Thiết Kế Máy Cân Định Lượng Gạo Cho Cơ Sở Vừa Và Nhỏ

Đồ án nghiên cứu Chuyên ngành cơ điện tử đồ án tốt nghiệp đề tài thiết kế máy cân định lượng gạo cho cơ sở vừa và, áp dụng công nghệ tiên tiến, tối ưu giải pháp kỹ thuật cho bài

• Tác giả: Lê Thanh Bình
• Người hướng dẫn: TS. Trần Việt Hồng
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Cơ khí
• Đề tài: Thiết Kế Máy Cân Định Lượng Gạo Cho Cơ Sở Vừa Và Nhỏ
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tình hình chung về sản xuất gạo ở Việt Nam từ trước tới nay
• 1.2. Quy trình sản xuất gạo ở nước ta hiện nay
• 1.3. Nhu cầu cân định lượng gạo ở nước ta hiện nay
• 1.4. Tổng quan về các loại máy cân định lượng
• 1.4.1. Nguyên lý hoạt động và cấu tạo cơ bản của máy cân định lượng
• 1.4.2. Máy cân định lượng điện tử Công ty Máy Thiết Bị Miền Nam
• 1.4.3. Máy cân định lượng điện tử Công ty Công Nghệ Hữu Quyền
• 1.4.4. Máy cân định lượng điện tử Công ty Cân Điện Tử Nguyễn Minh
• 1.4.5. Máy cân định lượng điện tử Công ty Máy Đóng Gói An Thành
• 1.5. Mục tiêu nhiệm vụ và phạm vi đề tài
• 2. CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN
• 2.1. Hệ thống thùng chứa gạo
• 2.1.1. Thùng chứa gạo
• 2.1.2. Thùng cân
• 2.1.3. Chế độ dòng chảy
• 2.1.4. Cửa xả vật liệu
• 2.2. Bộ phận định lượng
• 2.2.1. Định lượng theo thể tích
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CƠ KHÍ
• 4. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN
• 5. CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
• 6. CHƯƠNG 6: TỔNG KẾT, KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI
• DANH MỤC HÌNH ẢNH
• DANH MỤC BẢNG

Tóm tắt

I. Tổng quan về thiết kế máy cân định lượng gạo cho cơ sở vừa và nhỏ

Máy cân định lượng gạo là thiết bị quan trọng trong ngành sản xuất gạo, đặc biệt cho các cơ sở vừa và nhỏ. Thiết kế máy này không chỉ giúp nâng cao hiệu quả sản xuất mà còn đảm bảo chất lượng sản phẩm. Việc áp dụng công nghệ hiện đại vào thiết kế máy cân định lượng gạo giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất, giảm thiểu sai số và tiết kiệm thời gian. Các cơ sở sản xuất gạo hiện nay đang đối mặt với nhiều thách thức trong việc cân định lượng chính xác, do đó, việc thiết kế máy cân định lượng gạo là cần thiết để đáp ứng nhu cầu thị trường.

1.1. Tình hình sản xuất gạo và nhu cầu cân định lượng

Việt Nam là một trong những nước xuất khẩu gạo lớn nhất thế giới. Nhu cầu cân định lượng gạo ngày càng tăng cao, đặc biệt trong bối cảnh các cơ sở sản xuất nhỏ lẻ cần cải tiến quy trình để nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm. Việc sử dụng máy cân định lượng giúp giảm thiểu sai số và tăng hiệu quả sản xuất.

1.2. Các loại máy cân định lượng hiện có trên thị trường

Trên thị trường hiện nay có nhiều loại máy cân định lượng gạo, từ máy cơ học đến máy điện tử. Mỗi loại máy có những ưu điểm và nhược điểm riêng, phù hợp với từng nhu cầu sản xuất khác nhau. Việc lựa chọn máy cân định lượng phù hợp sẽ giúp các cơ sở sản xuất tối ưu hóa quy trình và giảm thiểu chi phí.

II. Vấn đề và thách thức trong thiết kế máy cân định lượng gạo

Thiết kế máy cân định lượng gạo cho cơ sở vừa và nhỏ gặp phải nhiều thách thức. Các vấn đề như sai số trong quá trình cân, tốc độ cân chậm và chi phí đầu tư cao là những yếu tố cần được xem xét. Đặc biệt, việc lựa chọn công nghệ phù hợp để đảm bảo độ chính xác và hiệu suất cao là rất quan trọng. Các cơ sở sản xuất cần tìm ra giải pháp để khắc phục những vấn đề này nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất.

2.1. Sai số trong quá trình cân định lượng

Sai số trong quá trình cân định lượng gạo có thể gây ra những thiệt hại lớn cho các cơ sở sản xuất. Việc sử dụng các thiết bị không chính xác hoặc không được hiệu chỉnh đúng cách có thể dẫn đến việc mất mát nguyên liệu và giảm chất lượng sản phẩm. Do đó, việc thiết kế máy cân định lượng với độ chính xác cao là rất cần thiết.

2.2. Chi phí đầu tư và bảo trì thiết bị

Chi phí đầu tư cho máy cân định lượng gạo có thể là một rào cản lớn đối với các cơ sở vừa và nhỏ. Ngoài ra, chi phí bảo trì thiết bị cũng cần được tính toán kỹ lưỡng để đảm bảo máy hoạt động hiệu quả trong thời gian dài. Việc lựa chọn thiết bị có chi phí hợp lý và dễ bảo trì sẽ giúp giảm bớt gánh nặng tài chính cho các cơ sở sản xuất.

III. Phương pháp thiết kế máy cân định lượng gạo hiệu quả

Để thiết kế máy cân định lượng gạo hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp khoa học và công nghệ hiện đại. Việc lựa chọn cấu trúc máy, cảm biến và bộ điều khiển phù hợp sẽ giúp tối ưu hóa quy trình cân định lượng. Các phương pháp như sử dụng cảm biến lực (load cell) và hệ thống điều khiển tự động sẽ giúp nâng cao độ chính xác và hiệu suất của máy.

3.1. Lựa chọn cảm biến và bộ điều khiển

Cảm biến lực (load cell) là thành phần quan trọng trong máy cân định lượng. Việc lựa chọn loại cảm biến phù hợp với khối lượng gạo cần cân sẽ giúp đảm bảo độ chính xác cao. Bộ điều khiển cũng cần được thiết kế để xử lý tín hiệu từ cảm biến một cách nhanh chóng và hiệu quả.

3.2. Thiết kế cấu trúc máy cân định lượng

Cấu trúc máy cần được thiết kế sao cho đảm bảo tính ổn định và dễ dàng vận hành. Việc sử dụng các vật liệu nhẹ nhưng bền sẽ giúp giảm trọng lượng máy, đồng thời tăng tính linh hoạt trong quá trình sử dụng. Cấu trúc máy cũng cần phải đảm bảo khả năng chịu lực tốt để tránh hư hỏng trong quá trình hoạt động.

IV. Ứng dụng thực tiễn của máy cân định lượng gạo

Máy cân định lượng gạo không chỉ giúp nâng cao hiệu quả sản xuất mà còn đảm bảo chất lượng sản phẩm. Việc áp dụng máy cân định lượng trong các cơ sở sản xuất gạo giúp giảm thiểu sai số, tiết kiệm thời gian và nhân lực. Các cơ sở sản xuất có thể dễ dàng kiểm soát quy trình sản xuất và nâng cao năng suất lao động.

4.1. Tăng cường hiệu quả sản xuất

Việc sử dụng máy cân định lượng giúp tăng cường hiệu quả sản xuất bằng cách giảm thiểu thời gian cân và đóng gói. Các cơ sở sản xuất có thể đáp ứng nhanh chóng nhu cầu của thị trường mà không làm giảm chất lượng sản phẩm.

4.2. Đảm bảo chất lượng sản phẩm

Máy cân định lượng giúp đảm bảo chất lượng sản phẩm bằng cách kiểm soát chính xác khối lượng gạo trong mỗi bao. Điều này không chỉ giúp tăng cường uy tín của cơ sở sản xuất mà còn bảo vệ quyền lợi của người tiêu dùng.

V. Kết luận và tương lai của máy cân định lượng gạo

Máy cân định lượng gạo cho cơ sở vừa và nhỏ đang ngày càng trở nên quan trọng trong ngành sản xuất gạo. Với sự phát triển của công nghệ, các thiết bị này sẽ ngày càng hoàn thiện hơn, giúp nâng cao hiệu quả sản xuất và chất lượng sản phẩm. Tương lai của máy cân định lượng gạo hứa hẹn sẽ mang lại nhiều cơ hội cho các cơ sở sản xuất nhỏ lẻ trong việc tối ưu hóa quy trình sản xuất.

5.1. Xu hướng phát triển công nghệ trong thiết kế máy

Công nghệ trong thiết kế máy cân định lượng gạo đang phát triển nhanh chóng. Việc áp dụng các công nghệ mới như IoT và tự động hóa sẽ giúp nâng cao hiệu quả và độ chính xác của máy. Các cơ sở sản xuất cần theo kịp xu hướng này để không bị tụt lại phía sau.

5.2. Cơ hội cho các cơ sở sản xuất nhỏ

Với sự phát triển của máy cân định lượng gạo, các cơ sở sản xuất nhỏ sẽ có nhiều cơ hội để nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm. Việc đầu tư vào công nghệ hiện đại sẽ giúp các cơ sở này cạnh tranh tốt hơn trên thị trường.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN - Thiết kế máy cân định lượng gạo với các lựa chọn 1 kg, 2 kg, 5kg, 10kg - Năng suất cho ra từ 6 – 10 sản phầm /phút - Độ chính xác đạt ± 0. Nhiệm vụ Xuất phát từ mục tiêu, các nhiệm vụ cần phải thực hiện của luận văn bao gồm: - Tìm hiểu trổng quan về cân định lượng gạo - Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế thùng cân và chứa gạo - Thiết kế bộ điều khiển cho hệ thống cân định lượng bao gồm quá trình cấp gạo từ thúng chứa, từ đó thực hiện cân định lượng. - Thực nghiệm kiểm nghiệm c. Phạm vi đề tài Ứng dụng máy vào các cơ sở cung cấp gạo nhỏ và lẻ.

11 CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 2. Hệ thống thùng chứa gạo a. Thùng chứa gạo Chức năng: chứa và xả gạo xuống thùng cân. Yêu cầu: - Chứa vật liệu rời: gạo - Khả năng chứa tối đa: 80 kg - Đáy thùng có cửa xả vật liệu Dạng đáy phẳng: được sử dụng phổ biến - Ưu điểm:  Thùng đáy phẳng dễ chế tạo  Giá thành rẻ - Nhược điểm:  Không tạo được dòng chảy cho vật liệu trong thùng, thường sự dụng thêm thiết bị hỗ trờ để đưa vật liệu ra ngoài Dạng đáy phễu: Được dùng trong hầu hết các thùng chứa trong các ngành công nghiệp.

- Ưu điểm: kết cấu hình học của loại thùng này cho phép tạo ra dòng chảy trong việc xả vật liệu - Nhước điểm: giá thành đắt hơn, nếu dùng cánh quạt để khuấy vật liệu, cần phải làm trục dài hơn so với thùng đáy phẳng Dạng đáy nghiêng: - Ưu điểm: tạo ra dòng chảy vật liệu tốt - Nhược điểm:  Do hình dạng bị lệch vì thế phải thiết kế giá đỡ hợp lý để đảm bảo sự cân bằng  Tính toán phức tạp do lệch tâm hình học của thùng b. Thùng cân 12 CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN - Chức năng: được lắp đặt cố định với load cell để định lượng gạo thông qua các chi tiết gá đảm bảo trọng tâm khối lượng có thể phân bố đều lên các loại loadcell ở mức cao nhất có thể, đồng thời có cửa xả vật liệu vào miệng bao - Hình dáng của các thùng cân cũng như phần trình bày ở phần thùng chứa gạo, dựa vào cách đặt vị trí load cell để điều chỉnh cấu tạo của thùng cân. Chế độ dòng chảy Đối với việc thiết kế thùng chứa, chế độ dòng chảy là một trong những yếu tố quan trọng để lựa chọn hình dáng thùng và cửa xả vật liệu Có 3 loại dòng chảy trong thùng chứa dạng phễu: Mass flow: Vật liệu trong thùng chứa đều chuyển động khi nắm thùng chứa mở, tuy nhiên vận tốc có thể khác nhau - Ưu điểm:  dòng chảy ổn định  Tận dụng hiệu quả sức chứa của thùng  Vật liệu cho vào trước được ra trước - Nhược điểm:  Làm mòn bề mặt thùng hơn  Ứng suất lên thành thùng lớn hơn  Yêu cầu chiều cao lớn hơn Funnel flow: chỉ có vật liệu tại lõi thùng chứa chuyển động khi nắp thùng mở tromg khi vật liệu cạnh thành thùng chứa thì đứng yên - Ưu điểm:  Yêu cầu chiều cao thấp hơn - Nhược điểm:  Tạo khoảng không dạng ống trên cửa ra  Vật liệu cho vào trước nhưng lại ra sau  Phân chia ứng xuất không đều có thể gây ra phá hủy thùng chứa  Giảm sức chứa 13 CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN Expanded flow: dạng kết hợp giữa mass flow và funnel flow d. Cửa xả vật liệu Cửa xả dạng tấm: Cần có cơ cấu bánh rămg – thanh rang hoặc trục vít – bánh vít để chuyển đổi chuyển động xoay thành chuyển động tịnh tiến - Ưu điểm:  Khả năng điều khiển cho dạng thùng chứa có tải lớn  Dễ dàng điểu khiển lưu lượng  Độ chỉnh xác cao - Nhược điểm:  Thiết kế cơ cấu tịnh tiến phức tạp  Chi phí cao để chế tạo cơ cấu chuyển đổi chuyển động Cửa xả dạng vòng cung - Ưu điểm:  Thường được điều khiển thông qua cửa đóng được tác động bởi xylanh  Đáp ứng nhanh - Nhược điểm  Thiết kế cửa xả phức tạp Cửa xả dạng vis - Ưu điểm:  Có thể điều khiển thông qua tốc độ quay của vis  Vận chuyển vật liệu chuyển động ổn định  Có thể vận chuyển vật liệu từ nơi thấp đến nơi cao hơn - Nhược điểm: lưu lượng đáp ứng chậm 14 CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN Hình 0.1 Các loại dòng chảy Các hình dạng thùng tạo ra thùng chứa tạo ra dạng mass flow: - Dạng côn (conpical hopper) - Dạng cửa mở vuông (square opening) - Dạng cái đục (chisel) - Dạng nêm (wedge) - Dạng hình chóp (pyramid) Hình 0.2 Các dạng thùng chứa tạo ra mass flow Các dạng thùng chứa tạo ra funnel flow: 15 CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN - Dạng chóp cửa xả hình vuông (pyramid, square opening) - Dạng côn (conical – với đường kính cửa xả khác) Hình 0.3 Các loại thùng chứa tạo ra funnel flow Kết luận: - Chế độ dòng chảy: lựa chọn chế độ dòng chảy mass flow nhằm tạo ra dòng chảy ổn đinh cũng như tránh hư hỏng vật liệu là gạo, đồng thời tận dụng được hiệu quả sức chứa của thùng - Thùng chứa gạo: Lựa chọn thùng chứa tạo ra dòng mass flow với đáy phễu, cửa xả dạng hình chữ nhật kết hợp với cửa xả vật liệu dạng tấm để đáp ứng được yêu cầu đề bài đặt ra - Thùng cân: đảm bảo tính ổn định cho thùng cân load cell được lắp 2 bên thành thùng, thiết kế thùng dạng phễu với cửa xả vật liệu dạng tấm.

Bộ phận định lượng Có hai phương pháp định lượng: định lượng theo thể tích và định lượng theo khối lượng Định lượng theo thể tích - Vít định lượng:  là thiết bị định lượng vật liệu rời có độ chính xác trung bình. Cấu tạo vít định lượng tương tự như một vít tải, tuy nhiên thường có kích thước tương đối nhỏ và không quá dài. Khi vít định lượng quay với số vòng quay không đổi, lượng cung cấp cũng không đổi theo thời gian.  Vít cấp liệu có thể đặt nằm ngang hoặc nằm nghiêng.

16 CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN  Lượng cung cấp của vít định lượng không hoàn toàn đồng đều theo thời gian do cấu tạo của vít và thính chất khó chảy thành dòng liên tục của vật liệu rời. Trong thực tế, lượng cung cấp thường xác định bằng đo đạc tại chỗ.4 Vít định lượng - Đĩa định lượng:  Cấu tạo là một đĩa quay nằm ngang, bên trên phiễu chữa vật liệu. Trên mặt có thanh gạt cố định, động cơ điện và bộ giảm tốc được bố trí bên dưới. Sản phẩm từ phễu chảy xuống đĩa quay, và phần vật liệu tiếp xúc với thanh gạt được lấy ra rơi xuống dưới.

 Lượng vật liệu định lượng được điều chỉnh thay đổi vị trí thanh gạt vào sâu hay lùi ra khỏi đĩa quay.  Năng suất máy định lượng phụ thuộc vào thể tích sản phẩm trên đĩa, chiều cao và vị trí đặt thanh gạt cũng như số vòng quay của đĩa.  Đĩa định lượng dùng để cấp và định lượng vật liệu dạng hạt nhỏ và dạng bột khô. Chúng đảm bảo cấp liệu đủ chính xác khi năng suất tương đối lớn Hình 0.5 Đĩa định lượng 17 CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN - Băng định lượng:  Cấu tạo giống như băng tải vận chuyển nhưng ngắn hơn do chỉ dùng để định lượng hơn là vận chuyển.

 Phễu chứa nguyên liệu được lắp phía trên băng giúp cho việc cung cấp được đồng đều. Cửa ra của phiễu nạp có tấm chắn điều chỉnh diện tích cửa ra để thay đổi lượng cung cấp.  Dọc theo hai bên băng có lắp thêm tấm chắn khi đó mặt cắt của lớp sản phẩm trên băng là một hình chữu nhật, giúp cho quá trình định lượng được chính xác.6 Băng định lượng Định lượng theo khối lượng - Định lượng từng phần:  Định lượng từng phần là lấy từng phần vật liệu rời từ khối vật liệu ban đầu, với thể tích hoặc trọng lượng của từng phần bằng nhau.  Được sử dụng phổ biến trong quá trình trộn hoặc đóng gói sản phẩm  Phương pháp trên có thể thực hiện tự động hoặc bán tự động  Quá trình định lượng bao gồm xả vật liệu thô và xả vật liệu tinh để đảm bảo đúng theo khối lượng yêu cầu 18 CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN Hình 0.7 Định lượng từng phần Kết luận: Lựa chọn phương pháp định lượng từng phần nhằm mục đích tự động hóa, đạt được độ chính xác cao và sử dụng phổ biến trong đóng gói sản phẩm 2.

Cơ cấu chấp hành Để đóng mở cửa xả vật liệu cần có cơ cấu chấp hành để tác động lên cửa này. Đối với cửa xả dạng tấm có các cơ cấu sau: Xylanh khí nén - Ưu điểm:  Thiết kế đơn giản, đáp ứng nhanh, dễ điều khiển  Sạch sẽ, an toàn, thân thiện với môi trường  Độ bền cao - Nhược điểm:  Công xuất thấp  Độ chính xác chưa cao  Gây ra tiếng ồn lớn Động cơ DC: - Ưu điểm:  Tương đối bền  Dễ dàng thay đổi tốc độ động cơ 19 CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN  Chịu được tải cao - Nhược điểm:  Tạo ra tiếng ồn  Thường xuyên bảo trì do mòn chổi than Động cơ servo: - Ưu điểm:  Điều khiển lưu lượng dễ  Dễ dàng thay đổi tốc độ  Tốc độ phản ứng nhanh và chính xác - Nhược điểm:  Giá thành cao  Điều khiển phức tạp Động cơ step: - Ưu điểm:  Động cơ bước có giá thành thấp  Dễ dàng thay đổi tốc độ  Có thể điều chỉnh chính xác góc quay - Nhược điểm:  Bị trượt bước  Động cơ bước sẽ ồn và nóng dần lên khi hoạt động Kết luận: - Hệ thống yêu cầu điều khiển được dòng chảy, xong giá thành vẫn cần tối ưu nên chọn động cơ bước - Đối với nhược điểm trượt bước thì việc trượt 1 2 xung không ảnh hưởng đến hệ thống - Đối với hệ thống kẹp bao, đảm bảo yêu cầu nhanh, điều khiển đơn giản, lựa chọn xylanh khí nén 20 CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 2. Cảm biến tải trọng (load cell) Cảm biến tải trọng là thiết một thiết bị chuyển đổi lực, trọng lượng thành một tín hiệu điện. Tín hiệu điện này có thể sử dụng để hiển thị, lưu trữ hoặc sử dụng để điều khiển một số hệ thống.

Load cell thủy lực - Load cell thủy lực là một cảm biến đo trọng lượng nhờ sự thay đổi áp suất của chất lỏng trong thiết bị có kết cấu cơ khí giống piston.