Đồ án ngành Máy và thiết bị chế biến thủy sản Tính toán thiết kế máy cắt khúc cá công suất 1 tấngiờ

LỜI NÓI ĐẦU Thủy sản nguồn nguyên liệu quan trọng thực phẩm, công nghiệp, nông nghiệp dược phẩm Động thực vật thủy sản bao gồm: tôm, cá, nhuyễn thể (mực, trai, sò, ) cung cấp cho người nguồn đạm thực phẩm khổng lồ phong phú Theo thống kê thủy sản chiếm 20% nguồn đạm thực phẩm nhân loại nói chung, chiếm 50% nước phát triển Nước ta có bờ biển dài 3260 km, vùng thềm lục địa rộng lớn khoảng triệu km2, thuộc vùng biển nhiệt đới nên nguồn nguyên liệu đa dạng có bốn mùa Trữ lượng cá đáy, cá vùng biển Việt Nam phong phú ( theo dự tính sơ có khoảng 2000 loài, 40 loài cá có giá trị kinh tế lớn) Do khả nguồn lợi to lớn, ngành thủy sản có nhiệm vụ quan trọng là: chế biến nguồn lợi to lớn thành nhiều sản phẩm có giá trị cao cho sản xuất đời sống người Nhu cầu người tiêu dùng ngày cao, đòi hỏi nhà máy, xí nghiệp chế biến thủy sản cần tạo sản phẩm không ngon mà tiện dụng Vì vậy, sản phẩm đóng hộp hay đông lạnh đời nhằm đáp ứng nhu cầu khách hàng Trong trình sản xuất sản phẩm thiếu công đoạn cắt khúc cá, công đoạn trước thực thủ công truyền thống nên suất thành phẩm không đạt yêu cầu cao Chính điều này, xuất loại máy cắt khúc cá giúp cho công đoạn cắt khúc cá nói riêng quy trình sản xuất sản phẩm nói chung cải thiện không chất lượng mà suất sản xuất Được phân công Thầy Nguyễn Văn Hiếu, thực đề tài “Tính toán, thiết kế máy cắt khúc cá, công suất tấn/giờ” Mặc dù cố gắng thời gian kinh nghiệm hạn chế nên đồ án không tránh khỏi thiếu sót Rất mong dẫn thầy cô đóng góp ý kiến bạn Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2015 Sinh viên thực Đồ án học phần: Máy thiết bị chế biến thủy sản MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Chương 1.1 TỔNG QUAN Giới thiệu nguyên liệu 1.1.1 Nguồn lợi thủy hải sản Việt Nam 1.1.2 Giới thiệu loại cá thường cắt khúc chế biến thủy sản 1.2 Mục đích công đoạn cắt khúc cá 11 1.3 Các phương pháp cắt khúc cá 11 1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình cắt khúc cá 12 1.4.1 Độ sắc lưỡi dao 12 1.4.2 Góc cắt thái 12 1.4.3 Độ bền vật liệu làm dao 12 1.4.4 Vận tốc dao thái 13 1.4.5 Điều kiện trượt lưỡi dao vật liệu 13 1.4.6 Quan hệ lưỡi dao kê thái 16 1.4.7 Độ bền chất lượng vật thái 19 1.5 Giới thiệu số thiết bị cắt khúc cá 19 1.5.1 Máy cắt khúc cá rotor 19 1.5.2 Máy cắt khúc cá gàu tải 20 1.5.3 Máy cắt khúc cá băng tải 21 1.5.4 Máy cưa cá 22 Chương TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÁY CẮT KHÚC CÁ ROTOR 24 2.1 Cơ sở lý thuyết trình cắt khúc 24 2.1.1 Tác dụng dao cắt thái 24 2.1.2 Sơ đồ trình cắt thái 24 2.2 Các thông số kĩ thuật 24 2.3 Lý thuyết tính toán, thiết kế máy cắt khúc cá rotor, công suất tấn/giờ 25 Chương KẾT QUẢ THỰC HIỆN 26 TÀI LIỆU THAM KHẢO 27 PHỤ LỤC 28 Sinh viên thực hiện: Đồ án học phần: Máy thiết bị chế biến thủy sản DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Số liệu xuất thủy sản tổng kết năm 2006 theo mặt hàng Bảng 1.2 Thành phần dinh dưỡng 100g thịt cá basa Bảng 1.3 Thành phần dinh dưỡng cá mòi Bảng 1.4 Thành phần dinh dưỡng loài cá ngừ 100g thịt Bảng 1.5 Giá trị dinh dưỡng 112g thịt cá thu Sinh viên thực hiện: Đồ án học phần: Máy thiết bị chế biến thủy sản DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Góc cắt thái Hình 1.2 Đồ thị phụ thuộc lực cắt với độ thái sâu Hình 1.3 Đồ thị phụ thuộc áp suất cắt thái riêng vận tốc dao thái Hình 1.4 Vận tốc điểm M cạnh sắc lưỡi dao Hình 1.5 Phân tích lực tác động lưỡi dao vật thái Hình 1.6 Đồ thị phụ thuộc δ N Hình 1.7 Góc kẹp điều kiện kẹp Hình 1.8 Đồ thị phụ thuộc q W% Hình 1.9 Máy cắt khúc cá rotor Hình 1.10 Máy cắt khúc cá gàu tải Hình 1.11 Máy cắt khúc cá băng tải Hình 1.12 Máy cắt cưa cá Sinh viên thực hiện: Đồ án học phần: Máy thiết bị chế biến thủy sản Chương TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu nguyên liệu 1.1.1 Nguồn lợi thủy hải sản Việt Nam  Nước ta nằm phía tây Biển Đông, có bờ biển dài 3200 km, phía Bắc có vịnh Bắc Bộ, phía nam giáp vịnh Thái Lan với vùng thềm lục địa rộng lớn khoảng 1.000.000 km Vùng ven biển có nhiều cửa sông, hàng năm đổ biển hàng chục tỉ m3 nước mang theo nhiều chất dinh dưỡng tạo thành vùng nước lợ gần cửa sông giàu thủy hải sản  Biển Việt Nam nằm vùng có nhiều dòng hải lưu giao nhau, có khí hậu nhiệt đới gió mùa, có khoảng 40000hecta diện tích eo vịnh, đầm phá, bải triều có khả nuôi trồng hải sản Do điều kiện địa lý thuận lợi, điều kiện thuỷ văn thích hợp cho sinh trưởng sinh sản tôm cá, nên nước ta có nguồn lợi thủy sản đa dạng phong phú Riêng cá có khoảng 2000 loài xác định tên 800 loài, với 40 loài có giá trị kinh tế cao  Sản lượng hải sản đánh bắt trung bình hàng năm nước ta khoảng 800.000 cá (kể cá nước ngọt) Trong đó:  Loài cá tầng nổi: cá trích, cá ngừ,cá mòi… chiếm khoảng 324000  Loài cá tầng đáy: cá hồng, cá mối, cá nhám, cá đục, cá vàng… chiếm khoảng 472000  Vùng biển gần bờ nơi tập trung nhiều loài cá biển có giá trị kinh tế, song áp lực khai thác lớn nên nguồn lợi cá biển khu vực có dấu hiệu suy giảm Hiện nay, ngành thuỷ sản đẩy mạnh việc mở rộng phạm vi khai thác vùng biển xa bờ với đối tượng khai thác có kích thước giá trị cao Đồng thời nghề nuôi cá biển phát triển Đã hình thành mô hình nuôi công nghiệp phục vụ xuất số loài cá song (cá mú), cá chẽm (cá vược), cá hồng, cá giò Một sô loài khác tiến hành nuôi thử nghiệm cá tráp, cá chim biển, cá bơn, cá chình  Mùa vụ khai thác: Cá biển khai thác quanh năm, tập vụ khai thác vụ cá Nam vụ cá Bắc  Vụ cá Nam: Từ tháng đến tháng 10 năm  Vụ cá Bắc : Từ tháng 11 đến tháng năm sau  Hình thức khai thác: Cá biển khai thác nhiều loại dụng cụ khác như: lưới kéo, lưới vây, lưới rê, câu, vó, mành v.v…  Nuôi cá biển: Hình thức nuôi theo quy mô công nghiệp Cá biển thường nuôi hình thức lồng bè biển vịnh, đầm quanh đảo vùng ven biển nước Sinh viên thực hiện: Đồ án học phần: Máy thiết bị chế biến thủy sản  Xuất khẩu: Hằng năm, mặt hàng cá biển Việt nam xuất sang khắp thị trường giới, tập trung Nhật Bản nước châu Á, Mỹ, châu Âu, nước châu Đại Dương  Giá trị xuất mặt hàng cá đông lạnh Việt Nam chiếm khoảng 15- 20% tổng kim ngạch xuất thủy sản năm Trong giá trị xuất mặt hàng cá biển chiếm khoảng 40-50% tổng giá trị mặt hàng cá đông lạnh  Các mặt hàng xuất khẩu: Cá biển chế biến xuất nhiều dạng sản phẩm khác Các sản phẩm xuất thường đông lạnh hình thức đông block đông IQF Các dạng sản phẩm phân thành nhóm sau:  Tươi ướp đá/đông lạnh nguyên  Philê đông lạnh  Hàng giá trị gia tăng  Đóng hộp  Về nuôi trồng thuỷ sản: Việt Nam lên cường quốc xuất thuỷ sản Kim ngạch xuất thuỷ sản đứng hàng thứ sau: dầu khí dệt may Mặt hàng xuất chủ yếu: tôm đông lạnh, cá ngừ đại dương, cá tra, cá basa,… Trong tương lai, Việt Nam đa dạng hóa mặt hàng xuất khẩu, đa phương hoá ngoại giao nhắm đến thị trường tiềm như: Châu Âu, Nhật, trung Đông, Trung Quốc,… nhằm tạo thị trường cho ngành thủy sản không bị lệ thuộc nhiều vào thị trường Hoa Kỳ Do tiềm phát triển ngành thuỷ sản Việt Nam lớn Bảng 1.1 : Số liệu xuất thủy sản tổng kết năm 2006 theo mặt hàng Mặt hàng Số lượng (Tấn) Giá trị (USD) Mực đông lạnh 34991.7 135968896 Bạch tuộc đông lạnh 34771.3 86220792 49.6 119202 Cá Ngừ 44822.3 117132996 Ruốc khô 3980.3 3438538 362286.1 952570667 Hàng tươi sống Cá đông lạnh Sinh viên thực hiện: Đồ án học phần: Máy thiết bị chế biến thủy sản Mực khô 12063.0 79595373 Cá khô 28220.1 89402643 622.9 2442616 153172.9 1430002115 13.0 412769 Mặt hàng khác 146687.2 460652970 Tổng cộng 821680.4 3357959577 Tôm khô Tôm đông lạnh Tôm hùm, tôm vỗ  Nguồn thủy hải sản cung cấp cho loài người lượng protein động vật đứng thứ sau nhóm thịt, trứng, sữa Riêng Việt Nam lại đứng vị trí hàng đầu, sản lượng thuỷ sản thu hoạch nước ta so với nước khu vực Do đó, việc sử dụng có hiệu nguồn nguyên liệu thuỷ sản đặt nhằm phục vụ tiêu dùng nước xuất 1.1.2 Giới thiệu loại cá thường cắt khúc chế biến thủy sản 1.1.2.1 Cá basa  Cá ba sa phân bố lưu vực sông Mê kông, có mặt nước Lào, Việt Nam, Campuchia Thái lan Ở Thái Lan gặp cá ba sa sông Chaophraya Ở nước ta năm trước chưa có cá sinh sản nhân tạo, cá bột cá giống ba sa vớt sông Tiền sông Hậu Cá trưởng thành thấy ao nuôi, gặp tự nhiên địa phận Việt nam, cá có tập tính di cư ngược dòng sông Mê kông để sinh sống tìm nơi sinh sản tự nhiên  Cá ba sa (còn gọi cá bụng) cá da trơn, có thân dài, chiều dài chuẩn 2,5 lần chiều cao thân Ðầu cá ba sa ngắn, tròn, dẹp bằng, trán rộng Miệng hẹp, chiều rộng miệng 10% chiều dài chuẩn, miệng nằm lệch mõm Dải hàm to rộng nhìn thấy miệng khép Có đôi râu, râu hàm chiều dài đầu, râu mép dài tới gốc vây ngực Mắt to, bụng to, mỡ lớn, phần sau thân dẹp bên, lưng đầu màu xám xanh, bụng trắng bạc Chiều cao cuống đuôi 7% chiều dài chuẩn  Ở cá ba sa, thời kỳ cá giống lớn nhanh, sau 60 ngày cá đạt chiều dài 8-10,5 cm, sau 7-8 tháng đạt thể trọng 400-550 gam, sau năm đạt 700-1.300 gam Nghiên cứu tăng trưởng cá ba sa cho thấy năm cá tăng Sinh viên thực hiện: Đồ án học phần: Máy thiết bị chế biến thủy sản trưởng nhanh chiều dài thân, sau tốc độ giảm dần Khi đạt đến kích thước định chiều dài thân ngừng tăng Ngược lại năm đầu tốc độ tăng trưởng thể trọng chậm tăng dần sau Nuôi bè sau năm đạt tới 2.500 gam Trong tự nhiên gặp cỡ cá có chiều dài thân 0,5m Bảng 1.2 Thành phần dinh dưỡng 100g sản phẩm ăn Thành phần dinh dưỡng 100g sản phẩm ăn Calo Calo từ chất béo Tổng lượng chất béo Chất béo bão hòa Cholesterol Natri Protien 170 cal 60 7g 2g 22mg 70,6mg 28g 1.1.2.2 Cá mòi  Ở nước ta Cá mòi sống vịnh Bắc Bộ vịnh Thái Lan Cá sống theo đàn lớn thuộc giống cá sống tầng mặt tầng giữa, thường cư trú vùng nước có nhiệt độ ấm 18-23 C Cá mòi dài khoảng 100-180 mm, 1kg khoảng 20  Cá mòi lưng có màu xanh lục đậm, bên lưng có sọc dọc màu vàng nhạt, bụng có màu trắng nhạt, vây hậu môn vây bụng có màu trắng, vây ngực vây đuôi có màu vàng nhạt  Thân cá dài hẹp, đầu tương đối dài, mắt to, màng mỡ mắt phát triển, miệng tương đối nhỏ hai hàm răng, có vây lưng,vây ngực to, vây hậu môn dài, vây bụng nhỏ  Thành phần dinh dưỡng Cá Mòi : Bảng 1.3 Thành phần dinh dưỡng Cá Mòi Thành phần dinh dưỡng 100g thực phẩm ăn Năng lượng Thành phần Muối khoáng Nước Protein Lipid Tro Ca Kcal 166 G 70,5 17,7 Sinh viên thực hiện: P Fe Vitamin Na K mg 10,6 1,2 64 174 2,8 A µg - - 20 B1 B2 PP C Mg 0,02 0,18 0,5 Đồ án học phần: Máy thiết bị chế biến thủy sản 1.1.2.3 Cá ngừ  Thân hình thoi dẹt, sinh sống vùng biển ấm, cách bờ biển 185km, cá ngừ sống tầng nước tầng giữa, mùa vụ khai khác thác mùa xuân mùa hè Kích thước khai thác tương đối lớn (6 loài có kích thước lớn 70-200 cm, khối lượng 1,6 – 64kg)  Mùa vụ khai thác: Mùa vụ khai thác cá ngừ vùng biển Việt Nam gồm vụ, vụ tháng đến tháng 8, vụ phụ từ tháng 10 đến tháng năm sau Cá ngừ thường tập trung thành đàn di cư, đàn thường bao gồm số loài khác Nghề khai thác chủ yếu lưới vây, rê, câu vầ đăng Nghề câu vàng du nhập từ năm 1990 nhanh chóng trở thành nghề khai thác cá ngừ quan trọng  Một số loại cá ngừ Việt Nam: cá ngừ sọc dưa, cá ngừ chấm, cá ngừ bò, cá ngừ vằn, cá ngừ mắt to, cá ngừ vây vàng… Bảng 1.4 Thành phần dinh dưỡng loài cá ngừ 100g thịt Thành phần dinh dưỡng loài cá ngừ 100g thịt ăn Thành phần Tro Calci Phosphor Sắt Natri Kali A (mcg) B1 ( g) B2(mg) PP(mg) C (mg) Cá ngừ vây vàng Lipid Cá ngừ chấm Protein Cá ngừ chù Vitamin Nước Năng lương (kcal) Muối khoáng 119 72.5 24 2,6 2,6 248 1,2 - - 90 0,26 0,24 14,7 117 72,7 23,3 2,7 2,7 20 273 1,6 51 344 13 0,1 0,22 7,1 107 74,4 23,6 1,4 1,4 2, 471 1,0 - - 14 0,02 0,1 16 1.1.2.4 Cá thu  Cá thu có vùng phân bố rộng, tập trung khu vực Đông Nam Á Thái Bình Dương, bờ Đông bờ Tây châu Phi, vùng biển Trung Đông, vùng biển ven bờ Bắc Ấn Độ Dương, khu vực quần đảo Fiji Tây Nam Thái Bình Dương, bờ Đông Tây nước Úc Nó diện vùng biển Trung Quốc Nhật Bản Ở Việt Nam, cá thu tìm thấy tất vùng biển từ Bắc vào đến phía Nam biển Đông vùng biển Tây thuộc Vịnh Thái Lan nhiều Sinh viên thực hiện: Đồ án học phần: Máy thiết bị chế biến thủy sản vùng biển từ Quảng Bình đến Bà Rịa Vũng Tàu, Phú Quốc - Kiên Giang Cá thu sống vùng biển khơi, nơi có độ sâu thường 40 sải nước  Cá thu sinh sản theo mùa tập trung vùng khơi nơi có dòng nước ấm, gần rạng, đá ngầm Trứng cá thu chứa nhiều giọt dầu nhỏ giúp chúng tầng mặt nước biển, nơi ấm áp, có nồng độ oxy hòa tan cao, nơi có nhiều phiêu sinh cung cấp cho ấu trùng cá trứng nở Khi nhỏ chúng sống thành bầy đàn không lẫn lộn với nhóm cá khác họ lớn lên chúng tìm thấy bầy đàn với loại cá khác họ Theo số nghiên cứu chuyên gia người Úc cho thấy cá thường có kích thước lớn cá đực Một cá trưởng thành sau năm sinh trưởng, thông thường có chiều dài độ 80cm, cân nặng kg Con cá thu lớn ghi nhận thức đến thời điểm cá thu dài 2,4m nặng 70 kg  Ở Việt Nam, mùa đánh bắt cá thu thường tháng 11 âm lịch tháng âm lịch năm sau Trong mùa cá tụ nhiều vùng biển khơi Bình Định, Phú Yên, Khánh Hòa, Ninh Thuận, Bà Rịa Vũng Tàu Phú Quốc Ngư dân Việt Nam đánh bắt cá thu chủ yếu lưới cản, lưới vây rút chì, câu dắt, câu bủa Một số cần thủ câu cá giải trí câu cá thu vùng biển Côn Đảo không nhiều Cá thu loài cá có tỷ lệ nạc cá lớn (nhiều thịt) xương, thịt trắng, thơm, vị ngọt, chế biến nhiều ăn ngon Có lẽ cá thu loại cá không chê nên có giá trị kinh tế cao Bảng 1.5 Giá trị dinh dưỡng 112g thịt cá thu Chất dinh dưỡng Hàm lượng Chất dinh dưỡng Hàm lượng Nước 71,2 g Omega-3 991 mg Tro 1,5 g Omega-6 245 mg Protein 20,8 g Vitamin A 187 IU Thiamin 0,2 mg Vitamin C 0,4 mg Ribòlavin 0,3 mg Vitamin D 403 IU Niacin 10,2 mg Vitamin E 1,7 mg Sinh viên thực hiện: 10 Đồ án học phần: Máy thiết bị chế biến thủy sản Hình 1.4 Vận tốc điểm M cạnh sắc lưỡi dao Vận tốc v phân tích làm thành phần: thành phần vận tốc pháp tuyến (vuông góc với lưỡi dao) thành phần vận tốc pháp tuyến vt (theo cạnh sắc lưỡi dao) Vận tốc pháp tuyến vận tốc dao thái gập sâu vào vật thái gây nên tác động cắt thái Vận tốc tiếp tuyến vt gây nên chuyển động trượt tương đối lưỡi dao vật thái Theo định nghĩa Gơriatskin, góc hợp vận tốc v với thành phần pháp tuyến gọi góc trượt τ, tỷ số trị số vận tốc tiếp tuyến vt vận tốc pháp tuyến gọi hệ số trượt   vt  tg Theo thực nghiệm, Gơriatskin chứng minh lực cắt thái bắt đầu giảm nhiểu ứng với góc trượt định dao Theo thí nghiêm viện sĩ Ziablov V.A lực cắt thái giảm nhiều với góc trượt   300 Như có nghĩa tượng cắt dao vật thái có điều kiện chung để phát huy thật mạnh mẽ tác dụng cắt trượt, để giảm lực cắt thái nhiều Phát triển lý luận nghiên cứu cắt thái Gơriatskin V.P, viện sĩ Giưligopski V.A phân tích chất vật lý đến xác định điều kiện trượt lưỡi dao vật thái sau: Xét lực tác động lưỡi dao với vật thái (hình 3.9) Khi cắt thái chặt bổ, góc trượt τ = lực tác động lưỡi dao với vật thái có lực pháp tuyến cắt thái (thẳng góc với lưỡi dao) theo phương vận tốc lưỡi dao Xét trường hợp   o Trên hình vẽ ta thấy góc trượt τ lớn lực T Sinh viên thực hiện: 14 Đồ án học phần: Máy thiết bị chế biến thủy sản (hay T’) tăng, đồng thời lực ma sát F (hay F’) có khả tăng theo, T khiến cho Mr cuộng rau trượt theo lưỡi dao Nghĩa mặc dủ cắt thái với góc trượt   o , điểm Mr rau Md dao không tách rời Trái lại trình thái điểm Md dao bám chặt lấy điểm Mr rau mà nén xuống với lực tác động P cắt đứt Hình 1.5 Phân tích lực tác động lưỡi dao vật thái Khi T tăng F tăng theo tăng tới trị số lực ma sát cực đại Fmax Trị số Fmax = N.tgυ’ = N.f’ Trong đó: υ’– Là góc ma sát lưỡi dao vật thái (góc cắt trượt) f’ = tgυ’ – Hệ số ma sát (Hệ số cắt trượt) Vậy τ tăng T F tăng lên giới hạn T = F < Fmax nghĩa    ' trình cắt thái chưa có tượng “trượt tương đối” điểm lưỡi dao tiếp xúc với cuộng rau Nhưng τ tăng lên T tiếp tục tăng, lúc lực ma sát tăng tới trị số Fmax không tăng nữa, nghĩa T > Fmax, hiệu số lực T – Fmax có xu hướng làm cho Mr rau trượt đi, rời điểm Md dao lên phía trên, ngược lại, điểm Md dao trượt rời điểm Mr rau xuống dưới, có tượng “trượt tương đối” dao rau Khi trình cắt thái thực có trượt, dao phát huy khả cưa cuộng rau lưỡi cưa nhỏ lực cắt thái giảm nhiều Sinh viên thực hiện: 15 Đồ án học phần: Máy thiết bị chế biến thủy sản Kết nghiên cứu cho thấy:  Trường hợp góc trượt τ = 0, trình cắt thái chặt bổ, có lực pháp tuyến lực tiếp tuyến  Trường hợp góc trượt    ' , trình cắt thái chưa có trượt, nhiên có lực tiếp tuyến lực pháp tuyến (nhưng lực tiếp tuyến chưa gây tượng trượt ma sát)  Trường hợp góc trượt    ' , trình cắt thái có trượt tương đối dao vật thái, tác dụng lực tiếp tuyến đủ lớn thắng lực ma sát 1.4.6 Quan hệ lưỡi dao kê thái a) Khe hở cạnh sắc lưỡi dao cạnh sắc kê Thực nghiệm cho ta thấy ảnh hưởng thể phụ thuộc công suất cắt N với khe hở δ (hình 3.10) Trị số δ có giới hạn thích hợp để đảm bảo cho N tương đối nhỏ Hình 1.6 Đồ thị phụ thuộc δ N Vật thái mảnh khe hở δ nhỏ, không, lưỡi dao bẻ gập thân vật thái xuống lọt vào khe hở kéo đứt nó, giảm chất lượng cắt Nhưng δ nhỏ được, đĩa lắp dao gối đỡ có độ dịch chuyển dọc trục cho phép, độ dịch chuyển vượt giới hạn cho phép lưỡi dao va vào kê gây hư hỏng máy Ngoài ra, trống lắp dao quay với vòng lớn, lực ly tâm, dao có độ võng phía Đối với máy thái rau cỏ δ không 0,5mm thái tốt Trường hợp dao kiểu trống quay với vận tốc lớn δ = ÷ 4mm b) Góc kẹp χ điều kiện kẹp vật thái cạnh sắc lưỡi dao cạnh sắc Sinh viên thực hiện: 16 Đồ án học phần: Máy thiết bị chế biến thủy sản kê: Đây yếu tố ảnh hưởng trường hợp cắt thái kiểu “kéo cắt” , có cạnh sắc lưỡi dao (ở cạnh sắc kê) phối hợp kẹp cắt vật thái Khi góc mở lớn hai cạnh sắc không kẹp giữ yên vật thái mà có tác động đẩy ra, khó cắt thái Với trị số góc mở nhỏ đủ đẻ hai cạnh sắc kẹp giữ yên vật thái để cắt góc mở gọi góc kẹp χ Giá trị góc kẹp phải bảo đảm thiết kế phận dao thái có kê điều kiện để dao kê kẹp vật thái Ta xác định điều kiện kẹp sau: Xét vị trí cạnh sắc AC lưỡi dao cạnh sắc AB kê kẹp vật thái với giả thiết vật thái hình tròn tâm O.(hình 3.11) Góc BAC góc kẹp χ Lực N phân tích thành hai thành phần : S theo hướng vuông góc với đường phân giác AO góc kẹp χ T theo hướng cạnh sắc AC Tương tự lực N’ phân tích thành S’ T’ Các thành phần S S’ không làm cho vật thái chuyển động T T’ có xu hướng đẩy vật thái Đồng thời lực N N’ gây lực ma sát F F’ tiếp điểm M M’ để chống lại thành phần lực T T’ Hình 1.7 Góc kẹp điều kiện kẹp Lực tổng hợp lưỡi dao tác động vào vật thái R, kê tác động vào vật thái R’ Theo sơ đồ ta có: Góc NMR = 1’ góc N’M’R’ = 2’ Sinh viên thực hiện: 17 Đồ án học phần: Máy thiết bị chế biến thủy sản 1’ 2’ góc ma sát vật thái với cạnh sắc lưỡi dao cạnh sắc kê Đó trị số ma sát cực đại Ta nhận thấy : Khi T > F T’ > F’ (F F’ đạt trị số cực đại), nghĩa khi: Tức  > 1’ + 1’ lực ma sát cực đại F F’ không chống thành phẩn lực T T’, vật thái bị đẩy ngoài, không bị kẹp yên, dao thái không tốt không thái Khi T = F T’ = F’ nghĩa  = 1’ + lực T T’ vật thái kẹp yên 2’ lực ma sát F F’ đủ cản Khi T < F T’ < F’ nghĩa  < 1’ + 2’ lực ma sát thực tế không đạt trị số cực đại F F’ mà đạt tới trị số cân với lực T T’ đủ để chống lại tượng đẩy vật thái Như vật thái kẹp chặt Tóm lại điều kiện kẹp vật thái cạnh sắc lưỡi dao cạnh sắc tâm kê góc kẹp  < 1’ + 2’ Đối với kiểu dao đĩa  = 40  500, dao trống  = 20  300 Nếu hai góc cắt trượt 1’và 2’ có trị số nhỏ gọi ’min theo viện sĩ Xablikov, điều kiện kẹp hoàn toàn  < 2’min.,  1’ = 2’ = ’ điều kiện kẹp  < 2’, 1’ < < 2’, nghĩa 21’ <  < 22’ xảy tượng vật thái bị xoay tròn chỗ cắt khó Ta cần ý trường hợp  > 1’ + 2’ vật thái bị đẩy cho tơi góc kẹp  giảm xuống tới trị số  = 1’+2’ bảo đảm điều kiện kẹp Sinh viên thực hiện: 18 Đồ án học phần: Máy thiết bị chế biến thủy sản 1.4.7 Độ bền chất lượng vật thái Đây vấn đề lực cản cắt thái P vật thái, độ ẩm W% vật thái Thực nghiệm cho ta đồ thị phụ thuộc áp suất cắt thái riêng q (N/cm) với độ ẩm W% vật thái (hình 3.12) Khi độ ẩm thấp (8 ÷ 15%) áp suất cắt thái riêng tăng dần, W > 15% áp suất riêng lại giảm Hình 1.8 Đồ thị phụ thuộc q W% 1.5 Giới thiệu số thiết bị cắt khúc cá 1.5.1 Máy cắt khúc cá rotor  Chuyên dùng để cắt khúc loại cá có thân dài hình trụ tròn: cá thu, cá nục, cá hồi, cá hố…  Phân cắt thân cá thành nhiều lát ( khúc, miếng) trước chế biến đóng hộp  Máy hoạt động dựa vào phương thức vận chuyển cá dao  Cấu tạo Hình 1.9 Máy cắt khúc cá rotor Trong đó: Khung máy Trục rotor Nắp đậy dao Máng hứng khúc cá Cửa tiếp nhận nguyên liệu Rotor chứa cá đưa vào dao cắt Cần gạt cá Sinh viên thực hiện: 19 Đồ án học phần: Máy thiết bị chế biến thủy sản Thanh bảo hiểm Động điện 10 Dây curoa 11 Hộp giảm tốc 12 Bộ phận giá đỡ an toàn lao động 13 Puli  Nguyên lý hoạt động  Nguyên liệu cá sau đánh vảy, cắt vây, mổ bụng, căt đầu, sau rửa đưa đến máy cắt khúc cá Tại người công nhân dùng tay đưa cá vào máng tiếp nhận (vị trí đưa cá phần đầu phải đặt áp sát vào thước ngăn)  Rồi sau cho cá rơi vaò rãnh rotor chứa cá  Rotor đưa thân cá vào lưỡi dao để cắt thành miếng Sau qua dao cắt rotor quay tiếp sang mặt bên tự động lật úp, khúc cá rơi xuống máng hứng, miếng cá tự trượt khỏi máng theo độ nghiêng  Khi động hoạt động, qua truyền động dây curoa lên puli làm quay trục dao, trục dao quay 625 vòng/ phút Trục dao quay truyền động phận giảm tốc bánh trục làm quay trục rotor  Ưu điểm:  Cấu tạo đơn giản, dễ vận hành  Năng suất máy cao  Cắt khúc cá đẹp  Tránh lây nhiễm vi sinh vật vào sản phẩm  Giảm sức lao động người  Nhược điểm  Phải dùng tay đặt lên máng tiếp liệu cho vị trí  Mỗi lần cắt 1.5.2 Máy cắt khúc cá gàu tải  Phân cắt thân cá thành nhiều lát ( khúc, miếng) trước chế biến đóng hộp  Máy hoạt động dựa vào phương thức vận chuyển cá dao  Cấu tạo Hình 1.10 Máy cắt khúc cá gàu tải Trong đó: Chân khung máy Trục giữ dao puli Puli Sinh viên thực hiện: 20 Đồ án học phần: Máy thiết bị chế biến thủy sản Băng xích Dao Bánh lớn Trục đỡ bánh nhỏ  Nguyên lý hoạt động  Nguyên liệu cá sau đánh vảy, cắt vây, mổ bụng, căt đầu, sau rửa đưa đến máy cắt khúc cá Tại người công nhân dùng tay đưa cá lên đặt vào gàu tải Khi động điện hoạt động truyền chuyển động lên puli làm trục dao quay dao đĩa, trục dao quay truyền chuyển động cho bánh quay qua xích Khi bánh quay kéo gàu tải chuyển động đưa cá lên lưỡi dao để cắt khúc Sau qua dao cá phân thành nhiều khúc Gàu tải tiếp tục chuyển động, gàu tải xuống phía gàu lật úp đổ khúc cá xuống máng hứng  Ưu điểm:  Năng suất máy cao  Cắt khúc cá đẹp  Nhược điểm  Phải dùng tay đặt cá vào gàu tải  Mỗi lần cắt 1.5.3 Máy cắt khúc cá băng tải  Chuyên dùng cắt khúc loại cá có thân hình dẹp cá fillet Tuy nhiên, dùng cắt loại cá khác  Phân cắt thân cá thành nhiều lát ( khúc, miếng) trước chế biến đóng hộp  Máy hoạt động dựa vào phương thức vận chuyển cá dao  Cấu tạo Hình 1.11 Máy cắt khúc cá băng tải Trong đó: Khung máy Băng tải Khay chứa cá gỗ Dao Trục dao Bộ phận điều chỉnh độ căng băng tải Động điện Dây xích truyền động từ bánh động điện đến bánh trục dao Sinh viên thực hiện: 21 Đồ án học phần: Máy thiết bị chế biến thủy sản Dây xích từ bánh trục dao đến bánh băng tải 10 Tang quay 11 Tang quay 12 Sợi dây băng choàng tang quay 13 Dây xích truyền động từ trục dao đến tang quay 11 14 Máng hứng đầu cá 15 Tấm hướng cho khay cá vị trí  Nguyên lý hoạt động  Nguyên liệu cá sau đánh vảy, cắt vây, mổ bụng, căt đầu, sau rửa đưa đến máy cắt khúc cá Tại công nhân đưa cá đến khay đựng cho phần đầu cá hướng phần đuôi hướng vào Sau đó, khay đặt lên băng tải lớn phía truyền Băng tải vận chuyển khay cá đến dao Khi gần đến dao khay cá giữ lại băng tải nhỏ phía giúp cho cá cố định khay tiếp xúc với dao Khi khay qua khỏi dao đầu cá rơi khỏi khay xuống thùng cá, khúc cá phân thành nhiều khúc nằm khay khay đến cuối băng tải Cá lấy khỏi khay khay được đưa đến vị trí ban đầu để xếp cá  Xếp cá vào thùng chứa cá cho đầu cá hướng Sau đặt thùng cá lên băng tải đưa đến dao cắt Nhờ dây đai mà cá ép chặt vào thùng Dao phân cá thành khúc Đầu cá máng đưa vào thùng chưa, khúc cá băng tải đưa đến chỗ xếp hộp  Ưu điểm:  Mỗi lần cắt nhiều  Năng suất máy cao  Cắt khúc cá đẹp  Tránh lây nhiễm vi sinh vật vào sản phẩm  Giảm sức lao động người  Nhược điểm  Phải dùng tay xếp cá vào thùng chưa, xếp hướng ( đầu cá hướng ngoài) 1.5.4 Máy cưa cá  Ứng dụng: Chuyên dùng cưa cá qua cấp đông với hình dạng, kích cỡ  Cấu tạo: Hình 1.12 Máy cắt cưa cá Trong đó: Sinh viên thực hiện: 22 Đồ án học phần: Máy thiết bị chế biến thủy sản Bàn làm việc Động điện Puli chủ động Dây đai Puli bị động Lưỡi cưa Chốt tay vặn Hộp điều khiển Thước điều chỉnh độ dày khúc cá 10 Bàn đưa cá 11 Tấm chắn cá  Nguyên lý vận hành: Trước sau vận hành máy, công nhân cần phải kiểm tra làm vệ sinh máy Khi vận hành máy, người công nhân ấn nút khởi động máy, đưa cá vào bàn làm việc cho bàn đặt cá áp sát vào chắn điều chỉnh độ dày cá Và giữ chặt cá bàn cưa cá, giữ chặt cá cho cá tiếp xúc với lưỡi cưa, qua lưỡi cưa cá phân thành khúc  Cách tháo lắp lưỡi cưa: Khi máy ngừng hoạt động ta điều chỉnh chốt tay vặn để hạ puli xuống, lưỡi cưa trùng lại Sau đó, ta mở ngăn lớn phía phía ra, tháo lưỡi cưa Thay lưỡi cưa vào cho vị trí Kế đó, ta vặn chốt tay vặn đưa puli lớn lên cho lưỡi cưa căng đóng nắp ngăn lớn vào cho máy hoạt động thử Sinh viên thực hiện: 23 Đồ án học phần: Máy thiết bị chế biến thủy sản Chương TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÁY CẮT KHÚC CÁ ROTOR 2.1 Cơ sở lý thuyết trình cắt khúc 2.1.1 Tác dụng dao cắt thái  Tác dụng dao cắt thái coi tác dụng nêm sắc cắt vật thái Ta phân biệt hai trường hợp cắt thái: cắt thái chặt bổ (không trượt) cắt thái có trượt  Ở trường hợp cắt thái chặt bổ, lưỡi dao lắp thẳng hàng theo đường bán kính đĩa lắp dao (hay lắp song song theo đường sinh trống lắp dao) Trong trường hợp cắt thái có trượt, lưỡi dao đặt cách tâm quay đĩa đoạn p (hay đặt nghiêng góc với đường sinh trống, dùng loại dao lưỡi cong khác) Trong máy cắt khúc cá thường gặp chủ yếu áp dụng trường hợp cắt thái chặt bổ Nhất dùng kiểu lưỡi dao lược phải áp dụng nguyên lý cắt thái không trượt thành nhiều khúc 2.1.2 Sơ đồ trình cắt thái  Dao cắt có lưỡi cắt thể tam giác nên có góc mài α (hình 3.16) Ban đầu, tác dụng lực thái P, dao ngập vào vật cắt, ép lát cắt vào đoạn a Sau đó, lực P đạt trị số cần thiết tách phần lát cắt dài l, lớn đoạn ép a, sau trình lặp lại Hình 2.1 Sơ đổ trình tạo thành lát thái  Độ dài l phần lát thái, theo thực nghiệm, phụ thuộc vào chiều dày lát thái h góc mài α, không phụ thuộc vào vận tốc cắt thái chiều dày lưỡi dao Tăng α l tăng 2.2     Các thông số kĩ thuật Số vòng quay trục dao 625 vòng/phút Số vòng quay trục rotor 10 vòng/phút Đường kính dao đĩa 420mm Đường kính cấu đưa dao 800mm Sinh viên thực hiện: 24 Đồ án học phần: Máy thiết bị chế biến thủy sản      2.3 Chiều sâu dao cắt vào vật liệu h=180mm Bán kính bích bắt dao r=20mm Dung sai bích độ sâu c=10cm Kích thước máy 1095x1000x1660mm Trọng lượng 170kg Lý thuyết tính toán, thiết kế máy cắt khúc cá rotor, công suất tấn/giờ Để tính công suất tấn/giờ máy cắt khúc cá rotor, ta áp dụng công thức: Trong đó:  n: số vòng quay cấu đưa cá (rotor)  z: số rãnh rotor, z=6  q: trọng lượng cá, trung bình 1kg Công thức tính công suất động điện là: Trong đó:  v: tốc độ cắt dao đĩa  : hiệu suất truyền động, P: lực cắt, với công thức:  (N)  a= 1,2 N/cm (theo bảng 1- phụ lục)  l: chiều dài vết cắt lớn nguyên liệu  k1 k2 (tra bảng 2- phụ lục) dựa vào vdao đĩa vrotor sau tính Sinh viên thực hiện: 25 Đồ án học phần: Máy thiết bị chế biến thủy sản Chương KẾT QUẢ THỰC HIỆN Đối với máy mẫu em chọn thông số kĩ thuật có số vòng quay trục rotor 10 vòng/phút Công suất máy mẫu: G=60*10*6*1=3600 kg/giờ =3,6 tấn/giờ Mà yêu cầu đề tài máy cắt khúc cá rotor với công suất tấn/giờ nên ta hạ số vòng quay trục rotor xuống công suất máy làm việc: G=60*3*6*1=1080 kg/giờ =1,08 tấn/giờ Tiếp theo ta xác định công suất động để số vòng quay trục rotor Ta có: ⁄ ⁄ Từ vdao đĩa vrotor, theo bảng 2-phụ lục ta k1=1,8; k2=0,5 Ta có, chiều dài vết cắt lớn nguyên liệu Số vòng quay trục rotor n=3 Khi đó, lực cắt P: Như vậy, công suất động điện Kết luận: Để máy cắt khúc cá rotor làm việc với công xuất tấn/giờ thì:      Số vòng quay trục rotor vòng/phút Công suất động điện 0,322 kW Tốc độ cắt cùa dao đĩa 13,7 m/s Tốc độ rotor 0,13 m/s Lực cắt P=18,5 N Sinh viên thực hiện: 26 Đồ án học phần: Máy thiết bị chế biến thủy sản TÀI LIỆU THAM KHẢO Đặng Quang Hải (2006), Bài giảng thiết bị thực phẩm, Bộ Nông Nghiệp Và Phát Triển Nông Thôn, Trường cao đẳng Lương Thực- Thực Phẩm, Khoa công nghệ Lương Thực- Thực Phẩm Giáo trình Máy thiết bị chế biến thủy sản, Đại học Công nghiệp thực phẩm Tp.HCM, 2014 Nguyễn Thị Thùy Linh, Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy chế biến thủy sản Nguyễn Thị Là, Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu tính toán, thiết kế máy thái lát khoai tây phục vụ dây chuyền sản xuất snack khoai tây, Đại học Công nghiệp, 2011 Sinh viên thực hiện: 27 Đồ án học phần: Máy thiết bị chế biến thủy sản PHỤ LỤC Bảng Lực cắt trung bình a (N/cm) Nguyên liệu a (N/cm) Cá 0,981-1,177 Thịt gia súc 2,45-3,92 Thịt cá voi 5,8-8,70 Khoai tây 0,29-0,392 Hành 0,88-0,981 Củ cải 0,587-0,687 Bảng Tốc độ dao & tốc độ đưa dao đến nguyên liệu Tốc độ dao Tốc độ đưa dao k1 (m/giây) đến nguyên liệu k2 15,0 1,0 1,6 12,5 1,7 0,75 1,4 10,0 1,3 0,50 1,2 7,5 1,1 0,25 1,0 5,0 1,0 Sinh viên thực hiện: 28