm nước cho nở…) rồi rửa sạch rồi sấy. Arabica có ít cafein và nhiều hương thơm (aroma).

      • 1.2.2. Cà phê Robusta

      • 1.2.3. Cà phê Culi

      • 1.2.4. Cà phê Cherry

      • 1.2.5. Cà phê Moka

    • 1.3. Quy trình sản xuất cà phê bột

  • CHƯƠNG 2: ĐỊNH LƯỢNG VÀ ĐÓNG GÓI

    • 2.1. Mục đích và phạm vi ứng dụng

      • 2.1.1. Định lượng

      • 2.1.2. Đóng gói

    • 2.2. Phân loại

      • 2.2.1. Định lượng

      • 2.2.2. Đóng gói

    • 2.3. Các máy định lượng vật liệu rời.

      • 2.3.1. Thùng định lượng

      • 2.3.2. Vít định lượng

      • 2.3.3. Đĩa định lượng:

    • 2.4. Các máy đóng gói vật liệu

    • 2.4.1. Máy đóng gói hoạt động theo nhịp

      • 2.4.2. Máy đóng gói hoạt động liên tục

    • 2.5. Kết luận

  • CHƯƠNG 3: CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

    • 3.1. Các phương án

  • CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

    • 4.1. Tính toán, thiết kế phễu cấp bột

    • 4.2. Hộp định lượng

    • 4.3. Tính toán, thiết kế ống định lượng

    • 4.4. Khung máy

    • 4.5. Hộp chưa bao

    • 4.6. Băng tải

    • 4.7. Tính toán động cơ cho băng tải

    • Ta có động cơ: Pdc = 50 Kgf.cm (v/p)

    •  Rulo băng tải có ∅ = 60 mm

    • ( 1 vòng của Rulo quay được chính là chu vi của Rulo

    • P = D.

    • = 60. = 188,5 mm

    •  Vận tốc của băng tải:

    • Vbt = P. Pdc

    • = 188,5 . 50 = 9425 (mm/p)

    • Tải trọng của băng tải là m = 2kg

    • ( Công suất yêu cầu của băng tải

    • Pbt = m.Vbt = 2.9425 = 18850 (mm/p)

    • Số vòng quay yêu cầu của băng tải

    • Pbt1 = Pbt / P

    • = 18850/188.5 = 100 (v/p)

    •  Tỷ số truyền:

    • u = PBđ / PCđ

    • Hình 4.11. Bộ truyền xích

  • CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỀU KHIỂN MÁY

    • 5.1: Các phương án

    • 5.2: Các dữ liệu đầu vào điều khiển

    • 5.3: Điều khiển khí nén

    • 5.4: Biểu đồ trạng thái

    • A: Xy lanh giác hút hành trình 15

    • B: Xy lanh lên xuống

    • C: Xy lanh ra vào

    • D: Xy lanh kít bao không nhiệt

    • E: Xy lanh đỡ bao

    • F: Xy lanh giác hút hành trình 50

    • G: Xy lanh định lượng

    • H: Xy lanh kít bao

    • Hình 5.1. Biểu đồ trạng thái

    • 5.5: Điều khiển Arduino (UNO)

    • - Sơ đồ nguyên lý của mạch Arduino

    • Hình 5.2. Sơ đồ nguyên lý mạch Arduino

    • - Mã code chu trình hoạt động của máy:

    • IN PIN 01=0; //lên xuống xilanh hành trình 350

    • 02=1; //zack hút hành trình 15

    • 03=2; //xilanh ra vào hành trình 100

    • 04=3; //xilanh đỡ đáy bao hành trình 150

    • 05=4; //xilanh zack hút hành trình 50

    • 06=5; //nhiệt kít bao

    • 07=6; //van chân không 2 zack

    • 08=7; //xilanh định lượng

    • 09=A0; //van chân không 1 zack

    • 10=A1; //van chân không 2 zack

    • 11=A2; //

    • 12=A3; //động cơ băng tải

    • 13=A4; //xy lanh kít bao không nhiệt

    • 14=A5; //xy lanh kít bao có nhiệt

    • void setup() {

    • pin mode(pin01 , output);

    • digital write (pin01,high);

    • pin mode(pin02 , output);

    • digital write (pin02,high);

    • pin mode(pin03 , output);

    • digital write (pin03,high);

    • pin mode(pin04 , output);

    • digital write (pin04,high);

    • pin mode(pin05 , output);

    • digital write (pin05,high);

    • pin mode(pin07 , output);

    • digital write (pin07,high);

    • pin mode(pin08 , output);

    • digital write (pin08,high);

    • pin mode(pin09 , output);

    • digital write (pin09,high);

    • pin mode(pin10 , output);

    • digital write (pin10,high);

    • pin mode(pin11 , output);

    • digital write (pin11,high);

    • pin mode(pin12 , output);

    • digital write (pin12,high);

    • pin mode(pin13 , output);

    • digital write (pin13,high);

    • pin mode(pin14 , output);

    • digital write (pin14,high);

    • // put your setup code here, to run once;

    • }

    • void loop () {

    • digital write (pin02,low);// lên xuống xilanh hành trình 15

    • delay (500);

    • digital write (pin10,low);// van chân không 2 zack 01

    • delay (100);

    • digital write (pin07,low);// van chân không 2 zack 02

    • delay (500);

    • digital write (pin02,high);// xy lanh zack hút hành trình 15

    • delay (500);

    • digital write (pin01,low);// lên xuống xilanh hành trình 350

    • delay (2500);

    • digital write (pin03,low);// xilanh ra vào hành trình 100

    • delay (500);

    • digital write (pin13,low);// xilanh kít bao không nhiệt

    • delay (1000);

    • digital write (pin04,low);//xilanh đỡ đáy bao

    • delay (500);

    • digital write (pin02,low);// xilanh zack hút hành trình 15

    • delay (500);

    • digital write (pin09,low);//van chân không 1 zack

    • delay (500);

    • digital write (pin05,low);// xilanh zack hút hành trình 50

    • delay (1000);

    • digital write (pin05,high);// xilanh zack hút hành trình 50

    • delay (100);

    • digital write (pin02,high);// xilanh zack hút hành trình 15

    • delay (5000);

    • digital write (pin08,low);// xilanh định lượng

    • delay (2000);

    • digital write (pin08,high);// xilanh định lượng

    • delay (1000);

    • digital write (pin14,low);// xilanh kít bao có nhiệt

    • delay (500);

    • digital write (pin14,high);// xilanh kít bao có nhiệt

    • delay (500);

    • digital write (pin09,low);// van chân không một zack

    • delay (500);

    • digital write (pin07,high);// van chân không hai zack

    • delay (500);

    • digital write (pin10,high);// van chân không hai zack

    • delay (500);

    • digital write (pin03,high);// xilanh ra vào hành trình 100

    • delay (500);

    • digital write (pin04,hight);// xilanh đỡ đáy bao

    • delay (500);

    • digital write (pin13,high);// xilanh kít bao không nhiệt

    • delay (500);

    • digital write (pin12,low);// động cơ băng tải

    • delay (4000);

    • digital write (pin12,high);// động cơ băng tải

    • delay (100);

    • digital write (pin01,high);// xilanh lên xuống hành trình 350

    • delay (3000);

    • CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN, HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI

    • Hình 6.1. Một số hình ảnh hoàn thiện máy

  • TÀI LIỆU THAM KHẢO

Nội dung

Giới hạn đề tài

Làm các cơ cấu đơn giản, giá thành rẻ Định lượng ở mức độ tương đối Nằm trong khả năng kiến thức được giảng dạy và có tính thực tế

Dựa trên các ứng dụng công nghệ phổ biến hiện nay, chúng tôi đưa ra nhiều phương án thiết kế và chế tạo Sau đó, sẽ lựa chọn những phương án khả thi và hợp lý nhất để tiến hành chế tạo, đảm bảo đáp ứng đầy đủ các yêu cầu đã đặt ra.

Mô hình máy định lượng và đóng gói cà phê dạng bột đã được chế tạo thành công và hoạt động hiệu quả, đáp ứng các yêu cầu ban đầu Tuy nhiên, cần tiếp tục nghiên cứu để hoàn thiện máy, áp dụng các công nghệ mới và tiên tiến hơn.

GIỚI THIỆU CHUNG

Giới thiệu chung về cà phê dạng bột

1.1.1 Khối lượng (thể tích)

Bột cà phê có khối lượng riêng thấp hơn so với các loại ngũ cốc khác, vì vậy khi so sánh hai bịch 500g, bịch chứa bột cà phê sẽ có vẻ đầy hơn và to hơn Điều này tạo cảm giác rằng bịch cà phê nguyên chất nhẹ hơn do khối lượng bột bên trong ít hơn.

1.1.2 Độ xốp của bột cà phê

Bột cà phê nguyên chất có đặc điểm xốp nhẹ và khối lượng riêng thấp, giúp nó nổi lên trên bề mặt, trong khi bột từ các loại hạt ngũ cốc khác có khối lượng riêng lớn hơn, dẫn đến việc chúng chìm xuống nhanh chóng.

Hình 1.1 Độ xốp của bột cà phê

1.1.3 Độ ẩm của bột cà phê

Bột cà phê pha tạp thường có độ ẩm cao và có thể vón cục do được tẩm nhiều caramen tạo màu, trong khi bột cà phê nguyên chất lại có đặc điểm khô ráo và tơi xốp.

1.1.4 Màu của bột cà phê

Khi rang đến nhiệt độ và thời gian thích hợp, bột cà phê sẽ có màu nâu đậm, phù hợp với thói quen của người tiêu dùng yêu cầu ly cà phê có màu đen Ngược lại, hạt đậu nành khi rang và xay ra sẽ có màu nâu ngã vàng đục, hoàn toàn khác biệt với màu nâu đậm đặc trưng của bột cà phê thật.

Hình 1.2 Màu bột cà phê 1.1.5 Mùi của bột cà phê

Nhiều người thường nhầm lẫn và đánh giá cao mùi hương liệu hóa học trong đậu và bắp do ít tiếp xúc với mùi cà phê bột nguyên chất Bột đậu nành có mùi gắt, kết hợp với hương liệu tạo ra một mùi thơm nặng nề, khác xa với sự dịu dàng của mùi cà phê rang nguyên thủy.

Các loại cà phê ở Việt Nam

Cà phê Arabica, với hạt hơi dài, được trồng ở độ cao trên 600m, chủ yếu tại Lâm Đồng, Việt Nam Loại cà phê này phát triển trong khí hậu mát mẻ và hiện chiếm tới 2/3 sản lượng cà phê toàn cầu, với Brasil là quốc gia trồng chủ yếu.

Cách chế biến là yếu tố chính tạo nên sự khác biệt giữa Arabica và Robusta Quá trình chế biến quả Arabica bao gồm thu hoạch, lên men (ngâm nước để nở), rửa sạch và sấy khô Arabica nổi bật với hàm lượng cafein thấp và hương thơm phong phú.

Cà phê Arabica mang đến vị chua thanh nhẹ nhàng kết hợp với chút đắng, tạo nên màu nước nâu nhạt trong trẻo như hổ phách Hương thơm của Arabica rất tinh tế và quý phái, với sự hòa quyện của si-rô, hoa trái, mật ong, bánh mì nướng, và cảm giác của cánh đồng rơm vào buổi trưa hè Chính vì vậy, Arabica đã chinh phục những tín đồ ẩm thực khó tính nhất trên toàn cầu và trở thành nguyên liệu chính của nhiều thương hiệu cà phê nổi tiếng.

Cà phê Robusta có hạt nhỏ hơn Arabica và được sấy trực tiếp, không qua quá trình lên men, mang đến vị đắng chủ yếu và đậm đà hơn Loại cà phê này thường được trồng ở độ cao dưới 600m trong khí hậu nhiệt đới, do đó có mặt ở nhiều quốc gia, với Việt Nam chiếm hơn 90% sản lượng Việt Nam đóng góp khoảng 1/3 tổng lượng cà phê tiêu thụ trên toàn thế giới.

Hạt cà phê Robusta có hình dạng tròn và thường xuất hiện dưới dạng hai hạt trong một trái Qua quy trình chế biến hiện đại, cà phê Robusta mang đến hương thơm dịu, vị đắng đậm, nước pha có màu nâu sánh, không có vị chua, và chứa hàm lượng caffeine vừa phải, tạo nên một loại cà phê đặc sắc phù hợp với khẩu vị của người dân Việt Nam.

Hạt cà phê Culi đặc trưng với hình dáng no tròn và chỉ có một hạt trong mỗi trái, mang đến vị đắng gắt và hương thơm quyến rũ Với hàm lượng cafein cao, nước cà phê Culi có màu đen sánh, thể hiện sự tinh túy và độc đáo của loại cà phê này.

Cà phê Cherry, hay còn gọi là cà phê mít, bao gồm hai giống chính là Liberica và Exelsa Mặc dù không phổ biến, loại cà phê này nổi bật với khả năng chống chịu sâu bệnh tốt và năng suất cao Nó được trồng chủ yếu ở các vùng đất khô, gió và nắng của vùng Cao Nguyên.

Cherry mang hương vị độc đáo và đặc trưng của cây trồng trên Cao Nguyên, với hạt cà phê nguyên liệu vàng, sáng bóng Khi pha chế, Cherry tỏa ra mùi thơm nhẹ nhàng cùng vị chua tươi mát, tạo cảm giác sảng khoái Đặc biệt, hương vị của Cherry rất phù hợp với sở thích của phái nữ, mang đến sự hòa quyện giữa hương thơm và vị ngọt, tạo nên cảm giác vừa dân dã vừa sang trọng.

Cà phê Moka, thuộc chi Arabica, được người Pháp đưa vào Việt Nam từ những năm 30 của thế kỷ trước và hiện được trồng chủ yếu ở Đà Lạt – Lâm Đồng Giống cà phê này khó trồng, yêu cầu chăm sóc kỹ lưỡng, dễ bị sâu bệnh và cần điều kiện môi trường đặc thù, nhưng năng suất lại thấp Cà phê Moka chỉ phát triển ở độ cao từ 1500m, khiến cho việc trồng loại cà phê này trở nên hạn chế Mỗi năm, Việt Nam xuất khẩu hơn một triệu tấn cà phê, chủ yếu là Robusta, trong khi Moka lại rất hiếm và có giá cao hơn các loại cà phê khác Do đó, không nhiều người có cơ hội thưởng thức Moka nguyên chất, mặc dù trên thế giới, cà phê Arabica, bao gồm cả Moka, chiếm đến 80% lượng tiêu thụ.

Cà phê Moka, được trồng ở độ cao 1600m tại Thành phố Đà Lạt, mang đến hương vị và chất lượng tuyệt vời nhờ điều kiện thổ nhưỡng và canh tác phù hợp Được coi là "hoàng hậu" trong vương quốc cà phê, hạt Moka lớn, đẹp và có hương thơm đặc biệt, sang trọng với vị chua thanh thoát, thu hút những người sành điệu Một khi đã thưởng thức hương vị đích thực của Moka, người ta sẽ khó quên hơn bất kỳ loại cà phê nào khác Moka không chỉ quý phái mà còn là lựa chọn hàng đầu của thị trường Châu Âu và Mỹ.

Quy trình sản xuất cà phê bột

Hình 1.6 Quy trình sản xuất cà phê bột

ĐỊNH LƯỢNG VÀ ĐÓNG GÓI

Mục đích và phạm vi ứng dụng

Trong ngành công nghiệp thực phẩm, việc định lượng nguyên liệu, vật liệu bổ sung và thành phẩm là rất quan trọng để đảm bảo năng suất, hiệu suất sản xuất và chất lượng sản phẩm Đối tượng định lượng rất đa dạng, bao gồm các dạng như rời, lỏng ít nhớt, lỏng nhớt, đậm đặc, dẻo, nhão và quánh Do đó, các phương pháp và thiết bị định lượng sẽ được lựa chọn dựa trên cấu tạo và tính chất của sản phẩm cần định lượng.

Các máy định lượng thường được lắp ngay dưới boong ke chứa, đặt trước các máy và thiết bị chế biến hoặc các máy trộn v.v

Trong xã hội hiện đại, việc đóng gói sản phẩm là cần thiết để bảo quản lâu dài, giữ vệ sinh và thuận tiện trong vận chuyển Đóng gói còn mang lại tính thẩm mỹ cho sản phẩm và đóng vai trò quan trọng trong việc định lượng, đặc biệt đối với hàng tiêu dùng và thực phẩm Các phương pháp đóng gói sẽ khác nhau tùy thuộc vào hình dạng và kết cấu của từng sản phẩm.

Phân loại

2.2.1.1 Theo nguyên tắc định lượng

- Máy định lượng theo thể tích: Cấu tạo đơn giản, dễ sử dụng nhưng mức độ chính xác thấp

- Máy định lượng theo trọng lượng: Kết cấu phức tạp, giá thành cao nhưng mức độ chính xác cao

Phương pháp định lượng thể tích có sai số từ 2-3%, do đó chỉ nên sử dụng cho các phép đo sơ bộ Ngược lại, phương pháp định lượng theo khối lượng có sai số thấp khoảng 0,1%, phù hợp cho việc đo lường chính xác các thành phần trong hỗn hợp.

2.2.1.2 Theo phương thức làm việc:

- Máy định lượng liên tục

- Máy định lượng gián đoạn (từng mẻ)

2.2.1.3 Theo tính chất vật liệu :

- Máy định lượng vật liệu rời

- Máy định lượng vật liệu dẻo

- Máy định lượng vật liệu lỏng

Các loại máy đóng gói có thể phân loại như sau:

- Máy đóng gói vật liệu dạng khối: máy đóng gói mỳ ăn liền, bánh kẹo, xà phòng…

- Máy đóng gói vật liệu dạng lỏng: máy đóng gói sữa, dầu sa tế, dầu gội đầu…

- Máy đóng gói vật liệu dạng rời: máy đóng gói đường, bột ngọt, cà phê, bột giặt…

Các máy định lượng vật liệu rời

Để định lượng vật liệu rời và sản phẩm hạt, người ta sử dụng máy định lượng thể tích và trọng lượng, với hai phương pháp định lượng liên tục và từng phần Mặc dù phương pháp định lượng theo thể tích có sai số lớn hơn, nhưng với kết cấu máy đơn giản và sai số trong giới hạn cho phép, nó vẫn được áp dụng rộng rãi trong nhiều dây chuyền sản xuất.

Máy định lượng cấp liệu liên tục phổ biến bao gồm các loại như thùng, đĩa, vít tải, băng tải, máy lắc, pittông, rung lắc và dao động Ngoài ra, còn có các loại máy làm việc tự động và nửa tự động giúp tối ưu hóa quy trình cấp liệu.

2.3.1.1 Đặc điểm và phạm vi ứng dụng:

- Máy định lượng thể tích làm việc liên tục

- Định lượng các sản phẩm dạng rời, dạng hạt, bột vv

- Kiểu thùng hình trụ hay thùng có nhiều cạnh (hình 2.1a và 2.1 b): Để điều chỉnh dòng sản phẩm nhờ lực ma sát và lực bám dính với bề mặt thùng

Thùng hình quạt bao gồm hai loại: hốc và cánh, với thiết kế thùng trụ nhẵn có nếp gợn nhỏ phù hợp cho sản phẩm bột và hạt nhỏ Đồng thời, thùng mài cạnh được sử dụng cho sản phẩm dạng cục nhỏ và cục trung bình.

Hình 2.1 Các thùng định lượng a) Thùng định lượng hình trụ b) Thùng định lượng có cạnh c) Thùng định lượng có hốc

Hình 2.2 Thùng định lượng có cánh

1 Trục thùng 2 Thùng 3 Lỗ để tháo

4 Cái nạo để cào vật liệu dư ở trong các ngăn 5 Ngăn

6 Thùng chứa liệu 7 Trục nạo Tốc độ vòng của thùng từ 0,025 đến 1m/s Năng suất của thùng có thể điều chỉnh

21 bằng tấm chắn thay đổi chiều dầy của lớp sản phẩm đi vào, hoặc thay đổi số vòng quay của tang

Năng suất thùng cấp liệu kiểu tang trơn (Hình 2.1a ) được tính theo công thức :

F : Diện tích tiết diện của lố, m2 v : Tốc độ trung bình của sản phẩm chảy qua lỗ, (m/s )

(Thường lấy bằng vận tốc vòng của tang định lượng v = 0,025 - 1 m/s) k : Hệ số chứa đầy của cửa xuống liệu, phụ thuộc khối lượng riêng của hạt

𝛾 : Trọng lượng riêng của sản phẩm kg/ m3

2.3.2.1 Đặc điểm và phạm vi ứng dụng :

- Máy định lượng thể tích làm việc liên tục

- Vít định lượng dùng để cấp và định lượng sản phẩm dạng hạt, cục nhỏ và dạng bột trong những trường hợp bỏ qua hiện tượng nghiền nát

- Máy có thể định lượng ở vị trí đặt nằm ngang hay nằm nghiêng một góc nào đó

2.3.2.2 Cấu tạo vít định lượng

2.3.2.3 Năng suất của vít định lượng:

Năng suất của vít định lượng được xác định theo công thức :

K : Hệ số đổ đầy, K= 0,8 - 1,0 n : Số vòng quay của vít xoắn trong 1 phút Đối với sản phẩm linh động n = 40 -

80 v/ ph, ít linh động hơn thì n = 20 - 40 v/ph

𝛾 : Khối lượng riêng của sản phẩm (kg/m3) Để tránh vật liệu tích tụ trong vít định lượng cần phải đảm bảo tỉ lệ: D ≥ (4-5)Dc(mm)

Trong đó : Dc : Kích thước lớn nhất của cục sản phẩm

2.3.3.1 Đặc điểm và phạm vi ứng dụng:

- Máy định lượng thể tích làm việc liên tục

- Dùng để cấp và định lượng vật liệu dạng hạt nhỏ và dạng bột khô

- Đảm bảo cấp liệu đủ chính xác khi năng suất tương đối lớn

2.3.3.2 Sơ đồ kết cấu: Đĩa quay mâm định lượng (hình 2.3) là một đĩa quay nằm ngang 1, sản phẩm ở trên đĩa được điều chỉnh bằng ống tiếp liệu di động 3 phủ bên ngoài ống tháo của boong ke Động cơ điện làm quay trục thẳng đứng 4 qua cơ cấu truyền động

Hình 2.5 Sơ đồ kết cấu mâm hay đĩa định lượng

2.3.3.3.Cấu tạo và nguyên tắc làm việc

Máy định lượng kiểu đĩa hoạt động dựa trên nguyên tắc đĩa 1 được gắn cứng trên trục 2, nhận chuyển động từ môtơ qua đai thang 3, hộp giảm tốc 4 và cặp bánh răng thẳng 5 Liệu từ hộp chứa liệu 6 chảy qua hai cánh đảo 15 trên trục 2 để tránh hiện tượng dính bết trước khi xuống đĩa 1 Để điều chỉnh lượng liệu trên đĩa 1, hệ thống ống chắn liệu 7 và 8 được sử dụng, trong đó ống 7 phía trong lắp cố định và ống ngoài có tiện ren.

Trong cấu trúc, 8 lồng ngoài ống 7 được hàn ở đầu phía trên với đai ốc 10, có ren trên ống 7 Đai ốc 10 được hàn với bánh răng vòng 13, tương thích với bánh răng 14 Khi tay quay 11 quay, chuyển động được truyền qua cặp bánh răng nón 12, làm cho cặp bánh răng 14 và 13 hoạt động, tạo ra chuyển động cho đai ốc.

10 quay ăn ren với ống 7 cố định, đồng thời ống 8 cùng đai 13 thực hiện chuyển động quay và tịnh tiến dọc trục (lên hoặc xuống), từ đó làm thay đổi lượng liệu trên đĩa 1 Gạt 9 cũng được sử dụng để điều chỉnh quá trình này.

26 chỉnh được vị trí cao thấp) để gạt liệu trên đĩa 1 xuống ống tháo liệu

Có 2 khả năng điều chỉnh năng suất :

- Thay đổi vòng quay của trục 2 mang đĩa 1

- Dịch chuyển vị trí ống 8 bằng tay quay 11

2.3.3.4 Năng suất của đĩa định lượng :

Năng suất của đĩa định lượng được tính theo công thức:

Trong đó: ρ : Khối lượng riêng của hạt hoặc bột kg/m3 h : Chiều cao nâng ống tiếp liệu 8 so với đĩa (m) n: Số vòng quay của đĩa, vòng/phút

R : Bán kính ống tiếp liệu 8, m

𝜑 : Góc nghiêng tự nhiên của khối vật liệu khi chuyển động

Các máy đóng gói vật liệu

2.4.1 Máy đóng gói hoạt động theo nhịp Ở phương án này máy hoạt động theo nhịp sản xuất được tạo bởi ly hợp hay cơ cấu Man Vì làm việc thoe nhịp, lực căng của cuộn bao gói sẽ thay đổi liên tục do đó cần có cơ cấu điều hòa lực căng để máy hoạt động chính xác Ưu điểm của dạng thiết kế này là hệ thống điều khiển đơn giản, mỗi khi cảm biến quang phát hiện thấy vạch định vị thì bộ phận điều khiển phát lệnh cấp liệu và hàn (hàn dọc bao và hàn hai đầu bao đều bằng thanh kẹp, không dung con lăn) do đó không cần hệ thống bù vi sai, hoạt động chính xác hơn Nhược điểm lớn nhất của loại này là năng suất không cao do có những khoảng thời gian chờ giữa các động tác của các cơ cấu do ảnh hưởng của quán tính

Hình 2.7 Đóng gói theo nhịp

2.4.2 Máy đóng gói hoạt động liên tục Đây là phương án được dung phổ biến vì cho năng suất cao Đặc điểm của hệ thống loại này là luôn luôn xuất hiện sai số ở vị trí cắt giữa các gói, sai số này xuất hiện do nhiều nguyên nhân, trong đó hai nguyên nhân chủ yếu là sai số hệ thống của máy và sai số ngẫu nhiên ở khoảng cách của hai vạch liên tiếp trên bao gói (do sự biến dạng nhiệt hoặc so in sai vị trí) Do đó hệ thống này đòi hỏi phải có cơ cấu bù trừ sai số này, cơ cấu này sẽ hoạt động liên tục làm cho sai số dao động trong một phạm vi cho phép Ngoài ra ta cũng có thể bù trừ sai số này bằng giải thuật điều khiển

Hình 2.8 Đóng gói liên tục

Kết luận

Qua các phương án trên nhóm nghiên cứu chọn phương pháp thùng định lượng hình trụ và đóng gói hoạt động theo nhịp bởi các lý do sau:

- Phù hợp với khả năng, kiến thức đã học được

- Thực hiện đơn giản, dễ sử dụng

- Chi phí phù hợp với thực tế thị trường

CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Các phương án

- Định lượng bằng vít tải: Ưu và nhược: Ưu: chính xác cao Nhược: Khi gia công giá thành cao và khó

- Định lượng bằng mâm xoay:

Khi gia công giá thành thấp nhưng chi tiết chiếm diện tích lớn

- Định lượng bằng xy lanh

Khi gia công giá thành thấp và các cơ cấu dễ làm hơn

Với các phương án trên, nhóm nghiên cứu quyết định chọn định lượng bằng xy lanh làm đề tài máy định lượng và đóng gói cà phê

Trong quy trình cấp liệu cho ống định lượng, khi phễu chứa đầy, xy lanh A sẽ hoạt động để lấy bao và trở về vị trí ban đầu Tiếp theo, xy lanh B di chuyển lên để đưa xy lanh C vào vị trí làm việc Đồng thời, xy lanh D đứng chờ hoạt động kít bao không nhiệt, trong khi xy lanh E hỗ trợ đáy bao Khi xy lanh F mở miệng bao, xy lanh G sẽ cấp liệu vào bao Sau khi hoàn tất, xy lanh H thực hiện hàn nhiệt miệng bao và sản phẩm được chuyển xuống băng tải đến vị trí cần thiết Quy trình này lặp lại cho đến khi đạt yêu cầu.

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

Tính toán, thiết kế phễu cấp bột

- Phễu trên được làm bằng inox tấm dày 2,5mm, hàn 4 tấm inox lại với nhau

- Lỗ trên rộng 90000mm, lỗ dưới rộng 10000mm, cao 230mm

Ta có thể tích của phễu:

B: Diện tích đáy lớn, mm 2

B ’ : Diện tích đáy nhỏ, mm 2 h: Chiều cao của phễu, mm

M: Khối lượng V: Thể tích t: Tỷ trọng

Tỷ trọng của cà phê là 0,5

Do đó khối lượng cà phê mà phễu có thể chứa là:

Hộp định lượng

Vật liệu inox tấm dày 2,5mm

Tính toán, thiết kế ống định lượng

Vật liệu thép dạng ống dày 3mm và tấm inox 2,5mm

Ta có thể tích của ống định lượng:

Trong đó: r: Bán kính của ống định lượng h: Chiều cao của ống định lượng

M: Khối lượng V: Thể tích t: Tỷ trọng

Tỷ trọng của cà phê là 0,5

Do đó khối lượng cà phê mà ống định lượng có thể chứa là:

Khung máy

Vật liệu thép chữ V 5x5x3 mm

Hộp chưa bao

Vật liệu inox tấm dày 2,5mm

Băng tải

Vật liệu: - Thép chữ U dày 3mm

- Dây băng tải cao su

Hình 4.7 Tấm đỡ băng tải

Tính toán động cơ cho băng tải

Ta có động cơ: P dc = 50 Kgf.cm (v/p)

 Rulo băng tải có ∅ = 60 mm

 1 vòng của Rulo quay được chính là chu vi của Rulo

 Vận tốc của băng tải:

Tải trọng của băng tải là m = 2kg

 Công suất yêu cầu của băng tải

Số vòng quay yêu cầu của băng tải

 Tỷ số truyền: u = P Bđ / P Cđ

Dựa vào tỷ số truyền ta chọn: Đĩa xích chủ động là 10 răng Đĩa xích bị động là 20 răng

THIẾT KẾ PHẦN ĐIỀU KHIỂN MÁY

Các phương án

Nhóm nghiên cứu lựa chọn điều khiển máy bằng phương pháp dùng khí nén.

Các dữ liệu đầu vào điều khiển

Các dữ liệu đầu vào:

- Điều khiển mở, đóng bao

Điều khiển khí nén

Các phương án điều khiển:

- Khí nén thuần túy: Phức tạp, khó thiết kế và nhiều chi tiết

- Điện khí nén: Điều khiển phức tạp, khó thay đổi

- PLC khí nén: Đơn giản nhưng chi phí cao

- Vi điều khiển khí nén: Đơn giản chi phí thấp, đáp ứng tốt

Nhóm nghiên cứu lựa chọn điều khiển máy bằng phương pháp dùng vi điều khiển khí nén

Cụ thể là sử dụng mạch Arduino UNO.

Biểu đồ trạng thái

A: Xy lanh giác hút hành trình 15

D: Xy lanh kít bao không nhiệt

F: Xy lanh giác hút hành trình 50

Hình 5.1 Biểu đồ trạng thái 5.5: Điều khiển Arduino (UNO)

- Sơ đồ nguyên lý của mạch Arduino

Hình 5.2 Sơ đồ nguyên lý mạch Arduino

- Mã code chu trình hoạt động của máy:

IN PIN 01=0; //lên xuống xilanh hành trình 350

03=2; //xilanh ra vào hành trình 100

04=3; //xilanh đỡ đáy bao hành trình 150

05=4; //xilanh zack hút hành trình 50

13; //xy lanh kít bao không nhiệt

In the setup function, the code configures multiple pins as outputs and sets them to a high state Specifically, pin01, pin02, pin03, and pin04 are initialized to operate in output mode, ensuring they are ready to send signals This setup is crucial for controlling devices or components connected to these pins effectively.

To configure the pins for output, set pin modes and write high signals to each pin Start by setting pin04, pin05, pin07, pin08, pin09, pin10, pin11, pin12, pin13, and pin14 to output mode After configuring each pin, send a high signal to pin04, followed by pin05, pin07, pin08, pin09, pin10, pin11, pin12, pin13, and pin14 to ensure they are activated This sequence establishes the necessary digital outputs for your project.

// put your setup code here, to run once;

Trong đoạn mã này, hàm loop thực hiện các lệnh điều khiển các chân GPIO của vi điều khiển Đầu tiên, chân pin02 được thiết lập ở mức thấp để điều khiển xilanh hành trình 15, sau đó có một khoảng thời gian trì hoãn 500ms Tiếp theo, chân pin10 và pin07 lần lượt được đặt ở mức thấp để điều khiển các van chân không 2 zack 01 và 02, mỗi chân cũng có thời gian trì hoãn 100ms và 500ms Sau đó, chân pin02 được bật lại để xilanh zack hút hành trình 15, tiếp theo là việc điều khiển xilanh hành trình 350 qua pin01 với thời gian trì hoãn 2500ms Cuối cùng, các chân pin03, pin13 và pin04 được thiết lập ở mức thấp để điều khiển xilanh ra vào hành trình 100, xilanh kít bao không nhiệt và xilanh đỡ đáy bao, với các khoảng thời gian trì hoãn tương ứng là 500ms, 1000ms và không có trì hoãn.

Đoạn mã điều khiển các xilanh trong hệ thống tự động hóa bao gồm các lệnh ghi số liệu vào các chân pin khác nhau Cụ thể, xilanh zack hút hành trình được điều khiển qua pin02 và pin05 với các khoảng thời gian delay khác nhau để đảm bảo hoạt động chính xác Van chân không 1 cũng được kích hoạt qua pin09, trong khi xilanh định lượng được điều khiển qua pin08 với các khoảng thời gian delay thích hợp Cuối cùng, xilanh kít bao có nhiệt được điều khiển qua pin14, hoàn tất quy trình điều khiển.

Đoạn mã điều khiển các van và xilanh trong hệ thống tự động hóa bao gồm các lệnh như sau: Đầu tiên, van chân không một được kích hoạt và giữ trong 500ms, sau đó van chân không hai cũng được kích hoạt với thời gian tương tự Tiếp theo, xilanh ra vào hành trình được điều khiển trong 500ms, sau đó là xilanh đỡ đáy bao Cuối cùng, động cơ băng tải được kích hoạt trong 4000ms trước khi xilanh lên xuống hành trình được điều khiển trong 100ms.

Điều khiển Adruino (UNO)

Ngày đăng: 12/07/2021, 17:06

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

🧩 Sản phẩm bạn có thể quan tâm

w