Tóm tắt Những năm gần đây, nhu cầu tiêu thụ đối với mặt hàng chả giò rế, món ăn truyền thống của Việt Nam, tăng mạnh cả trong và ngoài nước. Nhu cầu này vừa trở thành cơ hội đồng thời cũng là thách thức đối với các cơ sở sản xuất bánh tráng rế, bán thành phẩm phục vụ cho quá trình sản xuất chả giò rế, phải tăng năng suất cũng như chất lượng của sản phẩm thông qua quá trình tự động hóa quy trình sản xuất. Hiện nay trong nước đã có một số nghiên cứu chế tạo thiết bị nhằm tự động hóa quá trình làm bánh thủ công. Tuy nhiên, đa phần các thiết bị này vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu về chất lượng sản phẩm cũng như hiệu quả hoạt động chưa cao.
Từ thực tế đó, luận văn này được thực hiện nhằm nghiên cứu phương pháp tạo hình bánh rế để cải thiện chất lượng thành phẩm so với các thiết bị trước, từ cơ sở đó nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thiết bị sản xuất bánh tráng rế bán tự động đáp ứng phương pháp tạo hình cũng như đạt hiệu quả hoạt động cao hơn các thiết bị đã có. Những nghiên cứu thực hiện trong luận văn gắn chặt với điều kiện sản xuất thực tế tại cơ sở sản xuất bánh tráng rế Phong Phú, cơ sở đầu tư cho nghiên cứu của luận văn. Abstract In recent years, the demand in Vietnamese spring rolls, for national market and export, has been rising dramatically. Although this is an opportunity for producers of rice paper, the semi-finished good for making spring roll process, there are a number of challenges in improving the manufacturing systems and product quality.
The objective of this project is to examine the manual process of making rice paper for bettering the quality of rice paper. Subsequently, based on the result of further examination, a semi-automatic machine is designed and manufactured. The examinations processed are based on the real issues at Phong Phu company, the supporter of this project. v MỤC LỤC Trang tựa Trang Quyết định giao đề tài Lý lịch cá nhân i Lời cam đoan iii Cảm tạ iv Tóm tắt v Mục lục vi Danh sách các chữ viết tắt ix Danh sách các hình x Danh sách các bảng xiv Chƣơng 1.
Tính cấp thiết của đề tài 2 1. Mục tiêu của đề tài 3 1. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn 3 1. Ý nghĩa khoa học 3 1.
Ý nghĩa thực tiễn 3 1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài 4 1. Đối tượng nghiên cứu 4 1. Phạm vi nghiên cứu 6 1.
Nghiên cứu trong và ngoài nước 7 1. Nghiên cứu ngoài nước 7 1. Nghiên cứu trong nước 7 1. Phương pháp nghiên cứu 15 1.
Kết quả dự kiến 15 1. Kế hoạch thực hiện 16 vi Chƣơng 2. Lý thuyết thiết kế kết hợp chuyển động đẳng hướng 19 2. Thiết kế cần lắc rải bột 26 2.
Lý thuyết điều khiển hệ thống servo 30 2. Lý thuyết điều khiển Arduino 34 Chƣơng 3. PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ 40 3. Mục tiêu của phương án thiết kế cải tiến 40 3.
Phương án đường quỹ đạo tạo hình bánh rế 40 3. Phương án thiết kế cơ cấu dịch chuyển nội suy 42 3. Phương án thiết kế cơ cấu rải bột 43 3. Kết luận lựa chọn phương án thiết kế 45 3.
Lựa chọn phương án đường quỹ đạo tạo hình bánh rế 45 3. Lựa chọn phương án thiết kế cơ cấu rải bột 47 3. Lựa chọn phương án thiết kế cơ cấu dịch chuyển nội suy 48 3. Lựa chọn phương án cấp nhiệt 49 Chƣơng 4.
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 50 4. Thiết lập bài toán yếu tố đầu vào 50 4. Tính toán thiết kế cơ cấu rải bột 51 4. Thiết kế cơ cấu rải bột 54 4.
Thí nghiệm ảnh hưởng bán kính rải bột đến đường kính bánh 57 4. Chuẩn bị thí nghiệm 57 4. Tiến hành thí nghiệm 58 4. Xử lý số liệu thí nghiệm 60 vii 4.
Ứng dụng phương trình hồi quy 64 4. Tính toán thiết kế cơ cấu dịch chuyển nội suy 65 4. Tính toán thiết kế cơ cấu nội suy trục Y 67 4. Tính toán thiết kế cơ cấu nội suy trục X 72 4.
Tính toán kiểm bền cho bộ nội suy 76 4. Lập trình Arduino 81 Chƣơng 5. GIA CÔNG VÀ LẮP RÁP THIẾT BỊ 86 5. Quá trình gia công và lắp ráp thiết bị 86 5.
Quá trình vận hành thử nghiệm 89 Chƣơng 6. ĐÁNH GIÁ HOẠT ĐỘNG CỦA THIẾT BỊ 91 6. Đánh giá quá trình hoạt động thử nghiệm của thiết bị 91 6. So sánh với thiết bị đã có 91 6.
Phương hướng cải tiến thiết bị 93 Chƣơng 7. Các kết quả đạt được 95 7. Các tồn tại của đề tài 95 7. Hướng phát triển của đề tài 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO 97 PHỤ LỤC 98 viii DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT LAD : LADder Logic PA : PolyAcrylic PVC : PolyVinylClorua LED : Light-Emitting Diode PTFE : PolyTetraFluoroEthylene ix DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH Trang Hình 1.1: Sản phẩm của cơ sở sản xuất bánh tráng rế Phong Phú 2 Hình 1.2: Lon được sử dụng để rải bột và dòng bột khi qua lon 4 Hình 1.3: Các sản phẩm bánh tráng rế với các kích thước lần lượt từ trái sang phải 160 mm, 200 mm và 220 mm 5 Hình 1.4: Sản xuất bánh tráng rế thủ công tại cơ sở bánh tráng rế Phong Phú và sản phẩm thủ công 6 Hình 1.5: Sản phẩm bánh rế được sản xuất bởi thiết bị do PGS.Trần Doãn Sơn thiết kế và chế tạo 6 Hình 1.6: Thiết bị làm bánh tráng rế bán tự động do PGS.
Trần Doãn Sơn thiết kế và chế tạo được ứng dụng trong dây chuyền sản xuất 8 Hình 1.7: Thiết bị làm bánh tráng rế bán tự động tại cơ sở Phong Phú 9 Hình 1.8: Sơ đồ nguyên lý rải bột của thiết bị do PGS. Trần Doãn Sơn thiết kế và chế tạo 10 Hình 1.9: Quỹ đạo rải bột của thiết bị do PGS. Trần Doãn Sơn thiết kế và chế tạo 10 Hình 1.10: Bản vẽ thiết bị làm bánh tráng rế bán tự động do PGS. Trần Doãn Sơn thiết kế và chế tạo 11 Hình 1.11: Cơ cấu tay quay – con trượt 12 Hình 1.12: Vị trí trục chính của thiết bị gồm (a) Tấm kim loại xác định góc quay của trục chính, (b) Cơ cấu cổ góp điện, (c) Bộ phận phanh trục chính 13 Hình 1.13: Thiết bị làm bánh tráng rế bán tự động do Kĩ sư Nguyễn Lâm Thành thiết kế và chế tạo được sử dụng tại cơ sở Phong Phú 14 Hình 2.1: Bộ truyền đẳng hướng có kiểm soát vị trí sử dụng đai răng [4] 19 Hình 2.2: Bộ truyền đẳng hướng có kiểm soát sử dụng vitme và đai răng [4] 20 Hình 2.3: Tính toán khoảng làm việc của bộ truyền [4] 20 Hình 2.4: Dạng chuyển động khi làm việc [4] 21 x Hình 2.5: Biểu đồ ứng suất theo chiều chuyển động [4] 24 Hình 2.6: Các dạng cơ cấu bốn khâu [5] 27 Hình 2.7: Các dạng khớp động thường sử dụng [6] 28 Hình 2.8: Một cơ cấu bốn khâu không gian [6] 28 Hình 2.9: Ổ bi cầu cho phép các chuyển động không đồng phẳng [7] 29 Hình 2.10: Góc nghiêng cho phép của ổ bi cầu [7] 29 Hình 2.11: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển tự động [8] 30 Hình 2.12: Một hệ thống servo chi tiết [8] 31 Hình 2.13: Hệ thống servo điều khiển tốc độ [8] 32 Hình 2.14: Hệ thống servo điều khiển momen xoắn [8] 33 Hình 2.15: Hệ thống servo điều khiển vị trí [8] 34 Hình 2.16: Một dạng mạch Arduino và phần mềm giao tiếp 35 Hình 2.17: Cấu trúc mạch Arduino UNO [9] 36 Hình 2.18: Chiều dài xung và góc quay của động cơ [9] 38 Hình 2.19: Đấu mạch Arduino và động cơ servo [9] 38 Hình 2.20: Mạch điện nguyên lý của biến thế [9] 39 Hình 2.21: Sơ đồ chân của biến thế [9] 39 Hình 3.1: Mô phỏng quỹ đạo của tâm lon bột trong phương án 1 trên phần mềm Working Model 2D 40 Hình 3.2: Phương pháp thủ công của công nhân 41 Hình 3.3: Mô phỏng quỹ đạo của tâm lon bột trong phương án 2 trên phần mềm Working Model 2D 42 Hình 3.4: Sơ đồ nguyên lý cơ cấu dịch chuyển nội suy dùng bộ truyền đai răng 43 Hình 3.5: Cơ cấu rải bột phương án 1 44 Hình 3.6: Cơ cấu rải bột phương án 2 45 Hình 3.7: Kết quả thực nghiệm của phương án 1 46 Hình 3.8: Kết quả thực nghiệm của phương án 2 46 Hình 3.9: Mô phỏng phương án 1 47 Hình 3.10: Mô phỏng và gia công phương án 2 48 xi Hình 3.11: Mô phỏng cơ cấu dịch chuyển nội suy 49 Hình 3.12: Mô phỏng bộ bếp gas 49 Hình 4.1: Sơ đồ nguyên lý cơ cấu rải bột 51 Hình 4.2: Quy trình rải bột tại một bánh 52 Hình 4.3: Sơ đồ nguyên lý rải bột của thiết bị do PGS.
Trần Doãn Sơn thiết kế và chế tạo 53 Hình 4.4: Quỹ đạo rải bột của thiết bị do PGS. Trần Doãn Sơn thiết kế và chế tạo 54 Hình 4.5: Cơ cấu rải bột tại vị trí khoảng cách hai ổ bi cầu 70 mm 55 Hình 4.6: Tính momen quán tính cơ cấu rải bột 56 Hình 4.7: Mô phỏng cơ cấu rải bột 57 Hình 4.8: Chia các khoảng thí nghiệm trên thanh truyền 58 Hình 4.9: Cấp nhiệt và thoa dầu trên các mâm 59 Hình 4.10: Điều chỉnh khoảng cách 2 ổ bi cầu trên thanh truyền 59 Hình 4.11: Rải bột trên mâm và đo đường kính bánh 60 Hình 4.12: Bảng số liệu và kết quả biểu đồ đường trên Minitab 61 Hình 4.13: Phương trình hồi quy và biểu đồ thặng dư 62 Hình 4.14: Mô phỏng đường rế theo tính toán 64 Hình 4.15: Thanh truyền được tiện chích các vạch chỉnh đường kính bánh 65 Hình 4.16: Sơ đồ nguyên lý cơ cấu dịch chuyển nội suy dùng bộ truyền đai răng 66 Hình 4.17: Vị trí các cảm biến hành trình trên bộ nội suy 66 Hình 4.18: Vị trí các mâm nướng bánh 67 Hình 4.19: Khối lượng trên trục Y 68 Hình 4.20: Dạng chuyển động của bộ nội suy trục Y 68 Hình 4.21: Biểu đồ tốc độ và momen của dòng động cơ SGMP-02A [8] 71 Hình 4.22: Khối lượng trên trục X 72 Hình 4.23: Dạng chuyển động của bộ nội suy trục X 73 Hình 4.24: Vị trí nguy hiểm của bộ nội suy 76 xii Hình 4.25: Cập nhập các cụm chi tiết trên phần mềm ANSYS 77 Hình 4.26: Thay đổi các liên kết và tiến hành tạo lưới 77 Hình 4.27: Tạo khớp cố định và đặt lực trọng trường 78 Hình 4.28: Ứng suất trên các thanh dẫn hướng 78 Hình 4.29: Hệ số an toàn về ứng suất trên các thanh dẫn 79 Hình 4.30: Mức biến dạng trên thanh dẫn hướng trục X 79 Hình 4.31: Mức biến dạng trên thanh dẫn hướng trục Y 80 Hình 4.