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
b) Ph ngăánă2: cắt đáy dùng dao c a
1. Piston 2. Khung lắp dao 3. Dao
4. Trái dừa 5. Bàn chông 6. Trục bàn chông
Hình 3.26: Sơ đ nguyên lý cắt đáỔ dừa theo phương án 2
Nguyên lý:Trái dừaquay 1200 (v trí số 1). Piston sẽ thực hiện hƠnh trình đi ngang m t kho ng S đ đẩy dao vào cắt đáy dừa. Sau khi hoàn thành quá trình cắt chóp piston t nh tiến ng c 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 th p.
că)ăSoăsánhăcácăph ngăán
B ng 3.6: So sánh phương án thiết kế cụm dao cắt đáỔ
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 Cao
3 Giá đầu t Cao Th p
3.4. L a ch năph ngăánăthi t k máy g t d a t đ ng
Từ việc phân tích các ph ng án thiết kế cho từng c m cắt g t m c 3.3 ta ch n máy ph ng án thiết kếmáy theo ph ng án 1 cho từng c m máy.
B ng 3.7: Lựa chọn phương án thiết kế
TT Tên b phận υh ng án 1
1 C m đnh v Piston t nh tiến hƠnh trình theo ph ng thẳng đ ng. 2 C m g t thân Piston t nh tiến hƠnh trình theo ph ng ngang. 3 C m g t chóp Piston t nh tiến hƠnh trình theo ph ng thẳng đ ng. 4 C m cắt đáy Piston t nh tiến theo ph ng ngang đ kẹp chặt
đồng th i piston đẩy dừa khỏi bƠn chông va dao đĩa đi vƠo cắt đáy dừa.
Chương 4
XÂY D NG, CH T O THI T B TH C NGHI M VÀ TH C NGHI M
4.1. Xây d ng và ch t o thi t b th c nghi m 4.1.1. Xây d ng thi t b th c nghi m
a) Các thông s đ thi t k thi t b th c nghi m với trái dừa nguyên liệu đ c ch n theo b ng 3.3 m c 3.1.
b) Nguyên lý thi t k
Hình 4.1: Sơđ nguyênlýthiếtbịgọtdừath nghiệm
Nguyên lý: C p dừa bằng tay lên bƠn chông, điều ch nh c m c c u ch p dừa đi xuống đ đnh v dừa xuống bàn chông. Đ ng c truyền moment xoắn làm dừa quay, t nh tiến ngang dao đ nh hình đ g t phần thân dừa, sau khi g t xong t nh tiến dao về v trí ban đầu. T nh tiến dao g t chóp đi vƠo phía đối diện đ g t chóp dừa, sau khi g t xong t nh tiến dao về v trí ban đầu. Ta tiến hành nguyên công khác đ cắt phần đáy dừa bằng cách thay đổi bàn chông bằng b phận kẹp đ cắt phần còn l i c a dừa bằng l ỡi c a. HoƠn thƠnh xong m t chu trình g t t o hình cho dừa.
c) C u trúc thi t b C mc c u đnhv C mc c udaođ nhhình C mc c u cắt đáy Đ ngc Bànchông Tr cbànch ông Tay quay L ỡidaođ nhhình C c utr t L ỡidao cắt đáy C m cắt đáy Ph uch p Tr cvitme
Hình 4.2: Sơđ khốithiếtbịthực nghiệm
d) Ph ngăánăthi t k
Thiết b thử nghiệm đ c thiết kế và chế t o với m c đích đ xác đ nh nh h ng tốc đ quay c a đ ng c vƠ các thông số hình h c c a dao đến năng su t g t vỏ và cắt đáy dừa. Do đó mô hình thiết b thử nghiệm ch dừng l i m c bán tự đ ng.
1. Cụmdaogọtchóp 2. Cụmdao cắt đáỔ 3. Cụmdao cắt thân 4. Khungmáy 5. Cụmcơc uchụpđầu 6. Độngcơ 7. Cụmđ gáđể cắt đáỔ
Hình 4.3: Môhìnhthiếtbịthử nghiệm
4.2. Th c nghi m
4.2.1. Th c nghi m kh nĕngăg t v và c tăđáyăd a a) M căđíchăth c nghi m
Xác đ nh các thông số hình h c c a dao g t, dao cắt đáy vƠ các tốc đ liên quan đ đ m b o cho quá trình g t vỏ và cắt đáy dừa đ t hiệu qu cao.
b) Thi t b th c nghi m
Thiết b thực nghiệm (thiết b thực nghiệm đƣ chế t o).
Công su t đ ng c 0.75 kW.
Số vòng quay 300-500 v/ph đ c điều khi n bằng biến tần.
Hình 4.5: Máygọtdừa thực nghiệm
c) Nguyên li u th c nghi m
Nguyên liệu thực nghiệm là dừa xiêm xanh đ c l y từ c s dừa σăm Long Gò V p có khối l ng: 1.7 ± 0.1 kg, đ ng kính trái D = 15 ± 1.0 cm, chiều cao trái H = 17 ± 1.0 cm.
C mđnhv C m cắt đáy
C m g t chóp
Hình 4.6: kíchthướctráidừathực nghiệm
d) Mô t quá trình th c nghi m
Trái dừa đ c c p bằng tay (cuống dừa v trí phía d ới) lên bàn chông, điều ch nh vitme cho ch p dừa đi xuống đ đnh v dừa trên bƠn chông. Đ ng c truyền moment xoắn làm cho trái dừa xoay (tốc đ xoay có th đ c điều khi n bằng b biến tần). Dao đ nh hình g t bên và g t chóp lần l t t nh tiến ngang đi vƠo đ g t vỏ vƠ sau đó cắt đáy.
(a)Đnh v dừa trên bàn chông (b) Dao t nh tiến ngang đ g t vỏ thân (c) Dao t nh tiến ngang đ g t vỏ chóp (d) Dao t nh tiến ngang đ cắt đáy
Hình 4.7: Quátrình thực nghiệm gọtvà cắt vỏdừa
(a) (b)
(c)
e) Th c nghi m
Các thông số thí nghiệm: tốc đ quay c a đ ng c vƠ góc cắt β c a dao.
Tiến hành thí nghiệm ng với 3 m c c a hai thông số tốc đ quay c a đ ng c và góc cắtβ c a dao. ng với m i m c đ c thực hiện 3 lần và m i lần thực nghiệm 3 trái dừa nguyên liệu. T t c đ c trình bày b ng 4.1
B ng 4.1: Số liệu thực nghiệm tốc độ vòng quay và góc cắt của dao
Góc cắt β Tđốc (v/ph) Lần Số l ng (trái) T lệ thành công (%) Góc cắt β =30º 300 1 3 50 2 3 55 3 3 60 400 1 3 70 2 3 65 3 3 70 500 1 3 75 2 3 75 3 3 80 Góc cắt β=35º 300 1 3 70 2 3 74 3 3 75 400 1 3 75 2 3 80 3 3 75 500 1 3 85 2 3 80 3 3 75 Góc cắt δ =40º 300 1 3 75 2 3 80 3 3 85 400 1 3 75 2 3 70 3 3 80 500 1 3 90 2 3 95 3 3 85
f) Nh n xét
Qua số liệu thực nghiệm b ng 4.1 cho th y
G t vỏ dừa theo nguyên lý trên là kh thi.
Tăng số vòng quay c a đ ng c vƠ điều ch nh l i góc cắt c a dao đ g t hết phần vỏ c a trái dừa.
4.2.2. Xử lý k t qu th c nghi m quá trình g t và c t v d a
Đ ch n số vòng quay h p lý ta ch n ph ng án thực nghiệm yếu tố toàn phần. Yếu tố nh h ng đến quá trìnhgóc cắt (Z1), số vòng quay (Z2). Hàm m c tiêu cần đ t đ c hiệu qu g t vỏ và cắt đáy cao nh t.
Đ quy ho ch thực nghiệm toàn phần, tiến hành bố trí thí nghiệm thay đổi đồng th i yếu tố, m i yếu tố đ c tiến hành 3 m c: m c trên, m c d ới, m c c s đ thí nghiệm tơm ph ng án.
M c trên, m c d ới đ c trình bày b ng 4.2, ma trận quy ho ch thực nghiệm đ c trình bày b ng 4.3.
B ng 4.2: Các m c thực nghiệm
a) L p ma tr n quy ho ch
Với hai yếu tố số vòng quay và góc cắt (k=2), m i yếu tố có hai m c là m c trên và m c d ới và 3 thí nghiệm trung tâm. Vậy số thí nghiệm đ c tiến hành là: N=22+3=7 thí nghiệm.
Đ tiện cho việc tính toán, ta chuy n từ hệ tr c tự nhiên Z1,Z2 có th nguyên sang hệ tr c không th nguyên mã hóa. Việc mƣ hóa đ c thực hiện d dàng nh ch n tâm c a miền đ c nghiên c u làm gốc t a đ .
Trong hệ mã hoá không th nguyên ta có đ c:
M c trên : kí hiệu (+)
M c trên 0 : kí hiệu (0)
M c trên : kí hiệu (-)
Ta có công th c chuy n từ hệ đ n v thực qua đ n v mã hóa không th nguyên. 0 = + 2 , = 1 ÷ 3.68 [2] ∆ = − 2 , = 1 ÷ 3.69 [2] = − 0 ∆ , = 1 ÷ 3.70 [2] B ng 4.3: Ma trận quy hoạch thực nghiệm
b) Thi t l păph ngătrìnhăh i quy mô t nhăh ng các y u t đ n quá trình nghiên c u
Tính h s h i quy
Các hệ số hồi quy đ c tính theo công th c toán h c nh sau:
0 = =1 3.93 [2]
Từ các số liệu thực nghiệm trên tính đ c: b0=76; b1=9,75; b2=7,75
Ph ng trình hồi quy theo toán h c: Y=b0+b1X1+b2X2 (3.76) [2] = 76 + 9,75X1+ 7,75X2
Nh năxét:ăSự có mặt c a các giá tr b1, b2 trong ph ng trình hồi quy cho th y c hai yếu tố số vòng quay vƠ góc cắt đều nh h ng đến quá trình g t vỏ vƠ cắt đáy dừa.
c) Ki măđ nhăỦănghƿaăc a h s h i quy và s t ngăthíchăc aăph ngătrìnhă h i quy v i th c nghi m.
Ba thí nghiệm trung tơm vƠ thu đ c 3 giá tr 0 và 0.
B ng 4.4: Kết qu của 3 thí nghiệm trung tâm
υh ng sai lặp l i �2 �2 = 0 − 0 2 3 =1 0 −1 3.8 2 = 8 3−1= 4 (n0 là số thí nghiệm tơm ph ng án). Hệ số hồi quy đ c ki m đnh theo tiêu chuẩn Student [2].
=
�
� = �2 = 4
Tính đ c t0= 76; t1= 9,75; t2= 7,75 Tra b ng [2] với p=0,05 , f=n0-1=1 Suy ra tp(f)= tp(2)=4.30
Kết qu các tj > tp(f) do đó các hệ số hồi quy điều có nghĩa.
d)Ki măđ nhăs ăt ngăthíchăc aăph ngătrìnhăh iăquyăv iăth cănghi mătheoă tiêuăchu năFisher
B ngă4.5: Các số liệu dùng để tính phương sai tương thích
: giá tr thực nghiệm. ∗: giá tr từ ph ngtrìnhhồiquy. �2 = − ∗ 2 − =1 3.58 2 = 32,5 4−3= 32,5
Trong đó: N là số thí nghiệm, E hệ số hồi quy (b0, b1, b2)
=�2
�2 3.57 2 =32,5
Tra b ng 4 [3] ta đ c F(1-p)(f1,f2) Với p=0,05 f1 = N-E = 4-3=1; f2=E=3. Thì F(1-p)(f1,f2) = 10,1. Do F<F(1-p)(f1,f2) nên ph ng trình t ng thích với thực nghiệm. e) Tính h s xácăđ nh R2 đ đánh giá chính xác c a ph ng trình hồi quy. B ng 4.6: Các số liệu để tính hệ sốồác định Tínhăđ c 2 = 1− −4 ∗ 2 =1 − 4 2 =1 3.95 [2] = 1− 32,5 650,68 = 0,95
Nh n xét: R2 tiến gần tới 1, do đó ph ng trình hồi quy có đ chính xác cao. Với kết qu ki m đ nh trên, ta th y hai yếu tố tốc đ vòng quay và góc cắt đều nh h ng đến quá trình g t vỏ và cắt đáy dừa. Vậy, dựa vào kết qu thử nghiệm và kết qu xử lý số liệu thực nghiệm, đ tiến hành thiết kế máy g t dừa tự đ ng hoàn ch nh.
Ch ngă5
THI T K MÁY G T D A T Đ NGăĐ PH C V
XU T KH U 5.1. Nguyên lý ho tăđ ng
Qua các phân tích về công nghệ g t vỏ và cắt đáy dừa vƠ ph ng án thiết kế đƣ lựa ch n, nguyên lý máy g t vỏ và cắt đáy c a dừa đ c trình bƠy nh sau:
Hình 5.1: Sơ đ nguyên lý máy gọt dừa tựđộng theo phương án 1
Nguyên lý ho tăđ ng: Dừa nguyên liệu đ c c p bằng tay lên bàn chông v trí làm việc số 1. Piston t nh tiến đi xuống đ đnh v dừa trên bƠn chông sau đó t nh tiến đi lên. M máy, bàn xoay 1200 trái dừa nguyên liệu đ c d ch chuy n sang v trí g t vỏ thân lúc này dao g t thân t nh tiến đi vƠo vƠ tiến hành quá trình g t vỏ. Sau khi hoàn thành dao lùi về v trí ban đầu. Tắt máy và c p dừa nguyên liệu vào v trí làm việc số1. Quá trình đnh v dừa trên bàn chông giống nh ban đầu. M máy,
piston t nh tiến khung dao đi xuống đ g t chóp, sau khi hoàn thành khung dao t nh tiến đi lên. Tắt máy, tiếp t c c p trái dừa số 3 vao v trí làm việc số 1. Quá trình đnh v dừa trên bàn chông thực hiện t ng tự nh ban đầu. M máy, bàn xoay 1200 trái dừa số 1 đ c di chuy n về v trí làm việc số 1 và tiến hành cắt đáy dừa. Quá trình cắt đáy đ c mô t nh sau:
C c u xy lanh 2 bên t nh tiến ngang đi vƠo đ kẹp chặt dừa qua c c u tay kẹp. Đồng th i piston khung c c u này t nh tiến lên m t kho ng H, lúc này trái dừa r i khỏi bàn chông. Dao cắt đáy quay vƠ t nh tiến đi vƠo đ tiến hành cắt đáy.
Quy trình cắt g t dừa ho t đ ng liên t c theo m t khâu kép kín. Sau 20 giây ta thu đ c s n phẩm dừa xu t khẩu hoàn ch nh vƠ sau đó c p dừa nguyên liệu.
5.2. Các công vi c tính toán và thi t k
Tính toán c m đnh v .
Tính toán c m cắt đáy.
Tính toán c m dao g t vỏ thân.
5.3. Tính toán và thi t k 5.3.1. C măđ nh v
1. Xy lanh khí nén 2. T m đỡ xy lanh 3. Khớp nối 4. Phểu chụp 5. Bàn chông 6. Trục bàn chông 7. Puli 8. bi SKF 51204 9. bi SKF 61904- 2R51