TÊN ĐỀ TÀI: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY VÀ MÔ PHỎNG MÁY ĐỊNH LƯỢNG CÀ PHÊ

1.                              LỜI MỠ ĐẦU

             Trong công cuộc đổi mới hiện nay, nước ta đang trên đà phát triển mạnh mẽ theo con đường công nghiệp hóa hiện đại hóa định hướng XHCN. Mục tiêu của Đảng là phấn đấu đến năm 2020 đưa nước ta cơ bản trở thành một nước công nghiệp. Vì vậy ngành công nghiệp đóng vai trò hết sức quan trọng trong việc phát triển nền kinh tế và giải phóng sức lao động của con người. Để làm được điều đó chúng ta cần có một nền công nghiệp vững mạnh, với hệ thống máy móc hiện đại cùng một đội ngũ cán bộ, kỹ sư đủ năng lực và trình độ. Từ những yêu cầu như vậy đòi hỏi mỗi con người chúng ta cần phải tìm tòi, học tập và nghiên cứu thật điều để mong đáp ứng được nhu cầu đó.

             Nhưng mọi máy móc trong nền kinh tế quốc dân điều được lắp ghép từ các chi tiết mà ra, do đó để có thể hiểu và thiết kế được máy móc chúng ta cần biết được phương pháp tính toán và thiết kế chi tiết máy. Ma môn học Cơ Sở Thiết Kế Chi Tiết Máy là môn chuyên nghiên cứu tính toán và thiết kế các chi tiết máy cấu tạo nên một hệ cơ cấu máy hoàn chỉnh. Ngoài ra, ngày nay với sự trợ giúp của ngành công nghệ thông tin và hệ lập trình tự động giúp giảm đáng kể thời gian sản xuất, làm tăng hiệu quả lao động và đạt độ chính xác cao.

             Là một sinh viên của bộ môn Cơ Khí Chế Tạo trực thuộc trường Cao Đẳng Kỹ Thuật Cao Thắng, em đã đảm nhận và thực hiện đề tài tốt nghiệp với nội dung: “THIẾT KẾ MÁY VÀ MÔ PHỎNG MÁY ĐỊNH LƯỢNG CÀ PHÊ”

2. MỤC LỤC

   CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU.. 8

   1.    Tính cấp thiết của đề tài:8
   2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài:8
   3. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:9
   4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:9
   5. Phương pháp nghiên cứu:9
   6. Yêu cầu cơ bản đối với máy sản xuất sản phẩm:10
   7. Kết cấu của đồ án tốt nghiệp. 10

   CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN.. 11

   1. Giới thiệu:11
   2. Phân loại:11

   CHƯƠNG 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH LƯỢNG CÀ PHÊ. 25

   1. Giới thiệu. 25
   2. Tổng quan:25
   3. Khái niệm:25
   4. Nguyên tắc:25
   5. Lựa chọn phương pháp:26
   6. MỘT SỐ CƠ CẤU ĐỊNH LƯỢNG RỜI THƯỜNG GẶP. 26
   7. Vít định lượng. 26
   8. Băng tải định lượng. 27
   9. Đĩa định lượng. 28
   10. Thùng( ống) rỗng định lượng. 28

   CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ ĐỘNG LỰC HỌC.. 30

   1. Cơ sở thiết kế và chọn động cơ điện. 30
   2. Sơ đồ động của máy. 31
   3.    Tính trục quay ( Trục bậc )32
   4. Tính sơ bộ. 32

   CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY.. 37

   1. BẢN VẼ MÁY.. 37
   2. BẢN VẼ LẮP CỤM KHUNG.. 38
   3.    BẢN VẼ LẮP CỤM ĐỊNH LƯỢNG.. 39
   4.    BẢNG VẼ CHI TIẾT CỤM KHUNG.. 40
   5. Tấm đỡ 1. 40
   6. Tâm đỡ 2. 41
   7. Trục đỡ 1. 42
   8. Trục đỡ 2. 42
   9. Trục bậc. 43
   10. Bánh răng chủ động (bánh răng 1)44
   11. Bánh răng bị động (bánh răng 2)45
   12. BẢN VẼ CHI TIẾT CỤM ĐỊNH LƯỢNG.. 45
   13. Trục gá. 45
   14. Thanh ngang trên. 47
   15. Thanh ngang dưới48
   16. Phễu rót49
   17. Thanh gạt50
   18. Ống định lượng. 51
   19. Mâm 4 lỗ. 52
   20. Mâm 1 lỗ. 53

   CHƯƠNG 6: HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG VÀ BẢO QUẢN MÁY.. 54

   1. Hướng dẫn sữ dụng máy. 54
   2. Bảo quản máy. 54

   CHƯƠNG 7: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ.. 54

   1. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG BÁNH RĂNG.. 54
   2. QUY TRÌNH GIA CÔNG NGHỆ GIA CÔNG TRỤ BẬC.. 59

   CHƯƠNG 8: TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ CẮT. 63

   1. TÍNH CHẾ ĐỘ CẮT CHI TIẾT BÁNH RĂNG.. 63
   2. TÍNH CHẾ ĐỘ CẮT CHI TIẾT TRỤ BẬC.. 86

   CHƯƠNG 12: ĐÁNH GIÁ CHUNG VỀ MÁY ĐỊNH LƯỢNG CÀ PHÊ & KẾT LUẬN.. 87

   1. ĐÁNH GIÁ CHUNG.. 87
   2. Ưu điểm:87
   3. Nhược điểm:87
   4. KẾT LUẬN.. 87

   
    

   TÓM TẮT ĐỒ ÁN

   NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM MÁY  ĐỊNH LƯỢNG CÀ PHÊ

   -         Cà phê là một loại thức uống màu đen có chứa chất caffein và được sử dụng rộng rãi, được sản xuất từ những hạt cà phê được rang lên, từ cà phê sử dụng vào thế kỉ IX, khi nó được khám phá ra từ vùng cao nguyên Ethiopia. Từ đó, nó lan ra Ai Cập và Yemen, và từ thế kỉ XV thì đến Armenia, Ba Tư, Thổ Nhĩ Kỳ và phía bắc Châu Phi.Từ thế giới Hồi Giáo, cà phê  đến Ý, sau đó là phần còn lại của Châu Âu , Indonesia, Mĩ. Ngày nay, cà phê là một trong những thức uống thông dụng toàn cầu.

    

   Hiện nay, cây cà phê được trồng tại hơn 50 quốc gia trên thế giới, trong đó nước ta cũng là 1 trong những nước xuất khẩu cà phê hang đầu thế giới chỉ sau Brazil.

   -         Tuy nhiên việc người trồng cà phê bán cà phê hạt luôn bị các thương lái ép giá nên không mang lại lợi nhuận cao cho người dân.Việc bán hạt cà phê đã được xay sẽ giúp người nông dân có được lợi nhuận tốt hơn. Vì thế, nhóm chúng em quyết định làm đề tài “Nghiên cứu, thiết và chế tạo thử nghiệm máy xay và định lượng cà phê”. Nhằm mong muốn giúp cho người nông dân trồng cà phê có cải thiện được nguồn lợi nhuận.

   -         Trong quá trình thực hiện chúng em đã hiểu được các nguyên lý xay hạt cà phê, vận dụng những kiến thức lien quan để chế tạo mô hình của máy nhằm đánh giá kết quả thực tế. Kế quả là đề tài đã được nghiên  cứu, thiết kế, tính toán. Tuy nhiên, trong quá trình làm việc chúng em vẫn còn một số hạn chế về thiết kế. Những khâu thiết kế chưa tối ưu, mô hình chế tạo chưa đạt được sự tối ưu về vật liệu cũng như chính xác về gia công vì chúng em chưa đủ kinh nghiệm thực tế, tài chính và thời gian còn hạn hẹp.

   -         Trong tương lai, chúng em sẽ cố gắng thiết kế và chế tạo để đảm bảo sự hài hòa giữa yếu tố kinh tế và kỹ thuật. Đồng thời, chúng em sẽ đẩy mạnh việc thăm dò thị trường và nhu cầu của khách hàng để có thể có thể đưa sản phẫm vào ứng dụng trong đời sống.

   
   

    

   CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

    

         I.            Tính cấp thiết của đề tài:

    

   -         Cà phê đóng vai trò quan trọng trong các hoạt động kinh tế, xã hội và văn hóa của người Việt. Không chỉ ở Tây Nguyên  nói chung và các vùng miền khác nói riêng. Mùa vụ trồng cà phê cà phê bắt đầu từ đầu mùa mưa và kết thúc trước mùa khô 2-3 tháng. Thời vụ trồng ở khu vực Tây Nguyên và miền Đông Nam Bộ từ 15 tháng 5 đến 15 tháng 8, hu vực duyên Hải Nam Trung Bộ từ 15 tháng 8 đến hết tháng 10 hằng năm.

   -         Tuy nước ta là nước xuất khẩu cà phê đứng thứ 2 thế giới nhưng  người nông dân không thể có lợi nhuận như mong muốn. Do vì người nông dân bán cà phê còn nguyên hạt nên giá sẽ rẻ hơn cà phê đã được xay nhỏ. Chính vì thế việc người nông dân có thể thu hoạch cà phê hạt và tự xay nhỏ sẽ giúp họ cãi thiện được lợi nhuận cải thiện đời sống.

   -         Căn cứ vào nhu cầu thiết thực đó, nhóm em quyết định thực hiện đề tài:  “Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy xay và định lượng cà phê”. Với đề tài này, chúng em hy vọng sẽ góp phần vào việc cải thiên lợi nhuận cho người  nông dân để người nông dân có thể cải thiện cuộc sống.

   1. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài:

   -         Trong quá trình phát triển của nền kinh tế thị trường cùng với sự hòa nhập của nền kinh tế của khu vực và quốc tế,nền nông  nghiệp nặng chiếm một vị trí quan trọng trong nền kinh tế xã hội. Tự động hóa quá trình sản xuất ngày càng được sử dụng rộng rãi vào các thành phần kinh tế. Bên cạnh đó cùng với những ứng dụng tin học đã tạo cho quá trình sản xuất phát triển hoàn thiện bằng những máy móc hiện đại có năng suất cao, chất lượng tốt và đạt độ chính xác cao. Vì thế việc thiết kế máy xay và định lượng hạt cà phê có thể phục vụ cho các hộ gia đình,cơ sở nhằm đáp ứng nhu cầu cần thiết.

   -         Đề tài được thực hiện đầy đủ các bước theo một trình tự quy trình thiết kế chế tạo một sản phẩm mới.

   -         Đồng thời đề tài cũng đáp ứng được một số nhu cầu của một số hộ gia đình, cơ sở sản xuất của thị trường và các doanh nghiệp để chế biến cà phê.

   -         Hạn chế được lượng lao động. tăng năng suất đảm bảo an toàn vệ sinh.

   -         Góp phần tạo điều kiện phát triển kinh tế nước nhà

   So sánh với những nghiên cứu trước thì máy có những ưu điểm mổi bật:

   -         Nâng suất cao

   -         Giảm bớt  số lượng lao động

   -         Đảm bảo an toàn thực phẩm

   -         Nhanh gọn, vận hành đơn giản

   =>>Giá thành hạ, giúp tăng lợi nhuận.

   2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:

   -         Tìm hiểu chức năng nguyên lý, cơ cấu xay và định lượng hạt cà phê.

   -         Thiết kế mô hình 3D bằng phần mềm creo 3.0

   -         Tính toán và hoàn chỉnh thiết kế cho máy xay và định lượng hạt cà phê.

   -         Gia công, lắp ráp mô hình máy xay và định lượng hạt cà phê.

   3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

   vĐối tượng nghiên cứu:

   -         Cà phê ở Tây Nguyên

   -         Nguyên lý xay và định lượng hạt cà phê

   -         Máy xay và định lượng hạt cà phê.

   vPhạm vi nghiên cứu:

   -         Nghiên cứu, thiết kế, tính toán và chế tạo thử nghiệm máy xay và định lượng hạt cà phê trong phạm vi gia đình

   -         Sử dụng phần mềm creo 2.0 trong thiết kế và mô phỏng chuyển động

   4. Phương pháp nghiên cứu:

   vCơ sở phương pháp luận:

   -         Dựa vào nhu cầu sử dụng của cà phê

   -         Dựa vào nhu cầu sử dụng máy xay  va định lượng hạt cà phê để thay cho phương pháp thủ công.

   -         Dựa vào khả năng công nghệ có thể chế tạo được máy xay và định lượng hạt cà phê.

   vCác phương pháp nghiên cứu cụ thể:

   Để thực hiện đề tài này, chúng em sử dụng một số phương pháp sau:

   -         Phương pháp nghiên cứu tài liệu: tham khảo các nguồn tài liệu văn bản: sách, giáo trình, tài liệu tham khảo, các bài viết từ những nguồn tin cậy Internet, các công trình nghiên cứu…nhằm xác định được phương án điều khiển, gia công tối ưu của máy.

   -         Phương pháp thực nghiệm: tiến hành thực nghiệm lực cần thiết xau hạt cà phê. Lấy đó làm cơ sở chính trong việc tính toán, thiết kế và chế tạo các chi tiết của máy.

   -         Phương pháp phân tích: sau khi đã tham khảo, nghiên cứu tài liệu và có được số liệu cần thiết thì việc phân tích các số liệu cũng như các tài liệu có lien quan là điều cần thiết.

   -         Phương pháp mô hình hóa: là mục tiêu chính cua đề tài, tạo cho chúng em có cơ hội để ôn lại kiến thức và học hỏi được nhiều kinh nghiệm trong thực tiễn. Việc chế tạo mô hình giúp kiểm nghiệm được lú thuyết và sửa chữa những chỗ sai mà phương pháp lý thuyết không thể thấy được.

   5. Yêu cầu cơ bản đối với máy sản xuất sản phẩm:

   -         Khả năng thực thực quá trình công nghệ tiên tiến.

   -         Hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao

   -         Giá thành hạ, máy có kết cấu đơn giản, vật liệu chế tạo rẻ tiền, dễ kiếm, chi tiết tiêu chuẩn hóa.

   -         Sửa chữa, bảo dưỡng dễ dàng, thuận lợi

   -         Làm việc ổn định, tin cậy, đảm bảo môi trường làm việc an toàn, ít bụi, ít tiếng ồn

   -         Tuổi thọ làm việc cao

   -         Vốn đầu tư và chế tạo không lớn

   -         Vận hành đơn giản

   -         Ít tiêt hao năng lượng

   6. Kết cấu của đồ án tốt nghiệp

   -         Chương 1: Giới thiệu

   -         Chương 2: Tổng quan

   -         Chương 3: các phương pháp định lượng cà phê

   -         Chương 4: Tính toán các thông số động lực học

   -         Chương 5: Thiết kế chi tiết máy

   -         Chương 6: Hướng dẫn sử dụng và bảo quản máy

   -         Chương 7: Quy trình công nghệ

   -         Chương 8: Tính toán chế độ cắt

   -         Chương 9: Đánh giá chung về máy định lượng cà phê & Kết luận

   
   

   CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN

         I.            Giới thiệu:

   Cà phê (café) hay còn gọi với tên khác là coffee là một loại thức uống màu đen có chứa chất caffein và được sử dụng rộng rãi, được sản xuất từ những hạt cà phê được rang lên từ cây cà phê. Cà phê được sử dụng lần đầu tiên vào thế kỉ thứ 9, khi nó được khám phá ra từ vùng cao nguyên Ethiopia. Từ đó, nó lan ra Ai Cập Yemen, Amenira, BaTư, Thổ Nhĩ Kỳ Châu Phi….Cây cà phê được trồng tại hơn 50 quốc gia trên thế giới, trong đó có một số nước xuất khẩu cà phê. Hạt cà phê được lấy từ hạt của các loài cây thuộc họ cà phê (Rubiaceae). . Cây cà phê có thể cao tới 6m chúng có cành thon dài, lá cuống ngắn, xanh đậm, hình oval chiều dài lá khoảng 8-15cm, rộng 4–6cm....Hoa thường màu trắng có năm cánh thường nở chùm đôi hoặc chùm ba, một cây trưởng thành có khoảng 30.000 – 40.000 bông hoa….

   1.  Phân loại:

   ĐẶC TÍNH	CÀ PHÊ CHÈ (Coffea arabica)	CÀ PHÊ VỐI (Robusta)	CÀ PHÊ MÍT (Coffea Liberica)
   Phân bố	Việt Nam, Ethiopia, Mexico, Peru, Ấn Độ…	Việt Nam, Indonexia, Malayxia, Braxil….	Việt Nam, Philipines…
   Năng suất (Kg/ha)	1500-3000	2300-4000	Không nhiều do diện tích ít ( 60-70 Kg/gốc)
   Thời gian ra hoa đến khi kết trái	9 tháng	10-11 tháng	9  tháng
   Thời điểm ra hoa	Sau mùa mưa	Bất thường	Mùa mưa
   Hình dạng của hạt	Dẹp	Bầu dục	Bầu dục
   Hàm lượng caffeine trong hạt	0,8-1,4%	1,7-4%	Khoảng 2%
   Hương vị khi pha chế	Chua	Đắng, đầy đủ các hương vị đặc trưng của cà phê	Chua
   Độ cao lý tưởng	1000-2000m	0-700m	< 800m
   Lượng mưa lý tưởng	1500-2000 mm	2000-3000 mm	>1000mm
   Nhiệt độ lý tưởng	15-240C	24-300C	26-300C

    

                                               Thành phần dinh dưỡng

   Thành phần hóa học	Tính bằng (%)
   Nước	8-12
   Chất béo	4-8
   Đạm	1,8-2,5
   Protein	9-16
   Tanin	2
   Acid caffeic	8-9
   Pantosan	5
   Tinh bột	5-23
   Dextrin	0.85
   Đường	5-10
   Cellulose	10-20
   Hemicellulose	20
   Lignin	4
   Tro	2,5-4,5 (mg/100g)
   Ca	85-100 (mg/100g)
   Fe	130-150 (mg/100g)
   P	3-10 (mg/100g)
   Na	4 (mg/100g)
   Mn	1-4,5 (mg/100g)

   
   

    

   Hình 2.1 Cà phê chè (Coffeea Arabica)

   Cà phê chè chiếm 61% sản lượng cà phê thế giới…Thu hoạch sau khoảng 3-4 năm trồng, tuy không phù hợp ở trồng ở độ cao ở Việt Nam sản lượng trồng chỉ khoảng 10% nhưng đây là loại cà phê có trị kinh tế và chất lượng cao (gấp 2 lần) so với giá cả cà phê vối….Một quả thường chứa hai hạt có thương thơm ngon va ít hàm lượng caffein.

    

   Hình 2.2 Cà phê vối (Robusta)

   Được trồng nhiều nhất ở nước ta với khoảng 90% diện tích cà phê cả nước thu hoạch khi cây được 3-4 năm tuổi cho thu hoạch liên tục trong khoảng 20-30 năm (điều kiện thích hợp) thời gian thu hoạch cao hơn so với cà phê chè..Tuy nhiên, cà phê vối chứa hàm lượng caffein cao hơn và có hương vị không tinh khiết so với cà phê chè, do vậy chúng được đánh giá thấp và đứng vị trí thứ 2 sau cà phê chè.