Nghiên cứu nâng cao năng suất và chất lượng rửa của máy rửa củ nghệ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG TRẦN VĂN KHI NGHIÊN CỨU NÂNG CAO NĂNG SUẤT VÀ CHẤT LƯỢNG RỬA CỦA MÁY RỬA CỦ NGHỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHÁNH HÒA - 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG TRẦN VĂN KHI NGHIÊN CỨU NÂNG CAO NĂNG SUẤT VÀ CHẤT LƯỢNG RỬA CỦA MÁY RỬA CỦ NGHỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ Ngành: Kỹ thuật khí Mã số: 60520103 Quyết định giao đề tài: 596/QĐ-ĐHNT ngày 03/7/2017 Quyết định thành lập Hội đồng: 108/QĐ/ĐHNT ngày 9/2/2018 Ngày bảo vệ: 16/3/2018 Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN HỮU THẬT Chủ tịch Hội đồng: TS NGUYỄN VĂN TƯỜNG Phòng Đào tạo Sau Đại học: KHÁNH HỊA - 2018 LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan kết đề tài “Nghiên cứu nâng cao suất chất lượng rửa máy rửa củ nghệ” cơng trình nghiên cứu cá nhân chưa công bố cơng trình khoa học khác thời điểm Khánh Hòa, ngày 18 tháng 01 năm 2018 Học viên Trần Văn Khi iii LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian thực đề tài, nhận giúp đỡ quý thầy, cô Khoa Cơ khí, Phịng Đào tạo Sau đại học thuộc Trường Đại học Nha Trang tạo điều kiện tốt cho tơi hồn thiện đề tài Đặc biệt hướng dẫn tận tình TS Nguyễn Hữu Thật giúp tơi hồn thành tốt đề tài Qua xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến giúp đỡ Trân trọng cảm ơn Trường Cao đẳng kỹ thuật Đắk Lắk tạo điều kiện thời gian cho tơi q trình nghiên cứu đề tài Cảm ơn sở sản xuất tinh bột nghệ viên nghệ mật ong Công ty cổ phần ong mật Buôn Ma Thuột…đã tạo điều kiện cho khảo sát, tìm hiểu thực tế để có ý tưởng thực luận văn Cuối xin gửi lời cảm ơn chân thành đến q thầy giáo, gia đình tất bạn bè giúp đỡ, động viên tơi suốt q trình học tập, nghiên cứu thực đề tài Kính chúc q thầy, cơ, bạn bè dồi sức khỏe, công tác tốt Chân thành cảm ơn! Khánh Hòa, ngày 18 tháng 01 năm 2018 Học viên Trần Văn Khi iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN iii LỜI CẢM ƠN iv MỤC LỤC .v DANH MỤC KÝ HIỆU vii DANH MỤC BẢNG viii DANH MỤC HÌNH .ix TRÍCH YẾU LUẬN VĂN .xi MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu vị trí địa lý, tình hình trồng nghệ khu vực Tây Nguyên 1.1.1 Về địa lý Tây Nguyên 1.1.2 Tình hình trồng nghệ Tây Nguyên 1.2 Quy trình rửa củ nghệ sau thu hoạch 1.3 Chế biến củ nghệ tác dụng nghệ 1.3.1 Các sản phẩm chế biến từ củ nghệ 1.3.2 Tác dụng nghệ 1.4 Các máy rửa củ nghệ có thị trường 1.4.1 Máy rửa củ nghệ công ty cổ phần đầu tư Tuấn Tú 1.4.1.1 Máy rửa củ nông sản, máy rửa nghệ tươi 3A XD50 công ty cổ phần đầu tư Tuấn Tú 1.4.1.2 Máy rửa củ nông sản, máy rửa nghệ tươi 3A 2,2kW công ty đầu tư Tuấn Tú 11 1.4.2 Máy rửa củ nghệ sở sản xuất Tân Hoàn Hảo 14 1.4.3 Máy rửa củ nghệ công ty cổ phần công nghệ Minh Đức 17 1.5 Mục tiêu nghiên cứu .19 1.6 Nhiệm vụ đề tài phạm vi nghiên cứu 19 1.6.1 Nhiệm vụ nghiên cứu 19 1.6.2 Phạm vi nghiên cứu 19 1.7 Phương pháp nghiên cứu 19 CHƯƠNG 2: CẢI TIẾN MÁY RỬA CỦ NGHỆ 19 2.1 Xác định yêu cầu kỹ thuật máy cần nghiên cứu 19 v 2.1.1 Năng suất .19 2.1.2 Chất lượng 19 2.2 Yêu cầu kỹ thuật máy 19 2.3 Tính tốn thiết kế chế tạo cải tiến máy rửa củ nghệ .20 2.3.1 Mơ hình hệ thống thiết bị máy rửa củ nghệ cải tiến 20 2.3.2 Nguyên lý làm việc 21 2.3.3 Tính tốn thiết bị cải tiến máy rửa củ nghệ 22 2.3.3.1 Tính tốn thiết bị lồng rửa cải tiến lồng rửa củ nghệ 22 2.3.3.2 Tính tốn hệ dẫn động cải tiến hệ dẫn động 25 2.3.3.3 Cải tiến bồn chứa 37 2.3.3.4 Cải tiến phễu chứa liệu vào .38 CHƯƠNG 3: CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM VÀ KIỂM CHỨNG 39 3.1 Yêu cầu kỹ thuật chung 39 3.2 Chế tạo thực nghiệm .40 3.2.1 Chế tạo lồng rửa 40 3.2.2 Chế tạo bồn chứa 41 3.2.3 Chế tạo phễu chứa liệu vào 42 3.2.4 Chế tạo phễu chứa liệu 43 3.3 Kiểm chứng suất thực tế chất lượng sau máy chế tạo 47 3.3.1 Mô tả thí nghiệm 47 3.3.2 Tiến trình thí nghiệm 47 3.3.2.1 Chuẩn bị 47 3.3.2.2 Tiến hành thí nghiệm 47 3.4 Kết luận, đánh giá .51 3.4.1 Kết luận, đánh giá 51 3.4.2 Đánh giá 51 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .53 Kết luận 53 Kiến nghị .53 TÀI LIỆU THAM KHẢO .54 PHỤ LỤC vi DANH MỤC KÝ HIỆU Z1 : Bánh chủ động Z2 : Bánh bị động N : Số vòng quay lồng nlv : Số vòng quay làm việc lồng Flt : Lực li tâm G : Lực trọng trường α : Góc nghiêng lồng so với phương ngang br : Hiệu suất cặp bánh d : Hiệu suất truyền đai N1 : Cơng suất để nâng vật liệu đến độ cao thích hợp N2 : Công suất để khắc phục ma sát trượt vật liệu với mặt lồng N3 : Công suất để khắc phục ma sát phận truyền động vii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật củ máy rửa củ củ nông sản, máy rửa nghệ tươi 3A XD50 Bảng 1.2 Thông số kỹ thuật máy rửa củ nông sản, máy rửa nghệ 3A 2,2kWError! Bookmark not defined Bảng 1.3 Thông số kỹ thuật máy rửa củ nghệ sở sản xuất 15 Bảng 1.4 Thông số kỹ thuật máy rửa củ nghệ công ty cổ phần công nghệ Minh Đức… 17 Bảng 2.1 Chọn tiết diện đai A với thông số sau: 31 Bảng 2.2 Bảng kết tính tốn đai 33 Bảng 3.1 Kết thí nghiệm 48 Bảng 3.2 Kết cho ta vận hành máy đảm bảo suất, chất lượng tuổi thọ máy 51 viii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Đất đỏ bazan Hình 1.2 Cây củ nghệ vàng Hình 1.3 Cây củ nghệ đen Hình 1.4 Củ nghệ trắng Hình 1.5 Quy trình rửa củ nghệ thủ công Hình 1.6 Quy trình rửa củ nghệ máy Hình 1.7 Máy rửa củ củ nơng sản, máy rửa nghệ tươi 3A XD50 Hình 1.8 Cấu tạo máy rửa củ củ nông sản, máy rửa nghệ Hình 1.9 Sơ đồ khối máy rửa củ nghệ máy rửa nghệ tươi 3A XD50 10 Hình 1.10 Máy rửa củ củ nông sản, máy rửa nghệ tươi 3A 2,2kW 11 Hình 1.11 Cấu tạo máy rửa củ nông sản, máy rửa nghệ 3A 2,2kWError! Bookmark not defined Hình 1.12 Sơ đồ khối máy rửa củ nghệ nghệ tươi 3A 2,2kW 13 Hình 1.13 Máy rửa củ nghệ sở sản xuất Tân Hoàn Hảo 14 Hình 1.14 Cấu tạo máy rửa cánh đảo 14 Hình 1.15 Sơ đồ khối máy rửa củ nghệ sử dụng sở sản xuất 15 Hình 1.16 Máy rửa củ nghệ công ty cổ phần công nghệ Minh Đức 17 Hình 1.17 Sơ đồ khối máy rửa củ nghệ công ty cổ phần công nghệ Minh Đức 18 Hình 2.1 Mơ hình máy rửa củ nghệ chưa cải tiến 20 Hình 2.2 Mơ hình sơ đồ máy rửa củ nghệ cải tiến 21 Hình 2.3 Sơ đồ tính vận tốc tới hạn liệu 23 Hình 2.4 Sơ đồ hệ thống dẫn động máy rửa củ nghệ 25 Hình 2.5 Sơ đồ xác định cơng suất tiêu hao 26 Hình 2.6 Bồn chứa máy rửa củ nghệ 37 Hình 2.7 Phễu chứa liệu vào 38 Hình 3.1 Lồng rửa 40 Hình 3.2 Hình ảnh bánh Z2 40 Hình 3.3 Hình ảnh phía lồng rửa 41 Hình 3.4 Bồn chứa 42 Hình 3.5 Phễu chứa liệu vào 43 Hình 3.6 Phễu chứa liệu 44 ix Hình 3.7 Máy rửa nghệ mơ phần mềm solidworks 45 Hình 3.8 Máy rửa củ nghệ chế tạo thực tế 46 Hình 3.9 Hình ảnh động truyền động 46 Hình 3.10 Độ sản phẩm sau rửa 49 Hình 3.11 Năng suất rửa 49 Hình 3.12 Độ trầy xước sản phẩm nghệ sau rửa 49 Hình 3.13 Củ nghệ sau rửa 50 Hình 3.14 Củ nghệ sau rửa 52 x Trong vòng lăn D = 400 mm hàn cánh gạt cách cách gạt đặt nghiêng góc 300 để nguyên liệu đẩy vào đưa nguyên liệu vào ngăn lồng rửa Lắp cố định chắn thép dẹt cách lồng rửa có kích thước cao 60 mm dầy 3mm , chiều dài với chiều dài lồng L= 1900 mm Hình 3.3 Hình ảnh phía lồng rửa 3.2.2 Chế tạo bồn chứa Yêu cầu bồn chứa: - Bồn chứa phải chắn đảm bảo trình đặt lồng rửa lên lăn bồn chứa q trình rửa khơng bị rung lắc - Quá trình di chuyển máy rửa thuận tiện, dễ dàng - Kích thước nhỏ gọn, sơn phủ lớp sơn chống gỉ Bồn chứa thực nhiệm vụ đỡ lồng rửa, chứa nước chất bẩn từ củ nghệ rơi Thiết kế bồn chứa có chiều dài lớn chiều dài lồng rửa Chọn l = 2400 (mm) Chiều rộng lớn đường kính lồng chỗ lớn D= 800 (mm) Chọn chiều rộng a = 950 (mm) 41 Chiều cao bồn chứa phải lớn khoảng cách truyền động đai cộng với truyền động bánh Để đảm bảo cho người vận hành dễ dàng sử dụng nên ta chọn chiều cao thân dt = 1400 (mm) Dưới bốn chân bồn chứa lắp bánh xe cao su để thuận tiện cho trình di chuyển máy chống rung động q trình vận hành Bên hơng bồn chứa lắp đặt van xả tràn để nước không bị tràn lên bồn chứa Dưới đáy bồn chứa lắp hệ thống ống nước có van xả chất bẩn nước bẩn chảy ngồi bồn chứa Hình 3.4 Bồn chứa 3.2.3 Chế tạo phễu chứa liệu vào Phễu chứa liệu vào dùng để chứa nghệ trước rửa Yêu cầu phễu chứa liệu vào: - Chứa khoảng 60 kg củ nghệ (1 mẻ rửa) - Chiều cao phễu phải cao miệng lồng quay để nghệ đưa vào lồng dễ dàng 42 - Chiều cao phễu phải thuận tiện cho người vận hành đẩy nghệ vào lồng quay Dựa vào yêu cầu ta thiết kế bồn chứa nghệ vào có hình dạng sau: Hình 3.5 Phễu chứa liệu vào 3.2.3 Chế tạo phễu chứa liệu Phễu chứa liệu dùng để chứa nghệ sau rửa Yêu cầu phễu chứa liệu ra: - Chứa khoảng 60 kg củ nghệ (1 mẻ rửa) - Chiều cao phễu chứa liệu phải thấp miệng lồng quay để nghệ ngồi dễ dàng - Chiều cao phễu chứa liệu phải thuận tiện cho người vận hành đẩy nghệ Dựa vào yêu cầu ta thiết kế bồn chứa nghệ vào có hình dạng sau: 43 Hình 3.6 Phễu chứa liệu Máy rửa nghệ mô phần mềm SolidWorks: 44 Hình 3.7 Máy rửa nghệ mơ phần mềm SolidWorks Một số hình ảnh máy sau chế tạo: Hình 3.8 Máy rửa củ nghệ chế tạo thực tế 45 Hình 3.8 Máy rửa củ nghệ chế tạo thực tế (tiếp theo) Hình 3.9 Hình ảnh động truyền động 46 3.3 Kiểm chứng suất thực tế chất lượng sau máy chế tạo 3.3.1 Mơ tả thí nghiệm Thí nghiệm nhằm kiểm tra khả hoạt động máy, suất máy điều kiện khác Củ nghệ đưa vào phễu cấp liệu, sau lồng quay, nước cấp vào buồn chứa ta tiến hành quan sát, đo suất đầu máy Sau thay đổi tính chất số vịng quay lồng rửa, lượng nghệ đưa vào lồng rửa đo suất đầu trường hợp cụ thể 3.3.2 Tiến trình thí nghiệm 3.3.2.1 Chuẩn bị - 3000 kg củ nghệ - 2000 lít nước - Máy rửa củ nghệ chế tạo 3.3.2.2 Tiến hành thí nghiệm a Thí nghiệm: - Chọn tốc độ quay lồng: n = 20 vg/ph - Chọn tốc độ quay lồng: n = 25 vg/ph - Chọn tốc độ quay lồng: n = 30 vg/ph - Chọn tốc độ quay lồng: n = 33 vg/ph - Chọn tốc độ quay lồng: n = 37 vg/ph - Chọn tốc độ quay lồng: n = 40 vg/ph - Chọn tốc độ quay lồng: n = 45 vg/ph - Chọn tốc độ quay lồng: n = 50 vg/ph - Chọn tốc độ quay lồng: n = 55 vg/ph - Chọn tốc độ quay lồng: n = 60 vg/ph 47 Bảng 3.1 Kết thí nghiệm Mức Vận tốc STT lồng rửa Điều kiện củ nghệ (v/p) độ Độ Khả Năng làm chầy làm việc suất bề mặt máy định sước củ lượng (kg/h) n = 20 n = 25 n = 30 n = 33 n = 37 n = 40 n = 45 n = 50 n = 55 10 n = 60 Độ bẩn cao, lẫn 85% 1% Tốt 1500 89% 1,5% Tốt 1700 98% 2% Tốt 1900 99,8% 2,7% Tốt 2000 99,9% 3% Tốt 2200 99,9% 5% Tốt 2400 99,5% 6,5% Tốt 2500 99 % 7% Tốt 2600 95% 8% Bình 2700 nhiều tạp chất sỏi, đá Độ bẩn cao lẫn nhiều tạp chất sỏi, đá Độ bẩn cao, lẫn nhiều tạp chất sỏi, đá Độ bẩn cao, lẫn nhiều tạp chất sỏi, đá Độ bẩn cao, lẫn nhiều tạp chất sỏi, đá Độ bẩn cao, lẫn nhiều tạp chất sỏi, đá Độ bẩn cao lẫn nhiều tạp chất sỏi, đá Độ bẩn cao, lẫn nhiều tạp chất sỏi, đá Độ bẩn cao, lẫn nhiều tạp chất sỏi, đá Độ bẩn cao, thường lẫn 92% nhiều tạp chất sỏi, đá 48 10% Rung lắc, hoạt động không tốt 2900 Hình 3.10 Độ sản phẩm sau rửa Hình 3.11 Năng suất rửa Hình 3.12 Độ trầy xước sản phẩm nghệ sau rửa 49 Hình 3.10 ÷ 3.12 mối quan hệ suất, chất lượng với tốc độ quay lồng quay rửa Hình 3.10 tốc độ quay lồng tăng lên từ 20 ÷ 40 v/p phần trăm độ tăng lên nhanh Tuy nhiên, tiếp tục tăng tốc độ quay đến 60 v/p độ giảm dần Điều giải thích lúc tốc độ quay nhanh tạp chất không kịp ngồi, tạp chất cịn tồn sản phẩm rửa Hình 3.11 cho thấy tăng tốc độ việc rửa nhanh suất lúc tăng nhanh Hình 3.12 cho thấy tăng tốc độ phần trăm độ trầy xước tăng rất nhanh Điều giải thích với tốc độ quay nhanh lồng làm cho củ nghệ chịu va đập mạnh lực li tâm lớn, đẫn đến sản phẩm bị trầy xước nhiều Ngoài ra, máy chạy thử nhiều tháng chưa có cố hỏng hóc Trong điều kiện vận hành liên tục cơng suất máy đạt khoảng 1,8 ÷ tấn/giờ So sánh với cơng suất máy có ta thấy cơng suất cao đáng kể Hình 3.13 Củ nghệ sau rửa b Kết tổng hợp Từ thí nghiệm q trình rửa củ nghệ cần cho máy chạy điều kiện sau đảm bảo suất, chất lượng tuổi thọ máy: 50 Bảng 3.2 Kết cho ta vận hành máy đảm bảo suất, chất lượng tuổi thọ máy Vận tốc lồng STT rửa Độ chầy Khả sước củ củ làm việc Mức độ Điều kiện củ nghệ làm bề mặt (v/p) máy Độ bẩn cao, lẫn Năng suất định lượng (kg/h) 98% 2% Tốt 1900 Độ bẩn cao, lẫn nhiều tạp chất sỏi, đá 99,8% 2,7% Tốt 2000 n = 37 Độ bẩn cao, lẫn nhiều tạp chất sỏi, đá 99,9% 3% Tốt 2200 n = 40 Độ bẩn cao, lẫn nhiều tạp chất sỏi, đá 99,9% 5% Tốt 2400 n = 30 n = 33 nhiều tạp chất sỏi, đá 3.4 Kết luận, đánh giá Máy chế tạo đáp ứng yêu cầu đặt ra, điều kiện tính tốn ban đầu máy hoạt động tốt, suất định lượng đạt theo tính tốn (5%) nằm giới hạn cho phép Chất lượng củ nghệ sau rửa: - Nghệ sau rửa loại bỏ toàn chất bẩn tạp chất - Củ nghệ bị dập 5% 51 Hình 3.14 Củ nghệ sau rửa 52 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Sau thời gian thực đề tài nghiên cứu nâng cao suất chất lượng rửa máy rửa củ nghệ, số kết đạt sau: - Khảo sát, phân tích tình hình thực tế nhà máy sản xuất máy rửa củ nghệ - Tìm hiểu, phân tích quy trình rửa củ nghệ sở rửa nghệ khảo sát - Đánh giá tồn máy rửa củ nghệ sản xuất - Đưa ý tưởng cần cải tiến máy rửa củ nghệ - Đề xuất quy trình sản xuất phù hợp với tình hình thực tế, góp phần làm tăng suất lên đến 2000kg/giờ - Chất lượng sản phẩm rửa đạt 98% độ trầy xước 5% - Tính tốn thiết kế xong máy rửa củ nghệ với góc góc nghiêng máy 100 - Cải tiến lồng rửa, bồn chứa, phễu chứa liệu ra, phễu chứa liệu vào - Thay hộp giảm tốc động biến tần nhằm đáp ứng nhiều tốc độ rửa khác - Hoàn thiện cải tiến máy rửa củ nghệ - Kiểm nghiệm khả hoạt động máy Kiến nghị Do thời gian có hạn, đề tài giải vấn đề làm để nâng cao suất chất lượng rửa củ nghệ Do đó, số kiến nghị sau cần thực tiếp theo: - Cần tự động hóa quy trình rửa củ nghệ để nâng cao suất hạ giá thành sản phẩm - Lượng nghệ làm cần tự động kiểm tra chất lượng khối lượng - Cần khắc phục ăn mòn máy để nâng cao chất lượng sản phẩm rửa 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] https://vi.wikipedia.org/wiki/Bazan [2] http://nongnghiep.vn/tiem-nang-cay-nghe-o-tay-nguyen-post191557.html [3] http://may3a.com/sp/may-rua-cu-nghe/ [4] http://tanhoanhao/may-rua-cu-nghe/ [5] http://www.minhducmayvacongnghe.com/ [6] Tơn Thất Minh Giáo trình máy chế biến lương thực Nhà xuất Bách Khoa – Hà Nội [7] PGS.TS.Trịnh Chất – TS Lê Văn Uyển Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí (Tập một) Nhà xuất giáo dục [8] Trần Văn Địch Giáo trình cơng nghệ chế tạo máy Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội [9] Văn Minh Nhật Giáo trình máy chế biến thực phẩm Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội, 1987 [10] Nguyễn Trọng Hiệp Giáo trình chi tiết máy [11] ThS Cù Ngọc Bắc, 2008 Giáo trình khí nông nghiệp Trường Đại học nông lâm Thái Nguyên [12] A B LURIE, PH GUXINXEP LE L DAVIX Máy nông nghiệp NXB Công nhân kỹ thuật Hà Nội – Việt Nam 54 PHỤ LỤC ... nâng cao suất chất lượng rửa máy rửa củ nghệ? ?? cần thiết, tiến hành với mục đích: - Nâng cao suất rửa máy rửa củ nghệ - Nâng cao chất lượng rửa máy rửa củ nghệ Việc nghiên cứu thành công đề tài... bẩn bám vào củ nghệ Chất lượng làm củ nghệ không đồng Ngày để rửa củ nghệ người ta áp dụng máy móc rửa củ để nâng cao suất chất lượng củ nghệ đáp ứng kịp thời cho công đoạn chế biến củ nghệ để... Hình 1.8 Cấu tạo máy rửa củ củ nông sản, máy rửa nghệ Hình 1.9 Sơ đồ khối máy rửa củ nghệ máy rửa nghệ tươi 3A XD50 10 Hình 1.10 Máy rửa củ củ nơng sản, máy rửa nghệ tươi 3A 2,2kW