Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Dừa (Cocos nucifera) là loại cây trồng công nghiệp và ăn quả phổ biến tại Việt Nam, đặc biệt tập trung với diện tích lớn tại khu vực Đồng bằng sông Cửu Long. Trong chuỗi giá trị nông sản, dừa tươi phục vụ nhu cầu giải khát nội địa tại các đô thị lớn cũng như tiêu chuẩn hóa phục vụ xuất khẩu đòi hỏi phải qua công đoạn sơ chế làm đẹp bề mặt bằng cách gọt sạch lớp vỏ xanh bên ngoài.

Thực tế sản xuất cho thấy phần lớn các cơ sở kinh doanh, vựa nông sản và hộ gia đình vẫn thực hiện việc gọt vỏ bằng phương pháp thủ công dùng dao chuyên dụng. Phương pháp này bộc lộ nhiều hạn chế kỹ thuật và kinh tế:

  • Tốn nhiều thời gian và chi phí nhân công.
  • Bề mặt trái dừa sau gọt không đồng đều, tính thẩm mỹ phụ thuộc hoàn toàn vào tay nghề người thợ.
  • Năng suất lao động thấp, khó đáp ứng các đơn hàng số lượng lớn.
  • Nguy cơ mất an toàn lao động cao do thao tác dao cắt thủ công liên tục trên bề mặt trơn trượt của vỏ dừa.

Từ thực trạng trên, đề tài "Thiết kế và chế tạo thử nghiệm máy gọt vỏ dừa tươi" được thực hiện tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh nhằm mục tiêu cơ giới hóa, nâng cao năng suất, tiết kiệm chi phí và đảm bảo an toàn lao động cho các cơ sở sơ chế nông sản.

Mục tiêu nghiên cứu

  1. Nghiên cứu, đề xuất các nguyên lý gọt vỏ dừa khả thi và lựa chọn nguyên lý cắt gọt tối ưu nhất.
  2. Tính toán động học, động lực học và thiết kế chi tiết mô hình máy gọt vỏ dừa tươi bán tự động.
  3. Chế tạo thử nghiệm mô hình thực tế, tiến hành khảo nghiệm và hiệu chỉnh các thông số vận hành của máy.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu:
    • Các giống dừa tươi thương phẩm phổ biến tại Việt Nam và khu vực: dừa xiêm, dừa dứa, dừa dâu, dừa ta, dừa lửa...
    • Các mô hình máy gọt vỏ dừa hiện có trên thị trường trong nước và quốc tế (Thái Lan, các sáng chế cải tiến thủ công).
  • Phạm vi nghiên cứu:
    • Tập trung thử nghiệm cắt gọt trên ba nhóm dừa chính: dừa xiêm, dừa ta và dừa lửa.
    • Nghiên cứu thực nghiệm xác định thông số lực cắt gọt, đường kính hình học và vận tốc cắt tối ưu của vỏ dừa tươi để làm cơ sở tính toán hệ dẫn động cơ khí.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và mô hình tính toán

Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết cắt thái rau củ quả dạng nêm nhọn:

  • Nguyên lý cắt trượt: Lưỡi dao được bố trí lệch tâm quay của phôi nhằm thực hiện quá trình cắt thái có trượt, giảm lực cản cắt so với phương pháp chặt bổ trực tiếp. Quá trình cắt diễn ra khi lưỡi nêm mài góc $\alpha$ tác dụng lực cắt $P$, nén bề mặt vỏ một đoạn $a$ trước khi tách phoi dừa có chiều dài $l$ ($l > a$).
  • Thông số cắt gọt cơ sở: Lưỡi dao có độ sắc đạt độ nhọn mép cắt từ $20 \div 40,\mu\text{m}$. Áp suất riêng của lưỡi dao tác dụng lên vật cắt được tính theo công thức $q = Q / S$ ($\text{N/cm}$), với $Q$ là lực cắt thái và $S$ là chiều dài đoạn lưỡi dao tiếp xúc.
  • Tiêu chuẩn tính toán cơ khí: Áp dụng hệ thống công thức tính toán thiết kế chi tiết máy và hệ thống dẫn động cơ khí (theo tài liệu giáo trình của Trịnh Chất - Lê Văn Uyển), bao gồm tính chọn công suất động cơ, bộ truyền xích con lăn, trục truyền động, then bằng, ổ lăn và kiểm nghiệm bền mỏi, bền tĩnh.

Phương pháp nghiên cứu thực tế

  • Khảo sát thực địa: Thu thập dữ liệu hình học, chủng loại dừa tại Chợ đầu mối Nông sản Thực phẩm Thủ Đức (141 Quốc lộ 1A, TP. Hồ Chí Minh) và các cơ sở kinh doanh dừa tươi trên địa bàn TP. Hồ Chí Minh.
  • Thực nghiệm đo lực cắt: Khoan bắt vít chuyên dụng vào thân quả dừa gá trên bàn máy, dùng lực kế móc vào vít kéo quay quả dừa tiếp xúc dao cắt để ghi nhận trực tiếp lực cắt tiếp tuyến $F_t$.
  • Thực nghiệm vận tốc cắt: Khảo nghiệm các dải vận tốc cắt từ $1,0,\text{m/s}$ đến $2,0,\text{m/s}$ trên mô hình thử nghiệm để đánh giá độ rung lắc, hiện tượng kẹt phôi và chất lượng bề mặt cắt.
  • Phương pháp gia công chế tạo: Chế tạo cơ khí truyền thống kết hợp hàn khung, tiện trục, phay gia công rãnh then và lắp ráp module hóa các cụm cắt.

Thiết kế và phương án kỹ thuật

Đồ án phân tích cấu trúc chức năng và đưa ra 4 phương án phối hợp các cơ cấu động học để lựa chọn phương án tối ưu.

Cụm chức năng Phương án 1 (Được chọn) Phương án 2 Phương án 3 Phương án 4
Gọt thân dừa Cơ cấu vít me - đai ốc; chuyển động cắt chính là phôi quay, dao chạy tịnh tiến dọc trục. Xy lanh khí nén dẫn động dao tịnh tiến; phôi quay tròn. Cơ cấu vít me - đai ốc; phôi quay tròn. Cơ cấu vít me - đai ốc; phôi quay tròn.
Gọt đỉnh dừa Cơ cấu vít me - đai ốc kết hợp bộ truyền bánh răng côn nâng hạ bàn máy mang phôi. Xy lanh khí nén đẩy khung nón mang dao tịnh tiến xuống đỉnh. Bộ truyền bánh răng - thanh răng nâng hạ bàn máy mang phôi. Cơ cấu đòn bẩy nâng hạ khung mang dao đỉnh.
Gọt đuôi dừa Cơ cấu trượt rãnh con cá (đuôi én) dẫn động dao tịnh tiến ngang. Xy lanh khí nén dẫn động dao tịnh tiến. Cơ cấu rãnh trượt con cá dẫn dao tịnh tiến. Cơ cấu rãnh trượt con cá dẫn dao tịnh tiến.
Đánh giá giải pháp Chịu tải trọng tốt, bước tiến dao đều, kết cấu làm việc ổn định, dễ chế tạo. Dùng khí nén hệ thống cồng kềnh, chi phí cao, thiếu ổn định khi tải thay đổi. Khả năng chịu tải trọng dọc trục của thanh răng kém hơn vít me. Vận hành thủ công bằng tay nhiều, khó đồng đều lát cắt.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu

Chương này thiết lập nền tảng đề tài: trình bày tính cấp thiết của việc cơ giới hóa khâu gọt vỏ dừa, ý nghĩa khoa học và thực tiễn trong công nghệ chế tạo máy ứng dụng cho nông nghiệp. Xác định rõ mục tiêu, đối tượng (các giống dừa tiêu thụ nội địa, các mẫu máy hiện hành), phạm vi khảo sát thực tế và cấu trúc toàn văn đồ án gồm 7 chương.

Chương 2: Tổng quan nghiên cứu đề tài

Tác giả hệ thống hóa các đặc tính sinh học, cơ lý và giá trị kinh tế của trái dừa (Cocos nucifera):

  • Cơ tính trái dừa: Lực liên kết cuống dừa đạt $20 \div 40,\text{N}$; độ bền lớp vỏ ngoài đạt $200 \div 350,\text{MPa}$; độ bền gáo dừa đạt $1200 \div 2000,\text{MPa}$. Tỷ lệ thành phần quả gồm vỏ chiếm 40%, nước chiếm 20%, còn lại là gáo và cùi dừa.
  • Đặc điểm các giống dừa khảo sát tại Việt Nam:
    • Dừa xiêm xanh: Vỏ mỏng màu xanh, năng suất 140–150 trái/cây/năm, độ đường 7–7,5%, dung tích nước 250–350 ml/trái.
    • Dừa xiêm lục: Năng suất 150–160 trái/cây/năm, vỏ xanh đậm rất mỏng, độ đường cao 8–9%, nước 250–300 ml/trái.
    • Dừa Tam Quan: Năng suất 100–120 trái/cây/năm, vỏ vàng óng, độ đường 7,5–8%, nước 250–350 ml/trái.
    • Dừa ta (xanh, vàng, đỏ/lửa): Năng suất 60–70 trái/cây/năm, trái to, cơm dày 11–13 mm, hàm lượng dầu 63–65%.
    • Dừa sáp, dừa ẻo (nâu, xanh), dừa dứa, dừa dâu: Phân tích hình thái, năng suất và độ cứng vỏ phục vụ bài toán cắt gọt.
  • Tổng quan thiết bị hiện có: Khảo sát máy gọt dừa của sinh viên Thái Lan, máy gọt dừa của tác giả Lê Tân Kỳ (Bến Tre) và các dạng máy bán tự động công nghiệp tại Thái Lan.

Chương 3: Cơ sở lý thuyết

  • Trình bày kết quả khảo sát nguồn dừa thực tế tại Chợ đầu mối Nông sản Thực phẩm Thủ Đức và các đại lý dừa TP.HCM nhằm xác định dải kích thước quả.
  • Trình bày cơ sở lý thuyết cắt gọt củ quả dạng nêm trượt, phân tích cân bằng lực cắt tiếp tuyến, lực pháp tuyến, ảnh hưởng của góc mài dao $\alpha$, độ sắc mép cắt ($20 \div 40,\mu\text{m}$) và vận tốc cắt tới độ nhẵn bề mặt sau khi gọt.

Chương 4: Phương hướng và các giải pháp về thiết kế máy gọt vỏ dừa tươi

  • Thiết lập sơ đồ phân tích chức năng: Chức năng tổng thể (gọt vỏ quả dừa tươi) phân rã thành 3 chức năng con độc lập: gọt phần thân, gọt phần đỉnh (chóp nón), gọt phần đuôi (đáy phẳng).
  • So sánh 4 phương án kết cấu động học và lựa chọn Phương án 1 sử dụng phối hợp truyền động cơ khí: trục phôi quay, dẫn tiến dao thân bằng vít me tay, nâng bàn phôi gọt đỉnh bằng bánh răng côn - vít me, gọt đuôi bằng ray trượt bàn dao.
  • Xác định yêu cầu thiết kế chung: Động cơ dẫn động công suất $P \le 1,\text{HP}$ ($0,75,\text{kW}$), kết cấu gọn nhẹ, đảm bảo an toàn thao tác, năng suất thiết kế ban đầu $\ge 30,\text{trái/giờ}$, gọt được nhiều kích cỡ quả dừa khác nhau.

Chương 5: Tính toán chi tiết

Chương này tập trung toàn bộ các bước tính toán động học, động lực học và độ bền chi tiết máy:

1. Dữ liệu thực nghiệm lực cắt và kích thước quả

Kết quả đo thực nghiệm trên 10 mẫu quả dừa tươi được tổng hợp để lấy giá trị trung bình tính toán:

Mẫu thử Lực cắt tiếp tuyến $F_t$ ($\text{N}$) Đường kính quả dừa $D$ ($\text{mm}$)
1 108,27 155
2 107,68 165
3 99,71 171
4 110,18 151
5 102,83 172
6 110,90 165
7 106,69 148
8 100,39 154
9 109,57 163
10 101,78 156
Trung bình 105,80 160

2. Thực nghiệm chọn vận tốc cắt

Vận tốc cắt $v$ ($\text{m/s}$) Hiện tượng thực nghiệm Kết luận
1,0 Lực cắt không đủ tách phoi Không cắt được
1,2 Phoi dừa dồn ứ, kẹt dao Không đạt
1,4 Hệ thống xuất hiện rung lắc nhẹ Chưa ổn định
1,6 Quá trình cắt êm, phoi thoát đều, vết cắt mịn Chọn vận tốc làm việc
1,8 Rung động tăng, bề mặt xơ dừa bị tưa Không đạt
2,0 Rung lắc mạnh, dừa có xu hướng bị văng khỏi chấu kẹp Nguy hiểm, loại bỏ

3. Tính chọn động cơ và bộ truyền xích

  • Tính chọn động cơ: Từ vận tốc cắt $v = 1,6,\text{m/s}$ và đường kính $D = 160,\text{mm}$, tính ra số vòng quay trục phôi $n_I = 191,\text{vg/ph}$ (chọn vận hành dải thực tế đến $382,\text{vg/ph}$). Mômen xoắn trên trục I có tính hệ số an toàn: $T_{\text{trục I}} = 10.156,\text{N}\cdot\text{mm}$. Công suất yêu cầu trên trục động cơ $P_{\text{dc}} = 0,42,\text{kW}$. Tác giả chọn động cơ điện 3 pha kiểu K90S4 có công suất định mức $P_{\text{đm}} = 0,75,\text{kW}$, số vòng quay đồng bộ $n_{\text{đc}} = 1450,\text{vg/ph}$, hiệu suất $\eta = 73,5%$, $\cos\varphi = 0,76$, tỷ số dòng mở máy $I_k/I_{\text{đn}} = 4,6$, tỷ số mômen $T_k/T_{\text{đn}} = 2,1$.
  • Bộ truyền xích con lăn: Tỷ số truyền $u_x = n_{\text{đc}} / n_I = 1450 / 382 \approx 3,8$.
    • Số răng đĩa xích nhỏ: $z_1 = 29 - 2u_x = 21,4 \rightarrow$ chọn $z_1 = 21$ răng.
    • Số răng đĩa xích lớn: $z_2 = u_x \cdot z_1 = 3,8 \times 21 = 79,8 \rightarrow$ chọn $z_2 = 79$ răng.
    • Bước xích: $p = 12,7,\text{mm}$ (xích 1 dãy, công thức bền mòn thỏa $P_t \le [P] = 5,06,\text{kW}$).
    • Khoảng cách trục tính toán: $a = 389,\text{mm}$, số mắt xích chẵn $x_c = 114$ mắt. Đường kính vòng chia đĩa 1 là $d_1 = 85,\text{mm}$, đĩa 2 là $d_2 = 319,\text{mm}$. Hệ số an toàn quá tải tính được $S = 81 > [S] = 14$. Vật liệu đĩa xích: thép C45 tôi ram đạt độ cứng 50 HRC, $[\sigma_H] = 600,\text{MPa}$.

4. Tính toán thiết kế trục I và then

  • Vật liệu trục I: Thép C45 thường hóa có $\sigma_b = 600,\text{MPa}$, $\sigma_{\text{ch}} = 340,\text{MPa}$, ứng suất xoắn cho phép $[\tau] = 15 \div 30,\text{MPa}$.
  • Mômen xoắn tính toán: $T_1 = 10.156,\text{N}\cdot\text{mm}$. Đường kính sơ bộ trục $d_1 \ge 15,1,\text{mm}$, chọn đường kính lắp then $d = 20,\text{mm}$.
  • Phân tích lực gối đỡ: Mặt phẳng nằm ngang $Oxy$ xác định $F_{xA} = 17,27,\text{N}$, $F_{xC} = 1,73,\text{N}$; Mặt phẳng thẳng đứng $Oxz$ xác định $F_{yA} = 14,\text{N}$, $F_{yC} = 120,\text{N}$.
  • Xác định mômen tương đương tại các tiết diện nguy hiểm $A, B, C, D$ và kiểm nghiệm hệ số an toàn mỏi $s \ge [s] = 1,5 \div 2,5$.
  • Then bằng lắp trục chọn kích thước tiết diện $b \times h = 6 \times 6,\text{mm}$, chiều sâu rãnh then trên trục $t_1 = 3,5,\text{mm}$, mômen cản uốn $W = 642,\text{mm}^3$, mômen cản xoắn $W_o = 1427,\text{mm}^3$. Kiểm nghiệm độ bền dập và cắt của then đều thỏa mãn điều kiện bền.

Chương 6: Chế tạo thử nghiệm máy gọt vỏ dừa tươi

Mô tả quy trình công nghệ gia công, lắp ráp và chạy thử nghiệm máy:

  • Chế tạo khung vỏ: Khung máy bằng thép góc hàn định hình đảm bảo độ cứng vững, bố trí bàn gá đỡ, ổ bi đỡ trục đứng và thanh dẫn hướng.
  • Gia công các cụm chi tiết: Trục quay phôi mang bàn chông định vị đáy quả dừa, cây kẹp định vị tâm đỉnh dừa, cụm bánh răng côn ăn khớp truyền động cho trục vít me nâng bàn máy.
  • Cụm dao gọt:
    • Dao gọt thân: Gá trên giá trượt tịnh tiến đứng thông qua cơ cấu trục vít - đai ốc bi.
    • Dao gọt đỉnh: Lưỡi dao đặt nghiêng góc định hình chóp nón, cắt khi bàn máy nâng phôi đi lên.
    • Dao gọt đuôi: Bàn dao trượt ngang trên ray rãnh mang cá cắt phẳng đáy quả.
  • Nguyên lý hoạt động tổng thể: Quả dừa được định vị giữa bàn chông quay và mũi chống tâm trên. Động cơ quay truyền động qua bộ truyền xích làm quả dừa quay tròn với vận tốc $1,6,\text{m/s}$. Người vận hành quay trục vít dẫn dao tịnh tiến gọt thân dừa, tiếp tục gạt dao đáy để gọt phẳng đuôi dừa, sau đó dẫn động bộ bánh răng côn - vít me nâng bàn phôi tiếp xúc dao đỉnh để tạo hình chóp nón.

Chương 7: Kết luận và kiến nghị

Tổng kết toàn bộ kết quả chế tạo thử nghiệm mô hình thực tế, đối chiếu với các mục tiêu ban đầu và đưa ra kiến nghị tối ưu hóa cơ cấu.

Kết quả và đóng góp

Kết quả kỹ thuật đạt được

Mô hình máy gọt vỏ dừa tươi được chế tạo hoàn thiện và khảo nghiệm thực tế với các chỉ số:

  • Năng suất gọt: Đạt 40 trái/giờ, vượt chỉ tiêu thiết kế ban đầu đặt ra ($30,\text{trái/giờ}$).
  • Chất lượng gọt sạch vỏ:
    • Đối với các trái dừa có hình dáng tương đối tròn đều (dừa xiêm, dừa dứa): Tỷ lệ làm sạch hết lớp vỏ xanh đạt 90%.
    • Đối với các trái dừa không đều, méo hoặc gồ ghề (dừa ta cỡ lớn, dừa dâu): Tỷ lệ làm sạch đạt 80%.
  • Tính tương thích: Máy xử lý tốt nhiều giống dừa tươi có đường kính dao động từ $148,\text{mm}$ đến $172,\text{mm}$.
  • Thông số truyền động: Động cơ $0,75,\text{kW}$ kết hợp bộ truyền xích $u_x = 3,8$ duy trì vận tốc cắt ổn định $1,6,\text{m/s}$, máy vận hành êm, không bị kẹt hay văng phôi trong suốt quá trình thử nghiệm.

Giải pháp và kiến nghị của tác giả

  • Cải tiến cơ cấu cấp phôi và kẹp chặt tự động (thay thế thao tác định vị vít me kẹp tay) nhằm giảm thời gian phụ giữa các chu kỳ gọt.
  • Tích hợp cữ hành trình hoặc tự động hóa hành trình tiến dao thân để nâng cao năng suất gọt vượt mức 40 trái/giờ.
  • Tối ưu góc nghiêng của dao gọt đỉnh và dao đáy để giảm thiểu tối đa phần thịt quả bị cắt phạm đối với các quả dừa có hình dạng bất đối xứng.

Đóng góp thực tiễn

Đề tài đã giải quyết bài toán cơ giới hóa khâu gọt vỏ dừa thủ công bằng một giải pháp máy cơ khí bán tự động có chi phí chế tạo thấp, kết cấu đơn giản, sử dụng nguồn điện dân dụng và linh kiện cơ khí tiêu chuẩn trong nước. Kết quả thực nghiệm đo lực cắt ($105,8,\text{N}$) và vận tốc cắt ($1,6,\text{m/s}$) cung cấp cơ sở dữ liệu thực nghiệm phục vụ việc tính toán các máy chế biến dừa tương tự.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế đề tài

  • Thời gian chết của máy còn cao: Thao tác gá đặt dừa, định vị tâm và thu hồi dao cắt sau mỗi chu trình vẫn phải thực hiện bằng tay, chiếm tỷ trọng lớn trong tổng thời gian của một chu kỳ gọt.
  • Giới hạn loại nguyên liệu: Máy chỉ xử lý hiệu quả trên dừa tươi uống nước có xơ mềm; chưa đáp ứng tốt đối với dừa khô, dừa già có lớp xơ cứng hóa gỗ dày hoặc dừa bị biến dạng quá mức.
  • Mức độ tự động hóa: Chưa trang bị hệ thống điều khiển tự động chu trình cắt liên hoàn (thân - đỉnh - đáy).

Hướng nghiên cứu tiếp

  • Thiết kế cải tiến cơ cấu kẹp phôi nhanh bằng khí nén hoặc thủy lực để rút ngắn thời gian gá đặt.
  • Ứng dụng động cơ bước/servo hoặc lập trình PLC/vi điều khiển để tự động hóa toàn bộ đường dẫn dao gọt thân, đỉnh và đáy theo profin quả.
  • Nghiên cứu cơ cấu dao gọt biên dạng tự lựa (biên dạng mềm) để tăng tỷ lệ sạch vỏ lên trên 95% đối với các quả dừa có hình dạng méo.

Giá trị tham khảo

Tài liệu đồ án tốt nghiệp này mang lại giá trị tham khảo cho:

  1. Sinh viên và giảng viên ngành Cơ khí chế tạo máy, Cơ điện tử, Kỹ thuật nông nghiệp: Tham khảo trọn vẹn quy trình thiết kế máy thực phẩm/nông nghiệp, từ bước khảo nghiệm cơ tính vật liệu nông sản, thiết lập phương án động học, tính toán chi tiết máy (động cơ, xích, trục, then, bánh răng côn, vít me) đến chế tạo và thử nghiệm thực tế.
  2. Kỹ sư thiết kế máy chế biến nông sản: Sử dụng các dữ liệu thực nghiệm được đo đạc trực tiếp (lực cắt trung bình $105,8,\text{N}$, vận tốc cắt tối ưu $1,6,\text{m/s}$, cơ tính vỏ dừa) để làm thông số đầu vào cho các dự án máy gọt dừa công nghiệp công suất cao.
  3. Các cơ sở cơ khí chế tạo và vựa dừa: Tham khảo bản vẽ nguyên lý và kết cấu máy bán tự động đơn giản, dễ gia công chế tạo với giá thành phù hợp cho quy mô sản xuất vừa và nhỏ.

Câu hỏi thường gặp

1. Lực cắt trung bình của vỏ dừa tươi và vận tốc cắt tối ưu được xác định bằng bao nhiêu trong đồ án?
Qua đo đạc thực nghiệm trên 10 mẫu dừa tươi bằng lực kế kết hợp máy khoan tay gắn vít, lực cắt tiếp tuyến trung bình xác định được là $105,80,\text{N}$ (dao động từ $99,71,\text{N}$ đến $110,90,\text{N}$). Vận tốc cắt tối ưu xác định qua thực nghiệm là $v = 1,6,\text{m/s}$; tại vận tốc này quá trình cắt diễn ra êm, phoi thoát đều và không bị rung lắc hay kẹt phôi.

2. Đồ án sử dụng động cơ điện và thông số bộ truyền động nào để dẫn động trục quay quả dừa?
Đồ án sử dụng động cơ điện 3 pha kiểu K90S4 có công suất định mức $P_{\text{đm}} = 0,75,\text{kW}$ ($1,\text{HP}$), vận tốc quay đồng bộ $1450,\text{vg/ph}$. Bộ truyền xích con lăn 1 dãy có tỷ số truyền $u_x = 3,8$, số răng đĩa nhỏ $z_1 = 21$ răng, đĩa lớn $z_2 = 79$ răng, bước xích $p = 12,7,\text{mm}$, khoảng cách trục $a = 389,\text{mm}$ với $114$ mắt xích.

3. Cơ cấu nào được lựa chọn để thực hiện 3 chức năng gọt thân, gọt đỉnh và gọt đuôi dừa?
Đồ án chọn Phương án 1 gồm:

  • Gọt thân: Dao tịnh tiến dọc thân dừa bằng cơ cấu vít me - đai ốc kết hợp chuyển động quay của quả dừa.
  • Gọt đỉnh: Bàn nâng mang phôi chuyển động tịnh tiến đi lên nhờ cơ cấu vít me - đai ốc phối hợp bộ truyền bánh răng côn dẫn động từ động cơ, tiếp xúc dao gọt đỉnh cố định nghiêng góc chóp nón.
  • Gọt đuôi: Cụm dao trượt ngang trên ray dẫn rãnh con cá (đuôi én) để gọt phẳng phần đáy dừa.

4. Năng suất thực tế và tỷ lệ làm sạch vỏ dừa của mô hình thử nghiệm đạt mức nào?
Mô hình thực nghiệm đạt năng suất $40,\text{trái/giờ}$ (vượt mục tiêu thiết kế ban đầu là $30,\text{trái/giờ}$). Tỷ lệ gọt sạch vỏ ngoài đạt $90%$ đối với các trái dừa có hình dạng tương đối tròn đều và đạt $80%$ đối với các trái dừa gồ ghề, không đều.

5. Vật liệu chế tạo trục chính (Trục I) và then của máy là gì, thông số chịu tải ra sao?
Trục I được chế tạo từ thép C45 thường hóa có giới hạn bền $\sigma_b = 600,\text{MPa}$, giới hạn chảy $\sigma_{\text{ch}} = 340,\text{MPa}$, đường kính ngõng trục chọn $d = 20,\text{mm}$. Then bằng có kích thước $b \times h = 6 \times 6,\text{mm}$, chiều sâu rãnh then trên trục $t_1 = 3,5,\text{mm}$, đáp ứng đầy đủ các điều kiện kiểm nghiệm độ bền dập và bền mỏi.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế và chế tạo thử nghiệm máy gọt vỏ dừa tươi" của nhóm sinh viên ngành Công nghệ Chế tạo máy, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh đã giải quyết trọn vẹn bài toán cơ giới hóa công đoạn gọt vỏ dừa giải khát phục vụ thương mại. Thông qua việc kết hợp cơ sở lý thuyết cắt thái rau củ quả dạng nêm trượt với phương pháp đo đạc thực nghiệm lực cắt ($105,8,\text{N}$) và vận tốc cắt ($1,6,\text{m/s}$), nhóm tác giả đã hoàn thiện tính toán, thiết kế chi tiết máy và chế tạo thành công mô hình thử nghiệm. Thiết bị đạt năng suất thực tế 40 trái/giờ với tỷ lệ gọt sạch từ 80% đến 90%, cung cấp giải pháp máy cơ khí bán tự động có tính khả thi cao, vận hành an toàn và đóng vai trò tài liệu tham khảo giá trị cho các nghiên cứu phát triển máy sơ chế nông sản tiếp theo.