Thiết kế máy gọt vỏ dừa tươi và chế tạo thử nghiệm

GIỚI THIỆU

Tính cấp thiết của đề tài

Dừa tươi là một loại trái cây giàu dinh dưỡng, được ưa chuộng trong nhà hàng, khách sạn, siêu thị và hộ gia đình Đây cũng là sản phẩm xuất khẩu chủ lực của nhiều quốc gia như Philippines, Thái Lan và Ấn Độ Với nhiều loại khác nhau, kích thước và khối lượng của dừa tươi cũng rất đa dạng.

Hình 1.1: Cửa hàng bán Dừa Tươi quy mô nhỏ

Hình 1.2: Cửa hàng bán Dừa Tươi quy mô lớn

Hiện nay, quả dừa tươi thường chỉ được gọt vỏ ở phần trên để lấy nước, khiến sản phẩm thiếu tính thẩm mỹ Việc gọt bỏ hoàn toàn phần vỏ xanh và tạo hình viên kim cương không chỉ tăng tính hấp dẫn mà còn kích thích nhu cầu sử dụng dừa tươi của khách hàng Hơn nữa, dừa được gọt sạch sẽ đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm cho người tiêu dùng.

Hình 1.3: Dừa Tươi đã gọt vỏ

Công việc gọt vỏ dừa xanh chủ yếu được thực hiện bằng tay, dẫn đến năng suất thấp và tiềm ẩn nhiều rủi ro về an toàn lao động Hiện nay, thị trường trong nước đã xuất hiện một số máy gọt vỏ dừa, giúp loại bỏ gần như hoàn toàn lớp vỏ xanh bên ngoài, cải thiện hiệu quả công việc.

Một số máy chế biến dừa hiện đang được bán với giá cao hơn mong muốn của các doanh nhân trong ngành Nguyên nhân chính là do quá trình chế tạo chưa được tính toán kỹ lưỡng, dẫn đến kích thước và vật liệu không hợp lý, làm tăng chi phí sản xuất và đẩy giá thành máy lên cao.

Máy gọt vỏ dừa hiện nay có tiềm năng phát triển về mặt thẩm mỹ, bao gồm cải tiến thiết kế kiểu dáng, tối ưu hóa kích thước và trọng lượng Những cải tiến này không chỉ giúp dễ dàng vận chuyển khi cần thiết mà còn giảm thiểu hao phí năng lượng.

Hiện nay, kết cấu của các máy móc chưa đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm do khả năng tiếp xúc với dầu nhớt Ngoài ra, việc sửa chữa và lắp ráp máy móc gặp nhiều khó khăn, dẫn đến quy trình bảo trì, bảo dưỡng và thay thế không thuận lợi.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo Máy Gọt Vỏ Dừa Tươi nhằm phục vụ cho cá nhân, hộ gia đình, cửa hàng, nhà hàng và khách sạn sẽ mang lại nhiều lợi ích kinh tế, văn hóa và xã hội.

- Giảm thời gian, tăng năng suất gọt dừa lên 200÷300 trái/giờ

- Giảm chi phí đầu tư ban đầu khi mua máy mà Dừa vẫn được gọt đảm bảo yêu cầu khi gọt vỏ Dừa

- Dừa được gọt sạch với hình dáng đẹp mắt sẽ kích thích người sử dụng Dừa Tươi, đồng thời tăng số lượng dừa được bán và tăng doanh thu

- Giảm chi phí vận chuyển Dừa với số lượng lớn

 Về văn hóa – xã hội:

- Đảm bảo vệ sinh và an toàn thực phẩm khi Dừa được gọt sạch vỏ xanh bên ngoài

Giúp nông dân trồng dừa nâng cao giá trị sản phẩm, tăng thu nhập và phát triển thương hiệu dừa, đồng thời góp phần xây dựng nền nông nghiệp hiện đại và văn minh.

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

Trên thị trường hiện nay, có nhiều công ty sản xuất Máy Gọt Vỏ Dừa Tươi với cơ cấu truyền động và cắt gọt tương tự nhau Tuy nhiên, giá bán của các máy này lại chênh lệch đáng kể, chủ yếu do sự khác biệt trong cơ cấu cắt gọt vỏ dừa.

Do vậy, trong đề tài này sẽ tập trung vào các mục tiêu nghiên cứu, cụ thể:

- Tìm hiểu, thu thập, đánh giá nhu cầu khách hàng, lựa chọn phương án phù hợp với giá cả, chức năng và mẫu mã

- Phân tích kết cấu các bộ phận truyền động, cơ cấu cắt gọt, cơ cấu kẹp Dừa, đưa ra giải pháp cải tiến

- Tính toán, thiết kế, kiểm nghiệm nhằm tối ưu hóa khối lượng nguyên vật liệu, tối ưu hóa kích thước, năng lượng động cơ được sử dụng

- Chế tạo, lắp ráp và vận hành máy đảm bảo yêu cầu sản phẩm Dừa đầu ra.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.4.1 Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của đề tài tập trung vào các yêu cầu kỹ thuật, chức năng, nguyên lý hoạt động và các cơ cấu cơ khí được được sử dụng trong thiết kế và chế tạo “Máy Gọt Vỏ Dừa Tươi”

Qua khảo sát thị trường, Nhóm nhận thấy rằng khách hàng cá nhân, gia đình, cửa hàng và nhà hàng đang có nhu cầu cao và tiềm năng sử dụng Máy Gọt Vỏ Dừa Giá bán các máy này trong nước hiện dao động từ 7 triệu đến 14 triệu đồng, tùy thuộc vào cấu trúc và mức độ tự động hóa của máy.

Nghiên cứu thực tế cho thấy máy có tính ổn định kém, khiến năng suất 600 trái/giờ không khả thi Với giá máy hiện tại và nhu cầu tiêu thụ của các cửa hàng chỉ khoảng 300-400 trái/ngày, nhiều khách hàng vẫn ngần ngại trong việc đầu tư vào sản phẩm này.

Mặc dù nhu cầu sử dụng máy không giảm, Nhóm đã tiến hành nghiên cứu và chế tạo máy dành cho các đối tượng khách hàng này Sản phẩm được thiết kế với giá bán từ 5-6 triệu đồng, đảm bảo đáp ứng yêu cầu và phù hợp với mức tiêu thụ dừa hàng ngày.

Phương pháp nghiên cứu

1.5.1 Cơ sở phương pháp luận

Cơ sở phương pháp luận được hình thành từ các quá trình phát triển sản phẩm và thiết kế, bao gồm các giai đoạn quan trọng như thu thập thông tin, xác định nhu cầu khách hàng, và yêu cầu kỹ thuật Quá trình này tiếp tục với việc xây dựng ý tưởng, thiết kế, chế tạo và hoàn thiện sản phẩm.

1.5.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể

Các phương pháp nghiên cứu được sử dụng trong quá trình thực hiện đề tài “Thiết Kế Máy Gọt Vỏ Dừa Tươi và Chế Tạo Thử Nghiệm”:

Phương pháp quan sát khoa học bao gồm việc quan sát trực tiếp và gián tiếp các loại máy móc đã được chế tạo và sử dụng trên thị trường, cùng với sản phẩm dừa đã gọt vỏ Qua quá trình này, chúng ta thu thập thông tin quan trọng về kiểu dáng thiết kế, kích thước, cơ cấu sử dụng, cũng như mức độ ổn định và an toàn của các sản phẩm.

Chúng tôi đã tiến hành khảo sát khách hàng sử dụng Máy Gọt Vỏ Dừa Xanh để thu thập thông tin về các yếu tố quan trọng như tính ổn định, giá cả, năng suất thực tế và thiết kế mong muốn Khảo sát được thực hiện tại các cửa hàng, hộ gia đình, khách sạn và nhà hàng nhằm nắm bắt số lượng dừa tiêu thụ, mức giá khách hàng mong muốn và nhu cầu sử dụng máy.

Phương pháp phân tích và xử lý dữ liệu bao gồm việc sử dụng các kết quả khảo sát và thông tin thu thập được từ báo cáo và số liệu thống kê Quá trình này nhằm phân tích kết quả, từ đó xử lý thông tin liên quan đến nhu cầu, thực trạng và các yêu cầu kỹ thuật của máy.

Phương pháp phân tích - tổng hợp lý thuyết là quá trình nghiên cứu tài liệu tham khảo và giáo trình liên quan đến thiết kế và chế tạo sản phẩm máy gọt vỏ dừa Qua đó, chúng ta tổng hợp các thông tin quan trọng và khái quát về đề tài, giúp tạo nền tảng vững chắc cho nghiên cứu.

Phân tích và tổng kết kinh nghiệm là quá trình đánh giá nhu cầu và khả năng đáp ứng của sản phẩm Mục tiêu của việc phân tích này là xác định những hạn chế cũng như ưu nhược điểm của hệ thống, từ đó đưa ra giải pháp cải tiến và hoàn thiện để phát triển sản phẩm hiệu quả hơn.

Phương pháp thực nghiệm là cách đánh giá khả năng đáp ứng của sản phẩm với nhu cầu thực tế của thị trường Qua quá trình thực nghiệm, chúng ta có thể thấy được kết quả và kết hợp với phân tích để tìm ra các phương pháp cải tiến máy móc hiệu quả.

Phương pháp mô hình hóa 3D cho phép xây dựng mô hình và thực hiện mô phỏng trên máy tính, giúp tối ưu hóa kích thước, kiểm tra khả năng lắp ráp, khả năng chuyển động và lực tác dụng.

Phương pháp toán học trong thiết kế cơ khí bao gồm việc tính toán lực tác dụng, momen xoắn, ứng suất và độ bền của các chi tiết Các định lý, công thức toán học và phương trình được áp dụng để lựa chọn động cơ phù hợp, vật liệu sử dụng và kích thước từng chi tiết, đồng thời đảm bảo giá thành hợp lý.

Phương pháp chuyên gia bao gồm việc gặp gỡ giáo viên hướng dẫn và các kỹ sư, thợ có kinh nghiệm trong thiết kế và chế tạo máy móc, thiết bị Qua đó, người tham gia có thể lựa chọn kết cấu, cơ cấu, thiết kế kiểu dáng và vật liệu phù hợp nhất cho dự án của mình.

Cấu trúc của đồ án tốt nghiệp

Đồ Án Tốt Nghiệp được cấu trúc thành 6 chương, bắt đầu với Chương 1, nơi giới thiệu tổng quan về đề tài nghiên cứu Chương 2 tổng hợp các nghiên cứu liên quan đến đề tài, trong khi Chương 3 trình bày hệ thống cơ sở lý thuyết Chương 4 tập trung vào việc đánh giá và lựa chọn phương án thiết kế - chế tạo Tiếp theo, Chương 5 thực hiện các tính toán và thiết kế các bộ phận máy, và cuối cùng, Chương 6 đề cập đến hoạt động chế tạo, lắp ráp và thực nghiệm của máy.

TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

Giới thiệu các phương pháp nghiên cứu

 Phương pháp phân tích, tổng hợp:

Báo cáo phân tích chuỗi giá trị Dừa Bến Tre năm 2011, cùng với các báo cáo về tình hình sản xuất và tiêu thụ Dừa từ Hiệp Hội Dừa Việt Nam và Hiệp Hội Dừa Bến Tre, đã chỉ ra tiềm năng và cơ hội lớn cho việc phát triển các hoạt động chế biến Dừa và Dừa Tươi Những thông tin này cung cấp cái nhìn sâu sắc về thị trường Dừa, giúp định hướng cho các nhà đầu tư và doanh nghiệp trong ngành.

 Phân tích, xử lý dữ liệu:

Thông qua các báo cáo và thống kê về sản lượng, giá trị, sản xuất, tiêu thụ, cũng như khảo sát nhu cầu khách hàng, chúng ta tiến hành phân tích và xử lý dữ liệu để rút ra kết luận về tiềm năng phát triển và chế biến dừa ở Việt Nam Đồng thời, sự phát triển của ngành công nghiệp chế biến dừa là cần thiết để thúc đẩy kinh tế và nâng cao giá trị sản phẩm.

Khảo sát khách hàng trong một phạm vi hẹp cho thấy nhu cầu sử dụng máy gọt vỏ dừa tươi đang gia tăng, đồng thời cũng phản ánh nhu cầu tiêu thụ dừa tươi trong thị trường.

 Phương pháp phân tích – tổng hợp lý thuyết:

Phân tích các giai đoạn trong lý thuyết phát triển thiết kế và phát triển sản phẩm

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

Nhu cầu về máy gọt vỏ dừa tươi ngày càng tăng cao, thúc đẩy quá trình thiết kế và chế tạo thiết bị này Việc thiết kế máy gọt vỏ dừa tươi không chỉ đáp ứng yêu cầu về hiệu suất mà còn đảm bảo tính an toàn và thân thiện với môi trường Quá trình chế tạo cần được thực hiện với sự chú trọng đến chất lượng và độ bền của sản phẩm Cuối cùng, việc vận hành và tái chế máy gọt vỏ dừa tươi cần được xem xét để tối ưu hóa hiệu quả sử dụng và giảm thiểu tác động đến môi trường.

 Quan sát khoa học kết hợp Phân tích – Tổng kết kinh nghiệm:

 Quan sát: Hoạt động vận hành, thao tác, kết cấu, nguyên lý hoạt động, hình dang, máy gọt vỏ Trái cây, máy gọt vỏ Dừa Tươi

Máy gọt vỏ dừa và trái cây có cấu trúc và nguyên lý hoạt động đa dạng, với nhiều ưu điểm như tiết kiệm thời gian và sức lao động, nhưng cũng tồn tại một số nhược điểm như chi phí đầu tư ban đầu cao và yêu cầu bảo trì thường xuyên Việc cải tiến và tối ưu hóa kích thước máy là cần thiết để nâng cao hiệu quả sử dụng, đồng thời lựa chọn cơ cấu phù hợp sẽ giúp tăng cường tính năng tự động hóa, từ đó nâng cao năng suất và giảm thiểu rủi ro trong quá trình vận hành.

Tổng quan về Dừa

2.2.1 Phân loại và công dụng của Dừa, [5] [32] [33]

Việt Nam sở hữu một sự đa dạng phong phú về giống dừa, với nhiều màu sắc như xanh, đỏ, nâu và cam vàng Các giống dừa uống nước nổi bật bao gồm dừa xiêm xanh, dừa xiêm lửa, dừa ẻo nâu, dừa ẻo xanh và dừa Tam Quan Bên cạnh đó, các giống dừa lấy dầu như Ta xanh, Ta vàng, Dâu xanh, Dâu vàng, dừa lửa và dừa Bung cũng rất phổ biến Ngoài ra, còn có các giống dừa lai như PB121, PB141, JVA1, JVA2 và những giống dừa đặc biệt như dừa sọc, dừa sáp, dừa dứa, tạo nên sự phong phú và đa dạng cho ngành dừa Việt Nam.

Hình 2.1: Các loại giống Dừa khác nhau

Nguồn: Hiệp hội dừa Việt Nam

Một số giống dừa phổ biến:

 Nhóm giống Dừa uống nước:

Dừa uống nước thuộc nhóm dừa lùn, cho trái sớm, năng suất cao, nước có vị ngọt thanh

Dừa Xiêm xanh là giống dừa nổi tiếng tại Việt Nam với năng suất cao, trung bình mỗi quày cho từ 20 trái trở lên Nước dừa có vị ngọt thanh, rất được ưa chuộng để uống, đặc biệt là ở tỉnh Bến Tre, nơi trồng giống dừa này nhiều nhất.

Dừa Xiêm Lục là giống dừa được nông dân ưa chuộng nhờ khả năng ra trái sớm nhất trong các giống dừa lùn hiện nay Thời gian bắt đầu ra hoa của giống dừa này chỉ từ

Dừa Xiêm lục thường cho trái sau 18 - 20 tháng trồng, có màu sắc và kích thước tương tự như dừa Xiêm xanh, nhưng hình dạng giống quả lê với đáy có quầng xanh đậm Mỗi quày có hai mo nang, trong đó một mo nang lớn nằm chồng lên mo nang nhỏ Trọng lượng trái dao động từ 1,2 - 1,5 kg, năng suất đạt khoảng 120 - 150 trái/cây/năm Nước dừa Xiêm lục có vị ngọt thanh, độ đường cao và gáo dày, rất thích hợp cho xuất khẩu nhờ khả năng bảo quản lâu và ít bị vỡ trong quá trình sơ chế và vận chuyển.

 Dừa Xiêm Lửa: Đây là giống dừa rất quý hiếm ở nước ta Dừa Xiêm Lửa cho năng suất khá cao từ

Dừa Xiêm lửa cho năng suất từ 80 - 140 trái mỗi cây mỗi năm và lần đầu ra hoa sau 2 - 2,5 năm trồng Trái dừa có hình tròn, nhỏ, trọng lượng từ 1 - 1,2 kg, màu cam sáng, với nước có vị ngọt thanh và hàm lượng đường từ 6 - 7% Đặc biệt, giống dừa này lâu bị thối, có khả năng bảo quản tốt hơn so với các giống dừa uống nước khác trong điều kiện bình thường Ưu điểm lâu bị thối và rụng cuống sau khi hái làm cho dừa Xiêm lửa rất thích hợp cho việc sơ chế và bảo quản trong xuất khẩu.

 Dừa Xiêm xanh ruột hồng:

Dừa Xiêm xanh ruột hồng có trái bầu tròn, với vỏ ngoài giống như dừa Xiêm xanh nhưng có màu hồng phấn rất đẹp khi còn non Hoa và trái dừa non cũng mang cuống màu hồng, trong khi thân mầm có màu hồng đỏ đậm, dần nhạt khi phát triển Kích thước trái trung bình từ 1,5 - 1,8 kg, với vỏ mỏng và gáo tròn Giống dừa này nổi bật với năng suất trái cao.

120 - 150 trái/cây/năm, mỗi gié mang rất nhiều hoa cái Đây là giống dừa cho trái sớm từ 2 - 2,5 năm sau khi trồng

Nhóm giống Dừa lấy Dầu tại Bến Tre phát triển mạnh mẽ nhờ vào điều kiện thổ nhưỡng và thiên nhiên ưu đãi Khu vực này có ba vùng sinh thái đặc trưng: ngọt, lợ và mặn, trong đó vùng nước lợ nổi bật với chất lượng dầu tốt nhất.

Bến Tre, được mệnh danh là xứ sở của dừa, nổi tiếng với "Chợ dừa" tại Chợ Thom, một trong những chợ nổi đặc sắc trên dòng sông Thom Vào mỗi buổi sáng, hàng trăm ghe xuồng tấp nập buôn bán dừa trên đoạn sông dài hơn 3 km Các ghe dừa từ khắp nơi trong đồng bằng sông Cửu Long đều quy tụ về đây để đảm bảo giá bán cao và dễ tiêu thụ.

 Dừa Ta xanh và Ta vàng :

Dừa là giống cây lấy dầu phổ biến tại Việt Nam, chủ yếu có hai màu xanh và vàng Hơn 80% giống dừa lấy dầu ở nước ta là dừa Dâu và dừa Ta Dừa Ta nổi bật với trái to, đáy có ba cạnh rõ ràng, gáo lớn và cơm dừa dày Cây dừa Ta có thân cao, gốc to và tuổi thọ lâu, rất thích hợp cho việc chế biến các sản phẩm giá trị cao như kẹo dừa, cơm dừa nạo sấy, sữa dừa và bột sữa dừa.

 Dừa Dâu xanh và Dâu vàng :

Dừa Dâu và dừa lấy dầu là hai giống dừa phổ biến, nổi bật với hai màu xanh và vàng Dừa Dâu có trái trung bình đến lớn, với vỏ mỏng, hình tròn và năng suất cao, số lượng trái trên cây nhiều hơn so với dừa Ta.

 Các giống Dừa có giá trị kinh tế cao :

Dừa Dứa là loại dừa đặc biệt với hương thơm tự nhiên từ lá dứa, được du nhập từ Thái Lan và thích hợp với khí hậu Việt Nam, đặc biệt là khu vực phía Nam Loại dừa này không chỉ được ưa chuộng để uống nước mà còn có giá trị cao gấp 5-10 lần so với dừa Xiêm nhờ mùi thơm đặc trưng Tất cả các bộ phận của dừa Dứa, từ lá, hoa, phấn đến cơm và vỏ, đều mang hương thơm của lá dứa, đặc biệt nổi bật vào mùa nắng Cây dừa Dứa bắt đầu ra hoa sau 2,5 năm trồng và có thể đạt năng suất khoảng 200 trái mỗi năm, với ba nhóm kích thước: trái nhỏ, trái trung bình và trái to, trong đó trái nhỏ có hương thơm đậm đà nhất Hiện nay, dừa Dứa được xem là cây trồng triển vọng cho người dân ở đồng bằng sông Cửu Long, chủ yếu được trồng tại Bến Tre.

Dừa Sáp, hay còn gọi là dừa đặc ruột hoặc dừa kem, là một đặc sản nổi tiếng của huyện Cầu Kè, tỉnh Trà Vinh, được nhiều người yêu thích Đặc điểm nổi bật của dừa Sáp là cơm mềm, sền sệt, dày và có mùi thơm đặc trưng, với lượng nước rất ít hoặc không có Loại dừa này thường được sử dụng để ăn tươi, làm kem hoặc chế biến thành bánh kẹo nhờ vào độ béo của cơm dừa Trọng lượng trung bình của một trái dừa khô khoảng từ 1,2 đến 2 trái dừa bình thường Dừa Sáp không chỉ thu hút sự hiếu kỳ của du khách mà còn gắn liền với phong tục cúng tế của người dân địa phương.

Theo số liệu của FAO (2011), th dừa phân bố khá rộng khắp sang Tây bán cầu Tuy nhiên, cây d

Dương Cây dừa được phân b

Nam Á (19,74%); vùng Châu Đ yếu là Brazil (2,79%) Các đ

Quốc, mà chủ yếu là đảo

Biểu đồ 2.1: Phân b Ở khu vực Đông Nam Á, các qu

Thái Lan, Malaysia và Việt Nam Ấn Độ và Sri Lanka Ở Châu Đ

10 ừa khô trung bình từ 1,2 - 1,5 kg, năng suất từ 40 - 80 trái/cây/năm, m

Dừa Sáp, với giá trị cao gấp 20 lần so với các loại dừa thông thường, đang thu hút sự quan tâm lớn từ du khách nhờ vào sự kết hợp giữa giá trị kinh tế và phong tục cúng tế đặc sản trong các lễ hội Theo FAO (2011), trên thế giới có khoảng 11,86 triệu ha dừa, chủ yếu tập trung ở khu vực Đông Nam Á, chiếm 60,89%, tiếp theo là Nam Á (19,74%) và Châu Đại Dương (4,6%) Các quốc gia nổi bật ở Đông Nam Á bao gồm Philippines, Indonesia và Việt Nam, trong khi Nam Á có sự hiện diện đáng kể của Ấn Độ và Bangladesh.

Châu Đại Dương Khác Nam Á Đông Nam Á

Cây dừa Sáp hiện nay cho năng suất khoảng 80 trái mỗi cây mỗi năm, với giá trị cao gấp 20 lần so với các giống dừa khác, nhờ vào sự hiếm có và sự thu hút của nó đối với khách du lịch trong các lễ hội Cây dừa chủ yếu được trồng ở các vùng Đông Nam Á, chiếm 60,89% tổng sản lượng, tiếp theo là khu vực Ấn Độ Dương (4,6%) và Mỹ Latinh, trong đó Caribbean đóng góp 0,97% và Trung Mỹ 0,24% Các nước như Philippines và Indonesia cũng là những nơi trồng dừa nhiều nhất trên thế giới.

Trung Quốc Caribbean Latin America

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN C là đảo nổi, hai nơi trồng dừ

Tinh, quốc gia trồng nhiều d nhất thế giới ( Biểu đồ 2.1) Các qu thế giới

Các quốc gia có diện tích canh tác

Theo thống kê, Việt Nam dẫn đầu về diện tích trồng dừa toàn cầu với 28,7%, tiếp theo là Indonesia với 27,2% Tổng diện tích dừa trên thế giới chiếm 71,9% Các quốc gia có diện tích trồng dừa trên 1 triệu ha bao gồm Sri Lanka (3,3%), Brazil (2,4%), Thái Lan (2,0%), Papua New Guinea (1,8%) và Malaysia (1,4%).

Dừa là cây lâu năm, và ch tích canh tác dừa khá ổn đị diện tích dừa thế giới chỉ tăng 10,36%; trong đó, di

Nam Á (12,72%) Ngược lạ dương (Biểu đồ 2.3)

NG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

Các nghiên cứu liên quan về “ Máy Gọt Vỏ Dừa Tươi”

2.3.1 Nguyên lý hoạt động, kết cấu của máy gọt vỏ Dừa và máy gọt Trái cây

2.3.1.1 Đối tượng của sản ph

Hiện nay trên thị trường trong và ngoài nư

Táo, Dưa, cam, Dừa Xanh, D giống hình tròn, lớp vỏ khá m và dai hơn rất nhiều Hầu h chế biến sau khi gọt vỏ, nên yêu c

Nguyên lý hoạt động chung c hoạt động của máy Tiện, bao g

 Chuyển động chạy dao theo biên d

NG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

Hiện nay, trên thị trường có 21 sản phẩm máy gọt vỏ trái cây, bao gồm các loại như Xanh, Dứa (Thơm), với đặc điểm chung là độ mềm mại của trái cây tươi Đặc biệt, ngoài Dừa Tươi, hầu hết các loại trái cây đều được sử dụng trong quá trình này, do đó yêu cầu về an toàn thực phẩm rất cao Các máy gọt vỏ trái cây hiện tại thường có thiết kế với trục chính quay tròn, giúp mang theo trái cây và sử dụng dao cắt theo biên dạng cho các loại quả như Cam, Lê, Kiwi, hoặc dao định hình cho các loại quả khác.

Máy gọt vỏ trái cây như táo, xoài, và khoai tây có thiết kế gần giống nhau, với lớp vỏ dày và khả năng gọt trực tiếp mà không cần qua nhiều bước Đặc biệt, các loại trái cây như táo và dừa có vỏ mềm, mỏng, làm cho quá trình gọt vỏ trở nên dễ dàng và hiệu quả.

Hình 2.4: Máy gọt Trái cây đa năng

Hình 2.5: Máy gọt vỏ Dừa Tươi 2.3.1.3 Kết cấu Máy

Trong phần này chỉ tập trung vào kết cấu của một số máy gọt vỏ Dừa hiện nay

Dựa trên nguyên lý hoạt động, kết cấu máy gọt vỏ Dừa được thiết kế với các bộ phận chính:

Hinh 2.6: Kết cấu máy gọt vỏ Dừa Tươi trục Ngang,[30]

Máy cắt dừa bao gồm nhiều bộ phận quan trọng như dao cắt đầu dừa, trục giữ dừa và động cơ Bộ kẹp dừa giúp cố định sản phẩm trong quá trình chế biến, trong khi bảng điện điều khiển quản lý hoạt động của máy Để gọt phần thân và phần vai của dừa, máy được trang bị dao gọt chuyên dụng Tất cả các bộ phận này được lắp ráp trên khung máy chắc chắn và trục lắp bộ kẹp đảm bảo sự ổn định trong quá trình vận hành.

Hình 2.7: Kết cấu máy gọt vỏ Dừa trục đứng, [24]

1- Hộp bảo vệ motor, 2-Bộ Dao gọt phần Thân và Vai, 3- Hộp điều khiển,

4- motor điện, 5-Trục chính, 6- Chấu kẹp, 7- Bộ chạy Dao

Để tạo chuyển động quay tròn cho Dừa trong quá trình cắt gọt, cần lựa chọn tốc độ quay hợp lý thông qua các bộ truyền như đai, hộp giảm tốc và xích.

 Bộ chạy Dao gọt phần Thân:

Dao được lắp nghiêng so với trục chính với góc từ 4 đến 6 độ Chuyển động của dao được thực hiện thông qua các bộ truyền như Vít – Đai ốc, Thanh răng – Bánh Răng, và Thanh trượt – Rãnh Trượt.

 Bộ chạy Dao gọt phần Vai:

Dao thường được gá nghiêng so với trục chính 50 ÷ 56 Cơ cấu truyền động cũng được lựa chọn giống bộ chạy dao gọt phần Thân

Ngoài các bộ phận chính trên, còn các bộ phận: Cơ cấu cắt Đầu Dừa, Tay Quay, Khung máy, Vỏ máy, Bảng điệ điều khiển, bộ kẹp - giữ Dừa,…

2.3.2 Các nghiên cứu trong nước và ngoài nước

Qua việc thu thập thông tin, nhận thấy rằng nghiên cứu về "Máy gọt vỏ Dừa Tươi" trong nước còn hạn chế, với rất ít tài liệu được công bố Các mẫu thiết kế và chế tạo cũng ít ỏi và có sự tương đồng đáng kể.

 Các sản phẩm đã được nghiên cứu, chế tạo và sử dụng:

 Máy gọt vỏ Dừa của anh Lê Tân Kỳ:[37]

- Chiều dài 1.2 m, công suất 30 giây/trái

Sản phẩm này bao gồm hai lưỡi dao: một lưỡi dao di động đặt thẳng đứng, giúp gọt bên thân trái dừa, và một lưỡi dao cố định nằm nghiêng, dùng để gọt phần trên trái dừa.

- Có 2 mức giá: Giá 5 triệu đồng (không sử dụng động cơ), 15 triệu (có sử dụng động cơ)

Hình 2.8: Máy gọt Dừa của Lê Tân Kỳ

 Ưu điểm: Thiết kế đơn giản, năng suất khá cao

 Nhược điểm: Chưa đảm bảo an toàn thực phẩm, giá thành khá cao, tính thẩm mỹ của máy chưa cao, cần bôi trơn thường xuyên

 Máy gọt Dừa của công ty Gia Long [38]:

- Máy gọt vỏ dừa hoạt đông với công suất 15s- 20s /1 quả

- Gồm 2 motor điện: motor lớn 1 HP , tốc độ quay 120 vòng/phút và một motor giảm tốc mini

- Kích thước: chiều ngang 60cm, rộng 50cm, cao 120cm

- Giá thành từ 13 triệu 500 ngàn đồng (tham khảo từ công ty)

Máy được thiết kế theo hình thẳng đứng, với trái dừa được giữ cố định nhờ đỉnh trên Dao gọt vỏ có hình bầu dục, cho phép công nhân điều chỉnh độ dày mỏng của lớp vỏ dừa thông qua trục nâng, được điều khiển tự động.

Hình 2.9: Máy gọt Dừa của công ty Gia Long

 Ưu điểm: Sử dụng vật liệu sạch Inox 304, năng suất cao, tính tự động hóa cao

 Nhược điểm: Thiết kế chưa gọn, kích thước khá lớn, giá máy khá cao, cần bôi trơn tốt

2.3.2.2 Các nghiên cứu ngoài nước Ở nước ngoài, có khá nhiều sản phẩm “Máy gọt vỏ Dừa Tươi” được chế tạo và sử dụng ở các nước: Thái Lan, Trung Quốc, Malaysia, Ấn Độ,…với nhiều mẫu máy được thiết kế tính năng khác nhau, phụ thuộc vào phạm vi sử dụng của Máy Trong đó, có một số mẫu máy được thiết kế, chế tạo và hoàn thiện dựa trên các thử nghiệm sau khi đã chế tạo thành công, mà chưa được tính toán cụ thể về: Công suất động cơ, Lực cắt, các bộ truyền, kiểm bền cơ cấu…[24,30] Đối với cơ tính Dừa Tươi, đã có khá nhiều đề tài nghiên cứu về:

 Lực cắt (đối với xơ Dừa Tươi) và lực chọc thủng cần thiết (Dừa Tươi) để lấy nước uống [27]

 Nghiên cứu về vận tốc cắt khi gọt vỏ Dừa Tươi để không gây ra vết bầm (vết thâm đen) trên phần Xơ Trắng bên trong lớp vỏ xanh [28]

 Nghiên cứu về độ cứng Xơ Dừa [19], [25], [26]

2.3.2.2.1 Một số nghiên cứu về “Máy gọt vỏ Dừa Tươi”:

 “Thiết kế và thử nghiệm máy định hình Dừa Tươi (Dừa Non)”, [24] Đặc điểm, kết cấu máy:

- Tốc độ cắt 400 vòng/phút, 1 động cơ 1 HP

- 1 Dao gọt phần thân, 1 Dao gọt phần vai, chạy Dao bộ truyền Vít – Đai ốc

Góc gá Dao cắt phần Thân nghiêng 82 ÷ 86 , Dao gọt phần Vai nghiêng

- Kích thước Dừa gọt trung bình: chiều cao 21,02±1,36 cm; đường kính 17,32±0,92 cm

- Máy được chế tạo dạng Trục Đứng, góc độ gá Dao được cố định a b

Hình 2.10: Mẫu máy gọt Dừa

 Ưu điểm: Được tính toán và thử nghiệm với nhiều góc gá Dao, năng suất khá cao Tốc độ cắt khá lớn

 Nhược điểm: Thiết kế chưa nhỏ gọn, Vật liệu chưa sạch

 “Phát triển máy cắt Dừa Tươi”, [30]

- Tốc độ cắt 300 vòng/phút, động cơ 1 HP

- Dao gọt phần Thân nghiêng 76 , Dao gọt phần Vai nghiêng 56 và Dao cắt phần Cuống vuông góc mặt phẳng ngang

- Máy có dạng Trục nằm ngang, góc gá Dao được cố định

 Ưu điểm: Khung máy khá chắc chắn, có tính toán và thử nghiệm góc gá đặt Dao

 Nhược điểm: Thiết kế chưa gọn, vật liệu chế tạo máy chưa sạch

Một số mẫu Máy được sử dụng trên thị trường hiện nay:

- Năng suất 500-600 trái/giờ (với lao động có tay nghề)

- Giá thành: rất cao ( trên 20 triệu đồng )

- Kích thước: Chiều dài 335 mm, chiều rộng 490 mm, chiều cao 910 mm

- Hỗ trợ hệ thống khí nén

Hình 2.11: Fresh coconut peeling machine

 Các mẫu Máy gọt Dừa của Thái Lan: a b

Hình 2.12: Các mẫu máy gọt Dừa tại Thái Lan

2.3.2.2.2 Một số nghiên cứu cơ tính Dừa Tươi:

 Thí nghiệm kiểm tra lực cắt và lực chọc thủng [31]:

Thí nghiệm được thực hiện với lực tác dụng thông qua xylanh khí nén Tốc độ di chuyển Xylanh từ 0.05 ÷ 0.8 (m/s) P là áp suất nén trong Xy lanh (N/ )

Hình 2.13: Mô hình thí nghiệm

- Dao cắt dài 30 cm, vật liệu thép không gỉ

- Tiết diện vết cắt: A = 8,5.10 m (dài: 170 mm, rộng: 5 mm)

 Lực chọc thủng (đâm thủng)

 Nghiên cứu về vận tốc cắt khi gọt vỏ Dừa Tươi để không gây ra vết bầm (vết thâm đen) trên phần Xơ Trắng bên trong lớp vỏ xanh [28]

Hình 2.14: Thí nghiệm xác định giới hạn vận tốc cắt không gây ra Vết Thâm

Nghiên cứu này được thực hiện thông qua việc đánh giá ứng suất trên bề mặt Vỏ do quá trình cắt (vận tốc) gây ra

Theo đó, để ứng suất cắt không gây ra Vết Thâm trên Vỏ Dừa thì σ = σ

( ] / ( ) / (Pa) Với V , V : Vận tốc cắt tại 2 vùng Vết Thâm (m/s)

E : Môđun đàn hồi (Pa) μ : Hệ số Poission

R , R : Bán kính cong mặt cầu của Vết Thâm (m) Khi σ = σ , tìm được = 5,75 (m/s) Đây chính là giới hạn vận tốc cắt để không gây ra Vết Thâm Trên vỏ Dừa

Các thông số cơ tính của xơ dừa đã được nghiên cứu và ứng dụng trong nhiều đề tài khác nhau Giá trị cụ thể sẽ được trình bày chi tiết trong phần Cơ Sở Lý Thuyết của chương 3.

 Nghiên cứu về độ cứng Xơ Dừa [19], [25], [26]

Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng việc sử dụng sợi xơ dừa có thể tăng cường độ cứng và tính cơ học của một số vật liệu, bao gồm Composite Polyester (85%) và EPOXY RESIN (28%) Thông tin chi tiết về giá trị này sẽ được trình bày trong phần Cơ Sở Lý Thuyết của chương 3.

Quá trình phát triển thiết kế và phát triển sản phẩm

2.4.1 Quá trình phát triển sản phẩm

Việc xây dựng ý tưởng thiết kế có thể bắt nguồn từ nhu cầu thực tế của thị trường hoặc từ những sáng tạo của nhà thiết kế, không nhất thiết phải dựa vào nhu cầu hiện tại Mỗi sản phẩm thiết kế đều có thể kế thừa công nghệ đã có hoặc được cải tiến từ công nghệ hiện có, thậm chí là phát triển công nghệ hoàn toàn mới Mục tiêu cuối cùng là nâng cao năng suất, giảm chi phí và tăng cường tính cạnh tranh cho sản phẩm.

Mỗi sản phẩm đều trải qua các giai đoạn hình thành và phát triển theo một vòng đời sản phẩm Dưới đây là những giai đoạn cơ bản trong vòng đời của một sản phẩm.

Vòng đời sản phẩm chịu ảnh hưởng lớn từ quyết định thiết kế, nhằm giảm chi phí sản xuất, đảm bảo an toàn và dễ sử dụng, cũng như khả năng tái chế Chất lượng thông tin dự báo trong quá trình thiết kế là yếu tố quyết định cho sự cải tiến sản phẩm Nhóm thiết kế cần tổng hợp và lựa chọn các giải pháp phù hợp với dự báo để hiện thực hóa ý tưởng Để phát triển sản phẩm tiềm năng, cần giao thoa thông tin từ nhiều nguồn và duy trì phản hồi liên tục trong từng giai đoạn, nhằm cải thiện và hoàn thiện sản phẩm.

Trong quá trình phát triển sản phẩm, người thiết kế thường gặp khó khăn trong việc xử lý thông tin Để giảm bớt độ phức tạp, họ có thể chia nhỏ quy trình thành hai giai đoạn: thiết kế và chế tạo Tuy nhiên, hai giai đoạn này luôn gắn kết chặt chẽ và phụ thuộc lẫn nhau Do đó, việc hiểu rõ các nội dung liên quan đến cả hai quy trình là rất cần thiết cho người thiết kế.

Sơ đồ 2.1: Vòng đời một sản phẩm

Quá trình chuyển đổi một ý tưởng hoặc nhu cầu thị trường thành thông tin chi tiết, như tài liệu chế tạo, từ một sản phẩm hoặc hệ thống đã được thực hiện là rất quan trọng.

Quá trình chuyển đổi thông tin chi tiết thành các bộ phận và lắp ráp chúng trong một sản phẩm hoặc hệ thống là rất quan trọng.

Mỗi sản phẩm trên thị trường phải đối mặt với sự cạnh tranh khốc liệt về giá cả, công nghệ, thiết kế và chức năng Vì vậy, việc cải tiến và cập nhật công nghệ mới là điều cần thiết để duy trì sức cạnh tranh.

THỊ TRƯỜNG – TÀI NGUYÊN – THIẾT KẾ

Giải quyết và quản trị vấn đề

THIẾT KẾ Tổng hợp mẫu Các quyết

Dự báo VẬN HÀNH Phản hồi

Công nghệ liên tục phát triển với những kiến thức, vật liệu và quy trình mới, do đó, việc cải tiến và hoàn thiện sản phẩm với công nghệ tối ưu là điều cần thiết.

Các sản phẩm và hệ thống đang có xu hướng trở nên phức tạp hơn

Giữa cá nhân và môi trường an toàn ngày càng liên quan chặt chẽ hơn và được quy định bằng trách nghiệm pháp lý

Chiến lược giải quyết vấn đề hiệu quả bao gồm việc chia nhỏ vấn đề thành các phần nhỏ hơn, quản lý từng vấn đề phụ và giải quyết chúng dựa trên mối quan hệ và mức độ phụ thuộc Cuối cùng, các giải pháp riêng lẻ sẽ được kết hợp để giải quyết vấn đề tổng thể Mô hình này giúp tối ưu hóa quá trình giải quyết vấn đề một cách hệ thống và logic.

Sơ đồ 2.2: Mô hình giải quyết vấn đề

Mô hình này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc xác định chính xác vấn đề cốt lõi trước khi tiến hành giải quyết Sau khi xác định, cần đối chiếu và xem xét thứ tự ưu tiên cho các vấn đề cần giải quyết Bước tiếp theo là thu thập và lựa chọn thông tin cần thiết để làm rõ các khía cạnh liên quan.

Giải pháp Không thỏa mãn kết quả

Trong quá trình thiết kế, việc áp dụng kỹ thuật khái niệm trừu tượng giúp hiểu rõ hơn về vấn đề thông qua các thông tin chi tiết và tiêu chuẩn đã được thiết lập Điều này cho phép người thiết kế phát triển nhiều ý tưởng phù hợp Sau đó, các ý tưởng sẽ được đánh giá để lựa chọn giải pháp tối ưu nhằm giải quyết vấn đề hiệu quả.

Các quyết định cơ bản sẽ được đánh giá theo các mức độ tác động từ các tiêu chuẩn và các dự báo trước theo sơ đồ sau:

Sơ đồ 2.3: Các quyết định cơ bản

Sự quản lý thiết kế bao gồm các hoạt động:

 Quản trị và điều khiển thực hiện kế hoạch

Các dự báo Tiêu chuẩn

Dưới đây là kỹ thuật hướng dần quản lý thiết kế sản phẩm BS7000:

Sơ đồ 2.4: Chu kỳ phát triển sản phẩm BS7000 2.4.2 Quá trình thiết kế

Quá trình thiết kế sản phẩm được chia thành các giai đoạn nhỏ, phản ánh sự phát triển của sản phẩm Người thiết kế cần phân chia thành nhiều bước và xác định các nội dung quan trọng để phát triển ý tưởng thiết kế hiệu quả.

Hướng dẫn chế tạo Ý tưởng ( nhu cầu thị trường )

Sơ đồ 2.5: Mô hình quá trình thiết kế

Nhiệm vụ thiết kế là giai đoạn đầu tiên, trong đó người thiết kế xác định các điều kiện cần thiết và bắt buộc cho sản phẩm Kết quả của giai đoạn này là việc hình thành các yêu cầu kỹ thuật cho sản phẩm.

Ý tưởng thiết kế là sự kết hợp giữa các đặc điểm kỹ thuật, chức năng và mối quan hệ vật lý, thể hiện đặc trưng của sản phẩm Giai đoạn này culminates in the creation of a sketch design concept.

Xác định nhiệm vụ Đặc điểm kỹ thuật Thiết kế ý tưởng Ý tưởng

Bản vẽ lắp Phác thảo thiết kế

Giai đoạn phác thảo thiết kế là quá trình sắp xếp các chi tiết dựa trên cấu trúc phát triển ý tưởng sản phẩm, từ đó tạo ra các bản vẽ chi tiết phù hợp với hình dáng kết cấu cơ khí của sản phẩm.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động của máy gọt vỏ dừa được xác định qua quá trình xây dựng và đánh giá ý tưởng thiết kế, dựa trên các yêu cầu kỹ thuật và chức năng chính Thiết kế của máy được phát triển dựa trên công nghệ của máy tiện đứng, đảm bảo hiệu suất và độ chính xác trong quá trình hoạt động.

Nguyên lý gọt vỏ Dừa được thực hiện với 5 chức năng chính:

 Chức năng tạo chuyển động Quay:

Dừa sẽ được gá chặt tự động vào các mũi nhọn được gắn trên trục chính và chuyển động quay cùng trục chính

Gá đặt và kẹp Dừa luôn chuyển động quay cùng Trục Chính trong suốt quá trình gọt vỏ

 Chức năng tạo chuyển động chạy Dao Bên:

Chức năng này thực hiện việc cắt gọt vỏ ở phần thân giữa của trái dừa Khi trái dừa quay, dao sẽ được di chuyển tịnh tiến theo hướng tâm, gọt vỏ dừa dọc theo chiều dài lưỡi dao.

 Chức năng tạo chuyển động chạy Dao Trên:

Vỏ của quả dừa sẽ được gọt bằng dao nghiêng từ 50 đến 56 độ so với trục chính của máy Quá trình này giúp định hình quả dừa theo lưỡi dao, tạo ra hình dáng nón cụt.

 Chức năng cắt đứt phần Đầu(hoặc Đuôi) Dừa:

Sau khi thực hiện hai chuyển động cắt bằng Dao Bên và Dao Trên, Dừa sẽ được lấy ra và đặt vào phần Cắt Đầu Dừa Nguyên lý cắt được áp dụng tương tự như nguyên lý Cán, với lực Cán tác động lên Quả Dừa thông qua Dao Cắt Đứt.

Các lý thuyết liên quan đến hoạt động của máy

3.2.1 Nguyên lý cắt gọt khi tiện Định Hình

 Tiện là phương pháp gia công phổ biến, đóng vai trò quan trọng trong các phân xưởng cơ khí, máy Tiện thường chiếm 25 ÷ 35% máy móc trong xưởng cơ khí

Tiện là một phương pháp gia công cắt gọt, trong đó chuyển động chính thường được tạo ra bởi sự quay của phôi, kết hợp với các chuyển động tịnh tiến của dao để thực hiện quá trình cắt.

Phương pháp Tiện dùng để gia công các mặt tròn xoay (trong và ngoài), các mặt định hình tiết diện tròn, gia công ren (hình )

Phương pháp tiện có khả năng công nghệ đa dạng, bao gồm các kỹ thuật như tiện mặt ngoài, tiện lỗ, tiện mặt đầu, tiện cắt đứt, tiện ren ngoài, tiện ren trong, tiện côn ngoài, tiện côn trong và tiện định hình Những kỹ thuật này giúp đáp ứng nhu cầu gia công chính xác và hiệu quả trong sản xuất.

CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

3.2.1.2 Chế độ cắt khi Tiện

- Là chiều dày lớp kim loại được bóc đi sau 1 lần chạy dao dọc theo phương vuông góc với bề mặt gia công

D : Đường kính Phôi (mm) d : Đường kính bề mặt đã gia công (mm)

Hình 3.2: Chiều sâu cắt khi tiện

 Bước tiến S (lượng chạy dao) :

- Là lượng dịch chuyển lưỡi dao sau 1 vòng quay của vật gia công, đơn vị (mm/vòng) Có 3 loại bước tiến:

Có hướng tiến theo dọc đường tâm chi tiết gia công

Có hướng tiến vuông góc với đường tâm chi tiết

Có hướng xiên 1 góc bất kỳ so với đường tâm chi tiết a Khi tiện ngoài b Khi tiện lỗ c Khi tiện mặt đầu d Khi tiện cắt đứt

Hình 3.3: Các yếu tố cắt gọt khi tiện ngoài

- Tốc độ cắt phụ thuộc vào đường kính D của phôi:

D: Đường kính phôi (mm) n: Số vòng quay của phôi (vòng/phút)

- Suy ra, số vòng quay n của phôi: n = (vòng/phút) (3.2)

3.2.2 Vật liệu Dao, Góc độ Dao

Vật liệu làm dụng cụ cắt (dao) đóng vai trò quan trọng trong năng suất của quá trình cắt gọt Năng suất của dụng cụ cắt phụ thuộc vào khả năng duy trì tính cắt của vật liệu trong thời gian dài Trong quá trình cắt, dụng cụ phải chịu áp lực, nhiệt độ cao, rung động và mài mòn, dẫn đến sự giảm sút nhanh chóng của tính cắt.

Do vậy, vật liệu làm Dao cần đảm bảo các yêu cầu về:

Vật liệu làm Dao phải có độ cứng cao hơn so với vật liệu được cắt gọt (vật liệu gia công)

Quá trình cắt gọt Dao chịu tác động của nhiều lực như lực cắt, lực va đập, lực chạy dao và mômen xoắn Vì vậy, Dao cần có giới hạn bền cao hơn so với vật liệu cắt gọt để đảm bảo hiệu suất và độ bền trong quá trình sử dụng.

Khi vật liệu được nung nóng, độ cứng của nó thường giảm, nhưng nếu trong quá trình này, cấu trúc của vật liệu không bị thay đổi, thì sau khi làm nguội, độ cứng sẽ phục hồi Độ chịu nhiệt đề cập đến khả năng duy trì độ cứng và các tính chất khác ở nhiệt độ cao trong một thời gian dài mà không xảy ra biến đổi về tổ chức.

Trong quá trình cắt, dao chịu mài mòn cao do mặt trước tiếp xúc với phoi khi thoát ra, trong khi mặt sau tiếp xúc với bề mặt gia công Do đó, việc chọn dao có khả năng chống mòn tốt là rất quan trọng.

Vật liệu chế tạo dụng cụ cắt cần phải có tính chất dễ rèn, dễ dập và dễ cắt gọt, nhằm đảm bảo việc tạo hình thuận lợi Điều này không chỉ giúp quá trình sản xuất trở nên hiệu quả hơn mà còn hỗ trợ trong việc phục hồi tính năng của dụng cụ cắt.

Dao cần có nhiều mức giá phù hợp với điều kiện thực tế và đa dạng chủng loại

Khi chế biến thực phẩm, việc sử dụng dao làm từ vật liệu an toàn vệ sinh như thép không gỉ là rất quan trọng để đảm bảo sức khỏe cho người tiêu dùng.

Trong kỹ thuật Tiện định hình, góc độ Dao cắt có sự ảnh hưởng từ nhiều yếu tố khác nhau Bài viết này sẽ tập trung vào các yếu tố như vật liệu cắt (vỏ Dừa), vật liệu Dao (Thép không gỉ), độ cứng vững của máy, phương pháp gọt định hình và chi phí Do đó, Dao cắt sẽ được đơn giản hóa về cấu trúc và chỉ phân tích những góc cắt có ảnh hưởng lớn nhất.

Hình 3.4: Góc độ cơ bản của Dao Ảnh hưởng các góc độ cơ bản của Dao:

Là góc giữa mặt trước và mặt đáy đo trong tiết diện chính Ảnh hưởng đến quá trình thoát vỏ Dừa khi cắt (thoát phoi)

Là góc giữa mặt sau chính và mặt cắt đo trong tiết diện chính Góc luôn luôn dương và có ảnh hưởng đến sự ma sát khi cắt

Là góc giữa mặt trước và mặt sau chính đo trong tiết diện chính α + β + γ = 90 (3.3)

Là góc gi ữa mặt trước và mặt cắt đo trong tiết diện chính α + β = δ (3.4)

Trong quá trình cắt gọt theo nguyên lý Tiện sẽ sinh ra lực cắt: , ,

- Pz : lực tiếp tuyến, trùng với phương vận tốc V, có giá trị lớn nhất Dùng để kiểm nghiệm công suất tiêu thụ của máy

- Py : lực chạy dao, có phương trùng với phương chạy dao s Lực này tác dụng lên cơ cấu chạy dao của máy

- Px: lực hướng kính, có phương trùng với phương chiều sâu cắt t (mm) Lực này gây rung động trong mặt phẳng ngang

Hình 3.5: Sơ đồ lực cắt khi Tiện

Tổng hợp lực cắt: R = Pz + Py + Px (3.5)

( Các thông số cụ thể trong lực cắt sẽ được trình bày trong phần tính toán )

Hình 3.6: Lực ma sát và phản lực

 N1, N2 : là phản lực tác dụng lên Lưỡi Dao

 F1, F2: là lực ma sát của Lưỡi Dao

Cấu tạo và cơ tính Xơ Dừa Tươi

3.3.1 Cấu tạo Quả Dừa và Xơ Dừa

Dừa là một loại quả hạch có cấu trúc xơ, không phải là quả hạt thực thụ Quả dừa có vỏ ngoài cứng và nhẵn, với ba gờ nổi bật Lớp vỏ giữa chứa các sợi xơ gọi là xơ dừa, trong khi lớp vỏ trong, hay còn gọi là gáo dừa, có độ cứng cao và hóa gỗ Khi loại bỏ lớp vỏ ngoài và vỏ giữa, ta có thể thấy rõ ba lỗ mầm, hay còn gọi là mắt dừa, trong đó hai lỗ thường nhỏ hơn và cứng hơn.

44 lỗ thứ ba mềm Mầm hay phụi nằm ngay dưới mắt mềm ủú Khi quả nảy mầm, mầm lách qua lỗ mọc ra ngoài

Hình 3.7: Cấu tạo quả Dừa

Khối lượng tương đối của các thành phần trong quả dừa không cố định, trị số trung bình thể hiện ở bảng sau:

Vỏ Gáo Cơm Dừa Nước

Bảng 3.1: Tỉ lệ khối lượng trung bình của các thành phần của 1 quả Dừa [4]

Theo TAPPI (1988), xơ dừa là một chất hữu cơ có khả năng tái sử dụng, với độ pH khoảng 5,5 Chất lượng của xơ dừa không bị ảnh hưởng khi độ pH thấp hơn mức này Xơ dừa sở hữu nhiều tính chất và thành phần hóa học đặc trưng.

Tỷ lệ C:N là 80:1 Độ xốp 10-12%

Tanin: 8,0-8,5% (thuộc loại pyrocatechic-tanin không thủy phân)

Thành phần chủ yếu của xơ dừa là xenlulozo (khoảng 80%) và lignin (khoảng 18%)

Xenlulozo, với công thức hóa học [C6H7O2(OH)3]n, là một polysaccharide có cấu trúc chuỗi không phân nhánh, tạo nên sự vững chắc và cường độ co dãn cao Các phân tử xenlulozo kết hợp thành vi sợi, có thể sắp xếp theo nhiều hướng trong màng tế bào sơ khai Chúng được cấu tạo từ hàng nghìn đơn vị b - D - glucozơ liên kết với nhau qua liên kết b - 1,4 - glucozit Sợi bông là nguồn xenlulozo tự nhiên tinh khiết nhất, chiếm trên 90%, trong khi gỗ tùng, bách có khoảng 50% xenlulozo và xơ dừa chiếm khoảng 80% xenlulozo.

Xenlulozo không tan trong các dung môi hữu cơ, dung dịch kiềm nước, và axit vô cơ loãng Tuy nhiên, nó có khả năng tan trong axit clohiđric và axit photphoric đặc.

H2SO4 và một số dung dịch bazơ hữu cơ bậc bốn có khả năng thủy phân xenlulozơ Quá trình này tạo ra các sản phẩm như xenlođextrin, xenlobiozơ và glucozơ.

Cơ tính Sợi Xơ Dừa :

Khối lượng riêng (g/ ) Độ bền (Mpa)

Môđun riêng (MN.m/kg) Độ bền riêng (MN.m/kg)

Bảng 3.2: Cơ tính sợi xơ Dừa [4][32] [33] Độ cứng lớn nhất của một số sợi được tổng hợp từ sợi xơ Dừa và một số sợi hóa học:

Sợi Polyester Composite(85%) EPOXY RESIN (28%) Độ cứng 37,8 (HV~HB) 30,03 (HRF)~40 (HB)

Bảng 3.3: Độ cứng xơ Dừa Vậy, chọn độ cứng của xơ Dừa ~ 40 (HB) để thực hiện các tính toán

Xây dựng ý tưởng thiết kế “Máy gọt vỏ Dừa Tươi ”

Máy "Gọt Vỏ Dừa Tươi" nhắm đến đối tượng là các hộ gia đình và cửa hàng kinh doanh Dừa Tươi Nhóm nghiên cứu đã tiến hành khảo sát và tổng hợp thông tin về nhu cầu sử dụng máy gọt vỏ dừa, từ đó đánh giá hoạt động gọt vỏ dừa tươi với những kết quả cụ thể.

Qúa trình khảo sát được trong khoảng thời gian Tại khu vực…với phương pháp lấy mẫu đối với 20 phiếu khảo sát để đánh giá

Theo khảo sát, 80% người mua yêu cầu cửa hàng gọt vỏ, trong khi chỉ 20% không có yêu cầu này Điều này cho thấy tỷ lệ người mua ưa thích việc gọt vỏ là rất cao.

Biểu đồ 3.1: Nhu cầu gọt vỏ Dừa của khách hàng (%)

Kết quả khảo sát cho thấy 100% người bán gọt vỏ dừa bằng tay, trong khi 90% chưa từng thấy hoặc sử dụng máy gọt vỏ dừa Chỉ có 10% đã biết đến máy nhưng chưa thực hiện việc gọt bằng máy Thông tin tìm kiếm cho thấy chỉ có 1 hoặc 2 công ty chế tạo máy gọt vỏ dừa tại TP.HCM, phản ánh tình trạng sử dụng máy và hoạt động chế tạo máy còn rất hạn chế so với nhu cầu.

Có yêu cầuKhông yêu cầu

Biểu đồ 3.2: Tỉ lệ sử dụng hoặc nhìn thấy máy Gọt Vỏ Dừa (%)

Biểu đồ 3.3: Hoạt động gọt vỏ Dừa của người bán Dừa (%)

Theo khảo sát, phần lớn người bán mất hơn 20 giây để gọt vỏ một quả dừa (chiếm 90%), trong khi 20 giây chỉ chiếm 5%, 15 giây cũng 5%, và 10 giây không có ai đạt được Kết quả cho thấy thời gian gọt vỏ có thể được rút ngắn đáng kể khi sử dụng máy gọt.

Tỉ lệ tiếp xúc với Máy Gọt Vỏ Dừa

Hoạt động gọt vỏ Dừa

Gọt bằng tayGọt bằng máy100%

 Theo người bán Dừa cho bi

3.4.2 Xác định các yêu cầu k

Cảm giác an toàn khi gọt Dừa bằng tay

3.4: Tỉ lệ thời gian gọt xong 1 quả Dừa (%) a cho biết họ cảm thấy không an toàn khi g 35% cảm thấy an toàn và không có nguy hiểm

3.5: Tỉ lệ cảm giác khi gọt dừa bằng Tay (%) u kỹ thuật

Cảm giác an toàn khi gọt Dừa bằng tay

An toàn Không an toàn

65% a (%) y không an toàn khi gọt vỏ Dừa bằng Tay m

Mỗi thiết bị, máy móc đều phải đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật như hình dáng, năng lượng, vật liệu, chuyển động và lực tác dụng, đồng thời cần đảm bảo tính thẩm mỹ và kinh tế Khi thiết kế và chế tạo “Máy Gọt Vỏ Dừa Tươi”, việc thỏa mãn các điều kiện kỹ thuật, thẩm mỹ và kinh tế là rất quan trọng để tạo ra sản phẩm đáp ứng nhu cầu của người sử dụng.

Dựa trên các yêu cầu và chức năng máy xác định được yêu cầu bắt buộc cần đạt được

( Demand ) và yêu cầu mong muốn ( Wish ) khi thiết kế và chế tạo máy

Các yêu cầu và chức năng của “Máy bóc vỏ Dừa Xanh” được xác định chi tiết theo bảng dưới đây

 D ( Demand ): là yêu cầu kỹ thuật bắt buộc cần đạt được của máy

 W ( Wish ): là yêu cầu mong muốn của sản phẩm nhằm nâng cao giá trị và chất lượng của máy

 Wt ( Weighting ): là tỉ trọng chi phí tăng thêm khi cần đạt yêu cầu mong muốn theo 3 mức độ

 Mức độ trung bình ( Medium ): M=2

Bảng 3.4: Các yêu cầu kỹ thuật của Máy Đặc điểm kỹ thuật

D/W Wt Yêu cầu kỹ thuật Từ khóa

 Kích thước : chiều dài ≤ 400 mm, chiều rộng

 Cơ cấu đơn giản, truyền động tốt, ổn định và chính xác

 Tốc độ cắt: hợp lý và đảm bảo công suất 200÷300 trái/giờ

Cơ cấu Tốc độ cắt

 Lực cắt, gọt vỏ Dừa: Nhỏ

 Lực kẹp chặt Dừa: Nhỏ

 Công suất động cơ: ≤ 1 ( nhỏ hơn 1 ngựa)

 Đảm bảo vệ sinh-an toàn thực phẩm: thép không rỉ

 Đảm bảo độ bền và chịu được lực tác dụng

 Dễ tìm mua, thay thế, sữa chữa

 Chính xác, nhanh, ổn định trong quá trình hoạt động

 An toàn trong quá trình cắt

 Tự động cắt điện khi có sự cố

 Bảng điều khiển dễ dàng sử dụng

 Thay thế các bộ phận dễ dàng

 Thiết kế gọn, có tính thẩm mỹ

 Kết cấu máy dễ bảo trì, bảo dưỡng Kinh tế:

Trọng lượng Lực di chuyển Lực cắt

Lực kẹp Động cơ Nguồn điện Tiếng ồn

Tuổi bền Độ bền Tiêu chuẩn hóa Nhẹ Điều khiển Chính xác

An toàn cắt Bảo vệ tự động

Dễ thay thế Thẩm mỹ Bảo trì đơn giản

 Tổng chi phí chế tạo nhỏ hơn 6.000.000 đồng

Tất cả thiết bị kỹ thuật có thể được phân tích dựa trên dòng chảy và sự biến đổi của các đặc tính vật liệu, nguồn năng lượng và thông tin (tín hiệu), trong phạm vi các yêu cầu đặt ra cho thiết bị.

Để xác định chức năng tổng quát của máy, cần xây dựng sơ đồ mô tả các dòng chuyển đổi từ dữ liệu đầu vào như nguyên liệu, vật liệu, năng lượng và tín hiệu điều khiển đến dữ liệu đầu ra bao gồm hoạt động, sản phẩm đạt được và năng lượng.

Sơ đồ 3.5 mô tả chức năng tổng quát của Máy Gọt Vỏ Dừa Tươi, giúp làm rõ mối quan hệ giữa các dòng chảy và sự biến đổi của các yếu tố hình thành chức năng tổng thể Để hiểu rõ hơn về tính lôgic và vật lý của hệ thống, chúng ta có thể phân tích chức năng theo hai hệ thống cấu trúc khác nhau.

 Cấu trúc hệ thống chức năng

 Cấu trúc quá trình chức năng

 Cấu trúc hệ thống chức năng:

Hệ thống "Máy gọt vỏ Dừa" được bao quanh bởi một đường giới hạn, bao gồm các thành phần chính như nguồn năng lượng, cơ cấu gọt, cơ cấu kẹp và quay trái dừa, cùng với bảng điều khiển tương ứng với các dữ liệu đầu vào thích hợp.

Sức người, điện lưới, điện ac-qui…

Nút nhấn, công tắc, relay, lực tác dụng,…

VẬT LIỆU: vỏ, Dừa đã gọt vỏ

NĂNG LƯỢNG: cơ năng, nhiệt năng, tiếng ồn, …

Trái Dừa có hình dạng và kích thước theo yêu cầu

Sơ đồ 3.2: Cấu trúc hệ thống chức năng

Cấu trúc quá trình chức năng:

Dựa trên hoạt động và chức năng sử dụng của máy, chúng ta có thể xây dựng sơ đồ dòng chảy cấu trúc chức năng của máy như hình dưới đây.

Cơ năng, nhiệt năng, tiếng ồn Đèn báo tín hiệu Điều chỉnh chiều sâu gọt

Chạy dao hướng tâm (gọt vỏ)

Sơ đồ 3.3: Cấu trúc quá trình chức năng

 Các phương án thực hiện các chức năng chính:

Chức năng "Quay Dừa" có thể được thực hiện thông qua các cơ cấu phù hợp với năng lượng đầu vào, bao gồm bộ truyền đai, bánh răng-bánh răng, bộ truyền xích và bộ truyền trục vít-bánh vít.

 Phương án sử dụng bộ truyền Đai:

- Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo nên giá thành hạ, làm việc êm, có khả năng đảm bảo an toàn cho động cơ khi quá tải

Máy gọt vỏ Dừa Kiểm tra an toàn Điều chỉnh chiều sâu cắt

Chạy dao hướng tâm (gọt vỏ)

Cài đặt trạng thái ban đầu

Cắt đầu và đuôi Dừa

- Nhược điểm: Khả năng tải không cao, kích thước bộ truyền lớn, tuổi thọ làm việc không cao khi tốc độ quay lơn

 Phương án 2 sử dụng bộ truyền Xích:

- Ưu điểm: Có khả năng tải và hiệu suất truyền động cao hơn bộ truyền Đai,…

- Nhược điểm: Vận tốc và tỉ số truyền tức thời không ổn định, gây ra nhiều tiếng ồn, đặc biệt cần bôi trơn và chăm sóc thường xuyên

 Phương án 3 sử dụng bộ truyền bánh răng-Bánh răng:

- Ưu điểm: Thiết kế nhỏ gọn, hiệu suất truyền động cao, khả năng tải lớn và truyền động chính xác

CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUY

- Nhược điểm: c chế biến thực ph độ cao, giá thành cao, và gây ra ti

- Ưu điểm: Thi cao và có khả

- Nhược điểm: Gia công ph suất truyền đ

Chức năng gọt Dừa đư hướng tâm, tịnh tiến d

Vít – Đai ốc, Con trư

55 m: cần bôi trơn tốt ( tiềm ẩn mất an toàn thự c phẩm, thiết kế chính xác và cứng vững khi ho cao, giá thành cao, và gây ra tiếng ồn

Bộ truyền bánh răng-bánh răng sử dụng bộ truyền bánh vít – trục vít có thiết kế nhỏ gọn hơn các loại bộ truyền khác, đồng thời mang lại khả năng tự hãm tốt Tuy nhiên, quá trình gia công phức tạp, yêu cầu vật liệu đắt tiền dẫn đến giá thành cao, hiệu suất hoạt động thấp và có nguy cơ gây trượt.

Bánh vít và trục vít là những thành phần quan trọng trong cơ cấu truyền động, hoạt động thông qua chuyển động tịnh tiến dọc trục Hệ thống này bao gồm con trượt và rãnh trượt, giúp máy hoạt động êm ái và hiệu quả Khi làm việc với tốc độ khác nhau, tỉ số truyền động và giá thành của thiết bị có thể cao, nhưng hiệu suất của dao tịnh tiến vẫn được đảm bảo Thanh răng và bánh răng cũng đóng vai trò quan trọng trong việc truyền động chính xác và ổn định.

56 a Thanh Răng – Bánh Răng b Trục Vít – Đai ốc c Thanh trượt – Rãnh trượt

Hình 3.12: Các cơ cấu thực hiện chức năng tịnh tiến

 Chức năng “Cắt Đầu và Đuôi Dừa”:

Cắt đầu và đuôi dừa có thể thực hiện qua nhiều phương pháp, bao gồm việc cho dao quay trong khi dừa tịnh tiến, hoặc để dừa quay trong khi dao tịnh tiến Ngoài ra, có thể sử dụng cơ cấu cán đứt bằng lực ép lên lưỡi dao để đạt hiệu quả cắt tốt hơn.

Chức năng “Kẹp Dừa” sử dụng các cơ cấu truyền lực như Thanh răng – Bánh răng, Vít – Đai ốc và Đòn bẩy, hoạt động thông qua các cơ cấu trượt để thực hiện nhiệm vụ kẹp dừa hiệu quả.

3.4.4.1 Xây dựng phương án thực hiện các chức năng

Phương pháp phần tử hữu hạn và ứng dụng CATIA Analysis trong quá trình thiết kế

Sự phát triển của khoa học và công nghệ yêu cầu các kỹ sư thực hiện những dự án phức tạp với độ chính xác và an toàn cao, đồng thời phải đảm bảo chi phí hợp lý.

Phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) là một công cụ mạnh mẽ và linh hoạt, được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực kỹ thuật Nó cho phép phân tích trạng thái ứng suất và biến dạng của các kết cấu như ô tô, máy bay, tàu thuỷ, khung nhà cao tầng và dầm cầu Bên cạnh đó, PTHH còn hỗ trợ giải quyết các bài toán lý thuyết trường, bao gồm truyền nhiệt, cơ học chất lỏng, thuỷ đàn hồi, khí đàn hồi và điện-từ trường Nhờ vào sự phát triển của công nghệ thông tin và hệ thống CAD, việc tính toán và thiết kế các kết cấu phức tạp trở nên dễ dàng và hiệu quả hơn.

Hiện nay, nhiều phần mềm sử dụng phương pháp phân tích phần tử hữu hạn (PTHH) như ANSYS, CATIA Analysis, ABAQUS và SAP Để khai thác hiệu quả các phần mềm PTHH hoặc tự xây dựng chương trình tính toán, cần nắm vững cơ sở lý thuyết, kỹ thuật mô hình hóa và các bước tính toán cơ bản của phương pháp này.

 Các bước giải bài toán bằng phương pháp PTHH:

Rời rạc hóa phần tử là quá trình chia vật thành nhiều phần tử nhỏ mà vẫn giữ nguyên tính chất vật lý của từng phần Đối với những vật có biến dạng phức tạp, việc chia nhỏ các phần tử gần biên là cần thiết để đảm bảo độ chính xác trong phân tích.

 Xây dựng các phương trình phần tử

 Lắp ghép các phương trình phần tử và tìm ra ma trận độ cứng

 Khử các điều kiện biên

 Giải hệ phương trình toàn cục

3.5.2 Ứng dụng CATIA Analysis trong quá trình thiết kế , [1]

3.5.2.1 Giới thiệu về phần mềm CATIA

CATIA stands for Computer Aided Three Dimensional Interactive Application, which translates to "three-dimensional interactive processing with computer support."

CATIA là một bộ phần mềm CAD/CAM/CAE phức hợp do Dassault Systemes phát triển và được phân phối toàn cầu bởi IBM Được viết bằng ngôn ngữ lập trình C++, CATIA là nền tảng đầu tiên trong bộ phần mềm quản lý chu trình sản phẩm của Dassault Systemes Phần mềm này không chỉ được ứng dụng trong ngành hàng không mà còn trở thành tiêu chuẩn toàn cầu trong việc giải quyết các bài toán thiết kế, mô phỏng, chế tạo và phân tích trong nhiều lĩnh vực như cơ khí, xây dựng, tự động hóa, ô tô và tàu thủy.

Trong đề tài này sẽ sử dụng phần mềm CATIA V5R20, bao gồm 170 môđun, với 3 cấp độ: Thiết kế - Mô phỏng – Tính toán

3.5.2.2 Trình tự phân tích bài toán tĩnh trong CATIA Analysis

Trình tự phân tích ứng suất, biến dạng của chi tiết (kết cấu) ứng dụng phương pháp phần tử trong CATIA Analysis, bao gồm các bước sau:

Sơ đồ 3.4: Trình tự mô phỏng Analysis trong CATIA

Thiết kế mô hình hình học của chi tiết cần phân tích

Tạo mô hình phần tử hữu hạn (chia lưới)

Thiết lập vật liệu và tạo khối cho chi tiết

Thiết lập tải và các ràng buộc

Hiện mô hình hình học và ẩn các phần tử lưới

Dùng lệnh Compute để mô phỏng, phân tích

Hiển thị và xử lý kết quả phân tích

Xuất kết quả phân tích

ĐÁNH GIÁ VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ - CHẾ TẠO…

TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN MÁY

CHẾ TẠO, LẮP RÁP VÀ THỰC NGHIỆM

Định dạng
Số trang	169
Dung lượng	28,99 MB