Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Nước cam là nguồn dinh dưỡng cung cấp vitamin và năng lượng thiết yếu cho cơ thể con người. Tại Việt Nam, nhu cầu tiêu thụ nước cam tươi của người dân ở mức cao, thúc đẩy việc sử dụng các thiết bị vắt cam tại các hộ gia đình, cửa hàng giải khát và quán cà phê. Tuy nhiên, phần lớn các loại máy vắt cam phổ biến trên thị trường chỉ phục vụ quy mô gia đình nhỏ lẻ, năng suất thấp và đòi hỏi nhiều sức lao động thủ công do chưa được tự động hóa đồng bộ. Điều này gây khó khăn cho các cơ sở kinh doanh đồ uống khi cần phục vụ số lượng lớn với chất lượng đồng đều và tiết kiệm nhân công. Mặt khác, các hệ thống ép công nghiệp hiện nay thường ép nát cả vỏ quả, dẫn đến việc tinh dầu ở vỏ lẫn vào dịch quả gây đắng, buộc phải can thiệp bằng các công đoạn xử lý phức tạp. Từ thực tiễn đó, đề tài tập trung nghiên cứu, thiết kế và chế tạo một mô hình máy ép cam tự động nhằm phục vụ nhu cầu kinh doanh quy mô vừa và nhỏ.

Mục tiêu nghiên cứu của đồ án được xác định rõ qua 6 tiêu chí:

  1. Thiết kế và chế tạo hệ thống máy vận hành hoàn toàn tự động.
  2. Nước cam sau khi vắt có thể sử dụng uống trực tiếp mà không cần qua khâu xử lý hóa học hay phụ gia.
  3. Thành phẩm nước cam không chứa tạp chất và không bị lẫn mùi hăng cay của tinh dầu vỏ trong quá trình ép.
  4. Hệ thống hoạt động êm, không gây ra tiếng ồn lớn và không bị rung lắc.
  5. Máy đạt hiệu quả làm việc cao trong điều kiện thực tế.
  6. Đảm bảo an toàn lao động tuyệt đối cho người vận hành.

Nhiệm vụ nghiên cứu được phân kỳ thành 7 nội dung cụ thể:

  1. Khảo sát và phân tích các dạng máy ép cam hiện có trên thị trường.
  2. Xác định đối tượng nghiên cứu là quá trình vận hành cắt và ép cam tự động.
  3. Tính toán, thiết kế mô hình máy thực tế đạt mức công suất trung bình.
  4. Tìm hiểu và lựa chọn các loại vật liệu cơ khí cơ bản phù hợp với yêu cầu chế tạo máy thực phẩm.
  5. Thiết kế chi tiết các cụm cơ cấu trên phần mềm thiết kế cơ khí chuyên dụng.
  6. Gia công cơ khí chính xác các cụm chi tiết của máy.
  7. Lắp ráp, thử nghiệm và hiệu chỉnh hoạt động của máy thực tế.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Quá trình vận hành tự động của các cơ cấu cấp phôi, cắt đôi quả cam, chuyển cam và ép lấy nước. Thiết bị được thiết kế với chu trình cấp từng trái cam, ép đơn chiếc và tự động gạt vỏ sau khi ép vào thùng chứa.
  • Phạm vi nghiên cứu: Giới hạn trong phạm vi nghiên cứu chuyển động cơ học, tính toán thiết kế máy công suất trung bình và khảo nghiệm thực nghiệm trên mô hình thực tế phục vụ các hộ gia đình và quán nước giải khát.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án vận dụng các cơ sở lý thuyết về kỹ thuật cơ khí, động lực học máy, sức bền vật liệu và kỹ thuật điều khiển khí nén công nghiệp. Về mặt truyền động, tác giả phân tích và so sánh ba dạng hệ thống truyền lực chính nhằm lựa chọn giải pháp tạo chuyển động tịnh tiến cho cụm cắt và cụm ép:

Tiêu chí so sánh Hệ thống điện Hệ thống thủy lực Hệ thống khí nén
Nguồn năng lượng Nguồn điện lưới bên ngoài Động cơ điện, động cơ đốt trong Động cơ điện, động cơ đốt trong
Tích lũy năng lượng Hạn chế (bình ắc quy) Hạn chế (bình tích lũy áp suất) Tốt (bình chứa khí nén)
Hệ thống phân phối Tổn thất năng lượng nhỏ Hạn chế qua đường ống áp lực Tốt, truyền tải xa dễ dàng
Chi phí năng lượng Thấp nhất Trung bình Cao nhất
Bộ dẫn động quay Động cơ xoay chiều AC, một chiều DC Tốc độ thấp, điều khiển tốt Phạm vi tốc độ rộng với động cơ khí nén
Bộ dẫn động tịnh tiến Cuộn hút Solenoid, cơ cấu cơ khí Xilanh thủy lực lực ép rất lớn Xilanh khí nén lực ép trung bình
Đặc tính điều khiển Động cơ DC, cuộn dây Solenoid Điều khiển lực dễ dàng Điều khiển lực dễ dàng
Nhược điểm kỹ thuật Nguy hiểm điện giật, nguy cơ cháy nổ Dơ bẩn do rò rỉ dầu mỡ, dễ bắt lửa Tiếng ồn khí xả, tải trọng lực trung bình

Từ bảng so sánh và các yêu cầu kỹ thuật của máy (công suất trung bình, đáp ứng nhanh, vệ sinh an toàn thực phẩm, chống cháy nổ và chi phí rẻ), hệ thống truyền động bằng khí nén với dải áp suất làm việc 3 đến 8 bar được chọn làm giải pháp truyền động chính.

Phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa tính toán lý thuyết giải tích, mô phỏng trên máy tính và chế tạo thực nghiệm:

  • Phương pháp tính toán giải tích: Áp dụng các công thức tính toán lực đẩy và lực co lý thuyết của xilanh khí nén dựa trên áp suất làm việc và kích thước đường kính pittong, nòng pittong.
  • Phương pháp thiết kế và mô phỏng: Ứng dụng phần mềm SolidWorks để dựng hình không gian 3D toàn bộ kết cấu máy, phân tích động học lắp ghép và kiểm nghiệm ứng suất chịu lực, độ võng của khung máy và bàn máy.
  • Phương pháp chế tạo thực nghiệm: Sử dụng các phương pháp gia công cơ khí như hàn hồ quang điện, tiện, phay thô, khoan, khoét, taro ren trên các vật liệu thép hộp mạ kẽm, nhôm tấm, nhựa kỹ thuật và gỗ ép.
  • Nguồn dữ liệu: Dữ liệu tính toán dựa trên các thông số catalog thiết bị khí nén của hãng SMC, các tiêu chuẩn dung sai lắp ghép cấp chính xác 12 cho dạng sản xuất đơn chiếc và dữ liệu đo đạc thực nghiệm từ quá trình gia công và ép cam thực tế.

Thiết kế và chế tạo hệ thống

Quá trình triển khai kỹ thuật của mô hình máy ép cam tự động bao gồm các cụm kết cấu cơ khí và hệ thống điều khiển tuần hoàn:

  1. Khung máy và bàn máy: Khung máy sử dụng kết cấu thép ống mạ kẽm vuông kích thước 30x30 mm, gồm 6 đoạn dài 500 mm và 4 đoạn dài 350 mm, tổng chiều dài phôi thép hộp là 10,8 m. Các chi tiết được liên kết bằng phương pháp hàn hồ quang điện. Kết quả phân tích sức bền trên mô hình số cho thấy ứng suất chịu lực tối đa của khung đạt 28,1359 MPa khi chịu tải trọng tập trung F = 1000 N (với gia tốc trọng trường g = 9,81 m/s²), đáp ứng yêu cầu chịu tải và không bị rung lắc. Bàn máy được chế tạo từ gỗ ép công nghiệp gia công cắt gọt còn kích thước 195x500x15 mm từ phôi ban đầu 315x550x15 mm, khoét lỗ dẫn đường kính 90 mm để định vị cụm ép. Bàn máy gánh tổng khối lượng tĩnh và động bao gồm: bàn dao (452 g), xilanh số 2 kèm máng cấp (762 g), bộ lọc nước cam (856 g), lực cắt xilanh số 1 (29,29 N) và lực ép xilanh số 3 (187,24 N).

  2. Cụm cấp phôi tự động: Máng cấp cam làm từ nhôm tấm định hình dày 1,5 mm, trọng lượng nhẹ và dễ chế tạo. Cụm gồm ba đoạn đường dẫn cam. Đường dẫn số 2 đóng vai trò ngăn nạp định lượng từng trái cam một, chuyển động nâng hạ thông qua xilanh khí nén số 2 (kích thước thân vuông 21,5x21,5 mm, dài khoảng 200 mm, pittong Ø10 mm, nòng Ø6 mm; lực đẩy ra lý thuyết 31,42 N, lực co về 20,1 N). Cơ cấu chứa được tối đa 5 quả cam (tương đương khối lượng khoảng 1 kg).

  3. Cụm dao cắt cam: Gồm dao cắt cố định và bộ phận kẹp dẫn hướng có gắn 2 đệm cao su đàn hồi nhằm giữ tâm quả cam. Xilanh cắt số 1 do hãng SMC sản xuất, có đường kính thân Ø24,5 mm, chiều dài 200 mm, nòng ren, đường kính pittong Ø15 mm, nòng pittong Ø6 mm. Các thông số lực tính toán:

  • Lực đẩy lý thuyết: $F = 70,69\text{ N}$
  • Lực co lý thuyết: $F_{co} = 59,38\text{ N}$
  • Lực trọng trường khối V: $F_V = m_V \times 0,21 \times 9,81 = 2,06\text{ N}$
  • Lực cắt thực tế có tính hiệu suất: $F_{tt} = (70,69 + 2,06) \times 0,8 = 58,2\text{ N}$ Giá đỡ xilanh số 1 chế tạo từ phôi nhựa kích thước 58x108x38 mm với lượng dư 4 mm, gia công qua 6 nguyên công phay thô, khoan và taro ren lỗ. Thử nghiệm cho thấy xác suất cắt đối xứng tâm đạt khoảng 70% (trên mẫu 10 quả).

  1. Cụm chuyển cam: Sử dụng sự kết hợp tịnh tiến vuông góc của hai xilanh: xilanh gạt số 4 (thân Ø28,5 mm, dài 200 mm, pittong Ø20 mm, nòng Ø8 mm, tạo lực đẩy 70,69 N và co về 59,38 N, khả năng kéo tải 4,7 kg và đẩy tải 4 kg) và xilanh đẩy số 5 (thân Ø21,5 mm, dài 180 mm, pittong Ø15 mm, nòng Ø6 mm, tạo lực đẩy 70,69 N và co về 59,38 N). Điểm tiếp xúc A của nòng pittong điều khiển cần gạt di chuyển theo quỹ đạo khép kín qua 4 vị trí: điểm 1 sang điểm 2, tiếp tục sang điểm 3, hồi vị sang điểm 4 và quay về điểm 1 để hoàn tất việc chuyển cam vào khuôn ép và gạt vỏ thừa.

  2. Cụm ép cam và lọc nước: Bộ phận chụp ép và cốc hứng lọc chế tạo từ nhựa kỹ thuật (khối lượng chi tiết 303,56 g, phôi kích thước Ø98x50 mm, cấp chính xác 12). Cốc hứng được tiện phẳng mặt A, B, khoan lỗ tâm Ø30 mm, phay góc vát côn 80 độ và khoan các lỗ thoát nước cam đường kính Ø6 mm. Cơ cấu truyền động sử dụng xilanh ép số 3 thân vuông 52,5x52,5 mm, dài 250 mm, đường kính pittong Ø35 mm, nòng pittong Ø12 mm. Lực đẩy ra lý thuyết đạt 384,85 N, lực co về đạt 339,6 N. Lực ép tác dụng lên hai nửa quả cam thông qua cơ cấu đối xứng tính theo mô hình thanh cứng tuyệt đối đạt $F_1 = F_2 = 93,62\text{ N}$.

  3. Hệ thống điều khiển khí nén: Mạch điều khiển sử dụng các cảm biến hành trình và rơ-le thời gian điện khí nén. Chu trình làm việc được lập trình theo biểu đồ trạng thái tự động tuần hoàn: khi nhấn nút khởi động (Start/Stop), mạch trễ 5 giây trước khi xilanh A (cấp phôi) nâng lên chạm cảm biến đẩy cam vào bàn cắt rồi lùi về; xilanh B (cắt) tịnh tiến xuống thực hiện lát cắt và lùi về; xilanh C đẩy hai nửa cam đến bàn ép; xilanh D nâng xilanh C, sau đó xilanh C thu về chạm cảm biến để xilanh D hạ về vị trí ban đầu; xilanh E tịnh tiến xuống ép quả cam trong khoảng thời gian duy trì 5 giây do rơ-le thời gian kiểm soát; hết 5 giây xilanh E rút lên, hoàn tất chu trình và sẵn sàng lặp lại.

Nội dung chính theo từng chương

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Chương 1 trình bày tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ nhu cầu thực tiễn về tiêu dùng nước giải khát dinh dưỡng tại Việt Nam. Tác giả phân tích những hạn chế của các dòng máy ép cam thủ công gia đình và máy ép trục công nghiệp, từ đó xác định mục tiêu chế tạo máy ép cam tự động hướng tới đối tượng các hộ kinh doanh và quán cà phê. Nội dung chương đồng thời công bố chi tiết 6 mục tiêu kỹ thuật, 3 giới hạn nghiên cứu, 7 nhiệm vụ thực hiện và phân kỳ cấu trúc toàn bộ 6 chương của đồ án tốt nghiệp.

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ

Nội dung chương 2 tập trung phân tích ưu nhược điểm của các giải pháp kỹ thuật có sẵn trong công nghiệp và đời sống. Về cơ cấu cắt cam, tác giả đánh giá: (1) Cơ cấu ép từ hai bên; (2) Cơ cấu gọt vỏ trước; (3) Cơ cấu cắt chịu lực ép thẳng đứng từ trên xuống. Cơ cấu thứ 3 được lựa chọn nhờ ưu điểm kết cấu đơn giản, độ ổn định cao và dễ gia công. Về cơ cấu vắt cam, tác giả khảo sát cơ cấu vắt công nghiệp (gây dập nát vỏ, đắng nước), cơ cấu tự động nhà hàng (chế tạo phức tạp, vẫn sót tinh dầu) và cơ cấu ép thủ công xoáy múi (chất lượng nước tốt, uống được ngay nhưng năng suất thấp). Từ đó, tác giả đề xuất nguyên lý ép cưỡng bức kết hợp nón chụp xoáy tự động. Về hệ thống truyền lực, sau khi đối chiếu bảng so sánh kỹ thuật giữa điện, thủy lực và khí nén, hệ thống truyền động khí nén được lựa chọn làm giải pháp tối ưu cho toàn bộ máy.

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÔ HÌNH MÁY ÉP CAM TỰ ĐỘNG

Chương 3 là phần trọng tâm kỹ thuật cơ khí, chi tiết hóa việc tính toán thông số động học, lực và kích thước hình học của 6 bộ phận cấu thành:

  • Khung máy: Sử dụng thép hộp mạ kẽm vuông 30x30 mm, liên kết hàn hồ quang, kết quả phân tích ứng suất đạt 28,1359 MPa dưới tải trọng 1000 N.
  • Cơ cấu cắt cam: Lựa chọn xilanh SMC Ø15 mm, tính toán lực đẩy 70,69 N, xác định lực cắt thực tế đạt 58,2 N; quy trình gia công giá đỡ xilanh bằng nhựa qua 6 nguyên công.
  • Cơ cấu cấp phôi tự động: Thiết kế máng nhôm 1,5 mm có sức chứa 5 quả cam; xilanh nạp số 2 có pittong Ø10 mm, lực đẩy 31,42 N.
  • Cơ cấu ép cam: Tính toán xilanh ép số 3 có pittong Ø35 mm, lực đẩy 384,85 N, lực ép truyền tới 2 nửa quả cam đạt 93,62 N; lập quy trình công nghệ gia công chi tiết ép và cốc lọc nhựa Ø98x50 mm với góc côn 80 độ.
  • Cơ cấu chuyển cam: Thiết kế cơ cấu chuyển điểm A 4 vị trí với hai xilanh đẩy và gạt (xilanh số 4 pittong Ø20 mm, xilanh số 5 pittong Ø15 mm).
  • Bàn máy: Thiết kế bàn máy gỗ ép 195x500x15 mm chịu tải các cụm thiết bị và lực ép cắt cơ cấu.

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

Chương 4 thiết lập sơ đồ nguyên lý mạch điện khí nén và biểu đồ trạng thái làm việc tuần hoàn của toàn bộ chu trình máy. Tác giả xây dựng thuật toán điều khiển phối hợp giữa 5 xilanh chấp hành (ký hiệu xilanh A, B, C, D, E). Quá trình bắt đầu sau khi nhấn Start/Stop với độ trễ an toàn 5 giây. Các cảm biến hành trình kích hoạt chuyển động tiếp theo của từng xilanh, kết hợp rơ-le thời gian định thời 5 giây cho quá trình ép kiệt nước trước khi thu xilanh về, hoàn tất một chu trình khép kín.

CHƯƠNG 5: THỰC NGHIỆM

Chương 5 ghi lại quá trình vận hành khảo nghiệm mô hình máy thực tế qua 5 bước chuyển giao: cấp cam từ máng nạp, đẩy cam qua bàn dao cắt đôi, chuyển 2 nửa cam sang khay ép, xilanh ép tịnh tiến ép kiệt dịch bào và tự động đẩy vỏ cam đã ép xuống thùng chứa rác. Chương này đánh giá độ tin cậy của các cảm biến và sự đồng bộ giữa hệ thống xilanh khí nén với kết cấu cơ khí thực tế.

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

Chương 6 tổng kết các kết quả đạt được về mặt chế tạo mô hình thực nghiệm, thẳng thắn chỉ ra những hạn chế kỹ thuật về kích thước cồng kềnh, sức chứa máng cấp và độ chính xác định tâm quả cam. Đồng thời, chương đề xuất các phương hướng cải tiến cụ thể nhằm nâng cao hiệu suất làm việc và mức độ hoàn thiện của hệ thống trong các giai đoạn nghiên cứu tiếp theo.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã thiết kế và chế tạo thành công mô hình thực nghiệm máy ép cam tự động sử dụng truyền động khí nén với các số liệu kỹ thuật đo kiểm và tính toán cụ thể:

Hạng mục thông số Giá trị thiết kế / thực nghiệm Đơn vị đo
Ứng suất tối đa của khung máy 28,1359 MPa ($N/mm^2$)
Tải trọng kiểm nghiệm khung 1000 N
Tổng chiều dài thép hộp làm khung 10,8 m
Lực cắt thực tế của xilanh cắt 58,2 N
Lực đẩy lý thuyết xilanh ép 384,85 N
Lực tác dụng lên cụm ép đôi 93,62 N
Đường kính pittong xilanh ép 35 mm
Đường kính pittong xilanh cắt 15 mm
Thời gian ép giữ của xilanh ép 5 giây
Thời gian trễ khởi động an toàn 5 giây
Dung lượng máng cấp phôi 5 (tương đương ~1) quả (kg)
Xác suất cắt đúng tâm đối xứng 70 (7/10 quả thử nghiệm) %

Các giải pháp và kiến nghị tác giả đề xuất:

  • Cải tiến hình dáng máng dẫn và bổ sung cơ cấu dẫn hướng định hình để nâng cao độ chính xác khi đưa quả cam vào vị trí cắt đối xứng.
  • Tối ưu hóa kích thước các cụm chi tiết cơ khí nhằm thu gọn tổng thể không gian làm việc của thiết bị.
  • Tăng dung tích máng chứa phôi tự động để kéo dài thời gian làm việc độc lập của máy mà không cần con người tiếp liệu liên tục.

Đóng góp của đồ án:

  • Tác giả đã vận dụng kiến thức công nghệ chế tạo máy để hoàn thiện một quy trình khép kín từ khâu thiết kế 3D, tính toán sức bền, lựa chọn thiết bị khí nén thương mại đến quy trình công nghệ gia công chi tiết cơ khí thực tế.
  • Chế tạo thành công mô hình máy vắt cam tự động công suất trung bình, giá thành rẻ, đáp ứng yêu cầu vệ sinh an toàn thực phẩm khi tách biệt nước ép khỏi tinh dầu đắng của vỏ mà không cần can thiệp xử lý hóa chất.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài được tác giả ghi nhận trong văn bản:

  • Kết cấu máy còn tương đối cồng kềnh, đòi hỏi phải đặt trên các mặt bằng bằng phẳng khi vận hành.
  • Sức chứa của cơ cấu cấp phôi còn thấp, chỉ chứa được tối đa 5 trái cam (khoảng 1 kg).
  • Máy chưa có cơ cấu định hình tự động vị trí quả cam trước khi ép, dẫn đến việc ép chưa lấy được kiệt tối đa lượng nước cam trong tép quả.
  • Xác suất cắt cam chính xác vào vị trí tâm đối xứng chưa đạt tuyệt đối, mới đạt mức 70% qua kiểm nghiệm 10 quả mẫu.
  • Hiệu suất vận hành thực tế của toàn hệ thống chưa đạt mức tối ưu như phương án thiết kế ban đầu đề ra.

Hướng nghiên cứu tiếp theo:

  • Cải tiến và tối ưu hóa kết cấu máy nhằm giảm thiểu kích thước và trọng lượng.
  • Nghiên cứu cơ cấu cấp phôi dung tích lớn hơn và thiết kế bổ sung bộ phận tự định vị quả cam chuẩn xác trước khi cắt và ép để tăng tỷ lệ thu hồi nước cam.

Giá trị tham khảo

Báo cáo đồ án tốt nghiệp này mang lại giá trị tham khảo thiết thực cho:

  • Sinh viên chuyên ngành Công nghệ Chế tạo máy, Cơ điện tử và Kỹ thuật Cơ khí phục vụ công tác làm đồ án môn học, đồ án tốt nghiệp về thiết kế máy tự động hóa và máy chế biến thực phẩm.
  • Người làm đề tài tham khảo phương pháp tính toán, lựa chọn xilanh khí nén công nghiệp (dòng xilanh SMC) và phương pháp xác định lực cắt, lực ép thực tế có tính đến tải trọng phụ và hiệu suất hệ thống.
  • Phần quy trình công nghệ chế tạo chi tiết nhựa (cốc lọc, nón ép, giá đỡ xilanh) và quy trình gia công bàn máy gỗ ép là tài liệu tham khảo tốt cho việc lập tiến trình công nghệ gia công đơn chiếc trên máy công cụ vạn năng.

Câu hỏi thường gặp

1. Hệ thống máy sử dụng loại truyền động nào và vì sao tác giả lựa chọn giải pháp này? Hệ thống sử dụng truyền động bằng khí nén với áp suất làm việc từ 3 đến 8 bar. Giải pháp này được chọn sau khi so sánh với truyền động điện và thủy lực vì đáp ứng các yêu cầu: kết cấu nhỏ gọn, tác động nhanh, chi phí đầu tư thấp, độ an toàn cao, ít nguy cơ cháy nổ và đặc biệt đảm bảo yêu cầu vệ sinh an toàn thực phẩm trong chế biến đồ uống.

2. Thông số kỹ thuật và lực cắt thực tế của xilanh cắt cam là bao nhiêu? Xilanh cắt sử dụng loại xilanh của hãng SMC có đường kính thân Ø24,5 mm, chiều dài 200 mm, đường kính pittong Ø15 mm và đường kính nòng pittong Ø6 mm. Lực đẩy lý thuyết tính toán là 70,69 N, lực co về là 59,38 N, lực quán tính khối V là 2,06 N; lực cắt thực tế sau khi tính hệ số hiệu quả 0,8 đạt 58,2 N.

3. Cơ cấu cấp phôi tự động có sức chứa bao nhiêu và hoạt động như thế nào? Cơ cấu cấp phôi được gia công từ nhôm tấm dày 1,5 mm, có sức chứa tối đa 5 trái cam (khoảng 1 kg). Máng dẫn gồm ba đoạn; đoạn máng số 2 chỉ chứa duy nhất một trái cam và được xilanh khí nén số 2 (pittong Ø10 mm) nâng hạ để chuyển từng trái cam từ máng số 1 sang máng số 3 đưa vào bàn dao cắt.

4. Chu trình điều khiển tuần hoàn giữa các xilanh trong máy diễn ra theo trình tự nào? Sau khi nhấn nút khởi động và trễ 5 giây, xilanh A nâng lên nạp cam rồi lùi về; xilanh B tịnh tiến xuống cắt đôi quả cam rồi lùi về; xilanh C đẩy cam vào khuôn ép; xilanh D nâng xilanh C lên để xilanh C lùi về rồi xilanh D hạ xuống; xilanh E tịnh tiến xuống ép quả cam trong 5 giây theo sự kiểm soát của rơ-le thời gian, sau đó rút về hoàn tất một chu trình tuần hoàn.

5. Điểm hạn chế lớn nhất của cơ cấu cắt và ép cam trong mô hình thực nghiệm là gì? Cơ cấu cắt chưa định hình chính xác vị trí quả cam tuyệt đối, khiến xác suất cắt đúng tâm chỉ đạt 70% trên 10 quả thử nghiệm. Đồng thời, quả cam chưa được định vị tối ưu khi vào khuôn ép dẫn đến việc chưa thu hồi được triệt để lượng nước có trong các múi cam.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế, chế tạo máy ép cam tự động" của nhóm tác giả Trần Văn Minh Tú, Nguyễn Văn Trung và Lương Mạnh Tuấn đã hoàn thành việc tính toán, chế tạo và thử nghiệm thành công mô hình máy ép cam cơ điện khí nén công suất trung bình. Nghiên cứu giải quyết được yêu cầu tự động hóa các khâu từ nạp quả, cắt đôi, chuyển phôi đến ép lấy nước và thải vỏ, đồng thời khắc phục tình trạng nước ép bị đắng do lẫn tinh dầu vỏ. Dù mô hình còn một số hạn chế về độ gọn nhẹ và sức chứa máng cấp, kết quả nghiên cứu là tài liệu tham khảo hữu ích cho việc phát triển các thiết bị chế biến thực phẩm tự động phục vụ đời sống.