đồ án NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ 3D inventor, CHẾ TẠO MÁY GỌT VỎ QUẢ DỪA TƯƠI
Nhiệm vụ (yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu):
- Nội dung:
+ Tính lực cần thiết của bộ dao cắt
+ Chọn động cơ, hệ thống truyền động
+ Phân tích bố trí hệ thống truyền động
+ Kiểm nghiệm, thu thập số liệu, điều chỉnh các thông số cần thiết
- Số liệu ban đầu:
+ Năng suất máy>100 (trái/giờ)
LỜI MỞ ĐẦU
Dừa tươi là loại nước giải khát được ưa chuộng. Vì thế nhu cầu sử dụng các sản phẩm từ dừa rất lớn đặc biệt là dừa đã qua quá trình cắt gọt nhằm giảm kích thước, trọng lượng, thuận tiện di chuyển. Hiện nay phương pháp gọt dừa thủ công vẫn được sử dụng dù còn nhiều hạn chế như: Thời gian gọt lâu, an toàn lao động trong quá trình cắt gọt, chưa tạo được niềm tin nơi người tiêu dùng…Vì vậy, cần “ Nghiên Cứu, Thiết Kế, Chế Tạo Máy Gọt Vỏ Quả Dừa Tươi ” để giải quyết các vấn đề trên.
Quá trình gọt dừa lâu, không muốn khách phải chờ nên một số hộ kinh doanh nước giải khát đã gọt sẵn và ngâm dừa bằng nước tẩy trắng. Việc làm này ảnh hưởng đến sức khoẻ, làm mất niềm tin của người tiêu dùng. Mặc khác, các máy gọt dừa đang có trên thị trường chưa có tính tự động hoá cao, một số máy yêu cầu trang bị hệ thống khí nén khiến người tiêu dùng gặp khó khăn trong quá trình tiếp cận, sử dụng. Mục tiêu của đề tài nhằm thiết kế, chế tạo máy gọt dừa tươi có tính tự động hoá cao, dễ sử dụng, giá cả phù hợp.
Phạm vi nghiên cứu đề tài tập trung vào thiết kế hệ thống truyền động cơ khí, chọn ra mô hình phù hợp nhờ vào các phần mền thiết kế như Inventor, Solidwork và tiến hành chế tạo, thử nghiệm và đánh giá khả năng thương mại sản phẩm.
LỜI CẢM ƠN
Sau khi học xong chương trình đào tạo của nhà trường thuộc ngành cơ khí, kết hợp với sự hiểu biết của chúng em, cùng với việc thực tập trong thời gian qua em đã tìm hiểu và học hỏi rất nhiều điều. Nay nhóm em được làm khoá luận tốt nghiệp với đề tài “Nghiên Cứu, Thiết Kế, Chế Tạo Máy Gọt Vỏ Quả Dừa Tươi”. Qua khoá luận tốt nghiệp, mỗi người chúng em có thể tổng hợp và trang bị thêm cho mình những kiến thức về chế tao máy nói chung và chế tạo máy sản xuất lương thực thực phẩm nói riêng.
Hơn 4 tháng nghiên cứu, tìm hiểu, chế tạo cộng với sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy .......................và sự giúp đỡ của các thầy cô trong khoa Cơ Khí, nhóm đã hoàn thành khoá luận. Mặc dù được trang bị các kiến thức cơ bản, nhưng do khả năng cùng với hiểu biết thực tế còn hạn chế, nên không thể tránh khỏi những thiếu sót về kỹ thuật cũng như nội dung. Chúng em mong nhận được sự góp ý của quý thầy cô để đề tài có tính khoa học và được hoàn thiện hơn.
Chúng em xin chân thành cám ơn!
MỤC LỤC
NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
LỜI MỞ ĐẦU
LỜI CẢM ƠN
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN
MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ẢNH
DANH MỤC BẢNG BIỂU
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CÔNG VIÊC TRỒNG VÀ THU HOẠCH DỪA TƯƠI. 1
1.1 Giới thiệu chung về cây dừa. 1
1.2 Đặc tính quả. 1
1.3 Công dụng quả dừa. 3
1.4 Các loại dừa ở Việt Nam.. 3
1.5 Quá trình thu hoạch dừa làm nguyên liệu. 5
1.6 Phương pháp gọt dừa. 6
CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ MÁY GỌT VỎ DỪA TƯƠI. 8
2.1 Giới thiệu tổng quan về một số máy gọt dừa có trên thị trường. 8
2.2 Khảo sát nhu cầu và xác định yêu cầu kỹ thuật10
2.2.1 Yêu cầu máy. 10
2.2.2 Cơ cấu làm việc máy. 10
2.3 Đưa ra các phương án chế tạo. 10
2.4 Đánh giá và chọn ý tưởng. 13
2.5 Thiết kế, bố trí chung. 13
2.6 Chọn phương án truyền động. 17
2.6.1 Cấu tạo máy. 17
2.6.2 Nguyên lý hoạt động. 18
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG.. 19
3.1 Cơ cấu dao cắt19
3.1.1 Cơ sở lý thuyết của quá trình cắt bằng lưỡi dao. 19
3.1.2 Tính toán thông số bộ dao cắt19
3.1.3 Chọn vật liệu làm dao. 28
3.2 Tính chọn cơ cấu trượt dao. 30
3.2.1 Tính ụ trượt dao cắt thân dừa. 31
3.2.2 Tính thanh chữ T chạy dao cắt thân dừa. 34
3.2.3 Tính toán ụ chạy dao cắt vai dừa. 38
3.2.4 Tính thanh chữ T chạy dao cắt vai dừa. 41
3.2.5 Chọn chông kẹp dừa. 45
3.3 Chọn động cơ điện. 47
3.3.1 Động cơ truyền động trục chính (1)47
3.3.2 Động cơ chạy dao cắt thân (2)48
3.3.3 Động cơ chạy dao cắt vai (3)48
3.3.4 Động cơ chạy dao cắt cuống (4)49
3.4 Thiết kế bộ truyền đai50
3.5 Thiết kế trục, then kiểm nghiệm trục và chọn ổ lăn. 54
3.5.1 Chọn vật liệu. 54
3.5.2 Tính toán các thông số động học của trục quay dừa. 54
3.5.3 Tính toán chọn then bằng. 57
3.5.4 Tính kiểm nghiệm độ bền trục. 57
3.5.5 Tính toán thiết kế ổ bi chặn hai dãy cho trục chính. 59
3.6 Tính toán trục vít me dao cắt thân và ổ bi đỡ chặn. 61
3.6.1 Tính trục vít me. 61
3.6.2 Tính chọn ổ bi đỡ trục vít me chạy dao cắt thân dừa. 63
3.7 Tính toán trục vít me dao cắt cuống dừa và ổ bi63
3.7.1 Tính toán trục vít me dao cắt cuống dừa. 63
3.7.2 Tính chọn ổ bi đỡ trục vít me chạy dao cắt cuống dừa. 66
3.8 Thiết kế bộ truyền thanh răng, bánh răng. 67
3.8.1 Chọn vật liệu và cách nhiệt luyện. 67
3.8.2 Xác định ứng suất pháp cho phép. 67
3.8.3 Ứng suất uốn. 69
3.8.4 Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải70
3.8.5 Tính khoảng cách trục. 70
3.8.6 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc. 71
3.9 Tính toán thiết kế bộ truyền động xích chạy dao cắt cuống dừa. 74
3.9.1 Chọn loại xích. 74
3.9.2 Xác định các thông số của xích và bộ truyền xích. 74
3.9.3 Thiết kế kết cấu đĩa xích và xác định lực tác dụng lên trục. 76
3.10 Tính toán thiết kế bộ truyền động xích chạy dao cắt thân. 77
3.10.1 Chọn loại xích. 77
3.10.2 Xác định các thông số của xích và bộ truyền xích. 77
3.10.3 Thiết kế kết cấu đĩa xích và xác định lực tác dụng lên trục. 80
CHƯƠNG 4: QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO, LẮP RÁP VÀ THỬ NGHIỆM... 82
4.1 Hàn thân máy. 82
4.2 Cụm trục chính. 84
4.3 Cụm tăng đưa công tắc hành trình dao cắt thân. 84
4.4 Thước điều chỉnh. 85
4.5 Cụm dao cắt thân. 86
4.6 Dao cắt vai87
4.7 Dao cắt cuống. 88
4.8 Cụm tay kẹp dừa. 88
4.9 Mạch điện. 89
4.10 Quá trình thực nghiệm.. 90
CHƯƠNG 5: ĐÁNH GIÁ VÀ KIẾN NGHỊ. 92
5.1 Kết quả thực nghiệm.. 92
5.1.1 Năng suất máy. 92
5.1.2 Biên dạng quả dừa sau cắt gọt93
5.2 Nhận xét và đánh giá. 94
5.3 Kiến nghị95
5.4 Phương hướng phát triển đề tài96
5.5 Hướng dẫn sử dụng và bảo quản. 97
5.5.1 Hướng dẫn sử dụng. 97
5.5.2 Cách bảo quản. 97
TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 98
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Cây dừa xiêm lùn... 1
Hình 1.2: Mặt cắt ngang của trái dừa... 1
Hình 1.3: Biểu đồ tần suất phân bố đường kính... 2
Hình 1.4: Biểu đồ tần suất phân bố chiều cao... 2
Hình 1.5: Dừa xiêm xanh... 3
Hình 1.6: Dừa xiêm đỏ... 4
Hình 1.7: Dừa ẻo nâu... 4
Hình 1.8: Cơ sở bán dừa tại Gò Vấp... 5
Hình 1.9: Gọt dừa bằng phương pháp thủ công... 6
Hình 1.10: Phương pháp gọt dừa bằng máy... 6
Hình 1.11: Phát triển năng suất và sản lượng dừa ở Việt Nam... 7
Hình 2.1: Máy gọt dừa tại hội chợ nông sản Bến Tre... 8
Hình 2.2: Máy gọt dừa bán tại TP. Hồ Chí Minh... 8
Hình 2.3: Máy gọt dừa bán tại Bình Dương... 9
Hình 2.4: Máy gọt dừa sử dụng công cơ điện – khí nén... 11
Hình 2.5: Máy gọt dừa dùng sức người... 12
Hình 2.6: Máy gọt dừa sử dụng động cơ điện... 12
Hình 2.7: Khả năng quan sát của con người... 14
Hình 2.8: Tư thế ngồi khi làm việc với máy... 15
Hình 2.9: Tư thế đứng khi làm việc với máy... 15
Hình 2.10: Mô hình truyền động của máy ... 17
Hình 3.1: Góc thiết kế bộ dao cắt... 20
Hình 3.2: Góc thiết kế lưỡi dao cắt thân dừa... 20
Hình 3.3: Biểu đồ tương quan giữa biến dạng và áp lực nén... 21
Hình 3.4: Góc thiết kế lưỡi dao cắt thân dừa... 22
Hình 3.5: Dao cắt thân dừa... 24
Hình 3.6: Góc thiết kế lưỡi dao cắt vai dừa... 25
Hình 3.7: Dao cắt vai dừa... 27
Hình 3.8: Dao cắt cuống dừa... 27
Hình 3.9: Mô phỏng ứng suất dao trên SolidWork... 29
Hình 3.10: Vị trí bộ dao cắt... 29
Hình 3.11: Gối đỡ ổ bi trượt... 30
Hình 3.12: Rãnh mang cá... 30
Hình 3.13: Ụ trượt rãnh chữ T... 31
Hình 3.14: Kích thước ụ dao... 31
Hình 3.15: Hệ tọa độ trọng tâm ụ trượt dao... 32
Hình 3.16: Kích thước thanh trượt dao chữ T... 34
Hình 3.17: Hệ toạ độ trục trọng tâm của thanh chữ T chạy dao cắt thân ... 35
Hình 3.18: Ứng suất thanh trượt dao cắt thân... 36
Hình 3.19: Chuyển vị thanh trượt dao cắt thân... 38
Hình 3.20: Kích thước mặt cắt ụ kẹp dừa... 38
Hình 3.21: Momen quán tính của từng hình so với C (0;29,3)…….………... 39
Hình 3.22: Kích thước thanh chữ T... 41
Hình 3.23: Hệ tọa độ trục XCY của thanh chữ T dao cắt nón... 41
Hình 3.24: Kiểm tra ứng suất thanh trượt dao cắt vai... 43
Hình 3.25: Kiểm tra chuyển vị thanh trượt dao cắt vai... 45
Hình 3.26: Cụm chông kẹp dừa... 46
Hình 3.27: Chọn tiết diện đai theo số vòng quay và công suất động cơ... 50
Hình 3.28: Bộ bánh đai... 53
Hình 3.29: Phân bố lực trên trục... 54
Hình 3.30: Lực phân bố trên mặt phẳng YOZ... 55
Hình 3.31: Lực phân bố trên mặt phẳng XOZ... 55
Hình 3.32: Biểu đồ momen trục... 56
Hình 3.33: Trục chính......... 57
Hình 3.34: Ổ đỡ trục chính..............................................................60
Hình 3.35: Ổ đỡ trục vít me chạy dao cắt cuống............................................................................................................... 67
Hình 3.36: Cụm thanh răng, bánh răng... 73
Hình 3.37: Bộ truyền xích chạy dao cắt thân và dao cắt cuống 81
Hình 4.1: Hàn khung dưới................................................................... 82
Hình 4.2: Hàn khung trên..................................................................... 82
Hình 4.3: Sơn khung máy..................................................................... 83
Hình 4.4: Cụm trục chính....................................................................84
Hình 4.5: Cụm tăng đưa công tắc hành trình dao cắt thân....................................................................................................... 84
Hình 4.6: Thước điều chỉnh hành trình chạy dao cắt thân....................................................................................................... 85
Hình 4.7: Thước so cữ 85
Hình 4.8: Cụm dao cắt thân...................................... 86
Hình 4.9: Cụm dao cắt vai....................................................87
Hình 4.10: Cụm dao cắt cuống.................................................... 88
Hình 4.11: Cụm tay kẹp dừa 88
Hình 4.12: Mạch điện.........................................................89
Hình 5.1: Kết quả thử nghiệm máy gọt dừa... 92
Hình 5.2: Biểu đồ so sánh thời gian gọt máy và gọt thủ công... 93
Hình 5.3: Quả dừa thành phẩm hoàn chỉnh... 94
Hình 5.4: Máy gọt dừa hoàn thiện... 94
Hình 5.5: Tăng đưa công tắc hành trình dao cắt thân dừa... 96
Hình 5.6: Cữ tự lựa công tắc hành trình dao cắt vai dừa... 97
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Số liệu thống kê về nhu cầu dừa tươi tại TP.HCM... 7
Bảng 2.1: Ma trận quyết định... 13
Bảng 2.2: Bảng tổng hợp số đo nhân trắc học người Việt Nam... 14
Bảng 2.3: So sánh các tư thế làm việc... 16
Bảng 2.4: Những ưu điểm của tư thế làm việc... 16
Bảng 3.1: Kết quả giá trị biến dạng theo % độ biến dạng... 21
Bảng 3.2: Thông số thép làm dao... 28
Bảng 3.3: Hệ tọa độ trọng tâm của hình so với C(0;29,3)... 32
Bảng 3.4: Hệ tọa độ trọng tâm của hình so với C(0;19,5)... 34
Bảng 3.5: Kết quả tính thanh chữ T chạy dao cắt thân... 35
Bảng 3.6: Kết quả tính... 37
Bảng 3.7: Hệ tọa độ trọng tâm của hình so với C(0;29,3)... 39
Bảng 3.8: Hệ tọa độ trọng tâm của hình so với C(0;19,5)... 42
Bảng 3.9: Kết quả tính thanh chữ T chạy dao cắt vai... 42
Bảng 3.10: Thông số thép CT3... 44
Bảng 3.11: Thông số động cơ điện... 50
Bảng 3.12: Thông số kích thước đai A... 51
Bảng 3.13: Kết quả kiểm nghiệm độ bền trục... 59
Bảng 3.14: Thông số bánh răng trong bộ truyền thanh răng −bánh răng... 73
Bảng 4.1: Thông số điều chỉnh cữ dao cắt thân dừa... 86
Bảng 4.2: Các giai đoạn thử nghiệm... 90
Bảng 5.1: Thời gian khi dùng máy gọt dừa và khi gọt thủ công... 92
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CÔNG VIÊC TRỒNG VÀ THU HOẠCH DỪA TƯƠI
1.1 Giới thiệu chung về cây dừa
Dừa là một loài cây trong họ Cau (Arecaceae). Nó cũng là thành viên duy nhất trong chi Cocos và là một loại cây lớn, thân đơn trục (nhiều khi gọi là nhóm thân cau dừa) có thể cao tới 30m, cuống và gân chính dài 4-6m các thùy với gân cấp 2 có thể dài 60-90cm.
Hình 1.1: Cây xiêm lùn
(nguồn: https://duaxiemvietnam.wordpress.com/dua-kho/, 15/8/2017 )
1.2 Đặc tính quả
Hình 1.2: Mặt cắt ngang của trái dừa
(nguồn: http://duabentre.info/su-dung-mun-xo-dua-lam-gia-the-trong-rau-sachrau-mam/, 15/8/2017 )
+ Dừa thuộc loại quả khô đơn độc hay quả hạch có xơ-nhân cứng. Vỏ dừa bao gồm: 30% xơ dừa, 70% bụi xơ dừa. Bụi xơ dừa có đặc tính hút ẩm và giữ ẩm cao (400-600% thể tích chính nó). Gáo dừa dày khoảng 3-6mm và có hình dạng khác nhau tuỳ giống, nhưng thường có hình hơi tròn, hơi dẹt ở phần đáy và thuôn nhọn ở phần trên.
+ Vỏ dừa là một dạng composit sợi thực vật tự nhiên vì vậy để phá vỡ cấu trúc này cần tác động một lực xé ngang cho vỏ dừa có độ lớn G =189,5 N[5].
+ Độ dày trung bình của vỏ dừa từ 30mm (phần đỉnh quả dừa), 40mm ( phần đầu dừa), 17mm (phần thân dừa).
Hình 1.3: Biểu đồ tần xuất phân bố đường kính [7]
Hình 1.4: Biểu đồ tần xuất phân bố chiều cao [7]
Từ hình (1.3) và (1.4) có thể thấy rằng tần số xuất hiện nhiều nhất ở quả dừa có đường kính 17cm và chiều cao 20cm. Vì vậy, thông số chiều cao 20cm và đường kính 17cm làm kích thước tiêu chuẩn để thực hiện việc tính toán.
1.3 Công dụng quả dừa
- Do đặc tính dồi dào vitamin, khoáng chất và chất dinh dưỡng hơn hẳn các thức uống khác, nước dừa là một thức uống năng lượng tuyệt vời. Trong đó, nước dừa có chứa ít đường và hàm lượng natri ít hơn hẳn so với các nước uống thể thao khác nhưng lại có nhiều kali, canxi và chloride giúp bổ sung và nâng cao mức năng lượng của cơ thể cho năng lượng tối ưu.
- Nước dừa nằm trong khoang bên trong quả dừa có chứa các chất như đường, đạm, chất chống ôxi hóa, các vitamin và khoáng chất, là nguồn cung cấp và tạo ra cân bằng điện giải đẳng trương tốt cũng như là nguồn thực phẩm bổ dưỡng.
- Gỗ dừa có thể dùng làm đồ mỹ nghệ hoặc làm vật liệu cho một số công trình xây dựng đặc biệt (nổi tiếng nhất là cung điện Dừa tại Manila)
( nguồn: https://taothongthai.com/dua/,16/8/2017 )
1.4 Các loại dừa ở Việt Nam
Dừa xiêm xanh:
Là giống dừa uống nước phổ biến nhất ở đồng bằng sông Cửu Long, ra hoa sớm sau khoảng 2,5−3 năm trồng, năng suất bình quân 140-150 trái/cây/năm, vỏ mỏng có màu xanh, nước có vị ngọt thanh (7-7,5% đường), thể tích nước 250-350 ml/trái, có nhu cầu tiêu thụ rộng rãi trên thị trường.
Hình 1.5: Dừa xiêm xanh
( nguồn: https://duaxiemvietnam.wordpress.com/dua-kho/, 16/8/2017 )
Dừa xiêm đỏ:
Là giống dừa uống nước phổ biến thứ hai ở đồng bằng sông Cửu Long, ra hoa sớm sau khoảng 3 năm trồng, năng suất bình quân 140-150 trái/cây/năm, vỏ trái mỏng có màu nâu đỏ, nước có vị ngọt thanh (7-7,5% đường), thể tích nước 250-350 ml/trái.
Hình 1.6: Dừa xiêm đỏ
( nguồn: https://duaxiemvietnam.wordpress.com/dua-kho/,16/8/2017)
Dừa ẻo nâu:
Là giống dừa uống nước có trái rất sai, kích thước nhỏ, vỏ trái có màu nâu, nước ngọt (7-7,5% đường), thể tích nước 100-150 ml/trái, năng suất 250-300 trái/cây/năm, có thể sử dụng để làm kem dừa, rau câu dừa và tạo cảnh quan cho du lịch sinh thái.
Hình 1.7: Dừa ẻo Nâu
( nguồn: https://duaxiemvietnam.wordpress.com/dua-kho/, 16/8//2017)
1.5 Quá trình thu hoạch dừa làm nguyên liệu
Dừa là loại cây cho trái quanh năm nhờ vào vùng đất giàu phù sa và được bồi đắp hằng năm bởi hệ thống sông Cửu Long.Vì vậy việc thu hoạch dừa là theo một quy trình tuần hoàn của loại đặc sản này, cứ vào mỗi tháng là người dân sẽ thu hoạch một lần. Vấn đề là làm thế nào để nhận biết quả dừa đã đến lúc thu hoạch, như thế nào là chất lượng. Việc này được người dân tích luỹ từ quá trình, được đúc kết từ thự tế, từ kinh nghiệm của người dân nơi đây.
Bộ dụng cụ hành nghề đơn giản là con dao, cuộn dây luộc và cái nài. Mỗi ngày tuỳ vào tay nghề mỗi người có thể trèo hái dừa từ 20-30 cây, đối với dừa tươi, thợ phải dùng dây luộc dài chuyền nhẹ buồng dừa để không bị vỡ. Người đi thu hoạch sẽ dùng lưỡi dao có hình bán nguyệt mà người địa phương gọi là câu liêm, nối vào một đoạn cây dài vừa tầm để hái dừa mà địa phương gọi là “giật dừa”. Đoạn cây này được làm bằng cây tre hoặc cây tầm vong có hình dáng thẳng và được phơi khô cho nhẹ để thuận lợi trong quá trình thu hoạch.
. Hình 1.8: Cơ sở bán dừa tại Gò Vấp ( nguồn: tác giả)
1.6 Phương pháp gọt dừa
Phương pháp thủ công: Dùng những dụng cụ cắt gọt phổ biến như dao, rựa,...để gọt dừa và gọt hết lớp vỏ xanh ở bên ngoài nên cho năng suất và độ an toàn thấp.
Hình 1.9: Gọt dừa bằng phương pháp thủ công (nguồn: tác giả)
Phương pháp gọt vỏ bằng máy: Quả dừa được định vị trên máy gọt, sau đó đưa lưỡi dao gọt vỏ dừa nhằm loại bỏ những phần da xanh để tạo ra biên dạng dừa theo ý muốn, vừa thẩm mỹ, vừa nhanh gọn, người vận hành máy không cần tốn nhiều sức.
Hình 1.10: Phương pháp gọt vỏ bằng máy
(nguồn: https://sieuthihaiminh.vn/may-got-vo-dua-yamafuji-hm750.html, 22/8/2017)
Nhận xét: Phương pháp gọt dừa thủ công và máy gọt dừa hiện có trên thị trường đa số dùng tay để điều chỉnh dao cắt nên cho năng suất và độ an toàn thấp.
Bảng 1.1: Số liệu thống kê về nhu cầu dừa tươi tại TP.Hồ Chí Minh
|
Nội dung khảo sát |
|
Địa chỉ cửa hàng |
|
||
|
|
|
|||
|
Số lượng (trái/ ngày) |
25 đến 30 trái |
Khoảng 60 trái |
>70 trái/ngày |
||
|
Lơi nhuận (VND) |
200000 |
400000-500000 |
500000-600000 |
||
|
Phương pháp gọt |
Gọt dừa bằng tay |
Gọt dừa bằng tay |
Gọt dừa bằng tay |
||
|
Thời gian gọt dừa |
58 |
47 |
47 |
Hình 1.11: Phát triển năng suất và sản lượng dừa ở Việt Nam
( nguồn: http://iasvn.org/homepage/Phat-trien-nganh-dua-5938.html, 19/8/2017 )
Kết luận: Dựa vào bảng thống kê số liệu từ các cửa hàng bán dừa tại khu vực quận Gò Vấp và huyện Củ Chi và máy các gọt dừa đang được bán trên thị trường có thể thấy cần có giải pháp thiết kế, chế tạo máy gọt dừa tươi nhằm thay thế các phương án gọt dừa truyền thống, giải quyết các vấn đề về năng suất, giá thành máy và cải tiến một số tính năng máy gọt dừa đang lưu hành.
CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ MÁY GỌT VỎ DỪA TƯƠI
2.1 Giới thiệu tổng quan về một số máy gọt dừa có trên thị trường
Hình 2.1: Máy gọt dừa tại hội chợ nông sản Bến Tre
( nguồn: https://m.2lua.vn/article/sang-che-thanh-cong-may-got-vo-dua-tuoi-11604.html?hl=en, 16/8/2017)
Máy gọt dừa (hình 2.1) tại Bến Tre được vận hành bằng cơ điện (gồm 1 motor điện: 1,5 Hp, tốc độ quay 120 vòng/phút) dùng sức người tịnh tiến các con dao cắt lớp vỏ dừa, phần cuống dừa chưa được cắt gọt. Thời gian máy gọt 1 trái dừa là 1 phút. Các bộ phận tiếp xúc với nhựa dừa không được chống rỉ sét, sau một thời gian sử dụng các chi tiết hao mòn dẫn đến ảnh hưởng trong quá trình làm việc và độ an toàn cho máy.
Hình 2.2: Máy gọt dừa bán tại TP.Hồ Chí Minh
( nguồn: https://m.2lua.vn/article/may-got-vo-dua-tuoi-11604.html?hl=en,16/8/2017)
Máy gọt dừa bán tại quận Bình Tân, TP.HỒ CHÍ MINH (hình 2.2) có thiết kế gần giống với máy gọt dừa bán tại Bến Tre nhưng được sơn chống rỉ sét. Cơ cấu tiến dao hoàn toàn bằng tay, các con dao được làm chắc chắn nên tạo cảm giác yên tâm khi sử dụng. Máy thiết kế phù hợp cho tư thế đứng và ngồi trên ghế cao. Phần cuống dừa vẫn chưa được cắt gọt trên máy mà phải chuyển qua một cơ cấu khác. Tổng thời gian cắt gọt bao gồm cả cắt cuống là hơn 50 giây.
Hình 2.3: Máy gọt dừa bán tại Bình Dương
( nguồn: http://tanphatco.vn/San-Pham/May-Nong-Nghiep.aspx, 16/8/2017 )
Máy gọt dừa bán tại Bình Dương (hình 2.3) có thiết kế đơn giản, nhỏ gọn nên thích hợp cho các hộ kinh doanh nhỏ lẻ. Máy được làm bằng INOX tại các bộ phận tiếp xúc với quả dừa nên độ an toàn thực phẩm cao hơn các máy trước đó. Các cơ cấu tiến dao hoàn toàn bằng tay, phần cuống phải chuyển qua một cơ cấu khác để cắt. Tổng thời gian cắt gọt bao gồm cả cắt cuống là hơn 50 giây.
Nhận xét: Phần lớncác máy gọt dừa trên thị trường có thiết kế đơn giản, các con dao tịnh tiến bằng tay, phần cuống dừa chưa được cắt bỏ. Một số máy không đảm bảo vệ sinh thực phẩm khi máy bị rỉ sét tại những bộ phận tiếp xúc với bề mặt quả dừa.
2.2 Khảo sát nhu cầu và xác định yêu cầu kỹ thuật
Thông qua việc khảo sát một số của hàng bán dừa tươi tại khu vực quận Gò Vấp và huyện Củ Chi về doanh số bán dừa bảng [1.1], phương pháp cắt gọt, khả năng trang bị các máy móc hỗ trợ, mức độ hài lòng của người tiêu dùng, cũng như một số máy gọt dừa đang bán trên thị trường…Từ đó nhóm đã đưa ra một số yêu cầu kỹ thuật để máy sau khi chế tạo có thể dễ dàng tiếp cận người tiêu dùng (các hộ gia đình kinh doanh nước giải khát) nhằm giải quyết một số vấn đề gặp phải khi sử dụng phương pháp gọt dừa truyền thống và tạo niềm tin nơi người tiêu dùng.
2.2.1 Yêu cầu máy
+ Cơ cấu đơn giản.
+ Ổn định và chính xác.
+ Năng suất cao.
+ Giá thành hợp lý.
+ An toàn cho người sử dụng (an toàn lao động, an toàn vệ sinh thực phẩm).
+ Dễ dàng sửa chữa, thay thế.
2.2.2 Cơ cấu làm việc máy
+ Cấp nguyên liệu dừa tươi.
+ Kẹp dừa.
+ Dao cắt bỏ phần vỏ xung quanh trái dừa và cắt phần trên trái dừa.
+ Dao cắt phần cuống dừa.
2.3 Đưa ra các phương án chế tạo
Phương án 1: Máy sử dụng động cơ điện để làm quay trái dừa, cắt vai và thân dừa bằng dao sử dụng cơ cấu khí nén.
- Ưu điểm:
+ Khả năng tự động hóa cao.
+ Giảm rung động khi làm việc.
+ Sử dụng hệ thống khí nén nên cơ cấu nhỏ gọn.
- Nhược điểm:
+ Bị hạn chế ở hình dạng quả dừa khi cắt.
+ Quá trình cắt đôi khi xảy ra hiện tượng quả dừa bị văng khỏi bàn chông vì cuống dừa mềm.
+ Chi phí cao chế tạo cao, yêu cầu trang bị hệ thống khí nén khi làm việc.
Hình 2.4: Máy gọt dừa sử dụng động cơ điện - khí nén ( nguồn: tác giả)
Phương án 2: Quay trái dừa bằng sức người (bộ truyền xích) cơ cấu cắt gọt được điều khiển hoàn toàn bằng tay không sử dụng động cơ điện.
- Ưu điểm:
+ Cấu tạo đơn giản.
+ Không phụ thuộc vào nguồn điện.
+ Giá thành chế tạo thấp.
- Nhược điểm:
+ Năng suất không cao.
+ Sử dụng sức người.
+ Rung động cao trong quá trình vận hành.
Hình 2.5: Máy gọt dừa dùng sức người ( nguồn: tác giả)
Phương án 3: Máy sử dụng động cơ điện để làm quay trái dừa, cắt vai và thân dừa sử dụng động cơ giảm tốc truyền động cho cơ cấu vitme-đai ốc, thanh răng-bánh răng. Phần cuống dừa cắt bằng dao di trượt trên ổ dao.
- Ưu điểm:
+ Thiết kế đơn giản, giá thành hợp lý.
+ Năng suất cao.
+ Dễ sử dụng và sửa chữa.
- Nhược điểm:
+ Quá trình cấp phôi dừa, kẹp dừa vẫn chưa được tự động hóa.
Hình 2.6: Máy gọt dừa sử dụng động cơ điện ( nguồn: tác giả)
2.4 Đánh giá và chọn ý tưởng
Ý tưởng gọt vỏ dừa được xây dựng trên nguyên lý phương pháp tiện. Máy có 3 ý tưởng thiết kế. Tuỳ vào ưu nhược điểm của mỗi ý tưởng sẽ được triển khai trên Ma Trận Quyết Định bảng [2.1]. Sau khi đánh giá 3 phương án bằng Ma Trận Quyết Định. Phương án 3 được chọn vì có số điểm trung bình cao nhất.
Bảng 2.1: Ma trận quyết định
|
Tiêu chuẩn |
Tính quan trọng của phương án |
Phương án 1 |
Phương án 2 |
Phương án 3 |
|
Giá thành hợp lý |
1 |
-1 |
4 |
4 |
|
An toàn sử dụng |
2 |
3 |
1 |
3 |
|
Dễ sửa chữa |
3 |
-1 |
3 |
3 |
|
Năng suất cao |
4 |
3 |
-1 |
4 |
|
Nhỏ gọn |
5 |
2 |
1 |
3 |
|
Dễ sử dụng |
6 |
1 |
2 |
4 |
|
Kiểu dáng đẹp |
7 |
1 |
-1 |
3 |
|
Trung bình cộng |
|
1.42 |
1.28 |
3.43 |
2.5 Thiết kế, bố trí chung
Thiết kế, bố trí chung luôn phải chú ý tới vị trí tương quan giữa con người và máy đặc biệt là vị trí của hệ thống kiểm tra và điều khiển sản phẩm, kích thước của các hệ thống đó. Trên cơ sở số liệu nhân trắc học bảng [2.2], nghiên cứu các tư thế làm việc của người sử dụng sản phẩm để đưa ra các quyết định kích thước không gian làm việc của sản phẩm.
Bảng 2.2 : Bảng tổng hợp số đo nhân trắc học người Việt Nam
|
Dấu hiệu |
Nam |
Nữ |
|
S-Cao đứng (cm) |
160,7 |
150,3 |
|
Cao ngồi |
85,5 |
79,9 |
|
Chỉ số skélie (%) |
87,9 |
88,1 |
|
Cao đầu * |
23,8 |
22,3 |
|
Dài đầu |
18,9 |
18,2 |
|
Rộng đầu |
15,4 |
14,1 |
|
Cao mỏm cùng vai |
130,2 |
121,7 |
|
Rộng vai |
36,7 |
33,3 |
|
Rộng ngực |
26,0 |
24,3 |
|
Rộng chậu |
26,2 |
25,0 |
|
Rộng mông |
29,5 |
28,8 |
|
Dài tay |
70,6 |
66,1 |
|
Dài chân * |
85,5 |
78,8 |
|
Vòng đùi |
16,6 |
18,3 |
|
Chỉ số thân/ đầu * |
6,8 |
6,8 |
|
Chỉ số dầu |
81,6 |
77,5 |
|
Nặng (kg) |
49,0 |
44,6 |
( nguồn:http://awe.edu.vn/nhan-trac-hoc-yeu-to-con-nguoi-trong-thiet-ke-noi-that)
Hình 2.7: Khả năng quan sát của con người [1]
Hình 2.4a Cho thấy được khả năng quan sát của con người khi có thị lực tốt, trong mặt phẳng đứng thì góc quan sát được ở phía trên nhở hơn ở phía dưới. Góc gật gù điều chỉnh được là 300 ( không phải cố gắng).
Hình 2.4b, 2.4c Cho thấy được góc quan sát trong mặt phẳng ngang. Trên thực tế người ta khảo sát được thì góc nhìn bên phải luôn tốt hơn bên trái nên vì vậy ta cũng cần chú ý bố trí, lắp đặt.
Hình 2.8: Tư thế ngồi khi làm việc với máy ( nguồn : tác giả)
Hình 2.9: Tư thế đứng khi làm việc với máy (nguồn : tác giả)
Trên cơ sở số liệu nhân trắc học, nhóm đã nghiên cứu các tư thế làm việc của người sử dụng máy “Gọt vỏ quả dừa tươi” từ đó đưa ra quyết định kích thước không gian làm việc của máy như sau:
Bảng 2.3 : So sánh các tư thế làm việc
|
Tư thế làm việc Thông số |
Đứng |
Ngồi |
|
Chiều cao tổng thể của máy |
1,15 m |
1,65 m |
|
Chiều cao bàn máy |
0,87 m |
0,6 m |
|
Chiều cao nghế ngồi tiêu chuẩn |
- |
0,4 m |
Bảng 2.4: Những ưu điểm của tư thế làm việc
|
Kỹ thuật |
Kinh tế |
Sử dụng |
Thẩm mỹ |
|
Máy có trọng tâm thấp nên ít bị rung trong quá trình làm việc. |
Tiết kiệm được chi phí vật liệu. |
Thuận tiện, thoải mái hơn khi làm việc liên tục trong thời gian dài, máy nhỏ gọn hơn dễ dàng hơn trong vận chuyển… |
Thiết kế nhỏ gọn, thẩm mỹ cao. |
Nhận xét:Dựa vào những yêu cầu cơ bản khi thiết kế một sản phẩm cần phải thỏa mãn những yêu cầu: Công dụng, chức năng, tính năng kỹ thuật (tham khảo trang 11,[1]), nhóm đã nghiên cứu và quyết định chọn tư thế làm việc của người sử dụng “Máy Gọt vỏ quả dừa tươi” là tư thế ngồi.
2.6 Chọn phương án truyền động
2.6.1 Cấu tạo máy
|
Hình 2.10: Mô hình truyền động của máy ( nguồn: tác giả)
2.6.2 Nguyên lý hoạt động
Chuyển động của trục chính được thực hiện thông qua bộ truyền động đai nhờ vào động cơ chính 0,75 kW. Trục truyền được lắp trên cặp ổ bi lòng cầu 2 dãy đỡ chặn. Các bộ dao cắt gồm dao cắt thân, dao cắt cuống dừa, dao cắt vai lần lượt được truyền động thông qua hai bộ truyền vitme-đai ốc và thanh răng-bánh răng nhờ vào động cơ giảm tốc 25W.
Toàn bộ quá trình hoạt động tính từ lúc gá phôi sẽ được thực hiện thông qua 3 nút nhấn gồm FOR, REV, ST. Nút FOR khởi động động cơ chính giúp người đứng máy kiểm tra phôi gá có bị rung lắc do gá lệch tâm hay không, nếu phôi đã được gá đúng vị trí thì tiếp tục nhấn nút REV để quá trình cắt gọt được thực hiện tự động. Nút ST để dừng khẩn cấp(đưa các dao về vị trí ban đầu).
Kết luận: Từ các nghiên cứu, lựa chọn về tư thế làm việc, hệ thống truyền động, nguyên lý hoạt động, nhận thấy có thể tiến hành tính toán các thông số cần thiết, từ đó tiến hành thiết kế và kiểm nghiệm máy “Gọt Vỏ Quả Dừa Tươi”.
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG
3.1 Cơ cấu dao cắt
3.1.1 Cơ sở lý thuyết của quá trình cắt bằng lưỡi dao
Vỏ dừa là một dạng composit sợi thực vật trong thiên nhiên ([5],trang 7). Vì vậy có thể dùng các thông số của dao cắt thái rau, cỏ, rơm, củ quả cho quá trình tính toán.
Các lưỡi dao cắt thái trong chăn nuôi và nông nghiệp (cắt thái rau, cỏ, rơm, củ, quả) thường dựa theo nguyên lý cạnh sắc của lưỡi dao. Quá trình cắt thái thường được thực hiện bằng cách di chuyển cạnh sắc hợp bởi hai mặt phẳng của lưỡi dao theo hướng vuông góc với bề mặt cần cắt hoặc bằng cách di chuyển cạnh sắc theo hai hướng vuông góc nhau: Vừa theo hướng cắt pháp tuyến vừa theo hướng vuông góc với hướng tiếp tuyến, nghĩa là hướng chéo tổng hợp r (hướng cắt nghiêng). [9]
Tài liệu (Máy và thiết bị nông nghiệp [9], trang 122) đã chứng minh rằng nếu cắt thái theo hướng nghiêng sẽ giảm được lực cần thiết, tăng chất lượng thái và chi phí năng lượng nhỏ hơn so với cắt thái theo hướng pháp tuyến. Trường hợp cắt pháp tuyến là quá trình chặt bổ, cắt thái không trượt, trường hợp cắt nghiêng là quá trình thái trượt. Ta có thể giải thích điều này bằng một số cơ sở vật lý của quá trình cắt thái bằng lưỡi dao như sau: Lưỡi dao dù sắc nhưng khi soi qua kính hiển vi cũng thấy những răng lồi lõm như lưỡi cưa. Do đó, khi lưỡi dao di chuyển có thêm hướng nghiêng, nghĩa là có trượt thì lưỡi dao đã phát huy được tác dụng cưa đứt vật thái. Khi cắt có trượt thì một phần lực cắt tác dụng ứng suất kéo vào vật liệu, nhất là các loại có sợi như xơ dừa thì ứng suất kéo luôn luôn nhỏ hơn ứng suất nén đang cắt, nhờ đó tổng hợp lực cắt sẽ nhỏ.
Nhận xét: Nhờ vào những ưu điểm của quá trình cắt theo hướng nghiêng, nhóm đã chọn phương án thiết kế bộ dao theo nguyên lý tiện với các thông số dao được tính toán sao cho phát huy tối đa ưu điểm của phương pháp cắt theo hướng nghiêng.
3.1.2 Tính toán thông số bộ dao cắt
- Dao cắt thân
Qua nhiều thử nghiệm đã được thực hiện để tìm ra góc cạnh cắt ngang vai và thân của quả dừa. Thấy rằng ở 50 ° và 90 ° cho vai và phần thân là góc tối ưu. Góc của bộ dao này được sử dụng để tạo ra biên dạng quả dừa
Hình 3.1: Góc thiết kế bộ dao cắt
Khi cắt thái có hai dạng lưỡi dao cơ bản: Dạng lưỡi dao thẳng và lưỡi dao cong. Với những ưu điểm như: Cắt trượt nhỏ hơn, chế tạo đơn giản thì lưỡi dao dạng thẳng là phương án tối ưu.
Góc mài lưỡi dao α có ảnh hưởng đáng kể đến khả năng cắt, góc mài lớn khó cắt, chi phí năng lượng riêng lớn, các lát mỏng dễ gãy, góc mài nhỏ lưỡi dao dễ mòn. Nói chung góc mài khoảng tùy theo lưỡi dao, đối tượng và yêu cầu chất lượng sản phẩm ([9], trang 124).
Hình 3.2: Góc thiết kế lưỡi dao cắt thân dừa
Tính lực cắt dựa vào hình (3.2)
- Tính dao cắt thân dừa
Hình 3.3: Biểu đồ tương quan giữa biến dạng và áp lực nén [5]
Từ hình (3.3) và thông số chiều dày trung bình phần thân vỏ dừa là 17mm tương ứng với độ biến dạng 100%. Từ đó có thể suy ra được áp suất tác dụng lên các bề mặt của lưỡi dao thông qua thông số độ biến dạng khi dao cắt bị cùn.
Bảng 3.1: Kết quả giá trị biến dạng theo % độ biến dạng
|
Độ biến dạng (%) |
1% |
2% |
3% |
4% |
|
Giá trị biến dạng tương ứng (mm) |
0,17 |
0,34 |
0,51 |
0,68 |
Trong quá trình thử nghiệm nhận thấy độ dày lưỡi dao đạt 100μ thì lúc này dao bị kẹt vào phôi dừa, không cắt được và tạo ra biến dạng trên bề mặt phôi dừa.
Để kiểm tra độ bền dao cần có các thông số lớn nhất của lực tác dụng vì vậy có thể sử dụng bề dày lưỡi cắt max bằng 100μ vì lúc này dao bị cùn nên cần lực cắt lớn nhất và giá trị biến dạng của vỏ dừa khi dao cắt bị cùn tương ứng với dừa quay một vòng thì lớp biến dạng sâu nhất là 1,15 mm.
Suy ra:
[ % chiều sâu biến dạng] = 6,8 %, tương ứng với áp lực nén bằng = 30 (N/
Hình 3.4: Góc thiết kế lưỡi dao cắt thân dừa
Phần diện tích gần dao cắt có lực phân bố cao nhất nên có thể chọn tương đối diện tích phân bố áp suất như sau:
Chiều dài cạnh dao tiếp xúc mặt cắt tương ứng góc =:
Trong đó:
Chiều dài cạnh dao tiếp xúc mặt cắt, (mm)
h − Chiều dày biến dạng của vỏ dừa, (mm)
Góc nghiêng lưỡi dao được lựa chọn trong quá trình thực nghiệm
Diện tích mặt dao tiếp xúc mặt cắt (phôi dừa):
Trong đó:
Diện tích mặt dao cắt thân dừa tiếp xúc mặt cắt, (
− Chiều dài lưỡi dao cắt thân dừa tham gia vào quá trình cắt, (mm)
− Áp lực tác dụng vào mặt bên của dao, (N)
Lực của vật thái tác dụng vào mặt bên của dao:
(Với f = 0,36÷0,4 hệ số ma sát, [5])
Chiều dài cạnh sắc của dao tiếp xúc phoi cắt:
Diện tích bề mặt dao cắt thân tiếp xúc phoi dừa:
Lực tác dụng:
...
Hình 4.4: Cụm trục chính
Nhận xét:
Cụm trục chính gồm: Ổ bi đỡ lòng cầu 2 dãy, bánh đai lớn có đường kính 250mm được lắp vào trục bằng mối ghép then. Bàn chông làm nhiệm vụ kẹp dừa được lắp vào trục chính bằng mối ghép ren.
4.3 Cụm tăng đưa công tắc hành trình dao cắt thân
Hình 4.5: Cụm tăng đưa công tắc hành trình dao cắt thân
Nhận xét:
Cụm tăng đưa làm nhiệm vụ điều chỉnh công tắc hành trình chạy dao cắt thân sao cho với mỗi trái dừa có kích thước khác nhau thì máy vẫn có thể cắt được theo chiều dày cho phép.
4.4 Thước điều chỉnh
Hình 4.6: Thước điều chỉnh hành trình chạy dao cắt thân
Hình 4.7: Thước so cữ
|
Đường kính quả dừa |
Cữ cần chỉnh |
|
140 |
100 |
|
160 |
93 |
|
170 |
90 |
|
180 |
85 |
Bảng 4.1: Thông số điều chỉnh cữ dao cắt thân dừa
Nhận xét:
Các cỡ dừa khác nhau được xác định kích cỡ nhờ vào thước trên bàn máy hình(4.6). Dựa vào bảng [4.1] để điều chỉnh cữ công tắc hành gắn trên cụm thước 2 hình(4.7). Nhờ vào cụm thước điều chỉnh nên máy có thể gọt được nhiều quả dừa có đường kính khác nhau.
Nhờ vào cữ hành trình tự lựa (cữ hành trình tác động vào công tắc được gắn vào chông kẹp) vì thế, thao tác kẹp dừa cũng mang nhiệm vụ chỉnh cữ giúp máy có thể gọt được nhiều loại dừa có chiều cao khác nhau.
4.5 Cụm dao cắt thân
Hình 4.8: Cụm dao cắt thân
Nhận xét:
Cụm dao cắt thân có bàn dao được làm từ vật liệu inox, dao được làm từ nhíp xe là loại vật liệu được dùng phổ biến hiện nay để làm dao. Vì thế cụm dao cắt thân dừa dễ dàng được thay thế sau khi dùng được một khoảng thời gian nhất định.
4.6 Dao cắt vai
Hình 4.9: Cụm dao cắt vai
Nhận xét:
Tương tự như cụm dao cắt thân, ở cụm dao cắt vai cũng được làm từ hai vật liệu cơ gồm : Inox làm bàn dao, nhíp xe làm dao, riêng con dao cắt vai dừa được thiết kế dài ra ở phần dưới nhằm giúp mủ vỏ dừa khi cắt sẽ chảy ra bên ngoài máy, giảm công lau dọn.
Trong quá trình thử nghiệm nhận thấy dao ít hoặc không bị rung lắc khi bắt đầu cắt. Các cữ hành trình cắt là cữ tự lựa nghĩa là hành trình cắt được chọn đồng thời với quá trình kẹp dừa. Như vậy, máy gọt dừa có thể gọt các quả dừa có sự khác nhau về chiều cao mà không cần điều chỉnh ở mỗi lần cắt.
4.7 Dao cắt cuống
Hình 4.10: Cụm dao cắt cuống
Nhận xét:
Cụm dao cắt cuống được thiết kế để mũi dao nghiêng một góc nhằm tăng khả năng cắt trượt, giảm lực cắt cần thiết.
4.8 Cụm tay kẹp dừa
Hình 4.11 Cụm tay kẹp dừa
Nhận xét:
Nhờ vào rãnh trượt trên tay kẹp, con trượt lăn (có trượt) trong rãnh giúp chông kẹp tịnh tiến lên xuống thực hiện chức năng kẹp dừa.
4.9 Mạch điện
Hình 4.12: Mạch điện
Nhận xét:
Nhằm giảm chi phí chế tạo nên mạch điện sử dụng công tắc khởi động từ thực hiện chức năng điều khiển gồm: Tịnh tiến dao cắt thân, tịnh tiến dao cắt vai và dao cắt cuống, tắt và mở động cơ chính.
4.10 Quá trình thực nghiệm
Bảng 4.2: Các giai đoạn thử nghiệm
|
Hình ảnh |
Nhận xét |
|
Giai đoạn 1
è Rút được kinh nghiệm về chọn lưỡi dao, góc cắt, bước tiến. |
|
|
Giai đoạn 2
è Sản phẩm có hình dạng đẹp hơn so với giai đoạn đầu, nhưng chưa đạt.
|
|
Hình ảnh |
Nhận xét |
|
Giai đoạn 3
èNhững sản phẩm ngày càng hoàn thiện.
|
|
|
Giai đoạn 4
è Sản phẩm có hình dạng hoàn chỉnh. |
CHƯƠNG 5: ĐÁNH GIÁ VÀ kiến nghị
5.1 Kết quả thực nghiệm
5.1.1 Năng suất máy
Hình 5.1: Kết quả thử nghiệm máy gọt dừa
Thời gian gá dừa: = 5s ; thời gian cắt gọt: = 20s
Năng suất gọt dừa lý thuyết: 144 trái/h; Trong thực tế còn phải mất thời gian cho cộng đoạn chuẩn bị cho trái dừa tiếp theo sau (dọn phoi vụn, cấp phôi mới) = 5s. Vậy năng suất thực tế: n = 120 (trái/h)
Bảng 5.1: Thời gian khi dùng máy gọt dừa và khi gọt thủ công
|
Thời gian gọt từng phần |
Máy gọt dừa |
Gọt dừa thủ công |
|
Thân dừa |
11 |
25 |
|
Vai dừa |
4 |
15 |
|
Cuống dừa |
10 |
7 |
|
Tổng thời gian cắt gọt |
25 |
47 |
Hình 5.2: Biểu đồ so sánh thời gian gọt máy và gọt thủ công
Nhận xét: Với năng suất thực tế 120 (trái/h), máy gọt dừa đã đáp ứng yêu cầu về năng suất khi nhanh gấp 1,88 lần so với phương pháp gọt dừa truyền thống.
5.1.2 Biên dạng quả dừa sau cắt gọt
Với góc thiết kế dao cắt nón thay vì như các máy trên thị trường đã mang lại những kết quả sau:
- Hình dáng quả dừa sau khi cắt gần giống với sản phẩm dừa gọt sẵn đang bán trên thị trường.
- Lực phân bố gần tâm dao thay vì gần đầu dao như thiết kế góc cũgiúp giảm rung lắc cho cụm chạy dao cắt nón, đa dạng kích cỡ dừa mà máy có thể cắt.
Với góc thiết kế dao cắt thân thay vì như các máy trên thị trường đã mang lại những kết quả sau:
- Dao cắt thân có góc thay vì như trên thị trường để lực cắt phân bố từ tâm dao ra hai đầu dao giúp giảm rung lắc do lực lệch tâm.
- Đơn giản quá trình gia công, lắp ghép.
Hình 5.3: Quả dừa thành phẩm hoàn chỉnh
Với góc thiết kế dao cắt cuống thay vì như các máy trên thị trường đã mang lại những kết quả sau:
Dao cắt cuống được thiết kế nghiêng một góc vì vậy dưới quá trình cắt trượt, bề mặt lớp sợi sơ dừa được cắt thái theo hướng nghiêng, tăng chất lượng bề mặt cắt thái so với khi cắt thái theo hướng pháp tuyến.
5.2 Nhận xét và đánh giá
Hình 5.4: Máy gọt dừa hoàn thiện
- Ưu điểm:
Vật liệu chế tạo chủ yếu là thép C45 và thép CT3, có một số chi tiết có độ chính xác không đòi hỏi cao như: Tay gạt kẹp dừa, cơ cấu tăng đưa công tắc hành trình, các rãnh tăng đưa bulong, các tấm đế bắt motor và ụ trượt. Do đó các chi tiết này dễ thay thế và giá thành không cao.
Máy có chương trình điều khiển đơn giản (gồm hai nút FOR và REV nút ST để dừng khẩn cấp), không đòi hỏi người vận hành phải có tay nghề. Máy làm việc với năng xuất cao, chính xác đảm bảo chất lượng của từng công đoạn. Các công đoạn được thực hiện gần như cùng một lúc với nhau một cách nhanh chóng an toàn cho người vận hành máy
- Nhược điểm:
Trong quá trình máy hoạt động có hiện tượng rung vừa phải tại thời điểm ban đầu lúc vừa cắt nguyên nhân do quá trình gá dừa bị lệch tâm hoặc dừa có kích thước không đều sinh tải trọng động, nhưng khi dao đã cắt vào thì tình trạng rung có giảm và không ảnh hưởng nhiều đến hoạt động và độ an toàn của máy.
Do hai bộ dao gồm dao cắt thân và dao cắt vai được bố trí lệch nhau nên trong lúc cắt phoi dừa văng ra theo hai hướng khác nhau nhưng bù lại khoảng cách văng ra gần máy (khoảng 20 cm) nên không gây khó khăn trong quá trình quét dọn phoi dừa.
Kết luận: Với những ưu điểm trên của máy, máy có thể chế tạo tại các nhà máy cơ khí ở Việt Nam. Đồng thời máy có thể ứng dụng rộng rãi trong các nhà máy, xí nghiệp, các cơ sở sản xuất, các hộ kinh doanh nhỏ lẻ.
5.3 Kiến nghị
+ Với lần đầu thử nghiệm nên một số chi tiết,bộ phận máy chưa được tối ưu kích thướcvà cầnđượctiếptục cải tiến hoàn thiện.
+ Cơ cấu kẹp dừa cần được tự động hóa.
+ Cơ cấu tăng đưa công tắc hành trình cần thiết kế sao cho việc điều chỉnh chính xác hơn.
5.4 Phương hướng phát triển đề tài
Công tắc hành trình cần được cải tiến nhằm giảm sự phụ thuộc vào kinh nghiệm người đứng máy. Có thể áp dụng hệ thống đèn soi trong máy cắt thép tấm, khi đó dưới tác dụng của đèn soi, bóng trái dừa sẽ được in lên mặt bàn đã được vạch số. Người đứng máy chỉ cần nhìn vào con số gần nhất với bóng đèn trên mắt bàn và điều chỉnh công tắc hành trình trùng với số tương ứng.
Cơ cấu kẹp dừa cần thiết kế lại nhằm tăng khả năng tự động cho máy gọt dừa, giảm gánh nặng cho người đứng máy. Có thể áp dụng cơ cấu truyền động thanh răng, bánh răng, vitme – đai ốc… Nên hạn chế sử dụng hệ thống khí nén vì chỉ phù hợp với cơ sở sản xuất có quy mô lớn còn các hộ kinh doanh nhỏ lẻ khó trang bị hệ thống này.
Hình 5.5: Tăng đưa công tắc hành trình dao cắt thân dừa
Khi tự động hoá cơ cấu kẹp dừa, người thiết kế sẽ gặp khó khăn trong việc điều chỉnh hành trình kẹp cho các cỡ dừa khác nhau. Lúc này cần chọn cỡ dừa trung bình ở các lần thử nghiệm để chọn ra một khoảng hành trình phù hợp với nhiều loại dừa. Việc chống quá tải cho động cơ cần được tính đến.
Hình 5.6: Cữ tự lựa công tắc hành trình dao cắt vai dừa
5.5 Hướng dẫn sử dụng và bảo quản
5.5.1 Hướng dẫn sử dụng
- Nguồn điện sử dụng cho động cơ là nguồn điện 220V thường sử dụng ở các hộ gia đình. Sau khi cấp điện, công việc của người đứng máy là đặt quả dừa lên bàn máy sau đó nhấn nút cho dao vào cắt.
- Dừa được đưa vào bàn chông để tiến hành gá dừa. Người đứng máy sau khi kẹp dừa cần nhấn nút FOR cho trục chính xoay dừa khi đó cần kiểm tra để đảm bảo máy không quá rung (do dừa gá lệch tâm). Nhấn nút REV để quá trình cắt gọt được diễn ra tự động. Sau khi kết thúc quá trình cắt gọt có thể lấy dừa ra khỏi bàn chông vì lúc này cuống dừa đã được cắt.
5.5.2 Cách bảo quản
- Máy hoạt động cần phải được châm dầu ở những vị trí có tiếp xúc ma sát (ổ bi, trục vítme-đai ốc, thanh truyền đai ốc bi, ụ trượt).
- Máy cần được bảo dưỡng và kiểm tra định kì mỗi 3 tháng. Khi máy xảy ra sự cố hay trục trặc ở một công đoạn nào đó thì cần phải được kiểm tra sửa chữa.
- Không được để máy làm việc quá tải, quá công suất quy định vì có thể ảnh hưởng đến tuổi thọ của máy.
- Cúp cầu dao, ngắt điện sau khi rời khỏi nơi làm việc.
