LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY GỌT VỎ XOÀI
NỘI DUNG ĐỒ ÁN
MỤC LỤC LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY GỌT VỎ XOÀI
CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ SẢN PHẨM VÀ CÁC LOẠI MÁY GỌT VỎ XOÀI. 1
1.1. Giới thiệu về quả xoài 3
1.1.1. Nguồn gốc của quả xoài 3
1.1.3. Giá trị dinh dưỡng của quả xoài 4
1.1.4. Đặc điểm của quả xoài ở Việt Nam.. 4
1.1.5. Các sản phẩm từ quả xoài 5
1.1.6. Các loại máy gọt vỏ trái cây. 7
CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MÁY GỌT VỎ XOÀI 9
2.1. Yêu cầu kỹ thuật của máy. 9
2.2. Yêu cầu của sản phẩm.. 9
2.3. Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế. 9
2.3.1. Phương án 1: máy gọt xoài trục nằm ngang. 9
2.3.2. Phương án 2: mát gọt xoài trục đứng. 11
2.3.3. Phương án 3: máy gọt xoài dạng đầu đọc đĩa. 12
CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY GỌT VỎ XOÀI. 13
3.1. TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT VÀ CHỌN ĐỘNG CƠ.. 13
3.1.1. Tính toán công suất và chọn động cơ trục chính. 13
3.1.2. Tính toán chọn động cơ dao cắt16
3.2. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN.. 19
3.2.1. TÍNH TOÁN NỐI TRỤC.. 19
3.2.2. TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN ĐAI. 21
3.2.3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN VÍT ME – ĐAI ỐC.. 26
3.3. THIẾT KẾ TRỤC VÀ CHỌN THEN.. 31
3.3.1. Thiết kế trục chính. 31
3.3.2. Chọn then. 38
3.3.3. Tính toán lựa chọn ổ lăn. 39
CHƯƠNG 4 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN.. 41
4.1. Công tắc hành trình. 41
4.2. Mạch chuyển đổi điện 24V sang 220V và đảo chiều động cơ.42
CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN.. 45
Phụ lục 1 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG VÀ BẢO TRÌ MÁY.. 46
Phụ lục 2 CATALOG CÁC ĐỘNG CƠ.. 47
Phụ lục 3 CATALOG Ổ LĂN.. 49
CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ SẢN PHẨM VÀ CÁC LOẠI MÁY GỌT VỎ XOÀI
1.1. Giới thiệu về quả xoài
1.1.1. Nguồn gốc của quả xoài
Cây xoài có nguồn gốc Ấn Độ có tên khoa học Mangifera indica L., thuộc họ đào lộn hột (Anacardiaceae). Xoài được mệnh danh là- "Vua của loài quả".
1.1.2. Đặc điểm
Cây to cao 15-20m. Lá nguyên, mọc so le, đơn, thuôn dài, nhẵn, bóng dài 15-30cm, rộng 5-7cm. Hoa nhỏ, màu vàng nhạt, thành chùy ở đầu cành.
|
Hình 1: Cây xoài |
Quả hạch khá to, hạch dẹt, hình thận, cứng trên có những thớ sợi khi nẩy mầm thì hơi mở ra. Hạt có lớp vỏ mỏng, màu nâu, không phôi nhũ, lá mầm không đều. Quả chín màu vàng tươi, thịt quả mịn chắc, có cát rất ngọt, độ brix 20-22%, thơm, không sơ. Tỷ lệ thịt ăn được 80-84%, vỏ mỏng, khi già có phấn phủ bên ngoài.
|
Hình 2: Quả xoài |
Khối lượng quả trung bình từ 500-600g.
Kích thước trung bình của quả xoài:
- Chiều dài: 120÷130 mm.
- Chiều rộng: 71 mm.
- Chiều dày: 79 mm.
1.1.3. Giá trị dinh dưỡng của quả xoài
Xoài là một thức ăn bổ não, rất tốt cho những người làm việc nhiều bằng trí óc, thi cử.
Chứa đường, đạm, cellulose, flavine, acid folic, calci, phosphor, sắt, beta caroten, vitamin B1, B2... Còn có các acid, saponin.
Trong 100g phần ăn được của quả cho 31 kcal, 0,5g protein, 400µg vitamin C, 40mg vitamin B1, 30 mg B2, 0,3mg vitamin PP.
1.1.4. Đặc điểm của quả xoài ở Việt Nam
Ở nước ta xoài rất đa dạng về chủng loại: xoài cát Hòa Lộc, xoài cát chu, xoài thanh ca, xoài Thái,…. Đa số các loại xoài được trồng nhiều ở đồng bằng sông Cửu Long.
Đặc điểm chung của quả xoải ở Việt Nam:
- Quả thuôn dài.
- Vỏ mỏng và mềm hơn so với các loại xoài nhập từ nước ngoài.
- Có đỉnh nhỏ, càng về cuống phìn to, có loại tròn mình có loại dẹp hai bên
- Biên dạng dọc quả xoài uốn cong ỏ phần đỉnh và hơi thoải ở phần cuốn. Mặt cắt ngang ở phần đỉnh có dạng như elip từ đỉnh đến cuốn.
1.1.5.
|
Hình 3: Xoài dầm |
|
Hình 4: Gỏi xoài kiểu thái |
Các sản phẩm từ quả xoài
|
Hình 5: Xoài xanh mắm đường |
|
Hình 6: Gỏi xoài khô mực |
1.1.6.
|
Hình 7: Thiết bị của Victorio |
Các loại máy gọt vỏ trái cây
|
Hình 8: Máy gọt trái cây Trung Quốc |
|
Hình 10: Máy gọt trái cây của USA |
|
Hình 9: Máy gọt vỏ của Pre-Pack machinery |
CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MÁY GỌT VỎ XOÀI
2.1. Yêu cầu kỹ thuật của máy
- Máy dùng để gọt vỏ xoài, đồng thời cũng phải gọt được vỏ của các loại trái cây khác.
- Năng suất 60 kg/h.
- Yêu cầu máy làm việc êm, kích thước nhỏ gọn, cấp liệu dễ dàng.
- Yêu cầu sản phẩm phải đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm nên dao dùng để gọt võ phải làm bằng thép không gỉ.
- Máy yêu cầu có tính thẩm mỹ, kết cấu đơn giản, dễ dàng bảo dưỡng, hiệu quả kinh tế,…
- Máy phải đảm bảo an toàn cho người vận hành.
2.2. Yêu cầu của sản phẩm
- Sảm phẩm sau khi được gọt phải đảm bảo gọt sạch vỏ, không mất quá nhiều thịt quả.
- Đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm.
2.3. Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế
2.3.1. Phương án 1: máy gọt xoài trục nằm ngang
- Nguyên lý hoạt động:
Xilanh-piston (8) đẩy trục chính (7) lên kẹp quả xoài (3) lại. Động cơ quay (5) truyền qua bộ truyền đai (6) làm trục chính quay.
Vỏ xoài được gọt nhờ chuyển động tịnh tiến của cụm đỡ dao (2), dao đứng yên tiếng hành gọt vỏ. Cụm đỡ dao tinh tiến nhờ bộ truyền xích (1).
Hình 11:Máy gọt xoài trục đứng, xy lanh, piston
- Ưu, nhược điểm:
- Ưu điểm:
- Quả xoài được kẹp chặt hơn nhờ hệ thống xy lanh – piston.
- Thiết kế máy đơn giản.
- Nhược điểm:
- Cơ cấu chép hình đơn giản làm cho quá trình cắt hao hụt thịt quả nhiều.
- Dao đứng yên nên quá trình cắt tạo ra lực cắt lớn.
2.3.2. Phương án 2: mát gọt xoài trục đứng
- Nguyên lý hoạt động:
Hình 12:Máy gọt xoài trục đứng
Quả xoài được kẹp chặt bằng hai lò xo (10) và quay tròn nhờ vào động cơ (7). Đồng thời cụm đỡ dao được tịnh tiến bằng trục vít (5) nhờ vào bộ truyền đai thang (6). Trong quá trình cắt dao (9) quay và dao được tì sát vào phôi nhờ vào bộ lò xo (11). Nhưng quả xoài có hình dạng không tròn xoay nên khi cắt đến vị trí cao nhất của phôi thì lực cắt sẽ lớn và sẽ mất nhiều thịt xoài nên ta điều chỉnh lực cắt bằng động cơ (3) và bộ truyền bánh răng (2) thanh răng (1).
- Ưu, nhược điểm:
- Ưu điểm:
- Cơ cấu kẹp đơn giản.
- Trong quá trình cắt dao cũng quay nên lực cắt được giảm đi nhiều.
- Thiết kế gọn, nhẹ.
- Nhược điểm:
- Giá thành cao vì phải sử dụng 3 động cơ.
2.3.3. Phương án 3: máy gọt xoài dạng đầu đọc đĩa
- Nguyên lý hoạt động:
Quả xoài được được nhờ vít (3). Trục chính quay nhờ động cơ (5).
Khi trục chính quay, trục vít (6) được quay theo nhờ bộ truyền bánh răng (4). Khi trục vít quay kéo theo trục dẫn hướng dao tịnh tiến, dao được tì sát vào quả xoài và gọt vỏ nhờ lò xo (1).
Hình 13: Máy gọt xoài dạng đầu đọc đĩa
- Ưu, nhược điểm:
- Ưu điểm:
- Kết cấu máy và quá trình vận hành đơn giản.
- Nhược điểm:
- Tuy máy có thiết kế đơn giản nhưng trong quá trình vận hành máy nếu có run động thì vít kẹp phôi dễ bị tuột làm phôi bị văng ra ngoài.
- Vì chi tiết tạo lực cắt là lò xo nên trong quá trình cắt sẽ không cắt hết được vỏ.
- Năng suất thấp.
ðDựa vào các phương án trên ta thấy phương án hai là phương án tối ưu nhất. Tuy giá thành máy cao vì phải sử dụng 3 động cơ nhưng máy đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật ta đưa ra.
CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY GỌT VỎ XOÀI
3.1. TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT VÀ CHỌN ĐỘNG CƠ
3.1.1. Tính toán công suất và chọn động cơ trục chính
Số vòng quay của trục chính 125 vòng/phút.
Năng suất 60kg/h
Để tính toán công suất trục chính ta dựa vào moment của trục chính và moment cản của sao cắt
Moment của trục chính khi có quả xoài:
Trong đó: m = 500g = 5 N: Trọng lượng của quả xoài
Rtb = 0.0375 mm: Vì quả xoài không tròn xoay nên ta lấy bán kính trung bình của chiều dày và chiều rộng quả xoài.
Ta có chiều dày và chiều rộng quả xoài lần lượt là: 79mm và 71mm ta tính được:
n = 150 vòng/phút: số vòng quay của trục chính
Thay vào công thức (3.1) ta được
Moment cản do dao cắt gây ra:
Trong đó: F: lực cắt, phụ thuộc vào nguyên liệu cắt và nằm trong khoảng 70 ÷ 100 N. Ta chọn F = 100N
l = 120mm: cánh tay đòn của dao cắt
Thay vào công thức (3.4) ta được:
Tổng moment:
M = Mtc + Mc = 0.0147 + 12 = 12.0147 Nm (3.6)
Từ moment tổng ta có thiết tính được công suất làm việc trên trục chính của máy theo công thức 3.4 trang 86 [1].
Khi máy chạy không cắt gọt
Tải thay đổi theo chu kỳ:
Một chu kỳ quay:
Công suất tương đương tính theo công thức 3.10 trang 89 [1]:
Tính toán công suất và lựa chọn động cơ theo công thức 3.11 trang 89 [1]
Trong đó: =
= 0.995: hiệu suất 1 cặp ổ lăn
= 1: hiệu suất nối trục
Thay các thông số vào công thức 3.11 ta được:
Ta chọn động cơ hộp số GX70 có tốc công suất 0.07 kW, có số vòng quay 125 v/p, moment xoắn 4000 Nmm. Phụ lục 2
3.1.2. Tính toán chọn động cơ dao cắt
Công suất động cơ:
Để chọn được động cơ dao cắt ta dựa vào lực cắt khi gọt vỏ của dao.
Lực cắt phụ thuộc vào nguyên liệu cắt và nằm trong khoảng 70÷100 N. Ta chọn F = 100 N.
- Moment của dao cắt khi cắt gọt.
Mc = F.Rd = 100 × 8 = 800 Nmm (3.13)
Trong đó Rd : bán kính dao cắt.
- Moment quá tính do dao tạo ra:
m: trọng lượng của lưỡi dao được tính theo công thức
M = Sρ = (3.15)
Trong đó
ρ = 7.93 g/cm3 – trọng lượng riêng của thép
S – thể tích dao cắt; được tính theo công thức
R1 – bán kính ngoài của dao cắt
R2 – bán kính trong của dao cắt
- Monent tổng
M = Mc + Mqt = 800 + 0.87 = 800.87 Nmm (3.17)
Từ moment tổng ta có thiết tính được công suất làm việc trên trục chính của máy theo công thức 3.4 trang 86 [1].
Khi máy chạy không cắt gọt
Tải thay đổi theo chu kỳ:
Một chu kỳ quay:
Công suất tương đương tính theo công thức 3.10 trang 89 [1]:
Tính toán công suất và lựa chọn động cơ theo công thức 3.11 trang 89 [1]:
Trong đó: =
= 0.995: hiệu suất 1 cặp ổ lăn
= 1: hiệu suất nối trục
Thay các thông số vào công thức (3.22) ta được:
Chọn động cơ của hãng Sumotor model GX36-150 có công suất 8W số vòng quay 114 v/p, moment xoắn 800Nmm. (phụ lục 2)
3.2. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN
3.2.1. TÍNH TOÁN NỐI TRỤC
Chọn vật liệu thép C45 tương ứng với ứng suất uốn cho phép:
[] = 70MPa, ứng suất dập giữa chốt và ống [] = 3MPa
Chọn nối trục :
- Chọn nối trục đàn hồi vì có khả năng giảm va đập và chấn động, đề phòng cộng hưởng dao động xoắn dây nên và bù lại độ lệch trục ( làm việc như nối trục bù ), có vật liệu đàn vật liệu không kim loại rẻ và đơn giản được dùng để truyền moment xoắn nhỏ và trung bình
- Có rất nhiều loại nối trục đàn hồi như : nối trục vòng đàn hồi, nối trục đàn hồi với đĩa hình sao và nối trục vỏ đàn hồi
ðVì nối trục vòng đàn hồi có cấu tạo đơn giản, dể chế tạo, dể thay thế, làm việc tin cậy nên ta chọn nối trục còng đàn hồi.
Moment danh nghĩa truyền qua nối trục :
Tnt = Tđc = 4000 Nmm
Hệ số làm việc K=1,25
Theo phụ lục ta chọn nối trục vòng đàn hồi có thể truyền moment xoắn
T1 =4000 Nmm, chọn nối trục vòng đàn hồi có đường kính d = 18 mm; D = 90 mm, dm= 28 mm ; L = 84 mm ; l = 40 mm ; d1 = 32 mm ; D0 = 63 mm ; z = 4 ; nmax = 6500, B = 4 mm ; B1 = 28 mm ; l1 = 21 mm ; D3 = 20 mm ;l2 = 20 mm.
Điều kiện bền uốn của chốt :
= = = 6.15 MPa (3.24)
< [] = 70 MPa
Do vậy thỏa điều kiện.
Điều kiện sức bền dập của vòng đàn hồi :
= = 0.26 Mpa (3.25)
< [] = 3 Mpa
Tải trọng phụ tác dụng lên trục :
Fr = (0,1÷0,3).Ft= 0,3. = 88.9 N (3.26)
3.2.2. TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN ĐAI
Hoạt động chính của máy gọt xoài là chuyển động quay của trục chính giữ phôi quay và chuyển động tịnh tiến của cụm đỡ dao để gọt vỏ xoài. Để truyền động từ trục chính và trục vít-me ta có rất nhiều bộ truyền để thực hiện. Tuỳ theo điều kiện, yêu cầu làm việc của máy mà ta chọn bộ truyền thích hợp.
Mát gọt xoài yêu cầu làm việc êm, không ồn ào.
Có thể trượt khi quá tải.
Máy sản xuất mặc hàng thực phẩm nên yêu cầu vệ sinh sạch sẽ.
Kết cấu, vận hành đơn giản.
Qua phân tích ta thấy bộ truyền đai đảm bảo tốt các yêu cầu trên.
3.2.2.1. Tỷ số truyền
Tỷ số truyền từ động cơ sang trục chính theo 3.8 trang 87 [1].
Trong đó: n1 - số vòng quay trong một phút của trục chính.
n2 - số vòng quay trong một phút của trục vít-me.
Ở đây ta chỉ dùng một bộ truyền đai nên tỷ số truyền ở trên cũng chính là tỷ số truyền của bộ truyền đai
3.2.2.2. Chọn đai
- Chọn loại đai
Theo hình 4.1 trang 59 [1]: phụ thuộc vào công suất P = 0.03 kW và số vòng quay n1 = 125 v/p ta chọn loại đai A.
Theo bảng 4.3 trang 137 [1] với đai loại A ta có được các kích thước của đai như sau: bp = 11mm; b0 = 13mm; h = 8mm; y0 = 2.8mm; A = 81mm2; d1min = 75mm.
- Đường kính bánh đai nhỏ
Tính đường kính bánh đai nhỏ theo công thức d1 = 1.2dmin = 1.2×75 = 90 mm. Theo tiêu chuẩn, ta chọn d1 = 90mm.
Chọn hệ số trượt tương đối và tính bánh đai lớn d2:
Giả sử ta chọn hệ số trượt tương đối ξ = 0.01.
Đường kính bánh đai lớn
d2 = ud1(1- ξ) = 2 × 90(1- 0.01) = 178.2 mm
Theo tiêu chuẩn ta chọn d2 = 180 mm
Tỷ số truyền :
Sai lệch với giá trị cho trước 1%.
Tính khoảng cách trục nhỏ nhất
Khoảng cách trục nhỏ nhất được tính theo công thức:
2(d1 + d2) ≥ a ≥ 0.55(d1 + d2) + h (3.28)
ó2(180+90) ≥ a ≥ 0.55(180+90) + 10.5
ó540 ≥ a ≥ 159
Ta chọn khoảng cách trục sơ bộ a = 160 mm
Chiều dài tính toán của đai:
Theo bảng 4.3, ta chọn đai có chiều dài L = 700 mm
- Vận tốc đai
............................................
CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN
Sau hơn ba tháng tìm hiều, tham khảo, tính toán và thiết kế. Em đã hoàn thành đề tài bằng việc ứng dụng những gì mình đã học và những căn bản trong ngành cơ khí để áp dụng thiết kế.
Qua đề tài và thời gian qua đã cải thiện cũng như tạo điều kiện cho em vận dụng được những kiến thức mình đã học và tìm hiểu những cái mới tạo cho em kinh nghiệm và sự tự tin để bước vào công việc tính toán và thiết kế sau này.
Trong quá trình làm luận văn với đề tài: “ Thiết kế máy gọt vỏ xoài ” em đã rút ra một số ưu, nhược điểm sau:
Ưu điểm:
- Kết cấu máy đơn giản.
- Vận hành máy đơn giản.
- Các bộ phận trong hệ thống ít phụ thuộc nhau nên dễ sửa chữa và bảo dưỡng.
- Có thể dễ dàng sản xuất và lắp ráp các chi tiết máy.
- Giá thành tương đối thấp so với các thiết bị nhập từ nước ngoài.
Nhược điểm:
- Chỉ áp dụng cho các các hộ sản xuất nhỏ lẻ và hộ gia đình.
- Do trục chính lắp chi tiết kẹp quả xoài trên và dưới cách xa nhau nên khó đạt được độ đồng tâm.
- Quả xoài gọt phải cùng kích thước.
Tóm lại với khả năng nghiên cứu, tham khảo tài liệu em đã cố gắn thiết kế máy gọt vỏ xoài đạt yêu cầu ở mức cao nhất của em nên máy nên máy còn thiếu xót. Vì vậy mong Thầy Cô phê bình, góp ý đề luận văn này được hoàn chỉnh hơn.
Phụ lục 1 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG VÀ BẢO TRÌ MÁY
Hướng dẫn sử dụng
- Bật công tắt nguồn.
- Gá chi tiết vào máy: bằng cách kéo cần gạt ở kẹp dưới của máy rồi gá quả xoài vào máy.
- Bật công tắt chiều quay cùng chiều kim đồng hồ của động cơ chính. Đồng thời cụm đỡ dao tịnh tiến xuống, khi đi hết hành trình cụm đỡ dao chạm công tắc hành trình máy tắt.
- Lấy quả xoài ra.
- Bất công tắt động cơ quay ngược chiều kim đồng hồ.
Bảo dưỡng
Thường xuyên kiểm tra các ổ lăn. Nếu thấy thiếu mỡ bôi trơn thì thêm mỡ bôi trơn.
Thường xuyên lau chùi, vệ sinh dao cắt nhằm đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm.
