Ng 3.1 Trình bày các thông số tổng hp ca tráidừa nguyên liệu

Một phần của tài liệu Nghên cứu và phát triển máy gọt dừa tự động để phục vụ xuất khẩu (Trang 26)

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

c phá v

, 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

Một phần của tài liệu Nghên cứu và phát triển máy gọt dừa tự động để phục vụ xuất khẩu (Trang 26)