đồ án thiết kế Máy thái củ xen

đồ án thiết kế máy thái củ xen là đồ án thiết kế máy cũng có thể là đồ án tốt nghiệp. Đồ án này nghiên cứu về cách tính toán thiết kế ra một sản phẩm đặt ra trước của ý tưởng, sau đó vận dụng kiến thức để tính toán ra các thiết bị để chế tạo máy

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HUẾ KHOA CƠ KHÍ & CÔNG NGHỆ

Bộ môn: Kỹ thuật cơ khí

Thừa Thiên Huế, 04/2022

Lời cảm ơn

Lời đầu tiên, em xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy cô giáo trong khoa Cơ khí và Công nghệ đã tận tình trang bị các kiến thức cần thiết để em

có thể hoàn hiện Đề tài thiết kế máy

Đặc biệt, em xin được tỏ lòng biết ơn và gửi lời cảm ơn chân thành đến TS

Đỗ Minh Cường, người trực tiếp hướng dẫn báo cáo tốt nghiệp, đã tận tình chỉ bảo

và hướng dẫn em tìm ra hướng nghiên cứu, tiếp cận thực tế, tìm kiếm tài liệu, xử lý

và phân tích số liệu, giải quyết vấn đề… nhờ đó em mới có thể hoàn thành báo cáo tốt nghiệp của mình

Do giới hạn kiến thức và kinh nghiệm của bản thân còn nhiều thiếu sót và hạn chế, kính mong sự chỉ dẫn và đóng góp của các thầy cô giáo để báo cáo tốt nghiệp của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn !

Mục lục:

Chương 1 Đặt vấn đề, mục đích ý nghĩa của Đề tài: 6

1.1 Đặt vấn đề: 6

1.2 Mục tiêu của đề tài: 8

1.2.1 Mục tiêu chung: 8

1.2.2 Mục tiêu cụ thể: 8

1.3 Ý nghĩa của đề tài: 9

1.3.1 Ý nghĩa khoa học: 9

1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn: 9

Chương 2: Tổng quan, nội dung và trình tự thiết kế đề tài: 9

2.1 Đối tượng nghiên cứu: 9

2.2 Phạm vi nghiên cứu: 9

2.3 Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của đề tài trong và ngoài nước: 10

2.3.1 Trên thế giới: 10

2.3.2 Trong nước: 11

2.4 Một số máy cắt thái rau củ ở thế giới và Việt Nam: 13

2.5 Trình tự thiết kế đề tài: 15

Chương 3 Phân tích và đề xuất nguyên lý làm việc của máy 15

3.1 Cơ sở lý thuyết của quá trình cắt thái: 15

3.2 Những yếu tố chính ảnh hưởng đến quá trình cắt thái bằng lưỡi dao: 17

3.2.1 Áp suất riêng q (N/cm) của cạnh sắc lưỡi dao trên vật thái: 17

3.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng chính của dao thái: 18

3.2.3 Năng lượng cắt thái và công cắt thái riêng 23

Chương 4 Tính toán xác định các thông số cấu tạo và làm vi của máy 27

Chương 5 Lập bản vẽ và đề xuất công nghệ gia công chế tạo 27

Chương 6 Lập quy trình vận hành, sử dụng, bảo dưỡng và sửa chữa máy 27

Danh mục thứ tự các hình:

Hình 1.1: Các bộ phận trên cây sen đều có thể dùng làm thuốc trị bệnhHình 1.2: Củ sen mang lại rất nhiều giá trị dinh dưỡng phong phú

Hình 1.3: Củ sen sấy khô

Hình 1.4: Bảng thành phần dinh dưỡng có trong 100g củ sen

Hình 2.1: Máy thái củ sen, rau củ đa năng ZY 100

Hình 2.2: Máy thái củ LG500

Hình 2.3: Máy thái củ sen, rau củ quả đa năng HF-180A

Hình 3.1: Tác dụng cắt thái của lưỡi dao

Hình 3.2: Đồ thị phụ thuộc lực cắt thái R vào độ dịch chuyển S

Hình 3.3: Tác dụng cắt trượt giảm chiều rộng lát thái

Hình 3.4: Sơ đồ quá trình cắt thái bằng lưỡi dao với lưỡi dao có góc mài Hình 3.5: Cạnh sắc lưỡi dao

Hình 3.6: Góc cắt thái

Hình 3.7: Đồ thị phụ thuộc của lực cắt với độ thái sâu

Hình 3.8 Đồ thị phụ thuộc giữa áp suất cắt thái riêng và vận tốc dao tháiHình 3.9 Vận tốc của điểm M trên cạnh sắc lưỡi dao

Hình 3.10 Phân tích các lực tác động giữa lưỡi dao và vật thái

Hình 3.11 Đồ thị phụ thuộc của δ và N

Hình 3.12 Sơ đồ tính năng lượng cắt thái

Hình 3.13 Xét đoạn dao thái S với góc quay dθ

Hình 3.14 Các đồ thị phụ thuộc

Danh mục các bảng biểu:

Bảng 2.1: Bảng thành phần dinh dưỡng có trong 100g củ sen

Bảng 2.2: Tổng hợp các loại máy thái rau củ ở Việt Nam và thế giới

Chương 1 Đặt vấn đề, mục đích ý nghĩa của Đề tài:

1.1 Đặt vấn đề:

Cây sen mọc hoang dại và được trồng khá phổ biến ở nước ta trong các ao,

hồ, đầm, ruộng sâu nhiều bùn, thậm chí có thể sinh trưởng, phát triển tốt ngay cảtrong điều kiện đất trũng, nước ngập sâu Từ lâu cây sen đã trở nên thân thuộc vàgần gũi với người dân Việt Nam Giá trị của cây sen không chỉ dừng lại ở ý nghĩavật chất, kinh tế mà còn mang cả ý nghĩa về mặt tinh thần Hầu hết các bộ phận củacây sen đều có thể sử dụng được trong văn hóa ẩm thực và trong y học Từ phiến

lá, cuống lá, nụ, hoa, hạt đến ngó sen, củ sen đều có thể dùng để chế biến các món

ăn, thức uống ngon và bổ dưỡng mang đậm nét văn hóa Việt

Hình 1.1: Các bộ phận trên cây sen đều có thể dùng làm thuốc trị bệnh

Tại Thừa Thiên Huế, cây sen từ xưa đã mọc tự nhiên tại các hệ thống sông

hồ và rất phát triển do khí hậu nóng ẩm, lượng nước dồi dào quanh năm Khôngnhững vậy, khi các triều đại nhà Nguyễn hình thành và phát triển kinh đô tại đây,

đã cho đào thêm nhiều ao hồ, kênh mương nhân tạo, đem nhiều giống sen về trồnglàm cảnh quan Vì thế, việc trồng và khai thác cây sen ở Huế là một tập quán lâuđời, với nhiều giống sen hồng, trắng, các giống lai, có màu sắc và mùi hương,kích cỡ và chất lượng đa dạng và phong phú “Sen Huế” cũng vì vậy đã trở thànhtên gọi đặc biệt mang tính thương hiệu cho cây sen xứ Huế Trong những năm gầnđây, tại Thừa Thiên Huế, đặc biệt là các huyện như Hương Trà, Phong Điền, PhúLộc, diện tích trồng sen được mở rộng đi liền với sự xuất hiện của các giống senhồng cao sản - có nguồn gốc từ Đồng Tháp Đa phần chúng được trồng trên cácđồng ruộng trũng chuyên trồng lúa nước Theo người dân các huyện Hương Trà,Phong Điền, sen cao sản rất dễ trồng, có khả năng chống chịu cao, thích nghi với

lối canh tác trên đồng ruộng đồng thời lại cho năng suất cao hơn các giống sen địaphương Đi kèm với đó là sự xuất hiện của các sản phẩm đặc sản như Trà Hoa SenHuế, Nón Lá Sen, Điều này mang lại nguồn thu cho nông dân thu nhập cao hơn

so với việc canh tác lúa nước truyền thống

Củ sen là phần thân rễ ăn được của cây sen, từ lâu đã được sử dụng để làmnguyên liệu chế biến trong các món ăn Củ sen có giá trị dinh dưỡng phong phú và

là một vị thuốc thanh nhiệt, bổ huyết trong Đông y; một số nghiên cứu gần đâycũng đã chỉ ra rằng một số hợp chất có trong lá sen và củ sen sở hữu khả năngphòng ngừa và chống lại ung thư

Hình 1.2: Củ sen mang lại rất nhiều giá trị dinh dưỡng phong phú

Có nhiều cách để chế biến củ sen, trong đó củ sen thái lát và sấy khô hoặclàm snack từ củ sen là những sản phẩm dễ chế biến và có thể thương mại hóa

Hiện nay, các cơ sở chế biến chủ yếu sử dụng phương pháp thái lát thủ công,nên năng suất thấp, chất lượng lát thái không đồng đều, cần thiết phải cơ giới hóakhâu thái lát

Việc thay thế sức người bằng thiết bị máy móc là một điều cần thiết đối vớithời điểm hiện tại góp phần thúc đẩy công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước.Việc tự động hóa trong sản xuất cho phép giảm giá thành và nâng cao chất lượngsản phẩm

Chính vì vậy, đưa cơ khí và tự động hóa vào các sản xuất trong xã hội là mộtvấn đề đáng được quan tâm Đó là một trong những động lực để thúc đẩy conngười không ngừng vận động, sáng tạo và tạo ra những sản phẩm thay thế hoạtđộng chân tay của con người

Hình 1.3: Củ sen sấy khô

Với những yêu cầu thực tế thì đề tài “Nghiên cứu thiết kế và chế tạo máy

thái củ sen năng suất 30kg/h” có thể áp dụng và triển khai cho nhu cầu hiện nay

đồng thời có khả năng ứng dụng cao, đặc biệt là tại các nông hộ chế biến củ sen tạiThừa Thiên Huế

1.2 Mục tiêu của đề tài:

1.2.1 Mục tiêu chung:

Tạo ra được mẫu máy có năng suất, chất lượng cắt thái tốt nhất, có thể thay đổi được chiều dày lát thái, có thể thay đổi tốc độ cắt của dao để phù hợp với tính chất cơ lý của củ sen

Máy có cấu tạo đơn giản, vận hành an toàn, phù hợp với quy mô nông hộ chếbiến củ sen

1.2.2 Mục tiêu cụ thể:

1.2.2.1 Mục tiêu nghiên cứu:

 Tìm hiểu chức năng, nguyên lý, cơ cấu và mô hình máy cắt củ sen

 Tính toán và thiết kế cho máy

 Gia công, lắp ráp mẫu máy cắt củ sen

1.2.2.2 Đối tượng nghiên cứu:

 Các loại rau củ dễ cắt gọt,không dai

 Nguyên lý cắt rau củ

 Máy cắt rau củ

1.2.2.3 Những yêu cầu cơ bản đối với máy thái củ sen:

 Khả năng thực hiện quá trình công nghệ tiên tiến

 Hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao

 Giá thành hạ, máy có kết cấu đơn giản, vật liệu chế tạo rẻ tiền, dễ tìm, chi tiết tiêu chuẩn hóa

 Sửa chữa, bảo dưỡng dễ dàng, thuận lợi

 Làm việc ổn định, tin cậy, đảm bảo môi trường làm việc an toàn, ít bụi, ít tiếng ồn

 Tuổi thọ làm việc cao

 Vốn đầu tư và chế tạo không lớn

 Vận hành đơn giản

 Ít tiêu hao năng lượng

1.3 Ý nghĩa của đề tài:

1.3.1 Ý nghĩa khoa học:

 Thiết kế, chế tạo được máy thái củ sen năng suất 30kg/h có thể điều chỉnh được độ dày lát cắt

1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn:

 Kết quả nghiên cứu được ứng dụng trực tiếp vào sản xuất và đời sống

 Góp phần giảm sức lao động của người dân Đem lại hiệu quả kinh tế cho người dân

Chương 2: Tổng quan, nội dung và trình tự thiết kế đề tài:

2.1 Đối tượng nghiên cứu:

 Lý thuyết về cắt thái

 Các bộ phận của một máy cắt thái, một số vật liệu để chế tạo lưỡi dao

 Đặc điểm cơ lý củ sen

2.2 Phạm vi nghiên cứu:

 Tìm hiểu về các loại máy thái củ sen hiện đang có trên thị trường, rút

ra ưu nhược điểm

 Nghiên cứu các nguyên lý, cơ cấu truyền động, cấu tạo của các máy cắt thái nói chung và máy thái củ sen nói riêng

 Tính toán thiết kế, chế tạo máy thái củ sen

2.3 Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của đề tài trong và ngoài nước:

2.3.1 Trên thế giới:

Trên thế giới sen được trồng chủ yếu ở các nước châu Á, ta có thể bắt gặphình ảnh của sen ngay tại Châu Âu, Châu Mỹ,…Tuy nhiên, tại phương Tây, senchủ yếu được dùng với mục đích trang trí và làm đẹp Trung Quốc, Ấn độ, Nhậtbản và 1 số nước ở khu vực Đông Nam á là những quốc gia có sản lượng trồng sentiêu biểu nhất Nhu câu chế biến củ sen ở những quốc gia này cũng là rất lớn.Chính vì vậy mà các công trình nghiên cứu chế tạo máy thái củ ở những quốc gianày cũng rất đa dạng, từ sản xuất quy mô nhỏ đến những dây chuyền sản xuất hiệnđại nhất,đặc biệt ở Trung quốc với hơn 3 triệu tấn củ/ năm

Theo nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giới đã chỉ ra rằng củ sen làloại thực phẩm chứa nhiều khoáng chất và được sử dụng làm thực phẩm bổ dưỡng

đặc biệt là cho trẻ em và người lớn tuổi [1] Dịch chiết xuất từ củ sen còn có khả

năng lợi tiểu, điều trị tâm thần, chống tiêu chảy, hạ đường huyết, chống béo phì, hạ

sốt và chống viêm [2], có hoạt tính chống oxy hóa và điều hòa hệ miễn dịch của cơ thể [3] Hơn nữa, trong nghiên cứu mới nhất của Yoo và cộng sự (2020) đã chỉ ra

vai trò to lớn của củ sen lên men trong việc điều trị bệnh viêm loét dạ dày do rượugây ra Đây là một căn bệnh phổ biến trên toàn cầu, và là một trong những nguyên

nhân gây ra bệnh ung thư dạ dày [4]

Bảng 2.1: Bảng thành phần dinh dưỡng có trong 100g củ sen

Năm 2019, Painuly và cộng sự đã chỉ ra hiệu quả của bột củ sen trong việchấp thụ Arsenic (As) ra khỏi dung dịch nước ở những vùng nông thôn nghèo vềkinh tế-xã hội tại Ấn Độ Kết quả nghiên cứu này khẳng định có thể sử dụng bột củsen như là một chất hấp thụ sinh học hiệu quả, tiết kiệm chi phí và an toàn với môi

trường [5]

2.3.2 Trong nước:

Ở Việt Nam, ngoài các tài liệu cổ và kinh nghiệm dân gian ghi chép được về

các bài thuốc hay từ sen, ngày nay các công trình nghiên cứu của Đỗ Tất Lợi [6], Phạm Hoàng Hộ [7], Võ Văn Chi [8]… xác định được một số thành phần hóa học

trong cây sen và các tác giả này cũng khẳng định khả năng chữa bệnh của các bộphận như: tim, lá, hạt, củ sen …của cây sen.

Trao đổi về kỹ thuật trồng sen với người dân cho biết: họ chỉ sử dụng mộtgiống sen trồng lấy củ, giống có hoa màu trắng, lá dày, to tròn, sinh trưởng pháttriển tốt, kháng sâu bệnh cao, năng suất củ tươi đạt 2.000 kg/ 1 sào (667m2 đơn vịtính của Trung quốc) Một năm người dân trồng 2 vụ: Vụ Đông Xuân ( tháng 2 -tháng 3 dương lịch) và vụ Hè thu ( tháng 7 - tháng 8 dương lịch) Mực nước khitrồng thích hợp với cây sen củ từ 15 - 20 cm Khoảng cách trồng: cây cách cây0,5cm; hàng cách hàng 2m, tương ứng với mật độ 10.000 củ/ha Liều lượng phânbón 1.800 kg NPK tổng hợp/ha, bón thúc chia làm 4 lần Thời điểm thu hoạch củgiống khi thấy lá sen bắt đầu chuyển màu nâu ( 5 - 6 tháng sau khi trồng) Củ giốngsau khi thu hoạch được tại đây đều được các thương lái đến thu mua ngay tại ruộngvới giá bán trung bình 25.000 - 30.000 đ/kg, hiệu quả kinh tế đạt cao gấp 5-7 lần sovới trồng lúa, do vậy hầu hết các hộ dân ở đây đã chuyển hướng từ trồng lúa sangsản xuất sen và đây cũng là nguồn thu nhập chính của họ

[1]Sruthi A., Panjikkaran S.T., Aneena E.R., Pathrose B., Mathew D (2019).

Insights into the composition of lotus rhizome Journal of Pharmacognosy andPhytochemistry, 8(3): 3550-3555

[2] Zaidi A., Srivastava A.K., Ahmad S (2020) Nutritional And Therapeutic

Importance Of Nelumbo Nucifera (Sacred Lotus) Era’s Journal of medicalresearch, 6(2): 98-102

[3] Ahmed H., Hakani G., Aslam M., Khatian N (2019) A review of the important

pharmacological activities of Nelumbo nucifera: A prodigious rhizome.International Journal of Biomedical and Advance Research, 10(01): 1-7, DOI:https://doi.org/10.7439/ijbar

[4] Yoo J.H., Park E.J., Kim S.H., Lee H.J (2020) Gastroprotective Efects of

Fermented Lotus Root against Ethanol/HCl-Induced Gastric Mucosal AcuteToxicity in Rats Nutrients, 12(808): 1-13; doi:10.3390/nu12030808

[5] Painuly A.S., Gupta R., Vats S (2019) Bio-accumulation of Arsenic (III) Using

Nelumbo Nucifera Gaertn Journal of Health & Pollution, 9(23): 1-8 79 Pal I.,Dey P (2015) A Review on Lotus (Nelumbo nucifera) Seed

[6] Đỗ Tất Lợi (1991) Những cây thuốc và vị thuốc Việt Nam Nxb Y học, Hà

Nội

[7] Phạm Hoàng Hộ (1999) Cây cỏ Việt Nam Nxb Giáo dục, Thành phố Hồ Chí

Minh

[8] Võ Văn Chi, Trần Hợp (1999) Cây cỏ có ích ở Việt Nam Tập 2, Nxb Giáo

dục, TP Hồ Chí Minh

2.4 Một số máy cắt thái rau củ ở thế giới và Việt Nam:

Bảng 2.2: Tổng hợp các loại máy thái rau củ ở Việt Nam và thế giới

Hình 2.3: Máy thái củ sen, rau củ quả đa năng HF-180A

2.5 Trình tự thiết kế đề tài:

 Tìm hiểu các tài liệu về máy thái củ sen

 Tìm hiểu và lựa chọn nguyên lý cấu tạo máy thái

 Tính chọn động cơ

 Tính toán thiết kế hệ truyền động

 Tính toán thiết kế bộ phân dao thái và họng thái

 Tính chọn động cơ

 Tính toán thiết kế khung và kiểm nghiệm bền

 Tính chọn một số chi tiết của xe (Bánh xe, ổ lăn,…)

 Thiết kế bản vẽ 3D và mô phỏng bằng phần mềm Solidwork 2019

 Lập các nguyên công gia công các chi tiết

 Gia công các chi tiết và tiến hành lắp ráp cho ra sản phẩm thử nghiệm

 Tiến hành thử nghiệm, khảo sát và đánh giá

 Đánh giá kết quả

Bổ sung chương 3 Đối tượng, phạm vi, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Chương 34 Cơ sở lý thuyết cắt thái, Pp hân tích và đề xuất nguyên lý làm việc của máy

3.1 Cơ sở lý thuyết của quá trình cắt thái:

Các bộ phận làm việc của máy cắt thái rau cỏ, củ quả thường dựa theo nguyên lý cắt thái bằng cạnh sắc của lưỡi dao Quá trình cắt thái thường được thực hiện bằng cách di chuyển cạnh góc nhị diện AB (cạnh sắc) hợp bởi hai mặt phẳng của lưỡi dao theo hướng p pháp tuyến với cạnh đó hoặc theo hai hướng vuông góc với cạnh đó: vừa theo hướng p (hướng cắt pháp tuyến), vừa theo hướng q vuông góc với hướng p (hướng cắt tiếp tuyến), nghĩa là theo hướng chéo tổng hợp r, hướng cắt nghiêng (hình 3.1).

Hình 3.1 Tác dụng cắt thái của lưỡi dao

Viện sĩ V.P.Gơriatkin đã chứng minh rằng quá trình cắt thí nghiệm có trượt làm giảm đáng kể lực cắt và tăng chất lượng thái và được mô tả bằng phương trình có dạng:

không trượt

Khi cắt thái có trượt bề rộng lát thái giảm, do đó quá trình cắt thái dễ dàng hơn Lát thái do đoạn của lưỡi thái trượt theo phương P với diện tích F (cm 2 ) sẽ có bề rộng b p

nhỏ hơn bề rộng b n khi đoạn thái thái không trượt (theo phương N) cùng với diện tích

F đó Trên hình 3.3 ta có:

Hình 3.2 Đồ thị phụ thuộc lực cắt thái R vào độ dịch chuyển S

Hình 3.3 Tác dụng cắt trượt giảm chiều rộng lát thái

Do tính chất đàn hồi của vật thái cũng làm giảm lực cắt thái Các vật thái trong nông nghiệp thường có tính đàn hồi và nhiều thớ, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lưỡi dao vừa nén vừa trượt tương đối với chỗ tiếp xúc với vật thái Nếu vật cứng rắn không đàn hồi, ít thớ thì cắt trượt bằng lưỡi dao không có tác dụng.