Tap chi ky 33

Tap chi Ky 33 pdf Tạp chí Khoa học và Công nghệ, Số 33, 2018 © 2018 Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh NGHIÊN CỨU CÁC THÔNG SỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN LỰC HÁI TRÁI CÀ PHÊ CỦA MÁY THU HOẠCH CÀ PHÊ[.]

Tạp chí Khoa học Cơng nghệ, Số 33, 2018 NGHIÊN CỨU CÁC THÔNG SỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN LỰC HÁI TRÁI CÀ PHÊ CỦA MÁY THU HOẠCH CÀ PHÊ TẠI TỈNH ĐẮK LẮK CHÂU MINH QUANG, NGUYỄN VÕ TIẾN Khoa Cơ Khí, Trường Đại học Cơng nghiệp thành phố Hồ Chí Minh; chauminhquang@iuh.edu.vn Tóm tắt Bài báo trình bày nghiên cứu thông số ảnh hưởng đến lực hái trái cà phê tươi máy thu hoạch cà phê công nghiệp sử dụng rung động hái Căn kết thực nghiệm thiết bị thí nghiệm kéo nén Instron 5544 Testing Machine để xác định lực kéo đứt cuống trái cà phê tươi Thiết kế, chế tạo mơ hình hái trái cà phê dựa yếu tố ảnh hưởng đến việc tạo lực hái Đồng thời chế tạo thiết bị đo lực để đo lực tạo mơ hình máy hái cà phê Trong q trình thực nghiệm thay đổi thông số ảnh hưởng đến việc tạo lực hái cà phê Thực nghiệm để xác định ảnh hưởng thông số Từ khóa: máy thu hoạch cà phê, thu hoạch cà phê RESEARCH ON FACTORS AFFECTING THE FORCE OF COFFEE HARVESTING MACHINE IN DAK LAK PROVINCE Abstract In Vietnam there are no studies about coffee picking fruit fresh forces This paper presents the study of parameters affecting the capacity of picking fruit fresh coffee harvest coffee machines use vibrations of the bars picking Based on experimental results on the device pull thereby determining traction off the left stalk of fresh coffee Fabrication coffee fruit pickers model based on foreign designs define the parameters affect the momentum built up over the model Also making its instrumentation to measure the forces generated on picking coffee machine models In the measurement process in turn change the parameters affecting its creation Experimental planning to determine the optimal parameters for coffee harvesters Key words: coffee harvesters, coffee harvesting machine GIỚI THIỆU Việt Nam đứng thứ hai công nghiệp xuất cà phê giới Tuy nhiên, cách thu hoạch cà phê Việt Nam hồn tồn thủ cơng, cần phải sử dụng nhiều nhân công, có máy thu hoạch cầm tay suất thu hoạch không cải thiện đáng kể Hiện Việt Nam chưa nơi sử dụng máy thu hoạch cà phê cơng nghiệp, chưa có cơng trình nghiên cứu lực hái trái cà phê Việt Nam nói chung tỉnh Đắk-Lắk nói riêng nhằm tạo suất thu hoạch chất lượng sau thu hoạch cao Trên máy hái cà phê công nghiệp lực hái không phù hợp dẫn đến suất ảnh hưởng đến chất lượng sản lượng cà phê bị gảy cành, rụng Cần xác định lực hái cà phê phù hợp thổ nhưỡng vùng miền khác nhau, canh tác khơng giống dẫn đến độ dai cuống trái cà phê không giống dẫn đến lực hái trái cà phê khác sử dụng máy hái cà phê cơng nghiệp Trên giới có nhiều cơng trình nghiên cứu máy thu hoạch cà phê dạng công nghiệp Máy thu hoạch cà phê D O Mbuge and P K Langat thiết kế [1] sử dụng máy rung động học để thu hoạch cà phê Về lý thuyết, cà phê coi chùm dầm công xôn với khối lượng tập trung đầu Tạo dao động cưởng lên để xác định kết hợp tần số, biên độ tối ưu nhằm thu hoạch hầu hết cà phê Máy thu hoạch cà phê Nat Jaques [2] anh trai thiết kế nhà máy đóng tàu Úc chế tạo thành công vào năm 1986 Tại Úc, Nat Dick Jaques nông dân nhận việc khí hóa thu hoạch Máy thu hoạch cà phê Victor M Alexandrino Portable thiết kế [3] Máy gồm trục điều khiển động cơ, trục xoay cành người điều khiển di chuyển thiết bị dọc theo nhánh Các rãnh xoắn thiết kế để kéo trái cà phê đứt khỏi cành Trái cà phê thu gom cách trải bạt mặt đất để gom trái rơi Máy thu hoạch cà © 2018 Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh 56 NGHIÊN CỨU CÁC THƠNG SỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN LỰC HÁI TRÁI CÀ PHÊ CỦA MÁY THU HOẠCH CÀ PHÊ TẠI TỈNH ĐẮK LẮK phê Roy Scudder thiết kế [4] dùng để thu hoạch loại trồng dâu, cà phê, máy thu hoạch có khung, di chuyển máy hướng dọc theo hàng thân, máy bao gồm cụm rung gắn khung, cụm rung bao gồm trục quay xoay tự để lùa vào hàng trình thu hoạch Máy thu hoạch cà phê sử dụng máy rung điện từ Fábio Lúcio Santos cộng [5] chủ yếu nghiên cứu ảnh hưởng biên độ tần suất rung lên đến hiệu thu hoạch cà phê Tất nghiên cứu máy thu hoạch cà phê ứng dụng Việt Nam Đối với trái cà phê thu hoạch chủ yếu lấy hạt việc hái rung đập vào bên trái chấp nhận Do sử dụng máy hái cà phê có rung đập vào trái coi tối ưu cần nghiên cứu Việt Nam THIẾT KẾ CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY THU HOẠCH CÀ PHÊ VÀ THIẾT BỊ ĐO LỰC Nguyên lý làm việc mô hình máy thu hoạch cà phê: Động quay, qua khớp nối trục (2) làm trục (3) quay, qua truyền bánh (4) có tỷ số truyền i=1, truyền chuyển động cho truyền đai (5) có tỷ số truyền i=0,5 làm trục (6) quay, đến truyền xích (7) (8) có tỷ số truyền i=1 làm cho hai lệch tâm quay Do vị trí lắp hai lệch tâm đối xứng quay chiều nên vòng quay trục dao động tạo hai ngẫu lực độ lớn ngược chiều Dao động truyền tới rung lắp trục rung làm cho chúng dao động theo, tạo lực đập để hái cà phê Trục rung (12) quay tự Như vậy, xác định lực đánh cần thiết rung phù hợp để đánh rụng trái cà phê khỏi cành với tỉ lệ rụng cao nhất, không làm tổn hại đến cà phê như: gãy cành, rụng nhiều, bong tróc vỏ thân cây,…(Hình 1) Hình 1: Sơ đồ nguyên lý máy thu hoạch cà phê - Động cơ; - Bộ truyền đai; - Khớp nối; - Trục; - Trục; 7,8 - Bộ truyền xích i=1 - Quả lệch tâm; 9,10 - Bộ bánh i=1; 12 - Thanh rung; 11- Trục rung; 13 - Bánh xe; 14- Khung © 2018 Trường Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh Hình 2: Sơ đồ thiết bị đo lực NGHIÊN CỨU CÁC THÔNG SỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN LỰC HÁI TRÁI CÀ PHÊ CỦA MÁY THU HOẠCH CÀ PHÊ TẠI TỈNH ĐẮK LẮK 57 Hình 4: Lắp đặt cảm biến đo lực Hình 3: Mơ hình máy thu hoạch thiết bị đo Cảm biến lực đơn YZC 1B 20kgf lắp đặt thiết bị đo lực, đóng vai trị trái cà phê cà phê Các hái cà phê đập lên cảm biến đập lên trái cà phê (Hình 2, 4) Hình 5: Tần số 10Hz, khối lượng lệch tâm 4,5 Kg Hình 6: Tần số 20Hz, khối lượng lệch tâm 4,5 Kg © 2018 Trường Đại học Cơng nghiệp thành phố Hồ Chí Minh 58 NGHIÊN CỨU CÁC THƠNG SỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN LỰC HÁI TRÁI CÀ PHÊ CỦA MÁY THU HOẠCH CÀ PHÊ TẠI TỈNH ĐẮK LẮK Hình 7: Tần số 30Hz, khối lượng lệch tâm 8,5 Kg Hình 8: Tần số 32Hz, khối lượng lệch tâm 8,5 Kg Hình 9: Tần số 33Hz, khối lượng lệch tâm 8,5 Kg Hình 10: Tần số 34Hz, khối lượng lệch tâm 8,5Kg Hình 11: Tần số 35Hz, khối lượng lệch tâm 8,5Kg Hình 12: Tần số 40Hz, khối lượng lệch tâm 4.5 Kg Hình 13: Tần số 42Hz, khối lượng lệch tâm Kg Hình 14: Tần số 44Hz, khối lượng lệch tâm Kg Hình 15: Tần số 45Hz, khối lượng lệch tâm Kg Hình 16: Tần số 47Hz, khối lượng lệch tâm Kg KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Điều kiện thí nghiệm Trọng lượng lệch tâm hộp tạo dao động có loại: 4,5Kg, 6Kg, 8,5Kg để thay đổi trình thực nghiệm Đồng thời thay đổi vận tốc quay lệch tâm cách thay đổi tốc độ động qua biến tần, tần số chọn bao gồm: 30Hz, 32Hz, 33Hz, 34Hz, 35Hz, 40Hz, 42Hz, 44Hz, 45Hz 47Hz Lần lượt chọn khối lượng, khối lượng quay với 10 tốc độ động © 2018 Trường Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh NGHIÊN CỨU CÁC THƠNG SỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN LỰC HÁI TRÁI CÀ PHÊ CỦA MÁY THU HOẠCH CÀ PHÊ TẠI TỈNH ĐẮK LẮK 59 ứng với 10 tần số nói Mỗi lần thí nghiệm làm 25 lần, lấy trung bình cộng lực 10 đỉnh lần thí nghiệm Kết thể biên độ lực tần số (Hình đến Hình 16) xuất bảng Excel Sau qui hoạch giá trị trung bình cho loại kết hợp trọng lượng lệch tâm tần số 3.2 Ảnh hưởng tần số đến lực hái Chọn khối lượng lệch tâm cố định Kg, thay đổi tần số từ 30 Hz đến 47Hz Kết cho thấy tăng giá trị tần số lên đồng thời giữ nguyên khối lượng lệch tâm giá trị lực tăng theo ngược lại Nghĩa tăng số vận tốc động lực hái gia tăng (Hình 17) Công thức (1) với R2=95,98% Yൌ ଵ (1) భబǤఱఱళ ౔ ି଴Ǥଵସସା Plot of Fitted Model LUC = 1/(-0.1437194 + 10.55747/TANSO) 14.6 LUC 12.6 10.6 8.6 6.6 4.6 30 33 36 39 TANSO 42 45 48 Hình 17: Quan hệ tần số lực 3.3 Ảnh hưởng khối lượng lệch tâm đến lực hái Chọn tần số cố định 34Hz, thay đổi khối lượng lệch tâm 4,5Kg Kết cho thấy tăng giá trị khối lượng lệch tâm lên đồng thời giữ nguyên tần số giá trị lực tăng theo ngược lại Nghĩa tăng khối lượng lệch tâm cấu rung lực hái gia tăng (Cơng thức hình 18) với R2=99,99% ܻ ൌ ξʹͺǤ͹ͷͷ ൅ ͲǤ͵͹ͺܺ ଶ (2) Plot of Fitted Model LUC = sqrt(26.75461 + 0.3778044*KLLT^2) 7.4 LUC 6.6 6.2 5.8 4.5 5.5 6.5 KLLT 7.5 8.5 Hình 18: Quan hệ khối lượng lệch tâm lực © 2018 Trường Đại học Cơng nghiệp thành phố Hồ Chí Minh 60 NGHIÊN CỨU CÁC THƠNG SỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN LỰC HÁI TRÁI CÀ PHÊ CỦA MÁY THU HOẠCH CÀ PHÊ TẠI TỈNH ĐẮK LẮK 3.3 Ảnh hưởng khối lượng lệch tâm tần số đến lực hái Nghiên cứu yếu tố tác động gồm tần số khối lượng bánh lệch tâm đến lực Các tần số 30Hz, 32Hz, 34Hz, 35Hz, 40Hz, 42Hz, 44Hz, 45Hz, 47Hz ứng với thay đổi khối lượng lệch tâm 4,5Kg, 6Kg 8,5 Kg Cơng thức (3) hình (19) cho thấy tăng giá trị khối lượng lệch tâm tần số giá trị lực tăng theo ngược lại Nghĩa tăng khối lượng lệch tâm tần suất dao động cấu rung lực hái gia tang với R =95,93%  ൌ െͻǤͷͶʹ ൅ ͲǤͶͶͺܺଵ ൅ ͲǤ͵ͺ͵ܺଶ ሺ͵ሻ Estimated Response Surface 40 LUC 30 20 10 30 33 36 39 TANSO 42 45 48 4.5 5.5 6.5 7.5 8.5 KLLT Hình 19: Quan hệ tần số, KLLT lực KẾT LUẬN Hiện Việt Nam chưa có cơng trình nghiên cứu thơng số ảnh hưởng đến lực hái trái cà phê Việt Nam nói chung tỉnh Đắk-Lắk nói riêng Các nghiên cứu nhà khoa học giới công bố phần lớn áp dụng nguyên lý dao động để tạo lực hái trái cà phê Tuy nhiên, vùng miền trồng cà phê giới lực hái khác nhiều yếu tố Nghiên cứu góp phần vào việc thu hoạch cà phê theo hướng công nghiệp cho tương lai tỉnh Đắk-Lắk từ nhân rộng cho vùng miền khác Việt Nam Qua thực nghiệm cho thấy mối quan hệ yếu tố tần số rung hái, trọng lượng lệch tâm với lực hái tạo hái tỉ lệ thuận với Nghĩa tăng tần số cho động cơ, tăng khối lượng lệch tâm lên lực hái tăng theo Điều cho thấy ta điều chỉnh lực hái phù hợp với cà phê vùng miền khác nhau, cho vườn cà phê có tỉ lệ trái chín khác LỜI CẢM ƠN Bài báo thực kết nghiên cứu đề tài nghiên cứu khoa học cấp sở Trường Đại học Công nghiệp TpHCM với hợp đồng số: 71/HĐ-ĐHCN ký ngày12 tháng năm 2017, mã số 171.1021 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] D O M a P K Langa, "Principles of a Mechanical Shaker for Coffee Harvesting," the CIGR Ejournal., no Agricultural Engineering International, January 2008 [2] Dan-Kuhn, "Coffe-Production-Aussie-Style," [Online] Available: https://vi.scribd.com/document/211339432/Dan-Kuhn-Coffe-Production-Aussie-Style, April 2018 [3] V M Alexandrino, "Portable coffee harvesting machine" USA Patent US 4538405 A, 11 12 1981 © 2018 Trường Đại học Cơng nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh NGHIÊN CỨU CÁC THÔNG SỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN LỰC HÁI TRÁI CÀ PHÊ CỦA MÁY THU HOẠCH CÀ PHÊ TẠI TỈNH ĐẮK LẮK 61 [4] R Scudder, "Coffee harvester" USA Patent US 4341062 A, 18 18 July 1980 [5] F L S e al., "Analysis of the coffee harvesting process using an electromagnetic shaker," Acta Scientiarum Agronomy, vol 32, Sept.2010 Ngày nhận bài: 30/05/2018 Ngày chấp nhận đăng: 09/06/2018 © 2018 Trường Đại học Cơng nghiệp thành phố Hồ Chí Minh ... cho hai lệch tâm quay Do vị trí lắp hai lệch tâm đối xứng quay chi? ??u nên vòng quay trục dao động tạo hai ngẫu lực độ lớn ngược chi? ??u Dao động truyền tới rung lắp trục rung làm cho chúng dao động... Available: https://vi.scribd.com/document/21 1339 432/Dan-Kuhn-Coffe-Production-Aussie-Style, April 2018 [3] V M Alexandrino, "Portable coffee harvesting machine" USA Patent US 4538405 A, 11 12 1981... vận tốc quay lệch tâm cách thay đổi tốc độ động qua biến tần, tần số chọn bao gồm: 30Hz, 32Hz, 33Hz, 34Hz, 35Hz, 40Hz, 42Hz, 44Hz, 45Hz 47Hz Lần lượt chọn khối lượng, khối lượng quay với 10 tốc