(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu và phát triển máy gọt dừa tự động để phục vụ xuất khẩu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THỊ CHÂU NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN MÁY GỌT DỪA TỰ ĐỘNG ĐỂ PHỤC VỤ XUẤT KHẨU S K C 0 9 NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ- 605204 S KC 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THỊ CHÂU NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN MÁY GỌT DỪA TỰ ĐỘNG ĐỂ PHỤC VỤ XUẤT KHẨU NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ- 60 52 04 Tp Hồ Chí Minh, tháng 4/2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THỊ CHÂU NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN MÁY GỌT DỪA TỰ ĐỘNG ĐỂ PHỤC VỤ XUẤT KHẨU NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 605204 Hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN NGỌC PHƢƠNG Tp Hồ Chí Minh, tháng 4/2014 LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƢỢC Họ & tên: NGUYỄN THỊ CHÂU Giới tính: Nữ Ngày, tháng, năm sinh: 25/8/1983 Nơi sinh: Tây Ninh Quê quán: Bình Định Dân tộc: Kinh Chức vụ, đơn vị công tác trƣớc học tập, nghiên cứu: Nhân viên phịng kỹ thuật cơng ty Artus Việt Nam Chỗ riêng địa liên lạc: 3/23/29 đƣờng 182 phƣờng Tăng Nhơn Phú A, Q9, Tp HCM Điện thoại quan: (+846) 13836703 Di động: 098 4462 230 Fax: (+846) 13836705 E-mail: dongchau798083@gmail.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO Đại học: Hệ đào tạo: Chính Quy Thời gian đào tạo từ 10/2002 đến 10/2007 Nơi học (trƣờng, thành phố): Trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh Ngành học: Thiết kế máy Tên đồ án, luận án môn thi tốt nghiệp: Khuôn ép nhựa – Ứng dụng Pro/E Moldflow thiết kế khuôn Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án thi tốt nghiệp: 04/2007, Trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh Ngƣời hƣớng dẫn: Th.S Mai Đức Đãi Trình độ ngoại ngữ: Tiếng Anh B1 (Khung Châu Âu) i III Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MƠN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Từ 04/2007 đến Công ty Artus Việt Nam, số đƣờng 16A, KCN Biên Hòa II Nhân viên phòng kỹ thuật XÁC NHẬN CỦA CƠ QUAN (Ký tên, đóng dấu) Ngày 26 tháng 04 năm 2014 Nguyễn Thị Châu i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố công trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 26 tháng 04 năm 2014 Nguyễn Thị Châu ii LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực luận văn “Nghiên cứu phát triển máy gọt dừa tự động để phục vụ xuất khẩu”, nhận đƣợc nhiều giúp đỡ q thầy, cơ, gia đình bạn bè Vậy tôi: Xin gửi lời cám ơn chân thành đến thầy PGS.TS Nguyễn Ngọc Phƣơngđã dành nhiều thời gian, tâm huyết truyền đạt kiến thức khoa học quý báu, hƣớng dẫn, định hƣớng, động viên tơi q trình thực luận văn Xin cám ơn quý Thầy, Cô trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ Thuật Tp HCM giảng dạy, trang bị cho kiến thức bổ ích q báu suốt q trình học tập trƣờng Xin chân thành cảm ơn iii MỤC LỤC Trang tựa Trang 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 bảng vi Danh sách hình vii Chƣơng 1GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.3 Mục tiêu nghiên cứu đề tài 1.4 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 1.4.1 Đối tƣợng nghiên cứu 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu 1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu 1.5.1 Cơ sở phƣơng pháp luận 1.5.2 Các phƣơng pháp nghiên cứu cụ thể 1.6 Kết cấu luận văn Chƣơng TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 2.1 Tổng quan dừa 2.1.1 Giới thiệu dừa 2.1.2 Phân loại giống dừa 2.1.3 Giá trị dinh dƣỡng giá trị kinh tế dừa 2.1.3.1 Giá trị dinh dƣỡng 2.1.3.2 Giá trị kinh tế v 2.2 Tình hình nghiên cứu 10 2.2.1 Tình hình nghiên cứu nƣớc 10 2.2.2 Tình hình nghiên cứu nƣớc 14 2.3 Nhận xét 16 Chƣơng Ý TƢỞNG THIẾT KẾ VÀ PHƢƠNG ÁN 17 3.1 Phân tích đối tƣợng thiết kế 17 3.1.1 Dừa nguyên liệu 17 3.1.2 Cấu tạo thô đại hiển vi xơ dừa 19 3.1.3 Tính chất hóa học xơ dừa 20 3.1.4 Tính chất hóa học xơ dừa 20 3.1.5 Dừa sau cắt gọt 22 3.1.6 Dao cắt chế độ cắt gọt dừa 23 3.2 Phân tích đề xuất quy trình cơng nghệ gọt 25 3.2.1 Phân tích 25 3.2.1.1 Phƣơng pháp gọt dừa thủ công 25 3.2.1.2 Phƣơng pháp gọt vỏ dừa máy 26 3.2.1.3 Các yêu cầu máy thiết kế 28 3.2.2 Đề xuất quy trình cơng nghệ gọt vỏ dừa tự động 29 3.3 Phƣơng án thiết kế máy gọt dừa tƣơi tự động 30 3.3.1 Phƣơng án thiết kế cụm định vị dừa 31 3.3.2 Phƣơng án thiết kế cụm gọt thân 33 3.3.3 Phƣơng án thiết kế cụm gọt chóp 35 3.3.4 Phƣơng án thiết kế cụm cắt đáy 37 3.4 Lựa chọn phƣơng án thiết kế máy gọt dừa tự động 40 Chƣơng XÂY DỰNG, CHẾ TẠO THIẾT BỊ THỰC NGHIỆM VÀ THỰC NGHIỆM 41 4.1 Xây dựng chế tạo thiết bị thực nghiệm 41 4.1.1 Xây dựng thiết bị thực nghiệm 41 4.1.2 Chế tạo thiết bị thực nghiệm 43 v 4.2 Thực nghiệm 44 4.2.1 Thực nghiệm khả gọt vỏ cắt đáy dừa 44 4.2.2 Xử lý kết thực nghiệm trình gọt cắt vỏ dừa 47 Chƣơng THIẾT KẾ MÁY GỌT DỪA TỰ ĐỘNG ĐỂ PHỤC VỤ XUẤTKHẨU 5.1 Nguyên lý hoạt động 52 5.2 Các công việc tính tốn thiết kế 53 5.3 Tính tốn thiết kế 54 5.3.1 Cụm định vị 54 5.3.2 Cụm cắt đáy 58 5.3.3 Cụm gọt vỏ thân 62 5.3.4 Cụm gọt vỏ chóp 63 5.4 Mô hình thiết kế hồn chỉnh 64 Chƣơng KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 65 6.1 Kết luận 65 6.2 Nhận xét 65 6.3 Kiến nghị 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 PHỤ LỤC 69 v 52 Trong [σ]: giới hạn bền, [σ] = 1,2 KN/cm2 Mx = 𝑀𝑚𝑎𝑥 = 4182.10-5 KN.cm Wx: Moment chồng uốn 𝐼𝑥 𝑊𝑥 = 𝑦𝑘 = 𝐼𝑥 𝑦𝑛 [9] Với Ix: Moment quán tính theo trục x Ix ≈ 0,05 d4 [9] => Ix = 0,05.304 = 40500 mm4 => Wx = 40500/15 = 2700 mm3 = 2,7.10-3 cm3 σmax= 4182.10-5/2,7.10-3 = 0,81 KN/cm2< 1,2 KN/cm2 d) Cơ cấu kẹp chữ V để cắt đáy 1 2 (1) Xy lanh khí nén (2) Chấu kẹp (3) Khung gá Hình 5.7: Cơ cấu tay kẹp cắt đáy Nguyên lý: Hệ xy lanh khí nén đồng thời tịnh tiến vào để ôm dừa, đồng thời xy lanh phụ trợ thức ba đƣớc gá đặt theo phƣơng thẳng đứng để đẩy cấu ôm dừa khoảng H, đồng thời dao đĩa vào để cắt đáy Áp dụng cơng thức tính lực đẩy lý thuyết 𝐹= 𝜋𝐷 ×𝑃 40 61 𝑁 [ 3] => D = 40×𝐹 𝜋 ×𝑃 F: Lực đẩy co vào lý thuyết (N) D: Đƣờng kính pittơng (mm) P: Áp suất hệ thống khí nén tác động lên pittông (bar), chọn P = 12 (bar) F = Fms = k.N k: hệ số ma sát, k = 0,3 - 0,6, chọn k =0,5 N: phản lực sinh trọng lƣợng Q cấu gây N = Q = m.g = V.∝.g Trong đó: V: thể tích cấu , V = 1,76.106 mm3 ∝: Khối lƣợng riêng Thép ∝ = 7,67.103 / m3 g: gia tốc trọng trƣờng, g = 9,81 m/s => N = 1,76.106.7.67.10-9.9,81.1000.4= 528,92 (N) => F = 0,5 264,46 =264,46 (N) => D = => d = 40×264,46 = 33,51 mm 3,14×3 𝐷2 − 40×𝐹 𝜋 ×𝑃 = 9.7mm, chọn d = 10 mm [3] Chọn hành trình L pittong L =250 mm 5.3.3.Cụm gọt vỏ thân ( 1) Xy lanh khí nén (2) Dao gọt vỏ thân (3) Gá dao (4) Đồ gá dẫn hƣớng Hình 5.8: Cụm dao gọt vỏ thân 62 Nguyên lý: Xy lanh (1) đẩy cụm dao gọt vỏ thân tịnh tiến gá đỡ vào cắt vỏ Sau hồn thành q trình gọt vỏ, xy lanh đẩy cụm cấu lùi vị trí ban đầu Do đặc tính dừa giống gỗ thơng số dao gọt dừa đƣợc thiết kế theo gỗ [1] Góc đặt dao đƣợc trình bày bảng 3.6 mục 3.1.5 (α1 α2) Lực đẩy xylanh trình bày mục 5.3.2 5.3.4 Cụm gọt vỏ chóp (1) Dao gọt vỏ chóp (2) Gá dao (3) Xy lanh Hình 5.9: Cơ cấu dao gọt chóp Ngun lý: xy lanh khí nén đẩy hệ khung dao (gồm dao lắp xoay 1200 ) tịnh tiến xuống để cắt phần vỏ chóp Sau hồn thành xy lanh đẩy hệ khung dao vị trí ban đầu Do đặc tính dừa giống gỗ thơng số dao gọt dừa đƣợc thiết kế theo gỗ [1] Góc đặt dao đƣợc trình bày bảng 3.6 mục 3.1.5 (α1 α2) Lực đẩy xylanh trình bày mục 5.3.2 63 5.4 Mơ hình thiết kế hồn chỉnh Hình 5.10: Mơ hình thiết kế máy gọt dừa tự động 64 Chƣơng KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 6.1 Kết luận Sau thời gian nghiên cứu, tham khảo tài liệu, tính tốn, thiết kế thiết bị thử nghiệm thử nghiệm đến luận văn đƣợc hoàn thành Kết đề tài là:  Khảo sát đƣợc đặc tính dừa (vùng phân bố, phân loại, tính chất lý, )  Xác định đƣợc quy trình gọt vỏ cắt đáy dừa tay, đề xuất quy trình gọt vỏ cắt đáy dừa máy  Phân tích, lựa chọn phƣơng án thiết kế phù hợp với nhu cầu thực tế  Chế tạo thiết bị thực nghiệm  Kiểm nghiệm khả hoạt động máy  Tính toán thiết kế cụm chi tiết máy  Thiết kế hoàn chỉnh 6.2 Nhận xét Máy gọt dừa tự động đƣợc thiết kế so với máy gọt dừa Việt Nam nhƣ giới có ƣu điểm nhƣợc điểm sau: Ƣu điểm  Tự động hóa hồn tồn khâu gọt vỏ cắt đáy dừa  Máy hoạt động theo chu trình khép kín  Sản phẩm đạt u cầu theo tiêu chuẩn xuất  Có thể cắt đƣợc nhiều loại dừa có kích cỡ khác  Sử dụng đơn giản Nhƣợc điểm  Máy có kết cấu cồng kềnh 65 6.3 Kiến nghị Do thời gian điều kiện nghiên cứu có hạn nên luận văn hoàn thành nhƣng chƣa thật đáp ứng kỳ vọng tác giả, kiến nghị sau đƣợc đề xuất nghiên cứu sau hoàn chỉnh máy đƣợc tốt hơn:  Thiết kế phận cấp lấy nguyên liệu tự động  Thiết kế tinh gọn kết cấu để máy  Thiết kế tinh gọn kết cấu để máy 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT [1] Máy thiết bị gia công gỗ - tập 1: Nguyên lý cắt gọt gỗ vật liệu gỗ/PGS.TS.Hoàng Hữu Nguyên – TS Hoàng Xuân Niên] [2] PGS.TS Phùng Hân, Quy hoạch thực nghiệm ứng dụng, NXB Trƣờng Đại học sƣ phạm kỹ thuật TP.HCM [3] Hệ thống điều khiển tự động khí nén - Nguyễn Ngọc Phƣơng, Nguyễn Trƣờng Thịnh [4] Nguyễn Bin – Các trình thiết bị cơng nghệ hóa chất thực phẩm, tập 2, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội [5] Nguyễn Bin – Các trình thiết bị cơng nghệ hóa chất thực phẩm, tập 1, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội [6] Hồ Viết Bình, Nguyễn Ngọc Đào, cơng nghệ chế tạo máy, NXB Trƣờng Đại học sƣ phạm kỹ thuật TP.HCM [7] Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí tập 1/Trịnh Chất –Lê Văn Uyển [8].Trần Quốc Hùng - Dung Sai Kỹ Thuật Đo- Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TpHCM [9] Lê Ngọc Hồng - Sức bền vật liệu – NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội 2006 TIẾNG NƢỚC NGOÀI [10] Department of Agricultural Engineering, KamphaengSaen Engineering Faculty, Kasetsar University, KamphaengSaen Campus, NakohnPathom 73140, Thailand [11] Department of Agricultural Engineering, Faculty of Engineering at Kamphaengsaen, KasetsartUniversity, Kamphaengsaen, Thailand 67 WEBSITE [12] Tìmhiểuvềcâydừa, http://sonongnghiep.bentre.gov.vn/trong-trot/cay-dua [13] Tìm hiểu dừa, http://www.thuongmai.vn/dua-viet-nam.html [14] Tìm hiểu dừa,http://www.dost- bentre.gov.vn /index.php?option=com_content&task=view&id=1444&Itemid=261 [15] Tìm hiểu dừa, http://www.bentre.gov.vn/drp/portal/lehoidua/v-1/t19/n/127 [16].Lợi ích nƣớc dừa, http://www.bentre.gov.vn/tacdungtuyetcuanuocdua [17] Các sản phẩm từ dừa, http://vietbao.vn/Kinh-te/Ben-Tre/cacsanphamtudua [18] Sản phẩm làm đẹp từ dừa, http://www.bentre.gov.vn/drp/portal/lehoidua/v-1/t3/n/140 [19] Thực phẩm từ dừa, http://vietbao.vn/Kinh-te/Ben-Tre/thucphamtudua [20].http://www.bing.com/images/search?q=young+coconut+machine&qpvt= young+coconut+machine&FORM=IGRE [21].Nhà sáng chế máy gọt dừa, http://www.thanhnien.com.vn/pages/20130801/letan-ky-nha-sang-che-miet-vuon.aspx [22].http://vi.wikipedia.org/wiki/Ma_s%C3%A1t [23] Máy gọt dừa dhspkt 68 PHỤ LỤC 1.1 Trái dừa nhiên liệu cho loại dừa xiêm xanh Bảng 1.1: Các thơng số kích thước khối lượng dừa xiêm xanh 69 1.2 Trái dừa nhiên liệu cho loại dừa xiêm đỏ Bảng 1.2: Các thơng số kích thước khối lượng dừa xiêm đỏ 70 1.3 Tráidừathànhphẩmcủadừaxiêmxanhvàdừaxiêmđỏ Bảng 1.3: Các thơng số kích thước khối lượng thùng dừa số 71 Bảng 1.4: Các thơng số kích thước khối lượng thùng dừa số 1.4 Thiếtkếmạchđiệnchomáy gọtdừatựđộng P2 Y1 P1 P5 Y2 Y3 P7 Y4 Y5 P13 Y11 P4 P14 Y12 P6 Y6 Y7 P15 Y13 P9 Y8 Y5 P11 Y9 P17 P16 Y14 P8 Y10 P18 Y16 Hình 1.1: Sơđồmạchkhínénđiềukhiểncácxylanh 72 P10 L1 L2 L3 N Q11 Q12 F1 6 F3 Q1 Q2 F2 F4 1U 1V 1W 1U 1V 1W M1 3~ M2 3~ Hình 1.2: Sơ đồ điều khiển động 24V S0 13 14 K1 13 P1 14 21 P1 13 K3 KT1 S1 14 KT1 P3 KT2 P4 P6 P5 P6 P7 P7 13 14 KT2 P8 KT2 P10 P8 P9 P10 P11 21 P2 22 A1 22 P3 A1 K1 K2 A2 P5 A1 K3 A2 KT2 KT1 K5 KT3 K7 K8 K6 K9 A2 0V P9 P14 P14 K13 P13 P17 K14 K15 P15 P18 K16 P14 P17 K17 P17 P18 K18 Hình 1.3 : Sơ đồ mạch điện điều khiển 73 K10 K11 K12 PHỤ LỤC 74 ...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THỊ CHÂU NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN MÁY GỌT DỪA TỰ ĐỘNG ĐỂ PHỤC VỤ XUẤT KHẨU NGÀNH: KỸ THUẬT... 4/2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THỊ CHÂU NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN MÁY GỌT DỪA TỰ ĐỘNG ĐỂ PHỤC VỤ XUẤT KHẨU NGÀNH: KỸ THUẬT... ngƣời Điều phần làm cho trình xuất dừa tƣơi uống nƣớc trở nên khó khăn Trên sở đó, việc nghiên cứu đề tài ? ?Nghiên cứu phát triển máy gọt dừa tự động để phục vụ xuất khẩu? ?? vấn đề cấp thiết Mục đích