LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY LẤY TRỨNG CÁ HỒI BÁN TỰ ĐỘNG ĐH Bách Khoa

ĐAI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
THIẾT KẾ MÁY LẤY TRỨNG CÁ HỒI BÁN TỰ ĐỘNG
 MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN……………………………………………………………………..4

TÓM TẮT LUẬN VĂN…………………………………………………………..5

DANH MỤC BẢNG……………………………………………………………....6

DANH MỤC HÌNH ẢNH………………………………………………………....7

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN……………………………………………………..9

1.1. Nguồn lợi trứng cá hồi……………………………………………………..9
1.1.1. Thực phẩm giàu chất dinh dưỡng……………………………………...9
1.1.2. Nhân giống duy trì giống nòi phục vụ nuôi trồng thủy sản…………...10
1.2. Loài và sự phân bố của chúng…………………………………………….12
1.3. Tình hình sản xuất hiện hành……………………………………………..14
1.4. Đặt đầu bài giải quyết vấn đề……………………………………………..15

CHƯƠNG 2: Ý TƯỞNG THIẾT KẾ……………………………………………….16

2.1. Yêu cầu thiết kế…………………………………………………………….16
2.2. Các cụm chức năng cần có………………………………………………...16
2.3. Phương án các cơ cấu cho hệ thống máy lấy trứng cá hồi………………16
2.3.1. Ý tưởng thiết kế cụm cấp……………………………………………...16
2.3.2. Hình thành ý tưởng nguyên lí máy…………………………………….18
2.4. Thiết kế bộ truyền…………………………………………………………19

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ…………………………………………….21

3.1. Tính toán hai bộ truyền đai song song…………………………………….21
3.2. Tính toán, chọn lò xo tại các cụm co………………………………………22
3.3. Thiết kế tính toán bộ truyền……………………………………………….26
3.3.1. Phân phối tỉ số truyền………………………………………………….26
3.3.2. Cặp bánh răng trụ………………………………………………………28
3.3.3. Phân tích lực tác dụng lên bộ truyền…………………………………..34
3.3.4. Xác định lực tác dụng lên trục, đường kính đoạn trục………………...34
3.3.5. Tính toán ổ lăn…………………………………………………………40
3.4. Thiết kế dao rạch bụng…………………………………………………….42
3.5. Thiết kế cần vét, cơ cấu cam……………………………………………….43
3.5.1. Thiết kế biên dạng cam………………………………………………...43

3.5.2. Thiết kế cụm cam vét…………………………………………………44

3.6. Thiết kế cụm đỡ trên………………………………………………………46

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN……………………………………..48

4.1. Thiết kế tổng quan mạch điện cho hệ thống……………………………..48
4.2. Lựa chọn thành phần cho mạch điện…………………………………….48
4.2.1. Cảm biến………………………………………………………………49
4.2.2. Driver động cơ step……………………………………………………49
4.3. Sơ đồ mạch điện 3 pha…………………………………………………….50

CHƯƠNG 5: LẮP RÁP, VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG THIẾT BỊ……………52

5.1 Lắp ráp các bộ phận của hệ thống……………………………………………52
5.2 Các bước vận hành của hệ thống……………………………………………..52
5.3 Bảo dưỡng và thay thế………………………………………………………...53

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI…………………54

6.1 Kết luận đề tài…………………………………………………………………54

6.2 Hướng phát triển đề tài……………………………………………………….54

PHỤ LỤC……………………………………………………………………………..55

TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………………...69

TÓM TẮT LUẬN VĂN MÁY LẤY TRỨNG CÁ HỒI

Luận văn Thiết kế máy lấy trứng cá hồi thực hiện với mục tiêu thiết kế một hệ thống nhằm tự động hóa lấy trứng cá đang được thực hiện bằng nhân công. Luận văn đã giải quyết được vấn đề về thiết kế và tính toán các cơ cấu cơ khí trong hệ thống, thiết kế hệ thống điện. Đảm bảo yếu tố không gian ứng với điều kiện nhà máy và yếu tố thuận tiện cho việc vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa luôn là vấn đề được quan tâm hàng đầu đối với thiết kế.

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1-1. Nguồn dinh dưỡng tử trứng cá hồi
Hình 1-2. Salad trứng cá hồi
Hình 1-3. Pizza trứng cá hồi.
Hình 1-4. Sushi lườn trứng cá hồi
Hình 1-5. Rau củ trộn trứng cá hồi
Hình 1-6. Thụ tinh trứng cá hồi nhân tạo
Hình 1-7. Cá hồi Đại Tây Dương
Hình 1-8. Cá hồi Chibook Hình 1-9. Cá hồi Coho. Hình 1-10. Cá hồi Chum Hình 1-11. Cá hồi Sockeye
Hình 1-12. Lấy trứng cá hồi bằng tay
Hình 2-1. Mô tả các module cần có trông hệ thống máy lấy trứng cá hồi
Hình 2.2 Nguyên lí
Hình 2.3. Ý tưởng bộ truyền 1
Hình 2.4. Ý tưởng bộ truyền 2
Hình 3.1. Khi bộ truyền đai hoạt động bình thường, chưa có lực căng do cá tác dụng
Hình 3.2.Khi bộ truyền đai hoạt động, có lực cá tác dụng: đai lõm vào.
Hình 3.3. Phân tích lực tại vị trí co.
Hình 3.4. Lò xo xoắn óc kéo (Extension spring) Hình 3.5.Thiết kế cụm co 3D
Hình 3.6. Sơ đồ động
Hình 3.7. Biểu đồ momen trục 1
Hình 3.8. Biểu đồ momen trục 2
Hình 3.9. Ý tưởng thiết kế 3D cụm cam Hình 3.10.Thiết kế 3D tay vét trứng cá Hình 3.11. Thiết kế 3D cụm đỡ trên
Hình 4.1.Tổng quan hệ thống điện
Hình 4.2. Cảm biến điện dung
Hình 4.3. Driver step motor mã TB6600
Hình 4.4. Mạch khởi động động cơ 3 pha
CHƯƠNG 1. PHẦN TỔNG QUAN
1.1. Nguồn lợi từ trứng cá hồi.
1.1.1. Thực phẩm giàu chất dinh dưỡng.
- Trứng cá có hàm lượng protein cao, nhiều a xít béo omega-3. Trứng cá có giá trị dinh dưỡng cao, nhiều các thành phần dinh dưỡng thiết yếu cho cơ thể con
người như các loại protein albumin, Globulin, ovomucoid, ichthulin và các loại
protein khác.
- Hàm lượng các loại vitamin A, D, B trong trứng cá cũng rất đa dạng, vitamin A có thể ngăn ngừa các bệnh về mắt, vitamin B có thể phòng và điều trị bệnh nấm da và trẻ em còi cọc kém phát triển, vitamin D phòng bệnh còi xương. Ngoài ra, trong trứng cá còn chứa nhiều sắt, can xi, phốt pho và các khoáng chất khác.
- Đặc biệt, trứng cá có nhiều chất cephalin (hay còn gọi Phospholipid) có tác dụng bổ não. Những chất dinh dưỡng này rất cần thiết cho cơ thể người và đặc biệt quan trọng cho sự tăng trưởng và phát triển ở trẻ em.
- Bên cạnh đó, trong trứng cá chứa nhiều các loại vitamin. Ăn nhiều trứng
cá không chỉ thúc đẩy phát triển, tăng trưởng thể chất mà còn bổ não và phát huy nhiều tác dụng khác. Đối với người có tuổi còn có tác dụng khôi phục tóc đen, trẻ hóa tuổi thanh xuân.

......

Vì thế trứng cá hồi đã trở thành một trong những nguyên liệu quan trọng để cấu thành những món ăn giàu dinh dưỡng và đặc sắc trên toàn thế giới. Một số món nổi tiếng như: salad trứng cá hồi, sushi lườn và trứng cá hồi, cơm trộn trứng cá hồi, pizza trứng cá hồi,…
Hình 1-2. Salad trứng cá hồi Hình 1-3. Pizza trứng cá hồi.
Hình 1-4. Sushi lườn trứng cá hồi Hình 1-5. Rau củ trộn trứng cá hồi
1.1.2. Nhân giống duy trì giống nòi phục vụ nuôi trồng thủy sản.
Bên cạnh việc cung cấp dinh dưỡng, trứng cá hồi còn được tận dụng để phục vụ cho việc nhân giống, duy trì giống cho nuôi trồng thủy sản. Quá trình sinh sản của loài này được tự nhiên mệnh danh là “ hành trình tìm về cái chết” vì chúng phải lội ngược về nguồn đẻ trứng và chết đi để lại xác là thức ăn nuôi sống cho cá con.
Nhận thức được sự thiếu xót và tiềm năng kinh tế trong quá trình sinh sản đó: ta có thể lấy trứng đem thụ tinh, đồng thời có thể lấy được thịt cá,... Từ đó việc thụ tinh từ việc khai thác trứng đem lại hiệu quả.
Kỹ thuật cho đẻ nhân tạo đã được phổ biến rộng rãi. Đối với cá hồi người ta áp dụng phương pháp thụ tinh khô. Trứng từ cá mẹ được dùng tay vuốt ra hoặc dốc
xuôi cho tự chảy. Khi vuốt trứng đôi khi cần sử dụng thuốc mê. Một phương pháp khác để thu trứng là sử dụng không khí nén. Người ta cắm kim tiêm (10mm) vào xoang bụng cá ở chỗ vây bụng rồi bơm không khí dưới áp suất 2 atm vào. Sau khi lấy trứng xong vuốt nhẹ phần bụng đẩy không khí ra ngoài. Trứng được thu vào chậu, giữ khô để chờ thụ tinh.
Thu tinh cá đực cũng sử dụng phương pháp vuốt trực tiếp bằng tay vào chậu khô hay hút vào ống nghiệm qua ống nhựa cắm vào hậu môn cá. Người ta thường sử dụng sẹ của 2 – 3 cá đực để thụ tinh cho 1 cá cái để giảm thiểu hiệu ứng giao phối cận huyết. Sau khi thụ tinh người ta cho nước vào để kích hoạt tinh trùng. Khi tiếp xúc với nước kích thước trứng tăng lên khoảng 20%, màng bao trứng trở nên chắc hơn. Trứng có thể được vận chuyển sau khi thụ tinh được 20 phút cho đến khi xuất hiện điểm mắt (khoảng 48 giờ). Trong quá trình vận chuyển hoặc ấp nên tránh ánh sáng trực tiếp có thể làm cho phôi bị chết.
Kỹ thuật nuôi hiện nay đều đã sử dụng rộng rãi cá hồi chuyển giới tính toàn cái hoặc cá tam bội. Cá tam bội được tạo ra nhờ biện pháp sốc nhiệt hoặc sốc áp lực. Còn cá đơn tính được sản xuất bằng cách cho giao phối giữa trứng cá cái thông thường (nhiễm sắc thể XX) với tinh của con đực chuyển giới tính hoặc con đực tam bội (nhiễm sắc thể XXX). Ưu điểm của kỹ thuật này là chỉ có con đực chuyển giới tính phải cho ăn hormone và được nuôi riêng còn thế hệ con của nó cho đến khi thành cá thương phẩm hoàn toàn không phải xử lý hormone.
Trứng cá sau khi thụ tinh được đưa vào ấp. Thiết bị ấp có nhiều kiểu khác nhau nhưng ấp trứng bằng khay kiểu Caliphonia là thông dụng hơn cả Khay làm bằng nhựa hay kim loại rộng 30 – 40cm sâu 20cm, đáy phẳng bằng lưới. Khay được đặt trong máng dài 14 – 15 m, cách đáy máng 5cm. Giữa các khay có vách ngăn để bắt dòng nước phải chảy qua trứng ở phía sau. Khay ấp kiểu Caliphonia có thể xếp chồng lên nhau trong trường hợp diện tích trại hẹp nhưng cần ấp một lượng trứng lớn. Nước trong trường hợp này cho chảy từ trên xuống. Nước được bổ sung thêm ôxy khi nó đi qua không gian bên trên mỗi khay trứng. Trong cả 2 tường hợp nước chảy ngang và chảy đứng thì mỗi khay không nên xếp quá 2 lớp trứng. Lưu lượng nước chảy qua khay khoảng 4 – 5 lit/phút.
Ấp trứng kiểu nước chảy ngược từ dưới lên như bình vây trong ấp trứng cá ăn thực vật. Bình ấp có thể làm bằng thuỷ tinh hoặc bằng nhựa (hình 4.4). Lưu lượng nước được khống chế làm sao cho khi nước chảy qua thì thể tích trứng chiếm chỗ trong bình tăng lên gấp đôi.
Cá con sau khi nở còn túi noãn hoàng, 10 – 14 ngày sau mới bắt đầu ngoi lên khỏi
đáy bể. Thời gian ấp dài hay ngắn phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ nước khi ấp. Ở nhiệt độ 3,9oC cần 100 ngày, còn ở nhiệt độ 14,4oC cần 21 ngày (tức là khoảng
370 độ*ngày). Ở tất cả các thiết bị ấp nêu trên thì trứng hỏng được tự động loại bỏ trong quá trình ấp từ đó hạn chế nấm phát triển. Trong trường hợp bị nấm cần được xử lý bằng formalin với nồng độ 1/600 trong 15 phút mỗi ngày 1 lần. Khi xuất hiện điểm mắt nên loại bỏ bớt trứng phát triển không bình thường, phôi yếu.
Thông thường tỷ lệ nở đạt khoảng 95%. Quá trình nở kéo dài khoảng 2 – 3 ngày. Thời gian này phải tập trung loại trừ vỏ trứng, trứng hỏng, cá dị hình. Trường hợp trứng ấp trong bình đến khi nở phải chuyển ra máng để nuôi. Nếu ấp bằng khay thì nhấc bỏ khay đi để cá ở lại trong máng. Giữ nước trong máng sâu khoảng 8 – 10 cm, giảm bớt lưu lượng nước cho đến khi cá bơi lên được và tìm kiếm thức ăn.
Hình 1-6. Thụ tinh trứng cá hồi nhân tạo
1.2. Loài và sự phân bố của chúng.
- Cá hồi Đại Tây Dương (Salmo salar Linnaeus, 1758): sinh sản tại những dòng sông phía bắc ở cà 2 đầu Đại Tây Dương. Có chiều dài khoảng 120cm, trọng lượng 48,6kg và tuổi thọ tối đa là 13 năm.
Hình 1-7. Cá hồi Đại Tây Dương Hình 1-8. Cá hồi Chibook

- Cá hồi Chinook (Oncorhynchus tshaw

....... MÁY LẤY TRỨNG CÁ HỒI

❖ Các bước cơ bản để thu hoạch trứng cá hồi.

Bước 1: Dùng dao rạch bụng dọc theo thân cá.
Bước 2: Dùng tay vuốt dọc bụng cá, trứng cá nằm dọc theo thân và bám trên
‘lưỡi gà’, sau đó mang ra ngoài.
- Nhận xét: Các bước tuy tương đối đơn giản, nhưng để phục vụ làm thực phầm cao cấp và mang đi thu tinh, thì quá trình cần được tiến hành cẩn thân và đảm bảo yêu cầu an toàn thực phẩm.
Hình 1-12. Lấy trứng cá hồi bằng tay
1.4. Đặt đầu bài giải quyết vấn đề
Từ nhu cầu và nhận ra những lợi ích thiết thực từ việc thu hoạch trứng cá hồi mang lại, đồng thời cải tiến tiến phương thức sản xuất hiện hành thì đây là một đề tài thiết thực để nghiên cứu. Đặt ra mục tiêu cụ thể sau:
- Đưa ra giải pháp để cải thiện việc thu hoạch trứng cá hồi bằng máy.
- Thiết kế mô hình cơ khí trên phần mềm 3D.
- Cập nhật, cải tiến các cơ cấu, giải pháp cơ khí nhằm mục đích tăng năng xuất.
CHƯƠNG 2. Ý TƯỞNG THIẾT KẾ
2.1. Yêu cầu thiết kế.
- Đưa ra được giải pháp cơ khí, đồng thời thiết kế được mô hình phục vụ cho thu hoạch trứng cá hồi một cách hiệu quả.
- Máy phải đạt được năng suất cao hơn nhiều so với thực tế (8-10 giây/ 1 cá).Sinh
viên đặt mục tiêu 2.5-3 giây/ 1 cá.
- Một hệ thống khép kín, nhằm đảm bảo vệ sinh thực phẩm cho vật phẩm trứng cá.
- Giải pháp đơn giản, đồng thời có thể tích hợp các modul nhỏ, nhằm phục vụ
cho cải tiến sau này.
- Giá thành máy rẻ.

2.2. Các cụm chức năng hệ thống cần có .
Sau khi tìm hiều tổng quan, nhận thấy có thể đưa từng con cá vào hệ thống chạy liên tục thực hiện việc lấy trứng.

➔ Cần thiết có 1 hệ thống cấp (bộ cấp).

Sau khi cá được đặt vào bộ cấp, tiếp đến ta cần thực hiện các thao tác rạch bụng, tách bụng cá sau đó vét trứng ra ngoài.

➔ Cần có 1 cụm dao rạch bụng, cụm tách bụng, cụm vét trứng.
Hình 2-1. Mô tả các module cần có trông hệ thống máy lấy trứng cá hồi

2.3. Phương án các cơ cấu cho hệ thống máy lấy trứng cá hồi
2.3.1. Ý tưởng thiết kế cụm cấp
Ý tưởng thiết kế nguyên lí được thể hiện ở bảng 2.1.