Đồ án Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy đóng chai bán tự động sản xuất trà pha lạnh (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy đóng chai bán tự động sản xuất trà pha lạnh (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY ĐÓNG CHAI BÁN TỰ ĐỘNG SẢN XUẤT TRÀ PHA LẠNH GVHD: ThS. ĐẶNG MINH PHỤNG SVTH: HỒ LÊ TUẤN ANH MSSV: 13143420 SVTH: NGUYỄN THANH BÌNH MSSV: 13143426 SVTH: LÊ QUỐC DUẨN MSSV: 13143594 SVTH: LÊ THANH PHONG MSSV: 13143569 SKL 0 0 4 9 7 3 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07/2014
2. CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do – Hạnh phúc Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2014 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên : HỒ LÊ TUẤN ANH MSSV : 13143420 Họ và tên sinh viên : NGUYỄN THANH BÌNH MSSV : 13143426 Họ và tên sinh viên : LÊ QUỐC DUẨN MSSV : 13143594 Họ và tên sinh viên : LÊ THANH PHONG MSSV : 13143569 Ngành : CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Lớp : 13143CL2 Giảng viên hướng dẫn : ThS. ĐẶNG MINH PHỤNG Ngày nhận đề tài : 08/03/2017 Ngày nộp đề tài: 20/07/2017 1. Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy đóng chai trà pha lạnh bán tự động. 2. Các số liệu, tài liệu ban đầu: Chai, nắp, trà sao viên, nước tinh khiết. Năng suất: 100 sản phẩm / giờ Sử dụng hệ thống truyền động hoàn toàn bằng động cơ 3. Nội dung chính của đồ án: Nghiên cứu các thiết kế trong và ngoài nước liên quan đến máy đóng nắp chai. Phân tích chức năng và lựa chọn phương án thiết kế, chế tạo phù hợp Tìm hiểu và thiết kế nguyên lý hoạt động cho máy đóng chai. Thiết kế và mô phỏng hoạt động của máy, tính toán truyền động và kiểm nghiệm độ bền cho các chi tiết máy quan trọng trên phần mềm Autodesk Inventor 2015. Chế tạo mô hình thử nghiệm. 4. Sản phẩm: Máy đóng chai bán tự động TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) i
3. CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do – Hạnh phúc PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ và tên Sinh viên: HỒ LÊ TUẤN ANH MSSV: 13143420 NGUYỄN THANH BÌNH MSSV: 13143426 LÊ QUỐC DUẨN MSSV: 13143594 LÊ THANH PHONG MSSV: 13143569 Ngành: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Tên đề tài: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY ĐÓNG CHAI TRÀ PHA LẠNH BÁN TỰ ĐỘNG Họ và tên Giáo viên hướng dẫn: ThS. ĐẶNG MINH PHỤNG NHẬN XÉT: 1. Về nội dung đề tài và khối lượng thực hiện: 2. Ưu điềm: 3. Khuyết điểm: 4. Đề nghị cho bảo vệ hay không? 5. Đánh giá loại: 6. Điểm: (Bằng chữ: ) Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017 Giáo viên hướng dẫn (Ký và ghi rõ họ tên) ii
4. CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do – Hạnh phúc PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ và tên Sinh viên: HỒ LÊ TUẤN ANH MSSV: 13143420 NGUYỄN THANH BÌNH MSSV: 13143426 LÊ QUỐC DUẨN MSSV: 13143594 LÊ THANH PHONG MSSV: 13143569 Ngành: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Tên đề tài: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY ĐÓNG CHAI TRÀ PHA LẠNH BÁN TỰ ĐỘNG Họ và tên Giáo viên phản biện: NHẬN XÉT: 1. Về nội dung đề tài và khối lượng thực hiện: 2. Ưu điềm: 3. Khuyết điểm: 4. Đề nghị cho bảo vệ hay không? 5. Đánh giá loại: 6. Điểm: (Bằng chữ: ) Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017 Giáo viên phản biện (Ký và ghi rõ họ tên) iii
5. LỜI CẢM ƠN Đảng và Nhà nước ta luôn coi trọng hàng đầu việc phát triển ngành cơ khí chế tạo, đặc biệt là trong thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước như hiện nay và đã tạo ra được nhiều máy móc, thiết bị phục vụ cho sự phát triển đất nước để đưa nước ta trở thành một nước phát triển trong tương lai không xa. Để hiểu thêm về máy móc thiết bị cũng như nắm bắt các nguyên lý thiết kế, nguyên lý hoạt động của các cơ cấu cơ khí điển hình vì vậy mà đề tài “ Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo Mô hình máy đóng chai bán tự động ” đã ra đời. Hiện nay các loại máy này có độ chính xác và năng suất cao chủ yếu là ở nước ngoài. Mục đích của việc nghiên cứu đề tài là thiết kế được máy có chất lượng, năng suất cao nhưng giá thành thấp phục vụ nhu cầu trong nước và có thể xuất khẩu ra nước ngoài trong một tương lai không xa. Tuy nhiên do yêu cầu về thời gian là có hạn, kiến thức còn nhiều hạn chế, cũng như khó khăn trong việc huy động nguồn vốn đầu tư, nên việc nghiên cứu đề tài chắc chắn còn nhiều thiếu sót. Vì vậy rất mong được sự đóng góp ý kiến của thầy, cô cùng các đồng nghiệp để đề tài được hoàn thiện hơn. Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp, chúng em đã gặp rất nhiều khó khăn vì kiến thức, lý thuyết còn ít, kinh nghiệm thiết kế, kinh nghiệm quan sát thực tế còn nhiều hạn chế, cũng như việc sử dụng phần mềm thiết kế chưa thuần thục và việc huy động nguồn kinh phí hết sức khó khăn. Thế nhưng, chúng em luôn có được sự hỗ trợ nhiệt tình từ quý thầy cô trong Khoa Đào tạo Chất lượng cao, sự giúp đỡ chân thành của bạn bè và người thân. Chính điều đó đã tạo điều kiện cho chúng em hoàn thành đồ án này. Nay chúng em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc tới: - Giảng viên ThS. Đặng Minh Phụng đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn, động viên cho chúng em trong suốt quá trình làm đồ án. Với những kinh nghiệm thiết thực của mình, thầy đã giúp chúng em nhận ra những hạn chế, khắc phục sai sót, có những cách làm, bước đi hợp lý. Tất cả quý thầy cô trong Khoa Đào tạo Chất lượng cao đã khuyến khích, tạo điều kiện, hỗ trợ kiến thức, kinh nghiệm cho chúng em thực hiện đồ án. Gia đình cùng toàn bộ anh chị em, bạn bè đã giúp đỡ từ vật chất đến tinh thần cho chúng em. Sinh viên thực hiện Hồ Lê Tuấn Anh Nguyễn Thanh Bình Lê Quốc Duẩn Lê Thanh Phong iv
6. TÓM TẮT ĐỒ ÁN Ngày nay, máy đóng chai là một trong những sản phẩm của ngành cơ khí chế tạo ra đời nhằm phục vụ cho ngành công nghiệp chế biến bảo quản thực phẩm, cụ thể là cung cấp các sản phẩm nước đóng chai như: nước tinh khiết, nước ngọt có gas, nước giải khát, vị gia, v.v Khả năng di chuyển máy dễ dàng, có thể thiết kế nhỏ gọn dùng trong quy mô công nghiệp vừa và nhỏ. Ưu điểm của máy là không cần nhiều người vận hành, giảm chi phí lao động; năng suất máy cao, góp phần giao hàng, hoàn thành dự án đúng thời hạn, giảm chi phí sản xuất, giảm tổn thất khi sản xuất, tăng doanh thu; vật liệu chế tạo máy sẵn có trong nước, dễ chế tạo nguyên lý hoạt động đơn giản. Khả năng công nghệ và ứng dụng cao. Đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy đóng chai bán tự động” xuất phát từ yêu cầu thực tế của phía doanh nghiệp. Ngày nay, khi công nghệ ngày càng phát triển thì việc sản xuất bằng thủ công dần được thay thế bằng máy. Trong bài nghiên cứu này sẽ sử dụng phần mềm Autodesk Inventer 2015 để thiết kế kết cấu cơ khí của máy, phân tích, tính toán độ bền của các chi tiết máy quan trọng. Công suất động cơ, cách bố trí sắp xếp, thiết kế máy sao cho nhỏ gọn; kết cấu, độ bền của các chi tiết máy; lượng phôi trà, lượng nước chiết rót là những vấn đề được đưa ra để thảo luận trong đề tài này. Xuất phát từ nhu cầu thực tế của phía doanh nghiệp họ đang tìm kiếm một giải pháp đóng chai sản xuất trà pha lạnh, một mặt hàng nước giải khát mới lạ vừa xuất hiện trên thị trường với thành phần chính là những là trà xanh được chế biến sao cho đảm bảo được hết hương vị ngon nhất của lá trà có xuất xứ từ Lâm Đồng. Mục đích của doanh nghiệp là mở rộng thị trường, cung cấp nhanh chóng các đơn đặt hàng. Yêu cầu của máy là phải có diện tích nhỏ gọn, dễ di chuyển, dễ vận hành, giảm chi phí lao động của công nhân và đặc biệt hơn là máy chỉ sử dụng động cơ để truyền động, không sử dụng khí nén. Yêu cầu này có thể đươc giải thích như sau: doanh nghiệp muốn máy sẽ được đặt tại các siêu thị, các trung tâm ăn uống (food center), các cửa hàng tiện lợi nên yêu cầu gọn nhẹ, chiếm diện tích nhỏ, giảm tiếng ồn, vận hành êm ái và không muốn mất thêm nhiều chi phí cho các chi tiết phụ trợ (ví dụ như khi dùng xylanh khí nén phải có thêm máy nén khí) là hết sức cần thiết và đó cũng là những tiêu chí được đặt lên hàng đầu khi thiết kế máy. Vì vậy, căn cứ vào nhu cầu thực tế, mong muốn từ phía công ty, nhóm chúng em quyết định thực hiện đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy đóng chai bán tự động sản xuất trà pha lạnh” nhằm khắc phục một số hạn chế nêu trên, góp phần nâng cao năng suất, chất lượng của các sản phẩm làm ra. v
7. Trong quá trình thực hiện, chúng em đã hiểu được các nguyên lý cấp chai, nguyên lý cấp phôi trà, cấp nắp chai, đóng nắp chai, tính toán thiết kế kết cấu của các chi tiết máy quan trọng, đảm bảo khả năng vận hành. Vận dụng những kiến thức liên quan để chế tạo mô hình của máy nhằm đánh giá kết quả thực tế. Tuy nhiên, trong quá trình làm việc chúng em vẫn còn một số hạn chế về thiết kế. Những khâu thiết kế chưa tối ưu, mô hình chế tạo chưa đạt được sự tối ưu về vật liệu cũng như sự chính xác về gia công vì chúng em chưa đủ kinh nghiệm thực tế, tài chính và thời gian còn hạn hẹp. Trong tương lai, chúng em sẽ cố gắng cải tiến về thiết kế và vật liệu chế tạo để đảm bảo sự hài hòa giữa yếu tố kinh tế, thẩm mỹ và kỹ thuật. Đồng thời, chúng em sẽ đẩy mạnh việc thăm dò thị trường và nhu cầu của khách hàng để có thể đưa sản phẩm vào ứng dụng trong đời sống. vi
8. PROJECT ABSTRACT Today, the bottling machine is one of the products of the mechanical industry was created to serve the food processing industry, the supply of bottled water products such as pure water, carbonated drinks, soft drinks, spices, etc. The machine is easy to move and can be designed for small to medium size industrial applications. The advantages of the machine is that it does not need many operators, reducing labor costs; high machine productivity, contributing to delivery, completing projects on time, reducing production costs, reducing production losses, increasing sales; materials were used to make machine are available in the country, easy to manufacture simple operation principles. High technology and application capacity. The topic of "Researching, designing and manufacturing semi automatic bottling machines" comes from the actual requirements of the company Nowadays, as the technology grows, the manual production is gradually replaced by machine. This project will use Autodesk Inventer 2015 software to design the mechanical structure of the machine, analyze and calculate the durability of the important machine parts. Engine power, layout, compact design; structure, strength of machine parts; The amount of tea embryos, the amount of water extracted, are the issues that for discussion in this topic. Starting from the actual needs of the business side, they are looking for a bottled cold tea production solution, a new beverage that has just appeared in the market with the main ingredient is the green tea is processing to ensure the best flavor of tea leaves originating in Lam Dong. The purpose of the business is to expand the market, to provide fast orders. The machine's requirements are to be compact, easy to move, easy to operate, reduce labor costs of workers and more specifically, the machine uses only motors to drive, not use compressed air. This requirement can be explained as follows: enterprises want to be located in supermarkets, food centers (food centers), convenience stores should request compact, occupy small area, reduce noise, quiet operation and no extra costs for auxiliary parts (eg. when using compressed air cylinder with additional air compressors) are essential and was put on top when designing the machine. Therefore, based on the actual needs and desires from the company, our group decided to implement the project "Researching, designing and manufacturing semi automatic bottling production machines" to overcome some the restriction mentioned above, contributing to improving the productivity and quality of the products made. vii
9. In the process of implementation, we have understood the principle of bottle level, the principle of tea embryo, bottle level, bottle cap, calculating structural design of important parts. Apply the knowledge related to the model of the machine to evaluate the actual results. However, in the process we still have some limitations on the design. The design process is not optimal, the manufacturing model has not achieved material optimization as well as precision in processing because we do not have enough practical experience, financial and time is limited. In the future, we will try to improve on the design and fabrication materials to ensure the harmony between economic, artistic and technical factors. At the same time, we will promote the market exploration and customer needs to be able to put products into use in life. viii
10. MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ii PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iii LỜI CẢM ƠN iv TÓM TẮT ĐỒ ÁN v PROJECT ABSTRACT vii MỤC LỤC ix DANH MỤC HÌNH ẢNH xiii DANH MỤC BẢNG BIỂU xix DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xx CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1 1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1 1.2 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài 1 1.2.1 Ý nghĩa khoa học 1 1.2.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài 2 1.3 Mục tiêu, mục đích nghiên cứu của đề tài 2 1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2 1.4.1 Đối tượng nghiên cứu 2 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu 3 1.5 Phương pháp nghiên cứu 3 1.5.1 Cơ sở của phương pháp luận 3 1.5.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể 5 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 6 2.1 Khái quát chung về cây trà (cây chè) 6 2.2. Công dụng của trà xanh (chè xanh) 9 2.3 Tình hình sản xuất tiêu thụ chè xanh trên thế giới và ở Việt Nam 11 2.3.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ chè xanh trên thế giới những năm gần đây 11 2.3.2 Tình hình sản xuất và xuất khẩu chè của Việt Nam trong những năm gần đây 17 2.3.3 Các vùng sản xuất chè chủ yếu ở Việt Nam 19 2.4 Tình hình phát triển của ngành công nghiệp sản xuất đồ uống trên thế giới và ở nước ta hiện nay 22 ix
11. 2.4.1 Tình hình phát triển của ngành công nghiệp sản xuất đồ uống trên thế giới 22 2.4.2 Tình hình phát triển của ngành công nghiệp sản xuất đồ uống ở nước ta hiện nay 31 2.5. Tình hình chế tạo, sử dụng máy đóng chai trong và ngoài nước 49 2.5.1. Tình hình chế tạo, sử dụng máy đóng chai trên thế giới 50 2.5.2 Tình hình sử dụng máy đóng chai ở nước ta hiện nay 59 CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 72 3.1 Khái niệm về tự động hóa dây chuyền chiết rót và đóng nắp 72 3.1.1. Khái niệm tự động hóa 72 3.1.2. Phân loại tự động hóa 72 3.1.3. Tự động hóa trong thực tế hiện nay 73 3.1.4. Sự cần thiết phải có tự động hóa 74 3.2 Sơ lược các loại nguyên liệu dùng làm bao bì dạng chai 76 3.3 Tính chất của vật liệu nhựa làm chai 77 3.3.1 Tính chất cơ học và vật lý (Cơ lý) của nhựa làm chai 77 3.3.2 Tính chất hóa học của nhựa làm chai 82 3.3.3 Đặc Điểm Cơ - Lý - Hóa Tính Của Nhựa PET 83 3.4 Tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm đối với bao bì là chai nhựa 84 3.5. Khái niệm về máy chiết rót và đóng nắp chai PET 89 3.6 Quy trình sản xuất nước đóng chai nhựa điển hình 90 3.7 Quy trình sản xuất nước tinh khiết dùng để pha trà 95 3.8. Quy trình công nghệ sản xuất trà xanh 98 3.9 Tìm hiểu về vật liệu chế tạo khung dây chuyền 106 3.9.1 Tìm hiểu về Thép không gỉ - Inox 106 3.9.2 Vật liệu chế tạo 108 3.10 Mạch điện điều khiển dây chuyền 109 3.10.1 Cảm biến dùng trong các dây chuyền chiết rót 109 3.10.2 Rơle dùng trong mạch điện điều khiển 110 3.11. Động cơ giảm tốc 113 3.11 Băng tải 122 3.11.1 Cách lắp đặt vận hành băng chuyền tải 122 3.11.2 Nguyên tắc kiểm tra băng tải tốt xấu 123 3.11.3 Các loại băng tải 123 CHƯƠNG 4: Ý TƯỞNG VÀ GIẢI PHÁP THIẾT KẾ 130 4.1 Yêu cầu của đề tài 130 x
12. 4.1.1 Các chỉ tiêu về hiệu quả sử dụng 130 4.1.3. Độ tin cậy 130 4.1.4. An toàn trong sử dụng 131 4.1.5. Tính công nghệ và tính kinh tế 131 4.2 Thông số thiết kế 131 4.3 Các chức năng chính của hệ thống 132 4.4 Nguyên lý hoạt động 132 4.5 Phương hướng và giải pháp thực hiện 133 4.5.1 Các phương pháp sử dụng trên thị trường. 133 4.5.1.1 Hệ thống cấp nắp chai tự động 133 4.5.1.2 Hệ thống đóng nắp chai tự động 139 4.5.1.3 Hệ thống cấp chai tự động 146 4.6 Lựa chọn phương án thực hiện 148 4.6.1 Những yếu tố quyết định việc chọn lựa phương án thực hiện 148 4.6.2 Cụ thể về phương án thiết kế đã được chọn lựa 149 4.6.3 Tìm hiểu về cơ cấu Geneva được lựa chọn để thiết kế 152 4.6.3.1 Giới thiệu, cấu tạo và nguyên lý hoạt động 152 4.6.3.2 Một số so sánh về các cơ cấu biến chuyển động quay liên tục của động cơ thành chuyển động quay gián đoạn của đĩa sao kẹp chai 152 4.7 Trình tự tiến hành công việc 157 CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 166 5.1 Sơ đồ khối và nguyên lý làm việc 166 5.2 Xác định công suất động cơ 169 5.2.1 Tính toán công suất động cơ trục chính 170 5.2.2 Tính toán động cơ cụm cấp phôi trà 173 5.2.3 Tính toán công suất cụm lật chai trà 175 5.2.5 Tính toán công suất động cơ động cơ quay của băng truyền 176 5.2.6 Phân tích các thông số của nắp và chai cần sử dụng 177 5.3. Tính toán cơ cấu Geneva 183 5.4. Kiểm nghiệm độ bền của một số chi tiết, thành phần quan trọng trong máy 188 5.4.1 Kiểm tra độ bền Trục tịnh tiến của cụm đóng nắp 188 5.4.2 Kiểm tra độ bền Trục xoay mâm sao gạt chai 191 5.4.3 Kiểm nghiệm độ bền của mâm sao xoay chai 193 5.4.4 Kiểm nghiệm độ bền của giá đỡ động cơ đóng nắp 195 xi
13. 5.4.5 Kiểm nghiệm độ bền trục nối từ động cơ ra đến bánh dẫn của cơ cấu MAN 197 CHƯƠNG 6: CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM – KIỂM NGHIỆM ĐÁNH GIÁ 199 6.1 Những hình ảnh thực tế của máy đóng chai mà nhóm đã chế tạo ra được 199 6.2 Thực nghiệm – Đánh giá 201 CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 202 7.1 Kết luận 202 7.2 Hướng dẫn vận hành máy 203 7.3 Kiến nghị 203 7.4 Phương hướng phát triển của đề tài 204 TÀI LIỆU THAM KHẢO 205 xii
14. DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1. Lá trà xanh 7 Hình 2.2. Người nông dân đang thu hoạch chè 13 Hình 2.3. Đồn điền chè bạch kim trải ra bát ngát một màu xanh – Nguồn: Globaltimes 14 Hình 2.4. Vùng trà xanh Uji – Nguồn: Greenteajapan 15 Hình 2.5. Tuyến đường Inca – Nguồn: Lonely Planet 15 Hình 2.6. Vùng trà Darjeeling – Nguồn: Lonely Planet 16 Hình 2.7. Người địa phương hái chè ở vùng Hill Country, màu xanh của chè điểm xuyết màu áo sari truyền thống – Nguồn: Lonely Planet 17 Hình 2.8. Người dân địa phương thu hoạch trà 17 Hình 2.9. Coca cola – Ông hoàng trong ngành công nghiệp sản xuất đồ uống 24 Hình 2.10. Thị phần của những thương hiệu đồ uống lớn ở các nước thuộc Tiểu vùng Mekong 25 Hình 2.11. Nước đóng chai được dự báo sẽ dần lấn át thị trường nước có ga 29 Hình 2.12. Biểu đồ tăng trưởng của ngành đồ uống Việt Nam tính đến 12/2015 35 Hình 2.13 Biểu đồ lượng đồ uống giải khát các loại bán ra ở Việt Nam 37 Hình 2.14. Lượng cà phê và trà bán ra ở Việt Nam - Nguồn: BMI 37 Hình 2.15. Các sản phẩm nước ép đóng chai trên thị trường 38 Hình 2.16. Lý do người tiêu dùng chọn nước giải khát đóng chai 38 Hình 2.17. Thói quen uống nước đóng chai, nước giải khát 39 Hình 2.18. Trẻ em cũng có thói quen sử dụng nước uống đóng chai 39 Hình 2.19. Người lớn cũng không ngoại lệ 39 Hình 2.20. Thói quen uống nước giải khát đóng chai theo giới tính 40 Hình 2.21. Xu hướng chọn lựa các loại nước ép giải khát - Nguồn: Vinaresearch 40 Hình 2.22. Tần suất sử dụng nước giải khát đóng chai theo lứa tuổi 41 Hình 2.23. Lợi nhuận sau thuế bình quân của doanh nghiệp ngành đồ uống giai đoạn 2011-2015 (Đơn vị: triệu đồng). Nguồn: Vietnam Report 42 Hình 2.24. Dự báo tăng trưởng ngành thực phẩm và đồ uống đến năm 2019. Nguồn: BMI Research 43 Hình 2.25. Sản phẩm nước đóng chai tại các cửa hàng 45 Hình 2.26. Biểu đồ thị phần nước giải khát tại Việt Nam 47 Hình 2.27. Sự thâm nhập của những "ông lớn" nước ngoài là điều khó tránh khỏi khi tiềm lực của những đơn vị này là vô cùng hùng hậu và có chiến lược rất bài bản 48 xiii
15. Hình 2.28. Mạng PROFIBUS DP 51 Hình 2.29. Công nhân đang bóc tách hàng trong kho 52 Hình 2.30. Chai PET chuẩn bị đưa vào dây chuyền 52 Hình 2.31. Một người công nhân đang kiểm tra chai chuẩn bị chiết rót, đóng nắp tại nhà máy ở Indonesia 53 Hình 2.32. Một công nhân kiểm tra chai Sprite kính tại một nhà máy Coca-Cola Amatil, Indonesia. 53 Hình 2.33. Công nhân đang kiểm tra bể xử lý nước tại nhà máy Coca-Cola, Indonesia. 54 Hình 2.34. Công nhân tham gia vào một vài công đoạn trong dây chuyền 54 Hình 2.35. Những hình ảnh chụp tại một nhà máy Coca Cola năm 1955. 55 Hình 2.36. Máy chiết rót đóng nắp của ông ty AsiaStar Beverage Machinery Supplier 56 Hình 2.37. Dây chuyền đóng chai tự động của Tập đoàn Senim 58 Hình 2.38. Sản phẩm của Ifood Việt Nam 59 Hình 2.39. Các thiết bị sử dụng trong dây chuyền sản xuất nước giải khát trà xanh của Ifood Việt Nam 60 Hình 2.40. Công đoạn kiểm tra thùng chứa tại nhà máy 61 Hình 2.41a. Chai được vận chuyển bằng băng tải 62 Hình 2.41b. Sản phẩm không đạt yêu cầu được loại bỏ 62 Hình 2.42. Băng tải đưa chai PET vào máy 63 Hình 2.43. Chai được đưa đến Máy súc chai để vệ sinh, khử trùng chai 63 Hình 2.44. Máy chiết rót bơm chất lỏng vào chai 64 Hình 2.45. Máy đóng nắp thực hiện công đoạn đóng nắp chai tự động 64 Hình 2.46. Sản phẩm trên băng tải đưa vào máy gia nhiệt 65 Hình 2.47. Chai được đưa đến Máy tròng nhãn 65 Hình 2.48. Sản phẩm được vận chuyển đến khâu cuối cùng trên băng chuyền 66 Hình 2.49. Máy đóng thùng 66 Hình 2.50. Băng tải đưa thành phẩm ra kho 67 Hình 2.51. Toàn cảnh dây chuyền nhìn từ trên cao 67 Hình 2.52. Máy chiết rót chai PET Vinaro 70 Hình 2.53. Máy chiết rót đóng chai do Công ty Việt trung của Việt Nam chế tạo 71 Hình 3.1. Chai nhựa PET được sử dụng rất phổ biến trên thị trường 85 Hình 3.2. Ảnh minh họa: Chai PET thực phẩm 87 Hình 3.3. Việc thử thôi nhiễm rất quan trọng nếu không sẽ ảnh hưởng đến sức khỏe của người tiêu dùng. 88 xiv
16. Hình 3.4. Hệ thống dây chuyền chiết rót và đóng nắp chai nhựa 89 Hình 3.5. Công đoạn rửa chai 90 Hình 3.6. Chai được lật ngược 91 Hình 3.7. Chai được dựng đứng trở lại để băng tải chuyển đi đến công đoạn tiếp theo 91 Hình 3.8. Chất lỏng được chiết rót vào chai 92 Hình 3.9. Chai được đóng nắp cẩn thận 93 Hình 3.10. Chai được vận chuyển đến khâu tiếp theo nhờ băng chuyền 93 Hình 3.11. Chai được dán nhãn rồi chuyển vào kho từ đó phân phôi ra thị trường 94 Hình 3.12. Sản phẩm sau khi đã phân phối ra thị trường có bao bì bắt mát 94 Hình 3.13. Sơ đồ quy trình lọc nước tinh khiết 96 Hình 3.14. Nuôi cây con 99 Hình 3.15. Nuôi một số lượng lớn cây con 100 Hình 3.16. Hái trà 101 Hình 3.17. Trà Ô Long có hình dạng đặc trưng là được vê thành từng viên 102 Hình 3.18. Trà Ô long được chọn lựa rất kỹ càng 103 Hình 3.19. Trà được đưa vào máy hấp 103 Hình 3.20. Trà được vò lần đầu 104 Hình 3.21. Trà được ép thành viên cỡ lớn 105 Hình 3.22. Trà được sấy đến khi đạt độ ẩm yêu cầu 106 Hình 3.23. Trà Ô long thành phẩm 106 Hình 3.24. Thép không gỉ Inox 304 107 Hình 3.25. Cảm biến dùng trong ngành sản xuất thực phẩm 110 Hình 3.26. Rơle điện 111 Hình 3.27. Cấu tạo và các chân của role. 111 Hình 3.28. Hình ảnh thêm về Rờle. 112 Hình 3.29. Cấu tạo và tiêu chuẩn kích thước chân đế Rơle 112 Hình 3.30. Cấu tạo của động cơ điện 115 Hình 3.31. Nguyên lý hoaṭ đôṇ g của đôṇ g cơ điêṇ xoay chiều 116 Hình 3.32. Đôṇ g cơ điêṇ xoay chiều 3 pha 117 Hình 3.33. Đôṇ g cơ điêṇ xoay chiều 1 pha 118 Hình 3.34. Cấu tạo động cô xoay chiều 1 pha 118 Hình 3.35. Sơ đồ phân loại động cơ điện 119 Hình 3.36. Động cơ giảm tốc loại chân đế 120 Hình 3.37. Động cơ giảm tốc loại mặt bích 121 xv
17. Hình 3.38. Băng tải công nghiệp 123 Hình 3.39. Băng tải bố NN 124 Hình 3.40. Ứng dụng của băng tải bố 125 Hình 3.41. Băng tải con lăng 126 Hình 3.42. Kết cấu cáp thép 126 Hình 3.43. Băng tải cáp thép 127 Hình 3.44. Vật liệu của băng tải bố EP 128 Hình 3.45. Ứng dụng của băng tải bố EP 129 Hình 4.1. Cấp phôi bằng phễu rung 134 Hình 4.2a. Mô hình cấp phôi bằng phễu rung. 135 Hình 4.2b. Cơ cấu tự lựa phôi theo yêu cầu 135 Hình 4.3. Ứng dụng thực tế mô hình cấp phôi bằng phễu rung. 136 Hình 4.4. Cấp phôi bằng băng tải nghiên 137 Hình 4.5. Ứng dụng thực tế của băng tải nghiên trong dây chuyền đóng chai tự động 137 Hình 4.6. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của băng tải nghiên 138 Hình 4.7. Mô hình hệ thống đóng nắp dùng phương án cấp nắp bằng đĩa nghiên139 Hình 4.8. Đầu đóng nắp dẫn động bằng cam 140 Hình 4.9. Đóng nắp chai dẫn động bằng khí nén 142 Hình 4.10. Hình ảnh thực tế của ứng dụng khí nén vào dây chuyền đóng nắp chai 143 Hình 4.11. Máy đóng chai thủy tinh bán tự động 144 Hình 4.12. Cấu tạo đầu đóng nắp chai thủy tinh 145 Hình 4.13. Máy đóng chai nhựa cầm tay mini 145 Hình 4.14. Ứng dụng của băng tải trong hệ thống cấp chai tự động 146 Hình 4.15. Ứng dụng của băng tải xích để cấp chai tự động 147 Hình 4.16. Rãnh dẫn cấp nắp 149 Hình 4.17. Phương án thiết kế của nhóm 150 Hình 4.18. Tổng quát thiết kế 151 Hình 4.19. Cơ cấu GENEVA 152 Hình 4.20. Cơ cấu cam thùng 153 Hình 4.21a. Ứng dụng cơ cấu Geneva trong truyền động 2 trục vuông góc 154 Hình 4.21b. Ứng dụng cơ cấu Geneva trong truyền động 2 trục song song. 154 Hình 4.22. Truyền động gián đoạn bằng bánh răng khuyết 155 Hình 4.23. Xylanh khí nén kết hợp với chốt giữ sẽ tạo ra chuyển động quay gián đoạn 156 xvi
18. Hình 4.24. Bàn xoay - Rotary Stage 157 Hình 4.25. Gia công trục xoay và trục dẫn bằng máy tiện 158 Hình 4.26. Tiện trụ suốt bền mặt ngoài của trụ đỡ dài 159 Hình 4.27. Tiến hành gia công lỗ trong theo yêu cầu bản vẽ 159 Hình 4.28. Gia công trụ ngắn đỡ đĩa xoay bằng máy tiện 160 Hình 4.29. Gia công nối trục nối hộp giảm tốc với trục xoay chai bằng máy tiện 161 Hình 4.30. Gia công trụ đỡ đĩa vành khuyên đỡ chai bằng máy tiện 161 Hình 4.31. Tiến hành gia công bộ khung máy theo bản vẽ chuẩn bị lắp ghép. 162 Hình 4.32. Bộ khung đế đã hoàn thiện 162 Hình 4.33. Lắp cụm truyền động chính theo bản vẽ lắp. Đảm bảo đúng vị trí và yêu cầu truyền động 163 Hình 4.34. Cụm truyền động chính của máy đã hoàn thiện 163 Hình 4.35. Lắp mặt bàn lên khung máy. Sau đó căn chỉnh với vị trí của cụm truyền động chính lắp tiếp cụm trục xoay chai, mâm sao xoay chai. 164 Hình 4.36. Lắp ráp băng chuyền cấp chai. Căn chỉnh vị trí, thử sai. 164 Hình 4.37. Lắp tiếp cụm đóng nắp, giá đỡ động cơ đóng nắp 165 Hình 4.38. Thi công cụm cấp phôi trà và cụm cấp nắp chai 165 Hình 5.1. Cấu tạo tổng quát của máy 166 Hình 5.2. Hình ảnh tổng quan của máy đóng chai bán tự động sản xuất trà pha lạnh 167 Hình 5.3. Sơ đồ khối hoạt động của máy ứng với phương án thiết kế đã chọn 168 Hình 5.4. Sản phẩm trà pha lạnh 169 Hình 5.5. Cụm xoay khi có chai và trong chai đã có nước. 170 Tính toán bằng phần mềm Inventor 2015 170 Hình 5.6. Khối lượng cụm đóng nắp tính toán bằng phần mềm Inventor 2015 172 Hình 5.7a. Moment hoạt động trên trục ra động cơ 172 Hình 5.7b. Tính toán các thông số của cụm cấp phôi trà bằng phần mềm Inventor 2015 173 Hình 5.8. Tính toán các thông số của cụm lật chai bằng phần mềm Inventor 2015 175 Hình 5.9. Các thông số của nắp chai tính toán bằng phần mềm Inventor 177 Hình 5.10. Thông số của chai tính toán bằng phần mềm Inventor 178 Hình 5.11. Thông số kích thước của chai 179 Hình 5.12. Lực tác dụng vào chai khi siết nắp 180 Hình 5.13. Cơ cấu Geneva 183 Hình 5.14. Kiểm tra ứng suất cho phép của trục dẫn động cụm đóng nắp 189 xvii
19. Hình 5.15a. Kiểm tra lại ứng suất cho phép của trục dẫn động cụm đóng nắp 189 Hình 5.15b. Kiểm tra chuyển vị của trục dẫn động cụm đóng nắp 190 Hình 5.16. Kiểm tra hệ số an toàn của trục dẫn động cụm đóng nắp 191 Hình 5.17. Kiểm tra ứng suất cho phép của trục xoay mâm sao 191 Hình 5.18. Kiểm tra chuyển vị của trục xoay mâm sao 192 Hình 5.19. Kiểm tra hệ số an toàn của trục xoay mâm sao 192 Hình 5.20. Kiểm tra ứng suất cho phép của mâm sao gạt chai 193 Hình 5.21. Kiểm tra chuyển vị của mâm sao 194 Hình 5.22. Kiểm tra hệ số an toàn của mâm sao 194 Hình 5.23. Kiểm nghiệm ứng suất cho phép của giá đỡ động cơ 195 Hình 5.24. Kiểm tra chuyển vị của giá đỡ động cơ 196 Hình 5.25. Kiểm tra hệ số an toàn của giá đỡ động cơ 196 Hình 5.26. Kiểm nghiệm ứng suất cho phép của trục dẫn động 197 Hình 5.27. Kiểm nghiệm chuyển vị của trục dẫn động 198 Hình 5.28. Kiểm tra hệ số an toàn của trục dẫn động 198 Hình 6.1. Hình ảnh thực tế của máy 199 Hình 6.2. Cụm truyền động chính của máy 200 xviii
20. DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1. Một số quốc gia tiêu thụ nước giải khát nhiều nhất thế giới năm 2006 30 Bảng 2.2. Tiêu thụ nước giải khát bình quân đầu người theo khu vực năm 2006 Đơn vị tính: lít/người/năm 31 Bảng 2.3. Thị trường nước giải khát ở Việt Nam – Nguồn: IBM 37 Bảng 2.3. Thị phần ngành nước giải khát đóng chai của 10 doanh nghiệp đứng đầu cả nước năm 2012 49 Bảng 2.4. Thông số máy đóng chai tự động của công ty AsiaStar sản xuất 57 Bảng 2.5. Thông số máy đóng chai tự động của Tập đoàn Senim 58 Bảng 2.6. Thông số của máy đóng chai do công ty Việt Trung chế tạo 70 Bảng 3.1. Tỉ trong của một số loại vật liệu 80 Bảng 3.2. Nhiệt độ mềm của một số loại nhựa 80 Bảng 3.3. Hệ số giản nở của một số loại vật liệu 80 Bảng 3.4. NHIỆT ĐỘ BIẾN DẠNG (HĐT) 81 Bảng 3.5. Một số chỉ tiêu cơ bản của các loại nhựa thông dụng. 83 Bảng 3.6. So sánh về tiêu chuẩn bao bì Polystyren của Việt Nam và Hàn Quốc 86 Bảng 3.7. Bảng thử thôi nhiễm đối với bao bì dạng chai nhựa PET 88 Bảng 3.9. Thông số băng tải bố NN 125 Bảng 3.10. Một vài thông số của băng tải thép 128 Bảng 5.1. Thông số Động cơ trục chính (Động cơ được đánh số 8) 173 Bảng 5.2. Tính toán chọn động cơ theo trang web của hãng Oriental Motor 174 Bảng 5.3. Thông số động cơ của cụm cấp phôi trà (Động cơ đánh số 4 ) 174 Bảng 5.4. Tính toán chọn động cơ theo trang web của hãng Oriental Motor 176 Bảng 5.5. Thông số động cơ băng chuyền cấp chai (Động cơ đánh số 1) 176 Bảng 5.6. Thông số động cơ xoáy đầu đóng nắp (Động cơ đánh số 7) 180 xix
21. DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT EGCG Epigalocatechingalat URC Universal Robina Corporation FAO Food and Agriculture Organization of the United Nations ICEA ISTITUTO CERTIFICAZIONE ETICA AMBIENTALE GIA Global Industry Analysts BMI Business Monitor International PET Polyethylene terephthalate PC PolyCarbonate PI Polyimide PPO Poly Phenylene Oxide POM Polyoxymethylene LDPE Low - Density Polyethylene ABS Acrylonitrin Butadien Styren PMMA Poly Methyl Methacrylate PTFE Poly Tetra Fluorethylene QCVN Quy Chuẩn Việt Nam AOAC Association of Official Analytical Chemists SMEWW Standard Methods for the Examination of Water and Waste Water US EPA United States Environmental Protection Agency United States Environmental Protection Agency TCU True Color Unit NTU Nephelometric Turbidity Unit pCi/l Picocuri per litre NSF National Sanitary Foundation xx
22. S K L 0 0 2 1 5 4