Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy tách cuống và hạt ớt

Nội dung text: Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy tách cuống và hạt ớt

1. NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY TÁCH CUỐNG VÀ HẠT ỚT RESEACH, DESIGN AND MANUFACTURING OF CHILI STEM CUTTING MACHINE. Đặng Thiện Ngôn1, Trần Nguyễn Sĩ Trung2 1PGS.TS Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp, Hồ Chí Minh 2Học viên cao học Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp, Hồ Chí Minh TÓM TẮT Hiện nay, trên thị trường có rất nhiều sản phẩm được chế biến từ ớt. Một trong những khó khăn là việc tách cuống và hạt ớt ra khỏi trái ớt. Ở nước ta, việc tách cuống và hạt ớt hầu như được thực hiện thủ công nên năng suất thấp và vệ sinh an toàn thực phẩm không được đảm bảo. Trong khi đó, các nước Châu Âu đã chế tạo thành công máy tách cuống ớt (ớt ngọt) đạt năng suất và hiệu quả kinh tế cao. Bên cạnh đó, ở Việt Nam vào mùa vụ thu hoạch thì các cơ sở sản xuất vừa và nhỏ cần số lượng lớn máy tách cuống và hạt ớt để phục vụ sản xuất. Các máy này giúp các cơ sở sản xuất chủ động trong việc sản xuất và chế biến các sản phẩm từ ớt đáp ứng nhu cầu tiêu dùng trên thị trường. Vì vậy, chế tạo máy tách cuống và hạt ớt cung cấp cho cơ sở sản xuất trở nên quan trọng và cấp thiết. Do đó đề tài nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy tách cuống và hạt ớt đáp ứng được nhu cầu xã hội là cấp bách và khả năng ứng dụng cao. Từ khóa:cuống ớt, máy tách cuống , trái ớt, máy chế biến nông nghiệp. ABSTRACT In recent time, there are many kinds of products which are made of chili. However, one of the most serious technical problems is separating seeds and stems from the chili. In Viet Nam, workers almost separate the chili’s seeds and stems by their hands, with the result that, the productivity and the level of hygienic standard is quite low. Meanwhile, countries in Europe have manufactured the chili(Capsicum anmum L) separating machine which helps producers get high productivity and economic benefit. In addition, in Viet Nam, almost producers needs a large number of the chili separating machine in harvests so that they can take initiative in making the product to meet the need of the market. From all the reasons, manufacturing the chili separating machine for producers is necessary and important. Keywords: chili’s stem, cutting stem machine, chili, machine use for agriculture.
2. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Máy tách cuống và hạt nông sản là chủng loại máy chế biến quan trọng sau thu hoạch quyết định đến chất lượng, sản lượng và giá thành sản phẩm. Trong công nghiệp chế biến, khâu tách cuống và hạt là khâu tốn nhiều nhân lực vì công việc phải thực hiện thủ công nên hiệu quả thấp, khó đáp ứng được qui mô sản xuất công nghiệp. Xuất phát từ những yêu cầu đó và qua khảo sát thực tế cho thấy nhiều sản phẩm được làm từ ớt có mặt trên thị trường trong nước và thế giới như : tương ớt, muối ớt, ớt giấm, ớt bột được nhiều người tiêu dùng sử dụng và ngày càng thiết yếu trong cuộc sống. Nhưng hiện nay, việc tách cuống và hạt ớt chủ yếu thực hiện thủ công dẫn đến năng suất thấp, mất an toàn vệ sinh, ảnh hưởng đến sức khỏe, đòi hỏi số lượng lao động nhiều, giá thành cao. Do đó, vấn đề tự động hóa trong khâu tách cuống và tách hạt ớt là vô cùng cần thiết. Vì vậy đề tài “Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy tách cuống và hạt ớt” là vô cùng cấp thiết giúp tiết kiệm sức lao động, làm tăng giá trị gia tăng của trái ớt cũng như tăng năng suất và hạ giá thành, góp phần nâng cao đời sống của người dân và thúc đẩy nghành công nghiệp chế tạo của đất nước. 1.1. Các nghiên cứu trong và ngoài nƣớc Ngoài nước: Máy tách cuống ớt ngọt (ớt chuông) của hãng Randazzo’s Technical Associater. Ưu điểm: Tách cuống nhanh, năng suất cao. Hiệu quả tách cuống ớt là 98%. Giảm được chi phí. Nhược điểm: Kết cấu máy phức tạp và được chế tạo cho quy mô công nghiệp, sản xuất lớn. Chỉ tách được loại ớt ngọt (ớt chuông) có kích thước lớn.
3. Máy tách cuống ớt (trái ớt ngọt) của Bidragon international Co.Ltd có đặc điểm: Tách cuống nhanh, năng suất cao, 180kg/giờ. Hiệu quả tách cuống ớt là 98%. Kích thước máy: 2.81 x 0.59 x 1,3 (m) Công suất: 1.5 KW, dòng điện: 9.57 A Điện áp: 220 V /50-60H, tốc độ: 1400 vòng/phút Khối lượng: 238 kg Trong nước: Đã có một số cơ sở chế tạo máy nghiền, máy xay ớt đạt hiệu xuất cao. Nhưng chưa tìm thấy thông tin liên quan máy tách cuống hạt ớt. 2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Xác định thông số của quả ớt Trên cơ sở đó ta xác định thông số của băng tải: bề rộng, bề dày, chiều cao Qua đó đạt 1000 trái ớt ta có kích thước trái ớt có thể tách cuống dự kiến thiết kế có chiều dài trái ớt từ khoảng 40 – 60 mm. Đường kích lớn trái từ khoảng 5.4 – 8.8 mm. Tính toán được lực để tách cuống ớt, xác định lực tách cuống ớt trung bình cho mỗi trái ớt tươi : 6,12 N Kiểm tra khả năng tách cuống của cơ cấu chế tạo là 84,4%. Số lượng ớt được tách cuống là: 38/45 trái. Số lượng ớt không được tách cuống là: 7/45 trái. Khả năng tách cuống của cơ cấu thí nghiệm là 84,4%.
4. Hình 2: Thực hiện tách cuống ớt bằng cơ cấu tách. 2.2. Yêu cầu thiết kế Năng suất của máy là 200 Kg/ngày. Thiết kế chế tạo hoàn thiện máy phân loại ớt. Thiết kế chế tạo hoàn thiện máy tách cuống ớt theo nguyên lý kẹp kéo tách cuống. Thiết kế chế tạo máy tách hạt ớt Thiết bị có khả năng năng suất 80%. Vật liệu chế tạo bảo đảm an toàn vệ sinh thực phẩm Phác thảo các thành phần của máy được dựa trên qui trình sau: Cụm cấp liệu Máy Tách cuống Máy Tách hạt 2.3. Cụm cấp liệu phân loại ớt. Phân loại ớt sử dụng sàng rung. Hệ thống sử dụng cam lệch tâm. Ớt được phân ra làm 3 loại
5. Hình .3: Sơ đồ kết cấu sàng rung. Sơ đồ kết cấu: 1. Phễu; 2 Sàng; 3. Máng ra ớt dài; 4. Máng ra ớt cắt; 5. Trục dẫn hướng; 6. Ống dẫn hướng; 7. Tấm đỡ; 8. Cái cùm; 9. Tấm đế; 10. Khung trong; 11. Cam; 12. Lò xo; 13. Khối lệch; 14. Động cơ. Nguyên lý hoạt động: Khi động cơ hoạt động truyền động cam quay theo ngược chiều kim đồng hồ, nhờ lò xo khung sàng sẽ di dao động tịnh tiến ngang và lên xuống làm cho phôi dao động nâng lên và di chuyển ra ngoài máng dẫn ớt. Ƣu điểm: Chi tiết có bán sẵn, chế tạo không quá phức tạp. Phân loại với khối lượng lớn. Việc thí nghiệm đơn giản. Nhƣợc điểm: Ớt không ra theo 1 chiều. Khi hoạt động kết cấu đòi hỏi tương đối cứng vững. 2.4.Phƣơng án thiết kế máy tách cuống ớt
6. Sơ đồ nguyên lý: Hình 4.: Nguyên lý kẹp kéo tách cuống ớt. Nguyên lý kẹp kéo tách cuống ớt: Khi máy hoạt động bánh cắt quay với tốc độ n (vòng/ phút), băng tải chạy với tốc độ v (m/phút) mang theo ớt được kẹp chắc bởi băng tải đè đi ngang bánh cắt, cuống ớt bị cuốn, kẹp và được tách ra nhờ vào bánh cắt và dây đai. Ƣu điểm: Chi tiết có bán sẵn, dễ chế tạo. Tách cuống đạt hiệu suất cao. Việc thí nghiệm đơn giản. Ớt được phân bố ổn định. Điều khiển dừng hay chạy dễ dàng. Nhƣợc điểm: Băng tải có tuổi thọ không được cao.
7. 2.4.1 Kết cấu của cơ cấu tách cuống 1. Puli đai răng 2. Khung cắt 3. Động cơ 4. Bánh tách 5. Đai răng Hình 5: Sơ đồ cơ cấu tách cuống ớt. Hình 6: Sơ đồ thiết kế kết cấu máy tách cuống ớt.
8. 2.4.2 Tính toán chọn động cơ: Động cơ chạy băng tải và động cơ chạy bánh đai tách ớt. Động cơ chạy băng tải: Công suất động cơ : Mômen cần thiết: Trong đó: F: Lực tác dụng (N). F = FA + mg(sin + cos ) = 0 + 1,5.9,8.(0+0,3.1) = 4,41 (N) : Góc nghiêng của băng tải so với mặt phẳng nằm ngang ( =0). A = 0: Ngoại lực tác dụng lên tải. : Hệ số ma sát ( lấy = 0,3). : Khối lượng đai và tải ( m = 1,5 kg). g: Gia tốc trọng trường ( g = 9,8 m/s2). D: Đường kính pulley băng tải (D = 50 mm). : Hiệu suất bộ truyền. Theo bảng 2.3_trang19_[ 4 ]: 2 4 2 2 4 2 = br. ol. ms = 0,97 .0,99 .0,9 = 0,73 Trong đó: Hiệu suất của ổ lăn ( bộ truyền được che kín ) ol = 0,99. Hiệu suất của bộ truyền bánh răng br = 0,97. Hiệu suất của bộ truyền bánh ma sát ms = 0,9. . Dựa vào những thí nghiệm đã thực hiện xác định được tốc độ của động cơ là từ 80 – 85 vòng/phút nên chọn động cơ có tên: NATIONAL với công suất Pđc = 25W, tốc độ quay của động cơ đã qua hộp giảm tốc là nđc = 80 vòng/phút. Động cơ chạy bánh đai tách ớt:
9. Do nguyên lý kẹp kéo tách cuống bằng đai nên lúc thí nghiệm (chương 3) đã đo được tốc độ của động cơ nên vì thế chọn động cơ có tên: CB I425 – 703, có công suất Pđc = 25W, tốc độ quay của động cơ đã qua hộp giảm tốc là: 500 vòng/phút. 2.5 Phƣơng án thiết kế máy tách hạt ớt. Sơ đồ nguyên lý: Hình 7: Nguyên lý tách hạt ớt Nguyên lý hoạt động: Cho ớt đã tách cuống được máng dẫn hướng rơi vào khe giữa hai bánh đai cắt và bánh đai dưới đỡ ớt. Motor quay bánh đai cắt có gắn lưỡi dao cắt khi đó ớt được cắt khi qua khe cắt. Ƣu điểm: Chi tiết có bán sẵn, dễ chế tạo. Tách hạt dễ dàng. Độ ổn định cao An toàn cho người sử dụng Hiệu suất cao. Nhƣợc điểm: Ớt có thể bị cắt không đúng vị trí.
10. 2.5.1 Kết cấu của bộ phận cắt tách hạt ớt. Hình 8 : Sơ đồ thiết kế 3D kết cấu thiết bị cắt ớt. 1. Giá chứ L đở động cơ 2. Động cơ 3. Khóp nối 4. Nắp đỡ ổ lăn 5. Dao cắt 6. Bánh hướng cắt 7. Trục 8. Tấm đế 9.Giá chữ L 10.Tấm bên
11. 3. Hoàn chỉnh thiết kế Sau khi chế tạo lắp ráp và thử nghiệm xác định các thông số ta tiến hành hoàn chỉnh máy Hình 9: Thiết kế máy hoàn chỉnh Hình 10: Máy hoàn chỉnh
12. Bảng 1: Bảng thông số máy STT Tên các thông số máy Thông số 1 Kích thước L x W xH 1100 x 800 x 1200 2 Công suất 200 kg/giờ 3 Động cơ đai tách cuống 25w 4 Động cơ băng tải 25w 5 Động cơ sàn rung 90w 6 Động cơ tách hạt ớt 375w 4. Kết luận Sau thời gian nghiên cứu, thiết kế, tính toán, chế tạo và kiểm nghiệm quá trình hoạt động của máy tách cuống và hạt ớt.Công trình nghiên cứu đã được hoàn thành và đạt được các kết quả sau: Đề xuất được qui trình công nghệ của máy, máy có khả năng vận hành dễ dàng; Xác định được nguyên lý, đề xuất quy trình phân loại, tách cuống và hạt ớt; Phân tích, lựa chọn phương án thiết kế phù hợp với nhu cầu thực tế; Tính toán và thiết kế các cụm chi tiết của máy; Hoàn chỉnh thiết kế máy tách cuống và hạt ớt; Lực chọn được vận tốc thích hợp để tách cuống và hạt ớt;
13. TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1]. Nguyễn Văn Thắng – Trần Khắc Thi, Sổ tay người trồng rau, NXB Nông nghiệp Hà Nội - 1996. [2]. Ks. Nguyễn Xuân Giao, Kỹ thuật sản xuất rau sạch – rau an toàn theo tiêu chuẩn VIETGAP tập 1, Nhà xuất bản khoa học tự nhiên và công nghệ. [3]. Ks.Mai Thị Phương Anh, Kỹ thuật trồng một số loại rau cao cấp, Nhà xuất bản nông nghiệp Hà Nội, 1999. [4]. [5]. [6]. Đỗ Đắc Lợi, Những Cây Thuốc Và Vị Thuốc Việt Nam, NXB Y Học,2004 [7] www.youtube.com/watch?v=58n5v4p6v6k [8].Renznik N.E (1975). PGS. TS Bùi Văn Miên: Máy chế biến thức ăn gia súc NXB Nông Nghiệp TPHCM 2004. [9].Trịnh Chất – Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, Nhà xuất giáo dục, 2002. Xác nhận của giáo viên hướng dẫn
14. BÀI BÁO KHOA HỌC THỰC HIỆN CÔNG BỐ THEO QUY CHẾ ĐÀO TẠO THẠC SỸ Bài báo khoa học của học viên có xác nhận và đề xuất cho đăng của Giảng viên hướng dẫn Bản tiếng Việt ©, TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH và TÁC GIẢ Bản quyền tác phẩm đã được bảo hộ bởi Luật xuất bản và Luật Sở hữu trí tuệ Việt Nam. Nghiêm cấm mọi hình thức xuất bản, sao chụp, phát tán nội dung khi chưa có sự đồng ý của tác giả và Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. ĐỂ CÓ BÀI BÁO KHOA HỌC TỐT, CẦN CHUNG TAY BẢO VỆ TÁC QUYỀN! Thực hiện theo MTCL & KHTHMTCL Năm học 2016-2017 của Thư viện Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh.