Luận văn Thiết kế, chế tạo máy bóc vỏ tỏi tự động (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Thiết kế, chế tạo máy bóc vỏ tỏi tự động (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN ĐÌNH VŨ THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY BÓC VỎ TỎI TỰ ĐỘNG NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204 S KC 0 0 4 0 0 7 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2013
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN ĐÌNH VŨ THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY BÓC VỎ TỎI TỰ ĐỘNG NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2013
3. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN ĐÌNH VŨ THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY BÓC VỎ TỎI NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS ĐẶNG THIỆN NGÔN Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2013
4. LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: NGUYỄN ĐÌNH VŨ Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 01/01/1982 Nơi sinh: Bình Định Quê quán: Đập Đá, An Nhơn, Bình Định Dân tộc: Kinh Địa chỉ liên lạc: 93 Phƣơng Danh, Đập Đá, An Nhơn, Bình Định Điện thoại nhà riêng: 0983.314.489 E-mail: nguyendinhvuck@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Đại học: Hệ đào tạo: Chính qui Thời gian đào tạo từ 09/2000 đến 01/2005 Nơi học: Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TPHồ Chí Minh Ngành học: Cơ Khí Chế Tạo Máy Môn thi tốt nghiệp: Pro/Engineer, PLC, Khí nén Ngày & nơi thi tốt nghiệp: 01/2005 tại Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP TP.HCM III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 2005 – 2007 Công ty TNHH Nissei Electric VN Nhân viên kỹ thuật 2007-2009 Công ty TNHH Hankook Tower Crane Nhân viên kỹ thuật 2009 - 2013 Trƣờng CĐN CĐ – XD – NL Trung Bộ Giáo Viên i
5. LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2013 (Ký tên và ghi rõ họ tên) Nguyễn Đình Vũ ii
6. LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn, tôi đã nhận đƣợc sự hƣớng dẫn, giúp đỡ quý báu rất nhiều từ nhà trƣờng, thầy cô, gia đình và bạn bè. Để hoàn thành luận văn này, trƣớc tiên tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy hƣớng dẫn khoa học PGS.TS Đặng Thiện Ngôn. Thầy đã dành nhiều thời gian, tâm huyết, nhiệt tình hƣớng dẫn, góp ý và động viên tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn. Cảm ơn quý thầy cô Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TPHCM đã tận tình giảng dạy, truyền đạt những kiến thức nền tảng và chuyên môn cho tôi trong thời gian qua. Cảm ơn quý thầy cô trong khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình làm bài đến khi hoàn thành. Cảm ơn Ban Giám Hiệu và quý thầy cô Trƣờng Cao Đẳng Nghề Cơ Điện, Xây Dựng và Nông Lâm Trung Bộ đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành khóa học. Cảm ơn gia đình, bạn bè và những ngƣời thân luôn luôn động viên, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện luận văn này. Xin chân thành cảm ơn! iii
7. TÓM TẮT Đề tài: “Thiết kế, chế tạo máy bóc vỏ tỏi tự động” bằng khí nén với năng suất: 43 -72kg/h. Trong cuốn luận văn này, nôi dung đƣợc trình bày nhƣ sau: Tìm hiểu về các giống tỏi đƣợc trồng ở Việt Nam. Chọn giống tỏi thích hợp để thử nghiệm bóc vỏ tỏi. Khảo sát các phƣơng pháp bóc vỏ tỏi và lựa chọn phƣơng án thiết kế.Tính toán vận tốc khí thoát ra từ đầu phun. Từ đó, tiến hành thử nghiệm khả năng bóc vỏ tỏi . Xác định cách bố trí các đầu phun trên buồng bóc và s ử dụng phần mềm ANSYS 12 để mô phỏng dòng khí chuyển động để phân tích vận tốc, mật độ dòng khí và mật độ rối trong buồng bóc. Từ đó, lựa chọnphƣơng án tối ƣu để chế tạo mô hình buồng bóc. Thử nghiệm và đánh giá khả năng bóc vỏ tỏi trong buồng bóc. Tính toán, thiết kế máy bóc vỏ tỏi. Chế tạo, lắp ráp và kiểm tra để hoàn thiện máy. ABSTRACT Project: "Design and manufacturing automatic peeler garlic machine " by compressed air with capacity: 43-72 kg/h. In thesis, the content is presented as follows: Studying about garlics variety Viet Nam. Choice appropriate kind of garlic to conduct an experiment modeling for peelingthe cover of garlic. Survey methods of peeling cover of garlic and selection the method for that design. Coputation the air velocity which exiting from the nozzle. Thence, perform to test peeling capacity of cover garlic. Determine layout of nozzles on chamber of peelingand use ANSYS 12 software to simulate air flow moves to analyse the velocity, density and turbulent intensity in chamber of peeling. Thence, choice the optimal option to manufacturethe modeling of peeling chamber. Test and evaluate the capability peeling in peeling chamber. Then carry out to computate and design peeling machine. Perform to manufacture the machine, assemble and test to complete the machine. iv
8. MỤC LỤC TRANG Trang tựa 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 CÁC HÌNH x DANH SÁCH CÁC BẢNG xiii Chƣơng 1: MỞ ĐẦU 1 1.1 Đặt vấn đề 1 1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn đề tài 2 1.3 Mục tiêu nghiên cứu đề tài 4 1.4 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 4 1.4.1 Đối tƣợng nghiên cứu 4 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu 4 1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu 5 1.6 Kết cấu của đề tài 5 Chƣơng 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 6 2.1 Giới thiệu về tỏi 6 2.1.1 Các thành phần hóa học có trong tỏi 9 2.1.2 Phân bố 10 2.2 Các phƣơng pháp bóc vỏ 13 2.2.1 Bóc vỏ tỏi thủ công 13 2.2.1.1 Bóc vỏ tỏi bằng tay 13 2.2.1.2 Bóc vỏ tỏi bằng dụng cụ 14 v
9. 2.2.2 Bóc vỏ tỏi bằng máy 15 2.2.2.1 Các phƣơng pháp bóc vỏ tỏi khô 15 2.2.2.2 Phƣơng pháp bóc vỏ tỏi ƣớt 17 2.3 Các nghiên cứu liên quan tới đề tài 18 2.3.1 Các nghiên cứu ngoài nƣớc 18 2.3.1.1 Máy bóc tỏi khô 18 2.3.1.2 Các bài báo nghiên cứu của nƣớc ngoài 19 2.3.2 Các nghiên cứu trong nƣớc 20 Chƣơng 3: Ý TƢỞNG VÀ PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY BÓC VỎ TỎI 21 3.1 Các yêu cầu thiết kế 21 3.2 Các phƣơng án thiết kế 21 3.2.1 Phƣơng án bóc vỏ tỏi kết hợp buồng nạp và cylon 22 3.2.1.1 Sơ đồ nguyên lý 22 3.2.1.2 Nguyên lý hoạt động 22 3.2.1.3 Ƣu và nhƣợc điểm 23 3.2.2 Phƣơng án bóc vỏ tỏi sử dụng buồng bóc 23 3.2.2.1 Sơ đồ nguyên lý 23 3.2.2.2 Nguyên lý hoạt động 24 3.2.2.3 Ƣu và nhƣợc điểm 24 3.3 Chọn phƣơng án thiết kế 25 Chƣơng 4: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 26 4.1 Phƣơng trình trạng thái 26 4.2 Vận tốc âm 27 4.3 Tính toán dòng khí bằng các hàm khí động và biểu đồ. 27 4.4 Lƣu lƣợng khí nén qua đầu phun 28 Chƣơng 5: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY BÓC VỎ TỎI 29 5.1 Tính toán đầu phun. 29 5.1.1 Tính toán vận tốc đầu vào của đầu phun 29 5.1.2 Tính toán vận tốc đầu ra của đầu phun 30 vi
10. 5.2 Thử nghiệm khả năng bóc vỏ tỏi 32 5.2.1 Khảo sát tép tỏi 32 5.2.2 Máy nén khí và đồng hồ bấm thời gian 32 5.2.3 Xác định các thông số để bóc vỏ tỏi 33 5.2.4 Kết quả thử nghiệm 34 5.2.5 So sánh các kết quả thử nghiệm 36 5.3 Mô phỏng buồng bóc 36 5.3.1 Thiết kế sơ bộ buồng bóc 36 5.3.2 Điều kiện mô phỏng 37 5.3.3 Mô phỏng xác định khoảng cách đặt đầu phun 38 5.3.3.1 Mô phỏng 1 38 5.3.3.2 Mô phỏng 2 40 5.3.3.3 Mô phỏng 3 42 5.3.3.4 Mô phỏng 4 44 5.3.3.5 Kết quả mô phỏng xác định khoảng cách đặt đầu phun 46 5.3.4 Mô phỏng xác định góc nghiêng đầu phun 46 5.3.4.1 Mô phỏng 1 46 5.3.4.2 Mô phỏng 5 47 5.3.4.3 Mô phỏng 6 49 5.3.4.4 Kết quả mô phỏng xác định góc nghiêng đầu phun 51 5.4 Thử nghiệm và đánh giá buồng bóc vỏ tỏi 51 5.4.1 Khảo sát tép tỏi 51 5.4.2 Máy nén khí và đồng hồ bấm thời gian 51 5.4.3 Mô hình thử nghiệm 52 5.4.4 Kết quả thử nghiệm 53 5.4.5 Xử lý số liệu 55 5.4.5.1 Nghiên cứu ảnh hƣởng của các yếu tố thời gian và áp suất liên quan đến chất lƣợng bóc sạch vỏtép tỏi. 55 5.4.5.2 Thực nghiệm quá trình bóc sạch vỏ tép tỏi 56 vii
11. 5.4.5.3 Lập ma trận quy hoạch 57 5.4.5.4 Thiết lập phƣơng trình hồi quy mô tả ảnh hƣởng của các yếu tố đến quá trình nghiên cứu 58 5.4.5.5 Kiểm định ý nghĩa của hệ số hồi quy và sự tƣơng thích của phƣơng trình hồi quy với thực nghiệm 59 5.4.5.6 Kiểm định sự tƣơng thích của phƣơng trình hồi quy với thực nghiệm theo tiêu chuẩn Fisher 60 5.4.5.7 Tính hệ số xác định 61 5.5 Thiết kế các bộ phận của máy bóc vỏ tỏi 61 5.5.1 Thiết kế buồng bóc 62 5.5.1.1 Yêu cầu thiết kế 62 5.5.1.2 Thiết kế buồng bóc 62 5.5.2 Thiết kế phễu cấp liệu 63 5.5.2.1 Yêu cầu thiết kế 63 5.5.2.2 Thiết kế phễu cấp liệu 63 5.5.3 Thiết kế khung máy 64 5.5.3.1 Yêu cầu thiết kế 64 5.5.3.2 Thiết kế khung máy 64 5.5.4 Thiết kế mạch điều điều khiển 64 5.5.4.1 Yêu cầu thiết kế 64 5.5.4.2 Thiết kế mạch điều khiển 65 Chƣơng 6: CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ 69 6.1 Chế tạo 69 6.1.1 Buồng bóc 69 6.1.2 Phễu cấp liệu 70 6.1.3 Khung máy 71 6.1.4 Lắp đặt các phần tử điện điều khiển. 72 6.1.5 Máy bóc vỏ tỏi đƣợc chế tạo hoàn chỉnh: 73 6.2 Hoạt động thử nghiệm và đánh giá 73 viii
12. 6.2.1 Hoạt động thử nghiệm của máy bóc vỏ tỏi 73 6.2.2 Đánh giá 75 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 PHỤ LỤC 79 ix
13. DANH SÁCH CÁC HÌNH TRANG Hình 2.1: Tỏi 7 Hình 2.2: Thân tỏi 7 Hình 2.3: Lá 8 Hình 2.4:Hoa và quả 8 Hình 2.5: Tỏi trâu 11 Hình 2.6: Tỏi trắng 11 Hình 2.7: Tỏi tía 12 Hình 2.8: Tỏi một 12 Hình 2.9: Bóc vỏ bằng tay 13 Hình 2.10: Bóc vỏ bằng dụng cụ 14 Hình 2.11: Bóc vỏ bằng ma sát 15 Hình 2.12: Mô tả quá trình bóc ma sát 15 Hình 2.13: Bóc vỏ tỏi bằng khí 16 Hình 2.14: Mô tả nguyên lý bóc vỏ tỏi bằng khí 16 Hình 2.15:Bóc vỏ tỏi ƣớt 17 Hình 2.16: Mô tả nguyên lý bóc vỏ tỏi ƣớt 17 Hình 2.17: Máy bóc vỏ tỏi khô 18 Hình 2.18: Máy bóc vỏ tỏi khô có gắn thiết bị sấy 19 Hình 3.1: Sơ đồ bóc vỏ tỏi kết hợp buồng nạp và cylon [4] 22 Hình 3.2: Sơ đồ bóc vỏ tỏi sử dụng buồng bóc 23 Hình 4.1: Dòng chảy liên tục của chất khí 28 Hình 5.1: Dạng đầu phun 30 Hình 5.2: Kích thƣớc tỏi 32 Hình 5.3: Máy nén khí 32 Hình 5.4: Đồng hồ bấm thời gian 33 Hình 5.5: Mô hình thử nghiệm khả năng bóc vỏ 34 x
14. Hình 5.6: Kết quả thử nghiệm 1 34 Hình 5.7: Kết quả thử nghiệm 2 35 Hình 5.8: Kết quả thử nghiệm 3 36 Hình 5.9: Bản vẽ sơ bộ buồng bóc mô phỏng 37 Hình 5.10: Bản vẽ mô phỏng 1 38 Hình 5.11: Mô phỏng mật độ dòng khí – Mô phỏng 1 39 Hình 5.12: Mô phỏng mật độ rối – Mô phỏng 1 39 Hình 5.13: Bản vẽ mô phỏng 2 40 Hình 5.14: Mô phỏng mật độ dòng khí – Mô phỏng 2 41 Hình 5.15: Mô phỏng mật độ rối – Mô phỏng 2 41 Hình 5.16: Bản vẽ mô phỏng 3 42 Hình 5.17: Mô phỏng mật độ dòng khí – Mô phỏng 3 43 Hình 5.18: Mô phỏng mật độ rối – Mô phỏng 3 43 Hình 5.19: Bản vẽ mô phỏng 4 44 Hình 5.20: Mô phỏng mật độ dòng khí – Mô phỏng 4 45 Hình 5.21: Mô phỏng mật độ rối – Mô phỏng 4 45 Hình 5.22: Bản vẽ mô phỏng 5 47 Hình 5.23: Mô phỏng mật độ dòng khí – Mô phỏng 5 48 Hình 5.24: Mô phỏng mật độ rối – Mô phỏng 5 48 Hình 5.25: Bản vẽ mô phỏng 6 49 Hình 5.26: Mô phỏng mật độ dòng khí – Mô phỏng 6 50 Hình 5.27: Mô phỏng mật độ rối – Mô phỏng 6 50 Hình 5.28: Mô hình thử nghiệm 52 Hình 5.29: Kết quả thử nghiệm 1 53 Hình 5.30: Kết quả thử nghiệm 2 53 Hình 5.31: Kết quả thử nghiệm 3 54 Hình 5.32:Kết quả thử nghiệm 4 54 Hình 5.33: Kết quả thử nghiệm 5 54 xi
15. Hình 5.34: Biểu đồ ảnh hƣởng thời gian và áp suất liên quan đến chất lƣợng bóc sạch vỏ tép tỏi. 55 Hình 5.35: Bản vẽ cấu tạo buồng bóc 62 Hình 5.36: Bản vẽ cấu tạo phễu cấp liệu 63 Hình 5.37: Bản vẽ cấu tạo khung máy 64 Hình 5.38: Sơ đồ trạng thái 65 Hình 5.39: Sơ đồ điều khiển 65 Hình 5.40: Sơ đồ bố trí mạch điêṇ cung cấp nguồn 66 Hình 5.41a: Sơ đồ mạch điện điều khiển ( Tự động và tay) 67 Hình 5.41b: Sơ đồ mạch điện điều khiển (Tự động và tay) 67 Hình 5.41c: Sơ đồ mạch điện điều khiển ( Tự động và tay) 68 Hình 6.1: Bản vẽ chế tạo 69 Hình 6.2: Buồng bóc 70 Hình 6.3: Bản vẽ phễu cấp liệu 70 Hình 6.4: Phễu cấp liệu 70 Hình 6.5: Bản vẽ khung máy 71 Hình 6.6: Khung máy 71 Hình 6.7: Bảng điều khiển 72 Hình 6.8: Phần tử điều khiển 72 Hình 6.9: Cụm van điều khiển 73 Hình 6.10: Máy bóc vỏ tỏi 73 Hình 6.11: Tỏi thử nghiệm 74 Hình 6.12: Máy bóc vỏ tỏi và máy nén khí 74 Hình 6.13a: Quá trình bóc vỏ tỏi 75 Hình 6.13b: Quá trình bóc vỏ tỏi 75 xii
16. DANH SÁCH CÁC BẢNG TRANG Bảng 2.1: Giá trị dinh dƣỡng của tỏi 9 Bảng 2.2: Top 10 nƣớc sản xuất tỏi lớn nhất thế giới trong năm 2010 10 Bảng 3.1: So sánh các phƣơng án thiết kế 25 Bảng 5.1: Vận tốc của dòng khí ở đầu ra đầu phun 31 Bảng 5.2: Kết quả thử nghiệm 1 34 Bảng 5.3 : Kết quả thử nghiệm 2 35 Bảng 5.4: Kết quả thử nghiệm 3 35 Bảng 5.5: So sánh kết quả 36 Bảng 5.6: So sánh kết quả mô phỏng xác định khoảng cách đặt đầu phun 46 Bảng 5.7: So sánh kết quả mô phỏng xác định góc nghiêng đầu phun 51 Bảng 5.8: Kết quả khảo sát ảnh hƣởng thời gian và áp suất đến chất lƣợng bóc sạch vỏ tép tỏi. 55 Bảng 5.9: Các mức của các yếu tố. 56 Bảng 5.10: Ma trận quy hoạch thực nghiệm 58 Bảng 5.11: Kết quả của 3 thử nghiệm làm thêm 59 Bảng 5.12: Các số liệu dùng để tính phƣơng sai tƣơng thích 60 Bảng 5.13: Các số liệu để tính hệ số xác định 61 xiii
17. Chƣơng 1 MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Việt Nam là một nƣớc có truyền thống về sản xuất nông nghiệp, xuất phát từ thực tế đất nƣớc ta đƣợc thiên nhiên ƣu đãi về thời tiết, khí hậu nhiệt đới, đất đai phì nhiêu, phong phú đa dạng về các loại nông sản. Sản xuất các sản phẩm nông nghiệp làngành hàng có tính chiến lƣợc quan trọng trong kế hoạch phát triển kinh tế hiện nay. Để nâng cao các giá trị các sản phẩm nông sản nhằm tăng giá trị tiêu thụ trong nƣớc và xuất khẩucủa các loại sản phẩm này, ngoài việc thay đổi giống cây trồng và kỹ thuật canh tác thì việc chế biến cũng góp phần quan trọng. Một quy trình chế biến đƣợc hỗ trợ bởi các loại máy móc và thiết bị hợp lý cũng làm tăng giá trị chất lƣợng các loại sản phẩm, làm tăng năng suất, tỉ lệ thành phẩm cao, giảm đƣợc phế phẩm. Trong vấn đề nâng cao khả năng cạnh tranh thì chất lƣợng và giá cả phải đƣợc đặt lên hàng đầu . Chế biến nông sản là một ngành sản xuất đƣợc nhiều nƣớc trên thế giới quan tâm. Hiện nay nhiều nƣớc trên thế giới đã không ngừng đầu tƣ công sức cho lĩnh vực nghiên cứu, chế tạo ra các thiết bị phục vụ cho việc bảo quản và chế biến nông sản. Đây không chỉ là ngành sản xuất mang lại nhiều lợi nhuận cho nhà đầu tƣ mà nó góp phần tạo việc làm, tăng thu nhập cho ngƣời nông dân và giải quyết một số vấn đề xã hội. Hiện nay, trong điều kiện nƣớc ta việc bảo quản và chế biến nông sản còn gặp nhiều hạn chế khó khăn do thiếu máy móc và thiết bị chƣa có hiệu quả cao. Phần lớn, các thiết bị máy móc trong nƣớc chƣa đáp ứng yêu cầu thực tế. Nó làm giảm năng suất cũng nhƣ chất lƣợng sản phẩm gây lãng phí lớn về nguyên vật liệu, dẫn tới chi phí giá thành cao khó cạnh tranh đƣợc. Vì vậy, việc áp dụng khoa học kỹ thuật vào trong lĩnh vực chế biến nông sản phải đƣợc xem trọng. Tuy nhiên, vấn đề này còn gặp nhiều hạn chế, khó khăn và 1
18. chƣa đƣợc đầu tƣ đúng mức. Đặc biệt, trong lĩnh vực chế tạo ra các loại máy bóc tách vỏ các loại nông sản. Đó là khâu ban đầu trong công đoạn chế biến nôngsản, khâu này rất quan trọng, quyết định đến chất lƣợng và giá thành sản phẩm. Quá trình chế biến, khâu bóc vỏ là khâu tốn nhiều công sức và thời gian. Đa số việc bóc tách vỏ bằng tay chƣa đem lại hiệu quả cao không phù hợp với quy mô sản xuất. Thực tế, ở nƣớc ta cũng đã chế tạo thành công các loại máy tách vỏ tự động các loại hạt và củ quả nhƣ: máy tách hạt điều, hạt đậu, máy gọt vỏ khoai lang giải phóng phần nào sức lao động cho nông dân cũng nhƣ công nhân trong các xƣởng chế biến. Tuy nhiên, không phải bất cứ các loại vỏ nông sản nào cũng bóc bằng máy đƣợc vì chúng có cấu tạo hình dáng và tính chất khác nhau: có loại thì vỏ dày, loại thì vỏ mỏng, biên dạng cũng khác nhau. Trong quá trình bóc tách vỏ nảy sinh ra nhiều phế phẩm gây khó khăn cho nhà chế tạo. Vì vậy, cần phải nghiên cứu kỹ, cải tiến liên tục để tìm ra các cơ cấu phù hợp và tối ƣu nhất, thông qua việc áp dụng các phần mềm thiết kế, phần mềm mô phỏng, các công nghệ gia công tiên tiến, vật liệu Bên cạnh đó cần xem xét giá thành, mẫu mã, chất lƣợng để có thể cạnh tranh đƣợc các loại máy móc của nƣớc ngoài có trình độ khoa học phát triển hơn ta. 1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn đề tài Hiện nay, nƣớc ta có nhiều địa phƣơng trồng tỏi chuyên canh với quy mô lớn cần đƣợc chế biến, tiêu thụ để thúc đẩy phát triển sản xuất và hƣớng tới xuất khẩu. Các địa phƣơng trồng tỏi nhƣ: các tỉnh phía Bắc và các tỉnh Duyên hảimiền Trung. Tỏi là một trong những gia vị không thể thiếu để chế biến thức ăn. Nhu cầu tiêu thụ tỏi rất cao. Vì vậy cần một số lƣợng lớn để cung ứng cho thị trƣờng trong và ngoài nƣớc. Tuy nhiên, trong quá trình chế biến, đa phần tỏi đƣợc bóc bằng tay gặp nhiều khó khăn vì tỏi có mùi cay nồng. Do đó, việc bóc vỏ bằng tay với năng suất chƣa cao, cần số lƣợng lớn nhân công cho việc bóc vỏ dẫn đến tăng giá thành khó cạnh tranh đƣợc trên thị trƣờng. Hơn nữa, trong các cơ sở chế biến tỏi, nhà hàng, quán ăn việc bóc vỏ để làm gia vị tốn rất nhiều thời gian và không vệ sinh. Vì vậy, việc áp 2
19. dụng cơ khí tự động hóa mới đem lại hiệu quả cao về kinh tế, giải phóng đƣợc sức lao động, giảm thời gian để bóc vỏ và an toàn vệ sinh thực phẩm. Một số khó khăn cần giải quyết vấn đề khi bóc vỏ tỏi là: + Tỏi khi bóc vỏ không bị trầy xƣớc và không bị dập nát. + Tỏi đƣợc bóc sạch. + Tỷ lệ phế phẩm thấp. Vì vậy, cần phải nghiên cứu kỹ lƣỡng về các cơ cấu cơ khí cho hợp lý thông qua việc đi khảo sát thực tế , tìm kiếm tài liệu tham khảo có liên quan và vận dụng kiến thức đã đƣợc học để thiết kế, chế tạo để thành công. Bóc vỏ là công đoạn đầu tiên trong quá trình chế biến, có nhiệm vụ là tách lớp vỏ mỏng bao quanh ra khỏi tép tỏi. Hiện nay, tại thị trƣờng Việt Nam đã có nhiều loại máy bóc vỏ tỏi mà chủ yếu xuất xứ từ Trung Quốc,Hàn Quốc, Nhật Bản Hầu hết, các máy bóc vỏ hoạt động theo nguyên lý: ma sát,khí động lực học hay chuyển động quay ma sát kết hợp với nƣớc Do đó, việc làm cho lớp vỏ đƣợc bóc tróc ra ngoài có vai trò rất quan trọng trong quá trình này. Tuy nhiên, nguyên lý vận hành máy bóc vỏ hiện nay còn tồn tại một số nhƣợc điểm: tỏi dễ bị dập nát và kích thƣớc của các loại tỏi khác nhau gây khó khăn trong việc bóc vỏ. Làm thế nào máy bóc vỏ tự động có thể bóc đƣợc tất cả các kích cỡ của tép tỏi mà không bị dập nát và tỷ lệ bóc sạch vỏ cao. Vì vậy, việc tính toán thiết kế máy bóc vỏ tỏi tự động có đƣợc cơ cấu bóc vỏ phải đồng bộ tối ƣu hoạt động nhịp nhàn nhất để đảm bảo đƣợc năng suất và chất lƣợng sản phẩm tốt ở đầu ra. Máy bóc vỏ tỏi tự động đƣợc đƣa vào ứng dụng trong dây chuyền chế biến tỏi cũng sẽ mang lại hiệu quả to lớn về năng suất, chất lƣợng sản phẩm, tiết kiệm đƣợc thời gian, chi phí và mang lại kinh tế cho nhà sản xuất. Việc thực hiện chế tạo máy bóc vỏ tỏi sẽ làm phong phú thêm về các chủng loại máy chế biến nông sản. Đây là hƣớng đi thích hợp trong việc áp dụng kỹ thuật cơ khí hóa vào các ngành chế biến nông sản Việt Nam. 3
20. Mỗi bộ phâṇ trong hệ thống máy, có chức năng, nhiệm vụ nhất định và phải đƣợc bố trí đồng bộ với nhau trong một tổng thể thống nhất hợp lý về không gian và thời gian. Tuy vậy, cũng phải thấy rằng không nhất thiết lúc nào cũng có đầy đủ các thành phần của nó mà tùy thuộc vào từng trƣờng hợp cụ thể. Chúng ta có thể kết hợp với một số thành phần lại với nhau, tùy theo đặc điểm về hình dáng để giảm đƣợc kích thƣớc của hệ thống thuâṇ lơị cho việc thiết kế , chế tạo và lắp ráp đƣợc đơn giản hơn. Trong quá trình thiết kế và chế tạo máy bóc vỏ tỏi tuy có rất nhiều hình dạng kết cấu và nguyên lý bóc vỏ khác nhau đƣợc ứng dụng. Để đảm bảo các cơ cấu làm việc đồng bộ, đúng chức năng và hiệu quả. Mục đích cuối cùng là máy móc phải đảm bảo đúng yêu cầu kỹ thuật dựa trên phân tích mô hình hóa và động lực học các cơ cấu cho phù hợp, lựa chọn vật liệu cho đúng chức năng làm việc của cơ cấu. Hơn nữa phải phân tích đánh giá hình học cũng nhƣ tính chất về thành phần hóa học, cơ học của củ tỏi. Trên cơ sở đó, ngƣờithiết kế, tính toán đƣa ra những giải pháp hợp lý. Do vậy, đề tài “ Thiết kế, chế tạo máy bóc vỏ tỏi tự động” cho qui mô nhỏ là cần thiết. 1.3 Mục tiêu nghiên cứu đề tài - Nghiên cứu bóc tách vỏ lụa của tỏi bằng khí nén. - Thiết kế, chế tạo hoàn chỉnh máy bóc vỏ tỏi bằng khí nén qui mô nhỏ. 1.4 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 1.4.1 Đối tƣợng nghiên cứu - Tỏi thực phẩm - Cách thức bóc vỏ tỏi - Qui trình bóc vỏ - Máy bóc vỏ tỏi 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu - Đề tài này chỉ tập trung nghiên cứu về “thiết kế, chế tạo máy bóc vỏ tỏi tự động” cho tỏi thực phẩm đã tách thành tƣ̀ ng tép. 4