Thiết kế, chế tạo máy bóc vỏ tỏi tự động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN ĐÌNH VŨ THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY BÓC VỎ TỎI TỰ ĐỘNG NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 60520

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN ĐÌNH VŨ

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY BÓC VỎ TỎI TỰ ĐỘNG

NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204

S KC 0 0 4 0 0 7

Trang 2

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY BÓC VỎ TỎI TỰ ĐỘNG

Tp Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2013

Trang 3

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY BÓC VỎ TỎI

Tp Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2013

Trang 4

LÝ LỊCH KHOA HỌC

I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC:

Địa chỉ liên lạc: 93 Phương Danh, Đập Đá, An Nhơn, Bình Định

Điện thoại nhà riêng: 0983.314.489

E-mail: nguyendinhvuck@gmail.com

II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO:

1 Đại học:

Nơi học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHồ Chí Minh

Ngành học: Cơ Khí Chế Tạo Máy

Môn thi tốt nghiệp: Pro/Engineer, PLC, Khí nén

Ngày & nơi thi tốt nghiệp: 01/2005 tại Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP TP.HCM

III QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC:

Trang 5

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2013

(Ký tên và ghi rõ họ tên)

Nguyễn Đình Vũ

Trang 6

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ quý báu rất nhiều từ nhà trường, thầy cô, gia đình và bạn bè Để hoàn thành luận văn này, trước tiên tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy hướng dẫn khoa học PGS.TS Đặng Thiện Ngôn Thầy đã dành nhiều thời gian, tâm huyết, nhiệt tình hướng dẫn, góp ý và động viên tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn

Cảm ơn quý thầy cô Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM đã tận tình giảng dạy, truyền đạt những kiến thức nền tảng và chuyên môn cho tôi trong thời gian qua Cảm ơn quý thầy cô trong khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình làm bài đến khi hoàn thành

Cảm ơn Ban Giám Hiệu và quý thầy cô Trường Cao Đẳng Nghề Cơ Điện, Xây Dựng và Nông Lâm Trung Bộ đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành khóa học

Cảm ơn gia đình, bạn bè và những người thân luôn luôn động viên, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện luận văn này

Xin chân thành cảm ơn!

Trang 7

TÓM TẮT

Đề tài: “Thiết kế, chế tạo máy bóc vỏ tỏi tự động” bằng khí nén với năng

suất: 43 -72kg/h Trong cuốn luận văn này, nôi dung được trình bày như sau:

Tìm hiểu về các giống tỏi được trồng ở Việt Nam Chọn giống tỏi thích hợp

để thử nghiệm bóc vỏ tỏi Khảo sát các phương pháp bóc vỏ tỏi và lựa chọn phương

án thiết kế.Tính toán vận tốc khí thoát ra từ đầu phun Từ đó, tiến hành thử nghiệm khả năng bóc vỏ tỏi Xác định cách bố trí các đầu phun trên buồng bóc và s ử dụng phần mềm ANSYS 12 để mô phỏng dòng khí chuyển động để phân tích vận tốc, mật độ dòng khí và mật độ rối trong buồng bóc Từ đó, lựa chọnphương án tối ưu

để chế tạo mô hình buồng bóc Thử nghiệm và đánh giá khả năng bóc vỏ tỏi trong buồng bóc Tính toán, thiết kế máy bóc vỏ tỏi Chế tạo, lắp ráp và kiểm tra để hoàn thiện máy

ABSTRACT

Project: "Design and manufacturing automatic peeler garlic machine " by compressed air with capacity: 43-72 kg/h In thesis, the content is presented as follows:

Studying about garlics variety Viet Nam Choice appropriate kind of garlic to conduct an experiment modeling for peelingthe cover of garlic Survey methods of peeling cover of garlic and selection the method for that design Coputation the air velocity which exiting from the nozzle Thence, perform to test peeling capacity of cover garlic Determine layout of nozzles on chamber of peelingand use ANSYS 12 software to simulate air flow moves to analyse the velocity, density and turbulent intensity in chamber of peeling Thence, choice the optimal option to manufacturethe modeling of peeling chamber Test and evaluate the capability peeling in peeling chamber Then carry out to computate and design peeling machine Perform to manufacture the machine, assemble and test to complete the machine

Trang 8

MỤC LỤC

TRANG Trang tựa

Quyết định giao đề tài

LÝ LỊCH KHOA HỌC i

LỜI CAM ĐOAN ii

LỜI CẢM ƠN iii

TÓM TẮT iv

MỤC LỤC v

DANH SÁCH CÁC HÌNH x

DANH SÁCH CÁC BẢNG xiii

Chương 1: MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn đề tài 2

1.3 Mục tiêu nghiên cứu đề tài 4

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4

1.4.1 Đối tượng nghiên cứu 4

1.4.2 Phạm vi nghiên cứu 4

1.5 Phương pháp nghiên cứu 5

1.6 Kết cấu của đề tài 5

Chương 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 6

2.1 Giới thiệu về tỏi 6

2.1.1 Các thành phần hóa học có trong tỏi 9

2.1.2 Phân bố 10

2.2 Các phương pháp bóc vỏ 13

2.2.1 Bóc vỏ tỏi thủ công 13

2.2.1.1 Bóc vỏ tỏi bằng tay 13

2.2.1.2 Bóc vỏ tỏi bằng dụng cụ 14

Trang 9

2.2.2 Bóc vỏ tỏi bằng máy 15

2.2.2.1 Các phương pháp bóc vỏ tỏi khô 15

2.2.2.2 Phương pháp bóc vỏ tỏi ướt 17

2.3 Các nghiên cứu liên quan tới đề tài 18

2.3.1 Các nghiên cứu ngoài nước 18

2.3.1.1 Máy bóc tỏi khô 18

2.3.1.2 Các bài báo nghiên cứu của nước ngoài 19

2.3.2 Các nghiên cứu trong nước 20

Chương 3: Ý TƯỞNG VÀ PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY BÓC VỎ TỎI 21

3.1 Các yêu cầu thiết kế 21

3.2 Các phương án thiết kế 21

3.2.1 Phương án bóc vỏ tỏi kết hợp buồng nạp và cylon 22

3.2.1.1 Sơ đồ nguyên lý 22

3.2.1.2 Nguyên lý hoạt động 22

3.2.1.3 Ưu và nhược điểm 23

3.2.2 Phương án bóc vỏ tỏi sử dụng buồng bóc 23

3.2.2.1 Sơ đồ nguyên lý 23

3.2.2.2 Nguyên lý hoạt động 24

3.2.2.3 Ưu và nhược điểm 24

3.3 Chọn phương án thiết kế 25

Chương 4: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 26

4.1 Phương trình trạng thái 26

4.2 Vận tốc âm 27

4.3 Tính toán dòng khí bằng các hàm khí động và biểu đồ 27

4.4 Lưu lượng khí nén qua đầu phun 28

Chương 5: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY BÓC VỎ TỎI 29

5.1 Tính toán đầu phun 29

5.1.1 Tính toán vận tốc đầu vào của đầu phun 29

5.1.2 Tính toán vận tốc đầu ra của đầu phun 30

Trang 10

5.2 Thử nghiệm khả năng bóc vỏ tỏi 32

5.2.1 Khảo sát tép tỏi 32

5.2.2 Máy nén khí và đồng hồ bấm thời gian 32

5.2.3 Xác định các thông số để bóc vỏ tỏi 33

5.2.4 Kết quả thử nghiệm 34

5.2.5 So sánh các kết quả thử nghiệm 36

5.3 Mô phỏng buồng bóc 36

5.3.1 Thiết kế sơ bộ buồng bóc 36

5.3.2 Điều kiện mô phỏng 37

5.3.3 Mô phỏng xác định khoảng cách đặt đầu phun 38

5.3.3.1 Mô phỏng 1 38

5.3.3.2 Mô phỏng 2 40

5.3.3.3 Mô phỏng 3 42

5.3.3.4 Mô phỏng 4 44

5.3.3.5 Kết quả mô phỏng xác định khoảng cách đặt đầu phun 46

5.3.4 Mô phỏng xác định góc nghiêng đầu phun 46

5.3.4.1 Mô phỏng 1 46

5.3.4.2 Mô phỏng 5 47

5.3.4.3 Mô phỏng 6 49

5.3.4.4 Kết quả mô phỏng xác định góc nghiêng đầu phun 51

5.4 Thử nghiệm và đánh giá buồng bóc vỏ tỏi 51

5.4.1 Khảo sát tép tỏi 51

5.4.2 Máy nén khí và đồng hồ bấm thời gian 51

5.4.3 Mô hình thử nghiệm 52

5.4.4 Kết quả thử nghiệm 53

5.4.5 Xử lý số liệu 55

5.4.5.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố thời gian và áp suất liên quan đến chất lượng bóc sạch vỏtép tỏi 55

5.4.5.2 Thực nghiệm quá trình bóc sạch vỏ tép tỏi 56

Trang 11

5.4.5.3 Lập ma trận quy hoạch 57

5.4.5.4 Thiết lập phương trình hồi quy mô tả ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trình nghiên cứu 58

5.4.5.5 Kiểm định ý nghĩa của hệ số hồi quy và sự tương thích của phương trình hồi quy với thực nghiệm 59

5.4.5.6 Kiểm định sự tương thích của phương trình hồi quy với thực nghiệm theo tiêu chuẩn Fisher 60

5.4.5.7 Tính hệ số xác định 61

5.5 Thiết kế các bộ phận của máy bóc vỏ tỏi 61

5.5.1 Thiết kế buồng bóc 62

5.5.1.1 Yêu cầu thiết kế 62

5.5.1.2 Thiết kế buồng bóc 62

5.5.2 Thiết kế phễu cấp liệu 63

5.5.2.2 Thiết kế phễu cấp liệu 63

5.5.3 Thiết kế khung máy 64

5.5.3.2 Thiết kế khung máy 64

5.5.4 Thiết kế mạch điều điều khiển 64

5.5.4.2 Thiết kế mạch điều khiển 65

Chương 6: CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ 69

6.1 Chế tạo 69

6.1.1 Buồng bóc 69

6.1.2 Phễu cấp liệu 70

6.1.3 Khung máy 71

6.1.4 Lắp đặt các phần tử điện điều khiển 72

6.1.5 Máy bóc vỏ tỏi được chế tạo hoàn chỉnh: 73

6.2 Hoạt động thử nghiệm và đánh giá 73

Trang 12

6.2.1 Hoạt động thử nghiệm của máy bóc vỏ tỏi 73

6.2.2 Đánh giá 75

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 76

TÀI LIỆU THAM KHẢO 77

PHỤ LỤC 79

Trang 13

DANH SÁCH CÁC HÌNH

TRANG

Hình 2.1: Tỏi 7

Hình 2.2: Thân tỏi 7

Hình 2.3: Lá 8

Hình 2.4:Hoa và quả 8

Hình 2.5: Tỏi trâu 11

Hình 2.6: Tỏi trắng 11

Hình 2.7: Tỏi tía 12

Hình 2.8: Tỏi một 12

Hình 2.9: Bóc vỏ bằng tay 13

Hình 2.10: Bóc vỏ bằng dụng cụ 14

Hình 2.11: Bóc vỏ bằng ma sát 15

Hình 2.12: Mô tả quá trình bóc ma sát 15

Hình 2.13: Bóc vỏ tỏi bằng khí 16

Hình 2.14: Mô tả nguyên lý bóc vỏ tỏi bằng khí 16

Hình 2.15:Bóc vỏ tỏi ướt 17

Hình 2.16: Mô tả nguyên lý bóc vỏ tỏi ướt 17

Hình 2.17: Máy bóc vỏ tỏi khô 18

Hình 2.18: Máy bóc vỏ tỏi khô có gắn thiết bị sấy 19

Hình 3.1: Sơ đồ bóc vỏ tỏi kết hợp buồng nạp và cylon [4] 22

Hình 3.2: Sơ đồ bóc vỏ tỏi sử dụng buồng bóc 23

Hình 4.1: Dòng chảy liên tục của chất khí 28

Hình 5.1: Dạng đầu phun 30

Hình 5.2: Kích thước tỏi 32

Hình 5.3: Máy nén khí 32

Hình 5.4: Đồng hồ bấm thời gian 33

Hình 5.5: Mô hình thử nghiệm khả năng bóc vỏ 34

Trang 14

Hình 5.6: Kết quả thử nghiệm 1 34

Hình 5.9: Bản vẽ sơ bộ buồng bóc mô phỏng 37

Hình 5.10: Bản vẽ mô phỏng 1 38

Hình 5.11: Mô phỏng mật độ dòng khí – Mô phỏng 1 39

Hình 5.12: Mô phỏng mật độ rối – Mô phỏng 1 39

Hình 5.28: Mô hình thử nghiệm 52

Hình 5.32:Kết quả thử nghiệm 4 54

Trang 15

Hình 5.34: Biểu đồ ảnh hưởng thời gian và áp suất liên quan đến chất lượng bóc

sạch vỏ tép tỏi 55

Hình 5.35: Bản vẽ cấu tạo buồng bóc 62

Hình 5.36: Bản vẽ cấu tạo phễu cấp liệu 63

Hình 5.37: Bản vẽ cấu tạo khung máy 64

Hình 5.38: Sơ đồ trạng thái 65

Hình 5.39: Sơ đồ điều khiển 65

Hình 5.40: Sơ đồ bố trí mạch điê ̣n cung cấp nguồn 66

Hình 5.41a: Sơ đồ mạch điện điều khiển ( Tự động và tay) 67

Hình 5.41b: Sơ đồ mạch điện điều khiển (Tự động và tay) 67

Hình 5.41c: Sơ đồ mạch điện điều khiển ( Tự động và tay) 68

Hình 6.1: Bản vẽ chế tạo 69

Hình 6.2: Buồng bóc 70

Hình 6.3: Bản vẽ phễu cấp liệu 70

Hình 6.4: Phễu cấp liệu 70

Hình 6.5: Bản vẽ khung máy 71

Hình 6.6: Khung máy 71

Hình 6.7: Bảng điều khiển 72

Hình 6.8: Phần tử điều khiển 72

Hình 6.9: Cụm van điều khiển 73

Hình 6.10: Máy bóc vỏ tỏi 73

Hình 6.11: Tỏi thử nghiệm 74

Hình 6.12: Máy bóc vỏ tỏi và máy nén khí 74

Hình 6.13a: Quá trình bóc vỏ tỏi 75

Hình 6.13b: Quá trình bóc vỏ tỏi 75

Trang 16

DANH SÁCH CÁC BẢNG

TRANG

Bảng 2.1: Giá trị dinh dưỡng của tỏi 9

Bảng 2.2: Top 10 nước sản xuất tỏi lớn nhất thế giới trong năm 2010 10

Bảng 3.1: So sánh các phương án thiết kế 25

Bảng 5.1: Vận tốc của dòng khí ở đầu ra đầu phun 31

Bảng 5.2: Kết quả thử nghiệm 1 34

Bảng 5.3 : Kết quả thử nghiệm 2 35

Bảng 5.4: Kết quả thử nghiệm 3 35

Bảng 5.5: So sánh kết quả 36

Bảng 5.6: So sánh kết quả mô phỏng xác định khoảng cách đặt đầu phun 46

Bảng 5.7: So sánh kết quả mô phỏng xác định góc nghiêng đầu phun 51

Bảng 5.8: Kết quả khảo sát ảnh hưởng thời gian và áp suất đến chất lượng bóc sạch vỏ tép tỏi 55

Bảng 5.9: Các mức của các yếu tố 56

Bảng 5.10: Ma trận quy hoạch thực nghiệm 58

Bảng 5.11: Kết quả của 3 thử nghiệm làm thêm 59

Bảng 5.12: Các số liệu dùng để tính phương sai tương thích 60

Bảng 5.13: Các số liệu để tính hệ số xác định 61

Trang 18

kỹ thuật canh tác thì việc chế biến cũng góp phần quan trọng Một quy trình chế biến được hỗ trợ bởi các loại máy móc và thiết bị hợp lý cũng làm tăng giá trị chất lượng các loại sản phẩm, làm tăng năng suất, tỉ lệ thành phẩm cao, giảm được phế phẩm Trong vấn đề nâng cao khả năng cạnh tranh thì chất lượng và giá cả phải được đặt lên hàng đầu

Chế biến nông sản là một ngành sản xuất được nhiều nước trên thế giới quan tâm Hiện nay nhiều nước trên thế giới đã không ngừng đầu tư công sức cho lĩnh vực nghiên cứu, chế tạo ra các thiết bị phục vụ cho việc bảo quản và chế biến nông sản Đây không chỉ là ngành sản xuất mang lại nhiều lợi nhuận cho nhà đầu tư mà

nó góp phần tạo việc làm, tăng thu nhập cho người nông dân và giải quyết một số vấn đề xã hội

Hiện nay, trong điều kiện nước ta việc bảo quản và chế biến nông sản còn gặp nhiều hạn chế khó khăn do thiếu máy móc và thiết bị chưa có hiệu quả cao Phần lớn, các thiết bị máy móc trong nước chưa đáp ứng yêu cầu thực tế Nó làm giảm năng suất cũng như chất lượng sản phẩm gây lãng phí lớn về nguyên vật liệu, dẫn tới chi phí giá thành cao khó cạnh tranh được

Vì vậy, việc áp dụng khoa học kỹ thuật vào trong lĩnh vực chế biến nông sản phải được xem trọng Tuy nhiên, vấn đề này còn gặp nhiều hạn chế, khó khăn và

Trang 19

chưa được đầu tư đúng mức Đặc biệt, trong lĩnh vực chế tạo ra các loại máy bóc

khâu này rất quan trọng, quyết định đến chất lượng và giá thành sản phẩm Quá trình chế biến, khâu bóc vỏ là khâu tốn nhiều công sức và thời gian Đa số việc bóc tách vỏ bằng tay chưa đem lại hiệu quả cao không phù hợp với quy mô sản xuất

Thực tế, ở nước ta cũng đã chế tạo thành công các loại máy tách vỏ tự động các loại hạt và củ quả như: máy tách hạt điều, hạt đậu, máy gọt vỏ khoai lang…giải phóng phần nào sức lao động cho nông dân cũng như công nhân trong các xưởng chế biến Tuy nhiên, không phải bất cứ các loại vỏ nông sản nào cũng bóc bằng máy được vì chúng có cấu tạo hình dáng và tính chất khác nhau: có loại thì vỏ dày, loại thì vỏ mỏng, biên dạng cũng khác nhau Trong quá trình bóc tách vỏ nảy sinh ra nhiều phế phẩm gây khó khăn cho nhà chế tạo Vì vậy, cần phải nghiên cứu kỹ, cải tiến liên tục để tìm ra các cơ cấu phù hợp và tối ưu nhất, thông qua việc áp dụng các phần mềm thiết kế, phần mềm mô phỏng, các công nghệ gia công tiên tiến, vật liệu…

Bên cạnh đó cần xem xét giá thành, mẫu mã, chất lượng để có thể cạnh tranh được các loại máy móc của nước ngoài có trình độ khoa học phát triển hơn ta

1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn đề tài

Hiện nay, nước ta có nhiều địa phương trồng tỏi chuyên canh với quy mô lớn cần được chế biến, tiêu thụ để thúc đẩy phát triển sản xuất và hướng tới xuất khẩu Các địa phương trồng tỏi như: các tỉnh phía Bắc và các tỉnh Duyên hảimiền Trung Tỏi là một trong những gia vị không thể thiếu để chế biến thức ăn Nhu cầu tiêu thụ tỏi rất cao Vì vậy cần một số lượng lớn để cung ứng cho thị trường trong và ngoài nước Tuy nhiên, trong quá trình chế biến, đa phần tỏi được bóc bằng tay gặp nhiều khó khăn vì tỏi có mùi cay nồng Do đó, việc bóc vỏ bằng tay với năng suất chưa cao, cần số lượng lớn nhân công cho việc bóc vỏ dẫn đến tăng giá thành khó cạnh tranh được trên thị trường Hơn nữa, trong các cơ sở chế biến tỏi, nhà hàng, quán ăn việc bóc vỏ để làm gia vị tốn rất nhiều thời gian và không vệ sinh Vì vậy, việc áp

Định dạng
Số trang	22
Dung lượng	4,47 MB