Mục đích đồ án này là tìm hiểu quy trình bóc vỏ dừa hiện nay, từ đó đưa ra ý tưởng và tiến hành thiết kế thiết bị bóc vỏ dừa đảm bảo được các yêu cầu kỹ thuật và năng suất cần đạt. Phân tích, lựa chọn phương án và thiết kế máy tách vỏ dừa khô. Tài liệu bao gồm thuyết mình, bản vẽ dưới dạng file cad, tài liệu tham khảo là các sách, đồ án và các tài liệu thiết kế có liên quan.
MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 ĐẶC ĐIỂM SƠ LƯỢC VỀ CÂY DỪA 1.1.1 Nguồn gốc 1.1.2 Phân bố .1 1.1.3 Công dụng 1.2 Một số đặc tính dừa Việt Nam .2 CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH & LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 2.1 Các phương án: .4 2.1.1 Phương án 1: Tách bung 2.1.2 Phương án 2: Lột vỏ hai trục 2.1.3 Phương án 3: Tách múi riêng biệt với trục nhọn xoay: .6 2.2 Phân tích phương án 2.2.1 Nguyên lý hoạt động 2.2.2 Xác định thông số kỹ thuật .7 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ .11 3.1 XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG KÍNH TRỤC GAI VÀ TRỤC CẮT XƠ DỪA 11 3.1.1 Xác định góc kẹp 11 3.1.2 Xác định đường kính trục gai vít 12 3.1.3 Xác định đường kính trục cắt xơ dừa 13 3.2 Chọn động 13 3.2.1 Xác định cơng suất bóc vỏ dừa: 13 3.2.2 Xác định công suất cần thiết cắt xơ dừa: 13 3.2.3 Xác định công suất cần thiết động cơ: 14 3.2.4 Phân phối tỷ số truyền 15 3.2.5 Tính tốn cơng suất trục: 15 3.2.6 Tính tốn momen xoắn: 15 3.3 Thiết kế truyền xích 16 3.3.1 Chọn loại xích: 16 i 3.3.2 Thông số truyền: 17 3.3.3 Xác định hệ số điều kiện sử dụng xích: 17 3.3.4 Số lần va đập xích: 19 3.3.5 Hệ số an toàn: 19 3.3.6 Lực tác dụng lên trục: .19 3.3.7 Xác định thơng số đĩa xích: 19 3.4 Thiết kế truyền bánh 21 3.4.1 Bánh trục 2a trục .21 3.4.2 Bánh trục cụm bánh trục 24 3.4.3 Bánh trục 1b 27 3.4.4 Bánh trục 2a với trục 2c 30 3.5 Thiết kế trục gai vít .33 3.5.1 Kiểm nghiệm độ cao gai : .34 3.5.2 Xác định bước xoắn: .34 3.5.3 Xác định khoảng cách hai gai: 35 3.5.4 Các lực tác dụng lên trục gai vít: 36 3.5.5 Chiều dài đường gân tang trống: 37 3.5.6 Tốc độ chuyển động trái dừa: 37 3.5.7 Năng suất tách dừa: 37 3.6 Thiết kế trục tách xơ dừa .38 3.6.1 Thông số trục tách xơ dừa trái (2b) 38 3.6.2 Thông số trục tách xơ dừa phải (2c) .38 3.6.3 Các lực tác dụng lên trục 38 3.7 THIẾT KẾ TRỤC 38 3.7.1 Chọn vật liệu, xác định đường kính trục sơ .39 3.7.2 Xác định khoảng cách gối đỡ điểm đặt lực 40 3.8 CHỌN VÀ KIỂM NGHIỆM THEN .50 3.9 KIỂM NGHIỆM ĐỘ BỀN TRỤC 51 3.9.1 Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn: .51 ii 3.9.2 3.10 Độ bền tĩnh: 52 CHỌN Ổ LĂN 53 3.10.1 Trục 1: 53 3.10.2 Trục 3: 55 3.10.3 Trục 2a: 57 3.10.4 Trục 2b: 59 3.11 Tính tốn mối hàn 61 3.11.1 Tại chân gai vít .61 3.11.2 Tại mặt bích với trục .62 3.11.3 Trục cắt xơ dừa .62 3.12 Các chi tiết khác 63 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 68 4.1 Kết luận 68 4.2 Hạn chế hướng phát triển 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 iii Danh sách hình vẽ Hình 2.1: Sơ đồ động phương án tách bung .5 Hình 2.2: Máy tách dừa khơ nguyên lý tách bung Hình 2.3: Sơ đồ máy tách vỏ dừa trục Hình 2.4: Sơ đồ động máy tách vỏ dừa khơ .7 Hình 2.5: Kích thước dừa theo phương Hình 3.1: Sơ đồ lực nghiền 11 Hình 3.2: Mơ tả xoắn vít 33 Hình 3.3: Mơ tả lực tác dụng lên gáo dừa 34 Hình 3.4: Bước xoắn gai vít 35 Hình 3.5: Khoảng cách gai 35 Hình 3.6: Lực tác dụng lên trục gai vít 36 Hình 3.7: Các lực tác dụng lên bánh 1a 40 Hình 3.8: Các lực tác dụng lên trục .41 Hình 3.9: Sơ đồ momen trục .42 Hình 3.10: Các lực tác dụng lên bánh 43 Hình 3.11: Lực tác dụng lên trục 44 Hình 3.12: Biểu đồ momen trục 44 Hình 3.13: Các lực tác dụng lên trục 2a 45 Hình 3.14: Biểu đồ momen trục 2a 46 Hình 3.15: Các lực tác dụng lên trục 2b 47 Hình 3.16: Biểu đồ momen trục 2b 49 Hình 3.17: Sơ đồ lực gối đỡ 54 Hình 3.18: Phân tích lực tác dụng lên gai .61 Hình 3.19: Khung máy 64 Hình 3.20: Tấm đỡ dừa 65 Hình 3.21: Tấm che thân máy 66 Hình 3.22: Nắp máy .67 iv Danh sách bảng biểu Bảng 1.1: Kích thước gáo (đơn vị tính cm) Bảng 1.2: Trọng lượng thành phần (đơn vị tính: Gram) .3 Bảng 2.1: Khảo nghiệm lực xé tách mức độ chín trái dừa Bảng 2.2: Kích thước dừa Bảng 3.1: Phân phối tỷ số truyền 16 Bảng 3.2: Thơng số truyền xích 20 Bảng 3.3: Các thông số hình học truyền bánh .23 Bảng 3.4: Các thơng số hình học truyền bánh .29 Bảng 3.5: Các thơng số hình học truyền bánh .32 Bảng 3.6: Thơng số trục gai vít 37 Bảng 3.7: Kiểm nghiệm then 50 Bảng 3.8: Thông số kiểm nghiệm độ bền trục 52 Bảng 3.9: Thông số ổ lăn trục 60 v Chương 1: Tổng quan đề tài CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 ĐẶC ĐIỂM SƠ LƯỢC VỀ CÂY DỪA 1.1.1 Nguồn gốc Cây dừa có tên khoa học Cocos Nucifera loài thuộc họ cau (Arecaceae), thân thẳng cao lớn cao tới 30 m, với đơn xẻ thùy lơng chim lần, cuống gân dài 4–6 m thùy với gân cấp dài 60–90 cm; kèm thường biến thành bẹ dạng lưới ôm lấy thân; già rụng để lại vết sẹo thân Cho đến nay, nguồn gốc loài thực vật chủ đề gây nhiều tranh cãi có số người cho có nguồn gốc khu vực Đơng Nam Châu Á Mặt khác, có nhiều người lại cho có nguồn gốc miền tây bắc Nam Mỹ 1.1.2 Phân bố Trên giới, dừa phân bố chủ yếu 20° Bắc đến 20° Nam Dừa trồng chủ yếu vùng ven biển, duyên hải Riêng Thái Lan Việt Nam dừa trồng vùng Đồng Diện tích dừa giới: có 11 triệu ha, trồng 93 quốc gia đó: có 90% diện tích dừa trồng Châu Á - Thái Bình Dương Khoảng 61% nằm Đơng Nam Á (trong đó: Indonesia, Philippines, Ấn độ chiếm ¾ tổng diện tích dừa giới) Gần 20% Nam Á, phần lại Châu Đại Dương, Châu Mỹ La tinh Caribbean 1.1.3 Công dụng Dừa loại quan trọng có nhiều cơng dụng khác Dưới số cơng dụng dừa: Cung cấp nước dinh dưỡng: Dừa loại cung cấp nước dinh dưỡng tốt Nước dừa thịt dừa chứa nhiều vitamin khoáng chất, giúp thể khỏe mạnh Làm đồ uống: Nước dừa đồ uống phổ biến, đặc biệt nước nhiệt đới Nó cho giúp giải khát tốt cho sức khỏe Làm thực phẩm: Thịt dừa sử dụng nhiều ăn, bao gồm nước dừa, sữa dừa, bánh dừa, đồ ăn chế biến từ thịt dừa Làm sản phẩm chăm sóc cá nhân: Dừa sử dụng nhiều sản phẩm chăm sóc cá nhân dầu dừa, kem dừa, xà phịng dừa, sữa tắm dừa, giúp da tóc khỏe mạnh mịn màng Làm vật liệu xây dựng: Lá dừa sử dụng để làm mái nhà, tường, vách ngăn, cửa sổ cửa vào Cành dừa sử dụng để làm hàng rào nhiều vật liệu xây dựng khác Chương 1: Tổng quan đề tài Làm nhiên liệu: Dừa sử dụng nguồn nhiên liệu sinh học để sản xuất nhiên liệu sinh học ethanol biodiesel Làm phân bón: Vỏ dừa thân sử dụng để sản xuất phân bón hữu cơ, giúp tăng sản lượng chất lượng trồng 1.2 MỘT SỐ ĐẶC TÍNH CỦA DỪA Ở VIỆT NAM Hiện nay, Việt Nam quốc gia sản xuất dừa lớn giới, đứng thứ hai sau Indonesia sản lượng dừa sản xuất hàng năm Các tỉnh miền Trung Tây Nguyên Việt Nam vùng sản xuất dừa đất nước, bao gồm tỉnh Bến Tre, Tiền Giang, Kiên Giang, Đồng Tháp, Ninh Thuận Tổng diện tích trồng dừa Việt Nam khoảng 170.000 sản lượng dừa đạt khoảng 7,5 tỷ quả/năm Riêng ĐBSCL chiếm 78% diện tích dừa nước, khoảng 140.000 Canh tác theo dạng nơng hộ nhỏ, phân tán, diện tích bình qn nhỏ 0,5 Trồng mật độ dày 200 cây/ha Sản phẩm chủ yếu năm trước 90 dầu dừa, kẹo dừa, xơ dừa, than thiêu kết Công nghệ chế biến cịn lạc hậu, trình độ cơng nghệ thấp, sử dụng lao động thủ cơng Từ sau 2001 đến nay, DC bắt đầu xuất Công nghệ nhập nội, có phần cải tiến số cơng đoạn khí hóa tự động hóa cao Sản phẩm đơn điệu khoảng 17-25 sản phẩm so với hàng trăm loại sản phẩm giới Ở Việt Nam có Viện nghiên cứu có dầu, có nghiên cứu dừa, kết nghiên cứu từ trước năm 1990 mạch lạc, liên tục, chủ yếu nhờ dự án UNDP, sau kinh phí đầu tư hạn hẹp, việc nghiên cứu dừa bị gián đoạn Nghiên cứu kích thước khối lượng dừa VN[2]: Bảng 1.1: Kích thước gáo (đơn vị tính cm) Giống dừa Đường kính dọc Đường kính ngang Đường kính dọc gáo Đường kính ngang gáo Dày gáo Sơ gáo Dày cùi Ta tròn 22 19.5 15 12 0.3 3.3 1.0 Ta dài 22.5 17.5 14.5 11 0.4 2.8 1.01 Dâu 19.5 17 12.5 10.5 0.29 2.9 0.9 Lửa 20 16.5 12 9.9 0.35 2.7 0.81 Bảng 1.2: Trọng lượng thành phần (đơn vị tính: Gram) Giống dừa Quả Quả lột xơ Xơ Gáo Ta tròn 1.725 1.049 676 295 Ta dài 1.645 1.054 592 260 Dâu 1.303 902 401 207 Lửa 1.304 748 556 188 Chương 1: Tổng quan đề tài Nước Dầu /1 Hàm lượng (%) 164 88 450 79 450 83 330 61 25,8 23,7 33,6 25,1 dầu Miền nam Việt Nam khu vực phù hợp điều kiện đất đai việc trồng dừa, nhiên nhà nước VN chưa có sách ưu tiên cho dừa VN Campuchua, Thái Lan Indo Do nhà đầu tư phát triển dừa Việt Nam hạn chế chưa dám đầu tư mạnh nên dừa VN trồng nhỏ lẻ, sở hạ tầng kém: Nhiều nhà máy chế biến dừa Việt Nam chưa đạt tiêu chuẩn thiếu thiết bị, máy móc chế biến dừa Hiện đa số người dân trồng dừa vùng ĐBSCL sử dụng phương pháp thô sơ nguy hiểm như: dùng vật nhọn, dùng dao để tách vỏ dừa với số lượng lớn gây nhiều tai nạn lao động Mặc khác việc tập trung sản xuất loại máy bóc vỏ dừa với quy mơ nhỏ cịn hạn chế Với thực trạng đề tài thiết kế có tính ứng dụng cao, hỗ trợ người dân sở chế biến vừa nhỏ nhằm tăng suất, giảm chi phí nhân cơng việc bóc tách dừa Chương 2: Phân tích & lựa chọn phương án CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH & LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 2.1 CÁC PHƯƠNG ÁN: Q trình tách vỏ trái dừa khơ trải qua công đoạn: tách vỏ - đập ép – tước lọc mụn Công đoạn tách vỏ dừa khâu khó nhất, phụ thuộc nhiều yếu tố: hình dáng dừa, kích cỡ, loại dừa, Ngồi vỏ sau tách phải theo dòng nguyên liệu qua phận đập ép nên cần lựa chọn phương pháp tách phù hợp Trong nghiên cứu có nguyên lý tách vỏ khả thi nhất, gồm nguyên lý tách múi riêng, nguyên lý tách múi vỏ dừa trục răng, nguyên lý tách bung lần 2.1.1 Phương án 1: Tách bung Sau dừa kẹp vào mâm đỡ, động thủy lực tác động lên xylanh Xylanh duỗi cắm lưỡi dao vào trái dừa, tách bung Ưu điểm: + Kết cấu máy gọn nhẹ, có khả đáp ứng với nhiều kích cỡ trái + Ruột trái dừa sau lột giữ lại phần xơ đầu trái, nhằm bảo quản lâu + Vỏ trái sau tách liên kết múi, đáp ứng yêu cầu mua bán vỏ sau + Tiết kiệm khoản chi phí lớn so với lột thủ công + Sử dụng máy không phụ thuộc vào công lao động chuyên môn, tránh xảy tai nạn bệnh nghề nghiệp cho người lao động Nhược điểm: + Máy có cơng suất khơng cao + Hệ thống thủy lực lâu ngày bị rị rỉ, dễ bám bẩn + Có thể bị tuột áp trình bơm Chương 2: Phân tích & lựa chọn phương án Hình 2.1: Sơ đồ động phương án tách bung Hình 2.2: Máy tách dừa khô nguyên lý tách bung 2.1.2 Phương án 2: Lột vỏ hai trục Nguyên lý hoạt động: dừa cấp vào từ phễu chứa xuống trục Chúng ép xuống trục quay ngược chiều nhau, tác động lực vừa phải tách vỏ dừa - Ưu điểm: + Tiết kiệm thời gian + Tăng suất, giảm thời gian lao động + Có thể lột dừa với kích cỡ khác nhau, không phụ thuộc vào tay nghề người lao động, hạn chế số bệnh lý thường gặp - Nhược điểm: + Máy có hiệu suất khơng cao + Dừa văng q trình ép khơng đủ lực