thiết kế, chế tạo máy bóc vỏ hành tây

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ MAI THỌ TÙNG THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY BÓC VỎ HÀNH TÂY NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204 S KC 0 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 05 năm 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ MAI THỌ TÙNG THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY BÓC VỎ HÀNH TÂY NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY – 605204 Hướng dẫn khoa học : PGS.TS ĐẶNG THIỆN NGÔN TP Hồ Chí Minh, tháng 05/2013 GIẤY QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI i BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT Độc lập – Tự Do – Hạnh Phúc THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN (Học viện đóng kèm xác nhận vào LVTN) Họ tên học viên: Chuyên ngành: Tên đề tài: Mai Thọ Tùng MSHV: 11025204029 Công nghệ chế tạo máy Khóa: 2011 – 2013 ―Thiết kế, chế tạo máy bóc vỏ hành tây” Học viên hoàn thành LVTN theo yêu cầu nội dung hình thức (theo qui định) luận văn thạc sĩ Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2013 Giảng viên hƣớng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) ii LÝ LỊCH KHOA HỌC (Dùng cho nghiên cứu sinh & học viên cao học) I LÝ LỊCH SƠ LƢỢC Họ & tên: MAI THỌ TÙNG Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 25/12/1983 Nơi sinh: Bến Tre Quê quán: Bến Tre Dân tộc: Kinh Chỗ riêng địa liên lạc: 504/51/1 Kinh Dƣơng Vƣơng, P Bình Trị Đông B, Quận Bình Tân, TP.HCM Điện thoại quan: Điện thoại di động: 0988667655 Fax: E-mail: maithotung@gmail.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ : 2001 đến 2003 Nơi học (trƣờng, thành phố): Trƣờng Cao đẳng Kỹ thuật Cao Thắng Ngành học: Cơ khí chế tạo máy Đại học: Hệ đào tạo: Chính Quy Thời gian đào tạo : 09/2006 đến 03/2010 Nơi học (trƣờng, thành phố): ĐH Sƣ phạm Kỹ thuật Tp HCM Ngành học: Công nghệ chế tạo máy III QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 05/2010 Công ty TNHH Nissey Việt Nam Kỹ sƣ iii LỜI CAM KẾT Tôi cam đoan công trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố công trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2013 Mai Thọ Tùng iv LỜI CẢM ƠN Sau thời gian thực luận văn : ―Thiết kế chế tạo máy bóc vỏ hành tây‖ hoàn thành Ngoài nổ lực cố gắng thân, gặp phải số khó khăn trình thực Nhờ có hƣớng dẫn giúp đỡ tận tình quý thầy cô, bạn bè, gia đình vƣợt qua hoàn thành luận văn Để tỏ lòng kính trọng biết ơn sâu sắc, xin chân thành cảm ơn:  Thầy hƣớng dẫn khoa học PGS.TS Đặng Thiện Ngôn Thầy dành nhiều thời gian, tâm huyết nhiệt tình hƣớng dẫn, định hƣớng, góp ý, động viên suốt trình thực luận văn  Thầy PGS.TS Phùng Rân Thầy TS Văn Hữu Thịnh bỏ thời gian công sức để phản biện đóng góp ý kiến cho luận văn đƣợc hoàn thiện  Ban giám hiệu, phòng sau đại học quý thầy cô Khoa Cơ khí tạo điều kiện thuận lợi để hoàn thành tốt luận văn  Các anh, chị, bạn bè, lớp động viên, giúp đỡ tận tình suốt thời gian thực luận văn  Gia đình, ngƣời thân ủng hộ tinh thần, vật chất, tạo điều kiện cho em suốt năm học vừa qua Thành phố Hồ Chí Minh, tháng năm 2013 Mai Thọ Tùng v TÓM TẮT Đề tài: “Thiết kế, chế tạo máy bóc vỏ hành tây” nghiên cứu quy trình công nghệ bóc vỏ hành chế tạo máy bóc vỏ hành tây với quy mô dùng cho sở sản xuất thực phẩm vừa nhỏ, nhà hàng, hộ gia đình Quá trình thực đề tài bao gồm công việc sau: Tìm hiểu giống hành tây phổ biến đƣợc trồng Việt Nam Tham khảo phƣơng pháp bóc vỏ hành tây giới từ xây dựng phƣơng án thiết kế cho phận máy Tiến hành so sánh phƣơng án thiết kế đề xuất mô hình máy hoàn chỉnh Tính toán thiết kế cho phận máy Chế tạo phận máy sau lắp ráp thực nghiệm khả hoạt động phận máy xác định thông số tốt Hoàn chỉnh thiết kế, sửa chửa, thay đổi phận cần thiết, lắp ráp lại kiểm tra để hoàn thiện máy SUMMARY Thesis: “Designing, manufacturing onion peeling machine” :studying technology process for peeling onion and manufacturing the onion peeling machine for medium and small food product establishment, restaurants, family The thesis consists of following contents : Stydying in kinds of onions that grew in Vietnam Referring to onion peeling methods in the world, then making design methods for each components of machine Comparing design methods and drawing the best method in for manufacturing, calculating the parts of the machine Making the components of the machine, then assembling and testing in working ability of each mechanism in order to definite the best parameters Completing the design, reparation, changing the necessary parts, then reassembling and finally checking for the completion vi MỤC LỤC GIẤY QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI i XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN .ii LÝ LỊCH KHOA HỌC iii LỜI CAM KẾT iv LỜI CẢM ƠN v TÓM TẮT vi MỤC LỤC vii DANH MỤC BẢNG BIỂU x DANH MỤC SƠ ĐỒ VÀ HÌNH xii CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Cơ sở khoa học thực tiễn 1.2 Mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu 1.3 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 1.4 Phƣơng pháp nghiên cứu 1.5 Kết cấu đồ án tốt nghiệp CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN 2.1 Giới thiệu hành tây (Allium cepa L.) 2.1.1 Phân loại 2.1.2 Mô tả 2.1.3 Đặc điểm sinh học phân bố 2.1.4 Tính vị công dụng 2.1.5 Thành phần hóa học 10 2.1.6 Các giống hành tây trồng Việt Nam 11 2.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu nƣớc nƣớc 12 2.2.1 Tình hình nghiên cứu nƣớc 12 2.2.2 Tình hình nghiên cứu nƣớc 16 CHƢƠNG 3: Ý TƢỞNG THIẾT KẾ VÀ PHƢƠNG ÁN 17 3.1 Phân tích đối tƣợng thiết kế 17 vii 3.2 Sử dụng hành tây thực phẩm 18 3.2.1 Quy trình bóc vỏ hành tây tay 19 3.2.2 Quy trình Bóc vỏ máy 20 3.3 Phân tích chọn phƣơng án khả thi 21 3.3.1 Phân tích đối tƣợng thiết kế 21 3.3.2 Đề xuất quy trình công nghệ bóc vỏ máy 22 3.3.3 Phƣơng án thiết kế máy bóc vỏ 23 3.3.4 Phƣơng án thiết kế máy bóc vỏ 33 CHƢƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY BÓC VỎ HÀNH TÂY 34 4.1 Sơ đồ khối máy 34 4.2 Sơ đồ nguyên lý 36 4.3 Các công việc tính toán thiết kế 36 4.4 Tính toán thiết kế phận máy 37 4.4.1 Tính toán thiết kế dao cắt Bộ phận cắt phía 37 4.4.2 Tính toán thiết kế dao cắt phận cắt phía dƣới 41 4.4.3 Tính toán thiết kế phận kẹp chặt 42 4.4.4 Tính toán thiết kê phận bóc vỏ 48 4.5 Thiết kế mạch điện 60 4.5.1 Yêu cầu thiết kế 60 4.5.2 Thiết kế mạch điều khiển 61 CHƢƠNG : CHẾ TẠO VÀ KIỂM NGHIỆM 64 5.1 Chế tạo phận máy tách vỏ Hành tây 64 5.1.1 Chế tạo cụm phận cắt phía 64 5.1.2 Chế tạo cụm phận cắt phía dƣới 65 5.1.3 Chế tạo phận định vị kẹp chặt 66 5.1.4 Chế tạo phận tách vỏ 67 5.1.5 Chế tạo khung hệ thống máng phễu khung 68 5.1.6 Tủ điện điều khiển 69 5.2 Thực nghiệm 71 5.2.1 Thực nghiệm xác định lực cần thiết lò xo 71 viii d Phương pháp đánh giá cảm quan Hiện nƣớc ta việc đánh giá độ của hành tây dựa vào phƣơng pháp cảm quang e Phương pháp tiến hành thu thập số liệu Tiến hành trái một, đợt thí nghiệm củ hành tây Áp suất điều chỉnh P =(3-5)bar, tốc độ vòng quay đƣợc điều chỉnh từ V=(400-600)vòng/phút f Kết thử nghiệm Thử nghiệm Hình 5.15 Kết thử nghiệm Thử nghiệm Hình 5.16 Kết thử nghiệm 76 Thử nghiệm Hình 5.17 Kết thử nghiệm Thử nghiệm Hình 5.18 Kết thử nghiệm Thử nghiệm Hình 5.19 Kết thử nghiệm 77 Bảng 5.8 Kết thực nghiệm mối liên quan áp suất tốc độ vòng quay ảnh hƣởng đến độ vỏ STT Số vòng quay n (vòng/phút) Áp suất P(bar) Kết % 400 50 600 75 400 83 600 95 Hình 20 Biểu đồ ảnh hƣởng tốc độ quay áp suất khí đến độ vỏ Nhận xét: Từ đƣờng biểu diễn trên, ta thấy: - Nếu áp xuất bar số vòng quay thay đổi 400, 600 vòng/phút tỷ lệ bóc khác 50%, 70% - Nếu bar số vòng quay thay đổi 400, 600 vòng/phút tỷ lệ bóc khác 83%, 95% - Nếu số vòng quay 400vòng/phút nhƣng áp suất thay đổi bar đến bar tỷ lệ bóc khác : 50%, 83% - Nếu số vòng quay 600vòng/phút nhƣng áp suất thay đổi bar đến bar tỷ lệ bóc khác : 70%, 95% 78 Nhƣ vậy: qua đồ thị cho ta thấy rẳng hai yếu tố số vòng quay áp suất có ảnh hƣởng đến trình bóc vỏ hành 5.2.3 Xử lý kết thực nghiệm trình bóc vỏ hành Để chọn áp suất số vòng quay hợp lý ta chọn phƣơng án thực nghiệm yếu tố toàn phần Hai yếu tố ảnh hƣởng đến trình thời gian (Z1) áp suất (Z2) Hàm mục tiêu cần đạt đƣợc tỷ lệ bóc vỏ từ củ hành lớn hay nói cách khác hiệu tách cao Để quy hoạch thực nghiệm toàn phần, ta tiến hành bố trí thí nghiệm thay đổi đồng thời yếu tố, yếu tố đƣợc tiến hành mức: mức trên, mức dƣới mức sở để thí nghiệm tâm phƣơng án Mức trên, mức dƣới, khoảng biến thiên đƣợc trình bày bảng 5.8, ma trận quy hoạch thực nghiệm đƣợc trình bày bảng 5.9 Bảng 5.9 Các mức thực nghiệm Các yếu tố đầu vào Số vòng quay (vòng/phút) Áp suất(bar) Các mức Khoảng Mức dƣới Mức sở Mức biến thiên 400 500 600 100 a Lập ma trận quy hoạch Với yếu tố thời gian áp suất (k = 2), yếu tố có hai mức mức mức dƣới thí nghiệm trung tâm Vậy số thí nghiệm đƣợc tiến hành là: N = 22+3 = thí nghiệm Để tiện cho việc tính toán, ta chuyển từ hệ trục tự nhiên Z 1, Z2 có thứ nguyên sang hệ trục không thứ nguyên mã hoá Việc mã hoá đƣợc thực dễ dàng nhờ chọn tâm miền đƣợc nghiên cứu làm gốc toạ độ Trong hệ mã hoá không thứ nguyên ta có đƣợc: Mức Z max : j kí hiệu (+) Mức sở Z 0j : kí hiệu (0) 79 Mức dƣới Z : kí hiệu (–) j Ta có: Công thức chuyển từ hệ đơn vị thực qua đơn vị mã hoá không thứ nguyên [9] Z  j Z max  Z j j Z j  Xj  , ( j  1 k) Z max  Z j j Z j  Z 0j Z j (3.68) , ( j  1 k) (3.69) , ( j  1 k) (3.70) Bảng 5.10 Ma trận quy hoạch thực nghiệm Thí nghiệm Mã hóa Z1 Z2 X0 X1 X2 Y 400 + - - 50 600 + - + 75 400 + + - 83 600 + + + 95 500 + 0 75 500 + 0 79 500 + 0 77 TT Kết b Thiết lập phương trình hồi quy mô tả ảnh hưởng yếu tố đến trình nghiên cứu Tính hệ số hồi quy: Các hệ số hồi quy đƣợc tính theo công thức toán học nhƣ sau [9]: 80 n b0  Y i i 1 (3.93a) N n bi  X Y ij i i 1 (3.93b) N Từ số liệu thực nghiệm trên, áp dụng công thức (3.75a) (3.75b) xác định đƣợc giá trị b0, b1, b2 nhƣ sau: b0 = 75.75, b1 = 13.25, b2 = 9.25 Với kết ta có phƣơng trình hồi quy theo toán học: Y = b0 + b1X1 + b2X2 = 75.75 + 13,25X1 + 9,25X2 Nhận xét: Sự có mặt giá trị b1,b2 phƣơng trình hồi quy cho thấy yếu tố thời gian áp suất ảnh hƣởng đến trình bóc vỏ hành c Kiểm định ý nghĩa hệ số hồi quy tương thích phương trình hồi quy với thực nghiệm Tìm phƣơng sai lặp lại  L2 Do vậy, phải làm thêm thí nghiệm tâm phƣơng án thu đƣợc ba giá trị Yu0 giá trị Yu0 Bảng 5.11 Kết thí nghiệm làm thêm Yu0 TT 75 79 77 Yu0 77 Yu0  Yu0 (Yu0  Yu0 ) -2 4 0  (Y u 1 u  Yu0 ) Ta tính đƣợc phƣơng sai lặp theo công thức (3.8) [3]:  L2   (Y u 1 u  Yu0 )2 n0   4 1 (n0 số thí nghiệm tâm phƣơng án) 81 Hệ số hồi quy đƣợc kiểm định theo tiêu chuẩn Student [3]: tj  bj (3.86)  bj  bj   L2 N  1 Tính đƣợc: t0 = 77,75, t1 = 13,25, t2 = 9,25 Tra bảng [9] với p = 0,05, f = n0 – =2 Suy ra: tp(2) = 4,30 Nhƣ tj > tp(f) hệ số hồi quy điều có nghĩa d Kiểm định tương thích phương trình hồi quy với thực nghiệm theo tiêu chuẩn Fisher Bảng 12 Các số liệu dùng để tính phƣơng sai tƣơng thích yi  yi*  yi  yi*  TT yi yi* 50 53.25 -3.25 10.5625 75 71.5 3.5 12.25 83 81.75 1.25 1.5625 95 98.5 -3.5 12.25  y  y  N i 1 i * i 36.625 yi: giá trị thực nghiệm yi* : giá trị từ phƣơng trình hồi qui Theo công thức (3.58) [3] ta tính đƣợc:  y  y  N  tt2  i 1 i N E * i  36.25  36.25 43 Trong đó: N: số thí nghiệm, E hệ số hồi quy (b0, b1, b2) Theo công thức (3.57) [3] ta tính đƣợc:  tt2 36.25 F 2  9.0625 L 82 Tra bảng 4, [3] ta đƣợc F1-p(f1,f2) Với p = 0.05 f1 =N – E = – = 1, f2 = E = Thì: F1-p(f1,f2) = 10.1 Do F < F1-p(f1,f2) nên phƣơng trình tƣơng thích với thực nghiệm e Tính hệ sô xác định R2 để đánh giá xác phƣơng trình hồi quy Bảng 5.13 Các số liệu để tính hệ số xác định TT y  y  y  y  yi* yi i * i i i 50 53.25 10.5625 663.0625 75 71.5 12.25 0.5625  y i 1 i  yi*  36.625 83 81.75 1.5625 52.5625 95 98.5 12.25 370.5625  y i 1 i  yi  1086.75 Tính đƣợc: R2   (y  y ) i 1 i * i (y  y ) i 1 i  1 36.625  0.966 1086.75 i Ta thấy R2 tiến gần tới Do đó, phƣơng trình hồi quy có độ xác cao Nhận xét: Với kết kiểm định trên, ta thấy hai yếu tố tốc độ vòng quay áp suất ảnh hƣởng trình bóc Vậy, dựa vào kết thử nghiệm kết xử lý số liệu thực nghiệm, để tiến hành thiết kế chế tạo phận tách vỏ 5.3 Hoàn chỉnh thiết kế Sau chế tạo lắp ráp thử nghiệm xác định thông số ta tiến hành hoàn chỉnh máy 83 Hình 5.21 Sơ đồ máy hoàn chỉnh Hình 22 Máy hoàn chỉnh 84 Bảng 5.14 Bảng thông số máy Stt Tên thông số máy Thông số Kích thƣớc LxWxH 875x600x1510(mm) Công suất 350-450 kg/ca Động 80w Động 0.75kw 85 CHƢƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 6.1 Kết luận Sau thời gian nghiên cứu, tham khảo tài liệu, tính toán, thiết kế, chế tạo kiểm nghiệm đến luận văn đƣợc hoàn thành Kết đề tài là: Khảo sát đƣợc đặc tính củ hành (Vùng phân bố, phân loại, đặc tính hóa học…) + Xác định đƣợc quy trình bóc vỏ hành tây tay, đề xuất quy trình bóc vỏ máy + Phân tích, lựa chọn phƣơng án thiết kế phù hợp với nhu cầu thực tế + Tính toán thiết kế chi tiết điển hình máy + Thiết kế mạch điện điều khiển + Chế tạo lắp ráp máy + Kiểm nghiệm khả hoạt động máy + Hoàn thành kết cấu máy từ đƣa máy bóc vỏ hành tây hoàn thiện 6.2 Kiến nghị Do thời gian điều kiện nghiên cứu, thiết kế chế tạo có hạn luận văn hoàn thành nhƣng luận văn phần chƣa đáp ứng đƣợc kỳ vọng ngƣời thiết kế, ngƣời thiết kế có kiến nghị sau để hƣớng phát triển, chế tạo máy sau hoàn thiện + Tính toán thiết kế phận cấp phôi tự động + Thiết kế phận cắt phía điều chỉnh dễ dàng + Thiết kế dao cắt phần rễ củ hành 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Ngọc Đào, Hồ Viết Bình, Phan Minh Thanh, Cơ sở công nghệ chế tạo máy, NXB Trƣờng Đại học sƣ phạm kỹ thuật TP.HCM [2] Nguyễn Hữu Lộc, Cơ sở thiết kế máy, NXB Đại học Quốc gia TP HCM [3] Hoàng Xuân Nguyên, Dung sai lắp ghép đo lường kỹ thuật, NXB giáo dục [4] PGS.TS Phùng Rân, Quy hoạch thực nghiệm ứng dụng, NXB Trƣờng Đại học sƣ phạm kỹ thuật TP.HCM [5] PGS.TS Nguyễn Đắc Lộc chủ biên, Sổ tay cộng nghệ chế tạo máy, NXB Khoa học Kỹ thuật [6] PGS.TS Hà văn Vui, TS Nguyễn Chỉ Sáng, Sổ tay thiết kế khí tập 1, NXB Khoa học Kỹ thuật [7] PGS.TS Hà văn Vui, TS Nguyễn Chỉ Sáng, Sổ tay thiết kế khí tập 2, NXB Khoa học Kỹ thuật [8] Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lâm, Thiết kế chi tiết máy, NXB Giáo dục Việt Nam [9] PGS.TS Trịnh Chất, TS Lê Văn Uyên, Tính toán thiết kế hệ dẫn động khí, tập 1, NXB Giáo Dục [10] PGS.TS Trịnh Chất, TS Lê Văn Uyên, Tính toán thiết kế hệ dẫn động khí, tập 2, NXB Giáo Dục [11] Hành tây Internet: http://vi.wikipedia.org/wiki/H%C3%A0nh_t%C3%A2y [12] www.fao.org [13] www.google.com/patents [14] Leading in technology Internet: www.sormac.co.uk [15] www.bid-machinery.com [16] www.onions-usa.org 87 [17] http://tieuchuan.vn/vi/tra-cuu-tieuchuan.html?page=shop.product_details&product_id=9766&flypage=flypage tpl&pop=0 [18] Hành tây Internet: http://www.lrchueuni.edu.vn/dongy/show_target.plx?url=/thuocdongy/H/HanhTay.htm&ke y=&char=H [19] Công dụng tuyệt vời hành tây Internet: http://www.thiennam.vn/tin-tuc/cong-dung-tuyet-voi-cua-hanh-tay.html [20] Chớ bỏ qua hành tây- “Nữ hoàng”của loại rau Internet: http://phunutoday.vn/suc-khoe/cach-chua-benh/201203/Cho-bo-qua-hanhtay-nu-hoang-cua-cac-loai-rau-2142160/ [21] Kỹ thuật trồng hành tây Internet: http://www.baovecaytrong.com/kythuatcaytrongchitiet.php?Id=202&caytron gkythuat=h%C3%A0nh%20t%E1%BB%8Fi [22] UK: M&P Engineering re-launches onion peeling machines.Internet: http://www.freshplaza.com/news_detail.asp?id=107704 [23] Onion peeler USM-S100 Internet: http://www.sormac.co.uk/?id=136&mid=30 [24] Onion peeler Internet: http://www.charliesmachineandsupply.com/catalog/onionPeeler.shtml 88 PHỤ LỤC 89