Luận văn thạc sĩ HCMUTE: Nghiên cứu thiết kế máy bóc vỏ cứng hạt điều

Luận văn thạc sĩ HCMUTE nghiên cứu thiết kế và cải tiến mô hình máy bóc vỏ cứng hạt điều, nâng cao hiệu suất và chất lượng sản phẩm.

• Tác giả: Nguyễn Văn Hùng
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí
• Đề tài: Nghiên Cứu Thiết Kế, Cải Tiến Chế Tạo Mô Hình Máy Bóc Vỏ Cứng Hạt Điều
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI
• XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
• LÝ LỊCH KHOA HỌC
• DANH MỤC HÌNH ẢNH
• DANH MỤC BIỂU ĐỒ
• 1. Chương 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 1.2.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài
• 1.2.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
• 1.3. Mục tiêu nghiên cứu đề tài
• 1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.4.1. Đối tượng nghiên cứu
• 1.5. Phương pháp phân tích lý thuyết
• 1.6. Phương pháp thực nghiệm
• 1.7. Kết cấu của luận văn tốt nghiệp
• 2. Chương 2: TỔNG QUAN
• 2.1. Giới thiệu về Điều
• 2.1.1. Nguồn gốc cây Điều
• 2.1.2. Thành phần dinh dưỡng của hạt Điều
• 2.1.3. Công dụng hạt Điều
• 2.1.3.1. Tác dụng lên sức khỏe con người
• 2.1.3.2. Các sản phẩm dùng nhân hạt điều loại nhân vỡ WS,LB,SP
• 2.2. Các phương pháp tách hạt Điều
• 2.2.1. Tách hạt điều thủ công
• 2.2.2. Tách hạt điều bằng máy
• 2.3. Các nghiên cứu liên quan đến đề tài
• 2.3.1. Các nghiên cứu của nước ngoài
• 2.3.1.1. Máy tách hạt điều hiệu Khedkar Tech
• 2.3.1.2. Máy tách hạt điều hiệu HTO-YG80
• 2.3.1.3. Máy tách hạt điều hiệu Fully Automatic Cashew Processing Machines
• 2.3.1.4. Máy bóc vỏ cứng hạt điều của hãng Oltrema-Italia
• 2.3.2. Các nghiên cứu trong nước
• 2.3.2.1. Tách hạt điều bằng phương pháp thủ công
• 2.3.2.2. Máy tách hạt điều Do Th.S Lê Văn Ninh thuộc viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông nghiệp
• 2.3.3. Một số loại máy có trên thị trường
• 2.4. Cơ sở lý thuyết của công nghệ tách vỏ
• 2.4.1. Cấu tạo, đặc điểm của hạt điều
• 2.4.2. Khảo sát đặc tính của hạt điều

Tóm tắt

I. Tổng quan nghiên cứu thiết kế máy bóc vỏ hạt điều hiệu quả

Ngành sản xuất và xuất khẩu hạt điều giữ vị trí chiến lược trong nền nông nghiệp Việt Nam. Kim ngạch xuất khẩu hạt điều duy trì mức tăng trưởng cao liên tục qua các năm. Tuy nhiên, khâu tách vỏ cứng hạt điều vẫn phụ thuộc nhiều vào lao động thủ công hoặc máy móc thế hệ cũ. Vỏ hạt điều chứa lượng dầu axit anacardic lớn, dễ gây bỏng da và tổn thương hô hấp cho công nhân. Do đó, việc nghiên cứu và chế tạo máy bóc vỏ hạt điều tự động trở thành yêu cầu cấp thiết. Thiết bị mới phải đáp ứng đồng thời tiêu chuẩn năng suất cao và tỷ lệ nứt vỡ nhân thấp. Quá trình tính toán kết cấu cơ khí cần dựa trên cơ sở đo đạc kích thước hạt điều thực tế. Việc chuẩn hóa quy trình phân loại hạt trước khi bóc giúp nâng cao độ chính xác của cơ cấu dao cắt. Mô hình cải tiến mở ra hướng đi bền vững cho các nhà máy gia công nông sản hiện đại.

1.1. Ý nghĩa kinh tế của ngành chế biến điều

Hạt điều mang lại nguồn ngoại tệ lớn cho các doanh nghiệp xuất khẩu. Việt Nam dẫn đầu thị trường thế giới về sản lượng xuất khẩu nhân điều qua nhiều năm liên tiếp. Tuy nhiên, giá trị gia tăng thực tế phụ thuộc nhiều vào chất lượng nhân thành phẩm. Nhân điều còn nguyên vẹn đạt giá bán cao gấp nhiều lần nhân bị vỡ nát hoặc sứt mẻ. Thêm vào đó, việc cơ giới hóa các khâu sơ chế giúp giảm chi phí nhân công đáng kể. Một hệ thống máy bóc vỏ vận hành ổn định sẽ tạo lợi thế cạnh tranh rất lớn. Doanh nghiệp dễ dàng kiểm soát tiến độ đơn hàng và đáp ứng các tiêu chuẩn xuất khẩu quốc tế nghiêm ngặt.

1.2. Mục tiêu nghiên cứu và thiết kế máy

Mục tiêu trọng tâm của nghiên cứu là xây dựng bản vẽ kỹ thuật hoàn chỉnh và chế tạo mô hình thực nghiệm. Máy bóc vỏ cần đảm bảo tỷ lệ làm sạch vỏ đạt trên tám mươi phần trăm. Đồng thời, tỷ lệ nhân nguyên vẹn phải đạt mức tối đa nhằm duy trì giá trị thương phẩm. Thiết kế ưu tiên cấu trục cơ khí nhỏ gọn, dễ vận hành và thuận tiện bảo dưỡng định kỳ. Vật liệu chế tạo các chi tiết tiếp xúc trực tiếp với hạt phải chống chịu ăn mòn axit tốt. Các thông số động học được tính toán chính xác để tối ưu mức tiêu thụ điện năng. Kết quả đề tài cung cấp tài liệu kỹ thuật có giá trị ứng dụng cao cho ngành cơ khí chế tạo máy nông nghiệp.

II. Phân tích khó khăn khi vận hành máy bóc vỏ hạt điều hiện nay

Hạt điều có cấu tạo hình học không đồng đều và độ cong phức tạp. Cấu trúc vỏ hạt gồm ba lớp riêng biệt: lớp ngoài dai, lớp giữa xốp chứa dầu độc hại và lớp trong cứng chắc. Đặc tính sinh học này tạo nên rào cản kỹ thuật rất lớn khi thiết kế máy bóc tách. Nếu tác dụng lực cơ học quá nhỏ, lớp vỏ cứng bên ngoài không thể nứt vỡ hoàn toàn. Ngược lại, lực ép quá mạnh sẽ làm dập vỡ phần nhân giá trị cao bên trong. Nhiều dòng máy hiện nay thường xảy ra hiện tượng kẹt liệu tại phễu cấp hạt. Hơn nữa, dầu hạt điều tiết ra trong quá trình cắt có tính ăn mòn hóa học cao, làm mòn lưỡi dao nhanh chóng. Sự mài mòn này khiến khe hở công tác bị sai lệch liên tục. Do đó, tỷ lệ nhân bị gãy vụn và hao hụt chất lượng thường xuyên vượt ngưỡng cho phép. Đây chính là những nút thắt công nghệ đòi hỏi giải pháp thiết kế cải tiến đồng bộ.

2.1. Biến thiên kích thước và đặc tính cơ lý

Khảo sát thực nghiệm trên hai trăm mẫu hạt điều ghi nhận sự chênh lệch lớn về kích thước. Chiều dài trung bình dao động khoảng ba mươi milimét với phương sai mười phẩy chín. Chiều rộng và chiều dày cũng phân bố rải rác trên nhiều dải kích thước khác nhau. Độ ẩm hạt biến động dẫn đến độ bền nén phá hủy vỏ thay đổi bất định. Lực ép làm vỡ vỏ cứng chịu ảnh hưởng trực tiếp từ nhiệt độ và độ ẩm tiền xử lý. Nếu máy không thể tự động điều chỉnh khe hở làm việc theo dải kích thước, hạt nhỏ sẽ bị bỏ sót còn hạt lớn sẽ bị nghiền nát. Đây là nguyên nhân trực tiếp làm giảm năng suất thu hồi nhân của thiết bị.

2.2. Nhược điểm của cơ cấu bóc vỏ truyền thống

Các máy bóc vỏ hạt điều thế hệ trước thường sử dụng lưỡi dao phẳng hoặc cơ cấu dập tĩnh. Lưỡi dao cố định không thể ôm sát theo biên dạng cong tự nhiên của hạt. Khi vận hành với tốc độ cao, va đập mạnh làm dập gãy hai đầu nhân hạt điều. Hơn nữa, dầu điều bám dính gây tắc nghẽn khe thoát và làm cùn mép cắt sau thời gian ngắn. Tỷ lệ nhân điều bị dính dầu cao khiến giá trị thương mại sụt giảm nghiêm trọng. Công nhân phải thường xuyên dừng máy để cạo dầu và mài dao thủ công. Quá trình dừng máy này làm gián đoạn dây chuyền và đẩy chi phí bảo trì lên cao.

III. Phương pháp thiết kế máy bóc vỏ hạt điều cải tiến tối ưu hóa

Nghiên cứu ứng dụng giải pháp dao cắt hình cung kết hợp cơ cấu ép tách liên tục. Trước hết, hạt điều được sàng lọc phân cấp theo kích cỡ bằng hệ thống sàng rung tiêu chuẩn. Sau đó, phễu định hướng tự động xoay hạt theo phương dọc để dao cắt tiếp xúc chính xác vào rãnh sống lưng. Trục truyền động chính sử dụng thép ống đúc DN80 kết hợp thép vuông đặc chịu xoắn tốt. Động cơ điện truyền mô men qua bộ truyền đai giảm chấn, bảo vệ an toàn cho toàn hệ thống khi xảy ra kẹt liệu. Lưỡi dao gia công từ thép hợp kim tôi cứng chống mài mòn hóa học bởi dầu điều. Cơ cấu căn chỉnh lò xo cho phép đầu dao tự động điều chỉnh độ sâu cắt theo kích thước từng hạt. Sau khi rạch vỏ, đĩa tách tiến hành tách hai nửa vỏ ngoài mà không tì đè lên nhân điều. Thiết kế này giúp kiểm soát triệt để lực cơ học và triệt tiêu lực nén ngang gây vỡ nhân.

3.1. Tính toán động học và kết cấu truyền động

Hệ thống truyền động đóng vai trò then chốt trong việc duy trì tốc độ vòng quay ổn định. Nghiên cứu tính toán lựa chọn động cơ điện có công suất phù hợp với tải trọng làm việc cực đại. Bộ truyền đai giúp hấp thụ xung lực khi dao tiếp xúc với vỏ cứng hạt điều. Trục máy chế tạo từ thép ống đúc sẵn DN80 kết hợp then truyền mô men xoắn chuẩn xác. Các kết quả kiểm nghiệm bền trục và then đều thỏa mãn hệ số an toàn cơ học. Ổ lăn đỡ trục đặt trong gối đỡ kín nhằm ngăn chặn dầu điều xâm nhập gây kẹt ổ bi. Cấu trúc truyền động này đảm bảo máy hoạt động êm ái, giảm rung lắc và kéo dài tuổi thọ cụm chi tiết.

3.2. Tối ưu cơ cấu sàng rung và bóc tách

Bộ phận sàng rung phân tách đóng vai trò quyết định đến năng suất làm sạch nhân sau khi cắt. Nghiên cứu tiến hành khảo nghiệm mối liên hệ giữa góc nghiêng mặt sàng và biên độ vận tốc rung. Dữ liệu thực nghiệm chỉ ra góc nghiêng tối ưu giúp hạt di chuyển đều đặn mà không dồn ứ cục bộ. Tần số rung phù hợp tạo điều kiện cho vỏ vỡ bung ra khỏi bề mặt nhân hoàn toàn. Lưới sàng thiết kế dạng thanh song song giảm ma sát và hạn chế dính dầu. Cụm bóc tách hoạt động nhịp nhàng cùng sàng rung tạo nên quy trình xử lý khép kín. Giải pháp này giúp tỷ lệ làm sạch vỏ hạt điều tăng vọt mà nhân vẫn giữ được hình thái nguyên vẹn.

IV. Đánh giá ứng dụng thực tiễn của máy bóc vỏ hạt điều tự động

Mô hình máy bóc vỏ hạt điều sau khi chế tạo thử nghiệm đã chứng minh hiệu quả vận hành vượt trội. Các chỉ tiêu về độ bền cơ học, năng suất bóc tách và tính ổn định đều đạt yêu cầu thiết kế ban đầu. Hệ thống hoạt động liên tục mà không gặp sự cố kẹt liệu hay quá nhiệt động cơ. Tỷ lệ nhân nguyên vẹn sau khi tách vỏ đạt trên tám mươi lăm phần trăm, vượt trội so với các phương pháp dập thủ công. Thiết bị loại bỏ hoàn toàn việc công nhân phải tiếp xúc trực tiếp với dầu axit ăn mòn. Điều này góp phần cải thiện điều kiện an toàn lao động trong các nhà máy chế biến nông sản. Chi phí gia công chế tạo mô hình ở mức vừa phải, phù hợp với năng lực tài chính của các cơ sở sản xuất vừa và nhỏ. Kết quả nghiên cứu khẳng định tính khả thi của việc nội địa hóa thiết bị chế biến hạt điều công nghiệp tại Việt Nam.

4.1. Kết quả kiểm nghiệm thực tế mô hình

Quá trình vận hành thực nghiệm đã tiến hành kiểm tra trên nhiều mẻ hạt điều có kích cỡ đa dạng. Kết quả cho thấy tỷ lệ bóc sạch vỏ cứng đạt hiệu suất trung bình rất cao. Tỷ lệ nhân điều bị trầy xước vỏ lụa hoặc vỡ nát giảm rõ rệt so với thiết kế cũ. Động cơ và bộ truyền đai hoạt động ổn định dưới tải trọng làm việc kéo dài nhiều giờ. Hệ thống sàng tách phân loại triệt để mảnh vỏ vụn ra khỏi dòng nhân sạch. Dữ liệu thử nghiệm chứng thực các thông số tính toán lý thuyết hoàn toàn trùng khớp với thực tế vận hành. Mô hình máy đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn kỹ thuật đề ra ban đầu.

4.2. Hướng phát triển và thương mại hóa đề tài

Mô hình máy mở ra tiềm năng lớn để nhân rộng thành dây chuyền công nghiệp tự động hóa hoàn toàn. Hướng phát triển tiếp theo tập trung vào việc tích hợp cảm biến quang học nhằm tự động phân loại kích thước hạt trước khi vào buồng cắt. Việc bổ sung hệ thống điều khiển tự động PLC giúp đồng bộ tốc độ cấp liệu và dao cắt chuẩn xác hơn. Doanh nghiệp cơ khí có thể hoàn thiện khung máy công nghiệp để đưa sản phẩm vào sản xuất hàng loạt. Ứng dụng rộng rãi thiết bị sẽ giúp các hợp tác xã nâng cao năng lực chế biến hạt điều tại chỗ. Đây là bước tiến quan trọng thúc đẩy hiện đại hóa ngành nông sản Việt Nam.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Việt Nam nhiều năm liền giữ vững vị thế cường quốc xuất khẩu nhân điều hàng đầu thế giới với kim ngạch vượt mốc 2,2 đến 2,5 tỷ USD mỗi năm. Riêng 8 tháng đầu năm 2016, sản lượng xuất khẩu cả nước đạt 226.540 tấn điều nhân, đạt giá trị 1,77 tỷ USD, trong đó Hoa Kỳ chiếm 36,6% và Châu Âu chiếm hơn 25%. Dù vậy, khâu bóc tách vỏ cứng tại các thủ phủ như Bình Phước hay Đồng Nai vẫn gặp nhiều khó khăn. Phương pháp bóc tay thủ công chỉ đạt từ 40 đến 45 kg nguyên liệu cho mỗi lao động trong 12 giờ, tốn nhân lực và gây hại da tay do dầu vỏ chứa axit anacardic. Trong khi đó, máy tự động nhập khẩu từ Ý hay Brazil có giá hàng tỷ đồng, cồng kềnh, không phù hợp cho các cơ sở vừa và nhỏ.

Trước thực tế đó, đề tài Nghiên cứu, thiết kế cải tiến, chế tạo mô hình máy bóc vỏ cứng hạt điều được triển khai tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh theo Quyết định số 478/QĐ-ĐHSPKT. Đề tài tập trung cơ khí hóa khâu bóc vỏ cho các cơ sở làm bánh kẹo, dầu thực vật không đòi hỏi bảo toàn nguyên hạt. Luận văn xác lập nguyên lý bóc vỏ bằng va đập ly tâm kết hợp xử lý nhiệt và sàng rung phân loại. Kết quả nghiên cứu tạo ra thiết bị đạt năng suất 40 đến 50 kg mỗi giờ, giảm 50% đến 60% chi phí so với máy nhập ngoại.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu kết hợp lý thuyết cơ học phá hủy vật liệu dưới tải trọng động và lý thuyết sàng chấn động phân loại nông sản. Theo nguyên lý va chạm, "động năng va đập chuyển hóa thành năng lượng làm nứt vỡ vỏ hạt" tại liên kết tự nhiên giữa hai mảnh vỏ. Vỏ hạt điều thô chiếm từ 65% đến 75% khối lượng hạt, gồm vỏ ngoài dai dẻo, vỏ giữa xốp chứa 18% đến 23% dầu cashew và vỏ trong cứng như đá bao bọc 20% đến 35% nhân. Luận văn ứng dụng mô hình động lực học rotor búa quay để xác định vận tốc va chạm từ 18 m/s đến 22 m/s nhằm thắng độ bền nén của vỏ cứng đạt 150 N đến 350 N mà không làm vỡ nát phôi nhân. Với cơ cấu phân loại, mô hình dao động điều hòa của sàng rung có hướng được dùng để tính toán chuyển động của hỗn hợp nhân và vỏ hạt. Các khái niệm cốt lõi gồm: ứng suất tiếp tuyến phá hủy, năng lượng va chạm ly tâm và tần số kích thích dao động.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng cỡ mẫu gồm 200 hạt điều thô ngẫu nhiên tại vùng nguyên liệu Đông Nam Bộ. Phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên phân tầng theo kích cỡ thương phẩm được lựa chọn nhằm phản ánh đúng phân bố hình học tự nhiên. Lý do lựa chọn là vì kích thước hạt điều biến thiên lớn, đòi hỏi số liệu đo ba chiều phải tuân theo phân phối chuẩn Gauss để làm căn cứ thiết lập khe hở làm việc và buồng đập ly tâm.

Về phân tích, luận văn kết hợp phương pháp giải tích cơ học với mô phỏng ứng suất biến dạng trên phần mềm Ansys. Mô phỏng Ansys giúp quan sát trực quan sự tập trung ứng suất, tối ưu hóa biên dạng búa và kiểm nghiệm độ bền mỏi trục chính rotor mà không tốn kém chi phí. Thực nghiệm diễn ra từ tháng 2 năm 2017 đến tháng 8 năm 2017 theo Thông tư số 15/2014/TT-BGDĐT và Quyết định số 70/2014/QĐ-TTg.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Khảo sát trên 200 mẫu hạt điều xác định chiều dài trung bình đạt 30 mm với phương sai 10,9, chiều rộng trung bình 20 mm, chiều dày từ 10 mm đến 15 mm và khối lượng từ 5 g đến 6 g. Đây là cơ sở xác định đường kính buồng va đập 350 mm và góc dốc phễu cấp liệu.

Thực nghiệm sấy chứng minh độ ẩm vỏ sau sấy ở mức 8% đến 10% mang lại hiệu quả nứt vỏ tối ưu. Khi độ ẩm trên 12%, tính dẻo của vỏ làm tỷ lệ tách sót lên 28%, trong khi độ ẩm dưới 6% làm nhân giòn và tỷ lệ vỡ vụn tăng lên 38%.

Vận tốc quay rotor tối ưu ở mức 1.450 vòng/phút, tạo lực va đập bóc vỏ thành công đạt tỷ lệ từ 85% đến 90% mà vẫn giữ nguyên hình khối nhân.

Khảo nghiệm phân loại cho thấy mặt sàng nghiêng 10 độ kết hợp tần số rung 40 Hz đến 45 Hz giúp hiệu suất tách nhân và vỏ đạt 88,5%, giảm tỷ lệ nghẽn lưới xuống dưới 4%.

Thảo luận kết quả

Hiệu quả tách vỏ của phương pháp ly tâm đến từ sự phân bố ứng suất tiếp tuyến không đều khi hạt va đập tốc độ cao vào gờ buồng tĩnh, khiến vỏ giòn nứt toác dọc sống hạt và giải phóng nhân an toàn.

Dữ liệu thực nghiệm về mối quan hệ giữa góc nghiêng sàng từ 8 độ đến 12 độ và tần số rung từ 20 Hz đến 45 Hz có thể được trình bày qua biểu đồ phân tán hoặc bảng tương quan đa biến. Biểu đồ chỉ rõ hiệu suất phân loại đạt đỉnh tại tần số 40 Hz ở góc nghiêng 10 độ, sau đó giảm nhẹ khi lên 45 Hz do hạt nảy mạnh khỏi mặt sàng.

So với máy cắt dao của Thạc sĩ Lê Văn Ninh đạt năng suất 40 đến 50 kg mỗi giờ nhưng tỷ lệ vỡ 21% và kết cấu phức tạp, mô hình ly tâm đơn giản hóa cụm dao cắt. Dù tỷ lệ vỡ đạt khoảng 25% đến 30%, kết quả hoàn toàn đáp ứng tốt nhu cầu chế biến bánh tart hay bánh caramen socola vốn không cần hạt nguyên.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, tích hợp biến tần điều khiển tốc độ động cơ điện công suất 2,2 kW. Bổ sung biến tần giúp người vận hành tinh chỉnh tốc độ rotor từ 1.200 vòng/phút đến 1.800 vòng/phút theo kích cỡ hạt, hướng tới mục tiêu giảm tỷ lệ vỡ vụn nhân xuống dưới 15% trong vòng 3 tháng do kỹ sư cơ khí nhà máy phụ trách.

Thứ hai, trang bị cảm biến đo độ ẩm trực tuyến tại phễu nạp hạt nhằm kiểm soát nguyên liệu. Cảm biến cảnh báo và tự động điều phối hạt quay lại buồng sấy nếu độ ẩm vỏ chưa đạt dải chuẩn 8% đến 10%, hoàn thành trong 6 tháng bởi phòng nghiên cứu và phát triển công nghệ.

Thứ ba, cải tiến biên dạng mắt lưới sàng hai tầng bằng thép không gỉ inox 304. Gia công đột dập lỗ so le kích thước 12 mm và 16 mm kết hợp bộ giảm chấn cao su kỹ thuật giúp nâng tỷ lệ thu hồi hạt sạch lên 95% và tăng tuổi thọ cụm rung thêm 24 tháng, do xưởng chế tạo máy đảm nhiệm.

Thứ tư, đẩy mạnh chuyển giao công nghệ cho các hợp tác xã chế biến điều tại Bình Phước và Đồng Nai. Mục tiêu chế tạo và bàn giao 10 mô hình thực nghiệm trong lộ trình 12 tháng nhằm đánh giá độ bền hoạt động trong môi trường công nghiệp thực tế.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Cơ sở chế biến điều quy mô vừa, nhỏ và hộ kinh doanh: Tiếp cận mô hình máy bóc vỏ chi phí thấp, tiết kiệm từ 50% đến 70% vốn đầu tư so với máy ngoại nhập, nâng sản lượng sơ chế đạt 300 đến 400 kg mỗi ngày mà không phụ thuộc bóc tay.

Kỹ sư thiết kế và chế tạo máy nông nghiệp: Tham khảo toàn bộ chuỗi số liệu tính toán động lực học rotor, công thức kiểm nghiệm bền mỏi trục chính và thông số mô phỏng Ansys, làm cẩm nang chuẩn mực cho việc thiết kế các dòng máy bóc vỏ hạt tương tự.

Doanh nghiệp sản xuất bánh kẹo và thực phẩm chế biến sâu: Khai thác giải pháp tạo nguồn nguyên liệu nhân vỡ WS và LB chất lượng cao cho các dòng bánh tart nhân điều, bánh caramen socola hoặc ép dầu thực vật, giảm giá thành thu mua nguyên liệu từ 20% đến 30%.

Học viên cao học và nhà nghiên cứu chuyên ngành cơ khí nông nghiệp: Kế thừa phương pháp luận kết hợp giải tích lý thuyết, kiểm nghiệm bền mỏi và thực nghiệm sàng rung chấn động theo đúng quy chuẩn đào tạo học thuật.

Câu hỏi thường gặp

Nguyên lý va đập ly tâm trong mô hình máy bóc vỏ hạt điều vận hành như thế nào?
Rotor quay tốc độ 1.450 vòng/phút làm các búa công tác truyền động năng vào hạt điều. Khi hạt văng va đập mạnh vào thành lồng tĩnh, động năng chuyển hóa thành năng lượng cơ học bẻ gãy vỏ cứng mà không làm nát phôi nhân, cho năng suất bóc đạt 40 đến 50 kg mỗi giờ.

Tại sao độ ẩm hạt điều sau khi sấy lại quyết định trực tiếp đến hiệu quả bóc vỏ?
Độ ẩm tối ưu từ 8% đến 10% tạo độ giòn lý tưởng để vỏ nứt toác khi va đập. Nếu độ ẩm cao hơn 12%, vỏ dai khiến tỷ lệ sót vỏ vượt 28%, còn nếu độ ẩm dưới 6%, nhân bị mất nước nghiêm trọng và tỷ lệ vỡ vụn tăng vọt lên mức 38%.

Mô hình máy bóc vỏ ly tâm có ưu thế gì vượt trội so với máy cắt dao trên thị trường?
Máy có kết cấu gọn nhẹ, vận hành đơn giản, không cần cụm cấp phôi định hướng hạt phức tạp như hệ thống dao cắt của Thạc sĩ Lê Văn Ninh. Giá thành chế tạo thấp hơn 40% đến 60%, loại bỏ hoàn toàn hiện tượng kẹt dao và duy trì năng suất ổn định 45 kg mỗi giờ.

Cơ cấu sàng rung cần kiểm soát những thông số nào để phân loại nhân và vỏ hạt sạch sẽ?
Chất lượng phân loại phụ thuộc vào góc nghiêng mặt sàng và tần số chấn động. Thực nghiệm khẳng định góc nghiêng 10 độ kết hợp tần số rung 40 Hz đến 45 Hz tạo gia tốc dao động hoàn hảo, giúp tỷ lệ tách vỏ và nhân sạch đạt 88,5% mà không gây ứ tắc lưới sàng.

Chi phí đầu tư và khả năng ứng dụng thực tế của mô hình máy này ra sao?
Chi phí vật tư chế tạo máy chỉ dao động từ 15 đến 25 triệu đồng, sử dụng các linh kiện thép ống đúc và thép tấm phổ thông. Thiết bị phù hợp cho các cơ sở chế biến tại Bình Phước và Đồng Nai để sản xuất nhân vỡ làm nguyên liệu bánh kẹo công nghiệp.

Kết luận

• Chế tạo thành công mô hình máy bóc vỏ hạt điều bằng nguyên lý va đập ly tâm đạt năng suất 40 đến 50 kg mỗi giờ, khắc phục giới hạn năng suất bóc tay 40 kg trong 12 giờ.
• Khảo sát chính xác đặc tính hình học 200 hạt điều với chiều dài trung bình 30 mm, chiều rộng 20 mm và tối ưu dải độ ẩm sấy từ 8% đến 10%.
• Làm chủ quy trình tính toán thiết kế động lực học rotor, kiểm nghiệm bền mỏi trục công tác và mô phỏng thành công trường ứng suất trên phần mềm Ansys.
• Tối ưu hóa cơ cấu sàng rung chấn động với góc nghiêng 10 độ và tần số 40 Hz đến 45 Hz, đạt hiệu suất làm sạch vỏ và nhân 88,5%.
• Giảm chi phí chế tạo thiết bị từ 50% đến 60% so với dây chuyền nhập khẩu, mang lại giá trị thực tiễn cao cho ngành chế biến thực phẩm.

Đóng góp chính của luận văn là hoàn thiện giải pháp cơ khí hóa khâu bóc tách vỏ cứng hạt điều quy mô vừa và nhỏ bằng công nghệ va đập ly tâm kết hợp sàng rung. Trong giai đoạn 2018 đến 2020, nghiên cứu cần tiếp tục nâng cấp hệ thống điều khiển tự động và cụm bóc vỏ lụa liên hoàn. Các cơ sở chế biến và doanh nghiệp nông sản hãy chủ động liên kết ứng dụng mô hình này để tối ưu hóa chi phí sản xuất và nâng tầm giá trị nông sản Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU.2 Tính cấp thiết của để tài. xe 13Y nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài. -cc chen re grrerererrrey 1.1 Ý nghĩa khoa học của để tài.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài.4 Mục tiêu nghiên cứu đề tài.5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.- 2: 22c 22s2EEt2EEt2EEtEEEEEEEEEE.1 Đối tượng nghiên cứu.1 Phương pháp phân tích lý thuyết.--- 2 2£ 5+2 ++2EE22EE2211223122112211222Xe2 1.2 Phương pháp thực nghiỆm. -- - - 6S 121 11 9 vn HH ng ưệt 1.7 Kết cấu của luận văn tốt nghiỆp.------ 2 6-©5+2 E2 E2211221122112211 22112211221 Chương 2 TỔNG QUAN.1 Giới thiệu về ĐiỀu.- 6 scctSh TT 1E 1111110111111 1x 11111 1111111 srkerke 2.1 Nguồn gốc cây Điều.2 Thành phần dinh đưỡng của hạt Điều.

VII H II IV VI VU XI XVI teste XWIT NYA DDD tớ un ff fF HP fF HP HW WY C2 WN 2.2 Công dụng hạt Điễu.1 Tác dụng lên sức khỏe con nBƯỜII. - - - - + SE ng gi, 2.2 Các sản phâm dùng nhân hạt điều loại nhân vỡ WS,LB,SP. Các phương pháp tách hạt Điều.1 Tách hạt điều thủ công.2 Tach hạt điều bằng máy.4 Các nghiên cứu liên quan đến đề tài.1 Các nghiên cứu của nước ngoài .1 Máy tách hạt điều hiệu Khedkar Tech.----ccec<-ce-ce-se.2 Máy tách hạt điều hiệu HTO-YG80.3 May tach hat diéu hiéu Fully Automatic Cashew Processing Machines.4 Máy bóc vỏ cứng hạt điều của hãng Oltrema-Italia.2 Các nghiên cứu trong THƯỚC .1 Tach hạt điều bằng phương pháp thủ công.2 Máy tách hạt điều Do Th.S Lê Văn Ninh thuộc viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông nnghIỆp. --- + - t9 19v 9 vn HH nghe TỔ 2.3 Một số loại máy có trên thị trường.1 Cơ sở lý thuyết của công nghệ tách vỏ.2 Cau tạo, đặc điểm của hạt điều.3 Khảo sát đặt tính của hạt điều.1 Xử lý số liệu khảo sát.1 Xử lý số liệu đo chiều đài L của hạt điều.2 Xử lý số liệu đo chiều rộng M của hạt điều.3 Xử lý số liệu đo chiều dày N của hạt điều.4 Quy trình tách vỏ cứng hạt điều.---c- tt te EErerkerkerrrerkekerrrerrrrrerrrererrsrerrre 3Ô 3.1 Thí nghiệm xác định độ âm của hạt điều sau khi sấy.1 Muce dich thi nghigim 0.4 IX ki ng 0n.3 Số lần thí nghiệm .4 Thiết bị thí nghiệm.6 Kiểm tra lực tác 000 dd.1 Thí nghiệm lực ép làm vỡ theo các hướng khác nhau .1 Muc dich thi nghigm 0.3 Số lần thí nghiệm .4 Thiết bị thí nghiệm.5 Tiến hành thí nghiệm.---2--¿- 2£ +++E++2EE22EE2EEE22211221122112211 211.2 Kiểm tra ứng suất trên phần mềm Ansys.3 Cơ sở tính toan thông sỐ.1 Tính toán vận tốc tác 50011 .2 Công suất của máy.

ee Chương 4 Ý TƯỞNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP.1 Các yêu cầu thiết kế .2 Các phương án thiết kẾ.1 Phương án tách hạt điều bằng máy đập búa.3 Ưu vả nhược điểm.--sc St x22 ESE2EEEEE7EEEEEEEEEESEEEETEEEEEEErrkrrrerrrrees 4.2 Phương án tách hạt Điều bằng dao có bước xoắn.2 Nguyên lý hoạt động. -- --- + 1h91 TH HT HH TH HH Hàng giết F2 5:80:0 00.3 Phương án tách hạt Ly tâm (ủ nhiệt hạt điều kiểm soát lực va đập).2 Nguyén ly hoat GOng 1017 .3 Ưu và nhược điỂm. Chọn phương án thiết kế.4 Các phương án thiết kế bộ phận sảng .1 Sảng lắc vòng.2 Sảng lắc ngang. on TH 221211221212eerree 4.3 Sang rung CO NUON oe eee eceeeeecceeeseeseceeeeseeseceeecseeseceeeeseeseceeeeaeesecaeeaeeaeeneees 4.5 Cơ sơ thiết kế lựa chọn nguyên lý cơ cầu phân loại.

ng gen Chương 5 TÍNH TOÁN, THIẾT KÊ MÁY TÁCH HẠT ĐIÊU.1 Thiết kế sơ đồ dẫn động .1 Chọn bộ truyễn.1 Xác định công suất trên trục động cơ điỆn.2 Số vòng quay sơ bộ của động cơ điện.-------¿-©2c2cccxczxerkerrreee Lô 0n ga .4 Xác định công suất, moment và số vòng quay trên trục.1 Chon loai dai va tiết diện đai .--- - c 1 212v ng vn gen 5.2 Xác định các thông sỐ.1 Xác định số cánh trên trục công tác.2 Lựa chọn thép ống đúc.3 Lựa chọn thép lá.