ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY ÉP NƯỚC THANH LONG
NỘI DUNG ĐỒ ÁN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY ÉP NƯỚC THANH LONG
Contents
LỜI NÓI ĐẦU.. 1
LỜI CẢM ƠN.. 2
NHẬN XÉT GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN.. 3
NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG BẢO VỆ.. 4
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP.. 4
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ THANH LONG.. 5
1. Tìm hiểu về trái thanh long:5
2. Tính cấp thiết của đề tài.7
- Mục đích và nội dung.8
4 Nguyên lý hoạt động.8
Chương 2: PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƯƠNG.. 10
ÁN THIẾT KẾ.. 10
- Đánh giá khả năng ứng dụng của máy ép trái thanh long.10
- Đưa ra các tiêu chí.10
- Chọn phương án tối ưu.12
Chương 3: THIẾT KẾ KĨ THUẬT MÁY ÉP.. 14
NƯỚC THANH LONG.. 14
- Yêu cầu kỹ thuật.14
- Thiết kế sơ đồ nguyên lí:14
- Nguyên lý làm việc của trục ép nước thanh long.14
- Tínhtoán hệ thống ép:15
- Tính toán các thông số kỹ thật của từng chi tiết20
Chương IV: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ.. 27
I. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT MẶT BÍT:27
II. QUY TRÌNH GIA CÔNG CHI TIẾT BẠC ĐIỀU CHỈNH.. 27
III. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG TRỤC VÍT. 28
Chương V: TÍNH TOÁN CHẾ ĐỘ CẮT. 29
I. TÍNH CHẾ ĐỘ CẮT CHO CHI TIẾT MẶT BÍCH:29
II. TÍNH CHẾ ĐỘ CẮT CHO CHI TIẾT BẠC ĐIỀU CHỈNH:39
Chương VI: VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ52
VẬN HÀNHMÁY.. 52
BẢO TRÌMÁY.. 53
Tài liệu tham khảo. 55
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ THANH LONG
1. Tìm hiểu về trái thanh long:
Thanh long: một loài cây được trồng chủ yếu để lấy quả. Hiện nay, loài cây này cũng được trồng ở các nước trong khu vực Đông Nam Á: Việt Nam, Malaysia, Thái Lan, Philippines, Indonesia, (đặc biệt là ở miền tây đảo Java); miền nam Trung Quốc, Đài Loan và một số khu vực khác.
Hình 1: Cây thanh long
- Quả của thanh long có ba loại, tất cả đều có vỏ giống như da và có một chút lá: ruột trắng với vỏ đỏ, ruột đỏ với vỏ đỏ, ruột trắng với vỏ vàng.
- Các hạt giống như hạt vừng đen nằm lẫn lộn trong ruột. Lớp cùi thịt trong ruột thường được ăn ở dạng quả tươi, có mùi vị thơm dịu, ngọt vừa phải và ít cung cấp calo.
- Quả Thanh Long được trồng tương đối tập trung trên quy mô thương mại với diện tích khoảng 2000 ha trong đó Bình Thuận chiếm 1.000 ha. Cây thanh long chịu hạn giỏi nên được trồng ở những vùng nóng. Đặc biệt cây Thanh Long có hiện tượng rụng nụ, cây này có vòng chín 3 lần. Từ xanh sang đỏ, từ đỏ sang xanh, từ xanh sang đỏ sậm đến lần chín thứ 3 là lần chín cuối cùng và là lần ngon nhất của trái. Làm vậy thì hơi mất công sức cho nên nhà vườn chỉ để chín lần 2 là bán ra thị trường.
- Lợi ích của trái thanh long mang lại cho sức khỏe con người:
- Thanh nhiệt
Thanh long có vị ngọt, nhạt, tính mát, có tác dụng thanh nhiệt, giải
khát
Hình 2: Sinh tố thanh long
- Hướng phát triển của trái thanh long.
- Theo các chuyên gia, về mặt định hướng chiến lược, phải có sự chọn lọc trong việc kêu gọi các doanh nghiệp tham gia đầu tư kinh doanh thanh long tại tỉnh theo các tiêu chí nhất định. Các doanh nghiệp mà tỉnh cần là các doanh nghiệp đầu tàu và uy tín như phải có lợi thế về thị trường, đang xuất khẩu chính ngạch thành công thanh long vào các thị trường khó tính như Mỹ, Nhật, Hàn Quốc và châu Âu:
Hình 3: Các loại thanh long
có lợi thế mạnh về nguồn vốn, công nghệ để chủ động kinh doanh và có khả năng đầu tư lại cho các hộ trồng; hoạt động chuyên nghiệp, được các thị trường quốc tế công nhận, đặc biệt là có quy trình nội bộ tốt để kiểm soát chất lượng sản phẩm (từ khâu đầu vào, giống, chăm sóc, thu hoạch, bảo quản, vận chuyển và xuất khẩu) và có đội ngũ cán bộ có thể đào tạo và hướng dẫn người trồng và các tác nhân khác để tuân thủ quy trình này.
Song song đó, phải tăng cường hỗ trợ kỹ thuật nâng cao năng lực cho nông dân và doanh nghiệp để đăng ký và áp dụng triệt để quy trình sản xuất thanh long chất lượng cao như VietGAP/GlobalGAP, áp dụng phân bón hữu cơ và giống mới được thị trường ưa chuộng.
- Phân loại tiêu chuẩn trái và hạt không thống nhất
+ Việc phân loại tiêu chuẩn trái thanh long cũng không thống nhất nhưng chủ yếu là dựa trên trọng lượng trái, màu sắc và độ bóng đẹp đều của trái thanh long. Có nhiều thương lái chia ra làm 3 loại: Loại 1 từ 400 - 600g/trái, loại 2 từ 300 - 400g và loại 3 dưới 300g. Một số thương lái khác lại chia theo hai loại chính: Loại 1 trên 450g và loại 2 từ 300 - 450g. Tuy nhiên, có nhiều hộ lại chia ra làm hai loại: Loại 1 trên 300 g/trái; loại 2 dưới 300 g/trái.
- Tỉ lệ hạt trong 1 cm3 khoảng 50 – 55 hạt, phần giữa thanh long thì tỉ lệ hạt cao hơn khoảng 55 – 60 hạt.
- Đường kính hạt thanh long:
Hình 5: Hạt thanh long
2. Tính cấp thiết của đề tài.
- Cùng với tiến trình toàn cầu hóa, xu hướng các quốc gia xích lại với nhau về kinh tế nói chung cũng như việc chuyển giao công nghệ, máy móc nói riêng đó chính là hình thức các công ty đa quốc gia: công ty mẹ (nhà sản xuất) – công ty con (nhà phân phối ). Hiện nay, tại Việt Nam chưa có công ty nào sản xuất và chế tạo máy ép nước trái thanh long mà chủ yếu nhập khẩu từ nước ngoài về. Trong hoàn cảnh nước ta đang trên đường phát triển kinh tế công nghiệp, nhu cầu sử dụng máy móc rất là lớn và đa dạng. Tuy nhiên, lâu nay thị trường vốn thuộc về các nhà sản xuất máy móc thiết bị nước ngoài với rất nhiều ưu thế về công nghệ và kinh nghiệm, đã tạo ra sự chi phối về giá cả cũng như mẫu mã kích thước sản phẩm. Chính điều này đã gây ra sự lãng phí trong việc sử dụng máy móc hoặc là sự không dung hòa về kích thước của chi tiết gia công và kích thước của máy.
- Mục đích và nội dung.
- Mục đích.
- Với đề tài nghiên cứu và thiết kế máy ép nước trái thanh long với 1kg thanh long đã qua bóc vỏ ta thu được khoảng 0,15 – 0,2 lít có tỉ lệ hạt trong nước khoảng 10% - 15% để làm đề tài tốt nghiệp cho chúng em. Hiện nay, trên thị trường chưa có nước ép thanh long. Lợi nhuận kinh tế từ trái thanh long cũng không ổn định vì kinh tế xuất khẩu ra nước ngoài không cao, còn trong nước thì luôn bị thương lái ép giá, có những năm thanh long rất rẽ có khi còn 1ngàn - 3ngàn/kg.Vì vậy mục đích của đề tài này thiết kế máy ép để có một lọai nước ép mới, máy có thể ép ra nhiều nước, tỉ lệ hạt bở thấp khoảng 10% - 15% và có công xuất ép trung bình khoảng 30 - 40 kg/giờ, lượng nước ép thu được khoảng 8 – 9 lít.
- Nội dung.
Thiết kế máy ép nước trái thanh long bao gồm các phần sau:
- Sơ đồ nguyên lý máy ép nước trái thanh long
- Tính toán thông số của từng bộ phận
+ Hộp số giảm tốc.
+ Độ côn của trục vít
+ Góc nghiêng của bước xoắc trục vít.
+ Hệ thống điều chỉnh lượng bã.
- Gia công các chi tiết.
- Thiết kế hệ thống đai an toàn.
- Bản vẽ lắp
- Giới hạn đề tài.
- Máy không thể tự động cấp phôi .
- Thanh long phải được cắt nhỏ trước khi bỏ vào ép
4 Nguyên lý hoạt động.
v Nguyên lý hoạt động
- Máy ép thanh long hoạt động dựa vào nguyên lý ăn khớp của vít me-đai ốc: Khi vít me quay thì đai ốc chuyển động tịnh tiến.
- Nguyên liệu là thanh long ( đã được bóc vỏ)... được đưa vào máy qua phễu chứa liệu. Trục vít chuyển động quay nhờ động cơ dẫn động 1,5KW_ 1450 v/ph qua hộp giảm tốc. Nguyên liệu được đưa vào buồng ép, nguyên liệu lấp đầy các đường xoắn vít, nên nó đóng vai trò như một đai ốc. Khi nguyên liệu được đưa vào buồng ép do trục vít có độ côn và cánh vít có bước nhỏ dần về cuối trục làm cho nguyên liệu bị ép, cuối cùng cho ra sản phẩm dưới hai dạng:
- Dạng lỏng: Nước được ép ra và chảy xuống máng hứng, qua bộ lọc ta được nước ép.
- Dạng bã: Được đẩy ra ngoài qua khe hở ở cuối trục.
- Máy ép thanh long có kết cấu tương đối đơn giản , độ cứng vững cao, làm việc êm cho năng xuất cao.
Hình 6: Máy ép thanh long
Chương 2: PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƯƠNG
ÁN THIẾT KẾ
- Đánh giá khả năng ứng dụng của máy ép trái thanh long.
- Với sự cạnh tranh trên thị trường hiện nay yêu cầu mọi công ty muốn tồn tại đều phải đổi mới công nghệ sản xuất, điều đó đã dẫn đến cần có sự đầu tư trang thiết bị máy móc hiện đại để sử dụng công nghệ mới.
- Tuy nhiên không phải bất cứ công ty nào đều có thể thay đổi công
nghệ một cách dễ dàng được mà còn phụ thuộc vào tiềm năng kinh tế và chiến lược sản xuất của công ty. Hầu hết các công ty cơ khí là các công ty tư nhân chủ yếu nhận những đơn hàng nhỏ lẻ, với số lượng và quy mô không lớn. Vì vậy việc đầu tư máy móc chuyên dùng cũng rất khó khăn.
- Đưa ra các tiêu chí.
- Các phương án đưa ra đáp ứng những tiêu chí sau:
+ Giá thành
+ Kích thước của máy ép nước thanh long.
+ Độ tin cậy của hệ thống.
+ Khả năng bảo trì.
+ Tính đổi lẫn của từng bộ phận trong máy.
Dưới đây là 2 phương án:
-Trên thế giới hiện có hai công nghệ máy ép trái cây chính là ép vắt ly tâm tốc độ cao và ép trục vít tốc độ thấp:
- Phương án thiết kế 1: Máy ép ly tâm tốc độ cao.
- Máy ép vắt ly tâm tốc độ cao ra đời trước và khá phổ biến trên thị trường. Loại máy này có cấu tạo gồm các bộ phận chính: mô-tơ tốc độ cao, mâm xay với nhiều lưỡi dao và lưới vắt, nắp máy có khe tiếp nguyên liệu, khay hứng nước ép và xả bã….
Nguyên lý hoạt động:
- Khi đưa hoa quả vào, mâm xay sẽ chạy với tốc độ rất cao giúp hoa quả được mài nhỏ dần và tách phần nước ra khỏi phần bã nhờ lực ly tâm.
Hình 5: Máy ép li tâm
- Ưu điểm
- Nước sẽ ra nhanh hơn.
- Lắp ráp máy dễ dàng.
- Giá thành máy thấp.
- Lượng bã sẽ ra nhanh hơn.
- Quá trình bảo dưỡng đơn giản.
- Nhược điểm
- Lượng hạt sẽ pha lẫn với nước nhiều.
- Ép nước sẽ không được khô và bể hạt.
- Phương án thiết kế 2: Máy ép trục tốc độ thấp
- Công nghệ thứ hai là máy ép tốc độ thấp, chỉ khoảng 40 vòng/ph. Nguyên lý hoạt động:
- Khi được cấp liệu, trục vít dạng xoắn ốc sẽ từ từ đưa nguyên liệu vào lưới lọc mà gần như không tạo ra lực ly tâm và ma sát nào đối với nước ép, một bộ phận tách bã sẽ đẩy bã ra ngoài và nước ép chảy ra một cách tự nhiên.
Hình 6: Máy ép tốc độ thấp
- Ưu điểm
- Nước ép ra sẽ ít hạt bể hơn.
- Tuổi thọ của máy cao
- Vệ sinh trục ép dễ dàng
- Nhược điểm
- Khó bảo dưỡng.
- Giá thành máy cao
- Chọn phương án tối ưu.
v Bảng so sánh giữa hai phương án:
|
Máy ép trục tốc độ thấp |
Máy ép li tâm tốc độ cao |
|
Không dùng lưỡi dao |
Dùng lưỡi dao |
|
Giữ lại lượng Vitamin gấp 6 lần |
Lượng Vitamin giữ lại thấp |
|
Lượng nước ép nhiều gấp 2 lần |
Lượng nước ép bằng nữa máy ép tốc độ thấp |
|
Lượng bã chỉ bằng 1/3 |
Lượng bã gấp 3 lần |
|
Không bị tách nước |
Bị tách nước |
|
Giữ nguyên màu sắc và mùi vị trái cây |
Màu sắc và mùi vị biến đổi rất nhiều |
|
Tốc độ vòng quay trục vít chậm 40v/ph nhưng lại tạo ra lượng nước lớn, bã khô và rất ít |
Tốc độ vòng quay lớn 2400 v/ph nhưng tạo ra lượng nước ít gấp 2 lần, lượng nước trong bã nhiều. |
|
Trục ép không ma sát, không sinh nhiệt. |
Mâm quay tạo ra ma sát với trái cây, sinh nhiệt lớn |
|
Độ ồn: 40 – 50db |
Độ ồn: 80 – 90db |
- Như đã nói ở phần trên, phương án tối ưu là phương án thỏa mãn những yêu cầu trên, ở đây ta chọn phương án thiết kế thứ 2, tuy có nhiều nhược điểm nhưng nó có những ưu điểm nổi bật hơn phương án 1. Cho nên chúng em chọn phương án thứ 2.
Chương 3: THIẾT KẾ KĨ THUẬT MÁY ÉP NƯỚC THANH LONG
- Yêu cầu kỹ thuật.
Tất cả các máy móc khi thiết kế chế tạo đều có yêu cầu kỹ thuật để quá trình hoạt động đạt hiệu quả cao. Dưới đây là yêu cầu kỹ thuật của máy ép nước thanh long.
+ Yêu cầu hàng đầu là máy phải đủ độ cứng vững trong khi làm việc.
+ Máy sử dụng phải an toàn, chịu được khí hậu nóng ở Việt Nam, vì nhiệt độ cao làm nhiệt độ máy tăng trong khi đang hoạt động ảnh hưởng đến năng suất làm việc.
+ Cơ cấu đai phòng quá tải.
- Thiết kế sơ đồ nguyên lí:
Hình 7: Sơ đồ nguyên lý
- Nguyên lý làm việc của trục ép nước thanh long.
Đối với trục ép nước thanh long ta chia làm 2 giai đoạn:
- Giai đoạn 1:
Nguyên liệu được cấp vào trục ép qua phễu nạp liệu, trục ép quay làm nát nguyên liệu.
- Giai đoạn 2:
Đây là giai đoạn quan trọng để ép ra sản phẩm cho nên trục ép phải có độ côn cần thiết để ép, và dùng điều chỉnh để giảm lượng bã ra để có thể ép khô nước.
Hình 8: Trục vít côn
3.1 Sử dụng
Trục vít thường xuyên được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm và trong công nghiệp sản suất nhựa. Trục vít là bộ phận chính trong các máy ép, máy đùn và máy dẫn liệu. Vậy nên trục vít có vai trò rất quan trong trọng. Chúng bộ phận quyết định chính năng suất, thời gian và hiệu suất của máy
- Ưu điểm.
- Giá thành thấp.
- Hiệu suất ép cao
- Đảm bảo vệ sinh.
- Sản xuất lên tục nên cho năng suất cao
- Nhược điểm
- Hiểu suất thấp hơn dùng guồng xoắn
3.2 Kết luận
Chọn phương án ép bằng trục vít vì:
- Quá trình ép liên tục
- Có năng suất cao hơn
- Chế tạo dễ
- Giá thành thấp
- Thao tác nhanh, dễ vân hành
Tính toán hệ thống ép:
...........................................................
Chương VI: VẬN HÀNH VÀ BẢO TRÌ
- Để hệ thống làm việc đạt được hiệu quả, năng suất cũng như tuổi thọ cao, ngoài việc hệ thống được chế tạo với chất lượng cao, còn yêu cầu người vận hành, sử dụng hệ thống phải thành thạo các kỹ năng, kỹ thuật vận hành trong suốt quá trình sử dụng hệ thống. Thường xuyên hoặc định kỳ thực hiện các khâu kiểm tra, bào trì, bảo dưỡng bao gồm động cơ, hệ thống máy và các thành phần liên quan tới hệ thống máy đảm bảo cho máy luôn trong tình trạng hoạt động tốt nhất.
VẬN HÀNH MÁY
6.1.1 Vận hành
Quá trình vận hành máy theo thứ tự như sau:
- Kiểm tra an toàn trước khi khởi động động cơ.
- Đóng điện cầu dao điện, cung cấp điện từ nguồn điện tới động cơ.
- Khởi động động cơ điện thông qua các công tắc, nút nhấn.
- Đợi một thời gian ngắn để động cơ hoàn tất quá trình khởi động của động cơ.
- Tiến hành cho thanh long vào phễu cấp liệu để bắt đầu quá trình sản
xuất.
Trong quá trình vận hành, nếu xảy ra sự cố, dừng khẩn cấp hệ thống động cơ thông qua nút nhấn dừng khẩn cấp để tiến hành kiểm tra, khắc phục hoặc sửa chữa.
- Để dừng động cơ sau thời gian sản xuất, sử dụng nút nhấn rồi mới được ngắt cầu dao điện.
- Đặc thù của máy là máy thực phẩm, nên yêu cầu người vận hành máy phải đảm bảo vệ sinh, do đó yêu cầu người vận hành phải có trang phục hợp vệ sinh, sử dụng khẩu trang, găng tay… trong suốt quá trình sản xuất.
- Trong quá trình cấp liệu, không sử dụng các dụng cụ cứng như thanh sắt, que gỗ hay tay chọc trực tiếp vào máng cấp liệu hay vít tải gây nguy hiểm cho người vận hành.
6.1.2 Những vấn đề có thể gặp phải trong quá trình vận hành máy và hướng giải quyết đề xuất.
Đóng điện động cơ không quay, không có tiếng kêu.
- Nguyên nhân
- Không có nguồn vào động cơ.
- Dây quấn 3 pha hở mạch.
- Kiểm tra nguồn ở cầu dao điện, aptomat.
- Kiểm tra cầu chì, cáp dẫn điện vào động cơ.
- Kiểm tra đấu dây ở hộp nối.
Đóng điện, động cơ không quay, quay có tiếng rú hoặc động cơ quay nhưng không đạt tốc độ định mức.
- Nguyên nhân
- Nguồn điện đưa vào động cơ mất một pha, một trong các pha của cuộn dây stato bị hở mạch, nổ một cầu chìm một tiếp điểm của cầu dao không tiếp xúc hoặc tiếp xúc không tốt.
- Động cơ bị kẹt giữa stato và roto hoặc bị kẹt trong máy ép, máy cấp liệu…
- ổ bi bị mòn nên khi có điện, roto bị hút vào stato.
- Đấu dây giữa ba pha sai
- Mạch roto bị đứt hoặc tiếp xúc không tốt
- Biện pháp khắc phục
- Kiểm tra nguồn, cầu chì, các tiếp xúc của cầu dao…
- Kiểm tra lại cách đấu dây, tiến hành thử lại cực tính các pha nếu cần thiết.
- Kiểm tra sự kín mạch của roto, biến trở khởi động
- Kiểm tra khe hở giữa roto và stato, gối trục và máy do động cơ kéo.
BẢO TRÌ MÁY
6.1.3 Động cơ điện
Trong suốt quá trình vận hành máy, người vận hành có nhiệm vụ:
- Theo dõi thường xuyên tiếng máy chạy.
- Kiểm tra nhiệt độ động cơ, bao gồm nhiệt độ cuộn dây, lõi thép, gối trục...
- Kiểm tra công suất tiêu thụ bằng amper kế.
6.1.4 Hệ thống cấp liệu, ép.
Trong suốt quá trình máy làm việc, người vận hành có nhiệm vụ:
- Thường xuyên theo dõi, quan sát hệ thống cấp liệu, hệ thống ép.
- Vì hệ thống máy thuộc dạng máy thực phẩm nên cần phải đảm bảo vệ sinh trong suốt quá trình vận hành. Thường xuyên làm vệ sinh máy, tốt nhất là sau mỗi lần sử dụng máy xong cần phải vệ sinh.
- Thường xuyên kiểm tra độ rung của hệ thống.
- Kiểm tra bạc đạn, ổ trƣợt, gối đỡ… tiến hành thay thế khi tới thời hạn.
- Kiển tra khe hở bộ phận ép, tiến hành điều chỉnh khe hở để đảm bảo được năng suất ép cũng như hiệu suất của quá trình ép.
- Kiểm tra độ ồn của hệ thống trong quá trình vận hành.
- Không đặt máy ở nơi nhiều bụi bẩn, ẩm ướt, trong môi trường hóa chất độc hại.
