Thiết kế và chế tạo máy bóc tách vỏ quả đậu

Tính cấp thiết của đề tài: Hiện nay với nhiều công dụng tốt thì hạt đậu xanh ngày càng được sử dụng nhiều trong đời sống, nhưng với việc thu hoạch từ trái đậu xanh để lấy hạt bằng phươn

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY BỐC VỎ ĐẬU

Người hướng dẫn: PGS.TS LƯU ĐỨC BÌNH

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THÀNH ĐIỂM

NGUYỄN HỮU TẤN

Đà Nẵng, 2019

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên: Nguyễn Thành Điểm Số thẻ sinh viên: 101140077

Họ tên sinh viên: Trương Hữu Tấn Số thẻ sinh viên: 101140115

Lớp: 14C1B Khoa: Cơ khí Ngành: Công nghệ chế tạo máy

1 Tên đề tài đồ án:

Thiết kế và chế tạo máy bóc tách vỏ quả đậu

2 Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện

3 Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

Chương 1: Tổng quan nghiên cứu đề tài

Chương 2: Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế máy

Chương 3: Thiết kế máy

Chương 4: Quá trình chế tạo mô hình

Chương 5: Lắp ráp, vận hành, bảo dưỡng

- Bản vẽ chế tạo phễu buồng đập: 1A 0

Nước ta đang trong thời kỳ hiện đại hóa – công nghiệp hóa đất nước.Một trong những chủ trương của Nhà nước ta hiện nay là công nghiệp hóa trong nông nghiệp, đưa máy móc thiết bị vào phục vụ các hoạt động trong sản xuất nông nghiệp nhằm nâng cao năng suất và giảm nhẹ sức lao động của con người

Chính vì thế, là sinh viên chuyên ngành cơ khí chế tạo máy, chúng em mong muốn vận dụng những kiến thức đã học từ ghế nhà trường vào thực tế cuộc sống để góp phần vào công cuộc xây dựng và phát triển đất nước

Sau khi tìm hiểu và bàn luận trao đổi các ý tưởng, chúng em đi đến quyết định chọn đề tài “Thiết kế máy bóc tách vỏ đậu xanh” Qua đây giúp chúng ta có cái nhìn rõ nét hơn về việc áp dụng máy móc và tự động hóa trong lao động sản xuất nói chung và sản xuất nông nghiệp nói riêng

Trong thời gian thực hiện đề tài, mặc dù chúng em đã cố gắng học hỏi, tìm hiểu tài liệu tham khảo, khỏa sát thực tế, tự tay làm những công việc cơ khí cho những chi tiết

trong máy và cả sự hướng dẫn tận tình của Thầy PGS.Ts Lưu Đức Bình cùng các

Thầy trong khoa nhưng với những năng lực và hiểu biết còn hạn chế nên đề tài không tránh khỏi những thiếu sót Chúng em rất mong muốn nhận được những ý kiến đóng góp của các Thầy để đề tài được hoàn thiện hơn và để chúng em có thêm kinh nghiệm khi ra trường làm việc

Chúng em xin chân thành cảm ơn !

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2019 Sinh viên thực hiện

NGUYỄN THÀNH ĐIỂM - TRƯƠNG HỮU TẤN

DUT-LRCC

Trong muôn vàn các phát minh sáng chế khoa học về các loại máy trong công nghiệp,tuy nhiên mỗi người sáng chế lại có một cách thực hiện hay cải tiến để không

bị trùng lặp các ý tưởng trước đó

Trên tinh thần đó, nhóm chúng em gồm Nguyễn Thành Điểm và Trương Hữu Tấn thực hiện đề tài máy bóc vỏ đậu xanh trên cơ sở có sẵn, tuy nhiên bọn em đã cải tiến cũng như kết cấu thay đổi so với các đề tài cũ

Trong đề tài tốt nghiệp của nhóm em, nhóm em cam đoan tự làm 100% dưới sợ góp ý giúp đỡ trực tiếp từ Thầy PGS.TS Lưu Đức Bình, không có sự sao chép hay nhặt nhanh từ đề tài cũ

Với đề tài thiết kế chế tạo máy bóc vỏ đậu xanh chúng em cam đoan tự thiết kế, tự làm, nếu có sự tranh chấp bọn em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2019

Sinh viên thực hiện

NGUYỄN THÀNH ĐIỂM - TRƯƠNG HỮU TẤN

DUT-LRCC

LỜI NÓI ĐẦU 1

LỜI CAM ĐOAN 2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài: 1

1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài: 9

1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài: 9

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: 9

1.5 Phương pháp nghiên cứu: 9

1.6 Đặc tính của máy bóc tách vỏ đậu xanh : 9

1.7 Các máy bóc vỏ đậu xanh hiện có trên thị trường: 10

1.8 Các tồn tại của máy bóc tách vỏ đậu: 11

1.9 Mục tiêu cần đạt nghiên cứu của đề tài: 11

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN NGUYÊN LÝ, KẾT CẤU CỦA MÁY 12

2.1 Nguyên lý bóc tách các loại hạt: 12

2.2 Các phương án để bóc tách vỏ đậu: 12

2.3 Lựa chọn phương án thích hợp để chế tạo máy bóc tách vỏ đậu xanh: 17

2.4 Kết cấu chính của máy bóc tách vỏ đậu xanh : 18

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MÁY 19

3.1 Tính toán chọn động cơ: 19

3.2 Lựa chọn tỷ số truyền: 25

3.3 Phương án lựa chọn cơ cấu truyền động: 27

3.5 Lựa chọn phương án cơ cấu chấp hành: 28

3.6 Buồng bóc vỏ đậu: 29

3.7 Tính toán, thiết kế và thực hiện các phương án đã lựa chọn: 31

3.8 Tính toán thiết kế trục chính: 35

3.9 Tính toán thiết kế trục sàng rung: 40

CHƯƠNG 4: LẮP RÁP, VẬN HÀNH, BẢO DƯỠNG, CÁC BIỆN PHÁP AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN MÁY 46

DUT-LRCC

4.2 Vận hành máy: 48

4.3 Bảo dưỡng máy : 48

4.4 Biện pháp an toàn lao động : 49

4.5 Kết quả đạt được, nhận xét, hướng phát triển của máy 50

KẾT LUẬN 52

TÀI LIỆU THAM KHẢO 53

DUT-LRCC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

1.1 Tính cấp thiết của đề tài:

Hiện nay với nhiều công dụng tốt thì hạt đậu xanh ngày càng được sử dụng nhiều trong đời sống, nhưng với việc thu hoạch từ trái đậu xanh để lấy hạt bằng phương pháp thủ công thì tiêu tốn nhiều sức lao động và thời gian mà không đạt được chất lượng cao, vì vậy với mô hình bóc vỏ đậu xanh rất cần thiết đặt biệt cho các hộ gia đình giúp việc bóc vỏ trở nên thuận tiện và tiết kiệm thời gian và mang lại năng suất cao hơn

1.1.1 Giới thiệu về cây đậu xanh:

Hình 1.1 Cây đậu xanh

Đậu xanh hay đỗ xanh theo phương ngữ miền Bắc là cây đậu có danh pháp hai phần Vigna radiata có kích thước hạt nhỏ (đường kính khoảng 2 ÷ 2,5 mm) Ở Việt Nam đậu xanh là loại đậu thường được sử dụng để làm xôi, làm các loại bánh ngọt, bánh đậu xanh, chè, hoặc được ủ cho lên mầm để làm thức ăn (giá đỗ)

1.1.2 Thành phần dinh dưỡng:

Theo phân tích của Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ (USDA) thì thành phần dinh dưỡng

trong hạt đậu xanh và giá đậu xanh như sau:

 Thành phần dinh dưỡng trong 100g hạt đậu xanh khô:

- Chất xơ thực phẩm 16,3 g

Thiamine (vit B1) 0,621 mg (54%) Riboflavin (vit B2) 0,233 mg (19%) Niacin (vit B3) 2,251 mg (15%) Axit pantothenic (B5) 1,91 mg (38%) Vitamin B6 0.382 mg (29%) Folate (vit B9) 625 mg (156%) Vitamin C 4,8 mg (6%) Vitamin E 0,51 mg (3%) Vitamin K 9 mg (9%)

Bảng 1.2 Thành phần dinh dưỡng trong 100g đậu xanh khô

(Nguồn: Cơ sở dữ liệu của USDA dinh dưỡng)

 Thành phần dinh dưỡng trong 100g hạt đậu xanh hấp chín:

Protein 7,02 g Thiamine (vit B1) 0,164 mg (14%) Riboflavin (vit B2) 0,061 mg (5%) Niacin (vit B3) 0,577 mg (4%) Axit pantothenic (B5) 0,41 mg (8%) Vitamin B6 0,067 mg (5%) Folate (vit B9) 159 mg (40%) Vitamin C 1 mg (1%) Vitamin E 0,15 mg (1%) Vitamin K 2,7 mg (3%)

Bảng 1.3 Thành phần dinh dưỡng trong 100g đậu hấp chín

(Nguồn: Cơ sở dữ liệu của USDA dinh dưỡng)

 Thành phần dinh dưỡng trong 100g giá đậu xanh tươi:

Ghi chú: Tỷ lệ % đáp ứng cho nhu cầu mỗi ngày của người lớn

Bảng 1.4 Thành phần dinh dưỡng trong 100g đậu xanh tươi

(Nguồn: Cơ sở dữ liệu của USDA dinh dưỡng)

1.1.3 Công dụng của cây đậu xanh:

Công dụng chính của cây đậu xanh là hạt đậu đã chín Do có thành phần dinh dưỡng cao, không độc và có nhiều tác dụng dược liệu nên hạt đậu xanh đã được khai thác trong ẩm thực và dược liệu từ lâu đời

Ở các nước khác đậu xanh đậu xanh được chế biến thành nhiều loại thực phẩm rất phong phú

+ Hạt đậu xanh dùng làm thực phẩm

+ Hạt đậu xanh dùng trong các món nấu ăn:

Quan niệm của người Châu Á là vỏ của hạt đậu xanh có nhiều chất bổ dưỡng hơn

cả thịt hạt Vỏ đậu xanh giúp giảm bớt mờ mắt, vì vậy nhiều người thường nấu cả vỏ, không bỏ đi Việc dùng đậu xanh tách bỏ vỏ chỉ là thẩm mỹ về màu sắc trong ẩm thực

DUT-LRCC

Hạt đậu xanh còn nguyên vỏ hoặc đã tách vỏ được chế biến theo nhiều món ăn sau đây:

+ Cháo đậu xanh: Người Trung Quốc và Việt Nam thường ăn sáng bằng các loại

cháo, như cháo thịt, cháo cá nhưng trong đó thông dụng nhất là cháo đậu xanh, bởi tính nhẹ nhàng thanh sạch và tác dụng giải độc cho cơ thể Cháo đậu xanh có hai dạng:

+ Cháo đậu xanh đơn giản: Được nấu bằng cách dùng hạt đậu xanh còn nguyên

vỏ nấu chung với gạo Cháo đậu xanh có tác dụng thanh nhiệt, giải cảm, thường dùng cho người đang dưỡng bệnh, người già…

Ở các nước Đông Nam Á và Ấn Độ đôi khi cháo đậu xanh được nấu với nước cốt dừa để dùng điểm tâm cho người khỏe mạnh

+ Cháo đậu xanh nấu với thịt: Là món cháo phổ biến, có chất lượng tốt khi nấu

với các loại thịt như gà, vịt, ngỗng, bò, chó, trâu, rắn, rùa…Thịt nấu cháo đậu xanh có

cả gạo và đậu xanh

+ Thịt hầm đậu xanh: Thịt hầm đậu xanh khác với cháo là chỉ dùng thị còn xương

nấu với đậu xanh còn nguyên vỏ Thịt hầm đậu xanh thường nấu với xã bầm, món này phổ biến ở Việt Nam, Ấn Độ và các nước Đông Nam Á

+ Đậu xanh hấp: Món đậu xanh nguyên vỏ được ngâm trương nước và hấp được

dùng phổ biến ở Ấn Độ và Philippines

Ở Tamil Nadu và Andhra Pradesh (Ấn Độ), đậu xanh còn vỏ hấp được tẩm với các

loại gia vị và dừa nạo tươi trong món ăn khai vị gọi là Sundal

+ Đậu xanh hầm: Là món ăn truyền thống ở Philippines Món này được nấu từ

đậu xanh còn nguyên vỏ với tôm, cá được gọi là mongo guisado

Theo truyền thống món này được phục vụ vào các buổi tối thứ Sáu, như phần lớn dân số Philippines là Công giáo La Mã kiêng thịt vào ngày thứ Sáu trong Mùa Chay

Mòn đậu xanh hầm với thịt ở Philippines được gọi là Ginisang monggo được dùng

ở các ngày thường

+ Cơm nếp đậu xanh: Ở Việt Nam, Lào, Trung Quốc và Ấn độ thường nấu món

cơm nếp vớt dậu xanh nguyên vỏ Do đậu xanh lâu mềm nên được nấu trước, sau đó

đổ gạo nếp vào trộn đều và nấu chung

DUT-LRCC

+ Xôi đậu xanh: Xôi là gạo nếp được hấp cách thủy khác với cơm nếp được nấu từ

gạo nếp trực tiếp trong nước Xôi đậu xanh là dùng đậu xanh nguyên vỏ hoặc tách vỏ trộn với gạo nếp để hấp

+ Xôi vò: Là xôi được trộn với đậu xanh đã tách vỏ được nấu chín và vò nát Xôi

vò có màu vàng do bột hạt đậu áo vào hạt nếp đã chín Xôi vò là món ăn truyền thống của người Việt Nam trong các mâm cổ tết, đám tiệc đầy tháng, thôi nôi của trẻ em, đám giổ, cúng đình…

+ Chè đậu xanh: Chè là món ăn ngọt được nấu từ gạo nếp với đậu xanh, chè có

thể nấu từ đậu xanh nguyên vỏ với gạo nếp (chè nếp) Ở Ấn Độ và Philippines chè nếp thường được nấu với nước cốt dừa

Chè đậu xanh có thể không nấu với gạo nếp mà nấu với các loại rong biển, bột bán xắt khía và hạt trân châu (làm từ bột bán, bộ năng, bột khoai mì…gọi là che thưng Chè thưng có thể được ăn nóng hay ăn với đá lạnh, hay để trong tủ lạnh trước khi

ăn Ở Việt Nam, Trung Quốc, Ấn Độ và Philippines chè thưng được dùng để ăn chơi như món giải khát và các quán nước đường phố thường bán loại chè này cùng với sinh

tố, nước ép trái cây…

+ Sinh tố đậu xanh: Hạt đậu xanh tách vỏ, nấu chín dùng để xay sinh tố với rau má là

thức uống rất bổ dưỡng và được nhiều người ứ thính nhờ hương vị thơm ngon của nó

+ Hạt đậu xanh bốc vỏ dùng làm nhân bánh

Ở các nước châu Á hạt đậu xanh bốc vỏ bằng cách ngâm nước, khi hạt trương nước

vỏ nứt ra, đảy trong nước vỏ tác ra khỏi hạt và nổi lên phía trên, dùng giá, rổ vớt vỏ còn lại phần thịt hạt màu vàng

Ở Việt Nam hạt đậu xanh bốc vỏ có thể được dùng làm nhân bánh được gói trực tiếp trong gạo nếp như bánh dày, bánh chưng, bánh tét, bánh ú, bánh lá dừa…Do thời gian hấp bánh lâu nên hạt đậu tự rả và đóng thành khối trong nhân bánh.tét nhân đậu xanh, bánh lá dừa…

Dạng bột đậu xanh bốc vỏ nấu chín và nghiền nát được dùng làm nhân bánh rất phổ biến ở Châu Á

Đạng này ở Việt Nam có bánh ít, bánh ít trần, bánh vò (Miền Bắc), bánh da lợn, bánh cuốn, bánh bèo…

DUT-LRCC

Loại hạt đậu xanh nấu tán nhuyển có tẩm đường dược dùng làm nhân các loại bánh ngọt để lâu như bánh in, bánh lột da, bánh nậm, bánh đậu xanh Hải Dương, bánh trung thu…rất phổ biến ở Việt Nam

Bánh Trung Thu nhân đậu xanh cũng là sản phẩm độc chiêu của Trung Quốc

+ Hạt đậu xanh vừa nẩy mầm làm nhân bánh và thức ăn:

Khác với giá đậu xanh, hạt đậu xanh vừa nẩy mầm (nứt nanh) được sử dụng để chế biến món ăn ở một số nước Châu Á:

- Ở Việt Nam hạt đậu xanh nguyên vỏ ngâm vừa nứt nanh được hấp để làm nhân bánh cống, đặc biệt là bánh cống Cần Thơ

- Ở Trung Quốc và Hàn Quốc đậu xanh nứt nanh cũng được hầm với các vị thuốc Bắc để dùng như các thức ăn tẩm bổ

+ Giá đậu xanh, một loại rau tuyệt vời

Đa số các nước trên thế giới đều dùng hạt đậu xanh nguyên vỏ đề ủ giá Giá đậu xanh là món rau truyền thống ở Việt Nam, đặc biệt ở Nam Bộ Các chợ rau và các quầy rau trong siêu thị luôn có bày bán giá tươi

Cách ủ giá truyền thống của Việt Nam là dùng tro trấu hay tro dừa để ủ giá là một cách sản xuất rau an toàn Nhưng hiện nay vì lợi nhuận, các lò ủ giá dùng chất kích thích (GA3) và một số chất kích thích sinh trưởng không rõ nguồn gốc từ Trung Quốc rất nguy hiểm, tốt nhất nên ủ giá theo cách truyền thống để dùng trong gia đình

Ở Việt Nam giá đậu xanh được dùng làm rau ăn theo nhiều cách:

- Dùng ăn sống trực tiếp: rất phổ biến trong bữa cơm gia đình Các món hủ tiếu,

phở, bún riêu, bún ốc, bánh canh, luôn được ăn kèm với giá sống hay giá trụng

- Dùng làm món xào: Có thể xào với hẹ, nấm, rong biển, tàu hủ trong các món

ăn chay, hoặc xào với tôm, cua, mực, trứng, thịt trong các món ăn mặn Nhân bánh xèo, bánh cống ở Nam Bộ luôn có giá đậu xanh

- Dùng trong các món nấu: Giá đậu xanh là món không thể thiếu trong canh

chua Nam bộ

- Dưa giá: Giá đậu xanh và hành muối dưa chua là món ăn đặc biệt của ngày tết

cổ truyền ở Việt Nam, Trung Quốc Dưa giá có thể ăn trực tiếp như cải dưa hoặc xào, nấu như giá sống

+ Rau mầm từ đậu xanh

DUT-LRCC

Do hạt đậu xanh mọc mầm nhanh, đồng loạt và tỷ lệ nẩy mầm cao (gần 100%) nên được dùng để trồng rau mầm rất đạt hiệu quả Rau mầm có thể ăn sống, xào, nấu đều rất ngon và bổ dưỡng Hiện nay nhiều nước đã phát triển rau mầm như một nguồn rau sạch và an toàn, trong đó chủ yếu là rau mầm tù hạt đậu xanh

1.1.4 Sự phát triển của cây đậu trong đời sống:

+ Sản xuất tinh bột đậu xanh thô

Bộ đậu xanh thô có thể sản xuất bằng cách trực tiếp xay hạt khô hoặc đâm hạt khô

để tách vỏ xảy bỏ vỏ rồi xay Để bảo quản lâu có thể rang hạt rồi xay

Bột đậu xanh thô được đun trong nước nóng và pha với đường dùng cho trẻ em và người lớn uống đều tốt Uống bột đậu xanh thô điểm tâm vào buổi sáng hay buổi tối đều tốt

+ Sản xuất tinh bột đậu xanh

- Tinh bột được chiết xuất từ hạt đậu xanh ở Trung Quốc và Ấn Độ được sử dụng

trong công nghệ thực phẩm để làm bún tàu, loại bún này khi nấu chín không tan rã như các loại tinh bột khác Được dùng với tên gọi là miến đậu xanh (bún tàu) trong các

món bún Trung Quốc (Fensi, tung hoon)

- Tinh bột đậu xanh còn được dùng làm món thạch đậu xanh ở miền Nam Trung

Quốc liangfen, (có nghĩa là thạch đậu xanh ướp lạnh), đó là thực phẩm rất phổ biến trong mùa hè Jidou liangfen là một thương hiệu của thạch đậu xanh thực phẩm ở

Vân Nam Thạch đậu xanh cũng được làm chất keo độn cho sa tế tương ớt

Ở Hàn Quốc, một loại thạch đậu xanh gọi là nokdumuk (hay cheongpomuk) được làm từ tinh bột đậu xanh, một thạch tương tự có màu vàng do bổ sung dịch cây

sơn màu, được gọi là hwangpomuk

Ở Andhra Pradesh (Ấn Độ) tinh bột đậu xanh cũng được chết biến thành loại "giấy bóng kính" để bọc bánh, kẹo và thực phẩm khô, vừa đẹp mắt, vừa ăn được và an toàn

+ Đậu xanh dùng làm cây thức ăn chăn nuôi

Ở Úc nghiên cứu trồng đậu xanh làm thức ăn chăn nuôi đại gia súc và Kanguru có hiệu quả hơn các loại đậu khác Lượng hạt giống sạ lấp theo hàng là 6 kg/ha, hàng cách hàng 50 cm, cây cách cây 20-30 cm Khi cây ra hoa rộ sản lượng chất khô là 1.800 kg

Gia súc ăn bột thân, lá đậu xanh không độc so với đậu nành và các loại đậu khác

DUT-LRCC

1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài:

+ Năng suất cao gấp nhiều lần so với bóc tay.Như vậy ta có thể nâng cao năng suất sản phẩm lên cũng như tiết kiệm thời gian, sức lao động và giảm được giá thành sản phẩm

+ Nếu bóc bằng tay 1 người bóc 50kg trên ngày nhưng nếu băng máy thì đạt tầm 500kg/8h gấp nhiều lần

1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:

+ Tăng năng suất, tăng số lượng sản phẩm khi bước vào vụ thu hoạch đậu

+ Giảm sức lao động của con người, đem đến việc giảm chi phí thuê nhân công + Đáp ứng nhu cầu các cơ sở sản xuất, các mặt hàng khác

+ Phát triển khoa học kĩ thuật đáp ứng cuộc sống, cơ khí hóa nông nghiệp

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

1.4.1 Đối tượng nghiên cứu: Việc dùng máy bóc vỏ đâu xanh đạt năng suất cao đáp ứng nhu cầu thực tiễn

1.4.2 Phạm vi nghiên cứu: Ngiên cứu việc bóc vỏ đậu xanh ở khu vực miền trung

và các tỉnh lân cận ở thời điểm hiện tại Bao gồm cả việc bóc thủ công và dùng máy

1.5 Phương pháp nghiên cứu:

1.5.1 Cơ sở phương pháp luận:

+ Dựa vào nguyên lý bóc hạt ngũ cốc đã được phát triển từ lâu đời

+ Dựa vào các mô hình máy đã được thực hiện

1.5.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thế:

Sử dụng các phương pháp thu thập thông tin bao gồm quan sát các loại dao và mô hình đã có ngoài thị trường ở các xưởng xay bóc hạt ngũ cốc như gạo, đậu xanh, đậu phộng… quan sát được các cơ cấu xay xát vỏ Tìm kiếm thông tin trên mang Đồng thời sử dụng phương pháp phân tích và tổng kết kinh nghiệm dựa trên những thông tin thu thập được

1.6 Đặc tính của máy bóc tách vỏ đậu xanh :

+ Máy phải bóc tách sạch vỏ, tránh việc vỡ hạt Phải phân loại được vỏ, hạt, và hạt lép vì các loại trên được dùng nhiều vào các mục đích khác nhau (vỏ dùng làm chất đôt Hạt dùng để chế biến v.v Hạt lép được dùng làm thức ăn gia súc hoặc phân bón)

DUT-LRCC

+ Giá thành hợp lý và năng suất phù hợp với từng cơ sở Các cơ sở chế biến đậu xanh hiện nay thuộc hàng nhỏ lẻ và có nhu cầu cung cấp đầu vào khác nhau Vì vậy ta chế tạo máy phải phù hợp với điều kiện sử dụng và giá thành hợp lý với người lao động mà có xuất xứ từ nông thôn này

1.7 Các máy bóc vỏ đậu xanh hiện có trên thị trường:

1.7.1 Máy bóc vỏ đậu xanh nước ngoài sản xuất:

- Máy bóc vỏ đậu Hongxin HX

Hình 1.8 Máy bóc vỏ đậu Hongxin HX

Năng lực sản xuất: 500kg/hr Nhãn hiệu: Hongxin

Hình 1.9 Máy bóc vỏ đậu xanh công nghệ Việt Trung

1.7.3 Một số máy bóc vỏ đậu tự chế tại các xưởng sản xuất tư nhân

Hình 1.10 Máy bóc vỏ đậu tự chế của nông dân Trà Vinh

Máy được làm bằng gỗ với thông số sau:

 Kích thước: 1200 x 2000 x 2000 (mm)

 Khối lượng: trên dưới 200kg

 Năng suất: 70 giạ lạc/h

 Giá bán: 4,5 triệu đồng

1.8 Các tồn tại của máy bóc tách vỏ đậu:

+ Về các loại máy của nước ngoài sản xuất ta có thể thấy kích thước máy lớn, cồng kềnh và chi phí đầu tư cao (khoảng 60 triệu đồng một máy) hư hỏng khó sửa chữa thay thế hoặc sửa chữa với chi phí đắt đỏ Các máy này chạy với công suất lớn, và phụ thuộc vào vùng miền nên kích thước lồng quay không phù hợp với hạt đậu Việt Nam nên dẫn đến vỡ hạt hoặc không tách hết được hạt

1.9 Mục tiêu cần đạt nghiên cứu của đề tài:

Từ các tồn tại với các máy khối lượng lớn năng suất lớn và gia thành đắt đỏ ta nghiên cứu làm sao đó để chế tao máy cở nhỏ với công suất phù hợp với hộ gia đình

và giá thành hợp lý

DUT-LRCC

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT

+ Đậu xanh, cùng với đậu nành, đậu đen, đậu trắng, đậu Hà Lan… đều được xếp vào hàng họ đậu Đặc điểm chung của chúng là chứa nhiều protein (25 –50%) Do ở rễ của cây họ đậu có các nốt sần, ở đó các vi khuẩn cộng sinh phát triển, có khả năng lấy Nitơ từ không khí nên không những cung cấp đủ Nitơ cho cây mà còn làm cho đất đai thêm màu mỡ bằng nguồn Nitơ thừa thải ra

+ Về mặt cấu tạo, họ đậu thuộc các hạt họ hòa thảo Chúng không có nội nhũ, nội nhũ của chúng bị mất trong quá trình hình thành hạt Cấu tạo chủ yếu của họ đậu gồm

2.2 Các phương án để bóc tách vỏ đậu:

2.2.1 Phương án 1: máy xay có rulo ma sát (nguyên lý ma sát) :

Máy gồm một trục bằng thép bên ngoài có một lớp ma sát bằng cao su hoặc đá nhám và một mặt cong ¼ đường tròn cũng phủ một lớp ma sát, hai bộ phận này lắp ráp với nhau với khoảng hở tùy theo kích thước của loại hạt cần bóc vỏ Khi hoạt động thì

DUT-LRCC

phần mặt cong luôn luôn cố định với thân máy còn phần trục sẽ quay với tốc độ không đổi khoảng 150 ÷ 300 vòng/phút, hạt chưa bóc từ phễu chứa liệu chảy xuống khe hở giữa rulo và mặt cong, chính sự cọ xát gây ra giữa hạt và hai mặt ma sát sẽ làm cho vỏ hạt bị vỡ và tách ra

+ Với loại rulo làm bằng đá nhám thì hạt bóc ra thường bị nát vụn nhiều, hiệu quả không cao vì mặt tiếp xúc là mặt cứng, còn với rulo có mặt ma sát bằng cao su do có đặc tính đàn hồi nên hạt bóc ra sẽ nguyên vẹn, ít bị vỡ nát, chất lượng thành phầm cao tuy nhiên khó chế tạo và nhanh mòn, ưu điểm của máy là hạt bóc ra có chất lượng cao, năng suất làm việc của máy cao, bên cạnh đó máy cũng có nhược điểm là khó chế tạo nên gia thành tương đối cao, không phù hợp với quy mô sản xuất hộ gia đình

Hình 2.1 Máy xay rulo ma sát

Ứng dụng: Phương pháp trên thường sử dụng cho công đoạn bóc tách các loại hạt có

vỏ mềm, dẻo như hạt cà phê, hạt điều v.v

2.2.2 Phương án 2: phá vỡ vỏ liệu dựa trên nguyên lý va đập:

Phá vở vỏ nguyên liệu do kết quả của sự va đập lên một bề mặt rắn, phương pháp này dựa trên cơ sở nguyên liệu chuyển động với vận tốc nào đó va đập lên một bề mặt rắn cũng đang chuyển động

Hình 2.2 Nguyên lý dùng va đập bóc vỏ đậu

Ứng dụng: Phương pháp này hay dùng cho việc phá vỡ các loại hạt có vỏ cứng và hạt

cứng như hạt dẻ, hạt điều, hạt hạnh nhân v.v Nhược điểm của phương pháp này là khi phá vỡ vỏ với lực va đập mạnh và liên tục như vậy rất dễ gây vỡ nhân hạt

12

2 – Tay quay điểu chỉnh khe hở

3 – Nguyên liệu ban đầu

2.2.3 Phương án 3: bóc tách dựa vào nguyên lý ép điều chỉnh đươc khe hở:

Phá vỡ vỏ nguyên liệu bằng lực nén ép trong các khe của các trục quay Nguyên lý

cơ bản ở đây là khi nguyên liệu rơi vào khe của các trục quay, hạt bị nén, vỏ bị xé nứt

và tách ra khỏi nhân

Hình 2.3 Nguyên lý ép vỏ có điều chỉnh khe hở

+ Máy xay hai đĩa đá có thể tách vỏ của nhiều loại ngũ cốc khác nhau, tuy nhiên thực tế chỉ sử dụng tách vỏ lúa gạo, các loại hạt khác ít sử dụng

+ Máy gồm hai đĩa bằng gang hoặc bằng thép đặt nằm ngang, trên mặt đĩa có đắp một lớp đá nhân tạo làm bằng hỗn hợp bột đá và xi măng kết dính cao, được gia công thật phẳng và vuông góc với trục bằng các dụng cụ chuyên dùng Trên mặt đá có thể

có các rãnh để tăng khả năng bóc vỏ và vận chuyển hạt Đĩa trên có lỗ nhập liệu giữa tâm, được lắp trên 3 điểm treo có thể điều chỉnh nâng lên hạ xuống được để thay đổi kích thước khe hở giữa hai mặt đá và điều chỉnh độ song song của khe hở Đĩa dưới được truyền động quay bằng động cơ điện thông qua đai truyền, thông thường số vòng quay n = 150 ÷ 300 v/ph Đường kính của đĩa trong khoảng 0,6 ÷ 1,4 m

+ Hạt vào lỗ nhập liệu của đĩa trên, đi vào khe hở giữa 2 đĩa đá Do kích thước khe

hở nhỏ hơn đường kính hạt nên vỏ trấu chịu lực nén từ 2 phía của đĩa đá, đồng thời do tác động quay của đĩa làm hạt lăn trong khe

+ Tùy theo cỡ hạt đem bóc vỏ mà khe hở giữa hai đĩa được điều chỉnh bằng các điểm treo của đĩa trên Khe hở phải thật đồng đều để quá trình tách vỏ được thực hiện trên toàn bề mặt đĩa Nếu khe hở không đều, nguyên liệu theo chỗ rộng đi ra ngoài, do

DUT-LRCC

đó không tách vỏ được Sau một thời gian làm việc, bề mặt làm việc bị mòn, làm các hạt đá có thể bị bong ra, khi đó cần làm lại bề mặt đá Việc khắc phục này có thể tiến hành ngay nơi sản xuất

+ Năng suất máy thường từ 1 t/h đến 4 t/h

+ Máy làm việc ổn định, ít hư hỏng, dễ sửa chữa Năng suất lớn so với các máy xay khác Tuy nhiên quá trình điều chỉnh khe hở làm việc giữa 2 đĩa đá tương đối khó, đòi hỏi phải có tay nghề, kinh nghiệm Ngoài ra do bề mặt làm việc cứng nên dễ làm gãy nát nhân hạt, giảm tỉ lệ hạt nguyên sau khi xay, và có nguy cơ lẫn sạn đá trong hạt thành phẩm vì vậy hiện nay ngày càng ít đựơc sử dụng

+ Vậy vỏ trấu bị vỡ và tách hoàn toàn khỏi nhân hạt Rãnh trên mặt đá giúp hạt tách vỏ nhanh hơn và di chuyển ra ngoài dễ dàng hơn nhờ tác dụng của lực ly tâm Hỗn hợp sau khi xay gồm có nhân hạt, vỏ trấu và một tỉ lệ nhất định hạt (15 ÷ 20 %) còn chưa xay được Vỏ trấu và hạt chưa xay được sẽ được tách ra, nhân hạt đưa vào chế biến tiếp

Ứng dụng: Phương pháp này thường ứng dụng cho các loại hạt có kích thước nhỏ, vỏ

dính liền hạt Không thể tách bằng các phương pháp khác như lúa, lúa mì v.v Phương pháp này có độ hiệu quả không cao, không thể tách rời hạt và vỏ

2.2.4 Phương án 4 phá vỡ vỏ liệu dựa vào cơ cấu dao tĩnh – động:

+ Phá vỡ vỏ nguyên liệu dựa vào lực cắt bằng các cơ cấu dao, nguyên lý cơ bản của phương pháp này là khi nguyên liệu vào khe giữa của các dao chuyển động và dao tĩnh, các lưỡi dao bố trí trên các đĩa sẽ xát vỏ, giải phóng nhân

DUT-LRCC

Hình 2.4 Nguyên lý dao tĩnh – động Chú thích:

1 – Thanh dao động gắn với trục quay

2 – Thanh dao tĩnh gắn trên bộ phận vỏ lồng quay

3 – Vỏ lồng quay

4 – Trục quay

Ứng dụng: Phương pháp này đơn giản, hoạt động hiệu quả và năng suất cao Thích

hợp làm việc với các loại hạt có cấu tạo vỏ bao dài và mảnh, có hạt cứng như đậu nành, đậu xanh v.v

2.3 Lựa chọn phương án thích hợp để chế tạo máy bóc tách vỏ đậu xanh:

Từ 4 phương án trình bày trên ta nhận thấy phương án 4 là phương án phù hợp nhất để chế tạo máy bóc tách vỏ đậu xanh với những ưu điểm như sau

- Máy dễ chế tạo với chi phí và giá thành thấp

- Kích thước nhỏ phù hợp với hộ gia đình

- Năng suất cao

- Phù hợp để bóc tách vỏ dài và mảnh có hạt cứng như đậu xanh, đậu đen, đậu

nành…

1

DUT-LRCC

2.4 Kết cấu chính của máy bóc tách vỏ đậu xanh :

Máy bóc tách vỏ đậu gồm các bộ phận chính sau :

Hình 2.5 Sơ đồ kết cấu của máy

Nguyên lý hoạt động: Hạt đậu được cho vào từ phễu rơi xuống buồng phá vỏ Ở đây

các hạt đậu rơi xuống sẽ bị dao va đập tác động lực khiến vỏ hạt bị vỡ ra và rơi xuống sàng rung tại đây có tấm lỗ tôn Ø8 các hạt đậu sẽ lọt xuống dưới còn vỏ do có kích thước lớn hơn nên còn được giữ lại trên sàng

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MÁY

Động cơ điện được chọn sao cho trong quá trình làm việc có thể sử dụng hết công suất của bản thân nó, nhưng phải thỏa mãn 3 điều kiện :

+ Động cơ không phát nóng quá nhiệt độ cho phép

+ Có khả năng quá tải trong thời gian ngắn

+ Có mômen mở máy đủ lớn để thắng momen cản ban đầu phụ tải khi mới khởi động

3.1.1 Lực cần thiết để ép vỡ vỏ hạt đậu xanh thông qua việc đo đạt :

+ Kiểu vỡ của vỏ đậu: Đậu xanh có hai kiểu vỡ chính đó là vỡ dọc theo đường phân chia của vỏ đậu và hai là nứt vỡ theo phương nằm ngang

+ Thí nghiệm theo 2 hình thức ảnh hưởng chính lên quả đậu xanh

1 – Thí nghiệm dựa trên sự ảnh hưởng của hướng quả đậu xanh khi chịu tải trọng

Thí nghiệm trên 30 quả đậu xanh, chia thành 3 nhóm và đặt theo các hướng khi ép: đặt đứng, đặt quả nằm ngang và đặt quả nằm ngang nhưng để sườn của quả đậu xanh hướng xuống dưới

DUT-LRCC

Qua các lần thí nghiệm ta nhận được kết quả như sau:

Hình 3.1 Biểu đồ lực thí nghiệm 1

Trong đó cột thứ nhất thể hiện lực ép của hướng đặt quả đậu đứng Cột thứ 2 thể hiện lực ép của hướng đặt đậu ngang Cột thứ 3 thể hiện lực ép của hướng đặt đậu nằm ngang có để sườn quả đậu hướng xuống dưới

2 – Thí nghiệm dựa trên sự ảnh hưởng của kích cỡ các quả đậu xanh khi phá vỏ

Chọn 30 quả đậu xanh sấy khô Chia đậu xanh vào 3 nhóm, mỗi nhóm có 10 quả + Nhóm 1 có 10 quả kích thước chiều dài từ 19 ÷ 21 mm

+ Nhóm 2 có 10 quả kích thước chiều dài từ 14 ÷ 16 mm

+ Nhóm 3 có 10 quả kích thước chiều dài từ 9 ÷ 11 mm

Qua các lần thí nghiệm ta nhận được kết quả như sau

Hình 3.2 Biểu đồ lực thí nghiệm 2

Theo biểu đồ trên ta thấy được kết quả lực bóc vỏ của 3 nhóm có khác nhau nhưng

sự chênh lệch là không lớn và tính được lực trung bình để bóc vỏ là 25.5 N

Theo đo lường thực tế thì ta có cứ trung bình khoảng 14 hạt đậu (cả vỏ) thì khối lượng là 20g → mhd =

14

20

= 1,43 (g)

DUT-LRCC

Động năng để phá vỡ vỏ 1 quả đậu:

Eđp = F.s = 25,5 0,1 = 2,55 J

Trong đó: Eđp là động năng cần có để phá vỡ vỏ đậu

F: là lực trung bình cần để phá vỡ vỏ đậu theo tính toán

s: là quãng đường mà hạt đậu bay đi khi chịu tương tác từ dao va đập đến khi va đập vào lồng

Vậy động năng cần có của dao va đập là:

Ed = 1

2 I.ω2

Trong đó: Ed: là động năng của dao

I: là momen quán tính của dao

ω: là vận tốc góc của dao

Mà momen quán tính 1 thanh : I = 𝑚 𝑙

2

12

Trong đó: m là khối lượng 1 thanh (kg): m = 0.04 kg

L là chiều dài thanh: l = 0,1m

Với năng suất đặt ra cho máy là 70kg/giờ thì trong một vòng quay của dao máy sẽ tách được:

70000

3600 × 7,3 × 1,43 = 1,2 (hạt)

DUT-LRCC

Vậy lực tác động lên dao trong một vòng quay là

𝑛𝑜𝑙: Hiệu suất làm việc của ổ lăn

𝑛𝑑: Hiệu suất làm việc của bộ truyền đai

lv dm

N N



 = 0.612

0.931 = 0,657 kw

 Với trục quay sàng lắc ta có

- Momen quán tính có trục đi qua bánh lệch tâm có bán kính R cách tâm một

khoảng d ta có công thức tính momen quán tính như sau

𝑛𝑜𝑙: Hiệu suất làm việc của ổ lăn

𝑛𝑑: Hiệu suất làm việc của bộ truyền đai

lv dm

N N



0.931 = 0,13 kwDUT-LRCC

Chọn động cơ theo bảng 2P [2]:

Dựa vào các thông số tính toán ở trên, để phù hợp với yêu cầu ta chọn động cơ loại

động cơ điện che kín, có quạt gió ký hiệu AO2(AOJI2)21 – 4 có công suất 1,1 Kw, số

bề mặt sàng sẽ tác dụng vuông góc với trục của các lò xo đỡ và gây ra dao động ngang của khung sàng

 Về cấu tạo, sàng rung cần đạt các yêu cầu kỹ thuật sau:

+ Phân ly được vỏ và hạt sau khi đập vỡ

+ Không kẹt vỏ

+ Không bị lọt vỏ qua sàn

+ Việc điều chỉnh, sửa chữa thuận tiện và nhanh chóng

Sàng lắc có dạng kiểu máng, sau khi tính toán chọn chiều dài làm việc của sàng : l

= 90cm, chiều rộng sàn: b = 33cm Khối lượng m = 4 kg

Chu kỳ dao động của sàng do lực ly tâm kích thích của bộ phận rung gây nên, bằng thời gian một vòng quay của trục lệch tâm Nghĩa là:

Hình 3.3 Sơ đồ cấu tạo sàng lắc

3.2 Lựa chọn tỷ số truyền:

Ta có 2 tỉ số truyền là:

+ id1 truyền đến trục chính

+ id2 truyền đến sàng rung

Tỷ số truyền của bộ truyền đai cần thỏa mãn được các yêu cầu sau:

+ Sàng rung phải quay ở tốc độ vừa đủ để đẩy vỏ khỏi máng nghiêng

+ Tốc độ quay của rulo phải phù hợp nhất để vừa đảm bảo năng suất cao lại vừa bóc được hạt có chất lượng cao nhất

+ Tỷ số truyền qua mỗi trục không vượt quá 6 để đảm bảo góc ôm và công suất truyền

Vì từ một động cơ phân thành 2 bộ truyền đai nên ta không có tỉ số truyền chung nên ta tính tỉ số truyền:

3.3 Phương án lựa chọn cơ cấu truyền động:

Như vậy, để có lực ma sát thì cần thiết cần phải có lực pháp tuyến Trong bộ truyền đai, để tạo lực pháp tuyến thì phải tạo lực căng đai ban đầu

- Có thể truyền động giữa các trục cách xa nhau (<15m)

- Làm việc êm, không gây ồn nhờ vào độ dẽo của đai nên có thể truyền động với vận tốc lớn

- Nhờ vào tính chất đàn hồi của đai nên tránh được dao động sinh ra do tải trọng thay đổi tác dụng lên cơ cấu

- Nhờ vào sự trượt trơn của đai nên đề phòng sự quá tải xảy ra trên động cơ

- Kết cấu và vận hành đơn giản

DUT-LRCC

+ Nhược điểm:

- Kích thước bộ tuyền đai lớn so với các bộ truyền khác: xích, bánh răng

- Tỉ số truyền thay đổi do hiện tượng trượt trơn giữa đai và bánh đai (ngoại trừ đai răng)

- Tải trọng tác dụng lên trục và ổ lớn (thường gấp 2-3 lần so với bộ truỵền bánh răng) do phải có lực căng đai ban đầu (tạo áp lực pháp tuyến lên đai tạo lực ma sát)

- Tuổi thọ của bộ truyền thấp

→ Hiện nay, bộ truyền đai thang được sử dụng rộng rãi, đai dẹt ngày càng ít sử dụng

Khuynh hướng dùng bộ truyền đai răng ngày càng phổ biến vì tận dụng được ưu điểm của bộ truyền bánh răng và bộ truyền đai