C UsershpDesktopDo An Tot NghiepBanveMBVTC Model (1) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY BÓC VỎ TRỨNG CÚT NGÀNH KỸ THUẬT CƠ KHÍ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Ths Vũ Thế Mạnh Sinh viên thực hiện MSSV Lớp Trần Thanh Điền 1711040212 17DCKA1 Võ Đức Thắng 1711040235 17DCKA1 Phạm Hoàng Khang 1711040085 17DCKA1 Tp Hồ Chí Minh, ngày 2 tháng 9 năm 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH LỜI CẢM ƠN Sau thời gian rèn luyện và học tập suốt 4 năm tại ngôi trường Đại học Công nghệ.
Tính cần thiết của máy bóc vỏ trứng cút
Bóc vỏ trứng thường được coi là một công đoạn đơn giản trong các hộ gia đình có nhu cầu sử dụng ít trứng Tuy nhiên, đối với các cơ sở sản xuất bánh bao, nhà hàng và khách sạn, quy trình này trở nên phức tạp hơn nhiều và đòi hỏi kỹ thuật và thời gian.
Để giải quyết vấn đề năng suất trong việc bóc trứng, chỉ cần 1 hoặc 2 nhân công thành thạo cũng chưa đủ để đáp ứng lượng trứng lớn một cách nhanh chóng, dẫn đến tốn thời gian và chi phí thuê nhân công Do đó, cần tìm ra giải pháp hiệu quả để tối ưu hóa quy trình này.
Trứng cút là một thực phẩm bổ dưỡng, được yêu thích bởi mọi lứa tuổi Tuy nhiên, việc bóc vỏ trứng cút thủ công tốn nhiều thời gian và công sức, đòi hỏi sự tỉ mỉ để tránh làm bể trứng.
- Tiết kiệm thời gian cho người sử dụng, an toàn thực phẩm khi sử dụng
- Để phục vụ nhu cầu cho bản thân, gia đình và phát triển đáp ứng nhu cầu xã hội công nghiệp hóa hiện đại hóa.
Tình hình nghiên cứu máy bóc vỏ trứng cút
Hiện nay, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng các máy móc trong lĩnh vực này ngày càng được cải tiến và hoàn thiện, giúp khắc phục các lỗi thường gặp trước đây.
Máy bóc vỏ trứng cút hiện nay được sản xuất tại nhiều quốc gia, nổi bật là máy từ Trung Quốc, Việt Nam và các nước khác Sản phẩm này đáp ứng nhu cầu sử dụng đa dạng và ngày càng trở nên phổ biến trên thị trường.
- Máy bóc vỏ trứng cút được chia làm nhiều loại khác nhau đáp ứng nhu cầu cho bản thân, khách hàng…
Mục đích nghiên cứu máy bóc vỏ trứng cút
- Hoàn thành việc thiết kế, chế tạo mô hình máy bóc vỏ trứng cút
- Thiết bị có khả năng tự động vận hành theo thông số cài đặt
- Thiết kế cơ cấu đơn giản phù hợp với khả năng chế tạo ở các xưởng cơ khí tại Việt Nam
- Giảm giá thành, giảm chi phí, dễ vận hành và hoàn toàn tự động.
Khách thể nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu là các quán ăn, cơ sở, xí nghiệp sản xuất về trứng cút trong nước
- Quan tâm đến các vấn đề vệ sinh an toàn thực phẩm và chất lượng của sản phẩm.
Giả thuyết nghiên cứu
- Thay thế phần lớn con người trong việc bóc tách vỏ trứng cút
- Máy được vận hành độc lập hoặc điều khiển bằng hệ thống điều khiển hiện đại một cách dễ dàng
- Máy có thể hoạt động trong nhiều môi trường nóng, tiếng ồn mà con người có thể không chịu được hoặc khó khăn trong khâu làm việc trực tiếp
Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nhiệm vụ của đề tài này là nghiên cứu, thiết kế các loại máy bóc vỏ trứng cút, đưa ra phương án, hoàn thiện mô hình
- Để thiết kế máy phù hợp ta cần biết:
Để thiết kế sản phẩm hiệu quả, cần tiến hành khảo sát thị trường nhằm tìm hiểu nhu cầu của người tiêu dùng, bao gồm kiểu dáng mong muốn, khối lượng máy dự kiến, cách vận hành và các chức năng đặc trưng.
Thị trường hiện đang yêu cầu một máy bóc vỏ trứng cút hiệu quả, vì vậy cần bắt đầu thiết kế và chế tạo máy với các chức năng tối ưu hóa quy trình bóc vỏ Việc phân tích ưu nhược điểm của từng ý tưởng thiết kế sẽ giúp xác định máy phù hợp nhất với nhu cầu thị trường, từ đó nâng cao hiệu quả sản xuất và tiết kiệm thời gian.
+ Nghiên cứu, chế tạo máy bóc vỏ trứng cút dùng vật liệu kim loại chắc chắn
+ Sự dụng phần mềm Inventor vẽ chi tiết máy và dựng hình 3D, cơ cấu chuyển động của các trục
- Kiểm nghiệm/Thực nghiệm kết quả nghiên cứu:
+ Hoàn thành sản phẩm máy bóc vỏ trứng cút
+ Hiệu quả làm việc của máy phải đạt 85% trở lên
Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu và chế tạo máy bóc vỏ trứng cút mang lại cho sinh viên những hiểu biết sâu sắc về lĩnh vực cơ khí chế tạo Qua đó, sinh viên có cơ hội nắm bắt kiến thức đa dạng liên quan đến các ngành nghề như điện tử, điện cơ và cơ khí.
Chế tạo máy không chỉ tạo cơ hội cho sinh viên học tập và nghiên cứu thực tiễn, mà còn giúp họ làm quen với môi trường làm việc thực tế, từ đó giảm bớt sự bỡ ngỡ khi bắt đầu sự nghiệp.
Hiện nay, có nhiều phương pháp thu thập thông tin, bao gồm việc tra cứu các công trình nghiên cứu trước trên mạng, tìm hiểu các nghiên cứu của các anh khóa trước, và đến các công ty sản xuất máy để nắm bắt cơ cấu, cách vận hành và quy trình sản xuất một sản phẩm hoàn thiện.
Có thể tham khảo các loại sách liên quan đến nghiên cứu số liệu, cách tính góc và trục nhằm tạo ra sản phẩm với mức độ hư hao tối thiểu Điều này giúp hoàn thiện đề tài một cách khoa học, đúng chuyên môn và đạt được mục đích ban đầu của nghiên cứu.
- Áp dụng các phương pháp nghiên cứu:
+ Phương pháp nghiên cứu lý luận
+ Phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết
+ Phương pháp mô hình hóa
+ Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn
+ Phương pháp nghiên cứu sản phẩm hoạt động
+ Phương pháp thực nghiệm khoa học
Các kết quả đạt được của đề tài
Mô hình máy bóc vỏ trứng cút đã chỉ ra những ưu và nhược điểm của thiết bị này, từ đó giúp chúng ta khắc phục các nhược điểm và phát huy những ưu điểm, hướng tới việc tạo ra một sản phẩm hoàn hảo và hiện đại hơn.
Máy bóc vỏ trứng cút đã được cải tiến với nhiều tính năng mới, bao gồm chức năng bơm nước tự động, khả năng dừng trục lột khi phát hiện sự cố, và điều chỉnh tốc độ quay của trục vít.
Máy được chế tạo từ thép cao cấp, không chỉ mang lại vẻ ngoài sang trọng và sạch sẽ mà còn bền bỉ nhờ khả năng chống ăn mòn, đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm.
- Thết kế nhỏ gọn phù hợp với mọi không gian chật, hẹp nên không tốn nhiều diện tích
- Trứng sẽ hoàn toàn sạch sẽ do sử dụng nước để rửa và làm mát
- Tiết kiệm được công sức lao động
Kết cấu của đề tài
Chương 1: Giới thiệu tổng quát về máy bóc trứng cút
Chương 2: Tổng quan giải pháp
Chương 3: Phương pháp giải quyết
Chương 4: Quy trình thiết kế máy bóc vỏ trứng cút
Chương 6: Đánh giá kết quả và kết luận
GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ MÁY BÓC VỎ TRỨNG CÚT
Nhu cầu tiêu thụ trứng cút hiện nay
Trung bình Việt Nam tiêu thụ khoảng 4-5 triệu trứng cút một ngày
Nhà hàng là một trong những kênh tiêu thụ trứng cút lớn, nhờ vào giá trị dinh dưỡng cao và sự dễ chế biến của loại thực phẩm này, phù hợp với khẩu vị của nhiều lứa tuổi.
Các cơ sở sản xuất bánh và thực phẩm là những địa điểm tiêu thụ lớn trứng cút, sử dụng chúng để chế biến nhiều loại bánh và làm phụ gia trong các sản phẩm thực phẩm.
Hình 1.1: Trứng cút tiêu thụ trong nhà hàng
Hình 1.2: Trứng cút chế biến bánh Hình 1.3: Bánh làm từ trứng cút
Việt Nam nổi bật với hệ sinh thái ẩm thực phong phú, đặc biệt là các quán ăn điểm tâm và quán ăn vặt Sự kết hợp của trứng cút trong các món ăn không chỉ tăng thêm hương vị mà còn nâng cao giá trị dinh dưỡng, mang đến trải nghiệm ẩm thực đa dạng và hấp dẫn cho thực khách.
Trứng cút không chỉ là một nguồn thực phẩm bổ dưỡng mà còn chứa nhiều vitamin A và selen, giúp hỗ trợ điều trị các vấn đề hô hấp như ho và hen suyễn Ngoài ra, trứng cút còn có tác dụng giảm đau dạ dày và là liệu pháp hiệu quả cho các rối loạn tiêu hóa như viêm dạ dày, loét dạ dày và loét tá tràng Các hợp chất chống oxy hóa mạnh và tính kiềm trong trứng cút giúp kiểm soát nhiều vấn đề tiêu hóa.
Hình 1.4: Trứng cút trong bánh tráng trộn Hình 1.5: Trứng cút dùng trong các món ăn
1.1.2 Khảo sát nhu cầu thị trường
Để hiểu rõ nhu cầu tiêu thụ trứng cút hiện nay, cần tiến hành khảo sát và thu thập thông tin đáng tin cậy nhằm xác minh sự tồn tại của vấn đề Việc này sẽ giúp chúng ta có cơ sở vững chắc để giải quyết hiệu quả nhu cầu thị trường.
- Một số hình ảnh cho thấy trứng cút được tiêu thụ ở rất nhiều cơ sở kinh doanh:
Hình 1.6: Nhu cầu tiêu thụ trứng cút của người dân Đồng Nai
Hình 1.7: Trứng cút tiêu thụ trong các quán ăn
Hình 1.8: Trứng cút được tiêu thụ trong các quán vỉa hè Hình 1.9: Trứng cút tiêu thụ trong các quán hủ tiếu
Hình 1.10: Các nhà hàng sử dụng nhiều trứng cút
Nhu cầu tiêu thụ trứng cút hiện nay rất lớn, từ các cơ sở tiêu thụ lớn đến nhỏ lẻ, với lượng tiêu thụ hàng ngày lên đến hàng trăm, hàng nghìn quả Tuy nhiên, khả năng đáp ứng lại hạn chế do 80% cơ sở vẫn sử dụng phương pháp bóc vỏ thủ công, dẫn đến hiệu suất thấp Một người lao động chỉ có thể bóc từ 100-200 quả mỗi giờ, điều này không ảnh hưởng nhiều đến năng suất của các cơ sở nhỏ, nhưng lại là một thách thức lớn đối với các cơ sở tiêu thụ lớn Do đó, việc nâng cao năng suất bóc vỏ là cực kỳ cần thiết để đáp ứng nhu cầu thị trường.
Trước tình hình tiêu thụ trứng cút đang tăng cao, nhóm chúng tôi đã phát triển giải pháp sử dụng máy móc thay thế lao động thủ công Mục tiêu của chúng tôi là nâng cao năng suất, tiết kiệm chi phí sản xuất, đồng thời đảm bảo cung ứng số lượng trứng lớn và kiểm soát tốt vệ sinh an toàn thực phẩm.
Thực trạng máy bóc vỏ trứng cút
1.2.1 Máy bóc vỏ trứng cút trên thế giới
- Trên thế có rất nhiều kiểu máy bóc vỏ trứng cút với nhiều cải tiến qua nhiều giai đoạn thường dùng trong các nhà máy, xí nghiệp,…
Để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao từ khách hàng, đặc biệt là các doanh nghiệp lớn cần năng suất nhanh và hiệu quả, nhiều loại máy bóc vỏ trứng cút đã được sản xuất.
- Có nhiều nước mạnh về máy bóc vỏ trứng cút như: Việt Nam, Trung Quốc
- Dưới đây là những hình ảnh máy bóc vỏ trứng cút của Trung Quốc:
Hình 1.11: Máy bóc vỏ trứng cút của Trung Quốc
Hình 1.12: Máy bóc vỏ trứng cút KX-6
- Năng suất: 4000-6000 trứng/giờ ( khoảng 50 Kg)
- Lột vỏ trứng rất cút nhanh số lượng lớn
- Không làm hỏng bề mặt trứng cút, tỉ lệ bị hỏng ít hơn 5%
- Máy có thể làm việc liên tục cho hiệu quả cao
- Máy bóc vỏ trứng cút này chuyên dùng cho các cơ sở cung cấp trứng cút lột, xưởng sản xuất bánh bao, bánh rán, bánh lá…
1.2.2 Máy bóc vỏ trứng cút ở Việt Nam
Hiện nay, quá trình đô thị hóa và hiện đại hóa đất nước đang diễn ra mạnh mẽ, khiến cho phương pháp bóc vỏ trứng cút bằng tay trở nên lỗi thời và không đáp ứng đủ nhu cầu Các xưởng sản xuất bánh bao, bánh tráng trộn, bánh rán, cần một lượng lớn trứng cút, vì vậy máy bóc vỏ trứng cút đã được ra đời để đáp ứng nhu cầu này.
Nhiều nhà máy đã chuyển sang sử dụng thiết bị lột vỏ trứng cút tự động hiện đại, tuy nhiên, vẫn còn nhiều cơ sở sản xuất nhỏ tiếp tục thực hiện việc bóc vỏ thủ công do chi phí đầu tư cho máy móc hiện đại quá cao.
Để đáp ứng nhu cầu của các doanh nghiệp, Việt Nam đã phát triển máy bóc vỏ trứng cút Mặc dù sản phẩm trong nước có kích thước và năng suất thấp hơn so với các nước khác, nhưng nó vẫn đáp ứng hiệu quả nhu cầu của các doanh nghiệp nhỏ và vừa Sản phẩm này giúp cải thiện quy trình làm việc, nâng cao năng suất và giảm thiểu nhân công, từ đó nâng cao hiệu quả sản xuất cho các doanh nghiệp.
- Ưu điểm: Hiệu suất làm việc cao và bền
- Nhược điểm: Gây ra tiếng nhiều ồn
Hình 1.13: Máy bóc vỏ trứng cút Việt Nam
- Tỷ lệ làm vỡ trứng khi bóc vỏ rất thấp dưới 5%
Hình 1.14: Máy bóc vỏ trứng cút Viễn Đông
TỔNG QUAN GIẢI PHÁP
Cơ sở lý luận
2.1.1 Yêu cầu và nhiệm vụ thiết kế
+ Năng suất 12kg/giờ ( khoảng 1500 trứng )
+ Không làm hỏng bề mặt trứng cút, tỉ lệ bị hỏng ít hơn 5%
+ So sánh, thiết kế sơ bộ hình dạng và kết cấu hệ thống mô hình
+ Tính toán chọn điều khiển, động cơ quay chi tiết
+ Thiết kế hệ thống máy ở dạng 3D
+ Xuất bản vẽ sang 2D rồi tiến hành gia công
+ Lắp ráp hoàn chỉnh phần cơ khí và đi hệ thống điện, điều khiển,…
+ Tiến hành chạy thử và khắc phục lỗi(nếu có)
2.1.2 Các tính năng cần đạt
Cơ sở thiết kế mô hình cần đáp ứng các tiêu chí quan trọng như tính liên tục và liên hoàn, khả năng tự động hóa, sự đa dạng trong sản phẩm, nâng cao năng suất, tiết kiệm năng lượng và tính kinh tế cao.
Toàn bộ kết cấu máy cần phải hoạt động như một khối liên hoàn, với sự tương tác ảnh hưởng lẫn nhau, đảm bảo hoạt động trơn tru, ít tiếng ồn và sản phẩm đạt yêu cầu về cả số lượng lẫn chất lượng.
Sản phẩm được sản xuất một cách liên tục với các thiết bị hoạt động đồng bộ, giúp tối ưu hóa quy trình và giảm thiểu thời gian dừng để lấy và cung cấp trứng trong suốt quá trình hoạt động.
+ Máy phải hoạt động nhẹ nhàng, tự động cấp trứng và bóc vỏ
+ Máy sẽ dừng khi xảy ra sự cố
Có thể vận hành hiệu quả với các loại trứng có hình dạng tương tự trong khoảng đường kính cho phép, đồng thời dễ dàng và tiết kiệm chi phí khi thực hiện các thay đổi.
+ Nguồn năng lượng được sử dụng cấp cho máy làm việc gồm năng lượng điện để chạy các động cơ điện
+ Vận hành máy và các thiết bị phải đồng bộ, đúng quy trình đặt ra hạn chế tổn thất năng lượng do vận hành, giảm kinh tế
+Tính tự động hóa cao, giảm thiểu lao động chân tay trực tiếp vào quá trình vận hành máy.
Giới hạn đề tài
Mô hình máy bóc vỏ trứng cút được phát triển nhằm đáp ứng nhu cầu thị trường hiện tại, kết hợp giữa lý thuyết và thực tiễn để tạo ra một sản phẩm hoàn thiện.
- Kinh phí để thiết kế mô hình ước tính khoảng 8 triệu
- Đối tượng sản xuất là các quán ăn cơ sở sản suất bánh nhỏ tiêu thụ khoảng 60kg/ ngày
- Tỉ lệ sạch trứng trên 95%
- Kiểu máy nằm ngang nhỏ tiết kiệm diện tích
Chúng em nghiên cứu mô hình hóa dành cho các cơ sở sản xuất vừa và nhỏ, với mục tiêu phát triển mô hình hoàn chỉnh hơn trong tương lai, nhằm áp dụng cho các cơ sở lớn hơn.
Đề xuất phương án
Thành viên 1: Trần Thanh Điền
- Đề xuất thiết kế máy bóc vỏ trứng cút:
+ Cấp trứng và làm dập trứng bằng thủ công
+ Dùng 2 trục bóc vỏ và 1 trục vít dẫn trứng
+ Có bể chứa nước sử dụng liên tục trong quá trình bóc vỏ + Năng suất khoảng 2500-3000 trứng/giờ
Thành viên 2: Võ Đức Thắng
- Đề xuất thiết kế máy bóc vỏ trứng cút:
+ Tự động làm dập vỏ trứng bằng việc lắc khây trứng
+ Nước cung cấp cho quá trình bóc vỏ được lấy từ van nước + Năng suất khoảng 1000-2000 trứng/giờ
Thành viên 3: Phạm Hoàng Khang
- Đề xuất thiết kế máy bóc vỏ trứng cút:
+ Thiết kế lồng xoay để dập trứng
+ Máy mini dùng 2 trục lột
+ Có thiết kế khay đựng trứng
+ Công suất khoảng 500-700 trứng/giờ
Phương án lựa chọn
Các yêu cầu thiết kế
Máy bóc vỏ trứng cút năng suất cao
Máy bóc vỏ trứng cút siêu tốc
Máy bóc vỏ trứng cút mini
Khả năng bóc và tách vỏ trứng cút Tốt Tốt Tốt
Tỉ lệ vỡ trứng Thấp Thấp Thấp
Cấu hình máy Lớn Lớn và phức tạp Nhỏ gọn dễ dàng di chuyển
Lượng nước làm sạch trứng
Lượng nước nhiều và chảy mạnh
Lượng nước nhiều Lượng nước ít và nước được tuần hoàn trong quá trình sản xuất
Năng xuất làm việc Tốt Tốt Tốt
Bể chứa trứng Lớn Lớn Nhỏ
Bể chứa nước Lớn Lớn Nhỏ
Cơ cấu chuyển động trứng
Bàn dập Bàn dập Trục vít
Trọng lượng máy Rất nặng >45 kg Rất nặng >60 kg Nhẹ, khoảng 6kg đến 10kg
Năng xuất làm việc 6000 quả/h 7000 quả/h 1200 quả/h
Bảng 1: Bảng so sánh các phương án
Dựa trên sự tương quan giữa đề tài và phương án tối ưu, nhóm chúng em đã quyết định chọn phương án 3, đó là thiết kế và thi công máy bóc vỏ trứng cút mini, nhằm hoàn thiện mô hình một cách tốt nhất.
PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT
Sơ đồ khối và chức năng từng khối
Khối điều khiển trục động cơ
Khối xử lý trung tâm Khối cấp nước
Khối điều khiển động cơ lắc
- Nguồn sử dụng cho mô hình máy bóc vỏ trứng cút là nguồn tổ ong 12VDC cung cấp cho toàn bộ hệ thống trong mô hình
3.1.2 Khối xử lý trung tâm
Khối xử lý tín hiệu đầu vào đảm bảo hệ thống vận hành theo lập trình, được điều khiển bởi mạch vi điều khiển Arduino.
3.1.3 Khối điều khiển trục động cơ
- Khối điều khiển trục động cơ có chức năng điều khiển trục vít quay ép trứng vào hai trục lột để thực hiện quá trình bóc vỏ trứng
Khối này chịu trách nhiệm cung cấp điện cho máy bơm, giúp thực hiện quá trình bơm-xả nước phục vụ cho việc bóc vỏ trứng và làm sạch trứng.
3.1.5 Khối điều khiển động cơ lắc
- Động cơ lắc được cấp nguồn từ khối xử lý trung tâm làm nhiệm vụ quay cơ cấu cam làm mềm trứng trước khi vào giai đoạn bóc vỏ
Lưu đồ giải thuật
Kiểm tra trứng trong máng
Nhấn nút start ĐC lắc chạy
Trứng rơi xuống bộ phận bóc vỏ
Hình 3.2: Lưu đồ giải thuật
Nguyên lý hoạt động
Trứng được đặt trong máng lắc, nơi động cơ kết hợp với cam tạo ra chuyển động giúp làm mềm vỏ trứng và di chuyển chúng xuống bộ phận bóc vỏ Tại đây, động cơ cùng với trục vít sẽ đưa trứng vào vị trí bóc vỏ, trong khi hai trục song song với trục vít thực hiện nhiệm vụ bóc vỏ nhờ vào lực ma sát Sau khi vỏ trứng được loại bỏ hoàn toàn, chúng sẽ rơi xuống máng dẫn và được đưa vào rổ chứa.
Trứng sau khi luộc thì sẽ được đưa vào máng lắc, máng lắc có nhiệm vụ làm mềm trứng và di chuyển trứng xuống bộ phận bóc vỏ
Khi trứng rơi từ máng lắc xuống bộ phận bóc vỏ, trục vít sẽ bắt đầu hoạt động để di chuyển trứng Đồng thời, hai trục lột song song với trục vít xoay sẽ tạo ra ma sát nhằm lột vỏ trứng Cùng lúc đó, động cơ bơm nước hoạt động để cung cấp nước cho quá trình bóc vỏ.
Kết thúc quá trình bóc vỏ, vỏ rơi xuống máng
Kết thúc quá trình bóc vỏ, trứng rơi xuống rổ Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lý
Giới thiệu các linh kiện liên quan
Hộp điện được sử dụng để lắp đặt và bảo vệ các thiết bị đóng cắt điện, thiết bị điều khiển, đồng thời là điểm đấu nối và phân phối điện cho các sản phẩm.
- Có độ thẩm mỹ cao
- Đảm bảo cách ly những thiết bị mang điện với người sử dụng điện trong quá trình vận hành, an toàn điện
- Đặt ở những chỗ cao tránh tầm tay trẻ em, khi trong nhà có trẻ nhỏ
- Dễ dàng sử dụng và bảo quản, bảo trì
- Dễ dàng tháo lắp sửa chữa
Vi điều khiển: ATmega328 họ 8bit Điện áp hoạt động: 5V DC (chỉ được cấp qua cổng USB)
Tần số hoạt động: 16 MHz
Dòng tiêu thụ khoảng: 30mA Điện áp vào khuyên dùng: 7-12V DC Điện áp vào giới hạn: 6-20V DC
Số chân Digital I/O: 14 (6 chân hardware PWM)
Số chân Analog: 6 (độ phân giải 10bit)
Dòng tối đa trên mỗi chân I/O: 30 mA
Dòng ra tối đa (5V): 500 mA
Dòng ra tối đa (3.3V): 50 mA
Hình 3.7: Sơ đồ nguyên lý mạch cầu H
- Driver: L298N tích hợp hai mạch cầu H
- Dòng tối đa cho mỗi cầu H là: 2A (=>2A cho mỗi motor)
- Điện áp của tín hiệu điều khiển: +5 V ~ +7 V
- Dòng của tín hiệu điều khiển: 0 ~ 36mA
- Công suất hao phí: 20W (khi nhiệt độ T = 75 ℃)
- Mạch cầu H là một mạch đơn giản dùng để điều khiển động cơ DC quay thuận hoặc quay nghịch
Một động cơ DC có khả năng quay theo chiều thuận hoặc ngược lại tùy thuộc vào cách kết nối cực âm và dương Khi đóng S1 và S4, A được nối với cực dương (+) và B với cực âm (-) của nguồn, cho phép dòng điện chảy qua động cơ, khiến nó quay theo chiều thuận Ngược lại, khi đóng S3 và S2, động cơ sẽ quay theo chiều ngược lại.
- 12V power, 5V power Đây là 2 chân cấp nguồn trực tiếp đến động cơ
Để cung cấp nguồn cho Arduino angry, chỉ cần cấp nguồn 12V vào cổng 12V power, từ đó sẽ có 5V ở cổng 5V power nhờ jumper 5V Lưu ý rằng nếu không cấp nguồn 12V, cổng 5V power sẽ không có điện.
- Power GND chân này là GND của nguồn cấp cho động cơ
- Nối với GND của Arduino
- Gồm có 4 chân Input: IN1, IN2, IN3, IN4 Output A: nối với động cơ A
- Chú ý chân +, - Nếu nối ngược thì động cơ sẽ chạy ngược và chú ý nếu nối động cơ bước phải đấu nối các pha cho phù hợp
3.4.4 Mạch điều khiển động cơ bước TB6600 4.0A 9~42VDC
Hình 3.8: Mạch điều khiển động cơ bước TB6600
Dòng cấp tối đa là 4A
Ngõ vào có cách ly quang, tốc độ cao
Có tích hợp đo quá dòng quá áp
3.4.5 Sơ đồ nối dây mạch điều khiển động cơ bước TB6600
Hình 3.9: Sơ đồ nối dây điều khiển động cơ bước TB6600
- DC+: Nối với nguồn điện từ 9 – 40VDC
- DC- : Điện áp (-) âm của nguồn
- A+ VÀ A-: Nối vào cặp cuộn dây của động cơ bước
- B+ VÀ B- : Nối với cặp cuộn dây còn lại của động cơ
- PUL+: Tín hiệu cấp xung điều khiển tốc độ (+5v) từ bob cho m6600
- PUL-: Tín hiệu cấp xung điều khiển tốc độ (-) từ bob cho m6600
- DIR+: Tín hiệu cấp xung đảo chiều (+5v) từ bob cho m6600
- DIR-: Tín hiệu cấp xung đảo chiềđiện áp (-) âm của nguồn
- ENA+ VÀ ENA -: Khi cấp tín hiệu cho cặp này động cơ sẽ không có lực momen giữ và quay nữa
- Có thể đấu tín hiệu dương (+) chung hoặc tín hiệu âm (-) chung
Động cơ DC bao gồm các thành phần chính như roto, stator, hệ thống chổi quét và vành khuyên Stator được cấu tạo từ nam châm vĩnh cửu với hai cực nam và bắc đối diện, tạo ra từ trường cần thiết Roto được làm từ các lá thép kỹ thuật với rãnh để lắp đặt cuộn dây, và điện áp DC được cung cấp cho cuộn dây thông qua hệ thống chổi quét và vành khuyên Khi lựa chọn động cơ, cần xem xét các tiêu chí như tốc độ, khả năng chịu tải, độ hãm, dòng điện và áp suất.
* Hộp giảm tốc của động cơ:
Hình 3.11: Hộp Giảm tốc của động cơ A: Bánh răng bị động B: Bánh răng chủ động
Hộp giảm tốc được cấu tạo từ các cặp bánh răng lớn nhỏ ăn khớp với nhau, giúp truyền chuyển động và điều chỉnh tốc độ Tốc độ đầu ra của hộp giảm tốc khác biệt so với tốc độ ban đầu của động cơ, và sự khác biệt này phụ thuộc vào tỉ số truyền giữa các cặp bánh răng Công thức tính tỉ số truyền là i = n1/n2 = z2/z1.
Tỉ số truyền giữa hai bánh răng được xác định bởi công thức i = n1/n2, trong đó n1 là số vòng quay của trục chủ động và n2 là số vòng quay của trục bị động Số răng của bánh răng chủ động được ký hiệu là z1, trong khi số răng của bánh răng bị động là z2.
Nguồn tổ ong, hay còn gọi là nguồn xung, được đặt tên theo hình dạng các lỗ thông hơi thoát nhiệt của nó, giống như cấu trúc của tổ ong Tên gọi này giúp người dùng dễ nhớ và thân thuộc hơn với sản phẩm.
Nguồn xung là bộ nguồn có chức năng chuyển đổi điện xoay chiều thành điện một chiều thông qua chế độ dao động xung Quá trình này được thực hiện nhờ vào mạch điện tử kết hợp với một biến áp xung.
3.4.8 Động cơ bước size 42 1.8 step
Động cơ bước là loại động cơ cho phép điều chỉnh chính xác góc quay, khác với động cơ servo, động cơ bước quay theo từng bước cụ thể Mỗi động cơ bước có số bước nhất định, ví dụ như 72 bước, nghĩa là cần 72 bước để hoàn thành một vòng quay Mặc dù số bước này là cố định, công nghệ micro step có thể được sử dụng để cải thiện độ chính xác và tăng số vòng quay của động cơ bước.
Hình 3.13: Động cơ bước size 42 1.8 step
Loại động cơ bước: 2 pha Điện áp định mức: 4-5.5VDC
Dòng định mức: 1,3A Độ phân giải: 1.8 độ/1 bước
Kích thước: 42x42x49mm (1,3A) và 42x42x38mm (1,2A)
* Thông số kỹ thuật: Điện áp: 9V ~ 12V DC
Công xuất: 12 W Áp lực: < 0.1 Mpa
Lưu lượng: 2.0 L/phút Ống nước vào ra: 10 mm
Tự hút nước cao 1 mét Đẩy cao trên 2 mét Đầu bơm công nghệ mới chất lượng
Motor lõi đồng tuổi thọ cao
Chất liệu: Đồng - Gang - Nhựa ABS
Sử dụng nguồn điện ắc quy 12V 1.5Ah trở lên
Sử dụng biến thế adapter 12V 2A trở lên
QUY TRÌNH THIẾT KẾ MÁY BÓC VỎ TRỨNG CÚT
Thiết kế và tính toán hệ thống phần cơ khí
* Xác định công suất tương đương trên trục máy công tác
+ 1 quả trứng nặng 50g trục vít cần tải đc nhiều nhất 10 quả tương đương 500g = 0.5kg + Suy ra lực tác dụng lên trục sẽ là : 0.5 x10 = 5N
+ Lực tác dụng thực tế nhân cho hệt số an toàn k = 8 10 ta chọn 10
+ Suy ra lực tác dụng cần tính sẽ là 5x10PN
- Số vòng quay đồng bộ:
- Công suất tương đương truyền trên trục công tác:
Công suất trên trục động cơ điện:
Sơ đồ ng uy ên lý
Từ bảng 2.3 trang 19 tài liệu [Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí-tập1] ta có: Hiệu suất bộ truyền đai răng: 𝜂 đ𝑟 = 0.95
Hiệu suất nối trục đàn hồi: 𝜂 𝑛𝑡 = 1
Hiệu suất 1 cặp bánh răng trụ: 𝜂 𝑏𝑟 = 0.98
* Xác định số vòng quay sơ bộ của động cơ điện
- Tỉ số truyền của hệ được tính theo công thức:
Tỉ số truyền bánh răng trụ hộp giảm tốc 2 cấp: 𝑢 ℎ𝑔𝑡 = 10
- Số vòng quay sơ bộ của động cơ là: 𝑛 𝑠𝑏 = 𝑛 𝑙𝑣 × 𝑢 𝑡 = 36,7 × 40 = 1428 ( 𝑣ò𝑛𝑔
- Ta chọn Động Cơ DC Motor 775 có:
* Phân phối tỉ số truyền:
- Tỉ số truyền ut của hệ dẫn động là:
Theo yêu cầu bôi trơn hộp giảm tốc bằng phương pháp ngâm dầu, áp dụng công thức thực nghiệm (𝑢 𝑛 = 1.22𝑢 𝑐 )
- Kiểm tra sai số cho phép về tỉ số truyền
38,7 × 100% = 0.03% < 3%thỏa điều kiện về sai số cho phép
Bảng hệ thống số liệu:
Thông số Động cơ I II III IV
Bảng 2: Bảng thông số của trục
=>Với Pm là công suất của động cơ
- Chọn vật liệu chế tạo các trục là thép C45 tôi, thường hóa có giới hạn bền 𝜎 𝑏 600 (𝑀𝑃𝑎) và giới hạn chảy 𝜎 𝑐ℎ = 340 (𝑀𝑃𝑎) Ứng suất xoắn cho phép [𝜏] = 12 … 20 (𝑀𝑃𝑎)
* Xác định sơ bộ đường kính trục
- Theo (10.9) đường kính trục thứ k với k = 1…3;
Với [𝜏] lấy trị số nhỏ đối với trục vào, và lấy trị số lớn với trục ra
+ Chọn [𝜏] = 16 đường kính trục II: 𝑑 2 = √ 3 0.2[𝜏] 𝑇 2 = √ 82904.8
+ Chọn [𝜏] = 20 đường kính trục III: 𝑑 3 = √ 3 0.2[𝜏] 𝑇 3 = √ 230472.5
- Do đó chọn đường kính sơ bộ trục sẽ là:
* Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực
- Từ đường kính trục có thể xác định gần đúng chiều rộng ổ lăn theo bảng 10.2
Chiều dài mayơ bánh răng trụ trên trục I Xác định theo công thức (10.10)
Chiều dài mayơ bánh răng trụ trên trục II:
Chiều dài mayơ bánh răng trụ, dĩa xích trên trục III:
Chiều dài mayơ nửa khớp nối trục đàn hồi:
Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành trong của hôp: 𝐾 1 = 10
Khoảng cách từ mặt mút của ổ đến thành trong của hộp: 𝐾 2 = 10
Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ: 𝐾 3 = 10
Chiều cao nắp ổ và đầu bulông: ℎ 𝑛 = 15𝑚𝑚
Khoảng cách 𝑙 𝑘𝑖 trên trục thứ k từ gối đỡ 0 đến chi tiết quay thứ i
= 204 + 0.5(50 + 23) + 10 + 15 = 265.5𝑚𝑚 Khoảng cách giữa các khớp nối:𝑙 11 = 𝑙 21 = 𝑙 31 = 2𝑙 23 = 2 × 102 = 204𝑚𝑚
* Xác định trị số và chiều của các lực từ chi tiết quay tác dụng lên trục
Chọn hệ trục tọa độ như hình
Hình 4.2: Lực tác dụng lên trục I
- Lực từ khớp nối tác dụng lên trục I:
Trong đó: 𝐷 𝑡 = 63 (𝑚𝑚) tra bảng 16.10 (tập 2)
Phản lực tại các gối tựa của trục I:
Xét phương trình mômen tại điểm O:
204 = 165.5 (𝑁) Phương trình tổng lực theo phương y:
Xét phương trình mômen tại O:
204 = 506.5 (𝑁) Phương trình tổng lực theo phương x:
Hình 4.3: Biểu đồ mô men trục I
Hình 4.4: lực tác dụng lên trục II
Xét phương trình mômen tại điểm O:
= 623.5 (𝑁) Phương trình tổng lực theo phương y:
Xét phương trình mômen tại điểm O:
= 1843(𝑁) Phương trình tống lực theo phương x:
Biểu đồ mômen trục II:
Hình 4.5: Biểu đồ mô men trục II x y
- Sơ đồ lực không gian của trục III:
Hình 4.6: Lực tác dụng lên trục III Lực tác dụng lên trục:
Lực từ bánh bị dẫn 2,3 tác dụng lên trục:
Xét phương trình mômen tại điểm O:
Phương trình tổng lực theo phương y:
Xét phương trình mômen tại điểm O:
= 351.5 (𝑁) Phương trình tổng lực theo phương x:
Biểu đồ mômen trục III:
Hình 4.7: Biểu đồ mô men trục III
* Tính các mômen uốn tổng và mômen tương đương tại các tiết diện trên chiều dài trụ
- Momen uốn tổng tại các tiết diện j: 𝑀 𝑗 = √𝑀 𝑥𝑗 2 + 𝑀 𝑦𝑗 2 (𝑁 𝑚𝑚)
- Momen tương đương tại các tiết diện j: 𝑀 𝑡đ = √𝑀 𝑗 2 + 0.75𝑇 𝑗 2 (N.mm)
- Đường kính trục tại các tiết diện j: 𝑑 𝑗 = √ 𝑀 𝑡đ𝑗
𝑑 34 = 31.6 (𝑚𝑚) Chọn đường kính theo tiêu chuẩn:
𝑑 13 = 21 𝑚𝑚 𝑑 23 = 30 𝑚𝑚 𝑑 34 = 32 𝑚𝑚 Đường kính các đoạn trục cho theo bảng sau:
Bảng 3: Kích thước đường kính trục
* Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi
- Thép C45 tôi thường hóa có: 𝜎 𝑏 = 600 𝑀𝑃𝑎
- Các trục của hộp giảm tốc đều quay, ứng suất thay đổi theo chu kì đối xứng, do đó
𝜎 𝑎𝑗 = 0 (theo 10.22), 𝜎 𝑚𝑗 = 0 Vì trục quay 1 chiều nên ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động, do đó 𝜏 𝑚𝑗 = 𝜏 𝑎𝑗 (tính theo 10.23)
- Xác định hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm:
Dựa và kết cấu và các biểu đồ momen trục, ta thấy các tiết diện nguy hiểm cần được kiểm tra về độ bền mỏi:
+ Trục I: tiết diện 10 lắp ổ lăn và tiết diện 13 lắp bánh răng
+ Trục II: tiết diện 22 và 23 lắp bánh răng
+ Trục III: tiết diện lắp bánh răng 32 và 33, tiết diện 31 lắp ổ lăn
Các ổ lăn lắp ghép trên trục theo kiểu k6, lắp đĩa xích, nối trục, bánh răng theo kiểu k6 và kết hợp lắp then
Kích thước của then ( theo bảng 9.1), trị số momen cản uốn và momen cản xoắn (theo bảng 10.6) ứng với tiết diện trục như sau:
Tiết diện Đường kính trục (mm) b x h 𝑡 1 𝑊 𝑗 (𝑚𝑚 3 ) 𝑊 𝑜𝑗 (𝑚𝑚 3 )
Bảng 4: Bảng tra kích thước then
- Xác định hệ số 𝐾 𝜎𝑑𝑗 và 𝐾 𝜏𝑑𝑗 đối với các tiết diện nguy hiểm theo công thức 10.25 và 10.26:
- Các trục gia công trên máy tiện, tại các tiết diện nguy hiểm yêu cầu đặt 𝑅 𝑎 2.5 … 0.63 𝜇𝑚, theo bảng 10.8 hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt
Không dùng các phương pháp tăng bền bề mặt nên do đó hệ số tăng bên 𝑘 𝑦 = 1
Theo bảng 10.12 khi dùng dao phay ngón hệ số tập trung ứng suất tại rãnh then là:
Theo bảng 10.10 ta có các thông số sau:
Theo bảng 10.11 ta tra được 𝐾 𝜎
𝜀 𝜏 do lắp căng tại các tiết diện nguy hiểm
Kết quả tính toán theo bảng:
Bảng 5: Bảng tra các hệ số của then
Trong đó [S]=1,5…2,5 là hệ số an toàn cho phép
𝑆 𝜎𝑗 hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp
Các trục của hộp giảm tốc đều quay, ứng suất tiếp thay đổi theo chu kỳ đối xứng Do đó theo công thức (10.22):
Vì trục I quay một chiều ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động Do đó theo công thức (10.23):
Kết luân: Vậy ta thấy các tiết diện nguy hiểm đều đảm bảo an toàn về độ bền mỏi
- Khoảng cách giữa hai trục lột vỏ trứng: Từ 0,5mm đến 0,7mm Khoảng cách không được quá lớn sẽ làm bể trứng
Hình 4.8: Trục bóc vỏ trứng
4.1.3 Tính toán thiết kế trục vít me, đai ốc
* Đặc điểm của bộ truyền
- Truyền động vít me- đai ốc bi có các viên bi nằm trong các rãnh xoắn cua vít và đai ốc
Vận tốc di chuyển của các viên bi khác với vận tốc của vít và đai ốc, do đó, để đảm bảo sự tuần hoàn liên tục của các viên bi, hai đầu của đoạn ren làm việc phải kết hợp với rãnh hồi bi hoặc các ống dẫn bi.
Hình 4.9: Bộ truyền vít me- đai ốc
- Cấu tạo đơn giản, chịu lực lớn, thực hiện được dịch chuyển chậm
- Thực hiện được các dịch chuyển cần độ chính xác cao
- Điều khiển một cách dễ dàng
- Tổn thất ma sát ít nên có hiệu suất cao, có thể đạt từ 90 – 95 %
- Lực ma sát gần như không phụ thuộc vào tốc độ chuyển động nên đảm bảo chuyển động ở những vận tốc nhỏ
- Hầu như không có khe hở trong mối ghép và có thể tạo ra lực căng ban đầu, đảm bảo độ cứng vững hướng trục cao
- Hiệu suất thấp do ma sát trên ren
- Ngoài yêu cầu về độ bền, vật liệu làm vít cần có độ bền mòn cao và dễ gia công + Vật liệu vít: Thép 45
+ Vật liệu đai ốc: Gang xám
* Cơ sở tính toán cho truyền động của máy
- Ta có kích thước bàn máy là 250×150×50 mm Vì vậy ta có thể tính toán được khối lượng của bàn máy bằng công thức: m= D.V
Trong đó : m : khối lượng của bàn máy
D: khối lượng riêng của thép ( 7850kg/m3)
V : thể tích của bàn máy
- Vậy ta có khối lượng bàn máy và các chi tiết phụ khác là m = 40kg
- Lực dọc trục Fa tác dụng lên bộ truyền này là tổng khối lượng của bàn máy và phôi
- Ta có khối lượng phôi lớn nhất 2kg => tổng khối lượng của bàn máy và phôi là 40+2
- Tính toán bộ truyền vít me- đai ốc bi theo độ bền nén (kéo)
- Xác định sơ bộ đường kính trong d1 của vít me
- Theo điều kiện bền ta có : d1= 4.1,3.F K a
- Trong đó : Fa là lực dọc trục; d1 là đường kính trong của vít me (mm)
.Với ch là giới hạn chảy của vật liệu làm vít Trục vít me ở đây được làm từ thép 45, có [ ch ]là 360 (MPa) => [ K ] = 120 (MPa)
- Thay các giá trị vào ta được giá trị của d1 = √4.1,3.411,88
- Chọn các thông số khác của bộ truyền Đường kính bi: db= (0.08÷0.15) d1=0,1.23 =2,3(mm)
Bán kính rãnh lăn : r1 =( 0,51÷0,53) db = 0,51.3,175 = 1,62 (mm) Khoảng cách từ tâm rãnh đến tâm bi c 1 b r d cos
Trong đó : là góc tiếp xúc (45o) Đường kính vòng tròn qua các tâm bi
Dtb 2.(r1-c) = 26,2 (mm) Đường kính trong của ren đai ốc
Chiều cao làm việc của ren h1 h1= (0.3÷0.35) db= 0,32.3,175=1,01 (mm)
Chọn h1= 1 (mm) Đường kính ngoài của vít d và của đai ốc D d= d1+ 2.h1= 25 (mm)
Góc nâng vít γ γ o tb p 6 arctg( ) arctg( ) 4,17
- Số bi trong các vòng ren làm việc
3,175 − 1X,6≈68 viên Với số vòng ren làm việc là K=2,3 Chọn Zb= 58
- Góc ma sát lăn thay thế t o
Hệ số ma sát lăn ft=0,005
- Hiệu suất biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến
- Tính kiểm nghiệm về độ bền a a 2 2 b b
- Tải trọng riêng dọc trục:
Với λ = 0,8 – hệ số phân bố tải trọng không đều cho các viên bi
Từ x= 0,0022 và qa= 7,1 từ đồ thị ta xác định được σmax = 2400 MPa
Hình 4.10: Đồ thị xác định ứng suất lớn nhất σmax
- Yêu cầu : Đối với mặt làm việc của vít và đai ốc đạt HRC 53
- Đối với bi đạt HRC 63
- Khoảng cách giữa trục lột và trục lăn: khoảng 15mm Khoảng cách quá lớn sẽ làm rơi trứng
Với 𝑙 𝑡 ≈ (0.8 … 0.9)𝑙 𝑚 hoặc 𝑙 𝑡 = 1.35𝑑, tính và chọn theo tính chất ta có chiều dài then được cho trong bảng 9.1 d(mm) 𝑙 𝑡 (mm) b x h 𝑡 1 T(Nmm) 𝜎 𝑑 (𝑀𝑃𝑎) 𝜏 𝑡 (MPa)
- Theo bảng 9.5 với tải trọng va đập nhẹ, dạng lắp cố định:
Vậy các mối ghép then đều đảm bảo độ bền dập và độ bền cắt
- Trục I: vì không có lực dọc trục nhưng để thuận tiện ta chọn ổ bi đỡ chặn cho các gối đỡ 0 và 1
Dựa vào đường kính trục 𝑑 11 = 20 (𝑚𝑚) tra bảng P2.7 chọn ổ bi đỡ cỡ trung có ký hiệu
304, có đường kính trong d (mm), đường kính ngoài D= 52 (mm), khả năng tải trọng động C (kN), khả năng tải trọng tĩnh 𝐶 𝑜 = 9.17
- Kiểm nghiệm khả năng tải động:
Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ 0:
Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ 1:
Vậy ta kiểm nghiệm với ổ chịu tải trọng lớn hơn 𝐹 𝑟 = 𝐹 𝑟1 = 532.8 (𝑁)
Khả năng tải trọng động theo công thức (11.1): 𝐶 𝑑 = √𝐿 𝑚
Với m: bậc của đường cong khi thử về ổ lăn, m=3 (dùng cho ổ bi)
Vậy khả năng tải trọng động của ổ lăn được đảm bảo
- Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh
Ta có: 𝐹 𝑎 = 0 theo công thức (11.19)
Vậy khả năng tải tĩnh của ổ lăn đảm bảo
+ Để bù lại sai số về góc nghiêng của răng đảm bảo cho các cặp răng ăn khớp ta chọn ổ trụ ngắn đỡ kiểu 2000
Dựa vào đường kính ngõ trục 𝑑 21 = 25, do trục phải chịu tải trọng lớn, chúng ta chọn sơ bộ ổ đỡ 1 dãy với ký hiệu 2305 Ổ đỡ này có đường kính trong d% (mm), đường kính ngoài D = 62 (mm), khả năng tải trọng động C".6 (kN) và khả năng tải trọng tĩnh 𝐶 𝑜 = 14.3 kN.
- Kiểm nghiệm khả năng tải động:
Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ 0 và 1:
Lực dọc trục 𝐹 𝑎 đã bị triệt tiêu => 𝐹 𝑎 = 0 (𝑁), 𝑋 = 1, 𝑌 = 0, vòng trong quay nên V = 1 nhiệt độ < 105 𝑜 nên 𝐾 𝑡 = 1, hộp tải chịu tải trọng và va đập nhẹ nên 𝐾 𝑑 = 1.2
Theo công thức ( 11.3) tải trọng động quy ước:
Khả năng tải trọng động quy ước xác dịnh theo công thức (11.1)
= 19733.2 (𝑁) = 19.7 𝑘𝑁 Thấy 𝐶 𝑑 < 21.1 (𝑘𝑁) Vậy khả năng tải động của ổ lăn đảm bảo
- Kiểm tra khả năng tải tĩnh của ổ:
Ta có: 𝐹 𝑎 = 0, theo công thức (11.19): 𝑄 𝑡1 = 𝑋 0 𝐹 𝑟 (𝑋 0 = 0.6)
Vậy khả năng tải tĩnh của ổng lăn được đảm bảo
+ Với đường kính ngõ trục 𝑑 30 = 35𝑚𝑚 theo bảng P2.7 chọn sơ bộ ổ bi đỡ có ký hiệu
2307 có d = 35 (mm), D = 80 (mm) khả năng tải động C = 34.1 (kN), khả năng tải tĩnh
- Kiểm nghiệm khả năng tải động:
- Khả năng tải trọng động quy ước xác dịnh theo công thức (11.1)
= 12.9 𝑘𝑁 Thấy 𝐶 𝑑 < 33.3 (𝑘𝑁) Vậy khả năng tải động của ổ lăn đảm bảo
- Kiểm tra khả năng tải tĩnh của ổ:
Ta có: 𝐹 𝑎 = 0, theo công thức (11.19): 𝑄 𝑡1 = 𝑋 0 𝐹 𝑟 (𝑋 0 = 0.6)
Vậy khả năng tải tĩnh của ổng lăn được đảm bảo
* Chọn dung sai lắp ghép ổ lăn
- Vì vòng trong quay nên chịu tải chu kỳ, vòng trong quay nên chịu tải cục bộ + Ổ lăn với trục là lắp ghép theo hệ thống lỗ
+ Ổ lăn với vỏ hộp là lắp ghép theo hệ thống trục
- Chọn kiểu lắp đĩa xích, bánh răng
*Tính toán theo kinh nghiệm:
+ Trong 12h bơm đầy bồn chứa 12l nước
V: Vận tốc nước m/s ( Chọn v=1,2 m/s: nước cho sinh hoạt)
- Về lưu lượng : như trên
- Về kích thước đường ống: như trên
+ H1 là tổng của cột áp cao nhất (0,45m)
+ H2 là cột áp để phun nước tại đầu ra (0,30m)
+ H3 là tổn thất áp tại co rút tê trên đường ống( tổn thất cục bộ) và ma sát đường ống
Ta có: H3= Ha+Hb= A*L*Q2 + 10%Ha
Với A là sức cản ma sát từ ống( A=0,09386 lấy theo tiêu chuẩn Việt Nam 4513-1988)
L là chiều dài của đoạn ống (m)
Vậy H= H1+H2+H3=0,45+0,30+0,31= 1,06 mét nước và lưu lượng 1,5 l/min
Ta chọn máy bơm nước mini DC RS 385
Thiết kế phần điện
- Nguồn 12V qua 7809 hạ 12V xuống 9V, 9V cấp V/IN Arduino (Nuôi nguồn Arduino),
Bài viết này mô tả cách điều khiển động cơ lột trứng và động cơ bơm nước sử dụng nguồn 12V thông qua mạch cầu H (L298N) và Arduino Mạch cầu H được điều khiển bởi chân 5 và 6 của Arduino; khi cấp điện cho chân 5 và 6, trục dẫn trứng sẽ quay thuận, trong khi chỉ cấp điện cho chân 6 sẽ khiến trục quay nghịch Để đảm bảo động cơ không hoạt động khi không có tín hiệu, cả hai chân phải có điện hoặc không có điện Ngoài ra, driver động cơ bước TB6600 được sử dụng với các tín hiệu pul+ và Dir+ kết nối với 5V, trong khi pul- và Dir- được nối với Gnd Màn hình LCD 1602 kết nối với I2C cho phép người dùng ghi chữ tùy ý, và hệ thống còn có biến trở để điều khiển động cơ trục dẫn trứng với ba chân kết nối Để đảm bảo an toàn cho người sử dụng, tín hiệu mức thấp được sử dụng cho nút nhấn.
Hình 4.12: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển của máy
Hình 4 13: Bản vẽ thanh truyềnHình 4 14: Bản vẽ cam
THI CÔNG
Các bộ phận chính của máy
Cơ cấu cam có nhiệm vụ kết hợp với động cơ và máng làm mềm trứng trước khi được dẫn xuống bộ phận bóc vỏ trứng
Khây trứng cút được thiết kế đặc biệt để chứa trứng, kết hợp với cơ cấu cam nhằm làm mềm vỏ trước khi bóc, giúp việc bóc vỏ trở nên dễ dàng hơn và hạn chế hỏng trứng Chức năng chính của khây là dẫn trứng xuống bộ phận bóc vỏ một cách hiệu quả.
Trục dẫn trứng có nhiệm vụ dẫn trứng đi và ép vào hai thanh lột trứng để thực hiện quá trình bóc vỏ trứng
Hình 5.4: Trục bóc vỏ trứng
Hai trục lột gắn ống silicon quay ngược chiều nhau, hướng quay vào nhau để lột vỏ trứng nhờ chuyển động quay của trục vít
Hình 5.5: Khung đỡ động cơ
Hệ thống khung máy có chức năng định vị, năng đỡ các bộ phận của chi tiết máy như: Động cơ, cơ cấu cam, máng lắc
Máng dẫn trứng có nhiệm vụ đưa trứng vào máng nước sau khi trứng được bóc vỏ, tránh làm trứng rơi ra ngoài
Nước được bơm vào máng nước và dẫn lên ống nước qua máy bơm, giúp dễ dàng bóc vỏ trứng và làm sạch những mảnh vỏ còn sót lại Quá trình bơm-xả diễn ra tuần hoàn, tiết kiệm nước hơn so với việc sử dụng nước trực tiếp từ nguồn công nghiệp Hệ thống này giữ nước trong máng, tránh tình trạng nước tràn ra ngoài, đảm bảo vệ sinh.
Máng nước có chức năng chứa nước để bơm, ngoài ra nó cũng được dùng để hứng trứng được bóc vỏ và vỏ trứng
Bơm nước và làm sạch trứng trong quá trình bóc vỏ thông qua các lỗ trên ống nước
Chi tiết L1 dùng để lắp 2 trục lột
Hình 5.12: Chi tiết L1 Hình 5.13: Chi tiết L2Hình 5.14: Chi tiết L1
Chi tiết L2 dùng để lắp trục vít và ống nước
Hình 5.22: Bàn máyHình 5.23: Chi tiết L2
Bàn máy có nhiệm vụ đỡ các chi tiết như: chi tiết L1, máy bơm nước và động cơ trục vít, máng dẫn sản phẩm
Hình 5.31: Mô hình 3D lắp rápHình 5.32: Bàn máy
Trình tự lắp ráp máy bóc vỏ trứng cút
- Gia công chế tạo bàn máy
- Gia công và lắp ráp khung đỡ động cơ
- Gia công và lắp ráp chi tiết L1 và chi tiết L2 lên bàn máy
- Gia công và lắp ráp trục vít lên chi tiết L2
- Gia công và lắp ráp 2 trục bóc vỏ lên chi tiết L1
- Lắp động cơ trục vít lên bàn máy
- Chạy thử động cơ trục vít để kiểm tra trục vít hoạt động có ổn định và khả năng bóc vỏ trứng tốt chưa
- Gắn động cơ cam lên khung đỡ động cơ
- Gắn cam và thanh truyền liên kết với máng lắc tạo thành bộ phận lắc
- Chạy thử máng lắc để kiểm tra tính ổn định, khả năng làm mềm trứng và trứng có rơi vào đúng vị trí bộ phận bóc vỏ hay không
- Gia công và lắp ráp bể chứa nước, lắp máy bơm đưa vào bể chứa nước
Hình 5.36: Mô hình 3D lắp ráp
Hình 5.37: Mô hình 3D lắp ráp
Hình 5.38: Mô hình 3D lắp ráp
Hình 5.39: Mô hình 3D lắp ráp
Hình 5.40: Mô phỏng cách hoạt động của máyHình 5.41: Mô hình
3D lắp ráp Hình 5.42: Mô hình 3D lắp ráp
Hình 5.43: Mô hình 3D lắp ráp
Hình 5.44: Mô hình 3D lắp ráp
Mô phỏng máy bóc vỏ trứng cút
Hình 5.54: Mô phỏng máy bóc vỏ trứng cút
Hình 5.55: Mô phỏng máy bóc vỏ trứng cút
Hình 5.56: Mô phỏng máy bóc vỏ trứng cút
Hình 5.57: Mô phỏng máy bóc vỏ trứng cút
Hình 5.58: Mô phỏng máy bóc vỏ trứng cút
Hình 5.59: Mô phỏng máy bóc vỏ trứng cút
Hình 5.60: Mô phỏng máy bóc vỏ trứng cút
Hình 5.61: Mô phỏng máy bóc vỏ trứng cút
Hình 5.45: Mô phỏng cách hoạt động của máy
Hình 5.46: Mô phỏng cách hoạt động của máy
Hình 5.47: Mô phỏng cách hoạt động của máy
Hình 5.48: Mô phỏng cách hoạt động của máy
ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ VÀ KẾT LUẬN
Kết quả đạt được
* Qua một học kỳ thực hiện đồ án tốt nghiệp “Thiết kế, chế tạo máy bóc vỏ trứng cút” nhóm chúng em đã hoàn thành các nhiệm vụ sau:
- Hoàn thành tìm hiểu máy bóc vỏ trứng cút hiện có trên thị trường
- Hoàn thành tìm hiểu về vật liệu, kích thước cơ bản và hình dáng sản phẩm
- Tìm ra nguyên lý bóc vỏ trứng cút
- Nghiên cứu và đưa ra đề xuất phương án thực hiện
- Thiết kế các bộ phận thiết bị của máy và xuất bản vẽ trên phần mềm Inventor 2020 và Autocad 2018
- Hoàn thành thuyết minh về tính toán và kiểm nghiệm bền chi tiết quan trọng của máy
- Gia công và lắp ráp mô hình máy theo đúng yêu cầu của bản vẽ
- Do điều kiện dịch bệnh phức tạp và hạn chế nên nhóm chúng em chưa thể tối ưu được máy
- Năng suất máy có thể đạt 60%
- Máy chạy mô phỏng tương đối ổn định
* Thiết bị máy bóc vỏ trứng cút có khả năng:
- Trứng sau khi bóc vỏ tính thẩm mỹ cao, đồng điều, không biến dạng
- Thiết kế chỉ cần một người vận hành, dễ dàng bảo trì, sửa chữa cũng như thân thiện với môi trường
- Giúp tiết kiệm chi phí trong lao động sản xuất
Kiến nghị
Trong quá trình nghiên cứu, thiết kế và chế tạo, nhóm chúng em gặp phải một số hạn chế do thiếu kinh nghiệm trong công việc nghiên cứu và tính toán, dẫn đến đồ án còn nhiều thiếu sót Do đó, chúng em xin đưa ra một số kiến nghị nhằm cải thiện chất lượng và hiệu quả của dự án.
+ Cải tiến phần trục bóc vỏ trứng cho ra sản phẩm hoàn thiện cao ( sản phẩm lỗi dưới 5%)
+ Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điện bằng PLC giúp cho máy hoạt động ổn định hơn + Cải tiến việc bố trí các chi tiết máy tối ưu hơn
+ Thiết kế lại hệ thống cấp trứng tự động có tính ổn định và độ bền cao hơn
Mô hình máy bóc vỏ trứng cút của nhóm chúng tôi hy vọng sẽ được nhiều công ty, xí nghiệp và xưởng sản xuất trong ngành thực phẩm ứng dụng Sản phẩm này có khả năng linh hoạt trong việc cải tiến các dây chuyền sản xuất trứng công nghiệp.
Hướng phát triển
- Cải tiến máy có thể bóc số lượng trứng cút với tốc độ nhanh, đều và sạch hơn
- Mọi khâu đập dập cho đến làm sạch trứng đều được tự động hóa
Máy thiết kế lớn hơn có khả năng bốc 100kg/h, đáp ứng hiệu quả nhu cầu của các bếp ăn công nghiệp và dây chuyền sản xuất bánh bao.
- Chế độ làm việc liên tục trong ngày để đáp ứng nhu cầu sản xuất
- Mục tiêu cụ thể: máy toàn bộ được tự động, tốc độ nhanh, đều và sạch có thể bóc được
5000 trứng/h để đáp ứng được nhu cầu nhà máy sản xuất thực phẩm công nghiệp
