GIỚI THIỆU
Tính cấp thiết của đề tài
Bánh tráng là một biểu tượng của sự sáng tạo trong nghệ thuật ẩm thực Việt Nam, mang đến những món ăn độc đáo và hấp dẫn từ những nguyên liệu địa phương quen thuộc Trong những năm gần đây, bánh tráng không chỉ phổ biến trong các gia đình và nhà hàng trong nước mà còn được xuất khẩu cho người Việt ở nước ngoài và thực khách quốc tế Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng, việc nâng cao chất lượng sản phẩm và giảm giá thành là rất cần thiết Tuy nhiên, các làng nghề sản xuất bánh tráng hiện gặp khó khăn về số lượng và giá cả Hệ thống sản xuất hiện tại đang đối mặt với thách thức lớn về hao phí, dẫn đến giá thành cao Do đó, việc nghiên cứu và phát triển hệ thống tráng hấp bánh tráng tự động là cần thiết, nhằm tạo ra sản phẩm chất lượng cao, giảm giá thành, giảm sức lao động và nâng cao năng suất, từ đó tăng cường sức cạnh tranh trên thị trường quốc tế.
Hệ thống sản xuất bánh đa mới được thiết kế để đáp ứng nhu cầu và điều kiện sản xuất, từ bán thủ công đến công nghiệp, giúp nâng cao chất lượng sản phẩm và giảm giá thành đáng kể Người tiêu dùng luôn ưu tiên lựa chọn bánh đa chất lượng với giá cả hợp lý cho mỗi bữa ăn ngon miệng.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
1.2.1 Ý nghĩa khoa học Đây là công nghệ tráng bánh hoàn toàn mới, hoạt động một cách tự động và linh hoạt Hệ thống tráng bánh được ứng dụng từ cách nội suy đường tròn của máy gia công phay CNC Đó là nguyên nhân tạo nên tính ổn định và linh hoạt cho máy
1.2.2 Ý nghĩa thực tiễn Đề tài đã chế tạo thử nghiệm thành công quá trình tráng bánh tự động, tạo ra sản phẩm tròn, đều, và giúp nâng cao năng suất, giảm sức lao động, đáp ứng nhu cầu đề ra.
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Đề tài “Tính toán thiết kế và chế tạo hệ thống tráng hấp bánh đa tự động.” được thực hiện theo các mục tiêu sau:
- Thay đổi công nghệ tráng bánh mới
- Công nghiệp hóa ngành sản xuất bánh tráng
- Xác định các thông số kết cấu máy
- Nghiên cứu chế tạo hệ thống tráng bánh
- Tính toán thông số tối ưu cho mô hình
- Hoàn thiện thiết kế kết cấu máy
- Tạo ra bánh tráng đạt chất lượng
Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu
- Đề tài sẽ tập trung nghiên cứu sản xuất bánh tráng dạng tròn mỏng dùng để cuốn bánh và bánh tráng nướng
- Hệ thống tráng, hấp bánh tự động
- Đề tài tập trung tính toán, thiết kế, chế tạo hệ thống tráng, hấp bánh tự động với năng suất 1000 sp/h
Do hạn chế về thời gian và ngân sách, quá trình chế tạo chỉ được thực hiện cho các bộ phận như bộ phận tạo hình, băng tải hấp bánh, và hệ thống truyền động cho băng tải cùng bộ phận tạo hình.
Phương pháp nghiên cứu
1.5.1 Cơ sở pháp luận Đề tài được nghiên cứu dựa trên khảo sát thị trường thực tiễn cùng nhu cầu người dùng Đi từ phân tích lí thuyết đến thử nghiệm để hoàn thiện thiết kế, cùng với sự hỗ trợ từ giáo viên hướng dẫn ( Th.S Phan Thanh Vũ )
Thu thập các tài liệu trên sách và internet có liên quan tới nội dung nghiên cứu và khảo sát thực tế
- Nghiên cứu xử lý chế tạo khâu tạo hình sản phẩm và hoàn thiện kết cấu máy
- Thiết kế chế tạo kết cấu máy tráng bánh hoàn chỉnh
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BÁNH ĐA
Bánh đa và ý nghĩa trong đời sống
2.1.1 Giới thiệu và phân loại bánh đa a Giới thiệu
Bánh tráng, hay còn gọi là bánh đa, là loại bánh được làm từ tinh bột mỏng, phơi khô và có thể được chế biến theo nhiều cách khác nhau Tại miền Bắc Việt Nam, bánh này thường được nướng giòn và gọi là bánh đa nướng, trong khi miền Nam gọi là bánh tráng nướng Ngoài ra, bánh tráng còn được sử dụng để làm nem cuốn hoặc ăn kèm với các món ăn khác Đây là nguyên liệu chính để tạo nên món ăn đặc trưng của Việt Nam, như nem hay bánh đa nem.
Bánh có nhiều hình dạng và kích thước khác nhau, từ dày đến mỏng, với độ dày từ 0,1 đến vài milimet Chúng có thể có hình tròn, hình vuông hoặc chữ nhật với kích thước a.b, và độ mềm cứng của bánh cũng thay đổi tùy thuộc vào mục đích sử dụng.
Bánh thường được sử dụng để nướng hoặc kết hợp với các loại thực phẩm khác, tạo nên những món ăn hấp dẫn Ngoài ra, bánh còn là nguyên liệu quan trọng trong việc chế biến các món như cuốn ram, cuốn nem Phân loại bánh rất đa dạng, phù hợp với nhiều cách chế biến khác nhau.
Bánh đa có nhiều loại khác nhau tùy thuộc vào nơi sản xuất, hình dạng, kích thước, độ dày, độ khô, phương pháp sản xuất, nguyên liệu và mục đích sử dụng của người tiêu dùng.
Bánh tráng thường có hai hình dạng chính là tròn và vuông Bánh tráng hình tròn thường được sản xuất theo phương pháp thủ công, trong khi bánh tráng hình vuông được tạo ra từ hệ thống tráng bánh tự động.
- Dựa vào nguyên liệu: o Bánh làm từ bột mì o Bánh làm từ gạo o Bánh làm từ bắp o Bánh làm từ khoai mì
- Dựa vào gia vị: o Bánh tráng ngọt o Bánh tráng mặn o Bánh tráng lạt
- Dựa theo công dụng của bánh: o Bánh tráng nướng
4 o Bánh tráng nhúng o Bánh tráng cuốn
Một số loại bánh đa trên thị trường:
2.1.2 Tình hình sản xuất bánh tráng nước ta
Bánh đa không chỉ là món ăn phổ biến của người Việt mà còn là đặc sản mang đậm nét văn hóa truyền thống, thu hút sự chú ý của du khách trong và ngoài nước.
Món ăn từ bánh đa là một phần quan trọng trong bữa ăn của mọi gia đình, không chỉ ở Việt Nam mà còn ở nước ngoài Những món ăn này rất đa dạng và ngon miệng, có thể giới thiệu cho bạn bè quốc tế và thậm chí xuất khẩu ra thị trường nước ngoài.
Hằng năm, nhu cầu tiêu thụ bánh đa tăng cao, nhưng sản xuất không đủ đáp ứng do chủ yếu dựa vào phương pháp thủ công truyền thống, dẫn đến năng suất thấp và phụ thuộc vào thời tiết Các cơ sở sản xuất bánh đa thường nằm rải rác tại các làng nghề, với quy trình sản xuất tốn nhiều thời gian và chỉ hoạt động hiệu quả trong mùa nắng Tuy nhiên, vào mùa mưa, đặc biệt gần dịp Tết Nguyên Đán, nhu cầu tiêu thụ bánh đa lại tăng mạnh, gây khó khăn cho việc đáp ứng nhu cầu của thị trường.
Trên thị trường hiện nay, có nhiều hệ thống và cơ sở sản xuất bánh đa, bao gồm cả hình thức thủ công và công nghiệp, tuy nhiên, những nơi này chỉ mang lại một số lợi ích cơ bản cho người tiêu dùng.
6 người lao động nhưng năng suất không ổn định, chất lượng bánh thấp và tốn nhiều lao động
Sự ra đời của hệ thống dây chuyền tráng hấp công nghệ tự động liên tục hiện đại là cần thiết để đáp ứng nhanh chóng nhu cầu của người tiêu dùng, đồng thời giảm bớt sức lao động và nâng cao năng suất Nhờ đó, sản phẩm bánh đa ngày càng phong phú và đa dạng hơn.
Công nghệ sản xuất bánh đa
2.2.1 Sản xuất bánh thủ công a Quy trình sản xuất
Hình 2.4: Sơ đồ quy trình sản xuất bánh đa thủ công b Quy trình sản xuất
Gạo có độ dẻo, thơm vừa
Sau khi lựa chọn loại gạo phù hợp, bạn cần định lượng gạo và cho vào thùng nước để vo gạo cho sạch Theo kinh nghiệm, việc vo gạo hai lần là đủ để đảm bảo gạo được sạch sẽ.
Gạo sau khi vo sạch sẽ được cho vào thùng ngâm với nước sạch, có thể là nước máy hoặc nước giếng không có mùi Quá trình ngâm gạo sẽ diễn ra cho đến khi hạt gạo nở mềm.
Để làm cho gạo trương phồng mềm nhũn, bạn nên thêm muối ăn với tỉ lệ 10:1 Một ít muối không chỉ giúp tăng cường hương vị cho bánh mà còn cải thiện chất đạm Thời gian ngâm gạo thường dao động từ ba đến năm giờ, tùy thuộc vào từng loại gạo.
Ngâm gạo có nhiều mục đích quan trọng, bao gồm làm mềm gạo để quá trình xay nghiền trở nên dễ dàng hơn, giúp gạo hút nước và trương nở, đồng thời làm sạch tạp chất bên ngoài Ngoài ra, ngâm gạo còn giúp hydrat hóa các chất dinh dưỡng như protein, glucid và lipid, từ đó dễ dàng phân tán vào dịch huyền phù sau này.
Dùng máy xay bột nước, gạo cho cùng với nước vào xay, ta được bột gạo lỏng để làm bánh
Hình 2.5 : Thiết bị xây bột
Sau khi xay, bột lỏng được cho vào chậu để lắng trong khoảng 10 đến 12 giờ Sau thời gian này, bột lắng sẽ được lấy ra và khuấy đều để kiểm tra độ sánh, đảm bảo phù hợp với yêu cầu của từng loại bánh.
- Tráng bánh: Tráng bánh là công việc tạo hình bánh, thường bánh thủ công có dạng tròn
Hình 2.6: Tráng bánh thủ công
Băng hấp là một loại băng vải đặc biệt, thường được làm từ vải For hoặc Jean, được sử dụng phổ biến trong ngành làm bánh Băng vải này được xếp thành một hoặc hai lớp và được trùm kín lên miệng nồi hấp, nơi được gia nhiệt bằng củi Để đảm bảo quá trình hấp diễn ra hiệu quả, cần khoét một lỗ nhỏ ở cạnh mép nồi để thêm nước khi cần thiết.
Để làm bánh tráng, đầu tiên cho bột vào muỗng và trải đều lên băng vải thành lớp mỏng Sau đó, đậy nắp nồi hấp và hấp trong khoảng 5 đến 10 giây Khi bánh chín, dùng đũa tách bánh ra khỏi băng vải và đặt lên vỉ cho nguội.
Hình 2.7: Nồi hấp thủ công
Vỉ được làm bằng tre, nứa được đan thành vỉ có kích thước hình chữ nhật, bánh chín được trải đầy vỉ rồi mang phơi
Bánh được phơi dưới ánh nắng tự nhiên cho đến khi đạt độ khô cần thiết Sau khi bánh khô, quá trình đóng gói và bảo quản sẽ được thực hiện để sẵn sàng cho việc sử dụng.
Hình 2.8: Tráng bánh thủ công
2.2.2 Hệ thống sản xuất bánh đa a Sơ đồ hệ thống tráng dạng băng tải
Hình 2.9: Dây chuyền sản xuất bánh đa bán thủ công bằng máy
1- Động cơ điện 8- Xã tràng
2- Đường bột hấp 9- Thùng chứa bột tràng
3- Bột lỏng 10- Van vệ sinh
5- Đường bột xuống 12- Máng dẫn định dạng
6- Thanh chắn bột 13- Lò xo
7- Máng chứa bột 14- Tang dẫn động
15- Băng tải dưới 22- Tang dẫn động
16- Bột vào tủ hấp 23- Tấm phên
17- Tủ hấp 24- Bánh đa trên mặt vỉ
18- Nước ngưng ra 25- Tang đuôi
19- Băng tải trên 26- Lò hơi
20- Tang đuôi 27- Bình tách hơi ẩm
21- Dao gạt 28- Đường hơi vào tủ hấp b Quy trình công nghệ sản xuất
Bột được đưa từ bể lên thùng chứa và qua máng dẫn, với lưu lượng điều chỉnh bởi van, trước khi được cấp lên băng vải Kích thước bánh được định dạng và điều chỉnh bởi bộ phận tạo hình Sau đó, bột được kéo qua bộ phận này và rải đều vào buồng hấp Sau khoảng 10 giây, bánh chín và được dao gạt tách ra khỏi băng vải, đặt lên tấm vỉ chuyển động bằng hệ băng tải riêng Tấm vỉ được lấy ra liên tục để phơi nắng cho đến khi bánh đạt độ khô mong muốn, sau đó được cắt theo kích thước tùy chọn, cuối cùng đóng bao và nhập kho.
Hơi hấp được cấp từ nồi hơi nhỏ và được đốt củi hoặc than đá
Hình 2.10: Hệ thống tráng hấp bánh dạng băng tải
CHƯƠNG 3 : XÂY DỰNG Ý TƯỞNG VÀ PHÂN TÍCH LỰA
CHỌN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRÁNG HẤP BÁNH ĐA TỰ ĐỘNG
Yêu cầu và nhiệm vụ thiết kế
Bánh tráng có đường kính: d = 330 mm
Thiết kế sơ bộ hình dạng và kết cấu máy
Tính toán chọn động cơ kéo băng tải, tính toán thùng chứa bột, tính toán nhiệt độ và công suất nồi hấp
Thiết kế và mô phỏng 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
Tiến hành chạy thử và khắc phục lỗi (nếu có)
3.1.3 Các tính năng cần đạt của máy
Cơ sở thiết kế máy cần đáp ứng các tiêu chí quan trọng như tính liên tục và liên hoàn, khả năng tự động hóa, đa dạng sản phẩm, nâng cao năng suất, tiết kiệm năng lượng và đảm bảo tính kinh tế cao.
Kết cấu máy cần phải hoạt động như một khối liên hoàn, với sự ảnh hưởng lẫn nhau giữa các bộ phận, nhằm tạo ra sản phẩm đáp ứng yêu cầu về cả số lượng và năng suất.
Sản phẩm được sản xuất liên tục với các thiết bị hoạt động đồng bộ, bột được cung cấp đều đặn qua máy cấp bột lên băng hấp Sau đó, sản phẩm được tách ra khỏi băng hấp và chuyển sang vỉ trên băng tải để lấy bánh.
Thiết bị cấp bột, thiết bị hấp và băng tải cần hoạt động một cách êm ái và hiệu quả Nhiệt độ hơi phải được duy trì ổn định trong một khoảng nhất định để đảm bảo quy trình sản xuất Hệ thống sẽ tự động ngừng hoạt động khi phát hiện sự cố, đảm bảo an toàn cho người sử dụng và thiết bị.
Các trục đều được dẫn động qua một thiết bị giảm tốc, nên tốc độ của các bộ phận đều có thể điều chỉnh được
Nguồn năng lượng cung cấp cho máy làm việc bao gồm năng lượng điện để vận hành các động cơ điện và nguồn năng lượng nhiệt để tạo ra hơi bão hòa, phục vụ cho quá trình hấp và sấy.
Tất cả thiết bị sử dụng nhiệt, bao gồm nồi hơi, đường ống dẫn hơi và tủ hấp, cần phải được cách nhiệt hiệu quả để giảm thiểu tổn thất nhiệt.
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 cao, số lao động trực tiếp tham gia thấp.
Phân tích lựa chọn các phương án thiết kế
3.2.1.1 Bộ phận cấp bột bằng máng hộp có điều chỉnh lưu lượng
Cấp bột là quy trình vận chuyển bột từ thùng chứa lên khung tạo hình, nhằm tạo ra lớp màng bột cung cấp cho băng hấp Độ dày của lớp bột có thể được điều chỉnh thông qua máng cấp bột.
Hình 3.1: Cấp bột bằng máng hấp có điều chỉnh lưu lượng
1- Cánh khuấy 4- Động cơ điện
3- Van cấp bột 6- Máng dẫn
7- Van điều chỉnh 9- Khuôn hình hộp
8- Tang quay 10- Băng tải b Nguyên lý làm việc
Sau khi cấp bột vào thùng chứa (5) tại đây bột được khuấy trộn bởi cánh khuấy
Động cơ điện với hộp giảm tốc truyền động cho thùng bột được đặt cao hơn băng tải hấp, tạo ra độ lệch áp suất thủy tĩnh và trọng lượng cột lỏng Bột được cung cấp xuống băng vải qua máng dẫn hình hộp trong bộ phận tạo hình, giúp tạo biên dạng hình tròn cho bột Khi bột đổ xuống băng vải, nó được tập trung trong hộp, được thiết kế với ba mặt tiếp xúc với băng vải Mặt còn lại cho phép điều chỉnh khe hở giữa bề mặt băng và mép thanh gạt, giúp băng tải chuyển động và lớp bột được gạt thành những lớp mỏng đều đặn.
3.2.1.2 Hệ thống cấp bột bằng trục a Sơ đồ nguyên lý
Hình 3.2: Cấp bột bằng trục
3- Van cấp bột 10- Lò xo
5- Thùng chứa bột lỏng 12- Van vệ sinh
6- Thanh chắn 13- Bình gom bột tràn
7- Máng dẫn 14- Ống xả tràn
9- Tang quay 16- Van dẫn bột
Bột được khuấy trong thùng chứa và sau đó được đưa xuống máng chứa qua ống và van xả Trục quay được điều khiển bởi động cơ thông qua bộ truyền xích, trong khi thanh chắn cản bớt bột bám lên trục quay.
Máng dẫn (7) được đặt sát lên trục và băng tải (8), giúp dòng bột chảy đều Bề dày của máng tạo cản, khiến bột tràn lên và rơi xuống băng tải, trong khi mép cuối của máng đóng vai trò như thanh gạt, đảm bảo quá trình vận chuyển diễn ra liên tục.
3.2.1.3 Phân tích lựa chọn kết cấu cho hệ thống cấp bột a Phương án cấp bột bằng máng tự chảy có van điều chỉnh
- Dễ chế tạo và lắp đặt
- Dễ sửa chữa và thay thế
- Khó điều chỉnh lưu lượng chính xác
- Không thuận lợi cho việc bố trí tự động b Phương pháp cấp bột bằng trục
- Năng suất cấp bột cao
- Bột cấp liên tục đều đặn
- Có thể điều chỉnh lưu lượng dày mỏng
- Người vận hành thao tác dễ dàng
- Thuận lợi cho việc bố trí tự động
- Đòi hỏi chế tạo trục tương đối chính xác
- Đòi hỏi vận tốc trục cấp bột sao cho bột qua băng tải vải phải bằng nhau
- Truyền động cho trục là động cơ có hộp giảm tốc
- Giá thành cao hơn phương án trên c Đánh giá lựa chọn phương án thiết kế
Sau khi phân tích ưu nhược điểm của hai phương án, hệ thống cấp bột bằng máng tự chảy có van điều chỉnh được lựa chọn là phương án hợp lý nhất.
Dễ chế tạo và lắp đặt
Dễ sửa chữa và thay thế
Quá trình hấp là quá trình làm chín bột bằng nguồn nhiệt có thể là hơi nước hoặc bề mặt nóng bằng điện trở
Để đảm bảo chất lượng sản phẩm, thời gian hấp cần được kiểm soát chính xác, nhiệt độ hấp phải duy trì ổn định, và vận tốc băng tải phải đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật, nhằm đảm bảo băng tải hoạt động liên tục và hiệu quả.
3.2.2.1 Hệ thống hấp bằng nồi đốt trực tiếp đặt dưới băng hấp a Sơ đồ nguyên lý
Hình 3.3: Hấp bằng nồi đốt trực tiếp
1- Động cơ điện 6- Băng tải lưới
2- Truyền xích 7- Bột hấp chín
3- Tang dẫn động 8- Tang đuôi
4-Băng tải trên 9- Nồi đun nước
5- Nắp nồi hấp 10- Buồng đốt b Nguyên lý làm việc
Bột được cung cấp từ hệ thống qua máng dẫn, được điều chỉnh độ dày và kích thước trước khi đổ xuống băng tải Tại đây, bột được kéo thành màng mỏng và đưa vào khoang hấp, nơi chứa hơi bão hòa ở nhiệt độ 100°C Trong khoang hấp, màng bột nhận nhiệt từ hơi nước bão hòa trong thời gian nhất định, giúp bột kết tinh và chín thành bánh đa Tốc độ băng tải được điều chỉnh ổn định dựa trên thời gian hấp và chiều dài nồi hấp, với động cơ điện truyền động thông qua hộp giảm tốc.
16 chứa nước được gia nhiệt đến sôi bốc hơi bằng củi hoặc bằng than tổ ong trong buồng đốt củi (10)
3.2.2.2 Hệ thống hấp bằng tủ hấp có hơi cấp từ nồi hơi nhỏ a Sơ đồ nguyên lý
Hình 3.4: Hấp bằng hệ thống cấp hơi từ nồi hơi nhỏ
1- Động cơ điện 8- Van cấp hơi
2- Bộ truyền xích 9- Nước ngưng ra
3- Tang dẫn động 10- Tang đuôi
4- Băng tải trên 11- Bột chín trên
5- Tủ hấp 12- Thiết bị tách hơi
6- Nắp tủ hấp 13- Nồi hơi
7- Băng tải dưới b Nguyên lý làm việc
Phương pháp này sử dụng hơi được cấp từ một nồi hơi nhỏ, nồi hơi kiểu đứng, có khả năng đốt bằng than thủ công hoặc củi gỗ Nồi hơi này có công suất từ vài chục đến vài trăm kilogam hơi mỗi giờ, cung cấp hơi bão hoà ẩm cho thiết bị tách ẩm.
Hơi bão hoà khô được dẫn qua van cấp hơi và đưa vào khoang hấp của hộp hấp, nơi được bao bọc bằng băng tải Khoang hấp có khe hở cho phép băng tải vào và ra, giúp trao đổi nhiệt hiệu quả Lớp bột trên băng tải được kéo vào khoang hấp để tiếp tục quá trình xử lý.
Tốc độ hấp của băng vải phụ thuộc vào chiều dài thiết bị và thời gian hấp Sau khi ra khỏi thiết bị, bột sẽ chín hoàn toàn Hơi bão hòa, sau khi trao đổi nhiệt với bột có nhiệt độ thấp, sẽ ngưng tụ thành màng và chảy xuống đáy nồi, được thải ra ngoài qua van nước ngưng định kỳ.
Truyền động cho băng tải là động cơ điện (1) thông qua hộp giảm tốc và bộ truyền đai (2), tang dẫn động (3) và tang đuôi
3.2.2.3 Phân tích lựa chọn kết cấu cho hệ thống hấp a Phương pháp hấp bằng nồi hơi đốt trực tiếp dưới băng hấp
- Đơn giản, dễ chế tạo
- Khó bố trí lắp đặt
- Khó bố trí tự động
- Khó vận hành ổn định
- Lượng hơi tiêu tốn trên đơn vị vật liệu cao
- Khó mở rộng hoặc cải tiến cho mục đích khác b Phương pháp hấp dùng tủ hấp có hơi cấp từ nồi hơi nhỏ
- Kết cấu tủ hấp gọn, đơn giản
- Dễ lắp đặt bố trí
- Lượng hơi và nhiệt độ hơi cấp ổn định
- Do có lò hơi riêng nên dễ dàng nâng công suất hơi, sử dụng cho nhiều mục đích khác
- Năng suất hấp cao có thể mở rộng
- Phương pháp tiên tiến phù hợp với làm việc tự động
- Do có nồi hơi công suất riêng nên có giá thành cao, chiếm nhiều diện tích mặt bằng
- Tốn chi phí vận hành c Đánh giá lựa chọn phương án thiết kế
Sau khi phân tích ưu và nhược điểm của hai phương án giới thiệu, chúng tôi quyết định chọn phương án sử dụng tủ hấp có hơi cấp từ nồi hơi nhỏ, nhờ vào những ưu điểm nổi bật mà nó mang lại Tuy nhiên, cần lưu ý rằng phương án này có nhược điểm là giá thành tương đối cao và chi phí vận hành cũng tốn kém.
3.2.3 Chọn phương án dẫn động cho các bộ phận
3.2.3.1 Băng tải a Giới thiệu băng tải hấp
Hệ thống băng tải là một trong các hệ thống vận chuyển hang hóa, sản phẩm, nguyên nhiên liệu hiệu quả nhất trong đời sống và sản xuất
Mỗi loại băng tải sẽ được ứng dụng để làm việc trong môi trường khác nhau
Có các loại băng tải như sau:
- Băng tải đứng b Băng tải hấp
Để đáp ứng yêu cầu của nguyên liệu hấp, băng tải vải là lựa chọn tối ưu vì nó không chỉ vận chuyển mà còn hỗ trợ quá trình hấp Hơn nữa, với vật liệu vận chuyển có dạng bảng mỏng, băng tải vải phẳng sẽ là sự lựa chọn phù hợp nhất.
Hình 3.5: Kết cấu băng tải hấp
1- Tang dẫn động 3- Tang đuôi
2- Băng tải bằng vải c Băng tải phên
Do để vận chuyển bánh và phên nên cần băng tải bằng kim loại dạng phẳng để dễ vận chuyển hơn hoặc bằng lưới kim loại
Hình 3.6: Kết cấu băng tải phên
1- Tang dẫn động 3- Tang đuôi
2- Băng tải (lưới kim loại) d Phương pháp dẫn động cho băng tải
Băng tải thường được dẫn động bằng động cơ điện, mang lại sự tiện lợi trong quá trình vận hành Đặc biệt, khi sử dụng động cơ điện có số vòng quay thay đổi, việc điều chỉnh tốc độ hoặc số vòng quay sẽ được thực hiện thông qua bộ điều tốc, giúp tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của băng tải.
Hộp giảm tốc của băng tải được sử dụng là loại hai cấp đồng trục, kết nối với động cơ qua khớp nối đàn hồi nhằm giảm chấn Để truyền động từ trục ra hộp giảm tốc đến băng tải, do khoảng cách trục lớn, bộ truyền đai là lựa chọn tối ưu Bộ truyền đai không chỉ lắp ráp nhanh chóng mà còn có kết cấu gọn gàng và chi phí thấp.
Ta nên tính toán chung một động cơ truyền động có cùng số vòng quay thay đổi được nhưng đồng loạt một tốc độ ở đầu ra
3.2.4 Bộ phận tạo hình sản phẩm
Bộ phận tạo hình sản phẩm đóng vai trò quan trọng nhất trong "Hệ thống tráng hấp bánh đa tự động", quyết định hình dạng và kích thước của sản phẩm.
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA HỆ THỐNG TRÁNG BÁNH ĐA TỰ ĐỘNG
Thiết kế hệ thống cấp bột
4.1.1 Sơ đồ hệ thống cấp bột
Hình 4.1: Hệ thống cấp bột
1- Nắp đậy 5- Ống dẫn bột
4.1.2 Thiết kế khâu trộn bột a Thùng trộn
Thùng trộn có đường kính D = 500 mm
Chiều cao thùng trộn H = 500 mm
Chiều dày thùng: 2 mm b Khung đặt thùng chứa bột
Hình 4.3: Khung đặt thùng chứa
4.1.3 Thiết kế bộ phận khuấy trộn a Chọn loại cánh khuấy
Số liệu ban đầu: G` kg , 𝜗 = 1,698.10 -3 m 2 /s , 𝜌 = 990 𝑘𝑔/m 3
𝜌 : Khối lượng riêng của chất lỏng
Chọn cánh khuấy kiểu mái chèo có số vòng quay : n = 30 (vòng/phút) b Tính toán thiết bị khuấy
Thể tích chất lỏng trong thiết bị:
Kích thước thiết bị khuấy:
- Chọn đường kính thiết bị D = 0.5 m
- Chiều cao mức lỏng trong thiết bị được xác định :
- Chọn hệ số chứa đầy thiết bị là 𝛽= 𝐻
- Chiều cao của thiết bị được xác định bởi công thức:
0,75 = 0,4 m c Tính toán kích thước cánh khuấy
Với cánh khuấy dạng mái chèo bản 4 cánh nghiêng 45°, ta chọn:
3 = 0,17 m d Chế độ thuỷ động trong thiết bị
Chọn tốc độ cánh khuấy n = 30 vòng/phút, quy đổi sẽ được n = 0,5 vòng/giây Như vậy, chuẩn số Reynolds cánh khuấy được xác định:
Như vậy, thiết bị hoạt động trong chế độ chảy tầng e Xác định chuẩn số công suất khuấy
Chuẩn số công suất được xác định theo công thức 4.17 tài liệu [3]:
Với C, m được xác định theo bảng 4.4 tài liệu [3] , từ bảng 4.4 đối với loại mái chèo C = 5,05 và m = 0.2
Như vậy, phương trình được viết lại
Công suất cánh khuấy được xác định theo công thức 4.12 tài liệu [3]
Chọn hiệu suất cánh khuấy 𝜂 = 0,92 và hệ số tải an toàn của động cơ là β =1,15 Như vậy, công suất động cơ cánh khuấy được xác định theo:
0,92 = 0,071 kw ≈ 72 𝑊 Vậy công suất cho thiết bị khuấy P r (W)
Hình 4.4: Thiết bị khuấy trộn
Tính toán thiết kế khâu hấp
4.2.1 Xác định các kích thước tính toán của khâu hấp
Sơ đồ cấu tạo nồi hấp
Hình 4.5: Sơ đồ cấu tạo nồi hấp
4.2.2 Tính toán các kích thước nồi hấp a Tính chiều dài nồi hấp
L = v.t (m) v: vận tốc băng tải m/s được tính theo công thức sau v = 1000x0.36/3600 = 0.1 m/s t(s) : thời gian hấp bánh t = t1 + t2 = 6 + 30 6 (s)
L1 = v t1 = 0.6 (m) chiều dài khoan hấp thứ nhất
L2 = v t2 = 3 (m) chiều dài khoan hấp thứ hai
L = l1 + l2 = 3 + 0.6 = 3,6 (m) b Tính chiều rộng băng tải hấp
Chiều rộng băng tải hấp được xác định bằng công thức:
Trong đó: Wt (m) là chiều rộng nồi hấp a: Khoản cách giữa mép băng tải tới biên nồi hấp
Wh: Chiều rộng băng tải hấp
Suy ra Wt = 0,5 - 2.0,05 = 0,4 (m) c Tính toán chiều cao nồi hấp
Hh = h1 + h2 (m) h1: Chiều cao từ đáy đến băng tải h1 = 0,07 (m) h2: Chiều cao từ băng tải đến nắp h2 = 0,03 (m)
4.2.3 Tính toán nhiệt cho nồi hấp
Xác định hệ số tỏa nhiệt từ màng ngưng hơi nước đến thành trong của nồi hấp Nhiệt độ vách thành trong của hộp: tw = 99 o C (chọn)
Nhiệt độ hơi bão hòa: ts = 100 o C (chọn)
Nhiệt độ của màng nước ngưng:
Tra bảng thông số vật lí của nước trên đường bão hòa tại tm = 99,5 o C
Nhiệt ẩn hóa tra theo hơi bão hòa ts = 100 o C là r = 2256,8 kJ/kg (bảng nước và hơi nước bảo hòa theo nhiệt độ)
Xác định đường kính tương đương của hộp :
Trong đó: h là chiều cao hộp hấp h = 0,1 m b là chiều rộng hộp hấp b = 0,5 m c là cạnh nghiên hộp hấp c = 0,288 m
Thế số vào công thức, ta được : dtđ =2𝑥0.1+0.5+2.0.288
Xem nồi hấp như ống nằm ngang với đường kính là 𝑑 𝑡đ = 0.4 (m) thì hệ số tỏa nhiệt 𝛼 1 được xác định theo công thức sau :
Nhiệt lượng do hơi cấp truyền qua nồi hấp
Trong đó: α1 là hệ số tỏa nhiệt ts là nhiệt độ hơi bảo hòa tw là nhiệt độ vách thành trong hộp
Xác định hệ số tỏa nhiệt từ vách nồi hấp đến môi trường xunh quanh
𝑡 𝑤2 : Nhiệt độ thành ngoài của nồi hấp
𝑡 𝑓 : Nhiệt độ môi trường bênh ngoài nồi hấp
Xác định hệ số truyền nhiệt k
Lớp cách nhiệt thành nồi hấp:
Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt
L1 là chiều dài nồi hấp thứ nhất
L2 là chiều dài nồ hấp thứ hai
Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường xung quanh
𝑄 𝑚𝑡 = 87.6,6 (100 − 25) = 43065 (W) k là hệ số truyền nhiệt ts là nhiệt độ hơi bảo hòa
𝑡 𝑓 là nhiệt độ môi trường bênh ngoài nồi hấp
Xác định nhiệt lượng có ích
𝐺 𝑏 (kg/s) - Lưu lượng khối lượng bột:
Nhiệt dung riêng của bột:
Nhiệt độ hấp chín bột:
Nhiệt độ đầu vào của bột:
Xác định lượng hơi nước tiêu hao trong một giờ
Từ phương trình cân bằng nhiệt:
Trong đó: r: Nhiệt ẩn hóa của hơi bảo hòa khô ở 100 𝑜 r = 2257 (KJ/Kg)
2257.1000 ] 3600 = 89,2 (Kg/h) Giả sử hiệu suất sử dụng nhiệt của thiết bị hấp là 80%, khi đó:
4.2.4 Tính toán băng tải hấp a Chiều rộng băng tải hấp
Băng tải đóng vai trò quan trọng trong việc vận chuyển lớp bột vào nồi hấp, vì vậy cần thiết kế chiều rộng băng tải phù hợp với kích thước nồi hấp và bánh tráng sản xuất.
Hình 4.6: Cấu tạo băng tải hấp
Trong đó: Bt – Chiều rộng băng tải a – Chiều rộng dự trữ b – Đường kính của bánh đa
Băng tải hấp được làm bằng vải đặt biệt Có có tính chịu nhiệt cao Thường dùng là vải Jean hoặc vải For
35 a = 50 mm Chiều rộng của băng tải được tính theo công thức thực nghiệm sau:
Bt = b + 2a = 300 +2.50 = 400 (mm) b Tính công suất cần thiết để dẫn động băng tải hấp
Hình 4.7: Sơ đồ băng tải và hộp hấp
Vì góc nghiêng của băng tải: β = 0 nên bột sau khi tráng đứng yên, không trượt trên băng tải
- Công suất trên trục băng tải được tính theo công thức 7.138 tài liệu [4]
L – Chiều dài băng tải giữ 2 trục
L = 4.6 m k - Hệ số phụ thuộc vào chiều rộng của băng tải k = 32 (chiều rộng băng tải B = 400)
G2 - năng suất khối lượng của băng tải
G2= 170 kg/h vt: Vận tốc băng tải vt = 0.1 m/s Thay số ta được:
N = (32.5.0,1 + 15.10 -4 0.17.5)1.5 = 0,0306 (kW) c Xác định lực kéo của băng
Lực kéo băng tải được tính theo công thức 7.138 tài liệu [4]
𝑁 = 𝐹 𝑘 𝑉 1000 Với: Fk (N) – Lực kéo căng của băng
N (kN) – Công suất dẫn động
Lực căng băng nhánh vào và nhánh ra được xác định theo công thức 7.139 và 7.140 tài liệu [4]
𝑒 𝑢.𝑎 − 1 Trong đó: u = 0.25 – hệ số ma sát, e u.a = 2,19 ( Bảng 10.3 sách Máy trục – vận chuyển)
4.2.5 Tính toán thiết kế tang trống chủ động a Tính đường kính tang trống D c t
Chiều dài L và đường kính tang trống D c t của tang trống phụ thuộc vào chiều rộng băng và loại băng
Trong đó: B = 400 mm – chiều rộng băng tải i = 1: số cốt vải
Chọn D c t = 60 mm b Tính vỏ tang trống
Chọn vật liệu là inox 316, ứng suất uống cho phép [σu] = 150 kg/cm2; giới hạn chảy [σch] = 2400 kg/cm2 c Lực tác dụng lên tang trống
- Lực tác dụng lên tang trống được tính theo công thức 7.141 tài liệu [4]
R (N) – Lực tác dụng lên vỏ tang
Sv (N) – Lực căng lớn nhất của băng tên nhánh vào α0 = 180 o – Góc ôm của băng
FR = 2Sv sin(α0/2) = 2.563,14 sin(180 o /2) = 1126,28 N/mm
Lực phân bố q được tính theo công thức 7.142 tài liệu [4]
- Momen uống lớn nhất xuất hiện trên vỏ tang khi chịu lực phân bố q:
- Ứng suất uống lớn nhất sinh ra trong vỏ tang [𝜎 𝑢 ]max được xác định theo công thức 7.143 tài liệu [4] :
M u max (Nmm) – Momen uốn sinh ra trên vỏ tang
M u - Momen chống uốn của vỏ tang
Với D, d (m) là đường kính ngoài và đường kính trong của vỏ tang; [𝜎 𝑢 ] ứng suất cho phép của vật liệu làm vỏ tang (inox 316)
Từ công thức (7.143) suy ra:
Bề dày vỏ tang: δv = (D-d)/2 = (60- 56)/2 = 2 mm
4.2.6 Tính toán thiết kế con lăn a Các con lăn đỡ nhánh làm việc
Các con lăn đỡ nhánh làm việc chịu tác dụng từ băng tải và vật liệu trên băng Chúng có nhiệm vụ chính là hỗ trợ và nâng đỡ băng tải trong quá trình vận hành.
Vật liệu để chế tạo con lăn thường là inox để phù hợp với vệ sinh an toàn thực phẩm
Lực này được xác định theo công thức 7.145 tài liệu [4]:
Do đó, lực tác dụng lên một cụm con lăn sẽ là:
Fcl l = Fcl/n (Công thức 7.146 tài liệu [4])
Fcl [N] là lực tác dụng lên hệ thống con lăn đỡ nhánh có tải, trong khi q* và qp (N) đại diện cho trọng lượng vật liệu và trọng lượng tấm băng phân bố trên mỗi mét chiều dài Công thức tính q* được xác định là q* = 𝑄.𝑚.
3,6.0,1 = 4,72 N (Công thức 7.147 tài liệu [4]) Với qb: 114 N/m;
Fcl 1 – Lực tác dụng lên 1 cụm con lăn đỡ nhánh làm việc n – Số cụm con lăn nhánh làm việc n = 2 theo thiết kế
L = 5 m – Chiều dài băng tải β = 0 – Góc nghiên đặt băng b Lực tác dụng lên 1 con lăn
- Tính chọn vỏ con lăn đở nhánh làm việc
Vật liệu chế tạo: thép không gỉ có σ3 = 150 N/cm 3 Đường kính: D = 60 mm d = 56 mm
- Tính toán vận tốc quay của trục tang
Vì số vòng quay của tang chủ động nhỏ nên cần chọn nhiều bộ truyền để có được tỉ số truyền tương đối lớn
- Vận tốc quay của tang tải:
Tính toán thiết kế bộ phận tạo hình sản phẩm
Hình 4.8: Bộ phận tạo hình
1- Cam định hình 2- Thanh gạt bột 1 3- Thanh gạt bột 2 4- Thanh trượt ngang 5- Con trượt ngang 6- Máng chứa bột 7- Tấm thủy tinh đỡ băng tải
4.3.2 Tính toán, thiết kế các chi tiết
Dựa vào kích thước bánh, không gian và kết cấu máy mà ta thiết kế các chi tiết như sau:
Vật liệu: nhựa Đường kính cam Dc = 115 mm
Chiều dài cam Lc = 400 mm
Hình 4.9: Cấu tạo cam tạo hình
Chiều dài thanh gạt bột: Ltg = 200 mm
Chiều rộng thanh gạt bột: atg = 185 mm Độ dày thanh gạt bột: btg = 5 mm
Hình 4.10: Cấu tạo thanh gạt bột
Kích thước máng chứa bột bao gồm chiều dài (am = 310 mm), chiều rộng (bm = 135 mm) và chiều cao giới hạn bột (hm) có thể điều chỉnh để thay đổi độ dày của bánh tráng.
4.3.3 Tính toán công suất bộ phận tạo hình sản phẩm
Thí nghiệm momen quay tối thiểu trên trục cam để bộ phận tạo hình hoạt động
Hình 4.12: Phân tích momen quay trên cam tạo hình
F là lực lực tác dụng làm quay cam
R là cánh tay đòn Chọn R là bán kính của trục nhỏ của cam R = 10 mm
80 10 800 Cam không quay tại các vị trí A
105 10 1050 Bộ phận định hình hoạt động bình thường
Bảng thí nghiệm momen quay
Hình 4.13: Các vị trí cần momen quay lớn nhất trên cam
Dựa vào bảng thí nghiệm, ta chọn lực vòng tác dụng lên xích tải trên cam tạo hình là 2F= 105 (N)
Công suất cần thiết để bộ phận tạo hình hoạt động
4.3.4 Tính toán khoảng cách của hai bộ phận tạo hình
Hình 4.14: Mô hình hai bộ phận tạo hình và nồi hấp nhỏ
Khoảng cách giữa các khung tạo hình là yếu tố quan trọng để đảm bảo bột được tráng đồng đều Để khung tạo hình thứ hai tráng bột trùng khớp với khung thứ nhất, khoảng cách giữa hai khung cần được xác định là Dth = 360; 720; 1080; 1440; 1800 mm Trong đó, khoảng cách được chọn là Dth = 1080 mm.
Tính toán bộ truyền động
Hình 4.17: Sơ đồ truyền động của hệ thống
1.- Bộ truyền xích giữa motor và tang dẫn
2.- Bộ truyền xích giữa trục tang dẫn và cam định hình
3.- Bộ truyền xích giữa hai cam định hình
Công suất cần thiết cho hệ thống băng tải và hai khuôn định hình:
Công suất trên băng tải Ptc = 0,0306 (kW)
Công suất trên hai khuôn định hình: Pdh = 0,0105 (kW), (thí nghiệm)
Công suất cần thiết được tính như sau:
𝞰: hiệu suất chung, 𝞰 được tính như sau:
Với: 𝞰x là hiệu suất bộ truyền xích
𝞰br là hiệu suất bộ truyền bánh răng
Để đạt hiệu suất tối ưu cho một cặp ổ lăn với công suất 0,073 kW, chúng ta nên lựa chọn motor giảm tốc DOLIN Mặt Bích có công suất đầu ra Pdc = 0,1 kW và tỉ số truyền từ 1:5 đến 1:200.
4.4.2 Tính toán bộ truyền xích giữa motor giảm tốc và trục tang a Chọn loại xích
Vì tải trọng xích va đập nhẹ, vận tốc thấp nên chọn xích con lăn b Xác định các thông số của xích và bộ truyền
Vì motor giảm tốc đã chọn có thể điều chỉnh tỉ số truyền từ 1:3 đến 1:200 nên ta chọn tỉ số truyền giữa motor giảm tốc và trục cam bằng 1
Theo bảng 5.4 tài liệu [1] ta chọn số răng của đĩa xích nhỏ z1 = 31, số răng của đĩa xích lớn: z2 = ux.z1 = 1.31 = 31< zmax = 120 răng
Theo công thức 5.3 tài liệu [1] ta có công thức tính toán:
P1= 0,1 kW (Công suất đầu ra của động cơ)
Theo công thức 5.4 và bảng 5.6 tài liệu [1] ta có:
K = k0.ka.kđc.kbt.kđ.kc
K0 = 1.25 (đừng kính tâm đĩa xích so với phương ngang >40 0 )
Kđc = 1 (điều chỉnh bằng 1 trong 2 đĩa xích)
Kbt = 1,3 (môi trường làm việc có bụi)
Kc = 1 (làm việc 1 ca/ngày)
Thay vào công thức 5.3 tài liệu [1] ta được:
Theo bảng 5.5 với k01, xích 1 dãy Ta chọn bước xích p = 12,7 (mm)
Theo công thức 5.12 tài liệu [1] ta có số mắt xích: a p z z z z p x a
Lấy số mắt xích chẳn x = 68 mắc xích
Tính lại khoảng cách trục theo công thức 5.13 tài liệu [1] ac = a + 0,5(xc – x)p = 229 + 0,5(68 – 67,1).12,7 = 235 (mm) Để xích không chịu lực căng quá lớn ta giảm a một lượng Δa: Δa = 0,003.a = 0,71 (mm)
Số lần va đập của xích theo công thức 5.14 tài liệu [1] i = 𝑧 1 𝑛 1
15.68 = 0,96 ≤ [𝑖] = 60 𝑚𝑚 c Kiểm nghiệm xích về độ bền
Theo công thức 5.15 tài liệu [1] v đ F t F F k s Q
Theo bảng 5.2 tài liệu [1] ta có tải trọng phá hỏng Q = 18,2 (kN)
Khối lượng 1 mét xích q1 = 0,75 kg
Kđ = 1,2 (chế độ làm việc trung bình)
P1 là công suất đầu ra của motor giảm tốc: P1 = 0,1 (kW)
Fv - Lực căng do lực li tâm sinh ra: Fv = q.v 2 = 3,8.0,2 2 = 0,152 (N)
F0 - Lực căng do nhánh xích bị động sinh ra: F0 = 9,81.kf.q.a
Lấy kf = 2 (vì bộ truyền thẳng đứng > 40 0 )
Theo bảng 5.10 tài liệu [1] với n = 31,8 vg/ph, [s] = 7 vậy s > [s] : Bộ truyền xích đảm bảo đủ bền d Đường kính đĩa xích
1 mm z d p d Đường kính ngoài đĩa xích: da1 = da2 = 133 mm e Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa xích
Theo công thức 5.18 tài liệu [1] ta có:
Kr : Hệ số xét đến ảnh hưởng số răng đĩa xích
Kd = 1 Do bộ truyền xích một dãy
Kđ = 1,2 Hệ số tải trong động
Fvd: Lực va đập trên một dãy xích (N)
A = 39,6 mm 2 là diện tích chiếu của bản lề (tra theo bảng 5.12 tài liệu [1])
[σH]: Ứng suất tiếp xúc cho phép tra theo bảng 5.11 tài liệu [1]
Theo bảng 5.11 trong tài liệu [1], để đảm bảo độ bền tiếp xúc cho các đĩa xích, chúng ta sử dụng thép 15 qua quá trình nhiệt luyện, đạt độ cứng bề mặt HRC60 Ứng suất tiếp xúc cho phép được xác định là [σH] = 1030 (Mpa).
Thấy: σH ≤ [σH] nên đảm bảo độ bền tiếp xúc f Xác định lực tác dụng lên trục
Theo công thức 5.20 tài liệu [1]
Với Kx : Hệ số kể đến trọng lượng tính xích Kx = 1,05 (do bộ truyền nằm thẳng đứng)
4.4.3 Tính toán bộ truyền xích giữa trục tang và trục cam a Chọn loại xích
Vì tải trọng xích va đập nhẹ, vận tốc thấp nên chọn xích con lăn b Xác định các thông số của xích và bộ truyền
Theo bảng 5.4 tài liệu [1] ta chọn số răng của đĩa xích nhỏ z1 = 31, số răng của đĩa xích lớn: z2 = ux.z1 = 1,92.31 = 60 < zmax = 120
Theo công thức 5.3 tài liệu [1] ta có công thức tính toán:
Theo công thức 5.4 và bảng 5.6 tài liệu [1] ta có:
K = k0.ka.kđc.kbt.kđ.kc
K0 = 1.25 (đừng kính tâm đĩa xích so với phương ngang >40 0 )
Kđc = 1 (điều chỉnh bằng 1 trong 2 đĩa xích)
Kbt = 1,3 (môi trường làm việc có bụi)
Kc = 1 (làm việc 1 ca/ngày)
Thay vào công thức 5.3 ta được:
Theo bảng 5.5 tài liệu [1] vói k01, xích 1 dãy Ta chọn bước xích p= 12,7 (mm) Khoảng cách trục: a = 22.p = 22.12,7 = 280 (mm)
Theo công thức 5.12 tài liệu [1] ta có số mắt xích:
Lấy số mắt xích chẳn x = 92 (mắc xích)
Tính lại khoảng cách trục theo công thức 5.13 tài liệu [1] ac = a + 0,5(xc – x).p = 280 + 0,5(91 – 90,6).12,7 = 282,54 (mm) Để xích không chịu lực căng quá lớn ta giảm a một lượng Δa: Δa = 0,003.a = 0,85 (mm)
Số lần va đập của xích theo công thức 5.14 tài liệu [1]
i x n i z c Kiểm nghiệm xích về độ bền v đ F t F F k s Q
Theo bảng 5.2 tài liệu [1] ta có tải trọng phá hỏng Q = 18,2 (kN)
Khối lượng 1 mét xích q1 = 0,75 kg
Kđ = 1,2 (chế độ làm việc trung bình) v = 𝑧 1 𝑡.𝑛 1
Fv - Lực căng do lực li tâm sinh ra: Fv = q.v 2 = 3,8.0,11 2 = 0,05 (N)
F0 - Lực căng do nhánh xích bị động sinh ra: F0 = 9,81.kf.q.a
Lấy kf = 4 (vì bộ truyền thẳng đứng > 40 0 )
Theo bảng 5.10, với n = 31,8 (vg/ph) và [s] = 7, ta có s > [s], chứng tỏ bộ truyền xích đảm bảo đủ độ bền Đường kính ngoài đĩa xích lần lượt là da1 = 133 mm và da2 = 249,936 mm, trong khi đường kính vòng chia là d1 = 125,53 mm và d2 = 242,78 mm Cuối cùng, cần thực hiện kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa xích.
Theo công thức 5.18 tài liệu [1] ta có:
Kr : Hệ số xét đến ảnh hưởng số răng đĩa xích
Kd = 1 Do bộ truyền xích một dãy
Kđ = 1,2 Hệ số tải trọng động
Fvd: Lực va đập trên một dãy xích (N)
A1 = 39,6mm 2 , diện tích chiếu của bản lề (tra theo bảng 5.12 tài liệu [1])
H ứng suất tiếp xúc cho phép tra theo bảng 5.11 tài liệu [1]
Để đảm bảo độ bền tiếp xúc cho các đĩa xích, theo bảng 5.11 trong tài liệu [1], cần sử dụng thép C45 có độ rắn bề mặt đạt HRC45 thông qua quá trình nhiệt luyện tôi, ram Ứng suất tiếp xúc cho phép được xác định là [σ] = 800 (Mpa).
Thấy: H [ H ] nên đảm bảo độ bền tiếp xúc f Xác định các lực tác dụng lên trục
Theo công thức 5.20 tài liệu [1]
Với Kx : hệ số kể đến trọng lượng tính xích Kx = 1,15 (do bộ truyền so với phương nằm ngang < 60 o )
4.4.4 Tính toán bộ truyền xích dẫn động giữa hai cam a Chọn loại xích
Vì tải trọng xích va đập nhẹ, vận tốc thấp nên chọn xích con lăn b Xác định các thông số của xích và bộ truyền
Vì motor giảm tốc đã chọn có thể điều chỉnh tỉ số truyền từ 1:3 đến 1:200 nên ta chọn tỉ số truyền giữa motor giảm tốc và trục cam bằng 1
Theo bảng 5.4 tài liệu [1] ta chọn số răng của đĩa xích nhỏ z1 = 31, số răng của đĩa xích lớn: z2 = ux.z1 = 1.31 = 31 < zmax = 120 răng
Theo công thức 5.3 tài liệu [1] ta có công thức tính toán:
P3 = P2.ηx – Pth = 0,095.0,95 – 0,0105 = 0,08 (kW) kn = n01/nIII = 50/16,6= 3,01 z1 = 31 => kz = 25/z1 = 0,81
Theo công thức 5.4 và bảng 5.6 tài liệu [1] ta có:
K = K0.Ka.Kđc.Kbt.Kđ.Kc
K0 = 1 (đừng kính tâm đĩa xích so với phương ngang < 60 0 )
Kđc = 1 (điều chỉnh bằng 1 trong 2 đĩa xích)
Kbt = 1,3 (môi trường làm việc có bụi)
Kc = 1 (làm việc 1 ca/ngày)
Thay vào công thức 5.3 tài liệu [1] ta được:
Theo bảng 5.5 với k01, xích 1 dãy Ta chọn bước xích p = 12,7 (mm)
Theo công thức 5.12 tài liệu [1] ta có số mắt xích: a p z z z z p x a
Lấy số mắt xích chẳn x = 190 (mắc xích)
Tính lại khoảng cách trục theo công thức 5.13 tài liệu [1] ac = a + 0,5(xc – x)p = 1003 + 0,5(190 – 189).12,7 = 1009,4 (mm) Để xích không chịu lực căng quá lớn ta giảm a 1 lượng Δa: Δa = 0,003.a = 3,03 (mm)
Số lần va đập của xích theo công thức 5.14 tài liệu [1]: i = 𝑧 1 𝑛 1
15.190 = 0,34 ≤ [𝑖] = 60 c Kiểm nghiệm xích về độ bền v đ F t F F k s Q
Theo bảng 5.2 tài liệu [1] ta có tải trọng phá hỏng Q = 18,2 (kN)
Khối lượng 1 mét xích q1 = 0,75 kg
Kđ = 1,2 (chế độ làm việc trung bình)
Fv -Lực căng do lực li tâm sinh ra: Fv = q.v 2 = 3,8.0,11 2 = 0,05 (N)
F0 -lực căng do nhánh xích bị động sinh ra: F0 = 9,81.kf.q.a
Lấy kf = 4 (vì bộ truyền nằm ngang < 40 0 )
Theo bảng 5.10 tài liệu [1] với n = 16,6 (vg/ph), [s] = 7 vậy s > [s] : bộ truyền xích đảm bảo đủ bền d Đường kính đĩa xích
Theo công thức 5.17 và bảng 13.4 tài liệu [1]:
1 z d p d (mm) da1 = 133 (mm) e Kểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa xích
Theo công thức 5.18 tài liệu [1] ta có:
Kr : Hệ số xét đến ảnh hưởng số răng đĩa xích
Kd = 1 Do bộ truyền xích một dãy
Kđ = 1,2 Hệ số tải trong động
Fvd: Lực va đập trên một dãy xích (N)
A = 39,6 diện tích chiếu của bản lề (tra theo bảng 5.12 tài liệu [1])
H ứng suất tiếp xúc cho phép tra theo bảng 5.11 tài liệu [1]
Theo bảng 5.11 trong tài liệu [1], để đảm bảo độ bền tiếp xúc cho các đĩa xích, thép 15 được nhiệt luyện để đạt độ cứng bề mặt HRC60, với ứng suất tiếp xúc cho phép là 1030 MPa.
Thấy: H [ H ] nên đảm bảo độ bền tiếp xúc f Xác định các lực tác dụng lên trục
Theo công thức 5.20 tài liệu [1]
Với Kx : Hệ số kể đến trọng lượng tính xích Kx = 1,15 (do bộ truyền nằm thẳng đứng) => Pr = 1,15.380,95 = 438 (N)
CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM
Chế tạo và thử nghiệm
Hình 5.2 : Chế tạo trục tang
56 Hình 5.3 : Hai thanh gạt bột
Hình 5.6 : Bộ phận tạo hình
Hình 5.7: Lắp ráp bộ phận tạo hình và bộ truyền lên khung
5.1.2 Thử nghiệm a Mục tiêu thử nghiệm
- Kiểm tra chất lượng bánh (chất lượng hình tròn của bánh, đường kính, bề dày, chất lượng bề mặt bánh)
- Kiểm tra độ ổn định của máy
- Kiểm tra tốc độ quay của động cơ lớn nhất mà máy hoạt động ổn đinh
Thí nghiệm tráng bánh tròn
Quy trình thí nghiệm bao gồm các bước quan trọng: đầu tiên, khởi động máy để chuẩn bị cho quá trình sản xuất Tiếp theo, đổ bột đã được pha sẵn vào máng tráng và điều chỉnh độ dày của bánh để kiểm tra chất lượng và kích thước sản phẩm Sau đó, điều chỉnh tốc độ động cơ nhằm kiểm nghiệm năng suất tối đa của máy Cuối cùng, kiểm nghiệm độ bền của máy bằng cách cho máy hoạt động liên tục trong 4 tiếng.
Hình 5.9: Bánh tráng thử nghiệm 1
Hình 5.10: Bánh tráng thử nghiệm 2
Hình 5.11 : Bánh tráng thử nghiệm 3
Nhận xét kết quả thí nghiệm:
Bánh tròn đều và có độ dày đồng nhất, không thay đổi ở các vị trí khác nhau trên bánh Nhìn chung, chất lượng của bánh này vượt trội hơn hẳn so với bánh tráng được làm thủ công.
Máy có thể hoạt động ổn định với tốc độ tối đa n = 40 vòng/phút, tương đương với khả năng sản xuất 1250 bánh/giờ, vượt qua mục tiêu ban đầu là n = 32 vòng/phút và 1000 bánh/giờ Sau 4 giờ thử nghiệm liên tục, máy vẫn giữ được sự ổn định trong quá trình vận hành.
Tuy nhiên khi tráng bánh có mè thì mè không được đều trên mỗi cái bánh.
Kết luận và kiến nghị
Từ các kết quả nghiên cứu và chế tạo, ta có thể đưa ra những kết luận sau:
Hệ thống sản xuất máy bánh tráng mới đã hoàn thiện công đoạn quan trọng nhất, cho phép tráng bánh tròn với chất lượng đáp ứng yêu cầu của người tiêu dùng.
Bộ phận tạo hình chạy rất ổn định Dễ dàng thay đổi cơ cấu, dễ dàng tháo lắp sữa chữa và nâng cấp
Chi phí chế tạo bộ phận tạo hình thấp so với máy chấn tạo hình và cắt tạo hình
Dễ vận hành Chỉ cần có kiến thức phổ thông là có thể sử dụng máy
Với những kết quả trên tác giả xin được đề nghị:
Tiến hành chế tạo nồi hấp, băng tải lấy bánh và nồi hơi để hoàn thiện “ Hệ thống tráng hấp bánh đa tự động”
Đưa hệ thống vào sản xuất thực tế với quy mô công nghiệp
Phổ biến rộng rải hệ thống khắp ba miền
Nghiên cứu sản xuất với tất cả các loại bánh tráng hiện có trên thị trường
Mở rộng sản xuất với nhiều loại sản phẩm khác nhau như: Sợi phở, hủ tiếu, mì quãng, bánh ướt
