(Luận văn thạc sĩ) Thiết kế, chế tạo mô hình máy bóc vỏ cà rốt

(Luận văn thạc sĩ) Thiết kế, chế tạo mô hình máy bóc vỏ cà rốt(Luận văn thạc sĩ) Thiết kế, chế tạo mô hình máy bóc vỏ cà rốt(Luận văn thạc sĩ) Thiết kế, chế tạo mô hình máy bóc vỏ cà rốt(Luận văn thạc sĩ) Thiết kế, chế tạo mô hình máy bóc vỏ cà rốt(Luận văn thạc sĩ) Thiết kế, chế tạo mô hình máy bóc vỏ cà rốt(Luận văn thạc sĩ) Thiết kế, chế tạo mô hình máy bóc vỏ cà rốt(Luận văn thạc sĩ) Thiết kế, chế tạo mô hình máy bóc vỏ cà rốt(Luận văn thạc sĩ) Thiết kế, chế tạo mô hình máy bóc vỏ cà rốt(Luận văn thạc sĩ) Thiết kế, chế tạo mô hình máy bóc vỏ cà rốt(Luận văn thạc sĩ) Thiết kế, chế tạo mô hình máy bóc vỏ cà rốt(Luận văn thạc sĩ) Thiết kế, chế tạo mô hình máy bóc vỏ cà rốt(Luận văn thạc sĩ) Thiết kế, chế tạo mô hình máy bóc vỏ cà rốt(Luận văn thạc sĩ) Thiết kế, chế tạo mô hình máy bóc vỏ cà rốt(Luận văn thạc sĩ) Thiết kế, chế tạo mô hình máy bóc vỏ cà rốt(Luận văn thạc sĩ) Thiết kế, chế tạo mô hình máy bóc vỏ cà rốt(Luận văn thạc sĩ) Thiết kế, chế tạo mô hình máy bóc vỏ cà rốt(Luận văn thạc sĩ) Thiết kế, chế tạo mô hình máy bóc vỏ cà rốt(Luận văn thạc sĩ) Thiết kế, chế tạo mô hình máy bóc vỏ cà rốt(Luận văn thạc sĩ) Thiết kế, chế tạo mô hình máy bóc vỏ cà rốt

LỜI CAM ĐOAN Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo mơ hình máy bóc vỏ cà rốt GVHD: TS VĂN HỮU THỊNH Tác giả: NGUYỄN TIẾN DŨNG Tôi cam đoan luận văn tốt nghiệp cơng trình nghiên cứu thực Tôi không chép từ viết công bố mà khơng trích dẫn nguồn gốc Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 07 tháng năm 2016 (Ký tên ghi rõ họ tên) NGUYỄN TIẾN DŨNG iv   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 TS.VĂN HỮU THỊNH 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 khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy tạo điều kiện thuận lợi cho tơi q trình học đến hoàn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn! Tp Hồ Chí Minh, ngày 07 tháng 07 năm 2016 Tác giả NGUYỄN TIẾN DŨNG v   TÓM TẮT Đề tài: “Thiết kế, chế tạo mơ hình máy bóc vỏ cà rốt” nghiên cứu quy trình cơng nghệ bóc vỏ cà rốt chế tạo mơ hình máy bóc vỏ cà rốt với quy mô dùng cho sở sản xuất vừa nhỏ hộ gia đình Qua trình tìm hiểu giống cà rốt phổ biến Việt Nam, phân tích đặc tính, tham khảo phương pháp bóc vỏ cà rốt nước, tác giả tiến hành xây dựng phương án thiết kế cho phận máy Tác giả thực thí nghiệm đo kích thước trung bình, lực cắt vỏ cà rốt, từ tính lực đẩy cà rốt qua dao cắt để lấy thông số đầu vào, thực q trình tính tốn phận máy Trên sở tính tốn, tác giả tiến hành mơ hình hóa máy bóc vỏ cà rốt phần mềm Autodesk Inventor trước chế tạo Công việc tính tốn, mơ hình hóa máy bóc vỏ cà rốt phần mềm hạn chế sai sót q trình gia cơng, tiết kiệm thời gian mang lại hiệu cao Thông qua liệu mơ hình hóa, tác giả tiến hành xuất vẽ, bảng kê chi tiết thực việc chế tạo, lắp ráp, vận hành thử nghiệm máy Qua đó, tác giả hoàn chỉnh thiết kế, sửa chữa, thay đổi phận cần thiết sau lắp ráp lại vận hành thực nghiệm máy để lấy thông số cụ thể Từ khóa: máy bóc vỏ cà rốt, thiết bị gọt cà rốt, máy bóc vỏ cà rốt dao vi   ABSTRACT Thesis: “Design and manufacture carrot peeling machine” studying process technology for peeling carrot and manufacturing the carrot peeling machine for small and medium- scale productions or scale manufacturing household Through the process of learning about the common carrot varieties grown in Vietnam, analyzing the physical and chemical properties of carrots, refering to the method for peeling carrots in Vietnam and other coutries, I conducted making design methods for each part of machine I performed experiments to measure the average size, cutting force to peel the cover of carrot, thrust calculated force to push through the blades and then get the input parameters perform calculations of machine parts Based on calculations, I carry out modeling the peeling carrots machine with Autodesk Inventor software Computation, parametric modeling with the software will reduce machine errors, save time and get more high-efficiency Through data modeling, I proceed to create drawings, parts list and performed the fabrication, assembly and testing machine Thereby, I completed design, repairing, change the necessary parts then reassemble and operated the machine to retrieve experiments specific parameters Keywords: Carrot peeling machine, carrot knife peeler, carrot peeler machine, knife peeler vii   MỤC LỤC TRANG TỰA QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN i LÝ LỊCH KHOA HỌC ii LỜI CAM ĐOAN iv LỜI CẢM ƠN v TÓM TẮT vi ABSTRACT vii MỤC LỤC viii TRANG TỰA viii QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI viii DANH MỤC HÌNH ẢNH xv DANH MỤC BẢNG BIỂU xx Chương MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Tính cấp thiết đề tài 1.3 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.3.1 Ý nghĩa khoa học đề tài 1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn đề tài 1.4 Mục tiêu nghiên cứu đề tài 1.5 Đối tượng phạm vi nghiên cứu viii   1.5.1 Đối tượng nghiên cứu 1.5.2 Phạm vi nghiên cứu 1.6 Phương pháp nghiên cứu 1.6.1 Phương pháp phân tích lý thuyết 1.6.2 Phương pháp thực nghiệm 1.7 Kết cấu luận văn tốt nghiệp Chương TỔNG QUAN 2.1 Giới thiệu chung củ cà rốt 2.1.1 Đặc điểm thực vật học cà rốt [2] 2.1.2 Thành phần dinh dưỡng cà rốt [3] 2.1.3 Công dụng cà rốt [3] 2.2 Tình hình sản xuất cà rốt giới 2.3 Tổng quan tình hình nghiên cứu ngồi nước 2.3.1 Các máy bóc vỏ cà rốt nước ngồi 2.3.1.2 Máy bóc vỏ cà rốt hiệu Dofra [6] 12 2.3.1.3 Máy bóc vỏ cà rốt KRONEN [7] 13 2.3.1.4 Máy bóc vỏ rau củ hepro [8] 14 2.3.1.5 Máy bóc vỏ rau củ Tenrit [9] 16 2.3.2 Các nghiên cứu nước ngồi liên quan đến máy bóc vỏ rau củ 16 2.3.2.1 Máy bóc vỏ rau củ EP0799580 B1 [10] 16 2.3.2.2 Thiết bị gọt vỏ rau củ - EP 1145654 B1 [11] 18 2.3.2.3 Thiết bị vận chuyển củ dạng dài EP 1944253 A1 [12] 19 2.3.2.4 Bộ phận dao dùng gọt vỏ rau củ EP2193726 A1 [13] 19 2.3.2.5 Dụng cụ dùng gọt vỏ rau củ EP 1542554 B1 [14] 20 ix   2.3.2.6 Thiết bị dùng vận chuyển rau củ dạng thon dài EP 2251280 B1 [15] 22 2.3.2.7 Dụng cụ gọt rau củ an toàn US6671964 B2 [16] 22 2.3.2.8 Dao gọt rau củ US D332034 S [17] 22 2.3.2.9 Dụng cụ gọt rau củ có rung US 20100064524 A1 [18] 23 2.3.2.10 Dụng cụ gọt rau củ dạng chữ Y US20100269352 [19] 23 2.3.2.11 Dụng cụ gọt rau củ đổi hướng [20] 23 2.3.3 Các máy Việt Nam chế tạo 24 Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 25 3.1 Cấu trúc vật lý củ cà rốt 25 3.2 Khảo sát đặc tính củ cà rốt 26 3.2.1 Mục đích: 26 3.2.2 Khảo sát kích thước củ cà rốt 26 Xử lý số liệu khảo sát 26 3.3 Thí nghiệm xác định lực cắt cà rốt 32 3.3.1 Mục đích thí nghiệm 32 3.3.2 Mẫu thí nghiệm 32 3.3.3 Phương pháp thí nghiệm 33 3.3.4 Mơ hình thí nghiệm 33 3.3.5 Ngun lý làm việc mơ hình thí nghiệm 35 3.3.6 Tiến hành thí nghiệm 35 3.3.7 Kết thí nghiệm 36 3.3.8 Phân tích mối liên hệ thơng số phương trình hồi quy 37 3.4 Cơ sở lý thuyết trình cắt thái vật thể [22] 38 3.4.1 Cơ sở vật lý trình cắt thái lưỡi dao 39 x   3.4.2 Những yếu tố ảnh hưởng đến trình cắt thái 41 3.4.2.1 Áp suất cắt thái riêng 0: 41 3.4.2.2 Độ bền chất lượng vật thái: 42 3.4.2.3 Độ sắc lưỡi dao y: 42 3.4.2.4 Độ bền vật liệu làm dao: 43 3.4.2.5 Vận tốc dao thái (hình 3.11) 43 3.4.2.6 Khe hở cạnh sắc lưỡi dao cạnh sắc kê: 43 3.4.2.7 Điều kiện kẹp vật thái lưỡi dao kê thái 44 3.4.2.8 Góc trượt điều kiện trượt lưỡi dao vật thái: 45 3.4.2.9 Các phận làm việc cấu dùng để cắt thái 47 3.4.2.10 Xác định công suất cho máy thái củ 50 Chương Ý TƯỞNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP 54 4.1 Các yêu cầu thiết kế 54 4.2 Các phương án thiết kế máy bóc vỏ cà rốt 54 4.2.1 Phương án máy bóc vỏ theo kiểu chuốt 54 4.2.1.1 Sơ đồ nguyên lý 54 4.2.1.2 Nguyên lý hoạt động 55 4.2.1.3 Ưu nhược điểm 55 4.2.2 Phương án bóc vỏ theo kiểu mài liên tục 56 4.2.2.1 Sơ đồ nguyên lý 56 4.2.2.2 Nguyên lý hoạt động 56 4.2.2.3 Ưu nhược điểm 57 4.2.3 Phương án máy bóc vỏ sử dụng đĩa dao quay tròn 57 4.2.3.1 Sơ đồ nguyên lý 57 xi   4.2.3.2 Nguyên lý hoạt động 57 4.2.3.3 Ưu nhược điểm 58 4.2.4 Chọn phương án thiết kế hợp lí 59 4.2.5 Thiết kế sơ sơ đồ nguyên lý máy bóc vỏ cà rốt theo phương án làm việc kiểu chuốt 59 4.3 Các phương án thiết kế dao cắt vỏ vỏ cà rốt 60 4.3.1 Chọn kết cấu dao 60 4.3.2 Tính tốn số lượng dao 62 4.3.3 Phương án thiết kế phận dao 67 4.3.4 Phương án lựa chọn chuyển động dao cắt 68 4.4 Phương án thiết kế phận lăn 69 4.4.1 Kết cấu lăn 69 4.4.2 Chuyển động lăn 70 4.4.3 Kết luận 72 4.5 Phương án thiết kế băng tải 73 4.6 Phương án thiết kế hệ thống dẫn động 74 4.6.1 Dẫn động cho trục lăn 74 Chương TÍNH TỐN, THIẾT KẾ MÁY BĨC VỎ CÀ RỐT 76 5.1 Mục tiêu thiết kế máy 76 5.1.1 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo chung máy bóc vỏ cà rốt 76 5.1.2 Nguyên lý hoạt động máy bóc vỏ cà rốt 77 5.2 Tính tốn thiết kế phận máy 77 5.2.1 Tính tốn thiết kế phận dao cắt 77 5.2.1.1 Tính tốn chọn số lượng cụm dao 77 5.2.1.2 Tính tốn chọn góc mài sắc lưỡi dao 78 xii   5.2.1.3 Tính tốn chiều sâu cắt góc cắt thái 79 5.2.1.4 Tính tốn xác định chuyển động cụm dao 81 5.2.1.5 Mơ hình hóa phận dao cắt 83 5.2.1.6 Tính lực cắt vỏ cà rốt cụm dao 85 5.2.2 Tính tốn thiết kế phận lăn phận truyền động 89 5.2.2.1 Xác định kết cấu lăn 89 5.2.2.2 Xác định lực ép lăn lên cà rốt 89 5.2.3 Thiết kế hệ thống dẫn động 91 5.2.3.1 Xác định công suất động 91 5.2.3.2 Tính tốn truyền đai 92 5.2.2.3 Tính toán thiết kế trục 93 Chương CHẾ TẠO VÀ THỰC NGHIỆM MÁY BÓC VỎ CÀ RỐT 96 6.1 Chế tạo phận máy boc vỏ cà rốt 96 6.1.1 Chế tạo phận dao cắt vỏ cà rốt 96 6.1.2 Chế tạo lăn 96 6.1.3 Chế tạo băng tải 97 6.1.4 Chế tạo phận truyền động 97 6.1.5 Chế tạo lắp ghép máy bóc vỏ cà rốt 97 6.2 Thực nghiệm xác định khả làm việc máy 98 6.2.1 Mục đích thực nghiệm 98 6.2.2 Phương pháp đánh giá kết 98 6.2.3 Kết đo kiểm kích thước củ cà rốt trước sau cắt 100 6.2.3 Kết đo kiểm kích thước lát cắt củ cà rốt 101 6.2.3 Kết nghiệm thu máy 101 xiii     PHỤ LỤC Bảng 4.2: Kích thước lát cắt vỏ cà rốt Bề rộng lát cắt phần gần cuống (mm) 17 Chiều dày lát cắt phần gần cuống (mm) 2,6 Bề rộng lát cắt phần gần đuôi (mm) Chiều dày lát cắt phần gần đuôi (mm) 1,6 18 2,7 6,5 1,5 16,5 2,5 1,5 19 2,4 15 2,6 16 2,3 10 2,1 16 2,6 8 15 2,4 STT Bảng 4.3: Kích thước lát cắt vỏ cà rốt Bề rộng lát cắt phần gần cuống (mm) 18,5 Chiều dày lát cắt phần gần cuống (mm) 2,5 Bề rộng lát cắt phần gần đuôi (mm) 12,5 Chiều dày lát cắt phần gần đuôi (mm) 1,6 16 2,4 1,6 15 2,3 1,7 14 1,7 1,3 16 2,2 1,8 12 1,3 14 1,7 1,8 15 1,8 9 14 2,3 1,9 STT 119     Bảng 4.4: Kích thước 12 lát cắt vỏ cà rốt STT Bề rộng lát cắt phần gần cuống (mm) Chiều dày lát cắt phần gần cuống (mm) Bề rộng lát cắt phần gần đuôi (mm) Chiều dày lát cắt phần gần đuôi (mm) 10 11 12 11 13 14 12 13 13 14 14 13 14 13 12 1,7 1,5 1,6 1,6 1,7 1,7 1,6 1,5 1,7 1,7 1,6 1,5 5,5 6,5 6 7 7 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,2 1,1 1,2 1,1 1,2 1,2 1,2 Bảng 4.5: Kích thước 14 lát cắt vỏ cà rốt STT 10 11 12 13 14 Bề rộng lát cắt phần gần cuống (mm) 9 10 10 9 10 10 Chiều dày lát cắt phần gần cuống (mm) 0,8 0,9 0,6 0,8 0,6 1,1 1,1 0,8 1,3 0,5 0,6 1,1 1,4 1,2 120   Bề rộng lát cắt phần gần đuôi (mm) 6 5 5 7 4 4 Chiều dày lát cắt phần gần đuôi (mm) 0,7 0,7 0,6 1,2 0,9 0,7 0,8 0,8 1,1 0,6 0,6 THÍ NGHIỆM ĐO LỰC CẮT VỎ CÀ RỐT THE EXPIREMENT MEASURE CUTTING FORCE WHEN PEELING CARROT Văn Hữu Thịnh(1); Nguyễn Tiến Dũng(2) (1) Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh (2) Trường Đại học Cơng nghiệp Tp Hồ Chí Minh TĨM TẮT Thí nghiệm trình bày kết đo lực cắt bóc vỏ làm sở thiết kế máy bóc vỏ cà rốt Mục đích thí nghiệm đo lực cắt xác định ảnh hưởng thông số đến lực cắt vận tốc cắt, chiều dày lát cắt góc gá dao Từ tìm mơ hình tốn học thể ảnh hưởng thơng số đến lực cắt Từ khóa: Bóc vỏ cà rốt, lực cắt, góc mài sắc, thí nghiệm đo lực cắt, thông số ảnh hưởng lực cắt ABSTRACT This experiment presents the results of cutting force when peeling carrot The purpose of the experiment is to measure the cutting force and to determine effect of the parameters such as cutting velocity, cutting thickness and blade angle Then find out the mathematical model shows the influences of these parameters to the cutting force Keywords: peeling carrot, cutting force, wedge angle, experiment measure cutting force, parameters effect to cutting force ĐẶT VẤN ĐỀ Cà rốt loại nông sản trồng phổ biến Việt Nam giới Cà rốt sử dụng nhiều chế biến ăn thức uống bổ dưỡng Quá trình sơ chế cà rốt trước chế biến tốn nhiều thời gian thực thủ cơng Việc thiết kế, chế tạo máy bóc vỏ cà rốt để phục vụ cho trình chế biến cà rốt nhằm giảm sức lao động, tăng suất, tiết kiệm thời gian Do thí nghiệm đo lực cắt vỏ cà rốt sở để tính tốn thiết kế chế tạo máy bóc vỏ cà rốt VẬT LIỆU VÀ THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM 2.1 Thiết bị thí nghiệm Mơ hình thí nghiệm thực hình Hình 1.Mơ hình thí nghiệm 1- Bàn trượt 2- Dao cắt 3- Bộ hiển thị LWS9902 Indicator 4- Bộ hiển thị tốc độ động K3MA-J-A2 5- Biến tần Delta L-0,75 (kW) 6- Động điện Yaskawa 3p/220 (V), 0,4 (kW) có giảm tốc 7- Cảm biến từ IMF 2.2 Vật liệu thí nghiệm Mẫu thí nghiệm cà rốt tươi cắt với kích thước 15x15x30 mm Số lượng mẫu 51 mẫu có kích thước giống NGUN LÝ LÀM VIỆC VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 3.1 Nguyên lý làm việc Mơ hình thí nghiệm làm việc dựa theo ngun lý làm việc máy bào ngang Mẫu đặt bàn trượt(1), động cơ(6) làm việc bàn trượt đưa mẫu qua dao cắt(2) Load- cell lắp cố định với dao cắt lực cắt hiển thị thơng qua hiển thị(3) Số vịng quay động thay đổi nhờ biến tần(5), tốc độ hiển thị đồng hồ(4) nhờ cảm biến(7) lắp trục động 3.2 Phương pháp thí nghiệm Tiến hành 11 thí nghiệm, có thí nghiệm tâm phương án, với thơng số đầu vào chọn chiều dày lát cắt, tốc độ bàn trượt góc gá dao Dao chọn loại dao gọt củ inox, dao mài bên có góc mài sắc 120 Góc gá dao 150, 230 Chiều dày lát cắt mm đến mm Tốc độ bàn trượt 80 mm/s 160 mm/s tương ứng với tốc độ động 20 vòng/ phút 40 vòng/ phút Mỗi thí nghiệm thực lần, sau tính trung bình Thí nghiệm lặp tâm phương án thực lần KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 Kết thí nghiệm Kết thí nghiệm trình bày bảng với N lần thí nghiệm Bảng Kết thí nghiệm N  15 15 15 15 23 23 23 23 v 80 80 160 160 80 80 160 160 t 2 ഥ ࡲ 2 2,68 4,23 1,78 2,38 4,03 4,88 1,87 2,43 Bảng 2.Giá trị lực cắt đo tâm phương án ‫ܨ‬଴ଵ ሺܰሻ ‫ܨ‬଴ଶ ሺܰሻ ‫ܨ‬଴ଷ ሺܰሻ 3,2 3,2 2,9 Sử dụng phương pháp quy hoạch trực giao cho kết mơ hình tốn học thể mối tương quan lực cắt thông số vận tốc cắt, chiều dày lát cắt góc gá dao F = + 0,27α – 0,92 + 0,45t Trong đó: F- Lực cắt (N)  - góc gá dao (0) v - vận tốc cắt (mm/s) t - chiều dày lát cắt (mm) 4.2 Phân tích mối liên hệ thơng số Hình 2.Mối liên hệ góc gá dao lực cắt Hình 3.Mối liên hệ vận tốc cắt lực cắt Hình 4.Mối liên hệ chiều dày lát cắt lực cắt Các hình 2, 3, biểu diễn ảnh hưởng thông số đến lực cắt Kết cho thấy - Khi tăng chiều dày lát cắt lực cắt tăng - Góc gá dao tăng áp lực cắt tăng - Khi tăng tốc độ cắt lực cắt giảm KẾT LUẬN Với kết từ thí nghiệm đo lực cắt kết luận sau: Khi cắt lát chiều dày cắt tối đa mm sử dụng dao dạng có góc mài sắc 120 nên lắp dao nghiêng theo phương cắt góc khoảng từ - 50, lực cắt nhỏ Kết sở để tính tốn thiết kế máy bóc vỏ cà rốt cơng suất nhỏ quy mơ hộ gia đình, qn ăn sở chế biến nhỏ TÀI LIỆU THAM KHẢO: [1] Phùng Rân (2006), Quy hoạch thực nghiệm ứng dụng, Nxb [2] Nguyễn Như Nam, Trần Thị Thanh(2000), Máy gia công học nông sản thực phẩm, Nhà xuất giáo dục [3] A.Ia Xokolov(1976), Cơ sở thiết kế máy sản xuất thực phẩm, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật [4] Trần Văn Địch (2009), Nguyên lý cắt, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hội nghị Tồn quốc Máy Cơ cấu Tp Hồ Chí Minh năm 2015 THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY BÓC VỎ CÀ RỐT Văn Hữu Thịnh1, Nguyễn Tiến Dũng2 Khoa Cơ khí Chế tạo máy, Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TpHCM- Số Võ Văn Ngân, Phường Linh Chiểu, Quận Thủ Đức, TpHCM Khoa Cơ khí, Trường Đại học Công Nghiệp TpHCM- Số Nguyễn Văn Bảo, Phường 12, Quận Gò Vấp, TpHCM *Email : thinhvh@hcmute.edu.vn TĨM TẮT Bài báo trình bày kết nghiên cứu thiết kế chế tạo máy bóc vỏ cà rốt với công suất 1000 củ/giờ Trước hết, phận băng tải đưa cà rốt đến phận làm việc với tốc độ ổn định Tiếp đến, hệ thống lăn thiết kế hiệu để tăng lực kéo cà rốt hết hành trình Cuối cùng, hệ thống dao tính tốn thiết kế tối ưu để bóc tách tồn lớp vỏ Hệ thống dao lăn bố trí xen kẽ với khoảng cách tối thiểu đảm bảo trình làm việc hiệu Con lăn dẫn động truyền động đai nhằm bảo đảm đồng tốc cặp lăn Dao tính tốn thiết kế lệch bảo đảm bóc tách hiệu Từ khóa : máy bóc vỏ cà rốt, thiết bị gọt cà rốt, máy bóc vỏ cà rốt dao 1.GIỚI THIỆU Cà rốt (danh pháp khoa học: Daucus carota subsp sativus) loại có củ, thường có màu vàng cam, đỏ, vàng, trắng hay tía Phần ăn cà rốt củ, thực chất rễ nó, chứa nhiều tiền tố vitamin A tốt cho mắt Cà rốt trồng rộng rãi khắp giới Cà rốt trồng nhiều nước ta,  chiếm diện tích sản lượng lớn cấu giống rau trồng Đà lạt tỉnh đồng sông Hồng : Hải Dương 1.300 - 1.500 ha/năm, Thái Bình 200 ha/năm, Nam Định 200 ha/năm Năng suất trung bình 35 - 40 tấn/ha, thu 100 - 150 triệu đồng/ha/vụ (Hải Dương) Hiện nay, cà rốt mặt hàng xuất nhiều nước Trung Quốc, Nhật Bản… Cà rốt có hình thon dài Tùy theo loại mà có kích cỡ khác nhau.Hiện giống cà rốt trồng Việt Nam thường có chiều dài từ 18-20 cm Đường kính củ khoảng 3,5 - cm Thơng thường củ có đường kính khoảng từ - cm phần thân trên, nhỏ dần phần Lớp vỏ thường nhẵn bóng, mịn Trọng lượng trung bình cà rốt khoảng từ 50 – 72g tùy theo chiều dài củ Nhu cầu chế biến ăn hay loại thức uống từ củ cà rốt nước ta lớn Do việc thiết kế chế tạo máy bóc vỏ cà rốt cần thiết nhằm góp phần làm tăng giá trị sử dụng cà rốt 1    Văn Hữu Thịnh, Nguyễn Tiến Dũng 2.VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 2.1 Vật liệu mẫu Vật liệu củ cà rốt trồng nước ta Mẫu chạy thử nghiệm loại cà rốt tươi, sau thu hoạch từ đến ngày, rửa phần đất bám xung quanh Cà rốt cắt bỏ phần cuống lá, chiều dài khoảng từ 16-20 cm, đường kính củ khoảng 3,5 đến cm 2.2 Phương pháp Để đạt suất mong muốn độ tin cậy thiết kế, máy bóc vỏ cà rốt dựa tiêu thiết kế sau đây: Giá thành máy phù hợp với kinh phí đầu tư cùa sở sản xuất nhỏ Bóc củ với nhiều kích thước khác Năng suất bóc cao so với bóc tay: 10 lần Máy bóc vỏ cà rốt thiết kế dựa nguyên lý kiểu chuốt, dùng lực học bóc tách lớp vỏ cà rốt nhờ tác dụng quay kéo cặp lăn qua dao Nhờ hệ thống truyền động đai giúp cho phận lăn chuyển động quay tròn, tạo lực đẩy giúp cà rốt chuyển động tịnh tiến qua cụm dao Lưỡi dao đặt nghiêng góc 22 tạo lực cắt, giúp bóc phần vỏ cà rốt Sơ đồ nguyên lý máy thể hình 12345678- Con lăn Dao Động băng tải Động Hướng cà rốt Băng tải Thành máy Truyền động đai thang Hình 1: Sơ đồ nguyên lý máy bóc vỏ cà rốt CẤU TẠO MÁY VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC 3.1 Cấu tạo máy Máy gồm cụm chính: băng tải, lăn, dao, hệ thống dẫn động Hội nghị Toàn quốc Máy Cơ cấu Tp Hồ Chí Minh năm 2015 Băng tải truyền động từ động điện qua hộp giảm tốc (gearmotor) với số vòng quay 140 vòng/phút Mỗi cụm lăn gồm có lăn đặt song song cách khoảng, nối với trục truyền động nhờ tay quay Máy gồm cụm lăn đặt song song cách Cụm dao gồm có cặp dao bố trí vng góc nhau, máy gồm cụm dao Các cụm dao bố trí song song cách Có tất 12 lưỡi dao bố trí xoay quanh đường trịn nhằm mục đích bóc hết phần vỏ củ cà rốt Hệ thống truyền động hệ thống truyền động đai Động trục động điện giảm tốc có số vong quay 140 vòng/phút Sử dụng truyền động đai để truyền động cho lăn Cà rốt sau qua phận làm việc vào khay chứa, vỏ cà rốt sau gọt chứa khay phía buồng làm việc máy 3.2 Nguyên lý hoạt động máy Hành trình cà rốt hệ thống băng tải qua buồng làm việc đến khay chứa Cà rốt đưa vào buồng làm việc nhờ hệ thống băng tải, băng tải dẫn động nhờ động băng tải Khi vào đến buồng làm việc, lăn tiếp tục đưa cà rốt qua hệ thống dao bố trí xen kẽ với lăn Các lăn dẫn động nhờ động thơng qua truyền động đai Các lưỡi dao bố trí quanh tâm củ cà rốt tách hết lớp vỏ bên củ cà rốt Sau cà rốt đến khay chứa thành phẩm bố trí cuối 3.3 Mô cụm máy Máy mơ theo cụm 3.3.1 Cụm băng tải Hình 2: Mơ băng tải 3.3.2 Cụm lăn Hình : Mô cụm lăn hệ thống dẫn động 3    Văn Hữu Thịnh, Nguyễn Tiến Dũng 3.3.3 Cụm dao Hình : Mơ cụm dao 3.4.4 Mơ máy Hình : Mơ máy với góc nhìn khác Hình 6: Mơ tổng thể máy bóc vỏ cà rốt Hội nghị Tồn quốc Máy Cơ cấu Tp Hồ Chí Minh năm 2015 Hình 7: Máy bóc vỏ cà rốt chế tạo chạy thử nghiệm KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ VÀ ỨNG DỤNG 4.1 Kết thử nghiệm bóc vỏ tay máy Mẫu sử dụng thử nghiệm lựa chọn theo kích thước đề cập Quá trình thử nghiệm thực tay máy chế tạo Số đợt thử nghiệm đợt, đợt đợt thử nghiệm cách 30 phút, riêng đợt thử nghiệm sau 60 phút Với số lượng củ thử nghiệm cho đợt đầu 50 củ cho phương thức, chia làm lần với số liệu bảng Đợt thử nghiệm với số liệu đợt Riêng đợt thử nghiệm với phương thức phút Kết thử nghiệm ghi lại bảng Bảng 1: Kết bóc vỏ tay máy Phương thức thực Bằng dao Bằng máy Đợt Số lượng Thời gian (củ) (phút) 10 2,5 15 3,5 25 10 0,5 15 0,8 25 1,5 Đợt Số lượng Thời gian (củ) (phút) 10 2,5 15 25 10 0,5 15 0,8 25 1,5 Đợt Số lượng Thời gian (củ) (phút) 18 100 Qua số liệu ghi nhận cho thấy, thời gian gọt vỏ tay với dao gọt trung bình khoảng 13 phút cho 50 củ cà rốt Trong sử dụng máy cho thấy khoảng phút máy thực bóc 100 củ Khi thực hện tay suất không đồng khả thực công việc khác tùy theo thời điểm Trong thực máy suất ổn định Nếu thử nghiệm nhiều lần kết khác biệt sử dụng máy để bóc vỏ cà rốt gọt tay với dao gọt Do kích thước hình dạng củ cà rốt khơng đồng nên q trình bóc máy bị bỏ sót Tuy nhiên, lượng củ bị bỏ sót khơng nhiều Kết thực tế bóc máy với gọt vỏ tay thể hình 8,9 5    Văn Hữu Thịnh, Nguyễn Tiến Dũng Hình 8: cà rốt gọt tay với dao gọt thông thường Hình 9: a) cà rốt gọt máy b) cà rốt gọt tay c) cà rốt bị bỏ sót gọt máy 4.2 Ứng dụng Máy bóc vỏ cà rốt thiết kế với công suất 1000 củ / sử dụng hộ kinh doanh chế biến lương thực, thực phẩm Máy dùng nhà hàng, quán ăn, sở chế biến lương thực thực phẩm có quy mơ trung bình nhỏ Nếu tăng suất máy lên đáp ứng dây chuyền chế biến thức ăn nhà máy Hội nghị Tồn quốc Máy Cơ cấu Tp Hồ Chí Minh năm 2015 KẾT LUẬN    Đã thiết kế, chế tạo chạy thử nghiệm thành công máy bóc vỏ cà rốt Năng suất bóc trung bình khoảng 1000 củ/h Hiệu suất bóc vỏ trung bình 85% với kích thước theo giới thiệu TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Như Nam, Trần Thị Thanh, Máy gia công học nông sản- thực phẩm, NXB giáo dục, 2000 [2] Cơ sở thiết kế máy sản xuất thực phẩm A.la Xokolov, 1987 [3] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí tập I & II , NXB giáo dục, 2006 [4] Tôn Thất Minh, Máy thiết bị chế biến lương thực, NXB Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2006 ABSTRACT DESIGNING AND MANUFACTERING CARROTS PEELING MACHINE Văn Hữu Thịnh1,*, Nguyễn Tiến Dũng2 Falculty of Mechanical Engineering, HCMC University of Technology and Education – 01Vo Van Ngan Str, Linh Chieu Ward, Thu Duc District, HCM city Falculty of Mechanical Engineering, Industrial University of HCM city – 12 Nguyen Van Bao Str, Ward 4, Go Vap District, HCM city *Email :thinhvh@hcmute.edu.vn This paper presents the design and manufacturing of carrots peeling machine with small capacity First, the belt conveyor carries carrots to working part with stable velocity.Next, the system of rollers is designed effectively to increase tensile force Finally, the systems of knives is calculated and designed optimality to peel the cover of carrots Knife and roller system are arranged alternately with the minimum distance, while ensuring the effective working results Rollers are driven by toothed belt to ensure dynamic acceleration between pairs of rollers Knives are designed and calculated to ensure the most effective pelling Keywords: Carrot peeling machine, carrot knife peeler, carrot peeler machine, knife peeler  7    ... Hồ Chí Minh Cơ khí hóa phần cấp liệu, bóc vỏ cà rốt Thiết kế, chế tạo mơ hình máy bóc vỏ cà rốt phục vụ trình sơ chế cà rốt Năng suất mơ hình máy bóc vỏ cà rốt 1200 củ / 1.6 Phương pháp nghiên... tạo phận máy boc vỏ cà rốt 96 6.1.1 Chế tạo phận dao cắt vỏ cà rốt 96 6.1.2 Chế tạo lăn 96 6.1.3 Chế tạo băng tải 97 6.1.4 Chế tạo phận truyền động 97 6.1.5 Chế tạo lắp ghép máy bóc vỏ cà rốt 97... Hình 2.6: Máy bóc vỏ cà rốt Carrot peeler machine CPM-6000 13 Hình 2.7: Máy bóc vỏ cà rốt SOLO C 13 Hình 2.8: Máy bóc vỏ rau củ HEPRO UP-8000 14 Hình 2.9: Máy bóc vỏ rau củ HEPRO HSM-U/V 15 Hình