Thiết kế, chế tạo máy bóc vỏ hành tây

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ MAI THỌ TÙNG THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY BÓC VỎ HÀNH TÂY NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY – 605204

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ MAI THỌ TÙNG

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY BÓC VỎ HÀNH TÂY

NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204

S KC 0 0 4 0 0 2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ MAI THỌ TÙNG

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY BÓC VỎ HÀNH TÂY

NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY – 605204 Hướng dẫn khoa học :

PGS.TS ĐẶNG THIỆN NGÔN

TP Hồ Chí Minh, tháng 05/2013

GIẤY QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT Độc lập – Tự Do – Hạnh Phúc THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

(Học viện đóng kèm xác nhận này vào quyển LVTN)

Họ và tên học viên: Mai Thọ Tùng MSHV: 11025204029 Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy Khóa: 2011 – 2013

Tên đề tài: ―Thiết kế, chế tạo máy bóc vỏ hành tây”

Học viên đã hoàn thành LVTN theo đúng yêu cầu về nội dung và hình thức (theo qui định) của một luận văn thạc sĩ

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2013

Giảng viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên)

LÝ LỊCH KHOA HỌC

(Dùng cho nghiên cứu sinh & học viên cao học)

I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC

Họ & tên: MAI THỌ TÙNG Giới tính: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 25/12/1983 Nơi sinh: Bến Tre

Quê quán: Bến Tre Dân tộc: Kinh

Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 504/51/1 Kinh Dương Vương, P Bình Trị Đông B, Quận Bình Tân, TP.HCM

Điện thoại cơ quan: Điện thoại di động: 0988667655

Fax: E-mail: maithotung@gmail.com

II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO

1 Trung học chuyên nghiệp:

Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ : 2001 đến 2003 Nơi học (trường, thành phố): Trường Cao đẳng Kỹ thuật Cao Thắng

Ngành học: Cơ khí chế tạo máy

05/2010 Công ty TNHH Nissey Việt Nam Kỹ sư

LỜI CAM KẾT

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

Mai Thọ Tùng

LỜI CẢM ƠN

Sau thời gian thực hiện thì luận văn : ―Thiết kế chế tạo máy bóc vỏ hành

tây‖ của tôi đã hoàn thành Ngoài sự nổ lực và cố gắng của bản thân, tôi gặp phải

một số khó khăn trong quá trình thực hiện Nhờ có sự hướng dẫn giúp đỡ tận tình của quý thầy cô, bạn bè, gia đình tôi đã vượt qua và hoàn thành luận văn của mình

Để tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tôi xin chân thành cảm ơn:

 Thầy hướng dẫn khoa học PGS.TS Đặng Thiện Ngôn Thầy đã dành nhiều thời gian, tâm huyết và nhiệt tình hướng dẫn, định hướng, góp ý, động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn

 Thầy PGS.TS Phùng Rân và Thầy TS Văn Hữu Thịnh đã bỏ thời gian và công sức để phản biện và đóng góp ý kiến cho luận văn của tôi được hoàn thiện hơn

 Ban giám hiệu, phòng sau đại học và quý thầy cô Khoa Cơ khí đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành tốt luận văn

 Các anh, chị, bạn bè, trong và ngoài lớp đã động viên, giúp đỡ tôi tận tình trong suốt thời gian thực hiện luận văn

 Gia đình, người thân đã ủng hộ về tinh thần, vật chất, và tạo điều kiện cho

em trong suốt những năm học vừa qua

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng năm 2013

Mai Thọ Tùng

TÓM TẮT

Đề tài: “Thiết kế, chế tạo máy bóc vỏ hành tây” nghiên cứu quy trình công

nghệ bóc vỏ hành và chế tạo máy bóc vỏ hành tây với quy mô dùng cho các cơ sở sản xuất thực phẩm vừa và nhỏ, nhà hàng, hộ gia đình Quá trình thực hiện đề tài bao gồm các công việc sau:

Tìm hiểu về các giống hành tây phổ biến được trồng ở Việt Nam Tham khảo các phương pháp bóc vỏ hành tây trên thế giới từ đó xây dựng các phương án thiết

kế cho từng bộ phận máy Tiến hành so sánh các phương án thiết kế và đề xuất mô hình máy hoàn chỉnh Tính toán thiết kế cho từng bộ phận của máy Chế tạo các bộ phận của máy sau đó lắp ráp và thực nghiệm về khả năng hoạt động của từng bộ phận máy xác định các thông số tốt nhất Hoàn chỉnh thiết kế, sửa chửa, thay đổi các bộ phận cần thiết, lắp ráp lại và kiểm tra để hoàn thiện máy

SUMMARY

Thesis: “Designing, manufacturing onion peeling machine” :studying

technology process for peeling onion and manufacturing the onion peeling machine for medium and small food product establishment, restaurants, family The thesis consists of following contents :

Stydying in kinds of onions that grew in Vietnam Referring to onion peeling methods in the world, then making design methods for each components of machine Comparing design methods and drawing the best method in for manufacturing, calculating the parts of the machine Making the components of the machine, then assembling and testing in working ability of each mechanism in order

to definite the best parameters Completing the design, reparation, changing the necessary parts, then reassembling and finally checking for the completion

MỤC LỤC

GIẤY QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI i

XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ii

LÝ LỊCH KHOA HỌC iii

LỜI CAM KẾT iv

LỜI CẢM ƠN v

TÓM TẮT vi

MỤC LỤC vii

DANH MỤC BẢNG BIỂU x

DANH MỤC SƠ ĐỒ VÀ HÌNH xii

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1

1.1 Cơ sở khoa học và thực tiễn 1

1.2 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu 2

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

1.4 Phương pháp nghiên cứu 3

1.5 Kết cấu của đồ án tốt nghiệp 3

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 4

2.1 Giới thiệu về cây hành tây (Allium cepa L.) 4

2.1.1 Phân loại 4

2.1.2 Mô tả 4

2.1.3 Đặc điểm sinh học và phân bố 5

2.1.4 Tính vị và công dụng 6

2.1.5 Thành phần hóa học 10

2.1.6 Các giống hành tây trồng ở Việt Nam 11

2.2 Tổng quan về tình hình nghiên cứu trong nước và ngoài nước 12

2.2.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước 12

2.2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 16

CHƯƠNG 3: Ý TƯỞNG THIẾT KẾ VÀ PHƯƠNG ÁN 17

3.1 Phân tích đối tượng thiết kế 17

3.2 Sử dụng hành tây trong thực phẩm 18

3.2.1 Quy trình bóc vỏ hành tây bằng tay 19

3.2.2 Quy trình Bóc vỏ bằng máy 20

3.3 Phân tích và chọn phương án khả thi 21

3.3.1 Phân tích đối tượng thiết kế 21

3.3.2 Đề xuất quy trình công nghệ bóc vỏ bằng máy 22

3.3.3 Phương án thiết kế máy bóc vỏ 23

3.3.4 Phương án thiết kế máy bóc vỏ 33

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY BÓC VỎ HÀNH TÂY 34

4.1 Sơ đồ khối của máy 34

4.2 Sơ đồ nguyên lý 36

4.3 Các công việc tính toán và thiết kế 36

4.4 Tính toán thiết kế các bộ phận của máy 37

4.4.1 Tính toán và thiết kế dao cắt của Bộ phận cắt phía trên 37

4.4.2 Tính toán và thiết kế dao cắt và bộ phận cắt phía dưới 41

4.4.3 Tính toán và thiết kế bộ phận kẹp chặt 42

4.4.4 Tính toán và thiết kê bộ phận bóc vỏ 48

4.5 Thiết kế mạch điện 60

4.5.1 Yêu cầu thiết kế 60

4.5.2 Thiết kế mạch điều khiển 61

CHƯƠNG 5 : CHẾ TẠO VÀ KIỂM NGHIỆM 64

5.1 Chế tạo các bộ phận máy tách vỏ Hành tây 64

5.1.1 Chế tạo cụm 1 bộ phận cắt phía trên 64

5.1.2 Chế tạo cụm 3 bộ phận cắt phía dưới 65

5.1.3 Chế tạo bộ phận định vị và kẹp chặt 66

5.1.4 Chế tạo bộ phận tách vỏ 67

5.1.5 Chế tạo khung và hệ thống máng phễu khung 68

5.1.6 Tủ điện điều khiển 69

5.2 Thực nghiệm 71

5.2.1 Thực nghiệm xác định lực cần thiết của lò xo 71

5.2.2 Thực nghiệm xác định áp xuất và tốc độ vòng quay ảnh hưởng đến độ

sạch vỏ 73

5.2.3 Xử lý kết quả thực nghiệm quá trình bóc sạch vỏ hành 79

5.3 Hoàn chỉnh thiết kế 83

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 86

6.1 Kết luận 86

6.2 Kiến nghị 86

TÀI LIỆU THAM KHẢO 87

PHỤ LỤC 89

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Bảng thống kê sản lượng hành tây của 10 nước có sản lượng lớn nhất thế

giới hiện nay 6

Bảng 2.2 Giá trị dinh dưỡng trong 100g hành tây tươi 10

Bảng 3.1 Phân loại kích cỡ hành tây 17

Bảng 3.2 Bảng so sánh các phương án định vị và kẹp chặt 25

Bảng 3.3 Bảng so sánh các phương án bộ phận cắt phần rễ và chóp hành 28

Bảng 3.4 Bảng so sánh các phương án bộ phận khía vỏ 30

Bảng 3.5 Bảng so sánh các phương án bộ phận bóc vỏ 33

Bảng 3.6 Bảng lựa chọn phương án thiết kê 33

Bảng 4.1 Thông số bộ truyền Bánh răng, thanh răng 43

Bảng 4.2 Thông số lò xo 45

Bảng 4.3 Thông số động cơ 50

Bảng 4.4 Các Thông số tính toán bộ phận tách vỏ 51

Bảng 4.5 Các Thông bộ truyền đai 52

Bảng 4.6 Thông số bánh đai răng 56

Bảng 5.1 Danh mục chi tiết chế tạo Bộ phận cắt phía trên 65

Bảng 5.2 Danh mục chi tiết chế tạo bộ phận cắt phía dưới 66

Bảng 5.3 Bộ phận định vị và kẹp chặt 67

Bảng 5.4 Danh mục chi tiết chế tạo bộ phận tách vỏ 68

Bảng 5.5 Danh mục chi tiết chế tạo khung và hệ thống máng phểu 69

Bảng 5.6 Kết quả thực nghiệm xác định lực cắt lò xo 72

Bảng 5.7 Bảng thông số máy nén khí 74

Bảng 5.8 Kết quả thực nghiệm mối liên quan giữa áp suất và tốc độ vòng quay ảnh hưởng đến độ sạch vỏ 78

Bảng 5.9 Các mức thực nghiệm 79

Bảng 5.10 Ma trận quy hoạch thực nghiệm 80

Bảng 5.11 Kết quả của 3 thí nghiệm làm thêm 81

Bảng 5.12 Các số liệu dùng để tính phương sai tương thích 82

Bảng 5.13 Các số liệu để tính hệ số xác định 83

Bảng 5.14 Bảng thông số máy 85

DANH MỤC SƠ ĐỒ VÀ HÌNH

Hình 2.1 Hoa và củ hành tây 4

Hình 2.2 Hành tây giống Grano 11

Hình 2.3 Hành tây giống Granex 12

Hình 2.4 Hành tây giống Red Greole 12

Hình 2.5 Máy bóc vỏ hành tây Mk3 onion peeler 13

Hình 2.6 Sơ đồ nguyên lý máy Mk3 onion peeler 13

Hình 2.7 Máy bóc vỏ hành tây USM-S100 của công ty Sormac 14

Hình 2.8 Sơ đồ nguyên lý máy sormac USM-S100 15

Hình 2.9 Máy bóc vỏ hành tây tự động 15

Hình 2.10 Sơ đồ nguyên lý hoạt động 16

Hình 3.1 Kích thước hành tây 18

Hình 3.2 Quy trình chế biến hành tây 18

Hình 3.3 Quy trình bóc vỏ hành tây bằng tay 19

Hình 3.4 Quy trình bóc vỏ hành tây bằng máy 20

Hình 3.5 Kích thước của hành tây 21

Hình 3.6 Các phần của củ hành sau khi bóc vỏ 22

Hình 3.7 Quy trình chi tiết bóc vỏ bằng máy 23

Hình 3.8 Sơ đồ nguyên lý kẹp bằng lò xo 24

Hình 3.9 Sơ đồ nguyên lý kẹp bằng khối v 25

Hình 3.10 Sơ đồ nguyên lý cắt bằng dao phay ngón và dao cắt ngang 26

Hình 3.11 Sơ đồ nguyên lý cắt bằng cưa đĩa 27

Hình 3.12 Sơ đồ nguyên lý cắt bằng tay cắt 28

Hình 3.13 Sơ đồ nguyên lý cắt rãnh bằng băng tải kéo 29

Hình 3.14 Sơ đồ nguyên lý bóc vỏ bằng bánh côn 31

Hình 3.15 Sơ đồ nguyên lý cắt rãnh bằng băng tải kéo 32

Hình 4.1 Sơ đồ khối máy bóc vỏ hành tây 34

Hình 4.2 Sơ đồ bộ phận cắt phía trên 34

Hình 4.3 Sơ đồ bộ phận tách vỏ 35

Hình 4.4 Sơ đồ nguyên lý máy bóc vỏ hành tây phương án 1 36

Hình 4.5 Bộ phận cắt phía trên 37

Hình 4.6 Tay cắt và đầu nối tay cắt 38

Hình 4.7 Sơ đồ tính toán độ mở tay kẹp 38

Hình 4.8 Dao cắt phía dưới và dao cắt rễ 39

Hình 4.9 Sơ đồ định vị và kẹp chặt khi cắt hành tây 40

Hình 4.10 Bộ phận cắt phía dưới 41

Hình 4.11 Dao cắt chóp hành 42

Hình 4.12 Bộ phận định vị và kẹp chặt 42

Hình 4.13 Cơ cấu trượt 44

Hình 4.14 Lò xo kẹp 44

Hình 4.15 Nắp bật 47

Hình 4.16 Bộ phận tách vỏ 48

Hình 4.17 Bộ truyền đai thang 51

Hình 4.18 Bộ truyền đai răng 54

Hình 4.19 Sơ đồ phân bố lực 57

Hình 4.20 Biểu đồ nội lực trục I 58

Hình 4.21 Biểu đồ nội lực trục II 59

Hình 4.22 Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ 61

Hình 4.23 Sơ đồ trạng thái 62

Hình 4.24 Sơ đồ mạch khí nén và mạch điện điều khiển các xylanh và vòi khí 62

Hình 5.1 Bộ phận cắt phía trên 64

Hình 5.2 Bộ phận cắt phía dưới 65

Hình 5.3 Bộ phận định vị và kẹp chặt 66

Hình 5.4 Bộ phận cắt phía dưới 67

Hình 5.5 Khung máy 68

Hình 5.6 Máng Phểu 69

Hình 5.7 Bảng điều khiển điệ 69

Hình 5.8 Tủ điện điều khiển 70

Hình 5.9 Cụm van điều khiển 70

Hình 5.10 Bộ phận cắt và lự kế 71

Hình 5.11 Nguyên liệu thực nghiệm 71

Hình 5.12 Máy nén khí và vòi phun 74

Hình 5.13 Máy đo tốc độ vòng quay, biến tần, và động cơ 3 pha 75

Hình 5.14 Sơ đồ bố trí thực nghiệm 75

Hình 5.15 Kết quả thử nghiệm 76

Hình 5.16 Kết quả thử nghiệm 2 76

Hình 5.17 Kết quả thử nghiệm 3 77

Hình 5.18 Kết quả thử nghiệm 4 77

Hình 5.19 Kết quả thử nghiệm 5 77

Hình 5.20 Biểu đồ ảnh hưởng tốc độ quay và áp xuất khí đến độ sạch vỏ 78

Hình 5.21 Sơ đồ máy hoàn chỉnh 84

Hình 5.22 Máy hoàn chỉnh 84

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

1.1 Cơ sở khoa học và thực tiễn

Việt Nam là đất nước về nông nghiệp, có điều kiện thuận lợi về khí hậu, địa hình, và vị trí địa lý để giao lưu, thông thương với các nước trong khu vực Tuy nhiên, Việt Nam vẫn chưa khai thác được hết tiềm năng của ngành hàng nông nghiệp, kim ngạch về nông nghiệp chưa cao Nguyên do là do việc canh tác, sản xuất trong nông nghiệp chưa hiệu quả, làm nông theo quán tính, công cụ sản xuất và chế biến thành phẩm thô sơ, lạc hậu, chưa áp dụng được những tiến bộ của khoa học công nghệ Vì vậy thực hiện công nghiệp hóa, hiện đại hóa trong nông nghiệp

là mục tiêu cấp thiết

Việc ứng dụng rộng rãi công nghệ khoa học kỹ thuật mới vào sản xuất, thu hoạch, chế biến trong nông nghiệp là một trong những thành quả kỳ diệu của cuộc cách mạng Khoa học và Công nghệ trong thế kỷ 21, và nó sẽ mang lại cho nhân loại nhiều lợi ích cơ bản và lâu dài Ngoài việc canh tác, trồng trọt, thu hoạch thì bảo quản và chế biến như thế nào cho hợp lý, không bị hao hụt sản phẩm do hư hại và thành phẩm do chế biến đang là vấn đề được quan tâm

Hiện nay, trên thế giới, tỷ lệ hao hụt, hư hại thành phẩm do thiếu thu hoạch thích hợp, chế biến, lưu trữ sau thu hoạch rất cao: nguyên nhân là do cộng nghệ bảo quản và chế biến sau thu hoạch chưa được áp dụng rộng rãi và quan tâm đúng mức Như ở Ấn Độ, là nước sản xuất lớn thứ hai trên thế giới về trái cây, rau quả phụ ôn đới và nhiệt đới, với tổng sản lượng là trên 45 triệu/tấn và 85 triệu/tấn hàng năm Các thiệt hại được ước tính khoảng 20 – 30 %

Việt Nam hiện nay có khoảng 400.000 ha trồng rau củ quả và 600.000 ha trồng cây ăn quả nhiệt đới và á nhiệt đới với sản lượng 6 triệu tấn/ năm và 4 triệu tấn/năm Nhưng theo đánh giá của các nhà khoa học, sản xuất, bảo quản, chế biến

và tiêu thụ rau quả, Việt Nam vẫn ở dạng quy mô hộ gia đình, rất ít trang trại sản xuất rau quả chuyên canh, quy mô lớn phục vụ chế biến và xuất khẩu Phần lớn các sản phẩm rau quả ở Việt Nam chế biến dưới dạng thủ công và được sử dụng dưới dạng tươi sống Năng lực chế biến chỉ khoảng 200.000 tấn/năm (2% sản lượng), chủ yếu là các loại rau quả đóng hộp, nước quả đóng lon Tổn thất sau thu hoạch nói

chung đối với nông sản ở Việt Nam khoảng hơn 25% đối với các loại quả và hơn 30% đối với các loại rau, 15-20% với các loại lương thực khác Như vậy với tỷ lệ tổn thất này, mỗi năm chúng ta bị mất khoảng 3.000 tỷ đồng - số tiền lớn hơn tổng thu ngân sách trên địa bàn nhiều tỉnh

Hành tây (Allium cepa L.) là một trong những sản phẩm của ngành nông

nghiệp nước ta Hành tây là một sản phẩm rau cao cấp, được sử dụng chế biến các món ăn mà hầu hết trên thế giới đều dùng Đây là một mặt hàng được xuất khẩu sang phương Tây và các nước trong khu vực

Hiện nay, ở nước ta việc chế biến hành tây chủ yếu bằng phương pháp thủ công truyền thống từ khâu thu hoạch đến cắt gọt, chế biến Chính vì vậy nên các sản phẩm chế biến từ hành tây chỉ có khả năng cung ứng trong nước, không có khả năng cạnh tranh trên thị trường thế giới, các sản phẩm xuất khẩu chủ yếu là của hành thô chưa qua chế biến dẫn đến hiệu quả kinh tế không cao

Với mục đích mong muốn đóng góp vào sự tiến bộ công nghệ sau thu hoạch của nước ta, cũng như làm cơ sở để sản xuất các loại máy sau thu hoạch tôi thực

hiện đề tài: “Thiết kế, chế tạo máy bóc vỏ hành tây” với mong muốn:

- Rút ngắn thời gian bóc vỏ, tăng năng suất, ít ảnh hưởng tới sức khỏe người

lao động

- Giảm tỷ lệ hao hụt do thời gian chờ tồn kho, xử lý quá lâu, và giảm chi phí

lao động

1.2 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài là : dựa trên cơ sở lý thuyết sẽ tính toán, thiết kế và chế tạo mô hình: ―Máy bóc vỏ củ hành tây‖, với quy mô dùng cho các

cơ sở sản xuất chế biến vừa và nhỏ, các nhà hàng, các hộ gia đình

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là: thiết kế, chế tạo máy bóc vỏ hành tây Phạm vi nghiên cứu: Đề tài chỉ nghiên cứu thiết kế chế tạo Máy bóc vỏ củ hành tây với quy mô cho các nhà hàng, hộ gia đình, hay các cơ sở sản xuất vừa và nhỏ