ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY GÓI BÁNH
LỌC TỰ ĐỘNG

Người hướng dẫn: TS. VÕ NHƯ THÀNH
Sinh viên thực hiện: VÕ MINH NHẬT
HOÀNG PHƯƠNG
Số thẻ sinh viên
: 101140194
101140159
Lớp: 14CDT1

Đà Nẵng, 2019


ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY GÓI BÁNH LỌC TỰ ĐỘNG

TÓM TẮT

Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo máy gói bánh lọc tự động.
Sinh viên thực hiện: 1. Võ Minh Nhật
Số thẻ SV: 101140194
Lớp: 14CDT2

chất lượng sản phẩm, giảm giá thành và giải phóng sức lao động chân tay của con người.
Nằm trong chương trình đào tạo, Đồ án Tốt Nghiệp là một đồ án môn học lớn và rất quan
trọng đối với sinh viên chuyên ngành Cơ – Điện tử. Nhằm nắm bắt xu thế của thời đại công nghệ
và giúp sinh viên học tập thêm các kiến thức về Cơ – Điện tử cũng như tiến hành thiết kế và chế
tạo mô hình của một hệ thống tự động. Trong đồ án tốt nghiệp này nhóm em quyết định chọn
đề tài “ thiết kế và chế tạo máy gói bánh lọc tự động”.
Công nghệ làm bánh lọc gồm một số công đoạn chính: cấp lá, bột và nhân, định lượng bột
và nhân, gói bánh. Mỗi công đoạn đều có vai trò quan trong, trong đó thành phần có vai trò quan
trọng ảnh hưởng nhất đó là gói bánh, gói bánh phải làm sao đảm bảo tính thẩm mỹ, thêm vào
đó không được làm rách lá, gói đẹp mới thu hút khách hàng. Điều này gây ra những khó khăn
và thách thức cho nhóm em. Sau quá trình nghiên cứu, thiết kế và thi công, đến nay nhóm em
đã hoàn thành được mô hình sản phẩm. Tuy nhiên việc chạy thử mô hình vẫn tồn tại nhiều bất
cập mà nhóm em vẫn chưa giải quyết được.
Chúng em xin chân thành cám ơn thầy TS. Võ Như Thành đã hướng dẫn và tạo mọi điều
kiện tốt nhất để giúp chúng em hoàn thành đồ án. Tuy nhiên, do thời gian có hạn cũng như sự
hạn chế về kiến thức nên vẫn còn tồn tại nhiều thiếu sót. Mong các thầy, cô xem xét và góp ý để
nhóm em có thể hoàn thiện hơn.
Đà Nẵng, ngày 30 tháng 5 năm 2019


ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY GÓI BÁNH LỌC TỰ ĐỘNG

LỜI CAM ĐOAN

Kính gửi: Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng
Khoa cơ khí
Nhóm đồ án xin cam đoan: Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế và chế tạo máy gói bánh lọc tự
động” là công trình nghiên cứu của nhóm, không sao chép bất cứ đồ án hay công trình nào đã
có trước. Sự giúp đỡ cho việc thực hiện đồ án đã được cảm ơn, các thông tin trích dẫn cho đồ
án được ghi rõ nguồn và được phép công bố.


Tính cấp thiết của đề tài .................................................................................... 4

1.2.4.

Ý tưởng thiết kế.................................................................................................. 4

1.2.5.

Sơ đồ công nghệ ................................................................................................. 5

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY ..................................................................... 7
2.1. Chọn động cơ điện .................................................................................................... 7
2.2. Tính toán thiết kế bộ truyền..................................................................................... 9
2.2.1.

Yêu cầu đối với hệ thống truyền động .............................................................. 9

2.2.2.

Chọn hệ thống truyền động ............................................................................... 9

2.3. Tính toán chọn băng tải ......................................................................................... 13
2.3.1.

Băng tải cao su ................................................................................................. 13

2.3.2.

Băng tải con lăn ................................................................................................ 15

3.1.1.

Phương án sử dụng bộ điều khiển PLC .......................................................... 27

3.1.2.

Phương án sử dụng vi điều khiển .................................................................... 27

3.2. Giới thiệu vi điều khiển .......................................................................................... 28
3.2.1.

Lịch sử ra đời và phát triển của Arduino ....................................................... 28

3.2.2.

Khả năng của bo mạch Arduino ..................................................................... 29

3.2.3.

Các ứng dụng nổi bật của Arduino ................................................................. 31

3.2.4.

Các thông số cơ bản Arduino Mega2560 ........................................................ 32

3.3. Cảm biến ................................................................................................................. 33
3.4. Rơ le trung gian ...................................................................................................... 38
3.5. Sơ đồ đấu nối hệ thống xi lanh khí nén: ................................................................ 39
3.6. Sơ đồ mạch điện...................................................................................................... 40
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MẠCH ĐIỀU KHIỂN VÀ LẬP TRÌNH......... 41

Hình 2.3: Bộ truyền xích. ………………………………………………………………….......10
Hình 2.4: Bánh xích cho băng tải . …………………………………………………………….11
Hình 2.5: Vòng bi UC204. ………………………………………………………………….....12
Hình 2.6: Ổ bi UCFL204. …………………………………………………………………......12
Hình 2.7: Trục. ………………………………………………………………….......................13
Hình 2.8: Băng tải cao su. …………………………………………………………………......13
Hình 2.9: Băng tải con lăn. ………………………………………………………………….....15
Hình 2.10: Băng tải dạng khay. ……………………………………………………………..…15
Hình 2.11: Kết cấu cơ cấu cấp bột. ……………………………………………………………16
Hình 2.12: Hình chiếu phễu cấp bột. ………………………………………………………….17
Hình 2.13: Kết cấu cơ cấu cấp nhân. ………………………………………………………….17
Hình 2.14: Hình chiếu phểu cấp nhân. …………………………………………………………18
Hình 2.15: Cơ cấu gấp bánh. ………………………………………………………………….18
Hình 2.16: Xi lanh khí nén. …………………………………………………………………...19
Hình 2.17: Sơ đồ tác động lực của xi lanh khí nén tác động kép. ……………………………..20
Hình 2.18: Bản vẽ kỹ thuật van điện từ. ………………………………………………………22
Hình 2.19: Van 5/2 một đầu điện. …………………………………………………………..…24
Hình 2.20: Van 5/3 hai đầu điện. ………………………………………………………………25
Hình 2.21: Ống dẫn khí. …………………………………………………………………........25
Hình 2.22: Van tiết lưu ..………………………………………………………………………26
Hình 2.23: Co nối, chia nhánh. …………………………………………………………...........26


Hình 3.1: Môi trường lập trình Arduino IDE. …………………………………………………30
Hình 3.2: Một số loại arduino phổ biến hiện nay. ……………………………………………..31
Hình 3.3 Arduino Mega 2560.………………………………………………..……….……….32
Hình 3.4: Sơ đồ nguyên lí của cảm biến loại NPN. ……………………………………………34
Hình 3.5: Bản vẽ kỹ thuật của cảm biến. ………………………………………………………37
Hình 3.6: Rơ le kích van. ……………………………………………………………….…......38
Hình 3.7: Sơ đồ nguyên lí của rơ – le. …………………………………………………………38

từ đó giúp tăng năng xuất và hiệu quả kinh tế.
2. Phạm vi, đối tượng và phương pháp nghiên cứu
Trong đề tài này nhóm đồ án đã tìm hiểu, phân tích và chọn lựa các cơ cấu phù hợp để
đưa ra phương án tốt nhất. Từ đó, tính toán các thông số cần thiết cho hệ thống rồi tiến hành
thiết kế và chế tạo máy gói bánh lọc tự động để đem lại hiệu quả kinh tế cao nhất, giảm giá thành
sản phẩm.
Đối tượng nghiên cứu trong đề tài là bánh gói bằng lá chuối mà bánh lọc là loại mà nhóm
quyết định nghiên cứu để áp dụng vào hệ thống.
Phương pháp nghiên cứu của nhóm là tìm hiểu nhu cầu thực tế, các số liệu cần thiết của
hệ thống, các công nghệ có thể áp dụng vào hệ thống để đem lại hiệu quả tốt nhất rồi mới tiến
hành tính toán, thiết kế và chế tạo ra hệ thống.
3. Cấu trúc của đồ án tốt nghiệp
Sau quá trình nghiên cứu và chế tạo máy gói bánh lọc tự động được hoàn thành với cấu
trúc của đồ án tốt nghiệp như sau:
- Thuyết minh đồ án.
- Bản vẽ của hệ thống: 8 bản vẽ A0
- Mô hình : Máy gói bánh lọc tự động.

SVTH:VÕ MINH NHẬT – HOÀNG PHƯƠNG

GVHD: TS. VÕ NHƯ THÀNH
1


ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY GÓI BÁNH LỌC TỰ ĐỘNG

CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

1.1.


Thực tế chỉ ra rằng lao động của con người không thể sánh bằng máy móc kể cả về năng xuất
và chất lượng đặc biệt là các loại máy móc tự động. Đây cũng chính là động lực phát triển của
ngành và các sản phẩm tự động hóa.
Quá trình tự động hóa đã làm cho việc sản xuất và quản lý trở nên đơn giản hơn, bởi vì nó
không những làm thay đổi điều kiện làm việc của công nhân mà còn có thể giảm số lượng công
nhân đến mức tối đa. Ngoài ra, tự động hóa có thể thay con người ở những nơi có điều kiện làm
việc nguy hiểm, độc hại,…
Với tầm quan trọng như thế nên tự động hóa được các quốc gia trên thế giới quan tâm bởi
đó không những là bộ mặt của nền sản xuất mà trong thời buổi kinh tế thị trường việc cạnh tranh
các sản phẩm trên thị trường là rất khó khăn đòi hỏi không những về chất lượng mà còn về giá
thành sản phẩm. Nước ta là một nước đang phát triển và đang chú trọng vào việc hiện đại hóa
nền nông nghiệp nên việc ứng dụng các sản phẩm tự động hóa là rất cần thiết cho việc phát triển
của nền nông nghiệp nói riêng và nền kinh tế nói chung.
1.2.2. Tình hình thực tế
Hệ thống tự động nói chung và hệ thống làm bánh bột lọc tự động nói riêng là xu hướng
tất yếu của hoạt động sản xuất nông nghiêp hiện đại. Các công nghệ mới đang và sẽ được sử
dụng rộng rãi nhằm thay thế sức lao động của con người, nâng cao năng suất lao động và giảm
giá thành sản phẩm. Hiên nay, máy làm bánh bột lọc hầu như chưa có trên thị trường Việt Nam
cũng như trên thế giới mà nhu cầu người sử dụng ngày càng nhiều thêm vào đó việc làm bánh
đòi hỏi công nhân phải dậy sớm, và số lượng thời gian sử dụng sản phẩm đa số nằm vào buổi
sáng và về đêm do đó thời gian làm việc của công nhân sẽ không được liên tục vì vậy có ít công
SVTH:VÕ MINH NHẬT – HOÀNG PHƯƠNG

GVHD: TS. VÕ NHƯ THÀNH
3


ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY GÓI BÁNH LỌC TỰ ĐỘNG

nhân gắn bó với công việc này. Do đó sự ra đời của máy làm bánh bột lọc sẽ góp phần giải quyết


ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY GÓI BÁNH LỌC TỰ ĐỘNG

1.2.5. Sơ đồ công nghệ
Quy trình sản xuất của máy bao gồm nhiều công đoạn khác nhau như: cấp bột, cấp nhân,
gấp bánh. Chúng ta có thể dễ dàng nhận thấy điều này trong sơ đồ công nghệ như hình 1.3 dưới
đây.

Hình 1.3: Sơ đồ động của máy
1: Xi lanh A

6: Bộ truyền xích

11: Xi lanh C

2: Phễu bột

7: Động cơ Servo

12: Cảm biến 3

3: Cảm biến 1

8: Cần gấp ngang

13: Khuôn gấp bánh

4: Băng tải

9: Cần gấp dọc

kích thước 35mm.
• Hai cần gấp dọc quay lên để gấp theo chiều dọc của chiếc bánh hình thành kích
thước 80mm.
• Sau khi thực hiện xong, các động cơ quay về vị trí ban đầu để thực hiện lần gấp
tiếp theo.

Hình 1.4 Sơ đồ tổng thể của máy trên SolidWorks

SVTH:VÕ MINH NHẬT – HOÀNG PHƯƠNG

GVHD: TS. VÕ NHƯ THÀNH
6


ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY GÓI BÁNH LỌC TỰ ĐỘNG

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY

2.1.

Chọn động cơ điện
Vận tốc băng tải ta chọn 0.06 m/s.
Vận tốc của tang:
𝑛=

60𝑣
𝜋𝐷

=



𝑁

(2.4)

𝜂

Cho hiệu suất 𝜂 = 0.85
𝑁𝑐𝑡 =

𝑁
9
=
= 10.6 𝑊
𝜂 0.85

Động cơ cần chọn có công suất N >10.6 W và tốc độ quay tối đa n > 2,3v/p = 14.5 RPM
Để thuận tiên cho việc điều khiển ta chọn động cơ điện 1 chiều và với các tiêu chí đó
chúng em chọn động cơ có thông số như sau:
Thông số kỹ thuật:
- Điện áp: 12-24VDC
- Tốc độ vòng quay: 80RPM
SVTH:VÕ MINH NHẬT – HOÀNG PHƯƠNG

GVHD: TS. VÕ NHƯ THÀNH
7


ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY GÓI BÁNH LỌC TỰ ĐỘNG


-

Giá thành không cao.

-

Cho phép điều khiển điện áp chính xác mà cần thiết với tốc độ và các ứng dụng điều khiển
mô-men xoắn.

-

Động cơ DC được thuận tiện cầm tay và rất thích hợp cho các ứng dụng đặc biệt,chẳng
hạn như các công cụ công nghiệp cầm tay.
* Nhược điểm:

-

Khả năng tải hay mang tải thấp hơn so với hệ thống thủy lực.

-

Động cơ có chổi than có hiện tượng mòn chổi than do tiếp xúc ,phất sinh tia lửa điện.

-

Dòng và áp cấp bị giới hạn.

-

Động cơ thoát nhiệt khó.

GVHD: TS. VÕ NHƯ THÀNH
9


ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY GÓI BÁNH LỌC TỰ ĐỘNG

Ưu điểm:
-

Dễ chế tạo, giá thành rẻ.

-

Truyền động êm.

-

Kết cấu đơn giản.
Nhược điểm:

-

Sảy ra hiện tượng trượt nên tỉ số truyền không ổn định.

-

Dây đai dễ bị đứt.

-


Gây ra tiếng ồn.

SVTH:VÕ MINH NHẬT – HOÀNG PHƯƠNG

GVHD: TS. VÕ NHƯ THÀNH
10


ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY GÓI BÁNH LỌC TỰ ĐỘNG

Tùy theo mục đích sử dụng ta có thể chọn một trong hai phương án sao cho đem lại hiệu
quả cao nhất. Dựa vào các ưu nhược điểm cũng như yêu cầu của máy nhóm em quyết định chọn
bộ truyền xích.
Để phù hợp với kích thước nhỏ gọn ta thấy trên thị trường ta chọn bộ truyền có thông số
như sau.
Bánh xích dẫn:
-

Số răng 32

-

Đường kính vòng đỉnh 67

-

Đường kính chân răng 61
Bánh xích bị dẫn:

-

Trục và gối đỡ:
Băng tải hoạt động với chế độ tải thay đổi không đáng kể, sản phẩm tác dụng lên cũng
không đáng kể do đó lực tác dụng lên chỉ có:
-

Lực căng của băng tải.

-

Lực tác dụng của động cơ qua bộ truyền xích.

-

Lực ma sát.
Với các yêu cầu như trên cộng với đường kính tang đã chọn ϕ50mm nên ta chọn ổ bi sao

cho đường kính ngoài gần bằng đường kính trong của tang vì vậy ta chọn vòng bi UC 204.
-

Đường kính trong : d = 20 mm

-

Đường kính ngoài : D = 47 mm

-

Độ dày : B = 18 mm

Hình 2.5: Vòng bi UC204

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY GÓI BÁNH LỌC TỰ ĐỘNG

Hệ thống điều khiển băng tải
Nhằm tránh hiện tượng lệch đai, đai bị lệch và vượt ra khỏi tang đòi hỏi độ song phẳng giữ
hai trục do đó cần hệ thống để hiệu chỉnh độ song phẳng này.
Để tăng hoặc giảm độ căng đai ta sử dụng đai ốc để tăng hay giảm độ lệch, đai ốc hai bên
giúp đảm bảo độ song phẳng của hai đầu tang.
Vì gia công bằng phương pháp cơ khí đơn giản cộng với việc chưa có kinh nghiệm trong
việc chế tạo cơ khí cộng với băng tải khá dài vì vậy việc điều chỉnh bằng đai ốc khá khó khăn
vì vậy ta cần thêm hệ thống để băng tải hoạt động ổn định.
Tính công nghệ:
-

Vận tốc, độ nghiêng của băng tải.

-

Độ ổn định trong quá trình vận hành.

-

Khả năng thay đổi năng suất tải.
Bánh bột lọc có trọng lượng không đáng kể vì vậy coi như nó không ảnh hưởng đến tốc

độ vận chuyển của băng tải.
Vật liệu làm khung và giá được làm bằng thép ống mạ kẽm được kết nối lại với nhau bằng
cách hàn và siết bằng đai ốc đảm bảo được độ cứng vững.
Chiều dài băng tải: 1m20 chiều rộng băng tải là 10cm.
Đường kính tang: ϕ50mm .
Khoảng cách giữ 2 phểu là: 500mm.

Hình 2.9: Băng tải con lăn
Hệ thống băng tải sử dụng các cụm con lăn được truyền động bằng xích để nâng đỡ và
vận chuyển các sản phẩm.
Ưu điểm:
-

Có thể vận chuyển theo đường cong.

-

Chịu được tải trọng lớn.

-

Sản phẩm khô ráo, dễ phân loại, kiểm tra.
Nhược điểm:

-

Thiết kế phức tạp, tốn kém.

-

Chỉ thích hợp cho một số sản phẩm.

2.3.3. Băng tải dạng khay

Hình 2.10: Băng tải dạng khay
SVTH:VÕ MINH NHẬT – HOÀNG PHƯƠNG


Theo yêu cầu kích thước của bánh sau khi gói là 65x35 mm vì vậy đầu ra đầu ra của phễu
cấp bột có kích thước sau 35x2 mm.

Hình 2.11: Kết cấu cơ cấu cấp bột
SVTH:VÕ MINH NHẬT – HOÀNG PHƯƠNG

GVHD: TS. VÕ NHƯ THÀNH
16