Đang tải... (xem toàn văn)
(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu phát triển thiết kế và chế tạo máy cắt vỏ cứng trái ca cao(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu phát triển thiết kế và chế tạo máy cắt vỏ cứng trái ca cao(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu phát triển thiết kế và chế tạo máy cắt vỏ cứng trái ca cao(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu phát triển thiết kế và chế tạo máy cắt vỏ cứng trái ca cao(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu phát triển thiết kế và chế tạo máy cắt vỏ cứng trái ca cao(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu phát triển thiết kế và chế tạo máy cắt vỏ cứng trái ca cao(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu phát triển thiết kế và chế tạo máy cắt vỏ cứng trái ca cao(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu phát triển thiết kế và chế tạo máy cắt vỏ cứng trái ca cao(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu phát triển thiết kế và chế tạo máy cắt vỏ cứng trái ca cao(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu phát triển thiết kế và chế tạo máy cắt vỏ cứng trái ca cao(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu phát triển thiết kế và chế tạo máy cắt vỏ cứng trái ca cao(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu phát triển thiết kế và chế tạo máy cắt vỏ cứng trái ca cao(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu phát triển thiết kế và chế tạo máy cắt vỏ cứng trái ca cao(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu phát triển thiết kế và chế tạo máy cắt vỏ cứng trái ca cao(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu phát triển thiết kế và chế tạo máy cắt vỏ cứng trái ca cao(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu phát triển thiết kế và chế tạo máy cắt vỏ cứng trái ca cao(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu phát triển thiết kế và chế tạo máy cắt vỏ cứng trái ca cao
LỜI CAM ĐOAN Tên đề tài: Nghiên Cứu Phát Triển Thiết Kế Và Chế Tạo Máy Cắt Vỏ Cứng Trái Ca Cao GVHD: PGS TS TRƯƠNG NGUYỄN LUÂN VŨ ThS ĐẶNG MINH PHỤNG Tác giả: NGUYỄN ĐĂNG KHOA Tôi cam đoan luận văn tốt nghiệp cơng trình tơi nghiên cứu thực Tơi khơng chép từ viết cơng bố mà khơng trích dẫn nguồn gốc Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 Tác giả (Ký ghi rõ họ tên) NGUYỄN ĐĂNG KHOA ii LỜI CẢM ƠN Trong suốt q trình thực luận văn thạc sĩ, tơi nhận hướng dẫn, giúp đỡ nhiều từ nhà trường, q thầy cơ, gia đình bạn bè Trước tiên xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến thầy hướng dẫn khoa học PGS TS TRƯƠNG NGUYỄN LUÂN VŨ ThS ĐẶNG MINH PHỤNG Thầy dành nhiều thời gian, tâm huyết, nhiệt tình hướng dẫn, góp ý động viên tơi suốt thời gian thực luận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy, cô Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức tảng chuyên môn cho thời gian qua Đặc biệt xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy tạo điều kiện thuận lợi cho tơi q trình làm đến hồn thành luận văn Tơi xin cảm ơn gia đình, bạn bè ln động viên, giúp đỡ khích lệ tinh thần tơi q trình học tập thực luận văn Xin chân thành cảm ơn! Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 Tác giả (Ký ghi rõ họ tên) NGUYỄN ĐĂNG KHOA iii TÓM TẮT Ngày nay, sản phẩm từ hạt ca cao như: sô cô la, bột ca cao,… sử dụng phổ biến toàn giới Trong quy trình chế biến hạt ca cao, cắt vỏ cứng trái ca cao công đoạn chiếm nhiều thời gian sức lao động Tuy nhiên, việc cắt vỏ cứng trái ca cao Việt Nam thường thực tay Cho nên suất thấp xảy tai nạn lao động Bên cạnh đó, máy cắt vỏ cứng trái ca cao có thị trường cịn tồn nhiều hạn chế như: suất thấp, cắt chưa đạt yêu cầu, Trong nghiên cứu này, máy cắt vỏ cứng trái ca cao dựa nguyên lý cắt cặp dao đĩa ru lô dẫn hướng phát triển Mục đích để cắt đơi trái ca cao theo chiều dọc mà không làm vỡ vụn vỏ hay cắt phạm vào hạt Kết thử nghiệm cho thấy máy cắt vỏ cứng trái ca cao hoạt động tốt Trái ca cao cắt làm đôi theo yêu cầu, hạt không bị đứt không làm vỡ vụn vỏ, máy cho suất khoảng 3.500 quả/giờ Từ khóa: cắt vỏ cứng, ca cao, hạt, dao đĩa, ru lô ABSTRACT Nowadays, the products from the cocoa beans such as chocolate, cocoa powder,… are widely used all over the world In processing cocoa beans, cutting the cocoa pods is a time-consuming and labor-intensive step Meanwhile, in Vietnam, cutting the cocoa pods is mostly manual which leads to low productivity and work accidents Besides, the cocoa pods cutting machines on the market have many disadvantages such as low productivity, dissatisfactory cutting,… In this study, a cocoa pod cutting machine based on the cutting principle with two disc cutters and navigation rollers was developed The goal is to cut the cocoa pods in half lengthwise without breaking the beans or crumbing the pods Test results showed that the cocoa pods cutting machine worked well The cocoa pod was cut into two parts while neither the beans nor the pods were broken The machine yield is about 3.500 fruit/ hour Keywords: cutting the cocoa pod, cocoa, beans, disc cutter, roller iv MỤC LỤC Trang QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LÝ LỊCH KHOA HỌC i LỜI CAM ĐOAN ii LỜI CẢM ƠN iii TÓM TẮT iv ABSTRACT iv MỤC LỤC v DANH MỤC HÌNH ẢNH vii DANH MỤC BẢNG BIỂU xi Chương MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.2.1 Ý nghĩa khoa học 1.2.2 Ý nghĩa thực tiễn 1.3 Mục tiêu nghiên cứu đề tài 1.3.1 Mục tiêu tổng quát 1.3.2 Mục tiêu cụ thể 1.4 Đối tượng nghiên cứu 1.5 Nhiệm vụ nghiên cứu 1.6 Giới hạn nghiên cứu 1.7 Phương pháp nghiên cứu 1.7.1 Cơ sở phương pháp luận 1.7.2 Các phương pháp nghiên cứu 1.8 Kết cấu đề tài Chương TỔNG QUAN 2.1 Tổng quan ca cao v 2.1.1 Nguồn gốc ca cao 2.1.2 Đặc điểm ca cao 2.1.3 Vùng trồng ca cao 2.1.4 Phân loại giống ca cao 2.1.5 Công dụng ca cao 11 2.1.6 Tình hình sản xuất tiêu thụ ca cao giới 11 2.1.7 Tình hình sản xuất tiêu thụ ca cao Việt Nam 13 2.1.8 Quy trình sản xuất hạt ca cao thô 15 2.2 Các kết nghiên cứu nước công bố 21 2.2.1 Các kết nghiên cứu nước 22 2.2.2 Các kết nghiên cứu nước 29 Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 32 3.1 Ca cao nguyên liệu 32 3.2 Khảo sát đặc tính ca cao [13] 32 3.2.1 Mục đích 32 3.2.2 Loại ca cao khảo sát 33 3.2.3 Khảo sát kích thước ca cao 33 3.2.4 Xử lý số liệu khảo sát 34 3.3 Các phận máy tách hạt ca cao cần có 38 3.4 Các công thức tính tốn cho máy 40 3.4.1 Tính tốn cơng suất động 40 3.5 Phần mềm hổ trợ thiết kế, tính tốn 41 3.5.1 Autodesk Inventor 2015 41 3.5.2 Ansys Workbench 15.0 42 Chương Ý TƯỞNG VÀ PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 43 4.1 Các yêu cầu thiết kế 43 4.2 Nguyên lý làm việc máy cắt vỏ cứng trái ca cao 43 4.3 Các phương án thiết kế máy cắt vỏ cứng trái ca cao 44 4.3.1 Phương án cắt trái ca cao 44 vi 4.3.2 Phương án dẫn sửa hướng trái 49 4.3.3 Lựa chọn phương án thiết kế 52 Chương THIẾT KẾ, TÍNH TỐN MÁY 54 5.1 Trình tự thực công việc 54 5.2 Nguyên lý hoạt động máy cắt vỏ cứng trái ca cao 55 5.3 Thiết kế cụm ru lô dẫn trái ca cao 55 5.3.1 Nguyên lý hoạt động hệ thống ru lô dẫn 55 5.3.2 Tính tốn hệ thống ru lô dẫn 60 5.4 Thiết kế cụm dao cắt trái ca cao 69 5.4.1 Nguyên lý hoạt động cụm dao cắt 69 5.5 Tính toán suất cho máy 78 5.6 Mơ hình thiết kế máy cắt vỏ cứng trái ca cao 79 5.7 Kiểm nghiệm bền số chi tiết quan trọng 82 Chương CHẾ TẠO, THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ 85 6.1 Mơ hình thực tế máy cắt vỏ cứng trái ca cao 85 6.1.1 Một số chi tiết máy cắt vỏ cứng trái ca cao 85 6.1.2 Máy cắt vỏ cứng trái ca cao hoàn chỉnh 87 6.1.3 Kết đạt 88 6.1.4 Thực nghiệm xác định suất máy 89 Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 91 7.1 Kết luận 91 7.2 Kiến nghị 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO 92 PHỤ LỤC .94 vii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Sơ đồ khối máy cắt vỏ cứng trái ca cao Hình 2.1: Cây ca cao [12] Hình 2.2: Các nước trồng ca cao giới.[19] Hình 2.3: Các khu vực trồng ca cao Việt Nam [11] Hình 2.4: Các loại ca cao trồng phổ biến Việt Nam [4] 10 Hình 2.5: Biểu đồ diện tích trồng ca cao tỉnh tính đến 11/2013 [10] 14 Hình 2.6: Quy trình sản xuất hạt ca cao thô [5] 15 Hình 2.7: Quá trình tách hạt ca cao tay 17 Hình 2.8: Quá trình tách hạt ca cao máy 18 Hình 2.9: Máy tách hạt Cacao hiệu Pinhalense [20] 22 Hình 2.10: Sơ đồ nguyên lý máy tách hạt ca cao hiệu pinhalense 23 Hình 2.11: Máy tách hạt ca cao hiệu Cobre - PI20071690 [22] 24 Hình 2.12: Sơ đồ nguyên lý máy tách hạt ca cao hiệu Cobre - PI20071690 25 Hình 2.13: Cấp phôi máy tách hạt ca cao Cobre - PI20071690 26 Hình 2.14: Máy tách vỏ trái ca cao Brazil 27 Hình 2.15: Máy tách vỏ trái ca cao NACDA 28 Hình 2.16: Máy tách hạt ca cao Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật 30 Hình 2.17: Máy tách hạt ca cao Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật 31 Hình 3.1: Kích thước trái ca cao nguyên liệu [4] 32 Hình 3.2: Mặt cắt dọc ca cao 33 Hình 3.3: Đo chiều dài L ca cao 34 Hình 3.4: Biểu đồ phân phối xác xuấc chiều dài L ca cao 35 Hình 3.5: Đo chiều rộng B ca cao 35 Hình 3.6: Biểu đồ phân phối xác xuấc chiều rộng B ca cao 36 Hình 3.7: Do chiều dày T ca cao 36 Hình 3.8: Biểu đồ phân phối xác xuấc chiều dày T ca cao 37 Hình 3.9: Các phận máy tách hạt ca cao 38 Hình 3.10: Các phận máy tách hạt ca cao dạng cắt 38 viii Hình 3.11: Sơ đồ khối máy tách hạt ca cao hoàn chỉnh 39 Hình 3.12: Sơ đồ khối máy cắt vỏ cứng trái ca cao 40 Hình 3.13: Phần mềm Autodesk Inventor Professional 2015 41 Hình 3.14: Phần mềm Ansys Workbench 15.0 42 Hình 4.1: Sơ đồ nguyên lý máy cắt vỏ cứng trái ca cao 44 Hình 4.2: Phương án cắt cặp ru lơ có lắp lưỡi dao cắt 45 Hình 4.3: Phương án cắt ca cao dao đĩa cặp bánh xe dẫn hướng 46 Hình 4.4: a) Phương án cắt dao đĩa có lắp đĩa răng; b) Cấu tạo dao cắt 47 Hình 4.5: Kết hợp nhiều cụm dao cắt song song 48 Hình 4.6: Cơ cấu dẫn sửa hướng hai cặp bánh xe 49 Hình 4.7: Cơ cấu dẫn sửa hướng cặp ru lô 50 Hình 4.8: Kết hợp nhiều cặp ru lơ với 51 Hình 4.9: Kết hợp cấu dẫn hướng cấu cắt 52 Hình 4.10: Kết hợp nhiều cụm cắt dẫn hướng 53 Hình 5.1: Trình tự công việc thực 54 Hình 5.2: Nguyên lý hoạt động máy cắt vỏ cứng trái ca cao 55 Hình 5.3: Mơ hình phân tích lực trái ca cao tác dụng lên cặp ru lô dẫn 57 Hình 5.4: Phân tích thành phần lực tạo rung động ca cao ru lô 59 Hình 5.5: Nguyên lý di chuyển trái ca cao theo chiều trục ru lô 60 Hình 5.6: Vị trí trái ca cao cặp ru lơ có đường kính khác 61 Hình 5.7: Mơ hình rút gọn máy cắt vỏ cứng trái ca cao 65 Hình 5.8: Mơ hình xác định hệ số ma sát trượt 66 Hình 5.9: Ngun lý truyền động xích cho cặp ru lô đặt song song 69 Hình 5.10: Cấu tạo dao cắt vỏ cứng trái ca cao 70 Hình 5.11: Kết cấu dao cắt vỏ cứng trái ca cao 71 Hình 5.12: a) Đĩa có 15 răng; b) Đĩa có 20 răng; c) Đĩa có 25 72 Hình 5.13: Kích thước góc độ 72 Hình 5.14: Ảnh hưởng khoảng cách dao cắt đến vết cắt 73 ix Hình 5.15: Mơ hình rút gọn máy cắt vỏ cứng trái ca cao 76 Hình 5.16: Thực nghiệm xác định lực cắt cho máy 76 Hình 5.17: Mơ hình hồn chỉnh máy cắt vỏ cứng trái ca cao 80 Hình 5.18: Cụm ru lô dẫn 80 Hình 5.19: Cụm đĩa sửa hướng 81 Hình 5.20: Cụm dao 81 Hình 5.21: Cụm dao 82 Hình 5.22: Ứng suất trung bình trục 82 Hình 5.23: Ứng suất trung bình đỡ 83 Hình 5.24: Chuyển vị đỡ 83 Hình 5.25: Ứng suất trung bình chuyển vị khung chịu tải tĩnh 84 Hình 6.1: Khung máy cắt vỏ cứng trái ca cao 85 Hình 6.2: Máng dẫn ca cao cắt vào phận sàng tách hạt 85 Hình 6.3: Một số chi tiết khác 86 Hình 6.4: Máy cắt vỏ cứng trái ca cao hoàn chỉnh 87 Hình 6.5: Bộ phận cắt máy cắt vỏ cứng trái ca cao 87 Hình 6.6: Bộ phận dẫn sửa hướng máy cắt vỏ cứng trái ca cao 88 Hình 6.7: Trái ca cao sau cắt máy cắt vỏ cứng trái ca cao 88 x DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Thành phần ca cao [6] 11 Bảng 2.2: Sản lượng hạt ca cao giới (1.000 tấn) [21] 12 Bảng 2.3: Tiêu thụ ca cao giới (1.000 tấn) [21] 13 Bảng 3.1: Kích thước giống ca cao trồng Việt Nam [4] 32 Bảng 3.2: Phân phối xác xuất chiều dài L ca cao 34 Bảng 3.3: Phân phối xác xuất chiều rộng B ca cao 36 Bảng 3.4: Phân phối xác xuấc chiều dày T ca cao 37 Bảng 5.1: Kết thực nghiệm , n, v 63 Bảng 5.2: Trọng lượng mẫu ca cao 67 Bảng 5.3: Thực nghiệm hệ số ma sát ca cao thép 67 Bảng 5.4: Kết thực nghiệm góc α 75 Bảng 5.5: Thực nghiệm giá trị lực cắt 77 Bảng 6.1: Kết thực nghiệm suất máy 89 Bảng 6.2: Các thông số máy cắt vỏ cứng trái ca cao 90 xi Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 7.1 Kết luận - Qua trình thực đề tài “nghiên cứu phát triển thiết kế chế tạo máy cắt vỏ cứng trái ca cao”, tác giả đạt kết sau: - Tìm hiểu tổng hợp thơng tin ca cao máy cắt vỏ cứng trái ca cao ngồi nước - Tìm hiểu ngun lý cắt vỏ cứng trái ca cao nước, để từ đề xuất phương án thiết kế cho máy cắt vỏ cứng trái ca cao phù hợp với nhu cầu nước - Thiết kế chế tạo thành công máy cắt vỏ cứng trái ca cao - Thực nghiệm để tối ưu thông số kỹ thuật cho máy - Máy cắt bước đầu đáp ứng yêu cầu đề 7.2 Kiến nghị - Trong trình thực luận văn “nghiên cứu phát triển thiết kế chế tạo máy cắt vỏ cứng trái ca cao”, tác giả giải phần lớn vấn đề đặt Tuy nhiên, để đạt hiệu cao đưa vào sản xuất cần có hệ thống tách hạt ca cao hồn chỉnh (hệ thống cấp phôi – máy cắt vỏ cứng trái ca cao – phận sàng tách hạt) Vì vậy, tác giả kiến nghị vấn đề sau: - Tính tốn, thiết kế chế tạo phận cấp phơi tự động cho máy cắt vỏ cứng trái ca cao - Tính tốn, thiết kế chế tạo phận sàng tách hạt ca cao - Thực nghiệm tối ưu thông số kỹ thuật phận cấp phôi phận sàng tách hạt để phù hợp với thống số kỹ thuật máy cắt vỏ cứng trái ca cao 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt [1] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí (Tập 1, 2), NXB Giáo dục, Hà Nội 2006 [2] Trần Văn Địch, Nguyễn trọng Bình, Nguyễn Thế Đạt, Nguyễn Viết Tiếp, Trần Xuân Việt, Công Nghệ Chế Tạo Máy, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, Hà Nội 2008 [3] Trần Quốc Hùng, Dung Sai Kỹ Thuật Đo, ĐH SPKT TPHCM, 2006 [4] Một số đặc tính dịng ca cao trồng Việt Nam, http://phdphuoc.com/blog/2013/10/05/mot-so-dac-tinh-chinh-cac-dong-ca-caodang-trong-o-viet-nam/ [5] Khảo sát quy trình lên men sấy hạt ca cao sau thu hoạch theo quy mô nông hộ, http://luanvan.co/luan-van/khao-sat-qua-trinh-len-men-va-say-hat-ca-cao-sau-thuhoach-theo-qui-mo-nong-ho-2677/ [6] Phạm Trí Thơng, Bài giảng bảo quản – chế biến ca cao Trường Đại Học Nơng Lâm Tp Hồ Chí Minh, 1999 [7] Trần Chí Thành, Giáo trình mơ đun thu hoạch tiêu thụ ca cao, Bộ Nông Nghiệp Phát Triển Nông Thôn, 1999 [8] https://www.youtube.com/watch?v=cdObIAgR83s [9] http://doc.edu.vn/tai-lieu/de-tai-nghien-cuu-qua-trinh-len-men-hat-ca-cao-va- cac-dieu-kien-anh-huong-den-chat-luong-hat-ca-cao-10155/ [10] http://www.tamnongkhanhhoa.vn/?ArticleId=6361379d-15f0- 4461-85c5f92c8a344e11 [11] http://www.copyshop.com.vn/chi-tiet-tin-tuc/140/chi-nhanh http://nuoitrong123.com/cach-thiet-ke-va-chuan-bi-ho-trong-ca-cao.html [12] http://nuoitrong123.com/cach-thiet-ke-va-chuan-bi-ho-trong-ca-cao.html [13] Nguyễn Thoại Khanh (2015) Tính tốn, thiết kế, chế tạo máy tách hạt ca cao, luận văn thạc sĩ khí, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh 92 [14] http://huulienasia.com.vn/1/2/ong-thep-tron.html Tài liệu tiếng nước [15] S.K.Adzimah, Design of a Cacoa Pod Splitting Machine, Research journal of applied Sciences, Engineering and Technology (2010) 622-634 [16] ICCO, 2013 International Cocoa Oganization annual report 2012/2013 Commonwealth House, 1-19 New Oxford Street, London WCIA 1NU, United Kingdom [17] The world atlas of chocolate, https://www.sfu.ca/geog351fall03/groups-webpages/gp8/consum/consum.html [18] http://exhibits.mannlib.cornell.edu/chocolate/chocolatelands.php [19] http://blog.cyberlogitec.com/easter-special-the-worlds-cacao-logistics/ [20] http://www.pinhalense.com.br/equipamento.php?id_maquina=221 [21] ICCO Quarterly Bulletin of Cocoa Statistics, Vol XXXIX, No 4, Cocoa year 2012/2013 [22] http://www.koko.gov.my [23] Yan Diczbalis, Commercialising cocoa growing in North Queensland, october 2013, RIRDC Pucblication No.13/114 [24] Yan Diczbalis, Craig Lemin, Nick Richards, Producing Cocoa in Northern Australia, february 2010, RIRDC Pucblication No 09/092 93 PHỤ LỤC (CÁC CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI) 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 S K L 0 ... án thiết kế cho máy cắt vỏ cứng trái ca cao - Tiến hành thiết kế, tính tốn máy cắt vỏ cứng trái ca cao Thiết kế phần khí máy cắt vỏ cứng trái ca cao Dựa vào đặc điểm trái ca cao, phận máy thiết. .. Hình 6.5: Bộ phận cắt máy cắt vỏ cứng trái ca cao 87 Hình 6.6: Bộ phận dẫn sửa hướng máy cắt vỏ cứng trái ca cao 88 Hình 6.7: Trái ca cao sau cắt máy cắt vỏ cứng trái ca cao 88 x DANH... Chương CHẾ TẠO, THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ 85 6.1 Mơ hình thực tế máy cắt vỏ cứng trái ca cao 85 6.1.1 Một số chi tiết máy cắt vỏ cứng trái ca cao 85 6.1.2 Máy cắt vỏ cứng trái ca cao