›

Đồ án Thiết kế máy tách vỏ đậu xanh

pdf 77 trang thiennha21 12/04/2022 8630
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Thiết kế máy tách vỏ đậu xanh", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfdo_an_thiet_ke_may_tach_vo_dau_xanh.pdf

Nội dung text: Đồ án Thiết kế máy tách vỏ đậu xanh

  1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CƠ KHÍ 0o0 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY TÁCH VỎ ĐẬU XANH Giảng viên hướng dẫn : ThS. N GUYỄN VĂN HÂN Sinh viên thực hiện : DƯƠNG VĂN DANH Mã số sinh viên : 56130714 Khánh Hòa, 2018
  2. MỤC LỤC -MỤC LỤC -DANH MỤC CÁC BẢNG -DANH MỤC CÁC HÌNH -LỜI CẢM ƠN -LỜI NÓI ĐẦU -NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN -PHIẾU ĐÁNH GIÁ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ BÓC TÁCH VỎ ĐẬU XANH 1.1. Thực trạng nền kinh tế Việt Nam hiện nay 1.2. Công nghệ bóc tách vỏ ở nước ta hiện nay 1.3. Phân tích vật liệu vỏ đậu xanh và hạt đậu xanh 1.3.1. Thành phần vỏ đậu 1.3.2. Thành phần hạt đậu 1.3.3. Độ ẩm để bóc vỏ đậu 1.3.4. Thông số kích thước quả và hạt 1.4. Tổng quan về máy tách vỏ đậu xanh hiện nay Trang i
  3. 1.4.1. Nhu cầu cơ giới hóa việc tách vỏ đậu xanh. 1.4.2. Phương pháp tách hạt đậu xanh hiện nay 1.4.2.1. Phương pháp bóc vỏ thủ công 1.4.2.2. Phương pháp bóc vỏ bằng máy 1.4.3. Một số máy tách vỏ đậu xanh hiện nay 1.4.3.1. Máy tách vỏ đậu xanh sử dụng cơ cấu cánh đập và quạt ly tâm 1.4.3.2. Máy tách vỏ đậu xanh sử dụng cơ cấu cánh đập, sàn rung và quạt dọc trục. 1.4.3.3. Máy tách vỏ đậu xanh UDXMD-100 sử dụng cơ cấu con lăn và sàn rung 1.4.4. Yêu cầu kĩ thuật của máy 1.4.5. Kết luận 1.4.6. Ưu nhược điểm của các phương pháp bóc vỏ đậu xanh CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY TÁCH VỎ ĐẬU XANH 2.1. Phân tích lựa chọn phương án thiết kế máy tách vỏ đậu xanh 2.1.1. Phương án 1 2.1.2. Phương án 2 2.1.3. Phương án 3 Trang ii
  4. 2.1.4. Kết luận CHƯƠNG 3 :TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY TÁCH TÁCH VỎ ĐẬU XANH 3.1. Xác định yêu cầu kỹ thuật của máy máy bóc vỏ đậu xanh 3.2. Tính toán các thông số động học máy 3.2.1. Tính toán công suất làm việc và chọn motor. 3.2.1.1. Công suất cụm đập vỏ đậu. 3.2.1.2. Tính toán quạt ly tâm. 3.2.2. Tính toán kiểm tra trục đập, trục quạt và chọn ổ bi. 3.2.2.1. Trục đập và ổ bi 3.2.2.2. Trục quạt và ổ bi 3.2.3. Thiết kế cánh đập và buồng đập. 3.2.3.1. Tính toán lực đập. 3.2.3.2. Kết cấu cánh đập và buồng đập. 3.2.4. Tính toán bộ truyền đai. 3.2.4.1. Bộ truyền đai trục đập. 3.2.4.2. Bộ truyền đai trục quạt. 3.2.5. Tính toán thiết kế kết cấu khung máy. 3.2.6. Quy trình chế tạo một số chi tiết chính Trang iii
  5. 3.2.6.1. Trục đập 3.2.6.2. Cánh đập 3.2.6.3. Khung máy CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 4.1. Kết luận 4.2. Đề xuất CHƯƠNG 5:HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG VÀ BẢO QUẢN MÁY 5.1. Hướng dẫn sử dụng máy 5.2. Hướng dẫn bảo quản máy CHƯƠNG 6 : TÀI LIỆU THAM KHẢO Trang iv
  6. DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Khảo sát 10 quả đậu xanh Bảng 3.1: Thông số ổ bi SY 25 TF Bảng 3.2: Tính toán lực đập tại bán kính cánh đập Bảng 3.3: Tính toán lực đập tại một nửa bán kính cánh đập Bảng 3.4: Bảng tra chọn loại đai Bảng 3.5: Thông số dây đai và pulley loại B. Bảng 3.6: Thông số dây đai loại B. Trang v
  7. DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Đậu sau khi hái về và nông dân đang tiến hành đem phơi phô Hình 1.2: Sau khi vỏ đậu được phơi khô, nông dân bỏ vào bao sau đó dùng tay xoay, chà quanh quả đậu để tách hết các hạt ra Hình1.3: Sau khi vỏ đậu được phơi khô, nông dân bỏ vào bao tải đập nhẹ là hột đã tách ra Hình 1.4: Máy tách vỏ đậu xanh sử dụng cơ cấu cánh đập và quạt ly tâm Hình 1.5: Máy tách vỏ đậu xanh sử dụng cơ cấu cánh đập, sàn rung và quạt dọc trục. Hình 1.6: Máy tách vỏ đậu xanh UDXMD-100 Hình 2.1: Phương án 1 Hình 2.2: Kết cấu buồng đập và cánh đập theo kiểu hình tròn Hình 2.3: Phương án 2 Hình 2.4: Kết cấu buồng đập và cánh đập theo kiểu vỏ đa giác bất đối xứng Hình 2.5: Phương án 3 Hình 2.6: Kết cấu buồng đập và cánh đập theo kiểu vỏ hình trụ Hình 3.1: Cánh đập Hình 3.2: Buồng quạt Hình 3.3: Cánh quạt Trang vi
  8. Hình 3.4: Trục đập Hình 3.5: Vật liệu thép C45 Hình 3.6: Mô hình tính toán kiểm tra trục đập theo kích thước như hình 3.4 bằng phần mềm Solidworks Hình 3.7: Kết quả tính toán ứng suất. Hình 3.8: Kết quả tính toán biến dạng Hình 3.9: Trục quạt Hình 3.10: Mô hình tính toán trục quạt. Hình 3.11: Kết quả tính toán ứng suất. Hình 3.12: Kết quả tính toán chuyển vị. Hình 3.13: Kết cấu buồng đập và cánh đập Hình 3.14: Kết quả mô phỏng kiểm tra ứng xuất vỏ buồng đập Hình 3.15: Kết quả mô phỏng kiểm tra biến dạng vỏ buồng đập Hình 3.16: Các cụm tháo lắp trong kết cấu buồng đập. Hình 3.17: Tổng khối lượng M=75,7kg và kích thức bao của máy Cao x Dài x Rộng = 1176 x 940 x 665 Hình 3.18: Kết cấu khung máy mới. Hình 3.19: Kết cấu khung máy mới (m=25,4 kg) Trang vii
  9. Hình 3.20: Kết quả mô phỏng ứng suất với tải trọng tác động lên khung máy Hình 3.21: Kết quả mô phỏng biến dạng với tải trọng tác động lên khung máy, biến dạng lớn nhất = 0,2 mm Hình 3.22: Đánh số bề mặt gia công Hình 3.23: Cánh đập Hình 3.24: Phần thân cánh đập Hình 3.25: Phần cánh Hình 3.26: Khung máy . Trang viii
  10. LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình thực hiện đề tài, được sự hướng dẫn tận tình của các Thầy Cô trong khoa Cơ khí, nhất là các Thầy trong bộ môn Chế Tạo Máy, đã giúp em hoàn thành tốt đề tài được giao. Em xin chân thành cảm ơn Thầy ThS. Nguyễn Văn Hân, cùng các Thầy Cô trong Khoa Cơ Khí Trường Đại Học Nha Trang, đã tận tình hướng dẫn em. Chúng em bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến quý Thầy trong hội đồng phản biện đã bỏ nhiều thời gian quý báu để xem, nhận xét và tham gia chấm đồ án. Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn tới quý Thầy Cô, đã trang bị cho chúng em những kiến thức cơ sở và chuyên ngành cũng như giúp em hoàn thành đúng thời gian làm đồ án tốt nghiệp. Nha Trang, tháng 7 năm 2018 Dương Văn Danh Trang ix
  11. LỜI NÓI ĐẦU Nước ta là nước nông nghiệp là chủ yếu, do vậy các sản phẩm từ nông nghiệp rất dòi dào. Trong thời kỳ xây dựng và phát triển nông thôn hiện nay, vấn đề thời sự nổi bậc là chương trình khuyến nông về chăn nuôi và trồng trọt. Đặc biệt là chương trình khuyến nông nhằm tăng sản lượng cây lương thực nói chung và cây đậu xanh nói riêng được nhà nước hết sức chú trọng. Lạc, đậu tương, đậu xanh là 3 cây trồng chính trong nhóm cây đậu đỗ được khai thác để đáp ứng nhu cầu sử dụng dầu thực vật, protein cho người và nguyên liệu thức ăn gia súc, đây cũng là loại cây trồ5ng có tác dụng tốt trong việc luân xen canh, cải tạo đất và ứng dụng để chuyển đổi cơ cấu cây trồng rất hiệu quả. Sản phẩm của đậu đỗ được sử dụng rất phổ biến trong dân gian và ngày càng được tiêu thụ nhiều hơn khi phát hiện được nhiều vi chất ảnh hưởng tốt đến sức khỏe con người và động vật. Nền nông nghiệp của các tỉnh phía Nam rất đa dạng và phong phú, nơi đây tập trung hầu như tất cả các loại cây trồng chủ lực trong chiến lược phát triển nền nông nghiệp hàng hoá cuả nước nhà, ngoài hồ tiêu và cà phê thì các cây họ đậu cũng có thế mạnh và được quan tâm phát triển. Với tầm quan trọng của việc sản xuất đậu như vậy nên diện tích trồng đậu ngày càng tăng lên lao động thủ công không thể đáp ứng cho quá trình thu hoạch, tách hạt và phân loại. Trong công tác thu hoạch các loại máy móc tiên tiến đã được đưa vào sử dụng, nhờ đó sản phẩm làm ra có chất lượng tốt hơn, lượng nhân công lao động giảm, dẫn tới giá thành giảm, tăng tính cạnh tranh của hàng hóa nước ta trong quá trình hội nhập. Do những yêu cầu cần thiết của xã hội hiện nay là giảm lao động về sức người, tăng năng suất lao động, do vậy công việc thiết kế các trang thiết bị máy Trang x
  12. móc, công nghệ giúp cho quá trình sản xuất, thu hoạch cũng như chế biến đạt hiệu quả cao là vấn đề thật sự cần thiết và cấp bách. Vì vậy công tác nghiên cứu, thiết kế đặt ra cho mỗi sinh viên cơ khí ngày càng thiết thực . Trên cơ sở nhu cầu máy móc và trang thiết bị hiện đại để đáp ứng nhu cầu sản xuất và tăng năng suất của cây đậu xanh nên chúng em xin nghiên cứu và làm đề tài: “ Thiết kế máy tách vỏ đậu xanh” để làm đồ án tốt nghiệp. Sau thời gian nghiên cứu tìm hiểu, thiết kế dưới sự hướng dẫn tận tình của Thầy ThS. Nguyễn Văn Hân, em đã hoàn thành đề tài với đầy đủ các nội dung sau: 1. Tổng quan về công nghệ bóc vỏ đậu xanh 2. Lựa chọn phương án thiết kế 3. Tính toán thiết kế 4. Kết luận Vì thời gian và trình độ bản thân còn hạn chế. Vì vậy rất mong được sự chỉ bảo của các Thầy trong khoa cũng như trong bộ môn và những người quan tâm đến lĩnh vực này để đề tài được hoàn thiện hơn. Nhân đây em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy ThS. Nguyễn Văn Hân, đã quan tâm giúp đỡ, hướng dẫn và tạo điều kiện rất thuận lợi cho em thực hiện đề tài. Em xin chân thành cảm ơn các Thầy trong khoa, trong bộ môn Chế tạo máy và các bạn bè đã giúp đỡ em trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp. Em xin chân thành cảm ơn! Trang xi
  13. NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Sinh viên thực hiện: Dương Văn Danh MSSV:56130714 Lớp: 56KTCK Ngành: Công nghệ kĩ thuật Cơ Khí Tên đề tài: “Thiết kế máy tách vỏ đậu xanh”. Số trang: 63 trang. Số chương: 6 Chương. Số tài liệu tham khảo: 6. NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Nha Trang, ngày ., tháng , năm 2018 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Kí và ghi rõ họ tên) Trang xii
  14. PHIẾU ĐÁNH GIÁ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Sinh viên thực hiện: Dương Văn Danh MSSV:56130714 Lớp: 56KTCK Ngành: Công nghệ kĩ thuật Cơ Khí Tên đề tài: “Thiết kế máy tách vỏ đậu xanh”. Số trang: 63 Trang. Số chương: 6 Chương Số tài liệu tham khảo: 6. NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN Nha Trang, ngày ., tháng , năm 2018 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG (Kí và ghi rõ họ tên) Trang xiii
  15. CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ BÓC TÁCH VỎ ĐẬU XANH 1.1. Thực trạng nền kinh tế Việt Nam hiện nay Tình hình kinh tế-xã hội Việt Nam hiện nay phát triển theo chiều hướng tích cực, nền kinh tế phục hồi khá nhanh trong điều kiện kinh tế thế giới vẫn còn nhiều diễn biến phức tạp; an sinh xã hội được bảo đảm, đời sống nhân dân ngày càng được cải thiện; chính trị, xã hội tiếp tục ổn định. Cùng với đó là vấn đề lương thực thực phẩm được đề cập khá nhiều trong tình trạng phát triển kinh tế nước ta hiện nay. Với xu hướng phát triển như vũ bão hiện nay, vấn đề lương thực thực phẩm được Đảng và nhà nước ta hết mực quan tâm, không chỉ phục vụ trong nước mà còn xuất khẩu ra nước ngoài. Chưa bao giờ vấn đề giá lương thực, thực phẩm lại trở nên nghiêm trọng như vậy kể từ cơn khủng hoảng lương thực năm 2008. Chỉ số giá thực phẩm của LHQ, do Tổ chức Lương nông (FAO) cho biết, chỉ số giá lương thực, thực phẩm của FAO tăng 1,1% lên 172, 8 điểm trong tháng 3/2018 so với mức 171 điểm trong tháng Hai. Trong tháng 3/2018, chỉ số giá lương thực, thực phẩm đã tăng tháng thứ hai liên tiếp sau đợt giảm kể từ tháng 8 năm ngoái. Chính vì tầm ảnh hưởng quan trọng của giá trị lương thực- thực phẩm Việt nam hiện nay, dẫn đến đòi hỏi phải sáng chế ra các loại máy bóc tách vỏ nhằm mang lại năng suất cao, giảm số lượng người lao động bằng chân tay trong lĩnh vực chế biến lương thực thực phẩm của nước ta hiện nay, thay vào đó là sự vận hành bằng máy móc, giảm sức lao động, tăng năng suất, mang lại hiệu quả kinh tế cao, giảm giá thành sản phẩm,đáp ứng nhu cầu sử dụng lương thực thực phẩm trong và ngoài nước. Trang 1
  16. 1.2. Công nghệ bóc tách vỏ ở nước ta hiện nay Hiện tại ở nước ta với đội ngũ tri thức dồi dào, ngành kỹ thuật phát triển cao, nhiều kỹ sư và đặc biệt là những người nông dân-những người trực tiếp tham gia vào quá trình sản xuất đã sáng chế ra nhiều loại máy bóc tách vỏ. Với kiểu dáng đẹp, kết cấu đơn giản, giá thành phải chăng, các máy bóc tách vỏ đã được thị trường tiêu dùng ưa chuộng, không chỉ các công ty lớn - nhỏ mà còn là các hộ gia đình, giảm đáng kể số lượng công nhân mà lại mang lại hiệu quả kinh tế cao. Tính trung bình mỗi một máy bóc vỏ ra đời đã hạn chế được khoảng 30- 40 công nhân tính trên một ngày, năng suất tăng lên gấp nhiều lần. Một số loại máy bóc tách vỏ hiện nay trên thị trường Việt nam: -Máy bóc vỏ dừa -Máy bóc vỏ lụa nhân hạt điều -Máy bóc vỏ vải -Máy bóc vỏ hạt đậu xanh -Máy bóc vỏ lạc -Máy bóc vỏ chôm chôm Hiện tại em đang làm đề tài “Thiết kế máy bóc vỏ đậu xanh”, đây là một đề tài khá mới mẻ bởi lẽ cây đậu luôn gắn liền với đời sống của chúng ta và nó đang trong đà phát triển mạnh mang lại năng suất cao, xoá đói giảm nghèo và làm tăng năng suất kinh tế cho nhiều hộ gia đình. 1.3. Phân tích vật liệu vỏ đậu xanh và hạt đậu xanh Trang 2
  17. 1.3.1. Thành phần vỏ đậu : - Đậu xanh, còn gọi là lục đậu, boubour, haricotdore, green bean. Tên khoa học: Phaseolus aureus Roxb, Vigna aurea Roxb. Thuộc họ đậu Fabaceae (Papilonaceae). Mô tả cây: cây thảo, mọc đứng, ít phân nhánh, cao 0,6m , lá có 3 lá chét, lá chét hình trái xoan, ba cạnh, màu lục sẫm, có lông nháp. Hoa màu vàng hoặc lục, rất dày đặc, xếp thành chùm ở nách, quả nằm ngang hình trụ, có lông rồi nhẵn, có đầu nhọn ngắn. Mỗi quả có khoảng 5-10 hạt, phân cách nhau bởi các vách, mùa lục, bóng. -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 3 phần: vỏ, tử diệp (lá mầm) và phôi (mộng). 1.3.2.Thành phần hạt đậu: - Thành phần Hóa học của hạt đậu xanh: hạt đậu xanh có trung bình:13,7% nước 2,4% lipid 4,6% xenluloza 23% protit 52% glucid - Mỗi 100g đậu xanh cung cấp cho cơ thể:329 calo 62,7 mgCa 369,5 mgP 4,75% Fe 0,06mg% caroten 0,71mg% vitB1 0,15mg% vitB2 2,4mg% vitPP 4mg% vitC 1.3.3. Độ ẩm để bóc vỏ đậu : Trang 3
  18. - Độ ẩm để bóc vỏ đậu xanh, khi thu hoạch đậu độ ẩm vào khoảng trên 13%, khi thu hoạch là đậu có thể cho máy để dập đậu hoàn toàn. Vì vậy độ ẩm để bóc vỏ đậu xanh khoảng 13%-14%. Sau đó sẽ sấy hoặc phơi đậu thành phẩm lại sẽ nhanh hơn để bảo quản. -Khi đưa vào bảo quản độ ẩm của hạt phải từ 9,5 - 10%. Nếu hạt đậu xanh có độ ẩm > 13% thì mọt dễ đục dẫn đến chất lượng giảm không làm giống được. -Vì vậy, quá trình phơi, sấy hạt sau khi thu hoạch có vai trò rất quan trọng trong bảo quản, chế biến cũng như nâng cao chất lượng hạt. 1.3.4. Thông số kích thước quả và hạt: KHẢO SÁT 10 QUẢ ĐẬU XANH bq 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 lq 1 87 6.5 2 111 7.4 3 86 7.7 4 100 6.3 5 98 6.7 6 70 6.8 7 91 6 Trang 4
  19. 8 81 6.1 9 98 6.8 10 78 7 Bảng 1.1: Khảo sát 10 quả đậu xanh Bề rộng trung bình của quả: 6.03mm 1.4. Tổng quan về máy tách vỏ đậu xanh hiện nay 1.4.1. Nhu cầu cơ giới hóa việc tách vỏ đậu xanh. Với quy mô, diện tích và sản lượng ngày càng mở rộng đòi hỏi rất nhiều lao động nên nhu cầu cơ giới hóa là hết sức cần thiết. Trong quá trình thu hoạch đậu xanh công đoạn quan trọng nhất là công đoạn tách vỏ. Công đoạn này đòi hỏi lượng nhân công lao động lớn, làm việc liên tục, môi trường làm việc khắc nhiệt nên nhu cầu cơ giới hóa là hết sức cần thiết. Hiện nay kĩ thuật công nghiệp đang phát triển mạnh chính là lợi thế cho việc phát triển ngành nông nghiệp. Máy được sử dụng cho các hộ nông dân trồng đậu với diện tích lớn, ngoài ra máy còn được sử dụng cho những hộ kinh doanh dịch vụ đi tách đậu xanh cho những nơi có trồng đậu với diện tích nhỏ hơn. 1.4.2. Phương pháp tách hạt đậu xanh hiện nay: 1.4.2.1 Phương pháp bóc vỏ thủ công Trang 5
  20. Hiện nay, có 2 phương pháp tách vỏ đậu xanh là phương pháp tách thủ công và phương pháp tách bằng máy. Với phương pháp thủ công, người ta tiến hành như sau: quả đậu sau khi được hái về hoặc sau khi thu hoạch xong, sau đó đem phơi và phải đợi trời thật nắng khi vỏ được phơi khô rồi mới bóc vỏ, tách hạt. Hình 1.1: Đậu sau khi hái về và nông dân đang tiến hành đem phơi phô -Có hai cách tách hạt thủ công: +Dùng bao bì hàng dệt đựng quả đậu sau đó dùng tay xoay, chà quanh quả đậu để tách hết các hạt ra. Trang 6
  21. Hình 1.2: Sau khi vỏ đậu được phơi khô, nông dân bỏ vào bao sau đó dùng tay xoay, chà quanh quả đậu để tách hết các hạt ra +Dùng cây sào đập vào từng bao tải để tách hạt ra. Phương pháp này tuy nhanh hơn phương pháp trên song hạt không được tách hết, phải tốn công tách lại bằng tay Hình1.3: Sau khi vỏ đậu được phơi khô, nông dân bỏ vào bao tải đập nhẹ là hột đã tách ra Trang 7
  22. Cả hai phương pháp tách vỏ này đơn giản, dễ thực hiện, chi phí thấp, phù hợp với những vùng nhiều nắng, ít mưa. Tuy nhiên, phương pháp này vừa mất công mất sức mà hiệu quả lại không cao, cho năng suất rất thấp, chỉ phù hợp với hộ sản xuất nhỏ và có lao động nhàn rỗi. Vì vậy áp dụng cơ giới hóa trong nông nghiệp là rất cần thiết. Máy tách vỏ đậu xanh được ra đời nhằm hỗ trợ bà con rất nhiều, giúp tiết kiệm thời gian, nhân lực cũng như đem lại năng suất cao. Máy tách vỏ đậu xanh dễ sử dụng, có độ bền cao, lợi ích kinh tế lớn và khắc phục được các hạn chế của phương pháp tách truyền thống, tuy nhiên phương pháp tách bằng bằng máy này chi phí tốn kém hơn phương pháp truyền thống 1.4.2.2 Phương pháp bóc vỏ bằng máy Phương pháp tách vỏ bằng máy hiện nay chủ yếu dựa trên nguyên lý lực va đập và lực ép của con lăn để tách vỏ đậu xanh. 1.4.3 Một số máy tách vỏ đậu xanh hiện nay: 1.4.3.1. Máy tách vỏ đậu xanh sử dụng cơ cấu cánh đập và quạt ly tâm Trang 8
  23. Hình 1.4: Máy tách vỏ đậu xanh sử dụng cơ cấu cánh đập và quạt ly tâm -Máy hoạt động trên nguyên lý lực va đập để tách vỏ, nguyên liệu được đưa vào thông qua khay chứa nguyên liệu rồi vào buồng đập. Thông qua cụm chi tiết búa đập và đe lược, vỏ và hạt đậu được tách ra. Nhờ cơ cấu phân hướng vỏ, hạt mà vỏ và hạt được phân loại riêng biệt. Ưu điểm: +Tách được các loại đậu như đậu xanh, đậu nành, đậu đen, đậu trắng, vv chỉ cần thay đổi kích thước lồng lưới +Máy có cấu tạo đơn giản dễ dàng sửa chữa thay thế +Tiêu hao nhiên liệu ít Trang 9
  24. +Tiếng ồn, chi phí bảo dưỡng thấp +Hiệu quả công việc cao, tiết kiệm thời gian, tiết kiệm nhân lực +Máy được lắp hệ thống bánh xe thuận lợi cho di chuyển + Giá thành phù hợp với phần lớn điều kiện kinh tế bà con nông dân Nhược điểm: +Sử dụng động cơ điện nên tính cơ động không cao +Tỷ lệ hạt và vỏ được tách bằng máy chưa đạt độ sạch tối đa 1.4.3.2. Máy tách vỏ đậu xanh sử dụng cơ cấu cánh đập, sàn rung và quạt dọc trục. Hình 1.5: Máy tách vỏ đậu xanh sử dụng cơ cấu cánh đập, sàn rung và quạt dọc trục. Trang 10
  25. -Máy hoạt động trên nguyên lý lực va đập để tách vỏ, trục quay tách hạt đậu sử dụng trục quay và đe lược, nhờ cơ cấu phân hướng vỏ, hạt mà vỏ và hạt được phân loại riêng biệt, còn lưới sàn được cấu tạo bởi 2 lớp lưới và lớp thứ 2 được thay bằng loại lưới có kích thước nhỏ hơn để đảm bảo hạt đậu được sạch khi ra ngoài. Ưu điểm: +Năng suất lao động cao +Hiệu quả công việc cao, tiết kiệm thời gian, tiết kiệm nhân lực +Tiếng ồn, chi phí bảo dưỡng thấp Nhược điểm: +Tuy nhiên giá thành chế tạo của máy khá cao +Kết cấu máy phức tạp +Tốn quá nhiều diện tích chứa đựng +Tiêu hao nhiên nhiệu nhiều +Sử dụng động cơ điện nên tính cơ động không cao +Máy còn khá cồng kềnh nên gây nên khó khăn trong quá trình di chuyển 1.4.3.3. Máy tách vỏ đậu xanh UDXMD-100 sử dụng cơ cấu con lăn và sàn rung Trang 11
  26. Hình 1.6: Máy tách vỏ đậu xanh UDXMD-100 Đặc điểm: Máy tách vỏ đậu xanh UDXMD-100 dựa trên nguyên lý sử dụng lực ép con lăn để tách vỏ và hạt và dùng cơ cấu sàn rung sử dụng động cơ rung động như là nguồn cung cấp năng lượng làm cho vật liệu trên bề mặt sàng dao động và thực hiện mục đích sàng lọc / sàng, tùy vào kích thước của hạt mà được giữ lại trên bề mặt hoặc đi qua bề mặt sàng. Bằng cách điều chỉnh các góc lệch tâm của động cơ, có thể dễ dàng thay đổi lực rung, và thay đổi các đường vận chuyển vật liệu. Ưu điểm: + Phân loại ( phân loại hạt đồng nhất). +Tiết kiệm nhiên liệu +Tách sản phẩm và hạt ngoại lai Trang 12
  27. +Sàng chạy có tiếng ồn thấp. + Năng suất cao, chất lượng sản phẩm đảm bảo +Không phát sinh bụi +Không tốn quá nhiều diện tích chứa đựng Nhược điểm: +Kết cấu máy phức tạp +Gía thành chế tạo của máy khá cao + Máy loại này thường được dùng cho các sản phẩm chất lượng cao và để xuất khẩu ra nước ngoài +Sử dụng động cơ điện nên tính cơ động không cao +Khó khăn trong quá trình di chuyển 1.4.4. Yêu cầu kĩ thuật của máy: Việc chọn máy phù hợp với yêu cầu đề ra để lựa chọn phương án thiết kế là quá trình tìm hiểu, phân tích, đánh giá và tính toán thiết kế, thỏa mãn các yêu cầu kinh tế, kĩ thuật và có hiệu quả cao nhất, cụ thể là máy được thiết kế khi làm việc đạt các yêu cầu kĩ thuật sau: +Máy được thiết kế ra khi làm việc phải có độ tin cậy +Máy có cấu tạo đơn giản, khối lượng gọn nhẹ, dễ dàng sửa chữa thay thế +Năng suất cao, chi phí năng lượng thấp, dễ dàng sử dụng, bảo quản. Trang 13
  28. +Chi phí chế tạo, lắp ráp, sửa chữa và thay thế thấp nhất +Giá thành phù hợp với phần lớn điều kiện kinh tế bà con nông dân + An toàn cho người sử dụng. +Không tốn quá nhiều diện tích chứa đựng +Thân thiện với môi trường, chất lượng đậu xanh sau khi bóc vỏ bị vỡ nát <2%), phát sinh bụi và tiếng ồn thấp. 1.4.5. Kết luận: Ta nhận thấy máy tách vỏ đậu xanh UDXMD-100 sử dụng cơ cấu con lăn và sàn rung thì giá thành của máy khá cao, cho nên máy chưa tiếp cận được tới tay người tiêu dùng, đặc biệt là các hộ gia đình đang trực tiếp lao động và sản xuất nông sản vì máy loại này thường được dùng cho các sản phẩm chất lượng cao và để xuất khẩu ra nước ngoài nên máy này không phù hợp với yêu cầu và bị loại bỏ. Còn máy tách vỏ đậu xanh sử dụng cơ cấu cánh đập, sàn rung và quạt dọc trục thì gía thành chế tạo của máy cũng khá cao so với máy còn lại, kết cấu máy phức tạp, tiêu hao nhiên nhiệu nhiều. Ngoài ra máy còn khá cồng kềnh gây nên khó khăn trong quá trình di chuyển nên máy này không phù hợp với yêu cầu và bị loại bỏ. Vì vậy trong 3 máy đã đưa ra đồng thời kết hợp với những yêu cầu kĩ thuật của máy tách vỏ đậu xanh, em quyết định chọn máy: Máy tách vỏ đậu xanh sử dụng cơ cấu cánh đập và quạt ly tâm để tính toán thiết kế. Trang 14
  29. 1.4.6 Ưu nhược điểm của các phương pháp bóc vỏ đậu xanh: Đối với phương pháp thủ công thì mất nhiều thời gian và chi phí cho người lao động, nhưng năng suất lại không cao . Đối với phương pháp bóc vỏ bằng máy, tuy năng suất bóc vỏ thì cao hơn so với phương pháp thủ công, nhưng chi phí giá thành thì lại cao . Ngoài ra còn nhiều phương pháp để bóc vỏ đậu xanh tuy nhiên vẫn còn nhiều hạn chế . Vì vậy chúng em tìm hiểu thiết kế máy bóc vỏ đậu xanh nhằm đáp ứng được nhu cầu cần thiết ngoài thực tế đó. Máy đạt được năng suất cao, gọn nhẹ, giá thành chi phí đầu tư cho máy lại phù hợp với khả năng của người nông dân. Đồng thời không mất nhiều thời gian lao động. Bóc vỏ là một quá trình công nghệ được sử dụng rất nhiều trong thực tế sản xuất và đời sống. Trong công nghiệp như chế biến nông – hải sản, kỹ thuật bóc vỏ đóng một vai trò quan trọng trong dây chuyền sản xuất. Trong nông nghiệp, bóc vỏ là một trong những công đoạn quan trọng của công nghệ sau thu hoạch sản phẩm, đồng thời nâng cao chất lượng sản phẩm. CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU ĐẬP VỎ ĐẬU XANH 2.1. Phân tích lựa chọn phương án thiết kế máy tách vỏ đậu xanh 2.1.1. Phương án 1: Trang 15
  30. -Máy được cấu tạo bao gồm 5 bộ phận chính: 1.Khay chứa nguyên liệu vào có hướng đỗ đậu trước mặt buồng đập 2.Cụm chi tiết búa đập và đe lược với số lượng đe lược 11 cái 3.Cụm quạt phân hướng vỏ, hạt, sử dụng quạt ly tâm 4.Motor truyền động lực 5.Khung và chân đế Hình 2.1: Phương án 1 Nguyên lý hoạt động: Sử dụng một motor và bộ truyền động đai thang từ motor đến trục đập và từ motor đến trục quạt để truyền chuyển động. Nguyên liệu được đưa vào thông qua khay chứa nguyên liệu rồi vào buồng đập. Thông qua cụm chi tiết búa đập và đe lược, vỏ và hạt đậu được tách ra. Nhờ cơ cấu phân hướng vỏ, hạt mà vỏ và hạt được phân loại riêng biệt. Trang 16
  31. Máy làm việc theo nguyên lý va đập, lực bóc vỏ được sinh ra do bộ phận làm việc của máy chuyển động (búa đập) va đập nhiều lần vào quả, nhờ đó vỏ hạt bị nứt vỡ và tách khỏi nhân.Với cụm chi tiết búa đập và đe lược này có thể làm việc với nhiều loại đậu: đậu xanh, đậu nành, đậu đen, đậu trắng chỉ cần thay lưới định cỡ hạt là có thể bóc, tách các loại đậu khác nhau Đặc điểm: Đối với kết cấu buồng đập và cánh đập theo kiểu hình tròn: Hình 2.2: Kết cấu buồng đập và cánh đập theo kiểu hình tròn Theo hình 2.2: Xét trong một vòng quay thì tải trọng lớn nhất khi khe hở giữa đầu cánh đập và đe nhỏ nhất là e1, và chỉ 1 vị trí e1 trong cùng một thời điểm, và trong một vòng quay thì chỉ 11 vị trí gây ra Fmax (vì có 11 thanh đe). Như vậy trong một vòng quay chỉ có đến 1 x 11 = 11 lần Fmax. => Giảm được Trang 17
  32. tải để tránh hiện tượng “shock lực” cho động cơ khi nguyên liệu đổ vào. Đối với kiểu vỏ kết cấu này thì: Căn cứ vào tính toán dự đoán, kết hợp với khảo nghiệm thực tế đối với đậu xanh và một vài loại đậu khác cho thấy kết cấu vỏ buồng đập kiểu này tối ưu hơn, đạt được độ tin cậy cao hơn. Hạt và vỏ sau khi bóc tách được phân loại theo phương pháp trọng lực. Luồng không khí được tạo ra bởi động cơ di chuyển qua ống dẫn đến bộ phân hướng vỏ, hạt, dưới tác dụng của trọng lực không khí sẽ phân loại hạt và các tạp chất như vỏ và bụi bẩn thành hai hướng. Vì thế đậu được thu gom mà không lẫn với vỏ, tạp chất Căn cứ vào khảo sát máy hiện có. Em lựa chọn cách bố trí các bộ phận chi tiết máy như trên hình 2.2. Với thiết kế này đạt được sự cân đối vì lắp đặt motor gần như là trọng tâm của máy và hai dây đai thang được bố trí vuông góc với nhau để tăng được momen chống lật tốt hơn, máy hoạt động êm hơn và tăng độ ổn định máy khi hoạt động. 2.1.2. Phương án 2: Cấu tạo của máy: -Máy được cấu tạo bao gồm 5 bộ phận chính: 1.Khay chứa nguyên liệu vào có hướng đỗ đậu trước mặt buồng đập 2.Cụm chi tiết búa đập và đe lược với số lượng đe lược 12 cái 3.Cụm quạt phân hướng vỏ, hạt, sử dụng quạt ly tâm Trang 18
  33. 4.Motor truyền động lực 5.Khung và chân đế Hình 2.3: Phương án 2 Nguyên lý hoạt động của phương án 2 giống nguyên lý hoạt động của phương án 1, chỉ khác là ở phương án này chỉ sử dụng một motor và bộ truyền động đai thang từ motor đến trục đập, số lượng đe lược 12 cái và buồng đập hình lục giác bất đối xứng Đặc điểm: Đối với kết cấu buồng đập và cánh đập theo kiểu vỏ đa giác bất đối xứng: Trang 19
  34. Hình 2.4: Kết cấu buồng đập và cánh đập theo kiểu vỏ đa giác bất đối xứng Theo hình 2.2: Xét trong một vòng quay thì tải trọng lớn nhất khi khe hở giữa đầu cánh đập và đe nhỏ nhất là e1, và có đến 3 vị trí e1 trong cùng một thời điểm, và trong một vòng quay thì có đến 12 vị trí gây ra Fmax (vì có 12 thanh đe). Như vậy trong một vòng quay có đến 3 x 12 = 36 lần Fmax. => Tăng tải trọng gây nên hiện tượng “shock lực” cho động cơ khi nguyên liệu đổ vào. Với kiểu vỏ kết cấu này thì: +Không thể tháo lắp một cách thuận tiện khi muốn thay lồng lưới, vệ sinh bên trong. Việc tháo lắp này rất khó khăn và buộc phải làm hỏng mối ghép hàn, đinh tán. Trang 20
  35. +Kiểu vỏ đa giác và bất đối xứng dẫn đến tải trọng phân bố không đều, không tối ưu về mặt kết cấu. +Sử dụng tole mỏng +Qua thực nghiệm cho thấy kiểu kết cấu này gây ra tiếng ồn và không vững khi máy hoạt động. Nhận xét: So với phương án 1 cách bố trí các bộ phận chi tiết máy như trên hình 2.2, dây đai thang được bố trí nghiêng góc α và kiểu vỏ đa giác bất đối xứng thì sẽ làm giảm momen chống lật và độ ổn định máy khi hoạt động, dẫn đến độ ồn và độ rung lắc cao hơn so với phương án 1. 2.1.3. Phương án 3: -Máy được cấu tạo bao gồm 5 bộ phận chính: 1.Khay chứa nguyên liệu vào có hướng đỗ đậu trên đỉnh buồng đập 2.Cụm chi tiết búa đập và đe lược 3.Cụm quạt phân hướng vỏ, hạt 4.Motor truyền động lực 5.Khung và chân đế Trang 21
  36. Hình 2.5: Phương án 3 Nguyên lý hoạt động phương án 3 giống nguyên lý hoạt động của phương án 1, 2 là đều sử dụng lực va đập để tách vỏ và sử dụng một motor và bộ truyền động đai thang từ motor đến trục đập giống phương án 2 và chỉ khác cơ cấu cánh đánh và buồng đập theo kiểu vỏ hình trụ và khay chứa nguyên liệu vào có hướng đỗ đậu trên đỉnh buồng đập. Đặc điểm: Phương án này cách thiết kế bố trí khay chứa nguyên liệu vào có hướng đỗ đậu trên đỉnh buồng đập thì khi hoạt động cụm cánh đập đập nhiều lần vào quả Trang 22
  37. với thiết kế này thì đậu và vỏ khi tách khỏi sẽ văng một lượng nhỏ ra ngoài làm giảm năng suất và tính thẩm mỹ của máy so với phương án 1, 2 Hình 2.6: Kết cấu buồng đập và cánh đập theo kiểu vỏ hình trụ Theo hình 2.5: Với cụm chi tiết búa đập và đe lược này cũng có thể làm việc với nhiều loại đậu khác nhau như: đậu xanh, đậu nành, đậu đen, đậu trắng nhưng không chỉ thay lưới định cỡ hạt không thôi, mà còn phải thay cụm cánh đập nữa thì mới có thể bóc, tách các loại đậu khác nhau vì khoảng cách giữa thanh đập trên trục và đe lược chỉ cho phép hạt đậu được qua và quả đậu bị cản lại thì mới tách ra được vì thế nếu muốn tách các loại khác nhau thì phải thay đổi khoảng cách giữa thanh đập trên trục đập và đe lược nên rất tốn nhiều thời gian và công sức hơn so với phương 1, 2 và dây đai thang được bố trí nghiêng góc α giống phương án 2 như đã phân tích ở trên. 2.1.4. Kết luận: Trang 23
  38. Qua quá trình phân tích nguyên lý và đặc điểm của 3 phương án đã đưa ra, đồng thời kết hợp với cách bố trí máy có tối ưu cho thiết bị cả về thiết kế, bố trí các cụm chi tiết cũng như tổng thành nhằm giúp thiết bị đạt hiệu quả vận hành cao nhất cả về kỹ thuật lẫn mỹ thuật, tiến tới hoàn thiện sản phẩm, đáp ứng khả năng ứng dụng cho nhiều loại hạt thông dụng hay không. Em quyết định chọn phương án thứ nhất như đã phân tích ở trên. CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY TÁCH TÁCH VỎ ĐẬU XANH 3.1 Xác định yêu cầu kỹ thuật của máy bóc vỏ đậu xanh . - Năng suất máy: Với năng suất bóc, tách từ: (140-180) kg đậu thành phẩm/giờ -Hiệu suất máy ( lượng đậu xanh sau khi bóc vỏ bị vỡ nát <2%), phát sinh bụi và tiếng ồn thấp. -Máy thiết kế theo nhu cầu sản xuất theo quy mô hộ gia đình phục vụ cho nhu cầu tách vỏ sau thu hoạch với giá thành phù hợp với phần lớn điều kiện kinh tế bà con nông dân. -Việc ra đời chiếc máy tách vỏ và hạt các loại đậu thông dụng không chỉ tạo ra một cơ hội lớn để người nông dân cũng như các doanh nghiệp nhanh chóng mở rộng diện tích trồng đậu mà còn đẩy mạnh quá trình cơ giới hóa trong nông nghiệp. Đây là một bước tiến đáng kể, giúp cho nhiều hộ nông dân phát triển kinh tế, ổn định đời sống, đặc biệt nâng cao chất lượng nông sản Việt Nam, giúp đưa nông sản vươn ra thị trường thế giới. Trang 24
  39. 3.2. Tính toán các thông số động học máy 3.2.1. Tính toán công suất làm việc và chọn motor. 3.2.1.1. Công suất cụm đập vỏ đậu. Căn cứ vào khảo sát máy hiện có và bảng thông số dự kiến của máy cải tiến, có các thông số đầu vào như sau: -Số vòng quay trục đập: n = 480 vòng/phút -Khối lượng nguyên liệu đậu xanh (hạt va vỏ chưa tách) tối đa chứa trong buồng đập: m=6kg -Đường kính cánh đập: d= 294 mm Hình 3.1: Cánh đập Trang 25
  40. Giả thiết tính toán: tính toán theo điều kiện tải nặng nhất, tức là nguyên liệu đậu chứa đầy trong buồng đập với khối lượng là 6 kg, khi này coi như là các cánh đập cần đẩy một khối lượng m với một lực ∑ P = P + P’ (trong đó P lực do khối lượng nguyên liệu, P’ lực do va đập) P= m x g = 6 x 10 = 60 (N) Lực va đập giữa nguyên liệu và các cơ cấu rất phức tạp, không thể tính toán chính xác, do đó đặt giả thiết tối đa P’ = 0,75 x P = 0,75 x 60 = 45 (N) ∑ P = P + P’ = 60 + 45 = 105 (N) (lực đạt tại toàn bộ bán kính) Mô men xoắn lớn nhất: Mx = 0,5 x d x ∑ P = 0,5 x 294 x 105 = 15435 (N.mm) (Với công thức này lực đạt tại đầu bán kính) 푛 . 480 . 15435 Công suất làm việc trục đập: Nd = = = 0,76 kW 9,75 .106 9,75 .106 3.2.1.2.Tính toán quạt ly tâm. -Đường kính vòng chân cánh quạt: d1 (mm) -Đường kính vòng đỉnh cánh quạt: d2 (mm) -Bề rộng cánh quạt: b (mm) -Vận tốc quay cánh quạt : ω = 1460 (Vòng/phút) -Chiều cao cửa ra: a Trang 26
  41. Hình 3.2: Buồng quạt -Theo khảo sát đo đạt tính toán trên máy hiện có, Cột áp = 1,75 (mmHg) = 233,3 (N/m2) Lưu lượng = 0,75 (m3/s) Cột áp và lưu lượng này chưa đủ để thổi phân loại hoàn toàn hạt và vỏ, qua đánh giá cần thiết tăng áp lực và lưu lượng quạt lên 1,5 lần (sau này có thể điều chỉnh cửa hút để giảm lưu lượng và cột áp tùy theo nguyên liệu đầu vào) Cột áp tính toán: H = 233,3 . 1,5 = 349,95(N/m2) Lưu lượng tính toán: V = 0.75 . 1,5 = 1,125(m3/s) Trang 27
  42. Đối với hỗn hợp hạt đậu và vỏ (sau khi đập) tốc độ gió cần thiết để thổi bay vỏ khoảng từ 4÷6 (m/s) , do thất thoát ở cửa ra đậu và các họng thoáng nên tốc độ gió tại cửa ra vỏ chỉ bằng 60% - 70% tốc độ gió ngay tại cửa ra của quạt. Tốc độ gió tại ngay cửa ra của quạt nằm trong khoảng: 6,7 ÷ 8,64 (m/s) Lấy tốc độ gió tính toán: C = 7 (m/s) -Công suất tính toán quạt: N’q = V . H = 1,125 . 349,95 = 393,7 (W) ≈ 0,4 (kW) -Công suất làm việc của quạt: Nq = N’q / ƞ = 0,4 / 0,9 = 0,44 (kW) (với hiệu suất ƞ = 0,9) Hình 3.3: Cánh quạt Trang 28
  43. Tổng công suất làm việc của máy: ∑Nx = Nd+ Nq = 0,76 + 0,44 = 1,2 kW Phương án sử dụng một motor và bộ truyền động đai thang từ motor đến trục đập và từ motor đến trục quạt. Hiệu suất bộ truyền đai, với hiệu suất ƞ = 0,85 Công suất tính toán motor điện: N = ∑Nx / 0,85 = 1,2 / 0,85 = 1,41 KW ≈ 2 HP Chọn motor điện 1 pha 220V – 1450 vòng/phút có công suất lớn nhất 2HP 3.2.2 Tính toán kiểm tra trục đập, trục quạt và chọn ổ bi. 3.2.2.1.Trục đập và ổ bi: -Phương pháp tính toán: Theo kinh nghiệm, chọn đường kính trục đập. Sau đó kiểm tra độ bề và hệ số an toàn bằng phần mềm CAE , chọn lại đường kính trục đập nếu chưa đạt và kiểm tra lại. Trang 29
  44. Hình 3.4: Trục đập -Tính toán đường kính trục theo, mô men xoắn lớn nhất: Mx= 15435 (N.mm) = 15,4 (N.m) -Vật liệu thép C45 (không nhiệt luyện) +Mô đun đàn hồi: 210000 N/mm2 +Hệ số biến dạng: 0,28 +Ứng suất cắt: 79000 N/mm2 +Khối lượng riêng: 7800kg/m³ Trang 30
  45. +Độ bền kéo đứt: 750 N/mm2 +Giới hạn chảy: 580 N/mm2 Hình 3.5: Vật liệu thép C45 Với hình 3.5 ta dùng phần mềm SolidWorks để lấy thông số vật liệu thép C45 Trang 31
  46. Hình 3.6: Mô hình tính toán kiểm tra trục đập theo kích thước như hình 3.4 bằng phần mềm Solidworks Hình 3.7: Kết quả tính toán ứng suất. 7 2 Vùng có ứng suất lớn nhất ρ max = 5,510.10 (N/m ), ứng suất này bé hơn giới hạn chảy gần 11 lần. Trang 32
  47. Hình 3.8: Kết quả tính toán biến dạng Vùng có biến dạng lớn nhất: emax = 0,4869 mm nằm trong giới hạn cho phép. Các tính toán trên đối với tải tỉnh, trong môi trường làm việc tải trọng rung động và xét đến tương quang hình dáng hình học và độ biến dạng, với kích thước trục như thiết kế là hợp lý, đảm bảo độ bền và độ tin cậy. Tuy là độ bền của trục về ứng suất là rất cao, nhưng nếu cố tình tiết giảm đường kính trục xuống nhỏ hơn nửa thì biến dạng trục sẽ lớn hơn > 0,4869 mm. -Cần chọn loại ổ bi gối đỡ sao cho dễ dàng tháo lắp, cho phép dung sai lắp ráp và chế tạo giá đỡ lớn, không đòi hỏi gia công trên máy công cụ. Đường kính trục d=25mm Trang 33
  48. => Chọn loại ổ bi SY 25 TF . Theo bảng 3.1, các thông số tải cho phép của ổ bi loại này đều lớn hơn rất nhiều so với tải làm việc nên không cần phải tính toán kiểm tra ổ bi. Bảng 3.1: Thông số ổ bi SY 25 TF Trang 34
  49. 3.2.2.2.Trục quạt và ổ bi: Hình 3.9: Trục quạt -Tính toán đường kính trục theo, mô men xoắn làm việc của quạt: 6 6 9,75 .10 . 푞 9,75 .10 . 0,44 Mq = = = 2958,6 (N.mm) ≈ 3 (N.m) 푛 1450 (Công suất làm việc của quạt: Nq = 0,44 (kW) ) -Vật liệu thép C45 (không nhiệt luyện) Trang 35
  50. Hình 3.10: Mô hình tính toán trục quạt. Hình 3.11: Kết quả tính toán ứng suất. 8 2 Vùng có ứng suất lớn nhất ρ max = 5,800.10 (N/m ) ứng suất này bé hơn giới hạn chảy gần 119 lần. Trang 36
  51. Hình 3.12: Kết quả tính toán chuyển vị. Vùng có biến dạng lớn nhất: emax = 0,03676 mm nằm trong giới hạn cho phép. Các tính toán trên đối với tải tỉnh, trong môi trường làm việc tải trọng rung động và xét đến tương quang hình dáng hình học và độ biến dạng, với kích thước trục như thiết kế là hợp lý, đảm bảo độ bền, độ tin cậy. Có thể sử dụng cùng loại ổ bi với trục đập, chọn loại ổ bi SY 25 TF . Theo bảng 3.1, các thông số tải cho phép của ổ bi loại này đều lớn hơn rất nhiều so với tải làm việc nên không cần phải tính toán kiểm tra ổ bi. 3.2.3. Thiết kế cánh đập và buồng đập. 3.2.3.1. Tính toán lực đập. Trang 37
  52. Motor chính có công suất: Nmotor = 1,5kW Công suất phân bố cho quạt: Nq = 0,44 (KW) ≈ 0,5 kW Công suất phân bố cho cánh đập: Ncđ = 1 kW Tốc độ quay của cánh đập: n=480 (vòng/phút) Chọn tính toán lực đập xét cho2 vị trí trên cánh đập: +Vị trí 01: tại bán kính cánh đập r1 = 147 mm +Vị trí 02: tại ½ bán kính cánh đập r2 =73,5 mm *Giả thiết đặt ra là: xét trong điều kiện lý tưởng, cọng đậu coi như là một vật rắn có khối lượng m. Cánh đập tác dụng vào vật rắn có khối lượng m với một lực F, xét trong một khoảng thời gian rất bé Δt, vận tốc ban đầu của vật là v1 = 0 , vận tốc sau khi va chạm với cánh đập là v2gần như bằng với vận tốc cánh đập tại vị trí đang xét, và vật rắn dịch chuyển một đoạn 훥푠. Sau khoảng thời gian Δt này thì hạt đậu vẫn tiếp tục bay với vận tốc khác nhau, va chạm lẫn nhau, va vào lưới và chịu nhiều lực tác động khác nhau rất phức tạp. Theo định lý động năng “Độ biến thiên động năng ΔWđ=Wđ2 - Wđ1 bằng công của ngoại lực tác dụng vào vật”. Xét trong điều kiện lý tưởng: 2 2 = 퐹. 훥푠 = 0,5 . . (푣2 − 푣1 ) (J) Khối lượng cọng đậu: m = 4 (g) = 0,004 kg 2훱. .푛 v2= (m/s) 60 Trong đó r = r1 tại vị trí 01 và r = r2 tại vị trí 02 Trang 38
  53. Tốc độ quay của cánh đập: n 2 = 퐹. 훥푠 = 0,5 . . 푣2 (J) 훥푣 푣 −푣 Ngoài ra: 퐹 = . = . = . 2 1 훥푡 훥푡 Trong đó 푣1= 0 và xét trong một khoảng thời gian va đập gây ra thay đổi vận tốc tức thì là rất nhỏ 훥푡 = 0,001 (s) 푣 =>퐹 = . 2 0,001 2훱. .푛 v2= (m/s) 60 2 = 퐹. 훥푠 = 0,5 . . 푣2 -Vị trí 01: tại ½ bán kính cánh đập r1 = 147 mm = 0,147 m Tại vị trí r1 Tốc độ cánh đập Vận tốc Lực đập Khoảng dịch chuyển v2 STT n (vòng/phút) F (N) Δs (m) (m/s) 1 530 8,2 32,8 0,0041 2 480 7,4 29,6 0,0037 3 430 6,6 26,4 0,0033 4 380 5,8 23,2 0,0029 Trang 39
  54. 5 330 5,1 20.4 0,0025 6 280 4,3 17,2 0,0021 Bảng 3.2: Tính toán lực đập tại bán kính cánh đập -Vị trí 02: tại ½ bán kính cánh đập r2 = 73,5 mm = 0,0735 m Tại vị trí r2 Tốc độ cánh đập Vận tốc Lực đập Khoảng dịch chuyển STT n (vòng/phút) v2 (m/s) F (N) Δs (m) 1 530 4,1 16,4 0,00205 2 480 3,7 14,8 0,00185 3 430 3,3 13,2 0,00165 4 380 2,9 11,6 0,00145 5 330 2,6 10,2 0,00125 6 280 2,2 8,6 0,00105 Bảng 3.3: Tính toán lực đập tại một nửa bán kính cánh đập Trang 40
  55. Căn cứ vào tính toán dự đoán kể trên, kết hợp với khảo nghiệm thực tế để chọn được tốc độ quay phù hợp (chọn pulley thay thế) cho đậu xanh và một vài loại đậu khác để đạt được hiệu suất cao nhất. 3.2.3.2.Kết cấu cánh đập và buồng đập. Hình 3.13: Kết cấu buồng đập và cánh đập Trang 41
  56. Hình 3.14: Kết quả mô phỏng kiểm tra ứng xuất vỏ buồng đập Hình 3.15: Kết quả mô phỏng kiểm tra biến dạng vỏ buồng đập Trang 42
  57. Kết quả hình 3.13-3.14 và 3.15 cho thấy kết cấu vỏ buồng đập này tối ưu hơn, đạt được độ tin cậy cao. Hình 3.16: Các cụm tháo lắp trong kết cấu buồng đập. 3.2.4.Tính toán bộ truyền đai. 3.2.4.1.Bộ truyền đai trục đập. -Chọn loại đai hình thang -Momen xoắn trên trục động cơ: N 1.5 T = 9.55 10 6 đc = 9.55 10 6 = 9879.3(N.mm) =10(N.m) đc n 1450 đc -Công suất động cơ: Nđc = 1.5 kW -Tốc độ 1450 vòng/phút. -Công suất làm việc trục đập: Nd = 0.76 kW Trang 43
  58. -Hiệu xuất bộ truyền đai là 0.85 => Công suất tính toán cho bộ truyền đai trục đập: Nd0 = 0.76/ 0.85 = 0.89 Tốc độ làm việc 480 vòng/phút Tra theo Bảng 02, chọn đai thang loại B Bảng 3.4: Bảng tra chọn loại đai Trang 44
  59. Bảng 3.5: Thông số dây đai và pulley loại B. Kích thước tiết diện (mm) Diện Chiều Momen Loại tiết B bc h y0 tích dài đai L xoắn diện tiết (mm) bánh diện dẫn (mm2) (N.m) B 22 19 13.5 4.8 230 1800- 120-600 10000 Trang 45
  60. Bảng 3.6: Thông số dây đai loại B. Chọn đường kính bánh đai nhỏ: D1 = 100 mm -Kiểm nghiệm vận tốc : Dn. ( trang 60 của [1]) vms= − 11 1025/ 60000 1001450 vms== − 7.61025/ 60000 -Xác định đường kính bánh đai lớn D2: D = U.D (1−  ) 2 1 (CT 4.2 trang 53 của [ 1] ) Trong đó:  : hệ số trượt của đai thang,  = 0.02 , tỉ số truyền U = 1450 / 480 = 3 D2 =3 −= 100 (1 0.02)294 Chọn D2 = 294mm Trang 46
  61. ' -Kiểm nghiệm số vòng quay thực tế n2 của bánh đai bị dẫn ( sai số 3-5% so với số vòng quay lý thuyết n2=483,3 (v/ph) D nn' =−(1)  1 21D 2 100 n' = =0.981450483.3 2 294 Vậy số vòng quay thực tế thỏa mãn với sai số tính được là 1.0% -Xác định sơ bộ khoảng cách giữ 2 bánh đai: Chọn Asb theo điều kiện 0.55(D1 + D2 ) + h Asb 2.(D1 + D2 ) (công thức 4.14 tr60 của [1]) 0.55(100294)13.52.(100294)++ + A  sb 230.2788 Asb Theo kết cấu máy hiện có, chọn Asb= 445 mm -Xác định chính xác chiều dài đai L và khoảng cách trục A + Xác định chiều dài L 2 ()DD21− LADsbsb=+++2()u D 12 ( CT tr 54ang c a 1) 24Asb (294− 100)2 L =2 445 +++ (100 294) sb 24 445 L =1530 sb Chọn theo tiêu chuẩn ta lấy L= 1530 mm Kiểm nghiệm số vòng chạy của đai theo điều kiện Trang 47
  62. V D n u = = 1 1 10 L 60L 1001450 u == 2,9810 1001530 Vậy kết quả trên đạt yêu cầu -Kiểm nghiệm góc ôm trên bánh đai phải thỏa mãn điều kiện sau: D − D = 180 0 − 2 1 57 0 120 (công thức 4.4 tr54 của [1]) A 294100− =− 1805700 445 = 155120 -Xác định số đai cần thiết (z) Số đai Z được xác định theo khả năng kéo của bộ truyền 1000.N Z V.[ ] .F.C .C .C p 0 t v Trong đó : N = Nd0=0.89 F: Diện tích tiết diện đai, đối với đai B, F= 230 mm2 [ p ]0 : trị số ứng suất cho phép ( Bảng 21,tr46, của [3] ), [ p ]0 =1.84 Ct: Hệ số chế độ tải trọng (Tra bảng 12, của [3]), Ct=0.9 Cv: Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc (tra bảng 22, của [3]), Cv=1 Trang 48
  63. Cα: Hệ số xét đến ảnh hưởng của góc ôm (tra bảng 23 của [3]) , Cα=0.93 10000.89 Z =0,33 7.61.842300.910.93 =>chọn Z=1 Như vậy: chọn đai thang kiểu B, số dây đai là một dây. 3.2.4.2.Bộ truyền đai trục quạt. -Do tỉ số truyền trục quạt là 1:1 truyền động chung pulley từ trục motor. => Chọn D1 = D2 = 100 mm -Xác định sơ bộ khoảng cách giữa 2 bánh đai: Chọn Asb theo điều kiện 0.55(D1 + D2 ) + h Asb 2.(D1 + D2 ) (công thức 4.14 tr60 của [1]) 0.55(100100)13.52.(100100)++ + A  sb 123.5400 Asb Theo kết cấu máy hiện có, chọn Asb= 380 mm -Xác định chính xác chiều dài đai L và khoảng cách trục A + Xác định chiều dài L 2 ()DD21− LADDsb=2 sb + (12 + ) + (CT trang 54 cua  1) 24Asb L =2 380 + (100 + 100) sb 2 Lsb =1074 Trang 49
  64. Chọn theo tiêu chuẩn ta lấy L= 1143 mm Kiểm nghiệm số vòng chạy của đai theo điều kiện V D n u = = 1 1 10 L 60L 100 1450 u = = 6.6 10 60 1143 Vậy kết quả trên đạt yêu cầu -Kiểm nghiệm góc ôm trên bánh đai phải thỏa mãn điều kiện sau: D − D = 180 0 − 2 1 57 0 120 (công thức 4.4 tr54 của [1]) A =180 120 -Xác định số đai cần thiết (z) Số đai Z được xác định theo khả năng kéo của bộ truyền 1000N Z V.[ p ]0 .F.Ct .Cv .C Trong đó : N = Nq0= Nq/0.85 = 0.44 / 0.85 = 0.52 (Hiệu xuất bộ truyền đai là 0.85) F: Diện tích tiết diện đai, đối với đai B, F= 230 mm2 [ p ]0 : trị số ứng suất cho phép ( Bảng 21,tr46, của [3]), [ p ]0 =1.84 Ct: Hệ số chế độ tải trọng (Tra bảng 12 của [3]), Ct=0.9 Trang 50
  65. Cv: Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc (tra bảng 22 của [3]), Cv=1 Cα: Hệ số xét đến ảnh hưởng của góc ôm (tra bảng 23 của [3]) , Cα=0.93 10000.52 Z =0.19 7.61.842300.910.93 =>chọn Z=1 3.2.5. Tính toán thiết kế kết cấu khung máy. Hình 3.17: Tổng khối lượng M=75,7kg và kích thức bao của máy Cao x Dài x Rộng = 1176 x 940 x 665 Trang 51
  66. Hình 3.18: Kết cấu khung máy Hình 3.19: Kết cấu khung máy (m=25,4 kg) Trang 52
  67. Hình 3.20: Kết quả mô phỏng ứng suất với tải trọng tác động lên khung máy. *Giả thiết tải trọng phân bố đều, tải trọng này bao gồm bản thân trọng lượng của khung máy và các thành phần chi tiết khác (tống khối lượng M=75,7 kg) Ứng suất lớn nhất = 1,187 . 107 ; giới hạn bền chảy của vật liệu 2,827 . 108 2,827 .108 Khung máy đạt hệ số an toàn: = 23,8 1,187 .107 Trang 53
  68. Hình 3.21: Kết quả mô phỏng biến dạng với tải trọng tác động lên khung máy, biến dạng lớn nhất = 0,2 mm 3.2.6. Quy trình chế tạo một số chi tiết chính: 3.2.6.1. Trục đập: Trang 54
  69. Hình 3.22: Đánh số bề mặt gia công -Vật liệu: thép C45 -Kích thước phôi: ø = 30 mm x L = 460 mm -Máy công cụ: Máy tiện, máy phay -Dụng cụ kiểm tra: Thước cặp, dưỡng, Thước đo sâu, Pan me hoặc calip có lắp đồng hồ so. +Bước 1: Kẹp phôi trên mâm cặp, tiện vát mặt đầu và khoan lỗ chống tâm. +Bước 2: Một đầu phôi kẹp vào mâm cặp một đầu chống tâm. Tiện thô lần lượt toàn bộ chiều dài trục đạt đường kính ø27; ø25; ø22; ø20; ø19; ø18. Bề mặt 5 chỉ cần gia công thô. +Bước 3: Gia công thô lần lượt theo thứ tự bề mặt 4;3;2;1;6;7 Trang 55
  70. +Bước 4: Gia công tinh lần lượt theo thứ tự các bề mặt 4;3;2;6;7 đạt kích thước. +Bước 5: Gia công ren trên bề mặt 1 +Bước 6: Tháo chi tiết, kẹp chặt trên mâm cặp mặt 5 và tiện cắt đứt phần phôi thừa. +Bước 7: Sau khi trục đã tiện xong, kiểm tra đạt các kích thước. Định vị và kẹp chặt trục trên ê tô máy phay và tiến hành dùng dao phay ngón phay lần lượt rãnh then trên về mặt 2 và 7. +Bước 8: Làm nguội 3.2.6.2.Cánh đập Hình 3.23: Cánh đập -Cánh đập được chia thành 02 phần chính: thân và cánh +Thân cánh được chia làm 2 phần: A-Cùi và B-Bích Trang 56
  71. Hình 3.24: Phần thân cánh đập Trang 57
  72. Bước 01: Kẹp phôi ( A-cùi) trên mâm cặp, tiện vát mặt đầu và khoan lỗ chống tâm. Bước 02: Trên máy tiện, gia công tinh lỗ lắp trục đạt kích thước -Bước 03: Trên máy xọc, gia công xọc rãnh then -Bước 04: Trên máy khoan, khoan lỗ ø4 và dùng Ta-rô để tạo ren. -Bước 05: Tiến hành khoan lỗ cho mặt bích đạt kích thước Bước 06: Định vị và hàn cùi vào bích -Bước 07: Cắt các đoạn thép theo kích thước, định vị và hàn lắp ghép các thanh thép tạo thành phần cánh (Số lượng 03 cánh) Hình 3.25: Phần cánh Trang 58
  73. -Bước 08: Định vị và hàn 03 cánh vào phần thân. -Bước 09: Tiến hành cân bằng động cánh đập trên máy cân bằng động. 3.2.6.3. Khung máy Hình 3.26: Khung máy -Bước 01: Tiến hành cắt tất cả các đoạn thanh thép hình đúng kích thước chiều dài và số lượng cần thiết. -Bước 02: Cắt vát góc các đầu nối theo như thiết kế. -Bước 03: Hàn lắp ghép các thanh 1;2 tạo thành khung chữ nhật. -Bước 04: Tiếp tục định vị và hàn các thanh 3;5;4 -Bước 05: Hàn 04 chân đế 19 và 20 Trang 59
  74. -Bước 06: Hàn thanh tăng cứng 21 -Bước 07: Hàn các thanh 06. -Bước 08: Hàn các thanh 7;8;9;10 thành một khung chữ nhật sau đó lấy cụm này hàn đính vào cụm các thanh đã hàn ở bước 07. -Bước 09: Hàn cố định thanh 10 và 12. -Bước 10: Hàn thanh 15;16 -Bước 11: Hàn thanh 17;18 -Bước 12: Hàn thanh 13;14 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 4.1.Kết luận -Sau khi nghiên cứu, chỉnh sửa, máy tách vỏ đậu đậu xanh nguyên quả với năng suất bóc mỗi giờ máy có thể tách được (140-180) kg đậu thành phẩm/ giờ, hơn nữa máy có thể áp dụng rộng rãi cho các nông dân trồng đậu xanh, đậu đen, đậu ván 4.2. Đề xuất -Do tính chất của đề tài là chỉ tính toán thiết kế kỹ thuật cho máy tách vỏ đậu xanh theo nguyên lý lực va đập nên em chưa tìm hiểu sâu hơn về nhiều phương pháp khác, rất mong Thầy và các bạn sinh viên có thể nghiên cứu sâu hơn về các ứng dụng nhiều phương pháp khác hay hơn và có hiệu quả hơn và từ đó hoàn thiện sản phẩm, đáp ứng tối đa nhu cầu của thị trường. Trang 60
  75. - Tăng cường đánh giá tính khả thi và tính thực tế của các đề tài để từ đó đưa vào sản xuất thử và hợp tác sản xuất để biến lý thuyết thành hiện thực. - Nên có nhiều đề tài thực tế hơn nữa để sinh viên tìm hiểu và thực hiện qua đó tăng kiến thức thực tế và tính thực tiễn của các đề tài. CHƯƠNG 5: HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG VÀ BẢO QUẢN MÁY 5.1. Hướng dẫn sử dụng máy - Bật CP(cầu dao tự dộng) cho máy hoạt động -Không khởi động máy khi động cơ hỏng, máy móc có dấu hiệu hư hỏng, ốc lỏng -Tuyệt đối không thò tay chạm vào động cơ hay trong thân máy khi máy chưa tắt -Đặt máy trên địa điểm cân bằng, tránh xô lệch chông chênh. - Máy chạy bằng điện tránh đặt máy gần nguồn nước hay có trẻ em. Ổ điện phải được đặt an toàn, có nguồn điện đủ mạnh để máy hoạt động. 5.2. Hướng dẫn bảo quản máy - Luôn giữ máy được sạch sẽ và để khô ráo thì máy sẽ bền hơn. - Trước khi khởi động máy, bà con nên kiểm tra các bộ phận của máy đã được lắp đặt đúng và chắc chắn chưa, đảm bảo không có điểm bất thường. Trang 61
  76. - Vệ sinh máy trước khi bóc tác: Dùng khăn mềm ngâm nước rồi vắt khổ ráo vệ sinh khay đựng đậu sau khi bóc nhằm giữ vệ sinh tối đa cho thành phẩm của mình. - Vệ sinh máy sau khi bóc tách: Sau khi hoạt động chắc chắn máy sẽ bị bám rất nhiều bụi bẩn. Dùng khăn ướt vắt khô để lau sạch sẽ các bộ phận của máy là điều cần thiết phải làm để đảm bảo lần hoạt động tiếp theo của máy sẽ được diễn ra một cách tốt nhất. - Để máy bóc vỏ lạc ở nơi khô ráo, thoáng mát. Trang 62
  77. CHƯƠNG 6 : TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trịnh Chất – Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, Tập 1, NXB Giáo dục. [2] PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc “Cơ sở thiết kế máy” NXB ĐHQG TP HCM. [3]PTS. Phạm Hùng Thắng “Hướng dẫn thiết kế đồ án môn học chi tiết máy” NXB Nông nghiệp TP HCM. [4] [5]Tạp chí khoa học-công nghệ và môi trường Khánh Hòa số 2.2017 [6]Nguyễn Tấn Biền, “Cha đẻ” máy tách vỏ đậu xanh- Báo nông nghiệp. Trang 63