Giới thiệu dự án

Thị trường đồ uống tự nhiên tại Việt Nam đang ghi nhận mức tăng trưởng ấn tượng trên 30%/năm, phản ánh xu hướng chuyển dịch mạnh mẽ của người tiêu dùng sang các sản phẩm giàu dinh dưỡng và có nguồn gốc tự nhiên. Theo các khảo sát thị trường đô thị, hơn 70% người tiêu dùng ưu tiên các sản phẩm hỗ trợ tăng cường sức đề kháng và bổ sung vitamin C tự nhiên. Trong số các loại quả tươi, cam là nguồn cung cấp dồi dào Citrus Limonoid, vitamin C, Flavonoid và Hesperidin giúp phòng ngừa tim mạch và tăng cường miễn dịch. Tuy nhiên, quy trình chiết xuất nước cam quy mô vừa và nhỏ hiện nay đang đối mặt với nhiều rào cản kỹ thuật nghiêm trọng.

                  SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG TOÀN HỆ THỐNG
                  
   +------------------+      +------------------+      +------------------+
   |  Phễu & Cơ cấu   | ---> |  Cụm dao cắt đôi | ---> |  Cặp lô ép tạo   |
   |  cấp phôi tự động|      |  định hướng      |      |  hình chỏm cầu   |
   +------------------+      +------------------+      +--------+---------+
                                                                |
                                                                v
   +------------------+                                +--------+---------+
   |  Khay thu hồi vỏ | <----------------------------- |  Thanh gạt vỏ &  |
   |  riêng biệt      |                                |  Máng dẫn nước   |
   +------------------+                                +------------------+

Vấn đề kỹ thuật thực tế (Problem Statement)

Các phương pháp vắt cơ thủ công truyền thống gây tốn nhân công, năng suất thấp (dưới 3-5 quả/phút) và lực ép không đồng đều. Ngược lại, các dòng máy ép ly tâm hoặc máy ép trục vít công nghiệp thường nghiền nát cả phần vỏ ngoài, giải phóng một lượng lớn tinh dầu vỏ cam và chất đắng (Pectin, Limonin hòa tan), làm biến tính hương vị và giảm thời gian bảo quản của nước ép. Do đó, yêu cầu đặt ra là phải thiết kế một cơ cấu cơ khí tự động hóa hoàn chỉnh: tự động cấp phôi, định vị bổ đôi quả cam, ép kiệt tép cam mà không làm dập nát vỏ, đồng thời tự động tách bã và dẫn dòng nước ép riêng biệt.

Mục tiêu kỹ thuật của đề tài

  1. Thiết kế hệ thống động học và truyền động cơ khí: Xác định chính xác công suất, tính toán hộp giảm tốc 3 cấp bánh răng trụ răng thẳng kết hợp bộ truyền đai đạt tổng tỷ số truyền $i = 270$, biến đổi số vòng quay từ động cơ $n = 1350\text{ vòng/phút}$ xuống trục công tác $n_{ct} = 5\text{ vòng/phút}$.
  2. Thiết kế cụm cơ cấu ép và cấp phôi chuyên dụng: Phát triển cụm lô ép định hình dạng chỏm cầu, tích hợp dao bổ đôi cố định và bộ gạt vỏ tự động, tối ưu hóa lực ép $F = 500\text{ N}$ ở vận tốc tiếp tuyến $v = 0{,}042\text{ m/s}$.
  3. Ứng dụng công nghệ chế tạo tiên tiến: Ứng dụng phần mềm Ultimaker Cura (phiên bản 5.x) để tạo mẫu nhanh các biên dạng phức tạp (chỏm cầu, máng cấp phôi, đế gá dao) bằng công nghệ in 3D FDM kết hợp gia công truyền thống cho các chi tiết chịu lực như trục truyền động và bánh răng bằng thép C45, C35.
  4. Kiểm nghiệm cơ học và độ bền: Kiểm tra ứng suất tiếp xúc, ứng suất uốn của các cặp bánh răng và mô phỏng ứng suất/biến dạng của cụm lô ép bằng phương pháp phần tử hữu hạn (FEA/Abaqus).

Phạm vi và giới hạn hoạt động

  • Đối tượng nguyên liệu: Các giống cam phổ biến tại Việt Nam (Cam sành, Cam mật, Cam sành Vĩnh Long) có đường kính từ $60\text{ mm}$ đến $85\text{ mm}$, khối lượng trung bình $180 - 250\text{ g/quả}$.
  • Nguồn cấp động lực: Động cơ điện xoay chiều 1 pha $220\text{ V} - 50\text{ Hz}$, vận hành liên tục 2 ca/ngày ($16\text{ giờ/ngày}$), tuổi thọ thiết kế hệ thống $T = 5\text{ năm}$ ($29.200\text{ giờ}$ làm việc).

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Tiêu chí đánh giá Vắt tay / Ép cơ đòn bẩy Máy ép ly tâm / Trục vít công nghiệp Hệ thống máy ép lô tự động (Đề tài)
Năng suất ép Rất thấp ($3-5\text{ quả/phút}$) Cao ($30-60\text{ quả/phút}$) Trung bình - Khá ($15-25\text{ quả/phút}$)
Chất lượng nước ép Không lẫn dầu vỏ, giữ vị tươi Bị đắng do dập vỏ chứa tinh dầu Nước ép tinh khiết, vỏ không bị ép nát
Mức độ tự động hóa $0%$ (Hoàn toàn thủ công) $80-90%$ $100%$ (Từ cấp phôi đến xả vỏ)
Chi phí chế tạo & Bảo trì Rất thấp ($< 500.000\text{ VNĐ}$) Rất cao ($> 40.000.000\text{ VNĐ}$) Tối ưu ($5.000.000 - 8.000.000\text{ VNĐ}$)
Độ phức tạp vệ sinh Rất đơn giản Rất phức tạp, nhiều góc chết Đơn giản nhờ cụm ép tháo lắp nhanh

Ma trận ưu tiên yêu cầu kỹ thuật (MoSCoW)

  • Must have (Bắt buộc phải có): Cơ cấu dao cắt đôi đồng trục; cụm 2 lô ép xoay ngược chiều đồng tốc; tự động phân tách vỏ và nước ép; hệ thống truyền động đảm bảo mô-men xoắn tại trục ép $T \ge 40.110\text{ N}\cdot\text{mm}$.
  • Should have (Nên có): Phễu nạp liệu tự động kiểu đĩa chứa phôi định hướng; các chi tiết tiếp xúc thực phẩm đạt chuẩn an toàn vệ sinh.
  • Could have (Có thể có): Khả năng điều chỉnh khe hở ép linh hoạt theo kích cỡ quả cam; màn hình hiển thị số lượng quả đã ép.
  • Won't have (Chưa thực hiện ở giai đoạn này): Cảm biến thị giác AI phân loại cam sâu hỏng; hệ thống rửa quả và đóng chai tự động tích hợp.
       KIẾN TRÚC TRUYỀN ĐỘNG HỆ THỐNG CƠ KHÍ
       
[Động cơ điện: P = 0.04kW, n = 1350 rpm]
[Trục 5 (Trục công tác): n5 = 5 rpm, T5 = 40110 N.mm, v = 0.042 m/s]

Thiết kế hệ thống truyền lực

Công suất làm việc trên trục công tác được xác định thông qua lực ép và vận tốc tiếp tuyến của tang ép ($D = 160\text{ mm}$):

$$P_{ct} = \frac{F \cdot v}{1000} = \frac{500 \cdot 0{,}042}{1000} = 0{,}021\text{ kW}$$

Hiệu suất tổng thể của hệ thống truyền động gồm 5 cặp ổ lăn, 3 bộ truyền bánh răng trụ bịt kín, 1 bộ truyền đai và 1 khớp nối trục:

$$\eta = \eta_{ol}^5 \cdot \eta_{br}^3 \cdot \eta_{dai} \cdot \eta_{kn} = 0{,}99^5 \cdot 0{,}96^3 \cdot 0{,}90 \cdot 1{,}0 = 0{,}73$$

Công suất yêu cầu trên trục động cơ:

$$P_{yc} = \frac{P_{ct}}{\eta} = \frac{0{,}021}{0{,}73} \approx 0{,}029\text{ kW}$$

Tổng tỷ số truyền phân phối qua 4 cấp giảm tốc:

$$i_{tong} = \frac{n_{dc}}{n_{ct}} = \frac{1350}{5} = 270 = i_{bn1} \cdot i_{bn2} \cdot i_{bt} \cdot i_d = 6 \cdot 5 \cdot 4{,}5 \cdot 2$$

Bảng thông số động học và động lực học trên các trục

Thông số Trục động cơ Trục 1 Trục 2 Trục 3 Trục 4 Trục công tác (Trục 5)
Tỷ số truyền ($i$) 1 1 6 5 4,5 2
Tốc độ quay ($n$, vg/ph) 1350 1350 225 45 10 5
Công suất ($P$, kW) 0,029 0,029 0,028 0,026 0,024 0,021
Mô-men xoắn ($T$, N.mm) 205,15 205,15 1188,44 5517,78 22920,00 40110,00

Quy trình phương pháp luận (Methodology)

Dự án áp dụng mô hình phát triển kỹ thuật cơ khí theo chu trình chữ V (V-Model):

  1. Phân tích yêu cầu & Tính toán giải tích: Xác định các tải trọng danh định, ứng suất động, hệ số tập trung ứng suất chân răng theo tiêu chuẩn TCVN.
  2. Thiết kế mô hình hóa 3D (CAD): Xây dựng toàn bộ các cụm chi tiết trên SolidWorks.
  3. Mô phỏng & Tối ưu hóa (CAE/FEA): Sử dụng Abaqus để đánh giá trường ứng suất von Mises và chuyển vị đàn hồi của cụm tang ép dưới áp lực $500\text{ N}$.
  4. Chế tạo mẫu thử nghiệm: Sử dụng in 3D FDM trên máy Creality/Ender cấu hình qua phần mềm Cura cho các chi tiết biên dạng vỏ và định hướng; tiện, phay CNC cho hệ thống trục và bánh răng thép C45.
  5. Thử nghiệm tải và hiệu chỉnh: Đo lường thực tế mô-men động cơ, độ ồn, độ rung và hiệu suất chiết xuất nước cam.

Implementation và kết quả

Quy trình tính toán cơ khí chi tiết

Thuật toán tính toán đường kính trục tại các tiết diện nguy hiểm dựa trên điều kiện chịu momen uốn và mô-men xoắn đồng thời:

import math

def calculate_shaft_diameter(M_ux, M_uy, M_x, sigma_allowable=63.0):
    """
    Tính toán đường kính trục sơ bộ và tương đương theo thuyết bền ứng suất tiếp cực đại.
    Đơn vị: Momen (N.mm), Ứng suất (N/mm^2), Đường kính (mm).
    """
    # 1. Tính momen uốn tổng cộng
    M_u = math.sqrt(M_ux**2 + M_uy**2)
    
    # 2. Tính momen tương đương quy ước (theo TCVN / TK CTM)
    M_td = math.sqrt(M_u**2 + 0.75 * (M_x**2))
    
    # 3. Tính đường kính trục yêu cầu
    d_req = (M_td / (0.1 * sigma_allowable)) ** (1/3)
    
    return {
        "M_u_total": round(M_u, 2),
        "M_equivalent": round(M_td, 2),
        "d_calculated": round(d_req, 2),
        "d_standard_selected": math.ceil(d_req / 2.0) * 2 # Quy chuẩn chẵn
    }

# Áp dụng cho Trục 4 (Tiết diện chịu tải lớn nhất trước trục ép)
res_truc4 = calculate_shaft_diameter(M_ux=9674.87, M_uy=0, M_x=22920.0, sigma_allowable=63.0)
# Kết quả tính toán: M_td = 22081.62 N.mm -> d_calc = 15.2 mm -> Chọn chuẩn d = 20-22 mm

Cấu hình in 3D mẫu chức năng trên Ultimaker Cura 5.x

Các chi tiết lô ép chỏm cầu, đế gá dao và phễu nạp liệu được xuất định dạng .STL và xử lý lát cắt trên Ultimaker Cura với các thông số công nghệ sau:

[Ultimaker_Cura_5.x_Print_Profile]
Printer_Model = "FDM Standard 300x300x400"
Filament_Material = "PETG Food-Grade / High-Impact PLA"
Nozzle_Diameter = 0.4 mm
Layer_Height = 0.2 mm
Wall_Line_Count = 4 (Shell Thickness = 1.6 mm)
Top_Bottom_Layers = 5 (Thickness = 1.0 mm)
Infill_Density = 45%
Infill_Pattern = "Gyroid" (Tối ưu hóa độ bền đẳng hướng và chống nén đa trục)
Printing_Temperature = 235°C (PETG) / 205°C (PLA)
Build_Plate_Temperature = 75°C
Print_Speed = 50 mm/s
Retraction_Distance = 5.0 mm at 45 mm/s
Cooling_Fan_Speed = 50%

               CỤM DAO CẮT & LÔ ÉP TẠO HÌNH CHỎM CẦU
               
                 [ Quả cam rơi từ máng cấp ]
      |   Lô ép trái  |             |   Lô ép phải  |
      | (Quay thuận)  |             | (Quay nghịch) |
       [ Nửa vỏ cam 1 ]              [ Nửa vỏ cam 2 ]
       (Gạt ra máng vỏ)              (Gạt ra máng vỏ)

Kiểm nghiệm độ bền và phân tích phần tử hữu hạn (FEA)

  1. Bộ truyền bánh răng:
    • Cấp nhanh 1 ($i=6$): $m=1\text{ mm}, Z_1=17, Z_2=102, A=60\text{ mm}$. Ứng suất tiếp xúc thực tế $\sigma_{tx} = 345\text{ MPa} \le [\sigma_{tx}] = 390\text{ MPa}$; ứng suất uốn $\sigma_u = 79{,}63\text{ MPa} \le [\sigma_u] = 95{,}56\text{ MPa}$.
    • Cấp nhanh 2 ($i=5$): $m=1{,}5\text{ mm}, Z_1=18, Z_2=90, A=81\text{ mm}$. Thỏa mãn bền mỏi và bền quá tải.
    • Cấp chậm ($i=4{,}5$): $m=2\text{ mm}, Z_1=18, Z_2=81, A=99\text{ mm}$.
  2. Kiểm tra trục 3 & 4 về mỏi dao động:
    • Hệ số an toàn uốn $n_\sigma$ và hệ số an toàn xoắn $n_\tau$ tại các tiết diện lắp then: $$n = \frac{n_\sigma \cdot n_\tau}{\sqrt{n_\sigma^2 + n_\tau^2}} = 26{,}39 > [n] = 1{,}5 \div 2{,}5$$
    • Kết cấu trục hoàn toàn đảm bảo không xảy ra hiện tượng mỏi gãy trong chu kỳ làm việc $29.200\text{ giờ}$.
  3. Mô phỏng Abaqus FEA trên lô ép: Dưới áp lực ép tập trung $500\text{ N}$, ứng suất Von Mises lớn nhất phân bố tại vùng tiếp xúc bán cầu đạt $14{,}2\text{ MPa}$, nhỏ hơn rất nhiều so với giới hạn bền kéo của vật liệu in PETG ($\sigma_b \approx 50\text{ MPa}$), độ võng biến dạng chuyển vị lớn nhất đạt $0{,}034\text{ mm}$, đảm bảo kích thước ép chính xác.

Kết quả đạt được so với chỉ tiêu ban đầu

Hạng mục / Chỉ số Chỉ tiêu thiết kế ban đầu Kết quả thực nghiệm đạt được Đánh giá sai lệch
Lực ép danh định ($F$) $500\text{ N}$ $485 - 515\text{ N}$ Đạt ($< 3%$)
Vận tốc tang ép ($v$) $0{,}042\text{ m/s}$ $0{,}0418\text{ m/s}$ Sai số $< 0{,}5%$
Thời gian ép trung bình $3 - 4\text{ giây/quả}$ $3{,}2\text{ giây/quả}$ Đạt yêu cầu
Năng suất ép liên tục $15 - 20\text{ quả/phút}$ $18\text{ quả/phút}$ ($~100\text{ lít/giờ}$) Vượt mục tiêu cơ sở
Tỷ lệ thu hồi nước cam $\ge 85%$ trọng lượng quả $88{,}5%$ tổng hàm lượng nước Tối ưu hóa triệt để
Độ nguyên vẹn của vỏ Không dập nát, không lẫn dầu Vỏ được tách sạch màng tép $100%$ không đắng

Đổi mới và đóng góp

  1. Cơ cấu tích hợp 3 giai đoạn đồng bộ: Khác biệt với các dòng máy ép quay tay bán tự động, giải pháp tích hợp liền mạch ba tác vụ: Cấp phôi $\rightarrow$ Bổ đôi tự động bằng dao định tâm $\rightarrow$ Ép bán cầu hai nửa độc lập. Nhờ đó, loại bỏ hoàn toàn sự can thiệp thủ công bằng tay của người vận hành trong vùng làm việc.
  2. Hình học lô ép chỏm cầu giảm biến dạng nát vỏ: Bề mặt lô ép dưới có hình cầu lồi tương thích với lòng lõm của lô trên, tạo phân bố lực nén hướng tâm đều lên toàn bộ bề mặt múi cam mà không làm nứt lớp biểu bì ngoài của vỏ cam, triệt tiêu $98%$ lượng tinh dầu vỏ cam phát tán vào dịch quả.
  3. Tối ưu hóa năng lượng truyền động: Thiết kế chuỗi truyền động phân phối tỷ số truyền khoa học ($i=270$) giúp hệ thống chỉ cần động cơ công suất siêu nhỏ ($P \approx 29 - 40\text{ W}$) mà vẫn tạo ra mô-men xoắn lớn ($40{,}11\text{ N}\cdot\text{m}$) tại trục làm việc, tiết kiệm hơn $65%$ điện năng tiêu thụ so với các máy ép ly tâm công suất lớn ($300 - 500\text{ W}$).
  4. Kết hợp sản xuất linh hoạt (Hybrid Manufacturing): Ứng dụng công nghệ in 3D để chế tạo nhanh các cụm chi tiết có hình học phức tạp giúp rút ngắn thời gian thử nghiệm R&D từ vài tuần xuống còn 48 giờ, giảm $70%$ chi phí gia công khuôn mẫu thử nghiệm.

Ứng dụng thực tế và triển khai

Tình huống ứng dụng thực tế (Use Cases)

  • Chuỗi cửa hàng F&B, quán cà phê, quầy bar: Cung cấp nước cam tươi nguyên chất tại chỗ với tốc độ phục vụ $15 - 20\text{ giây/ly}$ ($2 - 3\text{ quả/ly}$), không gây tiếng ồn lớn ($< 60\text{ dB}$).
  • Bếp ăn tập thể, căn tin trường học và bệnh viện: Đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm cao nhất nhờ cơ chế ép kín, vỏ và hạt được tách vào khay riêng biệt.
  • Cơ sở chế biến nước giải khát đóng chai quy mô nhỏ: Đóng vai trò là module ép sơ cấp trong dây chuyền đóng chai thủ công/bán tự động.

Phân tích hiệu quả kinh tế và thời gian hoàn vốn (ROI)

  • Chi phí đầu tư ban đầu ước tính:
    • Động cơ giảm tốc + Khung vỏ máy Inox: $3.500.000\text{ VNĐ}$
    • Hệ trục, bánh răng C45 chế tạo cơ khí: $1.800.000\text{ VNĐ}$
    • Cụm lô ép, phễu nạp in 3D PETG: $700.000\text{ VNĐ}$
    • Thiết bị điện, phụ kiện gá lắp: $500.000\text{ VNĐ}$
    • Tổng chi phí chế tạo: $6.500.000\text{ VNĐ}$ (Rẻ hơn $80%$ so với các dòng máy nhập khẩu châu Âu từ $35.000.000 - 50.000.000\text{ VNĐ}$).
  • Thời gian hoàn vốn (ROI): Với năng suất phục vụ trung bình $150\text{ ly nước cam/ngày}$, lợi nhuận chênh lệch từ việc tăng tỷ lệ thu hồi nước cốt ($+10%$) và tiết kiệm $1\text{ nhân công}$ vận hành thủ công giúp cơ sở thu hồi toàn bộ chi phí đầu tư trong vòng 1,5 - 2 tháng.

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế kỹ thuật hiện tại

  • Dung sai kích thước quả: Cơ cấu phễu và tang ép hoạt động tối ưu nhất với quả có đường kính $\varnothing 65 - 75\text{ mm}$. Với các quả quá nhỏ ($< 55\text{ mm}$) tỷ lệ ép kiệt giảm xuống $75%$; với quả quá lớn ($> 85\text{ mm}$) có thể xảy ra hiện tượng kẹt tại phễu nạp.
  • Độ bền nhiệt của chi tiết in 3D: Các chi tiết in từ vật liệu polymer không thể khử trùng bằng phương pháp sấy nhiệt độ cao ($> 80^\circ\text{C}$), đòi hỏi phải vệ sinh bằng dung dịch sát khuẩn thực phẩm chuyên dụng.

Hướng phát triển và nâng cấp

  • Tích hợp cảm biến và IoT: Bổ sung cảm biến quang đếm số lượng quả, cảm biến dòng đo quá tải kẹt phôi tự động đảo chiều động cơ và module ESP32 truyền dữ liệu năng suất về điện thoại qua giao thức MQTT.
  • Nâng cấp công nghệ vật liệu: Chuyển giao các chi tiết in 3D sang công nghệ đúc áp lực bằng hợp kim nhôm thực phẩm hoặc nhựa POM/Teflon gia công CNC để nâng cao độ bền công nghiệp.
  • Cơ cấu điều chỉnh hành trình linh hoạt: Thiết kế cụm tang ép có lò xo tự lựa để tự động điều chỉnh khe hở ép theo kích thước từng quả cam.

Đối tượng hưởng lợi

  • Sinh viên ngành Kỹ thuật Cơ khí & Cơ điện tử: Cung cấp tài liệu tham khảo hoàn chỉnh về quy trình tính toán động học, thiết kế hộp giảm tốc nhiều cấp, phương pháp tính then/trục và ứng dụng phần mềm CAD/CAE/In 3D vào đồ án tốt nghiệp.
  • Kỹ sư thiết kế máy thực phẩm: Cung cấp giải pháp kết cấu cơ khí thực tế về bài toán định vị, cắt bổ và ép phân tách màng tép hoa quả không làm dập vỏ.
  • Chủ hộ kinh doanh F&B và doanh nghiệp vừa & nhỏ: Tiếp cận mô hình thiết bị tự động hóa giá rẻ, dễ bảo trì thay thế, rút ngắn thời gian chuẩn bị đồ uống và tối đa hóa lợi nhuận.
  • Cộng đồng nghiên cứu ứng dụng: Mẫu thiết kế mở minh họa tính khả thi của việc kết hợp in 3D FDM trong chế tạo các bộ phận tiếp xúc phi chuẩn của máy nông nghiệp - thực phẩm.

Câu hỏi thường gặp

1. Yêu cầu kỹ thuật về nguồn điện và không gian lắp đặt máy như thế nào?

Máy sử dụng nguồn điện dân dụng 1 pha $220\text{ V} - 50\text{ Hz}$ với công suất tiêu thụ điện chỉ khoảng $40 - 60\text{ W}$. Kích thước bao tổng thể nhỏ gọn ($450 \times 350 \times 600\text{ mm}$), khối lượng toàn máy khoảng $18\text{ kg}$, phù hợp đặt trực tiếp trên mặt bàn pha chế hoặc quầy bar.

2. Vật liệu in 3D có đảm bảo tiêu chuẩn an toàn vệ sinh thực phẩm không?

Trong phiên bản thử nghiệm, các chi tiết tiếp xúc trực tiếp như chỏm cầu và máng dẫn sử dụng nhựa PETG nguyên sinh (chứng nhận an toàn thực phẩm) và được xử lý bề mặt phủ lớp phủ Epoxy thực phẩm để bịt kín các khe hở giữa các lớp in (layer lines), ngăn chặn vi khuẩn và nấm mốc tích tụ.

3. Khi máy bị kẹt quả cam có kích thước quá lớn thì xử lý ra sao?

Hệ thống điều khiển được tích hợp rơ-le nhiệt và cảm biến quá dòng. Khi mô-men cản vượt quá ngưỡng an toàn, mạch bảo vệ sẽ tự động ngắt điện nguồn động cơ trong vòng $0{,}5\text{ giây}$ để bảo vệ hệ thống bánh răng. Người dùng có thể nhấn công tắc đảo chiều quay (Reverse) để đẩy ngược quả cam ra ngoài phễu.

4. Quy trình bảo dưỡng và vệ sinh định kỳ của máy diễn ra như thế nào?

Cụm lô ép và dao cắt được thiết kế dạng module tháo rời bằng 2 chốt định vị nhanh, không cần dụng cụ chuyên dụng, cho phép tháo toàn bộ cụm ép để rửa dưới vòi nước trong vòng $60\text{ giây}$. Hộp giảm tốc kín cần được tra mỡ bôi trơn định kỳ $6\text{ tháng/lần}$.

5. Chi phí sản xuất và khả năng nội địa hóa của thiết bị ra sao?

Toàn bộ kết cấu máy từ khung vỏ, hệ thống trục truyền động, bánh răng đến các chi tiết định hình đều có thể gia công và chế tạo hoàn toàn $100%$ tại các xưởng cơ khí chế tạo và in 3D tại Việt Nam với tổng chi phí sản xuất thương mại chỉ từ $5 - 7\text{ triệu đồng}$.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp “Tính toán, thiết kế và chế tạo máy ép nước cam tự động” đã giải quyết triệt để bài toán kỹ thuật cơ khí trong việc tự động hóa quá trình chiết xuất nước cam quy mô vừa và nhỏ. Bằng việc kết hợp chặt chẽ giữa lý thuyết cơ sở thiết kế máy truyền thống (tính toán hộp giảm tốc 3 cấp tỷ số truyền $i=270$, phân tích ứng suất tiếp xúc và uốn của bánh răng, kiểm nghiệm trục mỏi) với công nghệ sản xuất hiện đại (mô phỏng phần tử hữu hạn FEA và in 3D Ultimaker Cura), nhóm nghiên cứu đã chế tạo thành công mẫu máy thử nghiệm hoạt động ổn định, đạt năng suất $18\text{ quả/phút}$ và đảm bảo chất lượng nước ép tinh khiết. Đề tài mở ra tiềm năng ứng dụng thương mại hóa rộng rãi trong ngành chế biến thực phẩm tại Việt Nam, mang lại hiệu quả kinh tế cao và khẳng định năng lực làm chủ công nghệ thiết kế cơ khí chế tạo của sinh viên kỹ thuật.