Nghiên cứu thiết kế và chế tạo máy bóc vỏ trứng cút bắc thảo công suất 1500 2000 trứng giờ

TỔNG QUAN

Nguồn gốc, phân bố và giá trị của trứng bắc thảo

Trứng Bắc Thảo, còn gọi là Bách nhật trứng hoặc Thiên niên bách nhật trứng, là một món ăn độc đáo có nguồn gốc từ Trung Hoa Tại Việt Nam, món trứng này được chế biến từ trứng vịt hoặc trứng cút, được ủ trong hỗn hợp gồm đất sét, tro, muối, vôi và trấu trong thời gian từ vài tuần đến vài tháng.

Tại Việt Nam, trứng cút bắc thảo đƣợc dùng để làm nhiều món ăn khác nhau và được nhiều người ưa thích

Trứng cút bách thảo đang trở nên phổ biến trong ẩm thực Việt Nam, với sự gia tăng đáng kể trong các món ăn trong những năm gần đây.

Trứng cút bách thảo, có nguồn gốc từ Trung Quốc, đã lan rộng ra các tỉnh miền Bắc và hiện nay được phân phối rộng rãi tại khu vực phía Nam, đặc biệt là ở Quận 6 và Quận 8, TP Hồ Chí Minh Người tiêu dùng có thể dễ dàng tìm mua trứng bách thảo tại các tạp hóa trong các chợ nổi tiếng như Chợ Lớn và Chợ Bến Thành.

1.1.2 Giá trị trứng cút bách thảo

Trứng cút bách thảo là món ăn hấp dẫn dành cho những tín đồ của trứng vịt bắc thảo, nổi bật với hương vị ngậy béo và đặc trưng.

Hình 1.1 Trứng Cút Bắc Thảo

Trứng vịt bắc thảo là lựa chọn lý tưởng cho những ai không thích vị béo ngậy, nhờ vào kích thước nhỏ và mùi hương nhẹ nhàng, giúp người ăn lần đầu dễ dàng thưởng thức.

Trứng cút bắc thảo chứa 13.6g protein, 12.4g lipid, 4g carbohydrat, 82mg calci, 212mg phospho, 3mg sắt và 940 đơn vị quốc tế vitamin A trong mỗi 100g Với giá trị dinh dưỡng cao và tính tiện lợi, trứng bắc thảo được sử dụng như một món ăn thanh lương, sáng mắt và bình gan Dưới đây là một số món ăn phổ biến được chế biến từ trứng cút bắc thảo trong các nhà hàng, quán ăn và gia đình.

Hình 1.2 Trứng cút bắc thảo nấu cháo[11]

Hình 1.3 Trứng cút bắc thảo chiên bột[11]

Hình 1.4 Chả cút bắc thảo[11]

Hình 1.5 Trứng bách thảo nấu canh[11]

Hình 1.6 trứng bách thảo nấu súp[11]

Hinh 1.7 Trứng cút bắc thảo kho

Hình 1.7 Trứng cút bách thảo chấm mắm ớt[11]

Công nghệ sản sản xuất trứng

1.2 CÔNG NGHỆ SẢN TRỨNG CÚT BẮC THẢO

Hiện nay, trứng cút bách thảo đang trở nên phổ biến và được ưa chuộng trong ẩm thực Để đáp ứng nhu cầu tiêu thụ ngày càng tăng trên thị trường, nhiều cơ sở sản xuất trứng bách thảo thủ công đã được thành lập.

1.2.1 Tìm hiểu về trứng cút bắc thảo

Trứng cút bắc thảo là món ăn phổ biến tại các tỉnh phía Nam Việt Nam, nổi bật với hương vị đặc trưng và thơm ngon, thu hút nhiều du khách trong và ngoài nước Hiện nay, hầu hết trứng cút bắc thảo tiêu thụ tại Việt Nam đều có nguồn gốc từ Trung Quốc, hoặc được sản xuất theo công nghệ do các chuyên gia Trung Quốc nắm giữ.

-Qua khảo sát ta xác định được đường kính trung bình D từ 26-27mm , Chiều dài trung bình L từ 33-34mm

Hình 1.8 Trứng bách thảo ăn kèm củ kiệu[11]

Hình 1 10 Đo kích thước chiều dài L

1.2.2 Quy trình chế biến trứng bách thảo hiện nay

Công nghệ trứng bách thảo có thể khái quát thành những công đoạn sau:

Trứng cút được chọn để ủ phải là trứng mới, được rửa sạch và để ráo nước, không bị dập bể Việc sử dụng trứng cũ là điều cấm kỵ vì có thể dẫn đến hư hỏng và tạo điều kiện cho vi khuẩn xâm nhập Số lượng trứng trong mỗi mẻ ủ phụ thuộc vào quy mô của cơ sở sản xuất.

Hình 1.11 Trứng cút thường được rửa sạch

Hình 1 9 Đo kích thước đường kính

 Chuẩn bị hỗn hợp ủ với trứng

Công đoạn này rất quan trọng trong quy trình sản xuất, khi hỗn hợp bùn nhão từ đất xét pha kiềm được trộn với tro gỗ, vôi, muối và vỏ trấu để kéo dài thời gian ủ Lớp vỏ này đóng vai trò ngăn chặn vi khuẩn xâm nhập vào trứng trong suốt quá trình ủ, đảm bảo chất lượng sản phẩm cuối cùng.

Có thể sử dụng hỗn hợp bột trà xanh, bột vôi tôi và bột tra gỗ pha với nước sôi để tạo thành bùn nhão Sau đó, phết hỗn hợp này lên trứng và lăn trứng qua lớp vỏ trấu mỏng để hỗn hợp bám chặt Cuối cùng, cho trứng vào vại để bảo quản trong khoảng 3 tháng hoặc lâu hơn.

 Đóng gói bao bì sản phẩm

Thông thường thì một gói sản phẩm nặng 500gr sẽ chứa 25 đến 30 trứng

Hình 1.12 Trứng cút bách thảo đóng hộp

Nhu cầu thị trường

Hiện nay, nhu cầu tiêu thụ trứng của người tiêu dùng đang gia tăng đáng kể, dẫn đến việc các đại lý, cửa hàng và quán ăn đặt hàng với số lượng lớn Một khảo sát vào ngày 25/6/2016 cho thấy lượng tiêu thụ tại ba sạp trứng lớn ở ba chợ đã phản ánh rõ xu hướng này.

Bảng 1.1 Khảo sát SL tiêu thụ trứng

Biểu đồ cho thấy lượng trứng tiêu thụ hàng ngày khá cao Theo cô Phượng từ sạp trứng Quế Phượng tại Chợ Bến Thành, một số khách quen đã đề xuất việc lột trứng cút bách thảo sẵn, nhưng cửa hàng chưa thể đáp ứng do trứng có vỏ dai và phần thịt dính chặt, làm cho việc bóc bằng tay trở nên khó khăn và tốn thời gian Hơn nữa, việc này còn có thể làm cho trứng bị sứt mẻ, ảnh hưởng đến tính thẩm mỹ.

Máy sản xuất lột vỏ trứng cút Bắc Thảo bán tự động là thiết bị cần thiết và cấp bách cho các đơn vị sản xuất hiện nay, nhất là khi nhu cầu của khách hàng ngày càng gia tăng.

Tình hình nghiên cứu thiết bị trong và ngoài nước

Hiện tại, việc bóc vỏ trứng cút bách thảo chủ yếu vẫn được thực hiện bằng phương pháp thủ công, chưa có đơn vị nào áp dụng máy móc vào quy trình sản xuất Một số cơ sở đã thử nghiệm cải tiến máy bóc trứng cút thông thường, nhưng vẫn chưa đạt được thành công như mong đợi.

Với nhu cầu trứng bách thảo ngày càng tăng, các cửa hàng và cơ sở sản xuất đang tìm kiếm giải pháp bóc trứng tự động để nâng cao năng suất mà vẫn tiết kiệm chi phí Trước tình hình này, chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu nhằm ứng dụng cho các cơ sở sản xuất trứng cút bắc thảo, góp phần cải thiện năng suất và nâng cao chất lượng sản phẩm.

Chợ Bến Thành Đường Phú Hữu Chợ Bình Tiên

Bảng khảo sát SL trứng cút bách thảo tiêu thụ trong 1 ngày

Nhu cầu về trứng cút bách thảo hiện nay đang tăng cao, đòi hỏi sự đầu tư vào nghiên cứu và chế tạo thiết bị chuyển đổi từ phương pháp thủ công sang cơ khí hóa và tự động hóa Việc này không chỉ phù hợp với chính sách phát triển của nhà nước mà còn góp phần thúc đẩy kinh tế địa phương và nâng cao giá trị ẩm thực Việt Nam.

GIỚI THIỆU THIẾT BỊ SẢN XUẤT HIỆN SỬ DỤNG TRONG THỰC TẾ

Thiết bị theo nguyên lý ma sát

Hiện nay, công nghệ sản xuất vỏ trứng cút sử dụng phương pháp tạo lực ma sát giữa hai trục quay ngược chiều, giúp bóc vỏ hiệu quả Tuy nhiên, nếu không điều chỉnh đúng khoảng cách giữa các trục và góc nghiêng, trứng dễ bị bể và nát.

2.1 1 Máy bóc trứng cút bán tự động (sử dụng tay để quay)

Hình 2.1 máy lột trứng cút truyền động bằng tay

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý

Nguyên lý hoạt động của hệ thống bắt đầu bằng việc truyền chuyển động quay vào trục số thông qua bộ truyền đai Chuyển động quay này sẽ được truyền đồng thời cho trục bóc vỏ, trong khi trục bóc số 7 quay nhờ vào ma sát giữa các trục Cuối cùng, bộ truyền đai sẽ chuyển động cho trục vít, hoàn tất quá trình hoạt động.

(9) đẩy trứng đã bóc ra ngoài

Để vận hành hệ thống bóc vỏ trứng, cần một người điều khiển thực hiện thao tác nối ống dẫn vào hệ thống nước Người vận hành sử dụng một tay quay để kích hoạt cụm chi tiết bóc vỏ trứng, trong khi tay còn lại thả trứng vào Năng suất của quá trình này phụ thuộc vào tốc độ thả trứng và tốc độ quay của tay quay Phương pháp này có những ưu điểm và nhược điểm riêng, cần được cân nhắc khi áp dụng.

- Thiết bị sản xuất đơn giản

- Dễ vệ sinh tháo lắp thay thế cụm chi tiết lột

- Năng suất thấp phục thuộc vào sức người quay

- Khi quay với vân tốc quá nhanh thì trứng bị trƣợt , không bóc đƣợc

- Không bóc đƣợc vỏ trứng cút bắc thảo (gây nát trứng)

- Máy đơn giản nhƣng giá thành khá cao (2.600.000 đồng)

2.1 2 Máy bóc vỏ trứng cút sử dụng động cơ

Hình 2.3 Máy lột trứng cút sử dụng động cơ điện

Để vận hành máy, cần một người điều khiển thực hiện việc nối ống dẫn vào hệ thống nước Người vận hành sử dụng hai tay để đẩy trứng từ máng dẫn xuống cụm chi tiết lột vỏ trứng Máy có những ưu điểm và nhược điểm riêng, cần được xem xét kỹ lưỡng để đảm bảo hiệu quả sử dụng.

- Dễ vệ sinh tháo lắp thay thế cụm chi tiết lột

- Năng suất đạt từ 500-600 trứng/giờ

- Không bóc đƣợc vỏ trứng cút bắc thảo (gây nát trứng)

- Máy đơn giản nhƣng giá thành khá cao (5.600.000 đồng)

Thiết bị theo nguyên lý ma sát kết hợp đập liên hoàn

Phương pháp này sử dụng các trục lột trứng nằm ngang, quay ngược chiều nhau để lột vỏ trứng hiệu quả Đồng thời, bộ phận chuyển động tịnh tiến lên xuống tạo ra lực dập vỏ trứng, giúp việc bóc trứng trở nên dễ dàng và nhanh chóng hơn.

Hình 2.4 Máy lột trứng cút kiểu ma sát và đập liên hợp

Trong quá trình vận hành, cần thực hiện việc nối ống dẫn vào hệ thống nước và đổ trứng vào thùng chứa Nhờ vào lực rung, trứng sẽ tự động di chuyển xuống cụm chi tiết bóc Máy có những ưu điểm và nhược điểm riêng, cần được xem xét kỹ lưỡng để tối ưu hóa hiệu suất.

- Năng suất đạt từ 10000 trứng/giờ

- Không bóc đƣợc vỏ trứng cút bắc thảo (gây nát trứng)

- Khó vệ sinh tháo lắp thay thế cụm chi tiết lột.

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY BÓC VỎ TRỨNG

CÚT BẮC THẢO BÁN TỰ ĐỘNG

Dựa trên phân tích và đánh giá ở chương 2, chúng tôi đã quyết định thiết kế và chế tạo thiết bị sản xuất trứng cút bán tự động Chương này tập trung vào việc tính toán các thông số động học và thiết kế mạch điện cho máy, dựa trên các yêu cầu của khách hàng Đồng thời, chúng tôi cũng thực hiện tính toán và chế tạo các chi tiết của thiết bị lột vỏ trứng cút bắc thảo, nhằm đảm bảo đạt tiêu chuẩn về năng suất, chất lượng và vệ sinh an toàn thực phẩm.

3.1 YÊU CẦU CỦA KHÁCH HÀNG VÀ PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

3.1 1 Yêu cầu của khách hàng

Phần này sẽ trình bày các thông số mà khách hàng yêu cầu cùng với một số thông số được lựa chọn ban đầu, trước khi bắt đầu quá trình thiết kế hệ thống máy trong các bước tiếp theo.

Bảng 3.1 Thông số các yêu cầu của khách hàng

Thông số Giá trị, đặc tính

Kích thước gọn Dài * rộng * cao: (0.68m * 0,39m * 0.57m)

Thẩm mỹ Máy phải có tính thẩm mỹ

Vệ sinh an toàn thực phẩm Dễ dàng vệ sinh máy

Vận hành Đơn giản, dễ sửa chữa

Năng suất Đạt 1500-2000 trứng / giờ

Chất lƣợng Chất lƣợng tốt

Sản phẩm Đều đẹp , không bị dập nát, bể

 Lựa chọn phương án thiết kế

Dựa trên yêu cầu của khách hàng và nguyên lý hoạt động của máy bóc trứng cút được trình bày ở chương 2, chúng tôi sẽ lập bảng so sánh theo các tiêu chí lựa chọn Mỗi tiêu chí sẽ được chấm điểm vào ô tương ứng dựa trên các mức đánh giá đã được xác định.

-Các ý tưởng được so sánh theo các tiêu chí lựa chọn và được cho điểm vào ô tương ứng theo các mức sau:

Bảng 3.2 So Sánh các tiêu chí

Tiêu chí Ma Sát Kết hợp

Có nên tiếp tục không? Có Không

 Máy bóc vỏ trứng cút bắc thảo phải đạt năng suất, chất lƣợng và đảm bảo yêu cầu về vấn đề vệ sinh an toàn thực phẩm

 Khả năng làm việc liên tục, để hạn chế tối đa thời gian lãng phí

Việc áp dụng công nghệ cao và sử dụng máy móc, thiết bị hiện đại trong sản xuất không chỉ nâng cao năng suất làm việc mà còn đảm bảo chất lượng sản phẩm ổn định và giảm thiểu phế phẩm.

 Không gian máy chiếm không quá nhiều

 Vật dễ tìm, cụm chi tiết đơn giản dễ thay thế

Dựa trên bảng so sánh các phương án thiết kế, chúng tôi tiến hành chế tạo máy bóc trứng cút bán tự động với nguyên lý ma sát, đạt năng suất từ 1500 đến 2000 trứng mỗi giờ.

3.2 LỰA CHỌN PHẦN MỀM THIẾT KẾ MÁY

Trong quá trình học tập, chúng em đã sử dụng phần mềm vẽ 3D Autodesk Inventor, giúp nâng cao kiến thức và kinh nghiệm trong việc tính toán và thiết kế.

 Sơ lƣợc về phần mềm Autodesk Inventor

Mô hình 3D thiết kế trên Autodesk Inventor cung cấp độ chính xác cao, cho phép người dùng kiểm soát hình dạng, thuộc tính và chức năng của thiết kế Điều này giúp giảm thiểu nhu cầu về các mô hình vật lý và tiết kiệm chi phí cho việc thay đổi thiết kế so với phương pháp truyền thống.

Phần mềm Inventor cung cấp đầy đủ công cụ để tạo bản vẽ thiết kế và chế tạo chính xác từ mô hình 3D Nó giúp người dùng AutoCAD trải nghiệm lợi ích của công nghệ mô hình số hóa, tận dụng tối đa tiện ích của dữ liệu thiết kế DWG và các sản phẩm khác của AutoCAD.

Phần mềm Autodesk Inventor cũng cung cấp rất nhiều công cụ để đơn giản hoá, nhận biết và chuyển đổi sang thiết kế 3D cho những người dùng AutoCAD

Hình 3.1 Phần mềm Autodesk Inventor

3.3 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA MÁY

Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý máy

1: Động cơ 2: Bộ truyền xích: 3: Puli nhựa truyền động 4:Dây đai tiết diện tròn 5: Trục lột vỏ (1) 6: Trục lột vỏ (2) 7: Trục cuốn trứng

-Trứng sẽ được bỏ trên máng đựng trước khi cho xuống cụm chi tiết bóc

-Động cơ (1) quay thông qua bộ truyền xích (2) làm cho trục chính chuyển động

Trục chính truyền chuyển động qua bộ truyền đai đến các trục thành phần, nơi trứng được đưa xuống qua máng đựng Tại đây, trứng quay tròn trong khi hai lực ma sát trên các trục lột vỏ trứng quay ngược chiều nhau, tạo ra ma sát để loại bỏ vỏ Đồng thời, trứng được di chuyển ngang nhờ trục vít bước lớn, đẩy trứng sang bên để rơi xuống rổ đựng Quá trình lột vỏ trứng được lặp lại liên tục.

 Xác định các lực tác dụng trong quá trình bóc vỏ

 Sơ đồ lực lúc trứng vào vị trí bóc:

Hình 3.3 Sơ đồ lực tác dụng lúc trứng vào vị trí bóc

-Vì lực ma sát là thành phần chính bóc vỏ trứng, nên chỉ khảo sát các yếu tố lực liên quan tới lực ma sát

-Trước khi bóc vỏ, lực ma sát là ma sát lăn Lực sẽ đưa và ép trứng chạm vào trục 2

+ Điều kiện trứng vào đƣợc vị trí bóc vỏ :

Lực ma sát lăn trên trục 1: F ms 1  l 1 N 1

Lực ma sát lăn trên trục vít: F msv  lv N v

Lực ma sát lăn trên gân: F msg lg.N g

Với li :hệ số ma sát lăn giữa 2 vật liệu tiếp xúc

N i : là áp lực tại cái vị trí tiếp xúc, đƣợc xác định theo quy tắc hợp lực

F d : Giá trị lực đàn hồi của trứng để qua đƣợc khoảng hờ giữa trục 1 và trục vít để chạm và trục 2

F ti : lực tiếp tuyến ứng với trục thứ i

(1): Điều kiện trứng không lăn tròn trên trục 1 và trục vít tải

(2): Điều kiện trứng qua được khe giữ trục vít tải và trục 1 (xét theo phương nối tâm trục 1 và trục vít)

(3): Điều kiện trứng đi xuống đƣợc trục 2

Sơ đồ lực lúc trứng bị bóc vỏ:

Hình 3.4 Sơ đồ lực tác dụng khi trứng bị bóc vỏ

-Điều kiện trứng vào đƣợc vị trí bóc vỏ :

Lực ma sát trƣợt trên trục 1: F ms 1  1 N 1

0(3) msv msg ms t t tv v d g xg xv x xd

Lực ma sát trƣợt trên trục 2: F ms 2  2 N 2

Lực ma sát lăn trên trục vít: F msv  v N v

Lực ma sát lăn trên gân: F msg g.Ng

Vơi i :hệ số ma sát trƣợt giữa 2 vật liệu tiếp xúc

N i : là áp lực tại cái vị trí tiếp xúc, đƣợc xác định theo quy tắc hợp lực Điều kiện bóc đƣợc trứng 2 1

F d : Độ lớn lực đàn hồi trứng lớn nhất

(1): Điều kiện xé vỏ trứng xét trên phương tiếp tuyến tại điểm tiếp xúc :

(2): Điều kiện trứng không nát (xét theo phương nối tâm trục vít và trục 2)

Lực tác dụng trên trục vít tải

Hình 3.5 Sơ đồ lực tác dụng lực vít tải

P x : lực giúp trứng di chuyển tịnh tiến

P y ,P z : thành phần tham gia tạo phản lực N

-Ta có công thức tính lực nhƣ sau :

+ D’: 2 lần khoảng cách từ tâm vit tải tới điểm tiếp xúc trứng và ống silicon  M ' u M  v cos cos ; v

Hệ lực trong bài toán này rất phức tạp, và việc tuyệt đối hóa để tính toán có thể dẫn đến kết quả không chính xác cùng với sự thay đổi nguyên lý Do thời gian hạn chế và thiếu dụng cụ để xác định các hệ số ma sát, chúng em không thể thực hiện tính toán chi tiết Thay vào đó, chúng em đã áp dụng phương pháp thực nghiệm để xác định momen tổng của toàn bộ cụm bóc trứng và lựa chọn động cơ phù hợp cho máy.

3.3 1 Các chi tiết thành phần của máy (định hướng thiết kế)

Máy lột vỏ trứng cút bách thảo là giải pháp hoàn hảo thay thế hoàn toàn quy trình bóc vỏ trứng bằng tay, giúp tiết kiệm thời gian và công sức Bài viết sẽ đi sâu vào từng chi tiết của máy để người đọc có cái nhìn rõ hơn về chức năng và hiệu quả của sản phẩm này.

Trục cuốn trứng đóng vai trò quan trọng trong việc đưa trứng vào vị trí để lột, đồng thời đẩy trứng đã bóc ra bên ngoài, tạo không gian cho trứng tiếp theo được lột.

Hình 3.6 Trục cuốn trứng theo thiết kế

 Cụm hai trục lột vỏ trứng: Ở phương pháp thủ công, người công nhân dùng tay đập dập sau đó lột vỏ trứng

Khi động cơ hoạt động, nó truyền động qua bộ truyền xích, khiến hai trục cuốn chính quay theo Lực ma sát tác động lên vỏ trứng sẽ làm trứng bị bóc ra.

Hình 3.7 Cụm Chi tiết cơ cấu lột vỏ trứng

 Chi tiết khung và máng giữ trứng

Hình 3.8 Khung máy và thùng chứa

 Máy sau khi thiết kế

Hình 3.9 Thiết kế hoàn chỉnh

3.4 TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC MÁY

THIẾT KẾ CHÉ TẠO MÁY BÓC TRỨNG CÚT BẮC THẢO

Lựa chọn phần mềm thiết kế

Trong quá trình học tập, chúng em đã sử dụng phần mềm vẽ 3D Autodesk Inventor, giúp nâng cao kiến thức và tích lũy kinh nghiệm trong việc tính toán và thiết kế.

 Sơ lƣợc về phần mềm Autodesk Inventor

Mô hình 3D thiết kế trên Autodesk Inventor cung cấp một giải pháp chính xác cho việc kiểm soát hình dạng, thuộc tính và chức năng của thiết kế Điều này giúp giảm thiểu nhu cầu sử dụng các mô hình vật lý và tiết kiệm chi phí khi thay đổi thiết kế, so với các phương pháp truyền thống.

Phần mềm Inventor cung cấp đầy đủ công cụ để tạo bản vẽ thiết kế và chế tạo chính xác từ mô hình 3D Nó giúp người dùng AutoCAD trải nghiệm lợi ích của công nghệ mô hình số hóa, tận dụng tối đa tiện ích của dữ liệu thiết kế DWG và các sản phẩm khác của AutoCAD.

Phần mềm Autodesk Inventor cũng cung cấp rất nhiều công cụ để đơn giản hoá, nhận biết và chuyển đổi sang thiết kế 3D cho những người dùng AutoCAD

Hình 3.1 Phần mềm Autodesk Inventor

3.3 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA MÁY

Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý máy

1: Động cơ 2: Bộ truyền xích: 3: Puli nhựa truyền động 4:Dây đai tiết diện tròn 5: Trục lột vỏ (1) 6: Trục lột vỏ (2) 7: Trục cuốn trứng

-Trứng sẽ được bỏ trên máng đựng trước khi cho xuống cụm chi tiết bóc

-Động cơ (1) quay thông qua bộ truyền xích (2) làm cho trục chính chuyển động

Trục chính truyền động qua bộ truyền đai đến các trục thành phần, nơi trứng được đưa xuống qua máng đựng Tại đây, trứng quay tròn trong khi hai lực ma sát trên các trục lột vỏ trứng quay ngược chiều nhau, tạo ra ma sát để rút bỏ vỏ Đồng thời, trứng được di chuyển ngang nhờ chuyển động quay của trục vít bước lớn, đẩy trứng sang bên và rơi xuống rổ đựng Quá trình lột vỏ trứng được lặp lại liên tục.

 Xác định các lực tác dụng trong quá trình bóc vỏ

 Sơ đồ lực lúc trứng vào vị trí bóc:

Hình 3.3 Sơ đồ lực tác dụng lúc trứng vào vị trí bóc

-Vì lực ma sát là thành phần chính bóc vỏ trứng, nên chỉ khảo sát các yếu tố lực liên quan tới lực ma sát

-Trước khi bóc vỏ, lực ma sát là ma sát lăn Lực sẽ đưa và ép trứng chạm vào trục 2

+ Điều kiện trứng vào đƣợc vị trí bóc vỏ :

Lực ma sát lăn trên trục 1: F ms 1  l 1 N 1

Lực ma sát lăn trên trục vít: F msv  lv N v

Lực ma sát lăn trên gân: F msg lg.N g

Với li :hệ số ma sát lăn giữa 2 vật liệu tiếp xúc

N i : là áp lực tại cái vị trí tiếp xúc, đƣợc xác định theo quy tắc hợp lực

F d : Giá trị lực đàn hồi của trứng để qua đƣợc khoảng hờ giữa trục 1 và trục vít để chạm và trục 2

F ti : lực tiếp tuyến ứng với trục thứ i

(1): Điều kiện trứng không lăn tròn trên trục 1 và trục vít tải

(2): Điều kiện trứng qua được khe giữ trục vít tải và trục 1 (xét theo phương nối tâm trục 1 và trục vít)

(3): Điều kiện trứng đi xuống đƣợc trục 2

Sơ đồ lực lúc trứng bị bóc vỏ:

Hình 3.4 Sơ đồ lực tác dụng khi trứng bị bóc vỏ

-Điều kiện trứng vào đƣợc vị trí bóc vỏ :

Lực ma sát trƣợt trên trục 1: F ms 1  1 N 1

0(3) msv msg ms t t tv v d g xg xv x xd

Lực ma sát trƣợt trên trục 2: F ms 2  2 N 2

Lực ma sát lăn trên trục vít: F msv  v N v

Lực ma sát lăn trên gân: F msg g.Ng

Vơi i :hệ số ma sát trƣợt giữa 2 vật liệu tiếp xúc

N i : là áp lực tại cái vị trí tiếp xúc, đƣợc xác định theo quy tắc hợp lực Điều kiện bóc đƣợc trứng 2 1

F d : Độ lớn lực đàn hồi trứng lớn nhất

(1): Điều kiện xé vỏ trứng xét trên phương tiếp tuyến tại điểm tiếp xúc :

(2): Điều kiện trứng không nát (xét theo phương nối tâm trục vít và trục 2)

Lực tác dụng trên trục vít tải

Hình 3.5 Sơ đồ lực tác dụng lực vít tải

P x : lực giúp trứng di chuyển tịnh tiến

P y ,P z : thành phần tham gia tạo phản lực N

-Ta có công thức tính lực nhƣ sau :

+ D’: 2 lần khoảng cách từ tâm vit tải tới điểm tiếp xúc trứng và ống silicon  M ' u M  v cos cos ; v

Hệ lực trong quá trình tính toán rất phức tạp và nếu được tuyệt đối hóa, sẽ dẫn đến kết quả không chính xác và thay đổi nguyên lý Do thời gian hạn chế và thiếu dụng cụ để xác định các hệ số ma sát, chúng tôi không thể thực hiện tính toán chi tiết Thay vào đó, chúng tôi đã sử dụng phương pháp thực nghiệm để xác định momen tổng của toàn bộ cụm bóc trứng và lựa chọn động cơ phù hợp cho máy.

3.3 1 Các chi tiết thành phần của máy (định hướng thiết kế)

Máy lột vỏ trứng cút bách thảo là thiết bị hiện đại, hoàn toàn thay thế quy trình bóc vỏ trứng bằng tay, giúp tiết kiệm thời gian và công sức Bài viết sẽ đi sâu vào từng chi tiết của máy để người đọc có cái nhìn rõ nét hơn về tính năng và hiệu quả của sản phẩm này.

Trục cuốn trứng đóng vai trò quan trọng trong quá trình lột trứng, giúp đưa trứng vào vị trí thích hợp để lột và đẩy trứng đã lột sang bên, tạo không gian cho trứng tiếp theo được lột.

Hình 3.6 Trục cuốn trứng theo thiết kế

 Cụm hai trục lột vỏ trứng: Ở phương pháp thủ công, người công nhân dùng tay đập dập sau đó lột vỏ trứng

Khi động cơ hoạt động, nó truyền động cho bộ truyền xích quay, dẫn đến việc hai trục cuốn chính cũng quay theo Lực ma sát tác động lên vỏ trứng sẽ khiến trứng bị bóc ra.

Hình 3.7 Cụm Chi tiết cơ cấu lột vỏ trứng

 Chi tiết khung và máng giữ trứng

Hình 3.8 Khung máy và thùng chứa

 Máy sau khi thiết kế

Hình 3.9 Thiết kế hoàn chỉnh

3.4 TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC MÁY

Dựa trên sơ đồ nguyên lý và bảng thông số yêu cầu của khách hàng, tiến hành tính toán động học cho thiết bị để xác định các thông số kỹ thuật chính như vận tốc chuyển động Sau đó, thiết kế và lựa chọn các chi tiết phù hợp cho hệ thống máy.

3.4 1 Tính toán chọn động cơ

Tiến hành thí nghiệm xác định momen cản của cụm chi tiết hoạt động bằng cách sử dụng động cơ servo Minac A5 Mục tiêu là tìm ra momen cản nhỏ nhất trên trục chính để có thể kéo cụm chi tiết bóc vỏ hiệu quả.

Hình 3.10 Động cơ servo minas A5

Ta tiến hành thí nghiệm để một lần 8 trứng trên cụm chi tiết lột vỏ và thu đƣợc bảng số liệu nhƣ sau :

Bảng 3.3 Thí nghiệm xác định momen cản của cụm chi tiết

Từ bảng số liệu ta xác định đƣợc M min  900(N.mm) thì máy có thể bóc đƣợc trứng Chọn M 1100(N.mm) để đảm bảo máy chạy không bị quá tải

Ta tính đƣợc công suất động cơ trên cụm chi tiết công tác

Chọn số vòng quay sơ bộ của động cơ là 300 vòng/phút

Công suất cần thiết động cơ điện: (theo công thức (3.11) tài liệu [3])

   ta chọn  x  0,93 (Theo bảng (3.3) tài liệu [3])

Dựa vào điều kiện làm việc, số vòng quay trục chính, công suất cần thiết và số vòng quay đầu ra của động cơ, chúng ta lựa chọn động cơ PANASONIC với các thông số kỹ thuật phù hợp.

Bảng 3.4 Thông số động cơ

Số vòng quay đầu ra (v/p)

Xích ống có cấu tạo đơn giản, giá thành thấp và khối lượng nhẹ, nhưng tuổi thọ của nó lại hạn chế do bản lề dễ bị mòn Do đó, loại xích này chỉ nên được sử dụng cho các bộ truyền không quan trọng và trong các ứng dụng tải nhẹ.

Xích ống có con lăn, hay còn gọi là xích con lăn, được cấu tạo tương tự như xích ống nhưng có thêm con lăn, giúp thay thế ma sát trượt bằng ma sát lăn giữa con lăn và răng đĩa xích Nhờ vào thiết kế này, độ bền mòn của xích con lăn cao hơn so với xích ống, làm cho nó trở thành lựa chọn phổ biến trong các ứng dụng với vận tốc từ 10 đến 15m/s.

Xích răng: Khả năng tải lớn, làm việc êm, giá thành cao do chế tạo phức tạp Áp dụng khi vận tốc làm việc trên 15 m/s

 Tính toán các thông số của đĩa xích: Đối với bộ truyền từ động cơ đến trục chính:

+Số răng đĩa xích và bước xích

- Chọn số răng đĩa xích động cơ: z 2  25

- Chọn số răng đĩa xích trục chính: z 1  25

+Khoảng cách trục và số mắt xích

- Tính toán sơ bộ khoảng cách trục a ( theo công thức (3.11) tài liệu [1]) a30 50  P c 130.12,7 381 mm

- Xác định số mắt xích:  1 2   2 1  2

- chọn x 86  (theo công thức (5.12) tài liệu [1])

 Tính toán lại khoảng cách trục (theo công thức (5.13) tài liệu [1])

 Kiểm nghiệm xích về độ bền

- Hệ số an toàn S: (theo công thức (5.15) tài liệu [1])

Q: tải trọng phá hỏng (N) (tra theo bảng (5.2) tài liệu [1]) chọn: Q 1  9000 N

1, 2 k d  : Hệ số tải trọng động, k d  1, 2 ứng với chế độ làm việc trung bình Vân tốc vòng của trục chính:

(4.18) Với n  300(v/ p) : Tốc độ động cơ

F v – lực căng do lực ly tâm sinh ra (vì cơ cấu quay với vận tốc chậm: F v ~ 0)

F 0– lực căng do trọng lƣợng nhánh xích bị động sinh ra

Công thức tính lực F được xác định bằng F = k q a, trong đó q là khối lượng của 1m xích (được tra cứu theo bảng 5.2 tài liệu [1]), với giá trị q được chọn là 0,35 kg Khoảng cách trục được ký hiệu là a (m), và hệ số k_f phụ thuộc vào độ võng của xích cũng như vị trí bộ truyền Cụ thể, k_f bằng 6 khi xích nằm ngang, 6 khi xích thẳng đứng, và 3 khi góc giữa đường nối trục và phương nằm ngang nhỏ hơn 40 độ.

[s] – hệ số an toàn cho phép, ta chọn   s 8  (tra theo bảng (5.10) tài liệu [1]) Đối với bộ truyền xích từ động cơ đến chính:

Vậy bộ truyền xích đủ bền

 Thông số của đĩa xích: Đĩa xích có số răng 25 và bước xích p c  12,7 (tính theo [3]) Đường kính vòng chia: p z c 12,7.25 101.11 ( ) d mm

4.21) Đường kính vòng đỉnh: d a  d  0,7 p x  101.11 0,7.12,7 110 (   mm ) (4.22)

Bảng 3.5 Thông số đĩa xích

Model Số răng Dp (mm) D0 (mm) D1 lỗ(mm)

-Ta xét từ điều kiện làm việc n300(v/ p)

- Chế độ làm việc ngày 6 giờ

-Chọn đai tròn đường kính 5mm

 Tính bộ truyền đai tỷ số U 1  1

-Ta có d 2  d 1 (1 ) Chọn  0,02 hệ số trƣợc

 vì vận tốc chênh lệch không nhiều và để tiện cho việc thiết kế, chọn

Vì đai tròn nối tùy ý nên khoảng cách trục không cần phải dịch chỉnh mà dịch chỉnh, ta có thể dịch chỉnh bằng cách nối cắt nối đai

 Tính góc ôm  1  180 0   180 0  1 Đai bắt thẳng:

Chọn chiều dài cắt đai l l  1 0,88 438.2.0,88 385,7(mm)   Đai bắt chéo:

Chiều dài đai cắt l l  1 0,88 450,14.0,88 396,12(mm)  

Kiểm nghiệm về điều kiện tuổi thọ

= i v max 10 / i s l   Với: i : Số lần cuốn của đai

Khi mua pulley đai tròn trên thị trường, bạn có thể tham khảo bảng catalogue của PIC design Pulley làm từ nhựa POM có khối lượng riêng nhỏ, dẫn đến momen quán tính không đáng kể Để thuận tiện cho việc gia công và sửa chữa, nên chọn b = 20mm, với bề dày dư để tiện thêm một rãnh đai nếu rãnh chính bị mòn Đường kính ngoài của bánh đai bị dẫn và bánh dẫn cũng cần được lưu ý.

 Xác định lực căng ban đầu và lực căng tác dụng lên trục :

 Lực tác dụng lên trục đai thẳng Theo CT 4.13/trang 58

 Lực tác dụng lên trục đai chéo:

 Tính bộ truyền đai tỷ số U 2  3, 2

 d 2  30.(3, 2 0,02) 95, 4(mm)   vì vận tốc chênh lệch không nhiều và để tiện cho việc thiết kế, chọn d 2  96(mm)

Vì đai tròn nối tùy ý nên khoảng cách trục không cần phải dịch chỉnh , ta có thể căng đai bằng cách nối cắt nối đai

Chọn chiều dài cắt đai l l  1 0,88 655,3.0,88 576,6(mm)  

Kiểm nghiệm về điều kiện tuổi thọ

= i v max 10 / i s l   Với: i : Số lần cuốn của đai

Chiều dài đai l  0,4382(mm) max

Chọn pulley bánh dẫn tính nhƣ trên

Kích thước pulley lớn: Chiều rộng pulleyB10(mm)

Vì pulley bắt lục giác chìm để tiện cho việc tạo ren

L m  d   Đường kính ngoài bánh đai bị dẫn:

 Xác định lực căng ban đầu và lực căng tác dụng lên trục :

 Lực tác dụng lên trục đai thẳng Theo CT 4.13/trang 58

Thiết kế mạch điện

Nhƣ vậy để có thể cho máy chạy ổn định và đảm bảo không xảy ra sự cố ta tiến hành thiết kế mạch điện cho máy

Để kết nối máy với mạng điện gia đình 220V, người dùng chỉ cần nhấn nút Start (SW1) để cung cấp điện cho motor hoạt động Trong trường hợp xảy ra sự cố hoặc cần ngừng máy ngay lập tức, chỉ cần nhấn nút Dừng khẩn cấp (Emergency).

3.5 2 Máy sau khi đƣợc chế tạo lắp ráp hoàn chỉnh

Hình 3.21 Máy khi đã hoàn thành

Hình 3.22 Máy chuẩn bị chạy thử

KIỂM TRA VỆ SINH THỰC PHẨM

VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG