I. Giới thiệu về Máy Ép Cam Tự Động tại HCMUTE
Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế, chế tạo máy ép cam tự động" tại HCMUTE (Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh) tập trung vào việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo một hệ thống ép cam tự động, nhằm tăng năng suất và hiệu quả trong quá trình sản xuất nước cam. Đồ án này giải quyết vấn đề cấp thiết của các hộ kinh doanh nhỏ lẻ và quán cà phê, nơi mà việc ép cam thủ công tốn nhiều thời gian và công sức. Máy ép cam tự động này được thiết kế để hoạt động hoàn toàn tự động, từ khâu cấp cam đến thu gom vỏ, đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm và chất lượng nước cam.
1.1 Mục tiêu và Phạm vi Nghiên cứu
Mục tiêu chính của đồ án là tạo ra một máy ép cam tự động có năng suất cao, hiệu quả và an toàn. Thiết kế máy ép cam hướng tới việc tối ưu hóa quá trình ép, đảm bảo nước cam thu được có chất lượng cao, không lẫn tạp chất từ vỏ. Đồ án tập trung vào thiết kế máy ép cam HCMUTE, bao gồm việc lựa chọn vật liệu, tính toán thiết kế các bộ phận cơ khí, và lập trình hệ thống điều khiển tự động. Phạm vi nghiên cứu bao gồm: nguyên lý hoạt động máy ép cam, cấu tạo máy ép cam, lựa chọn vật liệu máy ép cam, gia công máy ép cam, và thử nghiệm máy ép cam. Thiết kế máy ép cam HCMUTE được thực hiện dựa trên các tiêu chuẩn kỹ thuật và an toàn hiện hành. Chế tạo máy ép cam HCMUTE dựa trên các phương pháp chế tạo tiên tiến để đảm bảo chất lượng và độ bền của máy.
1.2 Phương pháp Nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa lý thuyết và thực tiễn. Đồ án dựa trên việc nghiên cứu các tài liệu, sách báo, bài báo khoa học liên quan đến máy ép cam công nghiệp, máy ép cam tự động, và các hệ thống tự động hóa. Việc lựa chọn vật liệu máy ép cam được thực hiện dựa trên các tính chất cơ lý, khả năng chịu ăn mòn và giá thành. Thiết kế máy ép cam được thực hiện bằng phần mềm CAD/CAM, cho phép mô phỏng và tối ưu hóa thiết kế. Quá trình chế tạo máy ép cam được thực hiện tại xưởng cơ khí, sử dụng các thiết bị gia công hiện đại. Cuối cùng, thử nghiệm máy ép cam được tiến hành để đánh giá hiệu suất, năng suất và độ tin cậy của máy. Nghiên cứu máy ép cam cũng bao gồm việc phân tích các vấn đề về an toàn và bảo trì.
II. Thiết kế và Chế tạo Máy Ép Cam
Phần này trình bày chi tiết quá trình thiết kế máy ép cam và chế tạo máy ép cam. Nó bao gồm các giai đoạn: phân tích yêu cầu kỹ thuật, lựa chọn phương pháp thiết kế, tính toán thiết kế các bộ phận, lựa chọn vật liệu, gia công chế tạo, và lắp ráp. Cấu tạo máy ép cam bao gồm các bộ phận chính như: hệ thống cấp liệu, hệ thống cắt cam, hệ thống ép, hệ thống thu gom vỏ và hệ thống điều khiển. Phần mềm thiết kế máy ép cam được sử dụng là phần mềm CAD/CAM hiện đại.
2.1 Thiết kế Cơ cấu Cơ khí
Thiết kế máy ép cam chú trọng vào việc lựa chọn các cơ cấu cơ khí phù hợp, đảm bảo độ bền, độ chính xác và hiệu quả hoạt động. Đồ án nghiên cứu các cơ cấu cắt cam khác nhau, đánh giá ưu nhược điểm của từng loại và lựa chọn cơ cấu tối ưu. Tương tự, cơ cấu ép cam cũng được nghiên cứu kỹ lưỡng, đảm bảo lực ép đủ lớn để ép kiệt nước cam mà không làm hư hại đến quả cam. Cấu tạo máy ép cam được thiết kế gọn nhẹ, dễ dàng bảo trì và sửa chữa. Các tính toán kỹ thuật được thực hiện để xác định kích thước, vật liệu và sức bền của từng bộ phận. Báo cáo thiết kế máy ép cam bao gồm đầy đủ các bản vẽ kỹ thuật và thông số kỹ thuật.
2.2 Thiết kế Hệ thống Điều khiển
Hệ thống điều khiển tự động đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo máy ép cam tự động hoạt động chính xác và hiệu quả. PLC trong máy ép cam tự động được sử dụng để điều khiển các động cơ, xylanh và các cảm biến. Hệ thống điều khiển máy ép cam được lập trình để thực hiện các chức năng tự động như: cấp liệu, cắt cam, ép cam, và thu gom vỏ. Điện tử công suất trong máy ép cam được lựa chọn phù hợp để đáp ứng công suất hoạt động của máy. Cảm biến trong máy ép cam được sử dụng để giám sát các thông số hoạt động của máy và đảm bảo an toàn. Khó khăn trong thiết kế máy ép cam liên quan đến việc tích hợp các thành phần điều khiển và đảm bảo hoạt động đồng bộ.
III. Kết quả và Thảo luận
Phần này trình bày kết quả thực nghiệm của máy ép cam tự động đã chế tạo. Kết quả bao gồm các thông số kỹ thuật, năng suất, hiệu quả ép, và độ tin cậy của máy. So sánh máy ép cam với các loại máy ép cam khác trên thị trường cũng được thực hiện. Thử nghiệm máy ép cam được tiến hành để kiểm chứng tính khả thi và hiệu quả của thiết kế. Đề tài nghiên cứu máy ép cam đã đạt được các mục tiêu đề ra, cho thấy tính khả thi và hiệu quả của thiết kế.
3.1 Phân tích Kết quả Thử nghiệm
Các kết quả thử nghiệm được phân tích chi tiết để đánh giá hiệu suất của máy ép cam tự động. Năng suất, chất lượng nước cam, thời gian hoạt động, và độ tin cậy của máy được đánh giá dựa trên các tiêu chí kỹ thuật. An toàn máy ép cam cũng được đánh giá thông qua việc kiểm tra các yếu tố an toàn trong quá trình hoạt động. Vận hành máy ép cam được thực hiện theo quy trình đã được lập trình. Báo cáo thử nghiệm máy ép cam bao gồm đầy đủ các số liệu, biểu đồ và hình ảnh minh họa.
3.2 Ứng dụng và Hướng Phát triển
Máy ép cam tự động có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong các hộ kinh doanh nhỏ lẻ, quán cà phê, và các nhà máy chế biến nước cam quy mô nhỏ. Ứng dụng máy ép cam giúp tăng năng suất, giảm chi phí lao động và đảm bảo chất lượng sản phẩm. Hướng phát triển máy ép cam trong tương lai tập trung vào việc cải thiện hiệu suất, giảm kích thước, tăng độ bền và tích hợp các tính năng thông minh. Giá công máy ép cam được dự đoán sẽ giảm đáng kể khi sản xuất hàng loạt. Xu hướng máy ép cam hiện nay là hướng tới tự động hóa, tiết kiệm năng lượng và thân thiện với môi trường.
