GIỚI THIỆU
Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay, nhiều tỉnh thành đang phát triển trồng nghệ, một loại cây mang lại lợi ích kinh tế và sức khỏe cho người dân Nghệ, được coi là "thần dược", giúp ngăn ngừa ung thư và làm đẹp, đang thu hút sự đầu tư từ các hộ gia đình, đặc biệt ở vùng đất bazan màu mỡ Tinh bột nghệ, sản phẩm có giá trị cao về sức khỏe và thẩm mỹ, có giá bán đắt đỏ do quy trình chế biến vất vả Các cơ sở sản xuất lớn đầu tư vào thiết bị hiện đại và tuân thủ quy định nghiêm ngặt, trong khi các hộ gia đình vẫn sản xuất thủ công, tốn nhiều thời gian và công sức Do đó, việc nghiên cứu và chế tạo máy rửa nghệ phù hợp với nhu cầu của người sản xuất hộ gia đình là rất cần thiết.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Việc nghiên cứu chế tạo ra máy rửa gợi mở ra nhiều hướng mới, phương pháp mới về các thiết bị rửa và làm sạch trên thị trường
Nghiên cứu chế tạo yêu cầu sinh viên nắm vững kiến thức tổng hợp về cơ khí, bao gồm phay, tiện và hàn, cùng với khả năng tính toán thiết kế các bộ truyền và đánh giá tính bền của kết cấu Ngoài ra, sinh viên cần trang bị kiến thức về phần điện và làm quen với các phần mềm mà doanh nghiệp sử dụng trong sản xuất, từ đó giúp họ có thêm kinh nghiệm thực tiễn.
Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo không chỉ giúp sinh viên củng cố kiến thức đã học mà còn mở rộng hiểu biết về các loại máy móc thiết bị trên thị trường Qua đó, sinh viên nhận thức được nhu cầu thị trường và tầm quan trọng của việc áp dụng cơ khí vào sản xuất trong đời sống.
Sản phẩm sau khi hoàn thành được đưa đến người sử dụng phụ vụ cho quá trình sản xuất và thu nhập chính của hộ sản xuất.
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
- Nắm vững kiến thức về cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các chi tiết máy cơ bản
- Tìm hiểu các loại máy rửa trên thị trường Vận dụng kiến thức để thiết kế, chế tạo máy rửa đáp ứng nhu cầu sản xuất
- Nghiên cứu và phát triển các loại máy phục vụ cho quá trình sản xuất tinh bột nghệ.
Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Máy rửa và tách vỏ nghệ
- Phần mềm thiết kế, tính toán, mô phỏng
- Động cơ và phương pháp truyền động
- Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy rửa và tách vỏ nghệ
- Đảm bảo các yêu cầu đặt ra nhƣ sau:
Nghệ sau khi rửa phải sạch và loại bỏ hoàn toàn bùn đất, cát sỏi dính bám trên và trong các kẽ nhánh nghệ
Nghệ đƣợc bóc tách một lớp vỏ ngoài
Đảm bảo máy vận hành êm, không rung lắc
Người sử dụng dễ dàng thao tác, dễ vệ sinh máy và sửa chữa khi có sự cố.
Phương pháp nghiên cứu
1.5.1 Cơ sở phương pháp luận
Dựa trên kiến thức và nghiên cứu từ các máy rửa có sẵn trên thị trường, chúng tôi sẽ tìm ra giải pháp mới và tiến hành chế tạo, thực nghiệm Sau đó, sẽ tổng hợp và đánh giá các giải pháp để xác định tính tối ưu, cũng như điều kiện tối ưu trong từng trường hợp cụ thể.
1.5.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể
- Khảo sát thực tiễn: Tìm hiểu về các loại máy rửa, nghiên cứu nguyên lý hoạt động, khả năng vận hành và chức năng
- Tiến hành công việc: Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy rửa và tách vỏ nghệ, lắp ráp, vận hành, so sánh và đánh giá
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Nghệ và công dụng của nghệ
Nghệ, còn gọi là nghệ nhà hay khương hoàng, là cây thân thảo lâu năm thuộc họ Gừng (Zingiberaceae) với củ nằm dưới mặt đất Cây nghệ có nguồn gốc từ vùng nhiệt đới Tamil Nadu, phía đông nam Ấn Độ, và phát triển tốt trong điều kiện nhiệt độ từ 20 độ C đến 30 độ C.
Cây cần nhiệt độ từ 68 độ F đến 86 độ F và lượng mưa hàng năm đáng kể để phát triển tốt Hàng năm, cây được thu hoạch để lấy củ, và phần củ này sẽ được sử dụng để nhân giống cho mùa sau.
Khi không sử dụng ngay, củ nghệ được luộc từ 30 đến 45 phút và sau đó sấy khô, nghiền thành bột màu vàng cam sậm, thường dùng làm gia vị trong ẩm thực Tamil và các món cà ri, cũng như để nhuộm màu cho gia vị mù tạc Thành phần chính của nghệ là curcumin, có hương vị cay nóng, hơi đắng và mùi giống mù tạc, mang lại "hương vị của đất" đặc trưng Curcumin nổi bật với tiềm năng chữa bệnh cho nhiều chứng bệnh như ung thư, Alzheimer, tiểu đường, dị ứng, viêm khớp và các bệnh mãn tính khác Ấn Độ là quốc gia sản xuất nghệ chủ yếu, với nhiều tên gọi khác nhau tùy theo vùng miền và ngôn ngữ.
Hình 2.2 Chi tiết của Curcuma longa về thực vật học
Hình 2.3 Cánh đồng nghệ ở một ngôi làng
Vì nghệ là một hợp chất thực vật tự nhiên, nên nó không mang tính độc quyền để đƣợc cấp bằng sáng chế riêng
Nghệ, còn được biết đến là haldi, đã được sử dụng tại Nam Ấn Độ suốt hàng ngàn năm và là một thành phần quan trọng trong y học Siddha Ban đầu, nghệ được sử dụng như một loại thuốc nhuộm, sau đó người ta nhận ra giá trị y học của nó.
Nghệ là một loại thực vật thân thảo lâu năm, có thể cao tới 1 mét, với thân nhánh màu vàng cam và thân rễ có mùi thơm Lá cây mọc xen kẽ, xếp thành hai hàng, bao gồm bẹ lá, cuống lá dài từ 50 – 115 cm, và phiến lá đơn dài từ 76 – 115 cm, hiếm khi lên tới 230 cm, có chiều rộng từ 38 – 45 cm, hình thuôn hoặc elip và thu hẹp ở chóp Thời gian nghệ ra hoa ở Trung Quốc thường vào tháng tám, với cụm hoa nằm ở phần cuối trên thân giả, có chiều dài từ 12 – 20 cm và nhiều bông hoa, lá bắc màu xanh nhạt, hình trứng hoặc thuôn với chiều dài từ 3 – 5 cm và chóp lá dạng tù.
Nghệ chứa các thành phần hóa sinh quan trọng, chủ yếu là nhóm curcuminoid, bao gồm curcumin, demethoxycurcumin và bisdemethoxycurcumin, trong đó curcumin là hợp chất được nghiên cứu nhiều nhất, chiếm khoảng 3.14% bột nghệ Bên cạnh đó, nghệ còn chứa các tinh dầu như turmerone, atlantone và zingiberene, cùng với các thành phần khác như đường, protein và nhựa.
Củ nghệ chứa khoảng 5% tinh dầu và 5% curcumin, một dạng polyphenol quan trọng Curcumin, ký hiệu C.I 75300 hay Natural Yellow 3, là hoạt chất chính trong củ nghệ, với công thức hóa học là (1E,6E)-1,7-bis(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-1,6-heptadien-3,5-dion.
Hình 2.4 Dạng xeton của curcumin Hình 2.5 Dạng enol của curcumin
Bột nghệ đƣợc sử dụng rộng rãi trong ẩm thực Nam Á
Nghệ, mọc hoang ở Nam Á và Đông Nam Á, là thành phần chính trong nhiều món ăn châu Á và được sử dụng trong y học cổ truyền Tamil (Siddha) nhờ vào giá trị chữa bệnh tiềm năng Ở Nepal, nghệ được trồng và sử dụng rộng rãi trong các món rau quả và thịt, không chỉ vì màu sắc mà còn vì lợi ích y học Tại Nam Phi, nghệ được dùng để tạo màu vàng cho cơm, trong khi ở Việt Nam, bột nghệ không chỉ tạo màu sắc mà còn tăng hương vị cho các món như bánh xèo, bánh khọt và mì quảng, cũng như được sử dụng trong nhiều món xào và canh.
Curcumin, một hợp chất hoạt động, được biết đến với nhiều hiệu ứng sinh học như chống viêm, chống oxy hóa, hóa trị liệu, kháng sinh và kháng virus, cho thấy tiềm năng lớn trong y học lâm sàng Trong y học Trung Quốc, curcumin được sử dụng để điều trị nhiều loại nhiễm trùng và cũng được coi là một chất khử trùng hiệu quả.
Nghiên cứu y học ban đầu
Theo Trung tâm Quốc gia về Y học bổ sung và thay thế, hiện có rất ít bằng chứng đáng tin cậy hỗ trợ việc sử dụng nghệ cho các tình trạng sức khỏe do sự thiếu hụt các thử nghiệm lâm sàng.
Mặc dù nghệ đang được nghiên cứu để điều trị ung thư, liều lượng hiệu quả cho con người vẫn chưa được xác định Hiện tại, chưa có bằng chứng rõ ràng về tác dụng tích cực của nghệ trong việc chống ung thư hay các bệnh khác Kể từ tháng 12 năm 2013, nghệ vẫn đang được đánh giá trong các thử nghiệm lâm sàng để xác định hiệu quả tiềm năng của nó đối với nhiều bệnh lý như bệnh thận, tim mạch, viêm khớp, một số loại ung thư và bệnh ruột kích thích.
Nghiên cứu cho thấy curcumin, một hợp chất trong nghệ, có khả năng ngăn chặn một số giai đoạn phát triển ung thư đa khối u Một thí nghiệm trong ống nghiệm cho thấy curcumin có thể kích thích quá trình chết rụng tế bào ở tế bào ung thư tủy khi kết hợp với thuốc chống buồn nôn thalidomide Mặc dù nghệ có nhiều hợp chất với đặc tính chống nấm và kháng khuẩn, curcumin không nằm trong số đó.
Curcumin, hoạt chất chính trong nghệ, đã được chứng minh là một phối tử của thụ thể vitamin D, có vai trò quan trọng trong việc ngăn chặn hóa học đối với ung thư ruột kết.
Nghệ là một chất nhuộm vải có độ bền màu kém, nhưng vẫn được ưa chuộng trong trang phục truyền thống của Ấn Độ và Bangladesh, như sari và áo choàng của tăng lữ Phật giáo Khi được sử dụng làm phụ gia thực phẩm, nghệ được ký hiệu là E100 và giúp bảo vệ sản phẩm thực phẩm khỏi tác động của ánh sáng mặt trời Ngoài ra, nhựa dầu từ cây nghệ cũng được ứng dụng trong các sản phẩm dầu.
Nghệ là một nguyên liệu linh thiêng và cao quý tại Tamil Nadu, được sử dụng trong nhiều nghi lễ trong suốt hàng ngàn năm Ngày nay, nghệ vẫn giữ vai trò quan trọng trong các lễ cưới và nghi lễ tôn giáo.
Tinh bột nghệ và lợi ích của tinh bột nghệ ( lợi ích sức khỏe và kinh tế)
Sản phẩm tinh bột nghệ nguyên chất được chế biến từ củ nghệ tươi, trải qua quy trình rửa sạch, gọt vỏ, loại bỏ axit nhựa, thái lát, sấy khô, nghiền nhỏ và sàng lọc để tách tinh dầu, đảm bảo lượng Curcumin luôn ở mức cao Nghiên cứu đã chỉ ra rằng Curcumin trong nghệ có khả năng chữa trị bệnh hiệu quả Trước đây, nghệ chỉ được sử dụng trong chế biến món ăn, nhưng phương pháp này không giúp hấp thu đầy đủ dưỡng chất có trong nghệ.
Nghệ được trồng trên vùng đất đỏ Bazan màu mỡ, mang lại chất lượng vượt trội so với nghệ trồng ở các vùng khác Đất bazan giàu dinh dưỡng giúp cây nghệ sinh trưởng mạnh mẽ, cho củ to và có màu vàng sậm đặc trưng.
2.2.2 Công dụng của tinh bột nghệ
Tinh bột nghệ không chỉ giúp liền sẹo mà còn có khả năng chống viêm và chống oxy hóa mạnh mẽ Sản phẩm này mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe, bao gồm phòng ngừa và hỗ trợ điều trị bệnh mạn tính, làm đẹp, giúp vóc dáng thon gọn và làn da sáng khỏe.
Trong đó đáng chú ý là bốn công dụng nổi bật của tinh bột nghệ:
Giúp giảm cân, lưu thông và lọc máu
Giúp cơ thể tăng cường khả năng chống lại vi khuẩn ký sinh trong ruột, hỗ trợ hệ tiêu hóa hiệu quả Đồng thời, sản phẩm còn có tác dụng phòng ngừa ung bướu, kháng viêm và giảm nguy cơ nhiễm trùng.
Uống tinh bột nghệ kết hợp với mật ong không chỉ giúp khử trùng và thúc đẩy quá trình lành vết thương, mà còn giảm nguy cơ ung bướu ruột Các chuyên gia sức khỏe Hoa Kỳ hiện đang thử nghiệm một loại thuốc điều trị ung bướu ruột được chiết xuất từ củ nghệ, cho thấy tiềm năng của tinh bột nghệ trong việc phòng ngừa bệnh tật.
Tinh bột nghệ là một giải pháp hiệu quả trong việc giảm đau cho những người mắc bệnh viêm khớp Để sử dụng, bạn chỉ cần đun nóng một cốc sữa, trước khi sôi thì thêm một thìa cà phê bột nghệ và khuấy đều Uống ba lần mỗi ngày, bạn sẽ cảm nhận được sự cải thiện rõ rệt.
Khi gặp vấn đề về tiêu hóa, tinh bột nghệ có thể kích thích quá trình tiêu hóa và giải phóng enzyme, giúp phá vỡ liên kết carbohydrate và chất béo Do đó, nếu bạn bị đau bụng, một cốc trà nghệ sẽ mang lại nhiều lợi ích cho bạn.
Ngăn ngừa ung bướu tuyến tiền liệt có thể đạt được bằng cách tăng cường tiêu thụ rau xanh kết hợp với tinh bột nghệ Nghiên cứu từ các nhà khoa học tại New Jersey đã chỉ ra rằng việc kết hợp nghệ với bông cải xanh, cải xoắn, củ cải và bắp cải có thể giúp bảo vệ cơ thể khỏi nguy cơ mắc căn bệnh nguy hiểm này.
Để phòng ngừa bệnh tim, tinh bột nghệ có thể giúp giảm lượng cholesterol xấu trong máu và tăng cường khả năng chống lại xơ vữa động mạch.
Để giảm nguy cơ mắc bệnh cho những người hút thuốc, việc bổ sung 1,5g tinh bột nghệ mỗi ngày trong một tháng sẽ mang lại hiệu quả rõ rệt Cơ thể bạn sẽ giảm đáng kể số lượng tế bào đột biến liên quan đến ung thư.
Curcumin, thành phần chính trong tinh bột nghệ, có tiềm năng lớn trong việc phòng chống bệnh ung bướu, với tỷ lệ mắc và tử vong thấp hơn ở Ấn Độ so với các nước phương Tây như Hoa Kỳ Sự tiêu thụ cao curcumin cùng với các thực phẩm khác như tỏi, gừng, và trà xanh có thể góp phần vào khả năng phòng ngừa ung bướu của người dân Ấn Độ Ngoài ra, curcumin còn ức chế sự phát triển và di căn của bệnh ung bướu, đồng thời làm tăng độ nhạy cảm của tế bào ung bướu với các loại thuốc hóa trị liệu, nâng cao hiệu quả điều trị Nhiều nghiên cứu và thử nghiệm lâm sàng từ các quốc gia như Mỹ, Ấn Độ, Nhật Bản, và Australia đã chứng minh khả năng phòng chống ung bướu của curcumin đối với nhiều loại ung thư như ung thư vú, phổi, và gan.
Hình 2.9 Công dụng của Curcumin,
Bệnh viêm loét dạ dày, tá tràng có thể được hỗ trợ điều trị nhờ tinh bột nghệ, vốn có khả năng phòng chống loét dạ dày và rối loạn tiêu hóa Nghiên cứu cho thấy, cao chiết từ nghệ khi cho thỏ uống giúp giảm tiết dịch vị, tăng cường lượng chất nhầy trong dịch vị, từ đó bảo vệ niêm mạc dạ dày và tá tràng Sản phẩm này còn có tác dụng ngăn ngừa thương tổn loét do thắt môn vị, stress, nhịn đói, và tác dụng phụ của một số thuốc Ngoài ra, nghệ cũng kích thích sản sinh chất nhầy ở thành dạ dày và curcumin trong nghệ ức chế sự tạokhí trong ruột.
Tinh bột nghệ có tác dụng làm đẹp da và trị mụn hiệu quả, giúp tạo mặt nạ giúp chống lại mụn trứng cá và mang lại làn da tươi sáng, trẻ trung Mặt nạ truyền thống này thường được các cô dâu và chú rể sử dụng trước ngày cưới Ngoài ra, tinh bột nghệ còn giúp làm sáng da và giảm thiểu các khuyết điểm như mụn, vết thâm, quầng thâm và bọng mắt.
Tinh bột nghệ có khả năng cải thiện tình trạng nứt gót chân hiệu quả Để nhanh chóng phục hồi gót chân bị nứt, bạn có thể sử dụng hỗn hợp gồm 3 muỗng tinh bột nghệ kết hợp với 3 giọt dầu dừa.
Sự kết hợp này cũng sẽ giúp ngăn ngừa nhiễm trùng nấm có thể hình thành giữa các ngón chân
Tinh nghệ có khả năng cải thiện sắc tố da hiệu quả Nếu bạn gặp phải sẹo do mụn trứng cá hoặc các vấn đề tăng sắc tố, hãy áp dụng hỗn hợp tinh nghệ và nước chanh lên vùng da bị ảnh hưởng trong 20 phút Để đạt được kết quả tốt nhất, nên thoa hỗn hợp này một lần mỗi ngày.
Quy trình sản xuất tinh bột nghệ
2.3.1 Khâu chế biến trong quy trình chế biến tinh bột nghệ
Hình 2.10 Quy trình chế biến tinh bột nghệ hoạch Thu nghệ sạchRửa nhuyễnXay
Vắt lấy nước và bã nghệ
1 – thu hoạch nghệ: nghệ được thu hoạch và chọn những củ nghệ tươi, loại bỏ củ hƣ, thối
Hình 2.11 Nghệ sau thu hoạch
2 - Rửa sạch: Nguyên liệu sau khi đã đƣợc chọn lọc, đem rửa sạch
Hình 2 12 Giai đoạn rửa nghệ
3 - Xay nhuyễn: Xay nhuyễn củ nghệ bằng máy xay củ
Hình 2 13 Xay nhỏ nghệ bằng máy xay
Để vắt lấy nước nghệ, nghệ đã xay nhuyễn được trộn với nước sạch, sau đó hỗn hợp này được cho vào máy ép để tách nước và loại bỏ bã.
Hình 2.14 Giai đoạn vắt nghệ
5 - Tách tinh dầu: Dung dịch nước nghệ được đưa vào máy ly tâm tách tinh dầu để loại bỏ gần nhƣ hoàn toàn tinh dầu
Hình 2.15 Tách tinh dầu bằng máy vắt ly tâm
6 - Lắng lọc: Sau khi đã tách tinh dầu, dung dịch đƣợc đƣa vào bể lắng để lọc bỏ tạp chất và tách tinh bột khỏi nước
Hình 2.16 Lắng nước nghệ đã xay
Hình 2.17 Tinh bột nghệ sau khi lắng
7 - Sấy khô: Sau quá trình lắng tinh bột nghệ đƣợc đƣa vào sấy hoặc phơi khô.
Hình 2.18 Tinh bột nghệ sấy khô Hình 2.19 Bã nghệ phơi khô làm bột nghệ
8 - Xay mịn: Sau khi sấy khô, để nguội Tinh bột nghệ đƣợc đƣa vào Máy xay mịn
9 - Đóng gói: Sau khi xay mịn, tinh bột nghệ đƣợc cho vào các túi Nilon hoặc lọ nhựa hay thủy tinh để đóng gói
Trong quy trình chế biến tinh bột nghệ, khâu rửa nghệ là một công đoạn tốn nhiều công sức và lao động Công đoạn này không chỉ cần sử dụng nhiều nước mà còn đòi hỏi nhiều dụng cụ chứa đựng và dụng cụ vớt, gây khó khăn cho quy trình sản xuất.
Làm cho khâu rửa nghệ trở nên nhẹ nhàng và đỡ vất vả cho người sản xuất tinh bột nghệ
Tìm hiểu và tham khảo các loại máy rửa có sẵn trên thị trường để lựa chọn nguyên lý hoạt động hiệu quả và tối ưu Từ đó, phát triển ý tưởng thiết kế, chế tạo và cải tiến máy rửa.
Giải quyết các vấn đề liên quan đến sức lao động và tiết kiệm tài nguyên như nhân công, nước và dụng cụ chứa là rất quan trọng trong quy trình sản xuất tinh bột nghệ Việc này không chỉ nâng cao năng suất mà còn giúp rút ngắn thời gian sản xuất, từ đó mang lại giá cả hợp lý cho các hộ gia đình đầu tư vào sản xuất.
Sơ lược về các loại máy rửa trên thị trường hiện nay
2.4.1 Các loại máy rửa trên thị trường và nguyên lý làm việc
Máy rửa nguyên liệu có nhiều loại với cấu tạo khác nhau, nhưng nguyên tắc hoạt động thường tương tự nhau Các loại nguyên liệu có thể được rửa bằng máy rất phong phú, bao gồm rau, củ, quả và nguyên liệu thủy sản.
Hình 2 20 Máy rửa băng chuyền
Máy được thiết kế với băng tải bằng thép không rỉ và thùng chứa nước rửa có dung tích lớn Băng tải gồm ba phần: phần ngang ngập trong nước, phần nghiêng có các ống phun nước mạnh, và phần ngang ở phía trên Dưới băng tải phần ngập trong nước, có các ống thổi khí kết nối với quạt bên ngoài để cung cấp không khí.
Trong giai đoạn ngâm, nguyên liệu được đặt trên băng tải ngang ngập trong nước, giúp loại bỏ cặn bẩn bám trên bề mặt Băng tải di chuyển đưa nguyên liệu đến phần băng nghiêng, trong khi quá trình thổi khí làm xáo trộn nước, tăng cường hiệu quả ngâm và rút ngắn thời gian Khi nguyên liệu đến phần nghiêng, vòi phun nước áp suất cao từ 2-3 at sẽ rửa sạch cặn bẩn Cuối cùng, nguyên liệu được chuyển đến phần nằm ngang phía trên để làm ráo nước.
Tốc độ di chuyển của băng chuyền có thể được điều chỉnh tùy thuộc vào loại nguyên liệu và mức độ bẩn Nếu nguyên liệu quá bẩn, cần giảm tốc độ băng chuyền để tăng thời gian rửa, ngược lại, nếu cặn bẩn ít, có thể tăng tốc độ để nâng cao năng suất Nước sạch từ vòi phun vào thùng ngâm sẽ bổ sung nước cho hệ thống, trong khi cặn bẩn được xả liên tục qua van và nước thừa chảy tràn ra ngoài.
Tuy nhiên, chất lƣợng rửa của máy chƣa cao, do đó cần kiểm tra và rửa lại bằng tay khi cần thiết
Hình 2 21 Máy rửa thổi khí
Máy rửa thổi khí được cấu tạo gồm hai ngăn có đáy hình phễu, với ngăn thứ nhất lớn hơn và ngăn thứ hai nhỏ hơn, chứa đầy nước Trong ngăn thứ nhất, có dàn ống thổi khí mạnh được lắp đặt ở phía dưới, trong khi ngăn cách giữa hai ngăn là ống lưới quay Cuối ngăn thứ hai cũng có một ống lưới quay thứ hai, giúp tối ưu hóa quá trình rửa.
Trong quá trình làm việc, không khí từ dàn ống thổi khí tạo ra sự xáo trộn mạnh mẽ trong nước ở ngăn thứ nhất, giúp các nguyên liệu như rau và trái cây nhỏ nổi lên Sự xáo động này làm cho chất bẩn nhanh chóng được hút vào nước, tách rời khỏi bề mặt nguyên liệu Sau đó, ống quay thứ nhất chuyển nguyên liệu sang ngăn thứ hai, nơi nước ít xáo động hơn, giúp các chất bẩn còn bám trên nguyên liệu hoàn toàn tách ra và lắng xuống đáy ngăn Cuối cùng, nguyên liệu được ống lưới quay thứ hai vớt lên và được phun nước sạch để rửa lần cuối trước khi ra ngoài Nước từ các ngăn được lọc và bơm trở lại ngăn đầu để sử dụng lại, trong khi cặn lắng chủ yếu ở ngăn đầu được xả bỏ.
Máy rửa thổi khí thích hợp để rửa các loại rau, các loại trái cây nhỏ Các nguyên liệu nặng, chìm sâu không rửa đƣợc trên máy loại nầy
Máy rửa thổi khí dùng rửa rau
Hình 2 22 Máy rửa cánh đảo
Máy rửa cánh đảo là loại máy rửa làm việc liên tục, thường được dùng để rửa các loại củ quả cứng
Máy được thiết kế với một máng đục lỗ hình bán trụ nằm ngang, bên trong có trục quay với các cánh đảo bố trí theo đường xoắn ốc Hệ thống ống phun nước áp suất cao được lắp đặt phía trên máng, giúp tăng hiệu quả hoạt động của máy.
Máy hoạt động theo nguyên tắc đảo trộn tích cực nguyên liệu trong quá trình rửa Quá trình ngâm và rửa trôi diễn ra đồng thời nhờ vào việc phun nước rửa liên tục, giúp nước thấm và làm mềm các chất bẩn trên bề mặt Sự va chạm giữa các nguyên liệu trong quá trình đảo trộn làm cho chất bẩn rơi ra, trong khi dòng nước mang chúng ra ngoài qua các lỗ ở đáy máng Thời gian rửa sạch được rút ngắn đáng kể, dẫn đến kích thước máy gọn nhẹ hơn Tuy nhiên, do mức độ đảo trộn mạnh, máy chỉ phù hợp với các loại nguyên liệu củ quả cứng.
Hình 2.23 Máy rửa kiểu sàng Để rửa các loại nguyên liệu tương đối cứng, có thể dùng máy rửa kiểu sàng
Máy rửa kiểu sàng được cấu tạo gồm một sàng đục lỗ bằng thép không gỉ, kết nối với cơ cấu truyền động để tạo ra chuyển động tịnh tiến Trên sàng, có các vòi phun nước rửa được bố trí hợp lý, và sàng thường được đặt nghiêng để nguyên liệu có thể di chuyển dễ dàng từ đầu này sang đầu kia.
Nguyên lý làm việc của máy rửa kiểu sàng bắt đầu khi nguyên liệu được đưa vào từ đầu cao của máy Nhờ vào chuyển động của sàng, nguyên liệu tiếp xúc với bề mặt sàng và nước xối từ trên xuống, giúp làm ướt và tách các chất bẩn ra khỏi bề mặt nguyên liệu Nước bẩn sau đó chảy qua các lỗ trên sàng và rơi xuống máng hứng phía dưới để được tháo ra ngoài Khi sử dụng đủ lượng nước, thời gian lưu lại trên sàng càng lâu, giúp nguyên liệu được rửa sạch hơn.
2.4.1.5 Máy rửa dạng lồng quay
Cấu tạo: gồm một lồng sắt lớn, một đầu của lồng sát nối với bộ truyền
Nguyên lý làm việc của máy rửa củ nặng dựa trên lồng sắt quay, nơi các nguyên liệu va chạm và cọ sát với nhau cũng như với thành lồng Nước được xối từ trên xuống, kết hợp với các khe hở trên lồng sắt giúp loại bỏ cặn bùn đất hiệu quả Máy có khả năng rửa từ 60kg đến 80kg nguyên liệu trong một mẻ, do đó cần được cố định trên chân đế vững chắc để đảm bảo hoạt động ổn định.
Hình 2 24 Máy rửa lồng Hình 2 25 Máy rửa dạng thùng trộn
2.4.1.6 Máy rửa dạng chổi quay
Hình 2 26 Máy rửa chổi quay
Cấu tạo của thiết bị bao gồm các trục quay nằm ngang và liền kề, tạo ra không gian chứa nguyên liệu đầu vào Các trục quay được bọc chải, giúp thực hiện quá trình rửa và chà vỏ cho các loại củ hiệu quả.
Nguyên lý hoạt động của máy là khi các trục quay theo hướng đã định, chúng sẽ kéo nguyên liệu trên bề mặt quay, tạo ra sự xáo trộn hiệu quả Đồng thời, nước được phun trực tiếp lên nguyên liệu, giúp quá trình rửa diễn ra nhanh chóng Bùn đất sẽ bị các trục đánh văng ra ngoài, từ đó làm sạch nguyên liệu một cách hiệu quả.
So sánh và chọn phương án phù hợp với mục tiêu
Các loại máy Thực phẩm rửa Đánh giá với mục tiêu ban đầu
Máy rửa dạng băng tải
Rau, củ, quả, nguyên liệu thủy sản, … Đáp ứng đƣợc yêu cầu rửa sạch nhƣng chi phí đầu tƣ cao
Máy rửa thổi khí Các loại rau, trái cây nhỏ,… ( không rửa đƣợc củ nặng)
Không phù hợp với mục tiêu
Máy rửa cánh đảo Các loại củ cứng, … Khó chế tạo, không hợp với sản xuất hộ gia đình
Máy rửa kiểu sàn Các loại nguyên liệu cứng Thời gian chờ lâu, không cạo lớp vỏ, Máy rửa dạng lồng quay
Các loại nguyên liệu cứng Đáp ứng yêu cầu rửa sạch
Máy rửa dạng chổi quay
Các loại nguyên liệu cứng Đáp ứng yêu cầu rửa sạch và tách đƣợc vỏ nguyên liệu
Bảng 2 1 Bảng so sánh các loại máy rửa
Sau khi so sánh và đánh giá các tiêu chí về nguyên lý làm việc, tính năng và quy mô sản xuất của các loại máy rửa hiện có trên thị trường, nhóm nghiên cứu nhận thấy máy rửa dạng chổi quay là lựa chọn tối ưu cho việc rửa nghệ Máy này đáp ứng tốt tiêu chí rửa sạch, có khả năng loại bỏ bùn đất và cát sỏi bám trong các khe của nhánh nghệ, đồng thời cho năng suất rửa nhanh chóng, dễ chế tạo, phù hợp với quy mô sản xuất hộ gia đình và giá thành hợp lý cho nông dân.
Nghiên cứu và phân tích nguyên lý hoạt động của các loại máy rửa, từ đó đề xuất giải pháp và ý tưởng để lập bảng so sánh, tìm ra ưu nhược điểm của từng loại máy Mục tiêu là lựa chọn giải pháp vượt trội về tính năng, đảm bảo tính kinh tế và phù hợp với môi trường làm việc của đối tượng hướng tới, đặc biệt là sản xuất hộ gia đình.
Chọn ra giải pháp vận hành ( hình dạng, kết cấu bộ truyền, nguyên lý hoạt động,…)
Đề xuất các phương án thiết kế hình dạng, nguyên lý vận hành, cải tiến
Các tiêu chí Máy rửa dạng chổi quay Đề xuất thiết kế máy rửa nghệ của nhóm
Dạng trục Trục thép đặc
Nặng, momen quán tính lớn khi quay làm máy rung lắc
Trục rỗng nên nhẹ, giảm khối lƣợng của máy, máy làm việc êm, chốn gỉ sét
Sạch bùn đất nhƣng không mài đƣợc lớp vỏ
Làm sạch bùn đất và cạo đƣợc một lớp vỏ bên ngoài củ nghệ
Các trục không tiếp xúc hết nguyên liệu rửa, tốn vật liệu, bộ truyền,
Các trục tiếp xúc đều nguyên liệu, đơn giản, tiết kiệm
Thép hộp Gỉ sét Ionx 304 Chống gỉ
Bộ truyền xích ồn, bẩn Bộ truyền đai thang
Làm việc êm, sạch, khi quá tải dễ trƣợt đai và bảo vệ các bộ phận máy Vật liệu inox Chống gỉ Sử dụng
Inox 304 Chống gỉ Động cơ 2 kw Công suất hợp lý 1kw Công suất nhỏ, tiết kiệm Loại gối đỡ
Nhỏ gọn, dễ lắp Gối nằm
4 lỗ Đảm bảo cứng vững khi làm việc
Bảng 2 2 So sánh và đề xuất phương án thiết kế
Hình 2 27 Phương án 5 trục quay
Hình 2 28 Phương án 3 trục quay.
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ PHẦN CƠ KHÍ VÀ ĐIỆN
Thiết kế phần cơ khí
Phần mềm hỗ trợ thiết kế, tính toán: AUTODESK INVENTOR 2015, AUTOCAD
2007 ( THIẾT KẾ SƠ BỘ, TÍNH BỀN, TÍNH BỘ TRUYỀN, XUẤT BẢN VẼ GIA CÔNG,…)
3.1.1 Nguyên lý tách vỏ nghệ của trục gai cao su trên máy rửa nghệ
3.1.1.1 Sơ lược về nguyên lý mài của phương pháp mài vô tâm Đặc điểm của mài vô tâm:
Mài vô tâm là một phương pháp mài tròn, trong đó chi tiết gia công được đặt tự do lên căn đỡ mà không cần định vị bằng tâm của chi tiết Khác với các phương pháp mài có tâm, mài vô tâm không sử dụng đồ gá hoặc mâm cặp để kẹp chi tiết, giúp tăng tính linh hoạt trong quá trình gia công.
- Chi tiết nằm giữa hai viên đá mài, một viên đá cắt và một viên đá mài dẫn
- Đá dẫn dùng để tạo ra chuyển động quay và chuyển động tiến ngang của chi tiết mài Đá dẫn quay cùng chiều với đá cắt nhƣ hình
Hình 3 1 Nguyên lý mài của máy mài vô tâm
Chi tiết quay ngƣợc chiều với đá dẫn và đá cắt
Tốc độ của đá dẫn chậm hơn đá cắt từ 75-80 lần, dẫn đến ma sát giữa vật mài và đá dẫn cao hơn so với đá cắt gọt.
Đá mài cắt hoạt động thông qua sự ma sát giữa vật mài và đá dẫn, với tốc độ quay của vật mài đồng bộ với tốc độ quay của đá dẫn.
- Độ chính xác của mài vô tâm đạt tới cấp 1- 2 Áp dụng nguyên lý của máy mài vô tâm vào nguyên lý tách vỏ nghệ
Hình 3 2 Gai cao su trên trục rulô
Hình 3 3 Nguyên lý tách vỏ trên của trục rulô gai cao su
Nguyên lý tách vỏ trong quy trình chế biến nghệ sử dụng trục rulô chủ động và trục rulô bị động quay cùng chiều và cùng tốc độ Khi nghệ tiếp xúc với các trục, nó bị quay cƣỡng bức ngƣợc chiều, trong khi gai cao su trên trục liên tục mài mòn lớp vỏ và bùn đất còn bám trên củ nghệ, giúp tách vỏ hiệu quả.
3.1.2 Nguyên lý hoạt động của máy rửa nghệ
Máy được thiết kế với 3 trục rulo bọc gai cao su nằm ngang, tạo ra không gian làm việc hiệu quả Các trục này được gắn trên gối đỡ con lăn tự lựa, giúp đảm bảo độ đồng tâm và độ cứng vững trong quá trình hoạt động của máy.
Nguyên lý hoạt động của động cơ là thông qua then, buly chủ động quay và truyền lực cho dây đai Dây đai kéo trục rulo chính quay thông qua buly bị động, làm cho trục chính quay và kéo theo hai trục rulo phụ ở hai bên thông qua bộ truyền đai thứ hai Vì bộ truyền thứ hai có cùng tỉ số truyền, nên cả ba trục đều quay với tốc độ đồng nhất.
Hình 3 4 Sơ đồ nguyên lý của máy rửa nghệ
Phương án Nguyên lý Đánh giá
Trục chính và 2 trục bên quay ngƣợc chiều nhau
Trong quá trình rửa, nghệ có thể bị kẹt lại và cuốn vào khe hở giữa hai trục Tại đây, nghệ sẽ bị giữ lại và mài mòn bởi các gai trên trục rulo cho đến khi kích thước của nó vừa đủ để rơi ra ngoài.
- Nguyên hiểm cho người vận hành bởi nguy cơ tay bị cuốn vào trục rất cao
Trục chính và 2 trục bên quay cùng chiều nhau
-Nghệ trong lồng máy đƣợc quay cƣỡng bức làm bùn đất văng ra
-Nghệ không bị kẹt lại ở khe giữa 2 trục
-An toàn cho người vận hành kể cả khi tay chạm vào trục
Bảng 3 1 Đánh giá và chọn phương án chiều quay
Chọn phương án 2 là phương án tối ưu để thiết kế
Bên cạnh đó, theo phân tích của nhóm:
- Máy quay một chiều không đảm bảo nghệ trộn đều làm quá trình rửa nghệ không đảm bảo yêu cầu
- Nghệ khi rửa sẽ bị dồn về một phía Đề xuất đảo chiều liên tục trục quay
Hình 3 5 Chiều quay thuận Hình 3 6 Chiều quay nghịch
3.1.4 Đề xuất phương án Đảm bảo sau một thời gian, động cơ đảo chiều làm cả 3 trục quay theo chiều ngƣợc lại, đảm bảo nghệ đƣợc trộn đều và bùn đất đƣợc rửa trôi dễ dàng hơn
3.1.5 Thiết kế các cụm chính của máy rửa nghệ
4 cụm chính: tấm đỡ trước, tấm đỡ sau, cụm rulo, khung đỡ
Tấm thép dày 10mm được gia công để lắp đặt các gối đỡ, giữ cho trục rulô quay tròn theo phương nằm ngang Trong thiết kế, một trục chính được chọn và hai trục còn lại được đặt lệch để tạo không gian làm việc cho máy Gối đỡ cho trục chính được lắp cố định vào tấm đỡ, trong khi gối đỡ cho hai trục còn lại được lắp trên rãnh trượt, cho phép điều chỉnh khoảng cách giữa các trục nhằm đảm bảo chúng không tiếp xúc và quay theo hướng thiết kế Ngoài ra, tấm đỡ còn được gia công với các rãnh và lỗ để lắp đặt các ống giằng ngang, đảm bảo kết cấu cứng vững cho máy.
- Vật liệu: thép STK 51 Thép chống gỉ, cơ tinh cao
Hình 3 7 Mô hình thiết kế cụm tấm đỡ trước
Hình 3 8 Các chi tiết trên cụm tấm đỡ trước
Hình 3 9 Các thông số cơ bản của tấm đỡ
Hình 3 10 Các thông số kích thước cần gia công
Tấm đỡ sau được thiết kế tương tự như tấm đỡ trước, nhưng có thêm cửa ra liệu và máng đỡ, giúp việc lấy nghệ ra ngoài sau khi rửa trở nên dễ dàng hơn.
- Hai cụm tấm đỡ đảm bảo độ cứng vững khi máy vận hành
Hình 3 11 Mô hình thiết kế cụm tấm đỡ sau
Hình 3 12 Các chi tiết của cụm tấm đỡ sau
Hình 3 13 Các thông số kích thước cơ bản
Hình 3 14 Các thông số kích thước gia công
- Được bán trên thị trường với các chiều dài và đường kính khác nhau
- Trục rulô mua ngoài thị trường với các thông số:
Đường kính ngỗng trục: 25mm
Trục được chế tạo từ inox 304, nổi bật với khả năng chống gỉ sét và chịu lực tốt Bề mặt trục được bọc một lớp gai cao su, được dán chắc chắn bằng keo chuyên dụng, đảm bảo độ bền và hiệu quả sử dụng.
Hình 3 15 Thông số cơ bản của trục rulô
- Chọn loại gối đỡ ( gối treo, ngang hoặc đứng)
- Gồm hai bộ phận chính là bệ đỡ và con lăn
Bệ đỡ được chế tạo từ hợp kim gang, nổi bật với khả năng chịu lực và chống rung lắc hiệu quả Chất liệu này ít bị nứt nẻ, ngay cả trong những môi trường làm việc khắc nghiệt và ở nhiệt độ cao, nhờ vào tính dẻo của gang.
Con lăn được lắp đặt trên bệ đỡ, có thiết kế tương tự như vòng bi cầu thông thường, mang lại khả năng chịu lực và tải trọng cao trong suốt quá trình hoạt động.
Loại gối đỡ Đánh giá
Gối đỡ dạng treo 2 bulông Điều chỉnh khó, không cứng vững bằng loại gối đỡ 4 bulông
Gối đỡ dạng treo 4 bulông Đảm bảo cứng vững, dễ điều chỉnh
Gối đỡ dạng đứng 2 bulông
Không phù hợp trong trường hợp này
Bảng 3 2 Bảng đánh giá các loại gối đỡ vòng bi
Khi lựa chọn gối đỡ vòng bi 4 lỗ bulông cho cụm tấm đỡ trước và tấm đỡ sau, cần chú ý đến khả năng tự lựa của gối đỡ, giúp đảm bảo độ đồng tâm trên trục Điều này không chỉ làm cho trục quay êm ái mà còn giảm thiểu rung lắc Gối đỡ vòng bi UCF nổi bật với những đặc tính này, mang lại hiệu suất tối ưu cho hệ thống.
- Dễ tháo lắp, mạnh mẽ, chạy êm
- Chịu tải trọng cao, bảo vệ chống ăn mòn, phát sinh nhiệt thấp, tuổi thọ mỡ bôi trơn dài
- Hiệu quả kinh tế và độ tin cậy cao, thời gian vận hành dài
Hình 3 16 Các thông số kích thước tiêu chuẩn của gối đỡ vòng bi UCF
Hình 3 17 Bảng tiêu chuẩn các loại gối đỡ vòng bi UCF
- Chọn gối đỡ vòng bi UCF 205 với:
Hình 3 18 Các thông số thiết kế cơ bản của gối đỡ vòng bi
Gồm trục rulo lắp trên 2 cụm tấm đỡ trước và tấm đỡ sau kết hợp với 8 ống giằng phi 48
Phương án Thiết kế Phân tích và đánh giá
Sử dụng thép hộp vuông 40x40x2 để liên kết hai cụm tấm đỡ và tạo kết cấu của cụm
-Phương pháp này không đảm bảo độ song song giữa 2 mặt phẳng tấm đỡ trước và tấm đỡ sau
-Không đảm bảo cứng vững khi máy làm việc
Sử dụng 8 ống thép giằng phi 48 có chiều dài bằng nhau tạo
-Tạo đƣợc không gian chứa nghệ trong lòng máy
-Đảm bảo độ song song giữa
2 tấm đỡ -Kết cấu của cụm cứng vững
Bảng 3 3 Bảng phương án thiết kế cụm rulô
Kết luận: Theo phân tích và đánh giá,phương án 2 là phương án tối ưu
Cụm rulo là phần quan trọng nhất trong máy, chịu trách nhiệm liên kết hai tấm đỡ thông qua hệ thống ống giằng phi 48 Thiết kế này không chỉ tạo ra cấu trúc vững chắc cho máy mà còn đảm bảo độ song song giữa hai tấm đỡ, nâng cao hiệu suất hoạt động.
Hình 3 19 Sơ bộ cụm rulô
Hình 3 20 Kích thước sơ bộ của cụm rulô
Hình 3 21 Sử dụng phần mềm thiết kế Inventor để tính khối lượng của cụm rulô
Khối lƣợng sơ bộ của cụm theo tính toán là: 176 kg
- Phương án 1: siết ốc trên tranh thép hộp
- Phương án 2: làm phần khung Đảm bảo không vênh, móp méo, giật khung, đảm bảo chiều cao của người vận hành ở tƣ thế thoải mái nhất
Hình 3 22 Các thông số kích thước của khung đỡ và tấm căng đai
Máng chắn đảm bảo cho nước và bùn đất chảy đúng vào máng dưới
Máng dưới phải có độ dốc để bùn đất và vỏ nghệ thêo nước chảy ra ngoài
Vì là máng nước nên phải chống gỉ sét
Là phần vỏ bề ngoài nên phải mang tính thẩm mỹ, bền, đẹp
Phương án thiết kế Thiết kế Đánh giá
Phương án 1 -gia công máng dưới tốn kém nhƣng không cứng vững
- thiết kế không có độ nghiêng để hướng nước chảy
Phương án 2 -thiết kế đảm bảo yêu cầu về độ nghiêng, bền, dễ gia công, tiết kiệm chi phí, không gây vướng
- người sử dụng dễ vệ sinh máy sau khi sử dụng
Bảng 3 4 Phương án thiết kế cụm máng nước
Theo phân tích và đánh giá, phương án thiết kế cụm máng nước của phương án
2 đáp ứng đầu đủ yêu cầu
Thiết kế phần điện
Sử dụng phần mềm CADe- SIMU
Dựa trên nguyên lý hoạt động của máy, việc tính toán và thiết kế phần điện là cần thiết để chọn khí cụ phù hợp với công suất vận hành và tải chịu đựng, đồng thời đảm bảo an toàn điện Quá trình này có thể được mô phỏng trên phần mềm để kiểm tra hiệu quả và độ chính xác.
3.2.1 Nguyên lý thiết kế mạch điện
Phương án thiết kế mạch điện:
Sử dụng role điện để đóng ngắt contactor Ưu: Đây là phương pháp đơn giản để đảo chiều động cơ bằng 2 nút ấn
Nhƣợc: yêu cầu đảo chiều động cơ nhiều lần nên việc sử dụng nút ấn rất bất tiện
Hình 3 34 Sơ đồ mạch điện sử dụng 2 nút ấn để đảo chiều động cơ
Sử dụng role thời gian (Ttimer)
Hình 3 35 Sơ đồ mạch điện sử dụng Timer để đảo chiều động cơ Ƣu điểm:
- Định đƣợc thời gian đảo chiều của động cơ
- Người dùng chỉ ấn nút khởi động một lần
Hình 3 36 Sơ đồ động cơ quay theo chiều thuận
Hình 3 37 Sơ đồ động cơ quay theo chiều nghich
Mạch điện này sử dụng hai timer để điều chỉnh thời gian đóng ngắt contactor, giúp đảo chiều động cơ Các nút ấn được thiết kế đơn giản, dễ thao tác cho người vận hành, đồng thời vẫn đảm bảo độ tin cậy và an toàn điện trong suốt quá trình làm việc.
Tùy thuộc vào yêu cầu của người vận hành, thời gian đảo chiều động cơ cần được điều chỉnh hợp lý để tránh tình trạng bào mòn nghệ quá mức ở một chiều quay Để đảm bảo an toàn, mạch điện được trang bị nút dừng khẩn cấp, giúp ngắt hoàn toàn mạch điện và bảo vệ người vận hành cũng như các thiết bị điện.
Hình 3 38 Contactor xoay chiều 3 pha
Yêu cầu các thông số cơ bản:
Điện áp định mức của contactor (Uđm) là điện áp mà tiếp điểm chính cần phải đóng ngắt trong mạch điện Đây chính là điện áp được đặt vào hai đầu cuộn dây của nam châm điện để tạo ra mạch từ hút lại.
Cuộn dây hút hoạt động hiệu quả trong khoảng điện áp từ 85% đến 105% điện áp định mức Thông số này được ghi rõ trên nhãn ở hai đầu cuộn dây contactor, với các mức điện áp định mức bao gồm 110V, 220V, 440V cho điện một chiều và 127V, 220V, 380V, 500V cho điện xoay chiều.
Dòng điện định mức của contactor (Iđm) là dòng điện tối đa cho phép qua tiếp điểm chính trong điều kiện làm việc liên tục, với thời gian contactor đóng không vượt quá 8 giờ.
Dòng điện định mức của contactor hạ áp phổ biến bao gồm các cấp từ 10A đến 600A, với các mức cụ thể là 10A, 15A, 20A, 25A, 40A, 60A, 75A, 100A, 150A, 250A, 300A và 600A Khi contactor được lắp đặt trong tủ điện, cần giảm dòng điện định mức xuống 10% do ảnh hưởng của nhiệt độ, và trong chế độ làm việc dài hạn, dòng điện cho phép qua contactor còn phải thấp hơn nữa để đảm bảo an toàn và hiệu suất hoạt động.
Ta có công suất động cơ là 1.5KW, U= 380v, cosα= 0.85
Công thức xác định dòng điện định mức của contactor:
Dòng contactor: I ct = I đm x hệ số khởi động, hệ số khởi động lấy 1,2- 1,4.I đm Nên I ct = 2,7 1,4= 3,78 A
Ta chọn dòng làm việc của contactor là 5A
Mặt khác, do thiết kế trục đổi chiều liên tục nên ta chọn contactor có dòng định mức gấp 3 lần tính toán: I= 3.Ict= 3 5= 15 A
3.2.2.2 Chọn CB ( cầu dao tự động):
Cầu dao tự động (CB điện 3 pha) là thiết bị điện quan trọng, được sử dụng để đóng ngắt mạch điện một pha và ba pha Nó có chức năng bảo vệ hệ thống điện khỏi các sự cố như quá tải, ngắn mạch và sụt áp, đảm bảo an toàn cho các thiết bị điện và kéo dài tuổi thọ của hệ thống.
Chọn CB phải thỏa ba yêu cầu sau:
Chế độ làm việc của cầu dao (CB) phải đảm bảo hoạt động lâu dài với trị số dòng điện định mức, cho phép dòng điện chạy qua CB trong thời gian tùy ý Đồng thời, mạch dòng điện của CB cần có khả năng chịu đựng dòng điện lớn trong trường hợp xảy ra ngắn mạch, ngay cả khi các tiếp điểm của nó đã hoặc đang đóng.
- CB phải ngắt đƣợc trị số dòng điện ngắn mạch lớn, có thể vài chục KA
- Sau khi ngắt dòng điện ngắn mạch, CB đảm bảo vẫn làm việc tốt ở trị số dòng điện định mức
Để cải thiện độ ổn định nhiệt và điện động của thiết bị điện, cũng như giảm thiểu thiệt hại do dòng điện ngắn mạch, cần thiết phải có cầu dao (CB) với thời gian cắt ngắn.
Hình 3 40 Timer ( role thời gian đóng chậm)
Chọn Timer thoả mãn theo yêu cầu:
Thời gian cần sử dụng trên Timer: 30s
3.2.2.4 Chọn nút ấn, nút dừng khẩn cấp
Hình 3 41 Các loại nút ấn
Nút ấn: Khởi động và dừng máy
- Mỗi nút nhấn chỉ có một trạng thái (ON hoặc OFF)
- Các thông số kỹ thuật của nút nhấn:
Uđm: điện áp định mức của nút nhấn
Iđm: dòng điện định mức của nút nhấn
Trị số điên áp định mức của nút nhấn thường có giá trị 500V
Trị số dòng điên định mức của nút nhấn thường có giá trị 5A
Nút E-Stop: Đóng ngắt điện kịp thời khi có sự có Đảm bảo an toàn cho người vận hành
- Mỗi nút nhấn có hai trạng thái (ON và OFF)
- Tiếp điểm thường hở liên kết với tiếp điểm thường đóng
Trong quá trình sửa chữa, nút nhấn kép thường được sử dụng để dễ dàng tháo lắp và lắp ghép các linh kiện, giúp việc sửa chữa trở nên thuận tiện hơn.
Hình 3 42 Thiết kế tủ điện
- Nhỏ, gọn, đơn giản, hợp thẩm mỹ
- Cách điện tốt, chứa đủ các khí cụ điện
- Thông số thiết kế tủ điện:
Vật liệu: Nhựa cách điện.
CHẾ TẠO PHẦN CƠ KHÍ
Phần cơ khí
Bản thiết kế và xuất bản vẽ là bước đầu trong quá trình gia công, bao gồm việc nghiên cứu đề xuất phương án gia công với các loại máy như máy CNC 3 trục MAKINO, máy cắt dây CNC tia lửa điện, máy phay cơ, tiện cơ, khoan cần, và máy cắt, mài cầm tay Ngoài ra, phần mềm hỗ trợ gia công như MASTERCAM X5, CIMCO và AUTOCAD cũng đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa quy trình sản xuất.
Bulong bắt âm giúp tránh va chạm vào mặt đầu trục rulo, đảm bảo điều chỉnh khoảng cách giữa các trục Đồng thời, nó cũng đảm bảo việc khoan các lỗ để lắp đặt các thiết bị như tử điện, máng nước, ống giằng và gối đỡ, đồng thời sử dụng máy cắt dây để cắt cửa ra liệu một cách hiệu quả.
- Xuất bản vẽ thiết kế trên phần mềm Inventor 2015
- Yêu cầu kỹ thuật của tấm đỡ:
Đảm bảo các vị trí các lỗ lắp trục rulô, lắp gối đỡ, vị trí rãnh lắp ống giằng,
Đảm bảo độ cứng vững khi lắp gối đỡ, lắp trục rulô
Đảm bảo các mặt bên đƣợc vát sạch để tạo tính thẩm mỹ
Mặt đáy của tấm đỡ đảm bảo vuông góc tương quan với các mặt bên và phẳng để hàn tấm đế bắt với khung
Hình 4 1 Bản vẽ tấm đỡ trước
Hình 4 2 Tấm đỡ đã gia công
Hình 4 3 Bản vẽ tấm đỡ sau
Cắt của ra liệu ở tấm đỡ sau bằng gia công máy cắt dây tia lửa điện:
Bảng 3 6 Cắt cửa ra liệu ở tấm đỡ sau bằng gia công cắt dây tia lửa điện
Hình 4 4 Tấm che cửa ra liệu Hình 4 5 tấm đỡ sau khi hoàn thành
- Đảm bảo độ đồng tâm giữa đầu trục và thân rulo
- Gai cao su đƣợc dán chặt lên bề mặt trục nhờ keo dán hoặc giải pháp khoan và bắn đinh IV lên trục rulo
Hình 4 6 Trục rulô bọc lớp gai cao su
- Ống thép đƣợc cắt ra thành 8 thanh bằng nhau
- Tiện 16 trụ tròn phi 46, taro M10
- Sau đó tiến hành hàn ống thép với trụ tròn phi 46
Chấm hàn quanh miệng đầu trụ tròn, nơi tiếp xúc giữa 2 chi tiết sau đó hàn ở vị trí cách mặt đầu 20- 30 mm hàn cho ngấu dính 2 chi tiết
Vì 8 thanh này quyết định độ song song của 2 tấm đỡ cũng nhƣ độ song song cơ bản của máy Đồng thời còn đảm bảo độ xoắn hay độ vênh của cả máy
Để đảm bảo các thanh thép đồng đều về kích thước, cần đo lại chiều dài của 8 ống thép Nếu phát hiện có thanh nào dài hơn, hãy đưa nó lên máy phay đứng để điều chỉnh kích thước cho phù hợp.
Hình 4 7 Mặt cắt ngang của ống giằng
Hình 4 8 Ống giằng sau gia công
4.1.4 Máng chắn bên và máng chắn dưới
- Máng đƣợc chấn thêm các gân dọc chiều dài máng để đảm bảo độ cứng vững cũng như tính thoát nước
- Sau khi chấn dùng máy hàn bấm hàn các pas để lắp với 2 tấm đỡ
Hình 4 9 Cụm máng chắn thiết kế Hình 4 10 Cụm máng chắn sau khi chấn
Hình 4 11 Hàn bấm các pas vào máng chắn
Để đảm bảo độ vuông góc giữa các thanh và song song với mặt phẳng, cần căn chỉnh chính xác khung gia công Việc thiết kế khung nên thuận tiện cho việc lắp ráp và di chuyển, có thể trang bị bánh xe để dễ dàng di chuyển Đồng thời, hàn tấm căng đai và sử dụng sơn chống rỉ sét sẽ giúp tăng cường độ bền cho khung.
Thép hộp 40x40x2 đƣợc cắt ra từng thanh theo mỗi loại
Chấm hàn từng thanh và dựng khung theo thiết kế, cần đảm bảo các thanh vuông góc và song song bằng thước căn góc Tiếp theo, hàn các mối nối lại với nhau để hoàn thiện khung.
Hàn các tấm đế để lắp bánh xe
Hàn tấm đế lắp động cơ để căng đai
Khung đảm bảo đúng theo kích thước thiết kế
Đảm bảo đường hàn ngấu, khung không bị giật méo hoặc vênh
Hình 4 12 Bản thiết kế khung Hình 4 13 Khung sau khi hàn và sơn
4.1.6 Lắp giá để tủ điện
- Đảm bảo đúng kích thước tủ điện
- Có khoan lỗ để lắp tủ chắc chắn
Hình 4 14 Mô hình giá đỡ
Hình 4 15 Giá đỡ tủ điện sau khi hàn.
