ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ THIẾT KẾ MÁY TÁCH CƠM DỪA ĐH Bách Khoa
NỘI DUNG ĐỒ ÁN
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ
BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ MÁY TÁCH CƠM DỪA
LỜI CẢM ƠN
Con xin chân thành cảm ơn ba mẹ đã sinh ra con, cảm ơn ba mẹ và gia đình đã luôn nuôi nấng, bảo bọc và luôn ở phía sau con dù cho bất cứ chuyện gì xảy ra đi nữa. Mọi người chính là động lực lớn nhất để con luôn phấn đấu.
Em xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô trong Trường Đại học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh đã tận tình dạy dỗ và trang bị những kiến thức cần thiết cho em trong quá trình theo học tại trường. Những kiến thức ấy đã giúp em rất nhiều trong việc thực hiện Luận văn tốt nghiệp và cả trong công tác sau này của em.
Em xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô trong Bộ môn Thiết Kế Máy thuộc Khoa Cơ Khí đã chỉ dẫn, giúp đỡ em trong quá trình thực hiện Luận Văn Tốt Nghiệp.
Em xin chân thành cảm ơn sự tận tình chỉ dạy và hướng dẫn trực tiếp của Thầy Bùi Trọng Hiếu trong suốt quá trình em thực hiện Luận văn tốt nghiệp này. Nhờ có Thầy em mới có thể đi đến ngày cuối cùng của Luận văn hôm nay.
Tôi xin chân thành cảm ơn hai tập thể lớp CK 06 và CK15 KTK cũng như tất cả các bạn sinh viên Đại học Bách Khoa. Các bạn đã góp phần chạm khắc trong trái tim tôi hình ảnh một tuổi trẻ Bách Khoa tuyệt vời nhất, đáng nhớ nhất từ những ngày đầu tiên cho đến lúc này đây, những giây phút cuối cùng.
Xin chân thành cảm ơn.
Yêu tất cả mọi người.
LỜI NÓI ĐẦU
Trong giai đoạn hiện nay, khi Việt Nam gia nhập WTO thì ngành cơ khí ngày càng chiếm vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Công nghiệp cơ khí không chỉ cung cấp sản phẩm tiêu dùng mà còn cung cấp các thiết bị máy móc cho nhiều ngành sản xuất khác. Đặc biệt, trong điều kiện khi đất nước tiến hành công nghiệp hóa-hiện đại hóa thì công nghiệp cơ khí càng có vai trò quan trọng hơn bao giờ hết.
Ngay từ khi mới ra đời, ngành công nghiệp cơ khí nước ta đã được Đảng và nhà nước xác định là ngành có vai trò then chốt và luôn được ưu tên phát triển. Tuy nhiên, từ khi bước sang cơ chế thị trường, ngành cơ khí Việt Nam đã bộc lộ nhiều mặt yếu, nhất là về vấn đề khả năng cạnh tranh.
Vì vậy, để ngành cơ khí có thể tồn tại và phát triển để đáp ứng yêu cầu của công cuộc công nghiệp hóa-hiện đại hóa đất nước không còn cách nào khác phải nâng cao năng lực cạnh tranh của các doanh nghiệp cơ khí không chỉ ở trong nước mà còn trên trường quốc tế.
Do tầm quan trọng và những đóng góp to lớn của ngành cơ khí, đặc biệt trong giai đoạn hội nhập như hiện nay nên em đã chọn đề tài: “Thiết kế máy tách cơm dừa”. Với đề tài này em mong góp một phần nhỏ của mình cho mục tiêu phát triển ngành cơ khí nước nhà cũng như việc củng cố, hoàn thiện lại những kiến thức đã học trong trường, đồng thời tạo bước đệm vững chắc để em có thể tiếp tục học tập, làm việc trong xã hội mai sau.
Luận văn này sẽ đề cập tới hai vấn đề chính là cách vận chuyển dừa vào hệ thống làm việc và làm thế nào để từ trái dừa ban đầu có thể đưa ra sản phẩm cuối cùng là cơm (thịt) dừa theo đúng yêu cầu đặt ra.
Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến và nhận xét từ quý Thầy, Cô và các bạn để mọi thứ sau này có thể được hoàn thiện hơn.
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN.. i
LỜI NÓI ĐẦU.. ii
MỤC LỤC.. iii
DANH SÁCH HÌNH ẢNH.. vi
DANH SÁCH BẢNG BIỂU.. viii
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ DỪA.. 1
1.1. Giới thiệu. 1
1.2. Đặc tính sinh học. 1
1.3. Nguồn gốc. 2
1.4. Phân loại cây dừa. 3
1.4.1. Thế giới3
1.4.2. Đặc điểm chủ yếu. 3
1.4.3. Việt Nam.. 5
1.5. Các bộ phận. 5
1.6. Công dụng. 8
1.6.1. Cơm dừa khô. 8
1.6.2. Xơ dừa. 10
1.6.3. Than gáo dừa. 10
1.7. Thực trạng tại Bến Tre. 11
1.7.1. Thực trạng trồng dừa. 11
1.7.2. Thực trạng chế biến sản phẩm dừa sau thu hoạch. 12
1.7.3. Thị trường tiêu thụ dừa và các sản phẩm dừa chủ yếu. 13
1.8. Kết luận. 15
CHƯƠNG 2. QUÁ TRÌNH THIẾT KẾ.. 16
2.1. Lập kế hoạch cho quá trình thiết kế. 16
2.2. Xác định yêu cầu khách hàng. 21
2.3. Đưa ra ý tưởng cho bài toán thiết kế sản phẩm.. 23
CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ BĂNG TẢI. 27
3.1. Thông số đầu vào. 27
3.2. Kết cấu băng tải28
3.2.1. Băng. 28
3.2.2. Tang dẫn động. 28
3.2.3. Cơ cấu căng băng. 29
3.2.4. Con lăn đỡ. 30
3.2.5. Cơ cấu nhập liệu. 31
3.2.6. Bộ phận an toàn. 32
3.3. Tính những thông số cơ bản của băng tải33
3.4. Thiết kế bộ truyền xích cho băng tải36
3.4.1. Thông số bộ truyền. 36
3.4.2. Tính kiểm nghiệm xích về độ bền. 39
3.4.3. Xác định thông số đĩa xích. 40
3.4.4. Xác định lực tác dụng lên trục. 42
3.5. Thiết kế trục dẫn động băng tải42
3.5.1. Xác định lực tác dụng lên trục. 42
3.5.2. Xác định kích thước trục. 45
3.6. Lựa chọn ổ lăn. 46
CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ XÍCH TẢI. 48
4.1. Lựa chọn xích tải48
4.1.1. Lựa chọn dãy xích. 48
4.1.2. Lựa chọn bánh xích. 50
4.2. Tính toán, kiểm tra thông số bộ truyền. 51
4.3. Lựa chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền. 52
4.4. Thiết kế bộ truyền bánh răng côn. 54
4.4.1. Chọn vật liệu. 54
4.4.2. Xác định ứng suất cho phép. 54
4.4.3. Xác định đường kính chia ngoài56
4.4.4. Xác định các thông số ăn khớp. 57
4.4.5. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc. 59
4.4.6. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn. 61
4.4.7. Kiểm nghiệm răng về quá tải63
4.5. Thiết kế bộ truyền xích. 64
4.5.1. Thông số bộ truyền. 64
4.5.2. Tính kiểm nghiệm xích về độ bền. 67
4.5.3. Xác định thông số đĩa xích. 68
4.5.4. Xác định lực tác dụng lên trục. 69
4.6. Thiết kế trục. 70
4.6.1. Xác định tải trọng tác dụng lên trục. 70
4.6.2. Xác định kích thước trục. 73
4.7. Lựa chọn ổ lăn. 74
4.7.1. Trục I74
4.7.2. Trục 2. 78
4.8. Lựa chọn và kiểm nghiệm then. 81
CHƯƠNG 5. THIẾT KẾ CỤM TÁCH CƠM DỪA.. 83
5.1. Thiết kế cụm cắt83
5.1.1. Cơ sở lý thuyết83
5.1.2. Thiết kế. 83
5.2. Lựa chọn cảm biến. 87
5.2.1. Cơ sở lý thuyết87
5.2.2. Lựa chọn. 90
5.3. Thiết kế cụm phun tia nước áp suất cao. 91
5.3.1. Cơ sở lý thuyết91
5.3.2. Thiết kế. 96
CHƯƠNG 6. THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN.. 98
CHƯƠNG 7. VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG.. 99
7.1. Vận hành máy.99
7.1.1. Chuẩn bị trước khi vận hành.99
7.1.2. Vận hành máy.99
7.2. Bảo dưỡng máy.99
CHƯƠNG 8. KẾT LUẬN.. 101
TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 102
DANH SÁCH HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Các thành phần của trái dừa................................................................................. 6
Hình 1.2: Các hình dạng trái.................................................................................................. 7
Hình 2.1: Các dụng cụ nạo dừa thủ công........................................................................... 21
Hình 2.2: Máy nạo dừa......................................................................................................... 22
Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý tách cơm dừa........................................................................... 24
Hình 2.4: Sơ đồ động của hệ thống cấp liệu...................................................................... 25
Hình 2.5: Sơ đồ động của hệ thống xích tải...................................................................... 26
Hình 3.1: Cách bố trí băng tải............................................................................................. 27
Hình 3.2: Kết cấu con lăn đỡ............................................................................................... 30
Hình 3.3: Sơ đồ bố trí con lăn đỡ........................................................................................ 31
Hình 3.4: Nguyên lý bộ phận an toàn................................................................................ 33
Hình 3.5: Sơ đồ tải trọng liên tục........................................................................................ 43
Hình 3.6: Biểu đồ moment tác dụng lên trục.................................................................... 45
Hình 4.1: Cấu tạo của ống lót dầu...................................................................................... 49
Hình 4.2: Biểu đồ momen uốn và xoắn của trục 1........................................................... 71
Hình 4.3: Biểu đồ momen uốn và xoắn của trục 2........................................................... 72
Hình 4.4: Sơ đồ xác định tổng lực dọc trục tác động lên ổ trục 1.................................. 75
Hình 4.5: Sơ đồ xác định tổng lực dọc trục tác động lên ổ trục 2.................................. 78
Hình 5.1: Hình ảnh cưa đĩa.................................................................................................. 84
Hình 5.2: Cấu tạo của cảm biến tiếp cận điện cảm.......................................................... 88
Hình 5.3: Cấu tạo của cảm biến tiếp cận điện dung......................................................... 89
Hình 5.4: Cảm biến E2K-C ................................................................................................. 90
Hình 5.5: Đo độ cứng ở vị trí mặt ngoài vỏ nâu................................................................ 91
Hình 5.6: Đo độ cứng ở vị trí giữa lớp vỏ nâu và cơm dừa............................................. 92
Hình 5.7: Đo độ cứng ở vị trí bên trong cơm dừa............................................................. 92
Hình 5.8: Sơ đồ và kích thước của một quả dừa điển hình............................................. 94
Hình 5.9: Sơ đồ hệ thống bơm và cung cấp nước............................................................. 95
Hình 5.10: Máy bơm áp lực cao.......................................................................................... 96
Hình 5.11: Solenoid valve W0.6......................................................................................... 97
DANH SÁCH BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: Bảng lịch trình công việc................................................................................... 20
Bảng 3.1: Khoảng cách lớn nhất giữa các con lăn tựa dùng cho vật liệu rời............... 31
Bảng 4.1: Thông số kỹ thuật dãy xích............................................................................... 50
Bảng 4.2: Thông số kỹ thuật bánh xích............................................................................. 51
Bảng 4.3: Thông số bộ truyền bánh răng côn................................................................... 64
Bảng 4.4: Thông số ổ đũa côn trục 1.................................................................................. 74
Bảng 4.5: Thông số ổ đũa côn trục 2.................................................................................. 78
Bảng 4.6: Kết quả tính toán và kiểm nghiệm then........................................................... 82
Bảng 5.1: Thành phần hóa học của vỏ dừa ...................................................................... 83
Bảng 5.2: Đặc điểm của cảm biến tiếp cận điện cảm...................................................... 88
Bảng 5.3: Hằng số điện môi của một số vật liệu.............................................................. 90
Bảng 5.4: Thông số kỹ thuật của cảm biến....................................................................... 90
Bảng 5.5: Kết quả đo độ cứng của cơm dừa...................................................................... 93
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ DỪA
1.1. Giới thiệu
Cây dừa đã xuất hiện rất lâu, có lẽ do dáng đứng cao nghiêng, tán rộng mà cây dừa được đưa vào trong văn, thơ và bài hát rất nhẹ nhàng. Rải rác khắp đất nước, đặt biệt là từ miền Trung trở vào đâu đâu chúng ta cũng thấy cây dừa. Đặc biệt, ở những điểm du lịch nổi tiếng ven biển như Nha Trang, Vũng Tàu, Mũi Né, … cây dừa đã đóng góp không nhỏ trong việc tô vẽ thêm vẻ đẹp cảnh thiên nhiên để thu hút khách du lịch.
Mặt khác, cây dừa còn được mệnh danh là "cây của đời sống" vì nó cung cấp cho ta thức ăn, nước uống, dược phẩm, vật liệu tiêu dùng trang trí cho tới vật liệu xây dựng, chất đốt và cải thiện môi trường. Nó vừa là cây thực phẩm, cây công nghiệp lại vừa là cây cho năng lượng. Riêng đối với nước ta, các sản phẩm từ cây dừa là nguồn nhiên liệu cho nhiều ngành công nghiệp quan trọng, vừa là nguồn hàng xuất khẩu để thu ngoại tệ.
Giá trị kinh tế cao, đa dạng trồng trọt sơ chế, bảo quản lại đơn giản nên cây dừa được trồng phổ biến ở hầu hết ở các nước nhiệt đới. Nhân dân ta có nhiều kinh nghiệm về trồng và sơ chế dừa. Trong số đó, có những kỹ thuật tốt cần phát huy phổ biến, những tập quán xấu cần phải loại trừ, đồng thờ cần phải tiếp thu những tiến bộ kỹ thuật để nâng cao hơn nữa.
1.2. Đặc tính sinh học
Cây dừa có tên khoa học là Cocos nucifera L, thuộc ngành Hiển hoa bí tử, nhóm Đơn tử diệp, bộ Spacidiflorales, họ Palmae, chi Cocos, loài Nucifera. Đặc điểm của bộ này là thân tròn, suông, không nhánh, có nhiều sẹo do lá rụng để lại, có thể cao trên 20m. Lá to hình lông chim mọc thành chum ở ngọn cây. Phát hoa được mo bao lấy, hoa được mang trên một gié to, gọi là buồng. Hoa dừa là loại tạp tính (có cả hoa đực, hoa cái lẫn hoa lưỡng tinh), hoa đơn phái đồng chu, hoa đực riêng, hoa cái riêng trên một cây.
Cây dừa là cây công nghiệp dài ngày, sống trong vùng nhiệt đới, thích nghi dễ dàng trên nhiều vùng sinh thái khác nhau. Dừa là loài ít kén chọn đất, có thể mọc trên nhiều loại đất khác nhau: đất cát ven biển, đất sét nặng ven biển, đất phù sa ven sông, đất giồng cát, đất quanh vùng thổ cư nhưng dừa ưa mọc ở đất phù sa và đất cát pha dọc các con sông lớn.
Điều kiện sinh thái để dừa phát triển tốt nhất và cho năng suất cao nhất là đất trồng có độ cao nhỏ hơn 300m so với mực nước biển, pH 5 – 8. Nhiệt độ thích hợp nhất là 27 – 29oC; nhiệt đổ dưới 20oC kéo dài sẽ làm giảm năng suất dừa, nhưng nếu nhiệt độ thấp hơn 15oC sẽ làm dừa bị rối loạn sinh lý, gây rụng trái non. Độ ẩm không khí thích hợp cho dừa vào khoảng 60 – 90%, lượng mưa 1300 – 2300 mm/năm, khi độ ẩm dưới 60%, dừa sẽ bị rụng trái non vì quá khô hạn. Ngoài ra, dừa là cây ưa sáng, nên nếu trồng trong bóng râm thì sẽ lâu cho trái. Dừa sẽ mọc và cho trái tốt khi có tổng số giờ chiếu sáng trong năm tối thiểu là 2000 giờ.
1.3. Nguồn gốc
Có một số thông tin khác nhau về nguồn gốc của cây dừa.
- Xuất xứ từ Châu Mỹ và được truyền đến Châu Á:
- Vài loài của Cocos được tìm thấy ở Châu Mỹ trong khi không có loài tương cận ở Châu Á
- Có những dòng nước đại dương có thể đưa dừa từ Châu Mỹ sang Châu Á.
- Lịch sử vài vùng trung nam Mỹ có ghi chép về dừa.
- Xuất xứ từ các vùng Châu Á hoặc các đảo thuộc Thái Bình Dương
- Ở Đông Nam Á có nhiều thứ dừa hơn ở Châu Mỹ
- Có nhiều tên địa phương và cách chế biến dừa ở các vùng nhiệt đới của thế giới
- Ở vùng này có loài hoa Birgaslatiro và các dịch hai chuyên biệt cho dừa.
- Hiện nay, Đa số công nhận dừa có nguồn gốc Châu Á.
Dừa hiện nay được phân bố ở các nước nhiệt đới Á Châu và các đảo Thái Bình Dương, các đảo Trung Nam Mỹ, Đông và Tây Phi.
1.4. Phân loại cây dừa
1.4.1. Thế giới
Do những đặc tính sinh học, dừa có nhiều biến thiên về chiều cao và màu sắc, dáng cây, các pha hoạt động của hoa đực, hoa cái, kích thước trái, số trái, buồng, trọng lượng copha trên trái, hàm lượng dầu … đã dẫn đến những biến di và di truyền đáng kể trong quần thể dừa tự nhiên. Về việc nghiên cứu các giống dừa, mặc dù đã có từ lâu, nhưng cho đến nay vẫn còn đang tiếp tục. Các công việc phân loại đã được tiến hành từ những năm 20 của thế kỷ này tại Siri Lanka, sau đó là ở Ấn Độ, Malaysia, Phillippin, ...
Trong quá trình phân loại dừa đã diễn ra cuộc tranh luận của Châu Âu và Châu Á. Nhiều hội nghị thế giới đã được tiến hành và đã thống nhất được một biểu mẫu "Trao đổi giống dừa" cho tất cả các nước có quan tâm về vấn đề này. Viện nghiên cứu dầu và cây dừa của Pháp có nhiều đóng góp đáng kể trong lĩnh vực này. Tuy nhiên, do sự phân bố quá rộng về mặt địa lý, do đặc điểm di truyền và biến dị khá mạnh mẽ, nên công việc điều tra sẽ mất nhiều thời gian và tốn kém.
Cho đến nay, Vị trí phân loại dừa có thể tóm gọn trong vài dòng Chi Cocos chỉ có một loài Nuciferal. Các loài khác trước đây được xếp vào chi Cocos đã được chuyển sang chi khác.
1.4.2. Đặc điểm chủ yếu
Hiện nay, Các nhà thực vật học và di truyền học chọn giống dừa đã thống nhất chỉ có hai loại dừa khác biệt: Dừa lùn và dừa cao. Sự khác biệt biểu hiện rõ trên những đặc điểm sau:
- Dừa cao:
- Thụ phấn chéo (giao phấn);
- Ra hoa muộn, trái muộn;
- Số trái ít, có kích thước trung bình và to;
- Cây cao 16 – 20 m, là đà 6m;
- Gốc cây phình to;
- Cơm dừa dày;
- Hàm lượng dầu cao (65-70%);
- Xơ dừa chất lượng tốt;
- Tính chống chịu tốt;
- Sống lâu :80-90 tuổi;
- Dừa lùn:
- Tự thụ phấn;
- Ra hoa sớm, trái sớm;
- Số trái nhiều, nhỏ;
- Cây hấp (Không quá 5 m);
- Gốc thẳng;
- Cơm dừa mỏng;
- Hàm lượng dầu thấp: dưới 65%;
- Xơ dừa mỏng, chất lượng kém;
- Tính chống chịu kém;
- Không sống lâu bằng dừa cao;
Đặc điểm đầu tiên ngày càng được tác động nhiều hơn trong phân loại.
Các đặc điểm từ 6-10 là những đặc điểm ưu thế của giống dừa cao.
Các đặc điểm 2-5 là những đặc điểm ưu thế của giống dừa lùn.
Khi nghiên cứu về di truyền giống, các chuyên viên dừa đã phát hiện thấy yếu tố hàm lượng dầu cao (lượng copha nhiều) là đặc tính di truyền mạnh của nhóm dừa cao. Ngược lại, yếu tố số trái nhiều là đặc tính di truyền mạnh của giống dừa lùn.
- Dừa cao dùng để lấy dầu, dừa lùn dùng để giải khát;
- Dừa lùn dừa cao thường được gọi kèm theo tên xuất xứ, vùng cư trú dừa để dễ nhận dạng;
1.4.3. Việt Nam
Ở Việt Nam, Việc phân loại dừa mới được lưu ý và thực hiện bước đầu tại trung tâm nghiên cứu dầu và các loại cây có dầu.
Trong dự án phát triển dừa, vấn đề xây dựng tập đoàn giống trong và ngoài nước cũng đã đề cập đến. Theo điều tra nước ta có nhiều loại dừa, cả cao lẫn loại lùn đều được phổ biến.
Các dạng dừa thường gặp: Ta xanh, Ta vàng, Dâu xanh, Dâu vàng, Dâu đỏ, Lửa, Mawa, Nhím, Bị, Vàng, Cỏ (Dâu chùm), Xiêm, Tam quan (Nếp), Philippines, Xiêm lai, Ta lùn, Lùn vàng, Lùn xanh, Lùn đỏ, Dứa.
Trong đó, đáng lưu ý là dừa Dâu xanh, Dâu vàng, Ta xanh, Ta vàng là các giống dứa có nhiều triển vọng.
1.5. Các bộ phận
- Rễ: Rễ dừa có cấu tạo điển hình của đơn tử diệp, không có rễ trụ, có hệ thống rễ chằn chịt. Rễ mọc từ phần thấp nhất của thân gọi là bầu rễ. Bầu rễ phía trên sát gốc phình to, dưới đất bầu rễ thon lại có hình chóp ngược. Rễ chính phát sinh từ bầu rễ và giữ nguyên hướng ban đầu tức là thương phát triễn theo chiều ngang.
- Thân: Thân dừa màu xám gần như láng. Dừa là loài đơn tử diệp nên không có tầng mô thứ cấp, thân chỉ phát triển khi còn nhỏ do phát sinh của tế bào sinh mô chính vì vậy, mà sự chăm sóc cây dừa trong thời kỳ đầu rất quan trọng.
- Lá: Mỗi cây dừa thường mang khoảng 30 tàu lá, mỗi táu lá dài 5-6 m, nặng 10-15 kg vào thời kỳ trưởng thành. Khi tàu lá còn nhỏ thì lá bẹ là một màng sợi bao quanh cây nhưng sau đó nó khô và rụng đi.
- Hoa tư: Hoa tư dừa thuộc loại lưỡng tính đồng chu, phát triển của hoa tùy theo phát triển của lá, do đó, cũng bị ảnh hưởng của điều kiện môi trường. Mỗi cây sản xuất trung bình hàng năm: 12 – 15 hoa tự, phát thể hoa tự xuất hiện sau phát thể lá bốn tháng.
- Trái:
Hình 1.1: Các thành phần của trái dừa, [15]
Trái dừa là một quả nhân cứng đơn mầm, nghĩa là gồm một hột duy nhất bao quanh bởi một nội quả bì cứng (gọi là gáo) và một trung quả bì mềm (gọi là xơ).
Một trái dừa cắt ngang gồm các phần sau:
- Vỏ gồm có:
- Vỏ ngoài bóng láng;
- Xơ màu nâu;
- Nôi: quả bì tấm lignin đen, rất cứng gọi là gáo có ba khía dọc;
- Hột gồm có:
- Tấm bì màu nâu đỏ, dính chặt vào gáo khi cơm dừa bắt đầu hình thành;
- Cơm dừa màu trắng, dày 1-2 cm, tích luỹ dầu prôtêin, nước;
- Dung dịch lỏng, nhạt gọi là nước dừa, chiếm 75% thể tích gáo;
- Phôi mầm nằm trong cơm, dưới một trong ba lỗ nẩy mầm. Màu sắc, kích thước thay đổi tùy theo giống dừa. Đó cũng là những đặc điểm để phân loại giống dừa;
Hình 1.2: Các hình dạng trái
Ở dừa cao, màu của trái không quan trọng. Trái lại, ở dừa lùn đó là một đặc tính di truyềnvà do đó người ta thường dùng giống lùn làm cây mẹ để sản xuất giống lai giữa dừa lùn và dừa cao.
Trái dừa có xơ bên ngoài lúc đầu màu trắng, khô dần và trở thành màu nâu nhạt và dai. Sự mất nước của xơ dừa và của dừa trong trái đã là giảm trọng lượng trái. Một trái 6 – 7 tháng tuổi nặng 3 – 4 kg. Khi chín khô chỉ còn 1,5 – 2 kg.
Thành phần trung bình của một trái dừa lúc chín:
- Cơm: 30% (tính trên trọng lượng cả trái) gồm: 10% dầu, 5% bã, 15% nước;
- Vỏ 33,33%;
- Gáo 15%;
- Nước dừa 21,66%;
- Nước dừa có chứa các chất kích thích tăng trưởng, muối khoáng và đường;
1.6. Công dụng
1.6.1. Cơm dừa khô
1.6.1.1. Kinh tế
Nhằm gia tăng hiệu suất sử dụng cây dừa, người ta chú ý đến các thành phần khác của trái dừa (ngoài cơm dừa) như xơ, gáo, ...để tạo thành các sản phẩm có giá trị xuất khẩu hoặc tiêu dùng trong nước. Tuy nhiên, đối với các nhà trồng dừa thì cơm dừa khô (copra) vẫn là mặt hàng quan trọng nhất. Ở các nước trồng dừa nhiều như Philipin, Siri Lanka... copra là mặt hàng xuất khẩu chính của cây dừa.
Cũng như các nguyên liệu có dầu khác như đậu phộng, đậu nành, chất lượng nguyên liệu quyết định đến chất lượng dầu chứa bên trong. Do đó, đối với các nhà sản xuất dừa, chế biến cơm dừa thành copra chất lượng cao là vấn đề quan trọng hàng đầu và nếu giải quyết tốt khâu này sẽ làm tăng chất lượng dầu dừa thô và khâu tinh luyện tiếp theo sẽ ít hao hụt hơn và do đó sẽ hạ giá thành.
Ở nước ta hiện nay, copra và dầu dừa thô thường có phẩm chất kém, có độ ẩm cao, mốc mọt, đen sậm, khiến dầu dừa thô ép được là có màu sậm, ôi khét, có chỉ số acid cao, ảnh hưởng đến giá trị xuất khẩu, khó khăn và hao hụt trong khâu bảo quản hay tinh luyện. Ngoài ra, copra xấu còn ảnh hưởng đến vấn đề quản lý và thu mua hiện nay.
Sở dĩ có tình trạng trên là vì phần lớn dừa của ta do người nông dân trồng và copra đã được chế biến theo những phương pháp lâu đời, chưa được cải tiến. Trong khi đó, các cơ sở quốc danh cũng chưa được quan tâm đúng mức vấn đề cải tiến thiết bị và kỹ thuật chế biến mặt hàng này.
1.6.1.2. Sức khỏe
Cơm dừa khô là nguyên liệu để chế biến các loại bánh, mứt, kẹo, bánh phồng, bánh tráng, các món ăn mang tính chất địa phương, … Cơm dừa khô hoặc bã dừa có thể được dùng để làm thức ăn cho gia súc, cung cấp chất béo và giúp cho động vật được tăng trưởng nhanh hơn. Đồng thời người ta còn sử dụng cơm dừa khô, bã dừa để làm phân bón thực vật.
Trong cơm dừa khô có chứa nhiều vitamin rất tốt cho sức khỏe con người và những loại vitamin có trong cơm dừa khô đó là Thiamine (B1): (6%) 0.066 mg, Riboflavin (B2): (2%) 0.02 mg, Niacin (B3): (4%) 0.54 mg, Pantothenic acid (B5): (6%) 0.300 mg, Vitamin B6: (4%) 0.054 mg, Folate (B9): (7%) 26 μg, Vitamin C: 3.3 mg (4%).
Đồng thời cơm dừa khô còn chứa rất nhiều khoáng chất có lợi cho sức khỏe như Canxi: (1%) 14 mg, Sắt: (19%) 2.43 mg, Magiê: (9%) 32 mg, Phốt pho: (16%) 113 mg, Kali: (8%) 356 mg, Kẽm: (12%) 1.1 mg. Cơm dừa khô cũng như cơm dừa tươi có chứa nhiều năng lượng, chất đạm, chất béo, chất xơ thực phẩm, chất béo bão hòa, chất béo không bão hòa đơn, chất béo không bão hòa đa…
Như đã phân tích ở trên, cơm dừa khô có nhiều giá trị dinh dưỡng, cung cấp vitamin và khoáng chất cho cơ thể con người, tuy nhiên đối với bất kì loại thức ăn nào cũng vậy, tuy nó tốt nhưng chúng ta vẫn phải đảm bảo ăn vừa phải, không ăn quá nhiều tránh xảy ra trường hợp gây nên tác dụng phụ. Cơm dừa khô cũng vậy, đối với người bình thường thì nên dùng 2 lạng cơm dừa khô cho một tuần.
Đối với những bệnh nhân bị mắc các bệnh đái tháo đường, rối loạn mỡ máu, xơ vừa động mạch, người bị mắc các bệnh về tim mạch, người mắc chứng suy nhược tốt nhất nên hạn chế việc sử dụng cơm dừa khô vì sẽ khiến cho căn bệnh trở nên trầm trọng hơn mà thôi. Đối với những người bị béo phì, đang trong giai đoạn tăng cân không kiểm soát thì cũng không nên sử dụng cơm dừa khô quá nhiều vì cơm dừa khô có chứa nhiều chất béo và nó sẽ khiến bạn trông nặng nề hơn mà thôi.
Trong cơm dừa khô có chứa nhiều dưỡng chất quan trọng rất tốt cho phụ nữ mang thai, tuy nhiên, các chuyên gia y tế khuyên rằng, mẹ đang mang thai hoặc đang cho con bú thì không nên sử dụng cơm dừa khô vì nó đã được chế biến, sấy khô nên sẽ khá cứng, gây ảnh hưởng đến răng của người mẹ. Thay vì ăn cơm dừa khô thì mẹ mang thai hoặc mẹ sau sinh có thể ăn cơm dừa non vừa mềm, vừa dễ ăn lại vừa cung cấp nhiều vitamin, khoáng chất, tăng lượng sữa mẹ và giảm nguy cơ đau khớp khi mang thai.
1.6.2. Xơ dừa
Vỏ dừa là thành phần chiếm tỷ trọng lớn trong các thành phần của trái dừa. Từ vỏ dừa ta có thể chế biến thành xơ, một sản phẩm có giá trị sử dụng rộng rãi.
Thành phần: vỏ dừa chiếm 35 – 45% trọng lượng trái dừa, vỏ dừa bao gồm các sợi xenlulô xếp gần như song song cùng chiều, xen vào giữa là chất xốp mềm, gọi là bụi xơ đóng vai trò kết dính.
Từ vỏ dừa có thể tách được 30% xơ dừa, nếu làm thủ công thì 8 vỏ dừa có thể tách được 1 kg xơ dừa, còn nếu làm máy thì phải 10 – 12 vỏ dừa mới tách dược 1 kg xơ dừa.
Công dụng: vỏ dừa từ lâu đã làm nhiên liệu đốt lò (lò đường...). Từ vỏ dừa có thể làm các vật dụng đơn giản như chổi quét, bàn chải... vỏ dừa được sử dụng chủ yếu để tách xơ dừa. Từ xơ dừa có thể chế biến thành các sản phẩm khác nhau, được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và trong đời sống như: chất cách nhiệt, cách điện, tấm lợp, ván tường, các loại dây thừng, thảm, nệm, vỏng...
1.6.3. Than gáo dừa
Để góp phần tăng thêm nguồn ngoại tệ cho nhà nước và thu nhập cho những người trồng dừa, một sản phẩm phụ từ cây dừa rất được khuyến kích đó là than gáo dừa.
Than gáo dừa sản xuất từ gáo dừa già rất dễ dàng, không đòi hỏi chi phí lớn, tận dụng được nguồn lao động phụ, lại rất được ưa chuộn trên thị trường thế giới vì là nguồn nhiên liệu rất tốt để làm than hoạt tính được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiêp để khử mùi, khử màu, lọc nước, tinh lọc không khí, ...
Quy trình sản xuất than gáo dừa rất đơn giản, nguyên lý cơ bản là hầm than trong điều kiện hạn chế không khí, sao cho gáo dừa được hóa than từ từ mà không bị cháy thiêu ra tro.
1.7. Thực trạng tại Bến Tre
Bến Tre sở hữu diện tích trồng dừa lớn nhất cả nước. Cuối năm 2017, diện tích dừa Việt Nam đạt 170.000 ha; trong đó, tập trung chủ yếu ở các tỉnh vùng Đồng bằng sông Cửu Long (chiếm 82,6% diện tích) và Duyên hải Nam Trung Bộ (chiếm 12,8% diện tích). Riêng Bến Tre diện tích dừa chiếm trên 42% tổng diện tích dừa cả nước. Thời gian qua, để cây dừa phát triển ổn định và bền vững, UBND tỉnh đã ban hành Chương trình phát triển ngành dừa đến năm 2020 và thành lập Ban Điều phối giao Sở Công Thương là cơ quan thường trực triển khai thực hiện.
1.7.1. Thực trạng trồng dừa
Để phát triển và ổn định vùng dừa theo hướng tối ưu hóa khai thác tổng hợp tiềm năng kinh tế vườn dừa gia tăng năng suất, thu nhập trên một số đơn vị diện tích canh tác, tỉnh Bến Tre đã cóchủ trương chuyển đổi cơ cấu cây trồng từ những cây có hiệu quả kinh tế thấp sang trồng dừa. Xây dựng và phát triển các mô hình nuôi xen, trồng xen trong vườn dừa để khuyến cáo hướng dẫn người dân sản xuất; tập trung hệ thống canh tác tổng hợp trong vườn dừa, nhân rộng những mô hình nuôi trồng xen hợp lý có hiệu quả, nhằm nâng cao thu nhập trên một đơn vị diện tích đất vườn dừa để đảm bảo độ bền vững của sản xuất như: nuôi tôm càng xanh trong mương vườn dừa, nuôi ong mật, nuôi gà thả vườn, trồng xen cây có múi, trồng xen ca cao trong vườn dừa...để tối ưu hóa hiệu quả sản xuất trong vườn dừa. Đến cuối năm 2017, diện tích dừa trên địa bàn tỉnh đạt 71.461 ha; năng suất dừa năm 2017 là 9.010 trái/ha; sản lượng dừa trái tăng trưởng bình quân 02 năm 2016, 2017 là 0,68%/năm.
Bên cạnh những mặt đạt được, công đoạn trồng dừa vẫn còn nhiều hạn chế cần được quan tâm khắc phục, như: Diện tích sản xuất dừa manh mún, nhỏ lẻ, giao thông nông thôn bị trở ngại; năng suất dừa Bến Tre tuy cao hơn một số địa phương và một số nước, nhưng đa phần vẫn chưa phát huy hết tiềm năng, trong vườn dừa vẫn còn nhiều cây dừa cho sản lượng rất thấp; một số vườn dừa có biểu hiện lão hóa sớm; chất lượng cây dừa giống không đồng đều, không chuẩn giống và chưa có biện pháp quản lý; Giá dừa tăng giảm thất thường, thiếu ổn định, thu nhập từ trồng dừa còn thấp hơn một số loại cây khác.
1.7.2. Thực trạng chế biến sản phẩm dừa sau thu hoạch
Ngành công nghiệp chế biến dừa ở Bến Tre tuy mới hình thành không lâu, nhưng đã có sự phát triển nhanh khá chắc chắn và phong phú về mặt hàng. Công nghiệp chế biến dừa chiếm tỷ trọng khá lớn trong ngành công nghiệp chế biến, được xem là ngành kinh tế mũi nhọn của tỉnh. Giá trị sản xuất công nghiệp các sản phẩm dừa (giá so sánh 2010) năm 2017 ước đạt 3.000 tỷ đồng.
Trái dừa sau thu hoạch được chế biến thành nhiều nhóm, chủng loại sản phẩm khác nhau, nhóm từ cơm dừa, từ vỏ dừa, từ gáo dừa, nước dừa, …
- Sơ chế cơm dừa: Bến Tre có khoảng 236 cơ sở sơ chế trái dừa. Đây là nguồn cung cấp nguyên liệu chủ yếu cho các doanh nghiệp chế biến các sản phẩm từ trái dừa: cơm dừa nạo sấy, sữa dừa, bột sữa dừa, than gáo dừa, thạch dừa.
- Chế biến cơm dừa: Toàn tỉnh có 44 doanh nghiệp (DN) chế biến 05 nhóm sản phẩm chính: cơm dừa nạo sấy, sữa dừa, bột sữa dừa, kẹo dừa, dầu dừa; tổng công suất tiêu thụ của các nhà máy chế biến cơm dừa lên 1,253 tỷ trái năm 2017, đây là lực lượng tiêu thụ dừa chính của tỉnh. Các nhà máy vẫn chưa huy động được hết công suất nên sản lượng dừa được đưa vào chế biến chỉ đạt khoảng 500 triệu trái (năm 2017). Hiện tại công suất chế biến dừa đã hơn 02 lần tổng sản lượng dừa của tỉnh, nếu các nhà máy hoạt động hết công suất thì sản lượng dừa khô của toàn vùng Đồng bằng sông Cửu Long cũng không đủ phục vụ cho chế biến. Đây là nhóm có trình độ kỹ thuật cao nhất của ngành dừa, hầu hết các công đoạn đều được cơ giới hóa, áp dụng nhiều loại công nghệ mới, sản phẩm làm ra đáp ứng được yêu cầu thị trường.
- Chế biến vỏ dừa: Toàn tỉnh có khoảng 170 đơn vị chế biến vỏ dừa; tổng công suất máy móc thiết bị hiện tại có thể sản xuất khoảng 150 đến 180 ngàn tấn/năm. Nhìn chung năng lực cạnh tranh ngành chỉ thấp, sản phẩm chỉ xơ dừa chủ yếu được xuất khẩu thô vào thị trường Trung Quốc và một phần cung cấp cho chế biến sản phẩm sau chỉ (Thảm, lưới, băng, dây dừa). Chế biến sản phẩm sau mụn: toàn tỉnh hiện có khoảng 10 doanh nghiệp sản xuất mụn ép, công suất máy móc thiết bị có khả năng sản xuất hơn 70.000 tấn/năm.
- Chế biến gáo dừa: Sản xuất than gáo dừa (than thiêu kết), hiện trên địa bàn tỉnh có 57 đơn vị chế biến than thiêu kết (trong đó có 05 doanh nghiệp). Sản lượng năm 2017 đạt khoảng 30.000 tấn; Sản xuất than hoạt tính: có 02 doanh nghiệp đầu tư, đã có 01 doanh nghiệp có sản phẩm; sản lượng năm 2017 đạt khoảng 12.000 tấn, công nghệ sản xuất hiện đại, tiêu thụ một lượng lớn than thiêu kết của tỉnh nhưng vẫn phải nhập khẩu thêm nguyên liệu để sản xuất. Ngoài sản xuất than, gáo dừa còn được dùng làm hàng mỹ nghệ từ dừa.
- Chế biến nước dừa: Sản phẩm từ nước dừa trước đây là sản phẩm phụ, chủ yếu tận dụng phần nước dừa từ chế biến cơm dừa để làm thạch dừa thô. Thời gian gần đây, trên đia bàn tỉnh đã có nhiều doanh nghiệp mới, quy mô lớn đầu tư chế biến nước dừa thành sản phẩm cao cấp, như: nước dừa giải khát, mặt nạ dừa; tuy nhiên, do thị trường tiêu thụ chưa ổn định nên sản lượng hàng năm còn biến động lớn.
1.7.3. Thị trường tiêu thụ dừa và các sản phẩm dừa chủ yếu
- Kênh tiêu thụ nội địa: trái dừa tươi (làm nước giải khát) cho các thị trường: đô thị ở các tỉnh phía Nam, TP. Hồ Chí Minh, các tỉnh miền Trung, Tây Nguyên và cả Hà Nội. Dừa khô cũng được tiêu thụ trong nước để làm thực phẩm nấu nướng hoặc bánh kẹo. Các sản phẩm chế biến cũng được tiêu thụ trên thị trường nội địa nhưng tỷ trọng còn khiêm tốn.
- Kênh xuất khẩu: Dưới hình thức nguyên liệu thô chủ yếu cho sản phẩm trái dừa khô lột vỏ, khách hàng chủ yếu là thương nhân Trung Quốc; Dưới hình thức sản phẩm đã chế biến: cơm dừa nạo sấy, sữa dừa, kẹo dừa, thạch dừa thô, than gáo dừa (đã xay), than hoạt tính, xơ dừa, mụn dừa, dầu dừa... xuất khẩu đến nhiều quốc gia trên thế giới.
Kim ngạch xuất khẩu sản phẩm từ dừa năm 2017 ước đạt 180,118 triệu USD, chiếm 21,43% tổng kim ngạch xuất khẩu của tỉnh. Các sản phẩm xuất khẩu chính hiện nay: Cơm dừa nạo sấy; sữa dừa; nước dừa đóng lon/hộp; than hoạt tính; chỉ xơ dừa; mụn dừa; thạch dừa; bột sữa dừa, dầu dừa. Thị trường xuất khẩu dừa tiếp tục được giữ vững và mở rộng, đến cuối năm 2017 đã xuất khẩu sang 85 quốc gia và vùng lãnh thổ.
Tuy nhiên, trong chế biến và tiêu thụ dừa cũng còn nhiều hạn chế như: Đa phần doanh nghiệp chế biến dừa vẫn còn dưới dạng quy mô nhỏ, hoạt động rời rạc, chỉ tổ chức được một hoặc vài công đoạn trong chế biến dừa, cho nên chưa khai thác hiệu quả, chưa chủ động được việc hợp tác với nông dân để thu mua nguyên liệu; Nhiều sản phẩm chế biến từ dừa còn dưới dạng thô: chỉ xơ dừa, cơm dừa nạo sấy, thạch dừa, .... nên giá trị thấp, dễ bị khách hàng ép giá, tiêu thụ nhiều nguyên liệu. Tỷ lệ khai thác công suất chế biến còn thấp; Các doanh nghiệp chưa có sự liên kết hợp tác để cùng phối hợp thu mua nguyên liệu, tổ chức hệ thống tiêu thụ, đặc biệt là đối với thị trường ngoài nước.
1.8. Kết luận
Tuy ngày nay có nhiều loại sâu hại dừa và hiệu quả kinh tế cây dừa bị giảm, một số hộ nông dân phải chặt dừa, nhưng cây dừa vẫn là một loại cây có giá trị kinh tế cao, nhiều mặt hàng được sản xuất từ cây dừa hoặc nguyên liệu từ trái dừa đã được thị trường trong nước và nước ngoài chấp nhận.
Tuy nhiên để tăng sức cạnh tranh với nước ngoài chúng ta cần đầu tư thêm trang thiết bị phục vụ sản xuất dừa.
Ngày nay, nước ta đã nghiên cứu thành công các sản phẩm như thạch dừa, phomát dừa có giá trị dinh dưỡng tương đương với nước ngoài nhưng do thiếu thiết bị mà những sản phẩm này vẫn chưa được phổ biến. Vì thế luận văn tốt nghiệp này, chúng em xin đưa ra máy lột vỏ dừa: máy chỉ chú trọng vào lột phần vỏ ngoài của trái dừa, và lột trái dừa loại cây dừa cao.
Qua phần tổng quan này nhằm giúp chúng ta hiểu rõ thêm về đặc tính, công dụng của cây dừa cũng như chuỗi giá trị sản phẩm và nhu cầu to lớn của thị trường để từ đó ta có có cơ sở, điều kiện chế tạo máy tách cơm dừa đáp ứng yêu cầu khách hàng.
CHƯƠNG 2. QUÁ TRÌNH THIẾT KẾ
2.1. Lập kế hoạch cho quá trình thiết kế
- Nhiệm vụ 1:
+ Tên nhiệm vụ: Lập kế hoạch.
+ Mục tiêu: đưa ra các nhiệm vụ cần phải làm trong quá trình thiết kế.
+ Nội dung:
- Xác định nhiệm vụ thiết kế;
- Phát biểu mục tiêu cho các nhiệm vụ;
- Xác định công việc cụ thể, ước lượng số nhân công, thời gian và các nguồn lực khác cần thiết để hoàn thành nhiệm vụ;
- Sắp xếp trình tự công viêc;
- Ước tính chi phí thiết kế sản phẩm;
+ Thời gian: 2 tuần.
- Nhiệm vụ 2:
+ Tên nhiệm vụ: Xác định nhu cầu khách hàng.
+ Mục tiêu: Gặp gỡ khách hàng, thăm dò các nhu cầu của họ tại các địa điểm cụ thể.
+ Nội dung:
- Xác định các thông tinh cần thiết;
- Xác định phương pháp thu thập thông tin;
- Xác định nội dung các câu hỏi;
- Thiết kế các câu hỏi;
- Sắp xếp các câu hỏi;
- Thu thập thông tin;
- Rút gọn thông tin;
+ Thời gian: 2 tuần;
- Nhiệm vụ 3:
+ Tên nhiệm vụ: Phân tích yêu cầu khách hàng.
+ Mục tiêu: Xác định đúng yêu cầu khách hàng, nhanh chóng, kịp thời.
+ Nội dung: Phân tích nhưng nhu cầu khách hàng thu thập được thành những yêu cầu rõ ràng, cụ thể và cô đọng, sẵn sàng cho việc biên dịch sang các thông số kỹ thuật có thể đo lường được.
+ Thời gian: 2 tuần;
- Nhiệm vụ 4:
+ Tên nhiệm vụ: Xác định yêu cần kỹ thuật.
+ Mục tiêu: Sử dụng phương pháp QFD và ngôi nhà chất lượng để xác định các yêu cầu kỹ thuật từ các yêu cầu khách hàng và khả năng cạnh tranh của sản phẩm trên thị trường.
+ Nội dung:
- Xác định khách hàng;
- Xác định phương pháp thu thập thông tin;
- Xác định nội dung các câu hỏi;
- Thiết kế các câu hỏi;
- Sắp xếp các câu hỏi;
- Thu thập thông tin;
- Rút gọn thông tin;
+ Thời gian: 2 tuần;
- Nhiệm vụ 5:
+ Tên nhiệm vụ: Đưa ra ý tưởng thiết kế.
+ Mục tiêu: Phân tích các chứng năng thành các chức năng con, cốt lõi; tham khảo các thiết kế liên quan; đưa ra ý tưởng cho chức năng con và tổng hợp thành các ý tưởng chung cho sản phẩm thiết kế.
+ Nội dung:
- Tìm ra chức chung hoàn chỉnh;
- Phân tích thành nhưng chức năng con;
- Sắp xếp các chức năng con;
- Hoàn thiện các chức năng con;
- Đưa ra ý tưởng cho từng chức năng;
- Phối hợp các ý tưởng;
+ Thời gian: 2 tuần;
- Nhiệm vụ 6:
+ Tên nhiệm vụ: Đánh giá ý tưởng, chọn phương án thiết kế.
+ Mục tiêu: Sử dụng ma trận quyết định để lựa chọn một ý tưởng thiết kế.
+ Nội dung:
- Chọn chuẩn đo lường;
- Chọn các ý tưởng để so sánh;
- Cho điểm số;
- Tính điểm;
+ Thời gian: 2 tuần;
- Nhiệm vụ 7:
+ Tên nhiệm vụ: Tính toán thiết kế sản phẩm.
+ Mục tiêu: Tính toán thiết kế chi tiết các bộ phận, thiết kế hình dáng kết cấu của các chi tiết, xây dựng các bản vẽ, mô phỏng hệ thống.
+ Nội dung:
- Lựa chọn hình dạng;
- Lựa chọn vật liệu;
- Lựa chọn quá trình;
+ Thời gian: 4 tuần;
- Nhiệm vụ 8:
+ Tên nhiệm vụ: Đánh giá sản phẩm.
+ Mục tiêu: Đánh giá khả năng làm việc, khả năng chế tạo của sản phẩm thông qua mô hình hệ thống và các bộ phận; đánh giá các chỉ tiêu khác.
+ Nội dung:
- Xác định các phản ứng ở ngõ ra (các thông số tới hạn hay thông số chất lượng) cần phải đo;
- Lưu ý độ chính xác của các thông số tại ngõ ra;
- Xác định các tín hiệu đầu vào, các thông số điều khiển, phạm vi giới hạn và nhưng nhân tố ảnh hưởng;
- Hiểu rõ các khả năng của mô hình phân tích.
+ Thời gian: 2 tuần;
- Nhiệm vụ 9:
+ Tên nhiệm vụ: Viết thuyết minh và báo cáo.
+ Mục tiêu: Trình bày quá trình thiết kế sản phẩm qua bản thuyết minh. Báo cáo những nhiệm vụ theo như kế hoạch đề ra.
+ Nội dung: Viết báo cáo kỹ thuật, thực hiện báo cáo thuyết trình cho dự án.
+ Thời gian: 2 tuần;
Bước 4: Sắp xếp lịch trình công việc.
Bảng 2.1: Bảng lịch trình công việc
|
|
Thực hiện |
Tuần 1-2 |
Tuần 3-4 |
Tuần 5-6 |
Tuần 7-8 |
Tuần 9-10 |
Tuần 11-12 |
Tuần 13-14 |
Tuần 15 |
|
Chọn nhóm thiết kế
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Lập kế hoạch thực hiện |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Xác định nhu cầu khách hàng |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Phân tích yêu cầu khách hàng |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Phân tích yêu cầu kỹ thuật |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Đưa ra ý tưởng |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Đánh giá lựa chọn ý tưởng |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Thiết kế cấu trúc sản phẩm |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Thiết kế chi tiết sản phẩm |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Xây dựng mô hình |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Báo cáo |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.2. Xác định yêu cầu khách hàng
- Đối tượng khảo sát: hợp tác xã nông thôn, các xưởng sản xuất có quy mô trung bình, …
- Mô tả các thông tin về sản phẩm cùng loại trên thị trường: đáp ứng được nhu cầu cơ bản nhưng với một số đặc điểm sau:
- Tính tự động hóa thấp;
- Sử dụng công cụ thủ công, thô sơ nên năng suất chưa cao;
- Dựa vào sức người là chủ yếu;
- Không phù hợp trong sản xuất công nghiệp;
Hình 2.1: Các dụng cụ nạo dừa thủ công, [16]
Hình 2.2: Máy nạo dừa, [16]
- Thu thập thông tin bằng các phương pháp: quan sát, thăm dò và nhóm khảo sát.
- Xác định nội dung các câu hỏi:
- Các nhu cầu về thực hiện chức năng: năng suất làm việc, độ chính xác;
- Nhu cầu có nhân tố con người: khả năng vận hành máy;
- Các nhu cầu liên quan đến điều kiện tự nhiên: thời tiết, nơi làm việc;
- Nhu cầu liên quan tới độ tin cậy của sản phẩm: số lượng phế phẩm;
- Nhu cầu về thời gian: thời gian làm việc trong ngày;
- Các nhu cầu liên quan tới chi phí: giá cả chế tạo, chuyên chở, giá bán;
- Các nhu cầu khách hàng liên quan tới môi trường: tiếng ồn;
- Sau khi thu thập, rút gọn thông tin, ta rút ra được các yêu cầu của khách hàng như sau:
Máy tách cơm dừa đạt năng suất 3,8 T / ngày (ngày làm việc 8 giờ), độ chính xác cao; máy làm việc trong khu vực nhà xưởng 15 x 10 x 5 m; có thể phân loại vỏ dừa, cơm dừa, nước dừa; chỉ cần 1 hoặc một vài lao động phổ thông để vận hành, tiếp nguyên liệu và kiểm tra lỗi, an toàn cho người làm việc; điều kiện thời tiết thời tiết nóng ẩm, mưa nhiều.
2.3. Đưa ra ý tưởng cho bài toán thiết kế sản phẩm
Có 2 ý tưởng cho chức năng tách cơm dừa:
- Gia nhiệt bên ngoài để có thể dễ dàng tách phần cơm dừa bên trong;
- Sử dụng tia nước dưới áp suất cao bắn vào tâm một nửa trái dừa để tách ra;
Theo yêu cầu khách hàng, đầu vào ban đầu là dừa khô chưa lột vỏ, trong khi lớp vỏ ngoài của trái dừa có khả năng giữ nhiệt rất tốt nên ý tưởng gia nhiệt sẽ mất rất nhiều thời gian, công sức, thậm chí không được khả thi. Vậy ta chọn phương án tách cơm dừa bằng tia nước dưới áp suất cao.
Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý tách cơm dừa
vMô tả: Trái dừa sau khi được cấp bẳng băng tải sẽ được đưa vào hệ thống xích để đẩy vào lưỡi cắt tách trái dừa làm hai phần. Hệ thống vòi nước kết hợp với cảm biến vị trí bắn tia nước với cường độ thích hợp vào hai nửa trái dừa. Lực tác động cùng với sự chảy của dòng nước tách phần cơm dừa ra khỏi gáo dừa ban đầu.
Hình 2.4: Sơ đồ động của hệ thống cấp liệu
vMô tả: Động cơ giảm tốc truyền động qua đai thang, từ đó truyền động qua băng tải cấp liệu.
Hình 2.5: Sơ đồ động của hệ thống xích tải
vMô tả: động cơ giảm tốc truyền động qua băng tải, từ đó truyền động qua cặp bánh răng côn để tạo sự truyền động đồng bộ và ngược chiều cho hệ thống xích tải.
CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ BĂNG TẢI
3.1. Thông số đầu vào
v Đánh giá tổng quan:
- Được sử dụng nhiều nhất trong các thiết bị vận chuyển liên tục;
- Ưu điểm: cấu tạo đơn giản, bền, khả năng vận chuyển vật liệu theo hướng nằm ngang, nằm nghiêng (hay kết hợp cả hai) với khoảng cách lớn, làm việc êm, năng suất cao và tiêu hao năng lượng không lớn lắm;
- Han chế: tốc độ vận chuyển không cao, độ nghiêng của băng tải nhỏ (góc nghiêng ), không vận chuyển được theo đường cong;
Ta thiết kế băng tải với cách bố trí như sau:
Hình 3.1: Cách bố trí băng tải
- Năng suất yêu cầu: 45 trái / phút; trái dừa khô chưa lột vỏ với đường kính , khối lượng ;
- Vận tốc băng tải: ;
- Trên băng tải có lắp các thanh thép V cách nhau , kích thước mặt cắt ngang , chiều dài , khối lượng (theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7571 – 1:2006 về thép hình cán nóng – Phần 1: Thép góc cạnh đều – kích thước do Bộ Khoa học và Công nghệ ban hành);
- Tải trọng tính toán: .
3.2. Kết cấu băng tải
Băng tải cấu tạo gồm có tấm băng (nối kín) được đặt trên các tang dẫn động và tang căng băng. Để đỡ băng khỏi bị chùng theo chiều dài ta thiết kế các con lăn đỡ dọc theo chiều dài tấm băng. Tấm băng này vừa là bộ phận kéo vừa là bộ phận vận chuyển vật liệu.
Động cơ điện sẽ truyền động qua hộp giảm tốc làm quay tang dẫn động. Khi tang này quay sẽ xuất hiện lực ma sát giữa bề mặt tang và bề mặt băng và sẽ làm băng chuyển động. Vật liệu sẽ được đưa lên đặt băng qua phễu nhập liệu và được vận chuyển tới vị trí tháo liệu dọc theo chiều dài băng. Để băng không bị chùng khi làm việc trên thiết bị có lắp đặt chi tiết căng băng lắp ở phần tang căng băng.
3.2.1. Băng
- Băng là chi tiết chủ yếu; đóng vai trò là bộ phận kéo và bộ phận vận chuyển vật liệu.
- Yêu cầu: chắc, dẻo (do luôn bị uốn cong), có độ co giãn nhỏ và bền với môi trường xung quanh. Cấu tạo gồm lõi vải (một hay nhiều lớp) được đặt phía trong, bên ngoài được phủ một lớp cao su có chiều dày nhất định. Loại băng này có độ bền cao (phụ thuộc vào số lớp vài bên trong) và có độ cuốn tốt.
- Dựa trên bảng 5.1 và bảng 5.2 tài liệu [1], ta chọn băng vải Liên Xô nhiều lớp có hai mặt phủ cao su, ký hiệu RTL 1500; ứng suất bền kéo đứt tới hạn .
3.2.2. Tang dẫn động
- Bộ phận dẫn động của băng tải gồm có cơ cấu truyền động từ động cơ tới tang dẫn động.
- Để băng định tâm được tốt trên mặt tang dẫn động cần chế tạo mặt trụ của tang hơi lồi (độ lồi thường băng 0,005 chiều dài của tang).
- Vật liệu: gang đúc hay thép hàn.
- Đường kính của tang được tính theo tài liệu [1], trang 217:
(3.1)
Với: z – số lớp đệm của băng
Chọn suy ra đường kính tang dẫn và tang bị dẫn:
- Chiều dài của tang được xác định, phụ thuộc vào chiều rộng của băng, công thức (5.1) tài liệu [1]:
(3.2)
Với: B – chiều rộng băng, (mm); ;
Theo yêu cầu kỹ thuật, chọn suy ra .
- Chiều dài băng:
(3.3)
3.2.3. Cơ cấu căng băng
- Nhiệm vụ: tạo ra lực căng cần thiết của tấm băng, đảm bảo cho băng bám chặt vào tang dẫn và làm giảm độ võng của băng theo chiều dài.
- Gồm có tang căng băng, được lắp lên các gối trục có khả năng dịch chuyển.
- Phân loại:
- Căng băng cơ khí: dùng cho những băng tải có chiều dài không lớn lắm (khoảng 40 – 50m) và trong quá trình làm việc băng bị giãn đòi hỏi phải căng băng nhiều lần.
- Căng băng bằng đối trọng có khả năng tạo được lực căng ổn định trong quá trình làm việc.
- Dựa trên yêu cầu kỹ thuật ta chọn cơ cấu căng băng cơ khí (căng băng bằng vít).
3.2.4. Con lăn đỡ
- Công dụng chủ yếu của các con lăn đỡ là đảm bảo vị trí của tấm băng theo chiều dài vận chuyển và hình dạng tấm băng trên nhánh có tải.
- Có hai loại con lăn đỡ:
- Con lăn đỡ loại lòng máng: loại này gồm từ 3, 5 hoặc 7 con lăn trụ đặt nằm nghiêng cái nọ với cái kia một góc nào đó. Loại con lăn đỡ này chỉ sử dụng với nhánh băng có tải.
- Con lăn đỡ thẳng: loại này có thể dùng cho cả nhánh có tải hoặc nhánh không tải.
- Ta chọn con lăn đỡ có kết cấu như sau:
1/ Băng tải 2/ Con lăn đỡ thẳng 3/ Thanh đỡ
Hình 3.2: Kết cấu con lăn đỡ
- Sơ đồ bố trí các con lăn đỡ dựa theo hình 4.2a và bảng 4.1 tài liệu [2]:
Bảng 3.1: Khoảng cách lớn nhất giữa các con lăn tựa dùng cho vật liệu rời
|
Tỉ trọng của vật liệu vận chuyển |
Khoảng cách lớn nhất theo chiều rộng băng B |
||||||
|
400 |
500 |
650 |
800 |
1000 |
1200 |
1400 |
|
|
1500 |
1500 |
1400 |
1400 |
1300 |
1300 |
1200 |
|
|
1400 |
1400 |
1300 |
1300 |
1200 |
1200 |
1100 |
|
|
1300 |
1300 |
1200 |
1200 |
1100 |
1100 |
1000 |
|
Theo yêu cầu kỹ thuật với , ta chọn
Do điều kiện làm việc nên ta không sử dụng con lăn đỡ cho nhánh không tải.
Hình 3.3: Sơ đồ bố trí con lăn đỡ
3.2.5. Cơ cấu nhập liệu
- Trái dừa khô được nhập vào băng tải qua máng nhập liệu.
- Chiều rộng của đáy máng nhập liệu được tính theo công thức (5.4), tài liệu [1]:
(3.4)
Trong đó: - chiều rộng băng tải.
Thay các giá trị vào (3.4) ta được:
- Góc nghiêng của máng nhập liệu được tính theo công thức (5.5), tài liệu [1]:
(3.5)
Trong đó: - góc nghiêng tự nhiên của vật liệu rời.
Thay các giá trị vào (3.5) ta được:
3.2.6. Bộ phận an toàn
Khi ngắt đột ngột các băng tải nghiêng thì vật liệu trên băng có thể sẽ tự chảy theo hướng ngược lại dưới tác dụng của trọng lượng bản thân. Ngoài ra, việc tắc nghẽn vật liệu tại cửa nạp vật liệu trên băng cũng có thể gây ra gãy hoặc làm hỏng các cơ cấu. Vì vậy trên các trục dẫn động, người ta đặt các hệ thống con cóc, con lăn và bộ phận dừng băng tải hoặc các loại phanh điện từ.
Ta sử dụng hệ thống dừng băng tải như hình dưới. Bộ phận dừng băng tải là một đoạn băng ngắn 1 dùng để phanh, một đầu băng liên kết chặt với khung máy, đầu còn lại nằm trên nhánh ra của băng tải và được giữ bằng hai sợi xích 3. Trong trường hợp băng tải bị quay ngược, đoạn băng dùng để phanh bị băng tải kéo vào khe giữa tang và băng làm tang ngừng quay. Bộ phận dừng bằng đoạn băng như vậy rất đơn giản và làm việc tin cậy.
1/ Đoạn băng ngắn 2/ Bộ phận liên kết 3/ Xích giữ
Hình 3.4: Nguyên lý bộ phận an toàn
3.3. Tính những thông số cơ bản của băng tải
- Số vòng quay của tang dẫn động:
(3.6)
- Công suất động cơ dùng cho băng tải xác định theo công thức (5.10), tài liệu [1]:
(3.7)
Trong đó:
- công suất dùng để khắc phục trở lực nhánh có tải của băng tải khi máy chạy không tải;
- công suất dùng để khắc phục trở lực nhánh không tải của băng tải;
- công suất dùng để vận chuyển vật liệu theo chiều dài băng tải;
- công suất để khắc phục trở lực của cơ cấu tháo liệu;
- công suất để nâng tại các đoạn dốc của băng tải;
- hệ số xét đến trở lực khi tấm băng bị uốn tại các tang và ma sát trong các ngỗng trục;
- hệ số xét đến ảnh hưởng của chiều dài băng tải đối với công suất;
- hệ số truyền động có ích;
- Công suất được xác định theo công thức (5.12), tài liệu [1]:
(3.8)
Trong đó:
- - tải trọng riêng của các thành phần chuyển động trên nhánh có tải bao gồm trọng lượng của 1m băng và trọng lượng các phần chuyền động trên đó, . Do đó:
(3.9)
Với:
(3.10)
o
o : số trục lăn bố trí;
o : trọng lượng của một trục lăn;
o - chiều dài nhánh có tải, ;
Thay các giá trị vào (3.10), ta được
Thay các giá trị vào (3,9), ta được
- - vận tộc băng, ;
Thay các giá trị vào (3.8), ta được
- Công suất được xác định theo công thức (5.14), tài liệu [1]:
(3.11)
Trong đó:
- - tải trọng riêng của nhánh không tải,
(3.12)
Với:
(3.13)
o
o : số trục lăn bố trí;
o : trọng lượng của một trục lăn;
o - chiều dài nhánh không tải, ;
Thay các giá trị vào (3.13), ta được
Thay các giá trị vào (3,12), ta được
Thay các giá trị vào (3.11), ta được
- Công suất được xác định theo công thức (5.16), tài liệu [1]:
(3.14)
Trong đó:
- - năng suất của băng tải, ;
- - độ dài vận chuyển vật liệu, ;
Thay các giá trị vào (5.14), ta được
- Công suất để khắc phục trở lực của cơ cấu tháo liệu .
- Công suất được xác định theo công thức (5.19), tài liệu [1]:
(3.15)
Trong đó:
- - chiều cao nâng vật liệu, ;
Thay các giá trị vào (5.15), ta được
- Hệ số có thể chọn bằng .
- Hệ số K phụ thuộc vào chiều dài băng tải và được chọn theo bảng 5.8, tài liệu [1]. Chọn .
- Chọn : hệ số truyền động có ích.
Thay tất cả các giá trị vào (5.7), ta được:
Theo catalog động cơ giảm tốc của hãng Mitsubishi, sản phẩm được chọn là GM – SP với công suất , tỷ số truyền 1/20, vận tốc đầu ra .
3.4. Thiết kế bộ truyền xích cho băng tải
3.4.1. Thông số bộ truyền
- Số răng đĩa xích dẫn được chọn theo công thức tài liệu [7], với :
(3.16)
Chọn răng.
- Số răng đĩa xích bị dẫn theo tài liệu [7]:
(3.17)
Chọn răng.
- Theo công thức (5.3) tài liệu [7], công suất tính toán:
(3.18)
Trong đó:
- - hệ số răng;
- - hệ số số vòng quay;
(3.19)
- - hệ số kể đến ảnh hưởng của vị trí bộ truyền; ;
- - hệ số kể đến khoảng cách trục và chiều dài xích; ;
- - hệ số kể đến ảnh hưởng của việc điều chỉnh lực căng xích; ;
- - hệ số tải trọng động; ;
- - hệ số kể đến chế độ làm việc; ;
- - hệ số kể đến ảnh hưởng của bôi trơn; ;
Thay các giá trị vào (3.19), ta được .
Thay tất cả các giá trị vào (3.18), ta được:
Theo bảng 5.5 tài liệu [7] với , chọn bộ truyền xích 1 dãy có bước xích thỏa mãn các điều kiện bền mòn:
Đồng thời theo bảng 5.8 tài liệu [7], số vòng quay tới hạn tương ứng với bước xích là nên thỏa điều kiện.
- Khoảng cách trục sơ bộ .
Theo công thức (5.12) tài liệu [7] số mắt xích:
(3.20)
Lấy số mắt xích chẵn , tính lại khoảng cách trục theo công thức (5.13) tài liệu [7]:
(3.21)
Để xích không chịu lực căng quá lớn, giảm a một lượng bằng:
, do đó .
- Số lần va đập của xích, theo (5.14) tài liệu [7]:
(bảng 5.9 tài liệu [7])
3.4.2. Tính kiểm nghiệm xích về độ bền
- Theo công thức (5.15) tài liệu [7]:
(3.22)
Với:
- Theo bảng 5.2 Tài liệu [7], tải trọng phá hỏng , khối lượng xích
- (Tải trọng va đập nhẹ, tải trọng mở máy bằng 150% tải trọng công việc).
- Vận tốc
- Lực vòng
- Lực căng do lực ly tâm:
- Lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động sinh ra:
(3.23)
(Với khi bộ truyền nằm ngang nghiêng 1 góc )
Thay các giá trị vào (3.22), ta được:
Theo bảng 5.10 với . Vậy : bộ truyền xích đảm bảo đủ bền.
3.4.3. Xác định thông số đĩa xích
- Đường kính đĩa xích được tính theo theo công thức 5.17 tài liệu [7] và bảng 14.4b:
(3.24)
(3.25)
(3.26)
(Với bán kính đáy và bảng 5.2 tài liệu [7])
- Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa xích theo công thức (5.18) tài liệu [7]:
(3.27)
Với:
- - hệ số ảnh hưởng số răng xích (Với );
- - xích 1 dãy;
- lực va đập trên 1 dãy xích;
- ;
- - diện tích của bản lề (bảng 5.12 tài liệu [7]);
Thay các giá trị vào (3.27), ta được:
Như vậy dùng thép 45 tôi đạt độ rắn HRC45 sẽ đạt ứng suất tiếp xúc cho phép có đảm bảo được độ bền tiếp xúc cho răng đĩa 1. Tương tự với cùng vật liệu và nhiệt luyện.
3.4.4. Xác định lực tác dụng lên trục
Lực tác dụng lên trục được tính theo công thức (5.20) tài liệu [7]:
(3.28)
Với:
- - hệ số kể đến trọng lượng xích khi nghiêng 1 góc ;
- - lực vòng;
Thay các giá trị vào (3.28), ta được:
3.5. Thiết kế trục dẫn động băng tải
3.5.1. Xác định lực tác dụng lên trục
- Lực kéo (lực vòng) cần thiết được tính như sau:
(3.29)
Trong đó:
- - công suất đầu vào băng tải;
- - vận tốc băng tải
Thay các giá trị vào (3.29), ta được:
- Lực căng trên nhánh ra khỏi tang dẫn được tính theo công thức (2.66) tài liệu [1]:
(3.30)
Trong đó:
- : hệ số ma sát giữa băng và tang (theo bảng 2.1, tài liệu [1]);
- : góc ôm của băng trên tang dẫn;
Thay các giá trị vào (3.30), ta được:
- Lực căng trên nhánh vào tang dẫn được tính theo công thức Euler:
(3.31)
Thay các giá trị vào (3.31), ta được:
- Tổng lực tác dụng lên tang dẫn:
(3.32)
- Ta chọn một số kích thước cơ bản của tang như sau:
- Bề rộng tang: 500 mm;
- Khoảng cách hai ổ: 580 mm;
Hình 3.5: Sơ đồ tải trọng liên tục
Ta coi lực tác dụng là lực phân bố trên suốt chiều dài giữa hai ổ bi đỡ tang. Do đó ta có lực phân bố là:
(3.33)
- Lực do xích tác dụng lên trục
- Tổng lực tác dụng lên trục , do đó:
(3.34)
- Tổng moment xoắn tại A:
(3.35)
Suy ra
Thay vào (3.34) suy ra được
- Moment xoắn tác dụng lên trục được tính theo công thức (3.4) tài liệu [5]:
(3.36)
- Từ các thông số trên ta vẽ được biểu đồ moment như sau:
Hình 3.6: Biểu đồ moment tác dụng lên trục
3.5.2. Xác định kích thước trục
- Chọn vật liệu chế tạo là thép C45.
- Từ biểu đồ moment ta thấy tiết diện nguy hiểm là tiết diện cách A một khoảng .
Giá trị được xác định theo công thức (10.14) tài liệu [5]:
(3.37)
- Đường kính trục được xác định theo công thức (10.15) tài liệu [5]
(3.38)
Trong đó: - ứng suất cho phép của thép C45 (theo bảng 10.1 tài liệu [5])
Thay các giá trị vào (3.38), ta được:
Ta chọn .
3.6. Lựa chọn ổ lăn
- Trong quá trình làm việc ổ chịu tác dụng của lực hướng tâm là chủ yếu nên ta chọn ổ bi đỡ một dãy.
- Vì lực tác dụng lên ổ lăn tại B lớn hơn nên ta tính toán chọn ổ tại B.
- Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ lăn
(3.39)
- Tải trọng quy ước được tính theo công thức (11.22), tài liệu [5]
(3.40)
Trong đó:
- : hệ số tính đến số vòng quay;
- : hệ số xét đến đặc tính tải trọng đến tuổi thọ ổ;
- : hệ số xét đến ảnh hưởng nhiệt độ;
Thay các giá trị vào (3.40):
.
- Thời gian làm việc trung bình của một ổ lăn giờ. Thời gian làm việc tính bằng triệu vòng quay được tính theo công thức (11.19b) tài liệu [5]:
(3.41)
triệu vòng
- Khả năng tải trọng động tính toán đươc tính theo công thức (11.20) tài liệu [5]:
(3.42)
Trong đó:
- đối với ổ bi
Thay các giá trị vào (3.42):
Theo phụ lục 9.1 tài liệu [6] ta chọn ổ cỡ nhẹ 207 với , , , .
Băng tải số 2 với các đặc tính tương tự về tải trọng, vận tốc nên được lựa chọn giống với băng tải số 1 tạo sự đồng bộ cho hệ thống cấp liệu; điểm khác biệt là băng tải số 2 không có cơ cấu nhập liệu và bộ phận an toàn.
CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ XÍCH TẢI
4.1. Lựa chọn xích tải
4.1.1. Lựa chọn dãy xích
Xích tải được lựa chọn theo catalog của hãng Tsubaki thuộc Tổng Công ty Tsubakimoto Chain (Nhật Bản).
Cần chọn loại xích có tay gá để lắp các gai xích với nhiệm vụ giữ và vận chuyển dừa. Gai xích được làm bằng thép, có hình trụ đường kính 8 mm, chiều dài 40 mm, một đầu tiện ren M6 dài 10 mm, đầu còn lại vát một góc .
Hệ thống làm việc trong nhà xưởng, điều kiện nhiệt độ, độ ẩm bình thường, không tiếp xúc các loại hóa chất ăn mòn, … nên để đảm bảo năng suất hoạt động, tuổi thọ sản phẩm cũng như hiệu quả về mặt kinh tế thì xích tay gá không cấp dầu theo tiêu chuẩn Anh được ưu tiên sử dụng với những cải tiến về mặt kỹ thuật như sau:
- Ống lót thiêu kết:
Một ống lót thiêu kết thấm dầu kết hợp với chốt xích được tráng đặc biệt để tự động bôi trơn bên trong một thời gian dài đem lại lợi ích kinh tế và khả năng chống mài mòn cho bộ truyền.
- Nhiệt độ và bôi trơn:
- Xích có hiệu suất vượt trội ở nhiệt độ lên tới 150 ° C.
- Các ống lót được tẩm với loại dầu bôi trơn dùng thực phẩm (được chứng nhận NSF-H1 và H3).
(*) NSF là tổ chức duy nhất trên thế giới thẩm định chất lượng vệ sinh dầu bôi trơn trong thực phẩm, NSF H1 thuộc tiêu chuẩn quy định của NSF. Đây là loại dầu mà "thành phần dầu là an toàn trong trường hợp ngẫu nhiên tiếp xúc với thực phẩm".
Hình 4.1: Cấu tạo của ống lót dầu
(Nguồn ảnh: http://tsubaki.net.vn/chain/lambda/)
v Đánh giá:
- Tiết kiệm chi phí bảo trì: Không có chi phí lao động vì không yêu cầu tra dầu bôi trơn định kỳ;
- Tiết kiệm chi phí mua hàng: Tần suất mua thấp hơn nhờ vào chất lượng cao và tuổi thọ lâu dài của xích. Không cần mua chất bôi trơn hoặc hệ thống bôi trơn cần thiết;
- Năng suất cao hơn: Không có thời gian chết vì không lường trước do sự cố hư hỏng; hạn chế thời gian bảo trì đồng nghĩa có nhiều thời gian hơn cho sản xuất;
- Thân thiện với môi trường: hệ thống hoạt động sạch giúp giảm nguy cơ ô nhiễm sản phẩm, máy móc, nhà xưởng, …
Dựa trên điều kiện làm việc, khả năng tải, đường kính trái dừa, kích thước gai xích thì loại xích số hiệu RS16B – LM được lựa chọn.
Bảng 4.1: Thông số kỹ thuật dãy xích
|
Xích |
||||||||||||||||
|
Bước |
Đường kính con lăn |
Bề rộng má xích |
Chốt |
Má xích |
Khối lượng |
Tải trọng lớn nhất |
||||||||||
|
Đường kính |
Chiều dài |
Chiều dài |
Độ dày |
Độ dày |
Chiều cao |
|||||||||||
|
p |
d1 |
b1 |
D2 |
L1 |
L2 |
T |
t |
H (max.) |
Kg/m |
kN |
||||||
|
25,4 |
15,88 |
17,02 |
8,28 |
17,75 |
19,95 |
4 |
3,2 |
21 |
2,7 |
2,1 |
||||||
|
Tay gá |
||||||||||||||||
|
Kích thước |
Khối lượng |
|||||||||||||||
|
C |
N |
O |
S |
X |
X2 |
Kg/1 đơn vị |
||||||||||
|
23,8 |
24,3 |
6,7 |
15,2 |
37,35 |
34,4 |
0,028 |
||||||||||
4.1.2. Lựa chọn bánh xích
- Dãy xích ống con lăn và bánh xích luôn hoạt động cùng nhau nên cả hai được chọn từ một nhà cung cấp duy nhất; ở đây bánh xích được lựa chọn theo kết cấu của xích ống con lăn có tay gá.
- Tỷ số truyền , chọn số răng đĩa xích .
- Bánh xích số hiệu RS16B – 1B25T được lựa chọn.
Bảng 4.2: Thông số kỹ thuật bánh xích
|
Đường kính ngoài D0 |
Đường kính bước |
Loại 1B |
Số răng |
|||||
|
Đường kính lỗ |
Mayơ |
Khối lượng |
Cấu trúc / vật liệu |
|||||
|
Cơ bản |
Lớn nhất |
Đường kính |
Chiều dài |
|||||
|
213 |
202,66 |
28 |
75 |
107 |
45 |
5,6 |
Thép carbon dùng cho kết cấu máy; răng được tôi cứng theo tiêu chuẩn |
25 |
4.2. Tính toán, kiểm tra thông số bộ truyền
- Thông số đầu vào:
- Vận tốc xích ;
- Bước xích ;
- Khoảng cách trục: ;
- Các thông số kỹ thuật của bộ truyền xích được tính dựa trên catalog nhà sản xuất như sau:
- Số vòng quay đĩa xích được tính theo công thức:
- Dựa vào biểu đồ lựa chọn sơ bộ và bảng công suất định mức, chọn công suất bộ truyền xích là ;
- Các hệ số ảnh hưởng:
o Xích một dãy: ;
o Loại tác động va đập nhẹ: ;
Suy ra công suất thiết kế:
- Xác định số mắt xích:
(4.2)
Chọn mắt xích.
- Lực vòng ;
4.3. Lựa chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền
- Hiệu suất truyền động:
(4.3)
Với:
- hiệu suất bộ truyền bánh răng côn
- hiệu suất bộ truyền xích ống con lăn
- hiệu suất ổ lăn
Thay các giá trị vào (4.3):
- Công suất cần thiết:
- Số vòng quay trên trục công tác:
Theo catalog động cơ giảm tốc của hãng Mitsubishi, sản phẩm được chọn thuộc dãy GM – DP với công suất , tỷ số truyền 1/5, vận tốc đầu ra .
- Tỷ số truyền chung của hệ dẫn động:
- Chọn tỷ số truyền của hộp giảm tốc bánh răng côn răng thẳng
Suy ra tỷ số truyển của bộ truyền xích ;
- Phân phối công suất trên các trục:
- Tính toán số vòng quay trên các trục:
- Tính toán moment xoắn trên các trục:
4.4. Thiết kế bộ truyền bánh răng côn
4.4.1. Chọn vật liệu
- Do bộ truyền có tải trọng trung bình, không có yêu cầu gì đặc biệt. Theo bảng 6.1 Tài liệu [7] ta chọn vật liệu cặp bánh răng như sau:
- Bánh chủ động: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB241 … 285 có , ta chọn độ rắn bánh nhỏ .
- Bánh bị động: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB192 … 240 có , ta chọn độ rắn bánh lớn .
4.4.2. Xác định ứng suất cho phép
- Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc, xác định theo công thức theo (6.5) tài liệu [7]:
- (4.4)
(chu kỳ)
Tương tự: (chu kỳ)
- chu kỳ
- Tuổi thọ: (giờ)
..........
Hình 5.7: Đo độ cứng ở vị trí bên trong cơm dừa, [29]
Thực hiện tương tự, chỉ số thể hiện trên đồng hồ là độ cứng của cơm dừa theo thang đo HS.
Bảng 5.5: Kết quả đo độ cứng của cơm dừa
|
Stt |
Miếng |
Độ cứng (HS) |
Ghi chú |
|
|
Cả vỏ nâu |
Cơm dừa |
|||
|
1 |
Trái thứ 1: miếng số 1 |
20 |
4 |
|
|
2 |
Trái thứ 1: miếng số 2 |
18 |
4 |
|
|
3 |
Trái thứ 1: miếng số 3 |
18 |
3 |
|
|
4 |
Trái thứ 2: miếng số 2 |
18 |
5 |
|
|
5 |
Trái thứ 2: miếng số 2 |
15 |
5 |
|
|
6 |
Trái thứ 2: miếng số 3 |
18 |
4 |
|
|
7 |
Trái thứ 3: miếng số 1 |
19 |
5 |
|
|
8 |
Trái thứ 3: miếng số 2 |
19 |
3 |
|
|
9 |
Trái thứ 3: miếng số 3 |
16 |
6 |
|
|
10 |
Trái thứ 3: miếng số 4 |
18 |
6 |
|
Ta thực hiện một thử nghiệm bằng cách dùng dao tác động vào miếng cơm dừa khô thì nhận thấy cần một lực khoảng hơn để có thể tạo được lỗ thủng trên miếng cơm dừa.
Bên cạnh đó, theo [34] nếu ứng suất trong vỏ tại bề mặt keo đủ để vượt qua cường độ liên kết của keo thì vỏ dừa sẽ tách ra khỏi thịt (cơm) và quá trình sẽ hoạt động thành công.
Hình 5.8: Sơ đồ và kích thước của một quả dừa điển hình, [34]
Qua quá trình tính toán dựa trên các mô hình toán học thì ứng suất kéo tìm được xấp xỉ , hơn một phần tư áp suất khí quyển. Tuy nhiên, vấn đề chỉ dừng lại ở đây mà không có một kết luận nào cụ thể.
- Nguyên lý hoạt động của cụm vòi phun tia nước:
Trong quá trình chạy, động cơ cao áp có vai trò hút nước từ nguồn cấp (ở áp suất thấp) và bơm nước qua các hệ thống van 1 chiều để làm tăng áp lực nước lên. Nước được phun qua vòi phun (có kích thước nhỏ) khi có tín hiệu mở từ van điện từ. Khi van điện từ đóng lại, van xả được mở, nước đã được dẫn đến súng phun sẽ theo đường dẫn trở lại về nguồn cấp nước ở vùng trước khi bị nén
Van điện từ là một thiết bị cơ điện được sử dụng để kiểm soát dòng chảy chất lỏng hoặc khí. Vanđược điều khiển bởi dòng điện 220V hoặc 24V được điều hành thông qua một cuộn dây. Khi cuộn dây được cấp điện, một từ trường được tạo ra, tạo thành lực tác động lên pít tông bên trong các cuộn dây sẽ làm pít tông di chuyển. Tùy thuộc vào thiết kế của van, pít tông tác động hoặc sẽ mở hoặc đóng van. Khi dòng điện được ngắt từ các cuộn dây, các van sẽ trở về trạng thái của nó lúc ban đầu. Cần thiết kế sao cho áp lực của chất lỏng dẫn cùng chiều lực điện từ để điều khiển van được dễ dàng.
Hình 5.9: Sơ đồ hệ thống bơm và cung cấp nước, [23]
Cấu tạo cơ bản:
- Đầu bơm;
- Động cơ;
- Ống cao áp;
- Vòi phun;
- Một số bộ phận khác: khởi động từ, relay nhiệt, công tắc điện;
5.1.1. Thiết kế
Với cơ sở lý thuyết nêu trên thì một số thiết bị có thể được lựa chọn tạm thời như sau:
- Máy bơm áp lực cao: số hiệu GQ – 1600.
Hình 5.10: Máy bơm áp lực cao, [26]
Thông số kỹ thuật cơ bản:
- Điện thế: 220V
- Áp lực:
- Lưu lượng: 10L/phút
- Kích thước: 360 x 140 x 220 mm
Các phụ kiện đi kèm:
- Lọc nước;
- Đồng hồ đo áp suất;
- Ống dây nước vào;
- Nối nhanh;
- Ống đây ra áp lực cao;
- Súng xịt áp lực: đường kính vòi phun , có thể thay đổi phù hợp với yêu cầu thực tế;
- Van điện từ: số hiệu W0.6.
Hình 5.11: Solenoid valve W0.6, [28]
Thông số kỹ thuật cơ bản:
- Kích thước cổng: ;
- Đường kính lỗ: ;
- Áp suất: ;
- Chức năng: thường đóng;
- Điện áp: ;
CHƯƠNG 6. THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
Do không có yêu cầu đặc biệt, các cụm máy vận hành theo một chiều nhất định nên ta điều khiển động cơ bằng mạch khởi động từ đơn.
- Cấu tạo gồm:
- Mạch động lực gồm: cầu dao, cầu chì, tiếp điểm công tắc tơ K2, cuộn dây dòng điện của rơle nhiệt.
- Mạch điều khiển gồm: nút ấn dừng D (stop) thường đóng, nút ấn mở máy M thường mở (start). Nếu hộp nút bấm điều khiển kép sẽ có 3 nút ấn: dừng D (stop) điều khiển động cơ quay thuận MT (For), Điều khiển động cơ quay ngược MN (REV). Cuộn dây công tắc tơ K, tiếp điểm tự duy trì của công tắc tơ K1 và tiếp điểm 1RN, 2RN của Rơle nhiệt.
- Nguyên lý hoạt động:
- Muốn đóng điện cho động cơ điện trớc hết đóng cầu dao, nhưng động cơ vẫn chưa có điện vì K2 đang mở. Muốn khởi động nhấn nút đóng M thì công tắc tơ K có điện, nó sẽ đóng tiếp điểm K1 để tự duy trì đồng thời đóng tiếp điểm K2 đưa điện vào cho động cơ khởi động.
- Khi động cơ đang làm việc nếu bị quá tải rơle nhiệt RN sẽ tác động mở tiếp điểm thường đóng 1RN và 2RN làm cho công tắc tơ K bị mất điện khi đó K1 và K2 sẽ được mở ra cắt điện khỏi động cơ. Muốn cắt điện động cơ nhấn nút cắt D công tắc tơ K mất điện do đó K1 và K2 sẽ mở ra. Nếu động cơ hay mạch động lực hoặc mạch điện điều khiển bị ngắn mạch thì cầu chì sẽ tác động cắt mạch.
CHƯƠNG 7. VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG
7.1. Vận hành máy
7.1.1. Chuẩn bị trước khi vận hành
- Kiểm tra, siết chặt các bulong, vít trong máy;
- Kiểm tra, bôi trơn cho các ổ lăn;
- Kiểm tra băng tải, xích tải;
- Kiểm tra lưỡi dao;
- Kiểm tra cảm biến, vòi phun tia nước;
- Vệ sinh tất cả các bộ phận của máy;
7.1.2. Vận hành máy
- Bước 1: Đóng cầu dao nguồn.
- Bước 2: Nhấn nút START để khởi động hệ thống băng tải và xích tải. Lúc này máy sẽ bắt đầu hoạt động, ta chờ khoảng 1 phút cho máy hoạt động ổn định rồi mới bắt đầu làm việc.
- Bước 3: Khởi động cảm biến, vòi phun tia nước.
- Bước 4: Lần lượt cấp dừa khô vào máng cấp liệu.
- Khi hết giờ làm việc nhấn nút STOP để dừng máy, sau đó ngắt cầu dao nguồn;
- Trong quá trình làm việc nếu có sự cố xảy ra thì ta nhấn nút RESET để dừng khẩn cấp, sau khi xử lý xong sự cố ta xoay nút RESET theo chiều ngược kim đồng hồ để khởi động lại máy;
7.2. Bảo dưỡng máy
- Bôi trơn định kỳ các ổ lăn;
- Kiểm tra định kỳ băng tải, xích tải;
- Kiểm tra cảm biến, vòi phun tia nước;
- Kiểm tra độ mòn của dao do làm việc liên tục;
- Vệ sinh máy sau mỗi ca sản xuất;
CHƯƠNG 8. KẾT LUẬN
Với kết quả đạt được như trên, chúng ta đã có được máy tách cơm dừa gồm các bộ phận chính: băng tải cấp liệu, xích tải dừa, dao cắt và vòi phun nước áp lực cao. Về cơ bản chúng ta đã đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật cũng như yêu cầu khách hàng.
Quá trình này đã giúp em rèn luyện nhiều kỹ năng quan trọng, nâng cao khả năng tư duy, tự học và một số kỹ năng ở các lĩnh vực khác.
Tuy nhiên, do đây là một thiết kế mới, nguồn tài liệu, thông tin còn hạn hẹp nên máy chưa thật sự hoàn thiện nên trong thực tế cần kiểm nghiệm, điều chỉnh lại một số yếu số như:
- Áp lực tia nước;
- Cách bố trí, phối hợp hoạt động giữa các bộ phận;
Tương lai sắp tới máy thiết kế cơm dừa có thể tiếp tục được cải tiến, phát triển theo các hướng sau:
- Nghiên cứu tự động hóa việc cấp dừa;
- Nghiên cứu khả năng phân loại các thành phần thu được của trái dừa;
- Kết hợp thêm các dây chuyền sản xuất khác;
Đó là tất cả những gì em thực hiện được.
Em rất mong nhận được ý kiến nhận xét, đóng góp của Thầy, Cô và các bạn để em có thể hoàn thiện hơn trong tương lại.
Em xin chân thành cảm ơn.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Vũ Bá Minh – Hoàng Minh Nam, Quá trình và thiết bị trong công nghệ hóa học & thực phẩm – Tập 2 – Cơ học vật liệu rời, NXB Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh, 2017
[2] Nguyễn Hồng Ngân – Nguyễn Danh Sơn, Kỹ thuật nâng chuyển – Tập 2 – Máy vận chuyển liên tục, NXB Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh, 2004
[3] Nguyễn Thanh Nam, Giáo trình phương pháp thiết kế kỹ thuật, NXB Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh, 2014
[4] Lê Khánh Điền, Vẽ kỹ thuật cơ khí, NXB Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh, 2015
[5] Nguyễn Hữu Lộc, Cơ sở thiết kế máy, NXB Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh, 2016
[6] Nguyễn Hữu Lộc, Bài tập chi tiết máy, NXB Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh, 2016
[7] Trịnh Chất – Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí – tập một, NXB Giáo dục Việt Nam, 2016
[8] Trịnh Chất – Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí – tập hai, NXB Giáo dục Việt Nam, 2016
[9] Võ Quý Khanh, Sổ tay kiểm tra và sửa chữa lưỡi cắt gọt gỗ, NXB Công nhân Kỹ thuật, 1982
[10] TS. Phạm Ngọc Nam, Kỹ thuật cưa xẻ gỗ xuất khẩu, NXB Nông nghiệp, 2007
[11] Lê Đức Thanh, Bài giảng Sức bền vật liệu
[12] Nguyễn Duy Anh, Bài giảng Trang bị điện, điện tử trong máy công nghiệp
[13] Phùng Trí Công, Bài giảng Kỹ thuật điều khiển tự động
[14] PGS. TS. Ninh Đức Tốn, GVC. Nguyễn Thị Xuân Bảy, Giáo trình dung sai lắp ghép và kỹ thuật đo lường, NXB Giáo dục Việt Nam, 2015
[15] http://www3.skhcn.bentre.gov.vn/Pages/TraiCay.aspx?ID=55&CategoryId=C%u00e2y+D%u1eeba&InitialTabId=Ribbon.Read&PageIndex=2
[16] http://hiephoiduabentre.com.vn/index.php?Module=Content&Action=view&id=10281
[17] http://www.cpp.community/nong-san/tieu-chuan/thong-tin/com_dua_say_kho/
[18] https://eva.vn/suc-khoe/ban-se-ngac-nhien-ve-8-loi-ich-suc-khoe-tuyet-voi-cua-dua-kho-c131a309359.html
[19] http://bangtaihaitin.com/dich-vu/thiet-ke-bang-tai-8.html
[20] https://vanbanphapluat.co/linh-vuc/cong-nghiep?l=tieu-chuan-viet-nam
[21] http://tsubaki.net.vn/
[22] http://www.daotaonghemoc.com/ky-thuat-su-dung-may-cua-dia-bid21.html
[23] http://cokhi.saodo.edu.vn/hoi-thao-khoa-hoc/gia-cong-bang-tia-nuoc-co-hat-mai-giai-phap-cong-nghe-hieu-qua-trong-che-tao-co-khi-90.html
[24] https://yenphat.com/cau-tao-va-nguyen-ly-hoat-dong-cua-may-rua-xe.html
[25] http://huongdansudung.com.vn/bai-viet/cau-tao-va-nguyen-ly-hoat-dong-cua-may-rua-xe-ap-luc-cao-1968.html
[26] https://maybommini.com/san-pham/may-bom-xit-rua-ap-luc-cao-220v-1-6kw-gq-1600
[27] https://vankhinen.vn/van-dien-tu-la-gi-bid5.html
[28] http://www.solenoid-valve.world/selection-guide/function/22-way-normally-closed/W06
[29] KS. Lê Nhứt Thống, ThS. Trần Đức Đạt, Báo cáo nghiệm thu đề tài: Nghiên cứu thiết kế và chế tạo máy gọt vỏ nâu cơm dừa, 2013
[30] S. Husseinsyah and M. Mostapha @ Zakaria, The Effect of Filler Content on Properties of Coconut Shell Filled Polyester Composites, 2011
[31] C.J. Ewansiha, J.E. Ebhoaye, I.O. Asia, L.O. Ekebafe and C. Ehigie, Proximate and Mineral Composition of Coconut (Cocos Nucifera) Shell, 2012
[32] Mr. Ketan K. Tonpe, Mr. Vinod P. Sakhare, Dr. C. N. Sakhale, Design & Performances of Coconut De-Shelling Machine, 2014
[33] T. Vidhan Singh and R. Udhayakumar, Development of a Coconut De-Shelling Machine
[34] Alistair D. Fitt, Colin P. Please, On the Separation of Coconuts: A Modeling Week Study
