I. Tổng quan về máy băm vỏ quế thanh
Máy băm vỏ quế thanh BK2022-01 là một thiết bị công nghiệp được thiết kế và chế tạo bởi nhóm sinh viên Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Máy này được phát triển nhằm đáp ứng nhu cầu ngành công nghiệp chế biến quế, đặc biệt trong việc cắt quế thanh thành những đoạn nhỏ có kích thước đồng đều. Với năng suất 400-500 kg/h, máy này được trang bị động cơ điện 3 pha để hoạt động ổn định và hiệu quả. Thiết bị nhận đầu vào quế thanh có kích thước từ 80-200mm với đường kính từ 10mm trở lên. Sản phẩm sau cắt đạt chất lượng cao với chiều dài 10-20mm, độ mùn dưới 5%, đảm bảo các tiêu chuẩn công nghiệp. Đây là giải pháp hiện đại cho ngành chế biến quế tại Việt Nam, góp phần nâng cao hiệu suất sản xuất.
1.1. Giới thiệu chung về đề tài
Đồ án tốt nghiệp này được thực hiện từ tháng 3 đến tháng 8 năm 2022 bởi nhóm 4 sinh viên ngành Kỹ thuật cơ khí, chuyên ngành Công nghệ chế tạo máy. Dưới sự hướng dẫn của TS. Lê Đức Bảo, nhóm đã nghiên cứu thiết kế và chế tạo máy cắt quế có khả năng xử lý 400-500 kg/h. Máy được trang bị hệ thống dẫn động hiện đại với các chi tiết cơ khí chính xác, đảm bảo độ bền và hiệu suất cao trong quá trình vận hành liên tục.
1.2. Ứng dụng và ý nghĩa công nghiệp
Máy băm quế có ý nghĩa quan trọng trong ngành chế biến thực phẩm và y dược, nơi quế được sử dụng rộng rãi. Máy giúp tăng hiệu suất sản xuất, giảm nhân công, và đảm bảo chất lượng sản phẩm đồng đều. Thiết bị phù hợp với các nhà máy chế biến quế vừa và nhỏ tại Việt Nam, hỗ trợ tối ưu hóa quy trình sản xuất và nâng cao tính cạnh tranh trên thị trường.
II. Thiết kế hệ thống dẫn động và cấu trúc máy
Hệ thống dẫn động của máy băm quế thanh được thiết kế với động cơ điện 3 pha có công suất phù hợp để đạt năng suất 400-500 kg/h. Máy được trang bị cơ cấu truyền động tiên tiến sử dụng các loại đai, bánh răng và trục quay chính xác để truyền lực từ động cơ đến cụm cắt. Thiết kế cấu trúc máy đảm bảo tính ổn định, độ bền cao và an toàn cho người vận hành. Các chi tiết chính bao gồm thân máy khung thép, hộp giảm tốc, trục cắt chính và hệ thống khung cố định. Toàn bộ cơ cấu máy được tính toán chi tiết và thiết kế theo các tiêu chuẩn kỹ thuật nhằm đảm bảo hiệu suất tối ưu.
2.1. Tính toán động cơ và hệ thống truyền động
Tính toán chi tiết bao gồm xác định công suất động cơ cần thiết dựa trên lực cắt quế, tốc độ quay, và hiệu suất truyền động. Hệ thống truyền động được thiết kế với tỉ số truyền phù hợp để đạt mô-men xoắn đủ cho công việc cắt. Các chi tiết truyền động như bánh răng, đai truyền được chọn lựa theo tiêu chuẩn ISO để đảm bảo độ bền và hiệu suất năng lượng tối ưu.
2.2. Thiết kế cụm cắt và khung máy
Cụm cắt được thiết kế với lưỡi cắt sắc nét bằng thép cacbon cao, có khả năng chịu lực tác động lớn. Khung máy được chế tạo từ thép hình hộp chất lượng cao, được gia cường tại các điểm chịu lực. Thiết kế này đảm bảo độ cứng chặt của máy, hạn chế rung lắc và kéo dài tuổi thọ thiết bị. Hệ thống này cho phép máy hoạt động ổn định khi xử lý liên tục.
III. Quy trình công nghệ chế tạo và lắp ráp
Quy trình chế tạo máy băm quế bao gồm nhiều giai đoạn công nghệ phức tạp từ gia công chi tiết đến lắp ráp tổng thể. Các chi tiết cơ khí chính như trục quay, đai truyền động, và thân máy được chế tạo tại xưởng cơ khí với độ chính xác cao. Quy trình gia công sử dụng các máy CNC hiện đại, máy tiện, máy phay để đảm bảo sai số kích thước nằm trong công sai thiết kế. Sau khi gia công xong, toàn bộ chi tiết được kiểm tra chất lượng chi tiết trước khi tiến hành lắp ráp. Quy trình lắp ráp tuân theo thứ tự hợp lý, từ lắp khung chính đến lắp hệ thống dẫn động và cụm cắt.
3.1. Gia công các chi tiết điển hình
Các chi tiết điển hình bao gồm trục quay chính, bánh răng, bạc đỡ được gia công với công nghệ CNC tiên tiến. Mỗi chi tiết đều trải qua quy trình gia công cụ thể như tiểu khai, phay, tiện tròn, khoan lỗ và xử lý bề mặt. Độ chính xác được kiểm soát bằng máy đo tọa độ và các dụng cụ đo chính xác. Sau gia công, các chi tiết được xử lý bề mặt để chống ăn mòn và tăng tuổi thọ.
3.2. Quy trình lắp ráp máy
Lắp ráp máy được thực hiện theo bản vẽ lắp ráp chi tiết với thứ tự logic: lắp khung cơ sở, lắp các bạc đỡ, lắp trục chính, lắp hệ thống truyền động, và cuối cùng lắp cụm cắt. Mỗi bước lắp ráp yêu cầu kiểm tra canh chỉnh để đảm bảo đồng tâm, song song và vuông góc theo thiết kế. Sau khi lắp ráp xong, máy được kiểm tra tổng thể trước khi vận hành thử nghiệm.
IV. Lắp ráp vận hành thử nghiệm và đánh giá kết quả
Giai đoạn vận hành thử nghiệm là bước quan trọng để đánh giá hiệu suất của máy băm quế thanh. Sau khi lắp ráp hoàn chỉnh, máy được chạy thử với tải không để kiểm tra độ bền cơ học và hệ thống truyền động. Tiếp đó, máy được chạy tải thực tế với quế thanh để đánh giá năng suất thực tế, chất lượng sản phẩm cắt, và hiệu suất năng lượng. Các chỉ tiêu đánh giá bao gồm năng suất (kg/h), kích thước sản phẩm cắt, tỷ lệ mùn, tiếng ồn, và an toàn hoạt động. Kết quả thử nghiệm cho thấy máy đáp ứng được các chỉ tiêu thiết kế đề ra, đạt năng suất 400-500 kg/h như dự kiến. Máy hoạt động ổn định, sản phẩm cắt đạt chất lượng, tỷ lệ mùn dưới 5% theo yêu cầu.
4.1. Vận hành thử nghiệm máy
Thử nghiệm máy được tiến hành theo phương pháp khoa học với các điều kiện kiểm soát. Đầu tiên, máy được chạy thử không tải trong 30 phút để kiểm tra cân bằng, hệ thống bôi trơn, và các kết nối bolt. Sau đó, máy được chạy tải thực tế với quế thanh thực tế trong thời gian dài để đánh giá hiệu suất kỹ thuật. Trong quá trình thử, các thông số hoạt động như tốc độ, dòng điện, nhiệt độ được ghi chép liên tục để phân tích.
4.2. Đánh giá kết quả và nhận xét
Kết quả thử nghiệm cho thấy máy hoạt động đạt yêu cầu với năng suất 420-480 kg/h, sản phẩm cắt có kích thước 10-20mm, tỷ lệ mùn 3-4%. Máy chạy ổn định, không gây rung lắc, tiếng ồn nằm trong giới hạn cho phép. Toàn bộ chi tiết máy hoạt động bền bỉ mà không có hỏng hóc. Kết luận: Máy băm quế thanh BK2022-01 được thiết kế và chế tạo thành công, đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật và sẵn sàng ứng dụng trong sản xuất công nghiệp.
