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 Tp Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2013 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 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 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 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: 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 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 2005 – 2007 Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 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 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố công trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2013 (Ký tên ghi rõ họ tên) Nguyễn Đình Vũ ii LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình học tập hoàn thành luận văn, nhận đƣợc hƣớng dẫn, giúp đỡ quý báu nhiều từ nhà trƣờng, thầy cô, gia đình bạn bè Để hoàn thành luận văn này, trƣớc tiên xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy hƣớng dẫn khoa học PGS.TS Đặng Thiện Ngôn Thầy dành nhiều thời gian, tâm huyết, nhiệt tình hƣớng dẫn, góp ý động viên suốt thời gian thực luận văn Cảm ơn quý thầy cô Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TPHCM tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức tảng chuyên môn cho thời gian qua Cảm ơn quý thầy cô khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy tạo điều kiện thuận lợi cho trình làm đến hoàn thành Cảm ơn Ban Giám Hiệu quý thầy cô Trƣờng Cao Đẳng Nghề Cơ Điện, Xây Dựng Nông Lâm Trung Bộ tạo điều kiện thuận lợi cho hoàn thành khóa học Cảm ơn gia đình, bạn bè ngƣời thân luôn động viên, giúp đỡ trình học tập thực luận văn Xin chân thành cảm ơn! iii TÓM TẮT Đề tài: “Thiết kế, chế tạo máy bóc vỏ tỏi tự động” khí nén với suất: 43 -72kg/h Trong luận văn này, nôi dung đƣợc trình bày nhƣ sau: Tìm hiểu giống tỏi đƣợc trồng Việt Nam Chọn giống tỏi thích hợp để thử nghiệm bóc vỏ tỏi Khảo sát phƣơng pháp bóc vỏ tỏi lựa chọn phƣơng án thiết kế.Tính toán vận tốc khí thoát từ đầu phun Từ đó, tiến hành thử nghiệm khả bóc vỏ tỏi Xác định cách bố trí đầu phun buồng bóc và s dụng phần mềm ANSYS 12 để mô dòng khí chuyển động để phân tích vận tốc, mật độ dòng khí mật độ rối buồng bóc Từ đó, lựa chọnphƣơng án tối ƣu để chế tạo mô hình buồng bóc Thử nghiệm đánh giá khả bóc vỏ tỏi buồng bóc Tính toán, thiết kế máy bóc vỏ tỏi Chế tạo, lắp ráp 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 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 Đặt vấn đề 1.2 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài .2 1.3 Mục tiêu nghiên cứu đề tài 1.4 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 1.4.1 Đối tƣợng nghiên cứu 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu .4 1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu .5 1.6 Kết cấu đề tài Chƣơng 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 2.1 Giới thiệu tỏi .6 2.1.1 Các thành phần hóa học có 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 tay 13 2.2.1.2 Bóc vỏ tỏi dụng cụ 14 v 2.2.2 Bóc vỏ tỏi 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 nƣớc 18 2.3.1.1 Máy bóc tỏi khô 18 2.3.1.2 Các báo nghiên cứu nƣớc 19 2.3.2 Các nghiên cứu 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 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 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 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 hàm khí động 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 đầu phun .29 5.1.2 Tính toán vận tốc đầu đầ u phun 30 vi 5.2 Thử nghiệm khả bóc vỏ tỏi 32 5.2.1 Khảo sát tép tỏi 32 5.2.2 Máy nén khí đồng hồ bấm thời gian .32 5.2.3 Xác định thông số để bóc vỏ tỏi 33 5.2.4 Kết thử nghiệm .34 5.2.5 So sánh kết thử nghiệm 36 5.3 Mô buồng bóc 36 5.3.1 Thiết kế sơ buồng bóc 36 5.3.2 Điều kiện mô 37 5.3.3 Mô xác định khoảng cách đặt đầu phun 38 5.3.3.1 Mô 38 5.3.3.2 Mô 40 5.3.3.3 Mô 42 5.3.3.4 Mô 44 5.3.3.5 Kết mô xác định khoảng cách đặt đầu phun 46 5.3.4 Mô xác định góc nghiêng đầu phun 46 5.3.4.1 Mô 46 5.3.4.2 Mô 47 5.3.4.3 Mô 49 5.3.4.4 Kết mô xác định góc nghiêng đầu phun 51 5.4 Thử nghiệm đánh giá buồng bóc vỏ tỏi 51 5.4.1 Khảo sát tép tỏi 51 5.4.2 Máy nén khí đồng hồ bấm thời gian .51 5.4.3 Mô hình thử nghiệm 52 5.4.4 Kết thử nghiệm .53 5.4.5 Xử lý số liệu 55 5.4.5.1 Nghiên cứu ảnh hƣởng yếu tố thời gian áp suất liên quan đến chất lƣợng bóc vỏtép tỏi 55 5.4.5.2 Thực nghiệm trình bóc vỏ tép tỏi 56 vii - Bảng thực bƣớc qui trình Nhịp Xylanh / đầu phun A- A+ B+ B- C- C+ Công tắ c hành trình Van điê ̣n tƣ̀ SH4 Y1 Lò xo SH5 Y2 Lò xo Y3 Lò xo - Mạch điện điều khiển Hình 5.40: Sơ đồ bố trí mạch điện cung cấp nguồn Trên hình 5.40 sơ đồ mạch bố trí công tắc nguồn cung cấp nguồn điện cho phần tử điều khiển 66 Hình 5.41a: Sơ đồ mạch điện điều khiển ( Tự động tay) Trên hình 5.41a sơ đồ mạch bố trí công tắt chuyển chế độ điều khiển tự động / tay, rơle thời gian cho phần điều khiển tự động.Mạch điều khiển tự động tay Hình 5.41b: Sơ đồ mạch điện điều khiển (Tự động tay) Trên hình 5.41b sơ đồ mạch bố trí nút nhấn (SH1, SH2), rơle thời gian điều khiển tay van điện từ Y1 (điều khiển xylanh cấp liệu), Y2 (điều khiển xylanh đóng mở cửa xà liệu) Mạch điều khiển tự động tay 67 Hình 5.41c: Sơ đồ mạch điện điều khiển ( Tự động tay) Trên hình 5.41c sơ đồ mạch bố trí nút nhấn (SH3), rơle thời gian điều khiển tay van điện từ Y3 (điều khiển xylanh đóng mở cửa xả) Mạch điều khiển tự động tay 68 Chƣơng CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ Trong chƣơngtrình bày trình chế tạo đánh giá máy bóc vỏ tỏi qui mô nhỏ nhằm mục đích: - Chế tạo phận máy - Thử nghiệm đánh giá khả làm việc máy - Hoàn chỉnh thiết kế 6.1 Chế tạo - Thông số kỹ thuật chung máy bóc vỏ tỏi: + Kích thƣớc: 760 x 560 x 1200 (mm) + Năng suất: 43 – kg/h + Áp suất: – bar + Nguồn điện: 220V – AC -Các phận đƣợc chế tạo yêu cầu tính toán, thiết kế gồm: Buồng bóc, phễu cấp liệu, khung máy, lắp đặt phần tử điện điều khiển 6.1.1 Buồng bóc - Thiết kế: + Kích thƣớc: Ø200 x 250 x mm + Vật liệu: SUS304 Hình 6.1: Bản vẽ chế tạo 69 - Chế tạo: Hình 6.2: Buồng bóc 6.1.2 Phễu cấp liệu - Thiết kế: + Kích thƣớc: 680 x 480 x 250 x mm + Vật liệu: SUS304 Hình 6.3: Bản vẽ phễu cấp liệu - Chế tạo: Hình 6.4: Phễu cấp liệu 70 6.1.3 Khung máy - Thiết kế: + Kích thƣớc: 760 x 560 x 1200 mm + Vật liệu: SS400 Hình 6.5: Bản vẽ khung máy - Chế tạo: Hình 6.6: Khung máy 71 6.1.4 Lắp đặt phần tử điện điều khiển + Bảng điều khiển Hình 6.7: Bảng điều khiển + Phần tử điều khiển Hình 6.8: Phần tử điều khiển 72 + Cụm van điều kiển Hình 6.9: Cụm van điều khiển 6.1.5 Máy bóc vỏ tỏi đƣợc chế tạo hoàn chỉnh: Hình 6.10: Máy bóc vỏ tỏi 6.2 Hoạt động thử nghiệm đánh giá 6.2.1 Hoạt động thử nghiệm máy bóc vỏ tỏi - Máy nén khí: Bảng thông số máy nén khí Model Công suất (HP-KW) Lƣu lƣợng (l/phút) Điện áp sử dụng (V) Tốc độ quay puly đầu nén (v/phút) Số xi lanh đầu nén Áp lực làm việc (kg/cm2) Áp lực tối đa (kg/cm2) Dung tích bình chứa (L) 73 SP1P ¼ 52 220 670 30 -Tỏi thử nghiệm Hình 6.11: Tỏi thử nghiệm + Đƣờng kính củ tỏi: Ø 40 – 45 mm + Kích thƣớc tép tỏi: chiều rộng ( 15 -20 mm), chiều cao (30 -35 mm) + Độ ẩm: phần thân củ 55% phần vỏ 8% [10] - Máy bóc vỏ tỏi máy nén khí Hình 6.12: Máy bóc vỏ tỏi máy nén khí 74 - Kết thử nghiệm Với áp suất thử nghiệm bar, thời gian 10 giây Hình 6.13a: Quá trình bóc vỏ tỏi Không đạt: 10% Đạt: 90% Hình 6.13b: Quá trình bóc vỏ tỏi 6.2.2 Đánh giá Máy đƣợc chế tạo đáp ứng đƣợc yêu cầu kỹ thuật đặt ra, máy hoạt động tốt Quá trình bóc vỏ thử nghiệmđáp ứng đƣợc yêu cầu 75 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết đạt đƣợc luận văn Sau gần sáu tháng để hoàn thành luận văn, với giúp đỡ tận tình Thầy hƣớng dẫn khoa học, đề tài đạt đƣợc kết sau: - Tìm hiểu về tỏi và nguyên lý bóc vỏ tỏi khác , tƣ̀ đó đề xuấ t ý tƣởng bóc vỏ tỏi tỏi khí nén - Tính toán, thiết kế máy bóc vỏ tỏi - Đã chế tạo xong máy bóc vỏ tỏi - Thƣ̉ nghiê ̣m và đánh giá khả hoạt động máy Kiến nghị Do thời gian có hạn, đề tài có số hạn chế nhƣ sau: - Cấu tạo đầu phun buồng bóc đã đạt hiệu cho trình bóc vỏ nhƣng cầ n tố i ƣu nƣ̃a để đạt hiê ̣u quả cao cho trình bóc - Chƣa thử nghiệm hết khả bóc đƣợc cho tất loại tỏi - Củ tỏi tách thành tép tay chƣa tách tự động Vì hƣớng nghiên cứu đề tài: - Tối ƣu hóa đầu phun buồng bóc để đạt hiệu cao - Máy bóc vỏ tỏi đƣợc cho tất loại tỏi - Tổ hợp chức bóc tách máy - Lập bảng hƣớng dẫn vận hành máy bảo trì máy 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Hoàng Đức Liên, Giáo trình Kỹ thuật thủy khí, Trƣờng Đại học Nông nghiệp Hà Nội, 2007 [2] Nguyễn Ngọc Phƣơng, Hệ thống điều khiển khí nén, NXB Giáo Dục 2001 [3] Huỳnh Văn Hoàng, Thủy khí kỹ thuật ứng dụng, Đại học BK Đà Đẵng, 2005 [4] Tôn Thất Minh, Giáo trình Máy thiết bị chế biến lƣơng thực, NXB Bách Khoa, Hà Nội 2006 [5] A.Ia XOKOLOV, Cơ sở thiết kế máy sản xuất thực phẩm, NXB KH KT [6] Đoàn Dụ, Công nghệ máy chế biến lƣợng thực, NXB KH vàKT [7] Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm, Thiết kế chi tiết máy, NXB GD, 2003 [8] Nguyễn Hữu Lộc, Cơ sở thiết kế máy, NXB Đại học Quốc Gia TPHCM, 2008 [9] Phùng Rân, Qui hoạch thực nghiệm ứng dụng, Trƣờng ĐHSPKT TPHCM, 2006 [10] Đinh Vƣơng Hùng, Phạm Xuân Phƣơng, Nguyễn Xuân Trung, Nghiên cứu trình sấy tỏi hệ thống sấy dùng lƣợng mặt trơi kiểu hỗn hợp đối lƣu tự nhiên, Tạp chí Khoa học, Đại học Huế, tập 71, số 2, năm 2012 Tiếng Anh [11] Sung Yaun Chen, Garlic membrane peeling machine, Garlic membrane peeling machine,No 62, Chung-Cheng South Road, Yung-Kang Hsiang, Tainen Hsien, Taiwan – 5158011 – 27/10/1992 ( TLTK báo) [12] Hsiu Liang Wu, Device for removing outer membrane of scallion head or garic head, 58, Ma Yuan West St, Taichung, Taiwan – 5465657 – 14/11/1995( TLTK báo) 77 [13] Y J Cho, C J Kim, Analysis of Performance of an Air-Type Garlic peeler for its Optimun Design [14] Munson, Young, Okiishi, Huebsch, Fundamentals of Fluid Mechanics Nguồn Khác [15] Máy tách vỏ hành tỏi ZHAOQING FX128, link http://www.vatgia.com/5818/1008339/m%C3%A1y-t%C3%A1ch-v%E1%BB%8Fh%C3%A0nh-t%E1%BB%8Fi-zhaoqing-fx128.html, 2013 [16] Máy tách vỏ tỏi khô Maoyuan JH – B1, link http://www.vatgia.com/5818/973137/m%C3%A1y-b%C3%B3c-v%E1%BB%8Ft%E1%BB%8Fi-kh%C3%B4-maoyuan-jh-b1.html, 2013 [17] Máy tách vỏ tỏi ƣớt Maoyuan TP – 500, link http://www.vatgia.com/5818/973151/m%C3%A1y-b%C3%B3c-v%E1%BB%8Ft%E1%BB%8Fi-%C6%B0%E1%BB%9Bt-maoyuan-tp-500.html,2013 [18] Cây tỏi, linkhttps://sites.google.com/site/raurungvietnam/rau-than-thao- dhung/cay-toi [19] Dự án cạnh tranh Nông nghiệp với nghề trồng hành tỏi, link http://acpninhthuan.vn/index.php?option=com_content&view=article&id=99%3Ad u-an-canh-tranh-nong-nghiep-voi-nghe-trong-hanh-toi&catid=36%3Acomponentb&Itemid=27&lang=vi,15/6/2011 [20] Tỏi Lý sơn mất thƣơng hiệu, link http://nld.com.vn/20110426110326997p0c1201/toi-ly-son-sap-mat-thuonghieu.htm, 26/4/2011 [21] Nghiên cứu biện pháp phòng ngừa bệnh thối hành, tỏi, link http://nongnghiep.vn/nongnghiepvn/72/45/45/39158/Nghien-cuu-cac-bien-phapphong-tru-benh-thoi-hanh-toi-.aspx,8/9/2009 78 PHỤ LỤC 79