3.1.2. C u t oăthôăđ i và hi năviăx ăd a
a) C u t oăthôăđ i: vỏ dừa già màu nâu thẫm, tr ng l ng 600 ÷ 650 g/qu , đ ẩm W = 30 ÷ 35%. Chu vi trung bình chiều ngang 56 ÷ 62 cm, chiều d c 60 ÷ 66 cm [1].
Hình 3.5: mặt cắt ngang của mạch đường kính lớn [1]
Hình 3.4: mặt cắt ngang của mạch đường kính nhỏ [1]
Vỏ x dừa khô từ ngoài vào trong có m t lớp mỏng vỏ, đến là phần c h c, các lớp s i d c đan chéo nhau từ cuống đến núm, phía trong là lớp màng mỏng. Mối liên kết theo chiều d c s i bền vững h n nhiều so với chiều h ớng tâm. Các s i có đ ng kính từ 0,15 ÷ 0,59 mm, chiều dài từ 17 ÷ 30 cm. Tỷ lệx trung bình 38,6% [1].
b) C u t o hi n vi c a s iă s ă d a: theo mặt cắt ngang c a s i thì m i lo i đ ng kính c a s i ch x dừa có c u t o riêng. Với s i nhỏ, dtb = 0,15 mm, mặt cắt ngang hình tròn, ru t tế bào sáng, giữa đen thẫm, vách s sinh vƠ th sinh khó phân biệt (hình 3.4). Đ ng kính m ch 11,38 µk, chiều dày vách tế bào 4,04 µk. Với s i trung bình, dtb = 0,37 mm, có mặt cắt hình ovan lệch, c u trúc m ch chồng ch t, các tế bào nhu mô, các qu n bƠo (hình 3.6), đ ng kính m ch 22,63 µk, chiều dày vách tế bào 4,12 µk. Với đ ng kính lớn, dtb = 0,59 mm, mặt cắt ngang hình cánh bèo, m ch phơn tán (hình 3.5), đ ng kính m ch 16,17 µk, chiều dày vách tế bào 3,69 µk. Trên mặt cắt d c không th y l thông ngang, tia h ớng tâm và tia tiếp tuyến (hình 3.7) [1].
3.1.3.Tính ch t hóa h c c aăx ăd a
Thành phần ch yếu c a x dừa là Celluylozo 38,9%; Litgonhin 32,5%; Pentoza 23,5%; Tro 1,67%; Lipid 0,256%; các ch t khác tan trong n ớc l nh 3,1%; trong n ớc nóng 3,7%; trong cồn benzen 2,7%; trong σaτH 18,9%. Đ pH 6,28 [1].
Hình 3.6: mặt cắt ngang của
3.1.4.Tính ch tăc ălỦăc a s iăx ăd a
Khối l ng riêng c a s i x dừa ph thu c vào c p kính c a s i và v trí s i trong vỏ qu dừa. Với dtb=0,15 mm có khối l ng riêng �=0,41 g/cm3, với dtb=0,37 mm có � =0,363 g/cm3, với dtb=0,59 mm có � =0,455 g/cm3. Đ ẩm b o hòa c a x dừa Wbh=8% [1].
Trong tựnhiên x dừa chu kéo nên đ bền kéo r t cao và ch u nh h ng r t lớn c p kính. Đ ng kính btb=0,15 mm có ng su t kéo � =155,0 MPa, với dtb= 0,37 mm có � =71,5 MPa, với dtb=0,59 có � =34,1 MPa [1].
Lực phá vỡ c a vỏ dừa gi m dần giai đo n ch a tr ng thành 75.5-53.3 N, tuyến tính giai đo n tr ng thƠnh 46.5 σ sau đó tiếp t c gi m 36,6N [1].
Dừa t i theo xu h ớng gi m sự phá h y, vỏ ngoài là các mô xốp và các s i x dần dần m t đi đ ẩm đ l i kho ng trống trong các mô. Theo đó , khi tr ng thƠnh h n vƠ vỏkhô h n thì lực phá v sẽ th p h n [1].
Đ c ng c a vỏ dừa cũng gi m nhanh sau th i gian th ph n trong giai đo n ch a tr ng thành 34,2-26,3 Nmm-1, gi m tuyến tính trong giai đo n tr ng thành 23,8 Nmm-1, gi m đến 19,6 Nmm-1 sau giai đo n tr ng thành.
Hình 3.8.Biểu đ lực phá vỡ của vỏ dừa sau khi thụ ph n [1]
L
ự
c phá v
ỡ
, N
Th i gian sau khi th ph n, ngày
3.1.5.D a sau khi c t g t
Do điều kiện thổ nh ỡng và cây giống nên dừa nguyên liệu c a Việt σam đặc biệt là các t nh miền Tây khá khác biệt so với dừa Thái Lan. Hiện t i trên thế giới cũng nh Việt Nam ch a có tiêu chuẩn về dừa xiêm g t xu t khẩu (ngo i trừ khối l ng) [22]. Các đối tác nhập khẩu cũng không đ a ra các yêu cầu về kích th ớc cũng ch l u ý về khối l ng. Do vậy, cần tiến hành kh o sát thực tế trên hai lo idừa xiêm xanh và dừa xiêm đỏ đ đề xu t các kích th ớc dừa xu t khẩu có liên quan.
Kết qu đo kích th ớc và cân khối l ng đ c trình bày b ng 1.3 và 1.4 (ph l c 1.3).
Hình 3.9: Biểu đ độ cứng của vỏ dừa sau khi thụ ph n [1]
Đ c ng c a v ỏ d ừ a, N mm -1 .
B ng 3.2: Trình bƠy các kích th ớc tổng h p về dừa thành phẩm . Thông s Giá tr Khối l ng (kg) 1,0 ± 0,1 h1 (cm) 9,0 ± 0,5 h2 (cm) 14,0 ± 0,5 d1 (cm) 12,0 ± 0,5 d2 (cm) 9,8 ± 0,5 α1 (0) 43 ± 2 α2 (0) 83 ± 2 3.1.6. Dao c t và ch đ c t g t d a
Dựa vƠo các đặc tính c a dừa (m c 3.1.2, 3.1.3, 3.1.4) cho phép ta kết luận phần vỏ dừa có các đặc tính gần nh g . Do đó có th sử d ng các hệ thống công th c gia công và chế biến g đ tính toán, áp d ng cho g t vỏ dừa.
Hình 3.11: các thông số của dao gọt [1] Trong đó: α là góc sau. β là góc cắt. � lƠ góc tr ớc. - Các thông số thích h p c a dao nh sau: Đối với các chi tiết có đ ng kính ≤ 40 mm thì góc cắt β = 25 ÷ 350 vƠ đ ng kính ≥ 40 mm thì góc cắt β = 35 ÷ 450 , góc nghiêng c a dao 5 ÷ 200, góc sau α = 13 - 150 [1].
L ỡi c a đĩa có nghiều lo i khác nhau vƠ đ c phân lo i theo tiết diện ngang b n c a: phẳng, hình côn, …
Tuy nhiên cũng cần tiến hành các thực nghiệm đ có đ c các thông số hình h c chính xác c a dao cắt và chếđ cắt g t dừa.
Hình 3.12: Dạng tiết diện ngang của lưỡi cưa đĩa [1]
Trong đó
- D lƠ đ ng kính ngoài c a l ỡi c a.
- d lƠ đ ng kính tr c c a l ỡi c a. - Kích th ớc c a l ỡi c a tra theo
3.2. Phân tích và đ xu t quy trình công ngh g t và c t v d a t đ ng 3.2.1. Phân tích
3.2.1.1. Ph ngăphápăg t d a th công
σg i th dùng dao g txung quanh trái dừa đ t o hình, sau đó dùng dao cắt phần chóp dừa sau đó dùng dao cắt ngang phầnđáydừa.
Hình 3.13: Quy trình gọt dừa thủ công
uăđi m
Tiết kiệm chi phí trong v n đềnăng l ng ch yếu s c ng i.
Sử d ng linh ho t m i lúc, m i n i.
Tiết kiệm chi phí trong v n đề mua d ng c cắt.
Nh căđi m
Biên d ng ngoài c a trái dừa s n phẩm ph thu c nhiều vào tay nghề ng i th .
Tốnnhiều s c lao đ ng.
D gây tai n n lao đ ng.
3.2.1.2. Ph ngăphápăg t v d a bằng máy a) Ph ngăphápăg t d a sử d ngădaoăđ nh hình
Nguyên lý:Trái dừa đ c đ nh v và chuy n đ ng quay tròn, dao đnh hình t nh tiến vào cắt dừa. Sau khi g t xong 2 bề mặt, dừa đ c l y ra và tiếp t c chuy n sang máy cắt đáy đ đ c t o hình nh yêu cầu.
uăđi m
σăng su t cắt g t cao.
Đ n gi n hóa quy trình đ nh v dừa.
Hình dáng bên ngoài c a s n phẩm t ng đối ổn đnh.
Gia công đ c nhiều kích cỡ dừa.
Nh căđi m
Ph thu c vào tay nghề c a ng i th (do dừa nguyên liệu đ c c p bằng tay).
D gây ra tai n n lao đ ng.
b)ăăPh ngăphápăsử d ngdaoăđnh hình k t h p c tăđáy
Nguyên lý: quá trình g t dừa t ng tự ph ng pháp sử d ng dao đ nh hình, sau đó dao cắt đáy t nh tiến vào cắt đ t đáy dừa t o hình dáng nh yêu cầu.
uăđi m
σăng su t cắt g t cao.
Đ n gi n hóa quy trình đ nh v dừa.
Hình dáng s n phẩm t ng đối ổn đnh.
Nh căđi m
Ch gia công đ c dừa có kích th ớc xác đnh.
Tồn t i phế phẩm.
Kết c u máy cồng kềnh.
c) C tăd aăd aătrênănguyênălỦămƠiăvôătơm
Nguyên lý: dao đ nh hình đ c gắn cố đnh trên 2 tr c quay ng c chiều nhau, dừa r i từ trên xuống ch m vào dao, dùng c m c c u vừa đ nh v vừa t o lực đè lên dừa cho dừa l t qua l hình giữa 2 dao.
Hình 3.16: Sơ đ nguyên lý gọt dừa theo nguyên lý mài vô tâm
uăđi m
σăng su t cắt g t cao.
Biên d ng ngoài thành phẩm ổn đ nh.
Gia công đ c nhiều lo i kích c dừa.
Nh căđi m
Thiết kế máy ph c t p.
B dao thiết kế ph c t p.
Dừa d vỡ.
3.2.1.3. Các yêu c u v máy thi t k
Đ cắt g t vỏ dừa đ t yêu cầu ph c v cho xu t khẩu cần đ a ra các ph ng án cắt g t c th vƠ các ph ng án nƠy đ m b o đ c các yêu cầu sau:
Máy tựđ ng hoàn toàn khâu cắt g t vỏ dừa.
T lệ hao h t th p.
Giá thành h p lý.
An toàn khi sử d ng.
3.2.2. Đ xu t quy trình công ngh g t v d a t đ ng
Căn c vào các phân tích m c 3.1.1 cũng nh hình d ng c a trái dừa nguyên liệu (d ng tròn xoay) đ đ n gi n hóa quá trình gá đặt dừa nên áp d ng theo nguyên lý tiện ngang trong quá trình cắt g t vỏ.
Quy trình g t và cắt vỏ dừa tự đ ng đ c đề xu t nh sau: trái dừa đ c c c u đnh v đ nh v trên bàn chông v trí làm việc số 1, sau đó c c u bánh răng truyền đ ngcho bàn xoay1200 chuy n trái dừa sang v trí làm việc số 2 đ g t vỏ thân dừa và bàn xoay 1200 chuy n sang v trí làm việc số 3 đ cắt phần chóp dừa. Cuối cùng bàn xoay 1200 trái dừa đ c chuy n sang v trí làm việcsố 1 đ cắt đáydừa.Các khâu g t vỏ và cắt đáy dừa ho t đ ng theo m t khâu khép kín. Qua nghiên c u công nghệđ g t và cắt vỏ dừa đ c đề xu t nh sau:
3.3. Ph ngăánăthi t k máy g t d aăt iăt đ ng
Từ quy trình công nghệ g t và cắt vỏ dừa t i đƣ đề xu t (m c 3.2), các c m chi tiết c a máy bao gồm:
Hình 3.18: Sơ đ khối máy gọt và cắt vỏ dừa tựđộng
Máy g t dừa đ c thiết kế với m c đích lƠ đ g t và cắt vỏ dừa đ ph c v cho nhu cầu xu t khẩu nên cần ph i tự đ ng hóa t t c các quá trình g t vỏ và cắt đáy dừa. Tuy nhiên trái dừa nguyên liệu có hình d ng tròn xoay cho nên việc c p nguyên liệu (trái dừa) trên chông sẽkhông chính xác do đó sẽ gây khó khăn cho các công đo n g t thân, g t chóp và cắt đáy vƠ t lệ phế phẩm cao. Do đó phần c p liệu và phần thu s n phẩm sẽ đ c thực hiện bằng tay.
3.3.1 Ph ngăánăthi t k c măđnh v d a
a)ăPh ngăánă1:ăđnh v dừa bằng ph u ch p vƠ điều khi n hành trình piston đi xuống bằng c m biến từ.
1. Xy lanh khí nén 2. Trục nối phểu 3. Phểu chụp 4. Trái dừa 5. Bàn chông 6. Trục bàn chông
Hình 3.19: Sơ đ nguỔên lý định vị trái dừa nguyên liệu theo phương án 1
Nguyên lý: tr ng thái ban đầu (v trí số 1) trái dừa nguyên liệu đ c c p bằng tay lên bàn chông. Piston sẽ thực hiện hƠnh trình đi xuống đ ép trái dừa nguyên liệu xuống bàn chông. Sau đó piston sẽ thực hiện hƠnh trình đi lên.
uăđi m
Chế t o đ n gi n.
Giá thành h p lý.
Nh căđi m
b)ăPh ngăánă2:ăđnh v dừa bằng ph u ch p vƠ điều khi n piston đi xuống bằng c m biến lực.
1. Xy lanh khí nén 2. Trục nối phểu 3. Phểu chụp 4. Trái dừa 5. Bàn chông 6. Trục bàn chông
Hình 3.20: Sơ đ nguỔên lý định vị trái dừa nguyên liệutheo phương án 2
Nguyên lý: tr ng thái ban đầu (v trí số 1) dừa nguyên liệu đ c c p bằng tay lên bàn chông. Piston sẽ t nh tiến đẩy trái dừa nguyên liệu xuống bàn chông m t lực F. Sau đó piston sẽ t nh tiến đi lên.
uăđi m
Chế t o đ n gi n.
Thao tác d dàng.
Đ tin cậy cao.
Nh căđi m
c)ăSoăsánhăcácăph ngăán
B ng 3.3: So sánh ph ng án thiết kế c m đnh v dừa nguyên liệu
TT Tiêu chí so sánh Các ph ng án υh ng án 1 υh ng án 2 1 C u t o Đ n gi n Đ n gi n 2 Thao tác vận hành D dàng D dàng 3 M c đ ổn đ nh T ng đối Cao
4 Giá đầu t Th p Cao
3.3.2. Ph ngăánăthi t k c m g t thân
a)ăPh ngăánă1:ăDao chuy n đ ng t nh tiến đ g t vỏ bên theo nguyên lý tiện ngang điều khi n hành trình piston đi xuống bằng c m biến từ.
1. Piston 2. Dao 3. Khung định vị dao 4. Trái dừa 5. Bàn chông 6. Trục bàn chông
Nguyên lý: trái dừa quay 1200 (v trí số 2). Piston sẽ thực hiện hành trình t nh tiến ngang m t kho ng S đ đẩy dao vào g t thân. Sau khi hoàn thành quá trình g t thân piston t nh tiến về v trí ban đầu.
uăđi m Chế t o đ n gi n. Thao tác d dàng. Giá thành h p lý. Nh căđi m Đ tin cậy t ng đối.
b)ăPh ngăánă2:ăC c u tr t t nh tiến dao theo ph ng ngang đ g t vỏ thân.
1. Khung định vị dao 2. Dao 3. Cơ c u trượt 4. Trái dừa 5. Bàn chông 6. Trục bàn chông
Nguyên lý: trái dừa quay 1200 (v trí số 2). C c u tr t sẽđẩy dao vào g t vỏ thân. Sau khi hoàn thành quá trình g t vỏ thơn c c u tr t t nh tiến về v trí ban đầu. uăđi m Thao tác d dàng. Giá thành h p lý. Nh căđi m C c u tr t cồng kềnh. c)ăSoăsánhăcácăph ngăán
B ng 3.4: So sánh phương án thiết kế cụm dao gọt thân
TT Tiêu chí so sánh Các ph ng án υh ng án 1 υh ng án 2 1 C u t o Đ n gi n Ph c t p 2 M c đ ổn đ nh Cao Cao 3 Giá đầu t Th p Th p 3.3.3. Ph ngăánăthi t k c m g t chóp
a)ă ă Ph ngă ánă 1:ă ăpiston t nh tiến khung dao cắt theo ph ng thẳng đ ng đi xuống bằng c m biến từ.
Nguyên lý: Trái dừaquay 1200 (v trí số 3). Piston sẽ t nh tiến đi xuống m t kho ng S đẩy khung dao đ cắt chóp dừa. Sau khi hoàn thành quá trình g t chóp piston t nh tiến ng c về v trí ban đầu.
uăđi m
Đ tin cậy cao.
Giá thành h p lý.
Nh căđi m
Kết c u cồng kềnh.
1. Piston 2. Khung lắp dao 3. Dao 4. Trái dừa 5. Bàn chông 6. Trục bàn chông
Hình 3.23: Sơ đ nguyên lý gọt chóp trái dừa theo phương án 1
b) Ph ngă ánă 2: Dao chuy n đ ng t nh tiến đ g t chóp theo nguyên lý tiện ngang điều khi n piston xuống bằng c m biến từ.
Nguyên lý:Trái dừaquay 1200 (v trí số 3). Piston sẽ thực hiện hƠnh trình đi ngang m t kho ng S đ đẩy dao vào g t chóp. Sau khi hoàn thành quá trình g t chóp piston t nh tiến ng c về v trí ban đầu.
uăđi m
Thao tác d dàng.
Nh căđi m
Đ tin cậy r t th p.
1. Piston 2. Khung lắp dao 3. Dao
4. Trái dừa 5. Bàn chông 6. Trục bàn chông
Hình 3.24: Sơ đ nguyên lý gọt chóp trái dừa theo phương án 2
c)ăSoăsánhăcácăph ngăán
B ng 3.5: So sánh phương án thiết kế cụm dao gọt chóp
Tiêu chí so sánh Các ph ng án
υh ng án 1 υh ng án 2
1 C u t o Đ n gi n Đ n gi n
2 M c đ ổn đnh Cao R t th p
3.3.4. Ph ngăánăthi t k c m c tăđáy a)ăăPh ngăánă1:ăcắt đáy dùng dao đĩa
Nguyên lý:Trái dừaquay 1200 (v trí số 1). 2 piston bố trí theo ph ng ngang đi vƠo kẹp chặt dừa đồng th i piston phía d ới đẩy dừa r i khỏi bƠn chông. Dao đĩa đi vƠo cắt đáy.
uăđi m
Đ tin cậy cao.
Nh căđi m
Kết c u cồng kềnh.
1. Piston 2. T m kẹp 3. Trái dừa 4. Dao đĩa