tính toán thiết kế máy cắt thái bí đỏ năng suất 400kg h

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ

BỘ MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY CẮT THÁI BÍ ĐỎ
NĂNG SUẤT 400KG/H

CBHD: Nguyễn Văn Cương

SVTH: Nguyễn Vũ Phong
MSSV: 1110465
LỚP: CKCB K37

Cần Thơ, tháng 6/2015


Luận văn tốt nghiệp

CBHD: TS.Nguyễn Văn Cương

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................

SVTH: Nguyễn Vũ Phong

Trang i


Luận văn tốt nghiệp

CBHD: TS.Nguyễn Văn Cương

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ CHẤM PHẢN BIỆN

.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................

SVTH: Nguyễn Vũ Phong

Trang ii


Luận văn tốt nghiệp

CBHD: TS.Nguyễn Văn Cương

NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG CHẤM PHẢN BIỆN

.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................

SVTH: Nguyễn Vũ Phong

Trang iii

Luận văn tốt nghiệp

CBHD: TS.Nguyễn Văn Cương

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên em xin được nói lời cảm ơn chân thành đến gia đình em đã luôn
ủng hộ, khuyến khích động viên và tạo điều kiện thuận lợi nhất cho em trong suốt quá
trình học tập và thời gian làm luận văn tốt nghiệp vừa qua.
Em xin chân thành biết ơn thầy Nguyễn Văn Cương, khoa Công nghệ, trường
Đại Học Cần Thơ đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, truyền đạt nhiều kiến bổ ích cho
em trong suốt quá trình thực hiện luận văn để em hoàn thành tốt đề tài này.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn đến quý thầy cô, trường đại học Cần Thơ đã truyền
đạt kiến thức cho em trong suốt thời gian học tập qua, để em có đủ kiến thức hoàn
thành luận văn.
Cuối cùng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến các bạn cùng lớp Cơ khí chế biến,
khóa 37, khoa Công nghệ, trường Đại Học Cần Thơ đã giúp đỡ tận tình cho tôi trong
quá trình học tập cũng như trong thời gian thực hiện luận văn này.
Do có sự hạn chế về kiến thức, thời gian và kinh nghiệm, nên luận văn không
tránh khỏi sai sót. Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô và các
bạn để luận văn được hoàn thiện hơn.

Cần Thơ, ngày 28 tháng 04 năm 2015
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Vũ Phong

SVTH: Nguyễn Vũ Phong

Trang iv

Luận văn tốt nghiệp

CBHD: TS.Nguyễn Văn Cương

LỜI NÓI ĐẦU

Kiên Giang được nhiều người biết đến là vùng đất văn hóa và du lịch nổi
tiếng với các món ăn hải sản và nhiều địa diểm du lịch nổi tiếng như Hòn Phụ Tử,
đảo Phú Quốc, thiên nhiên còn ban tặng cho nơi đây mảnh đất màu mỡ có thể trồng
được nhiều loại quả ngon không nơi đâu có được, và nơi đây có một loại quả thơm
ngon bổ dưỡng rất nổi tiếng từ mười mấy năm qua có lẽ ai cũng biết đến đó chính là
bí đỏ Vàm Răng. Loại bí đỏ có hương vị thơm ngon lạ kì, có vị dẻo béo, hương
thơm dễ chịu, vị ngọt tự nhiên mà các loại bí khác không có được, bí đỏ có thể chế
biến thành các món ăn bổ dưỡng hàng ngàu của người dân như: bí hầm xương, bí
hầm dừa, bí nấu canh thịt bầm, bí nấu cháo tôm…
Tuy bí đỏ có thể chế biến nhiều món khác nhau nhưng nhìn chung chỉ là chế
biến trong bữa ăn của các hộ gia đình, thì lượng tiêu thụ bí đỏ không thể đáp ứng
với hiện tượng bí đỏ “dội hàng” như hiện nay, cũng như giá trị của quả bí chưa
được tận dụng hết trong sản xuất thực phẩm để đáp ứng cho nhu cầu thực phẩm
ngày càng phong phú trong xã hội. Hiện nay, bí đỏ tiêu thụ chủ yếu là trái tươi. Sau
khi đạt độ chín thu hoạch, thương lái đến mua tại ruộng, phần trái không đạt yêu
cầu sẽ bị bỏ đi, giá rẻ hoặc chỉ làm thức ăn gia súc gia cầm. Đặc biệt, giá bí đỏ ở
ngay thời vụ rất rẻ, ảnh hưởng đến thu nhập người dân. Trong khi đó, nhu cầu về
chất dinh dưỡng từ bí đỏ trong thực phẩm cho người và trong chăn nuôi là rất lớn.
Vì vậy cần có một hệ thống thiết bị để giải quyết vấn đề đầu ra cũng như tăng giá trị
kinh tế cho trái bí đỏ. Đề tài “tính toán thiết kế máy cắt thái bí đỏ năng suất
400kg/h” đã hình thành với mục đích nghiên cứu tính toán thiết kế máy cắt thái bí
đỏ tạo tiền đề cho việc chế tạo một chiếc máy phục vụ cho việc cắt thái bí đỏ, từ đó

giải quyết khâu cắt thái bí đỏ trong hệ thống dây chuyền chế biến bí đỏ. Nhằm nâng
cao chuỗi giá trị của trái bí đỏ hiện nay. Đề tài thực hiện dựa trên các phương pháp:
khảo sát thực tế, tra cứu lược khảo tài liệu, thí nghiệm, nghiên cứu và tính toán thiết
kế máy.
Đề tài đã thực hiện các nội dung: khảo sát tình hình sản xuất tiêu thụ bí đỏ ở
huyện Hòn Đất tỉnh Kiên Giang; nghiên cứu các nguyên lý cắt thái, phân tích lực
cắt cho bí đỏ, từ đó tính toán thiết kế được máy cắt thái bí đỏ; các thông số tính toán
có độ tin cậy cao. Máy được tính toán thiết kế có kích thước tổng thể là: DxRxC =
1135x650x1165 (mm), năng suất 400 kg/h, dựa trên nguyên tắc trục dao quay nằm
ngang. Kết quả thiết kế được thể hiện trên 1 bản vẽ lắp và 9 bản vẽ chi tiết, các bản
vẽ có thể dùng trong chế tạo máy cắt thái bí đỏ.

SVTH: Nguyễn Vũ Phong

Trang v


Luận văn tốt nghiệp

CBHD: TS.Nguyễn Văn Cương

Đây là lần đầu tiên thực hiện việc nghiên cứu thiết kế, giải quyết vấn đề thực
tế, nên đề tài không tránh khỏi sai sót. Rất mong nhận được sự đóng góp của thầy
cô và các bạn.

SVTH: Nguyễn Vũ Phong

Trang vi

Luận văn tốt nghiệp

CBHD: TS.Nguyễn Văn Cương

TÓM TẮT

Năm vừa qua giá bí đỏ bị "tụt dốc" một cách thê thảm chỉ còn khoảng 900200 đồng/kg ở một số nơi như Đồng Nai, Khánh Hòa… Nguyên nhân chính là do
nhiều nơi ồ ạt trồng bí đỏ một cách tự phát ở nhiều hộ gia đình gây ra hiện tượng
"dội hàng" không có đầu ra, mà nhu cầu thực phẩm của xã hội ngày càng phong
phú. Hiện nay, bí đỏ tiêu thụ chủ yếu là trái tươi; sau khi đạt độ chín thu hoạch,
thương lái đến mua tại ruộng, phần trái không đạt yêu cầu sẽ bị bỏ đi, giá rẻ hoặc
chỉ làm thức ăn gia súc gia cầm. Đặc biệt, giá bí đỏ ở ngay thời vụ rất rẻ, ảnh hưởng
đến thu nhập người dân. Trong khi đó, nhu cầu về chất dinh dưỡng từ bí đỏ trong
thực phẩm cho người và trong chăn nuôi là rất lớn. Từ đó, đề tài “tính toán và thiết
kế máy cắt thái bí đỏ năng suất 400 kg/h” được thực hiện, nhằm tạo ra tiền đề cho
việc chế tạo một chiếc máy cắt thái bí đỏ để giải quyết vấn đề đầu ra cho bí đỏ ở
một số nơi như hiện nay. Đồng thời tận dụng được những quả bí không đạt chất
lượng sau khi thu hoạch phải bỏ đi và tăng giá trị kinh tế cho trái bí đỏ.
Trong quá trình thực hiện, đề tài đã khảo sát tình hình sản xuất tiêu thụ bí đỏ
tại huyện Hòn Đất, tỉnh Kiên Giang. Tiến hành thí nghiệm để xác định các thông số
cơ lý của bí đỏ, kết hợp với tài liệu tham khảo. Từ đó, đã tính toán thiết kế máy cắt
thái bí đỏ theo phương pháp cắt bằng đĩa dao quay đặt ngang.
Máy cắt thái bí đỏ được tính toán, thiết kế theo phương pháp cắt thái với đĩa
dao quay năng suất 400 kg/h, máy có thể làm việc liên tục 8 h/ngày. Với thông số
lực cắt thái cần thiết ban đầu là 172,3 N. Máy cắt thái được thiết kế với kết cấu
DxRxC = 1135*650*1165 (mm) gồm hai dao cắt thái, có thể điều chỉnh chiều dày
lát thái. Vật liệu của các bộ phận tiếp xúc với nguyên liệu đều là inox chóng gỉ sét,
để đảm bảo sản phẩm đạt chất lượng cao. Bên cạnh đó máy có bộ phận che chắn
đảm bảo an toàn tuyệt đối cho người sử dụng. Toàn bộ kết quả tính toán thiết kế thể
hiện qua bản vẽ gồm 1 bản vẽ lắp, 9 bản vẽ chi tiết; các bản vẽ này có thể đưa vào

chế tạo máy cắt thái bí đỏ. Máy cắt thái bí đỏ được thiết kế có kết cấu đơn giản, dễ
gia công chế tạo, lắp ghép, vận hành và bảo dưỡng.

SVTH: Nguyễn Vũ Phong

Trang vii


Luận văn tốt nghiệp

CBHD: TS.Nguyễn Văn Cương

MỤC LỤC
CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG ...........................................................................1
1.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ bí đỏ ở nước ta hiện nay. .....................................1
1.2. Nhu cầu sử dụng bí đỏ trong chế biến thực phẩm................................................1
1.3. Qui trình sản xuất bí đỏ. .......................................................................................2
1.4. Lý do chọn đề tài. .................................................................................................3
1.5. Các nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến nghiên cứu. .........................3
CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CẮT THÁI ..................................................4
2. . Khái niệm về cắt thái...........................................................................................4
2.2. êu cầu kĩ thuật. .................................................................................................4
2. . Phân loại. .............................................................................................................4
2. . Nguyên lý làm việc. ............................................................................................5
2. . . Nguyên lý “dao cầu”. ................................................................................5
2. .2. Nguyên lý “bào gỗ”. ..................................................................................5
2.4.3. Nguyên lý thái dạng băm............................................................................5
2. . Lý thuyết cắt thái. .................................................................................................5
2. . . Cơ sở lý thuyết của quá trình cắt thái bằng lưỡi dao. .................................5
2. .2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cắt thái. ............................................7

2. . . Năng lượng cắt thái. .................................................................................14
CHƯƠNG III VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN ..............................17
3.1. Vật liệu bí đỏ. .....................................................................................................17
3.1.1. Giới thiệu. .................................................................................................17
3.1.2. Thành phần chính. ....................................................................................17
. . . Đặc tính sinh học. .....................................................................................18
3.1.4. Công dụng bí đỏ. ......................................................................................18
3.2. Vật liệu làm máy. ...............................................................................................18
3.3. Phân tích và lựa chọn phương pháp cắt thái. .....................................................19
. . Sơ đồ cấu tạo và nguyên lí hoạt động của máy cắt thái thiết kế. ......................19
. . . Sơ đồ cấu tạo. ...........................................................................................19
3.4.2. Nguyên lí hoạt động. ................................................................................20
. . Phương pháp xách định các thông số cơ lý của bí đỏ. .......................................21
. . . Xác định áp suất cắt thái riêng. ................................................................21
. .2. Xác định khối lượng riêng của bí đỏ. .......................................................23
. . . Xác định khối lượng thể tích của bí đỏ. ...................................................23
SVTH: Nguyễn Vũ Phong

Trang viii


Luận văn tốt nghiệp

CBHD: TS.Nguyễn Văn Cương

CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY CẮT THÁI BÍ ĐỎ .........................25
4.1. Các thông số ban đầu. ........................................................................................25
.2. Sơ đồ máy được thiết kế.....................................................................................25
4.3. Tính toán thiết kế bộ phận cắt thái. ....................................................................26
4.3.1. Thiết kế dao ..............................................................................................25

4.3.2. Thiết kế đĩa ...............................................................................................27
4.3.3. Thiết kế tấm kê thái ..................................................................................28
4.3.4. Bố trí dao trên đĩa. ....................................................................................29
4.4. Tính toán lực, moment cắt thái. .........................................................................30
4.4.1. Lực cắt thái ...............................................................................................30
4.4.2. Năng suất lý thuyết của máy thái củ quả ..................................................30
4.4.3. Lực cản cắt thái. .......................................................................................30
4.4.4. Kiểm nghiệm khả năng làm việc của máy ...............................................30
4.5. Tính công suất cần thiết, chọn động cơ điện ......................................................33
4.5.1. Công suất thái củ quả. ..............................................................................33
4.5.2. Công suất cho bộ truyền. ..........................................................................33
4.5.3. Công suất hất lát thái ra ngoài. .................................................................34
4.5.4. Chọn động cơ điện....................................................................................34
4.6. Tính toán, thiết kế bộ truyền đai. .......................................................................34
4.7. Tính toán thiết kế trục. .......................................................................................39
4.7. . Tính đường kính sơ bộ của trục................................................................39
4.7.2. Tính gần đúng trục. ..................................................................................39
4.8. Thiết kế then. ......................................................................................................41
4.9. Thiết kế gối đỡ ổ trục. ........................................................................................42
4.9.1. Tính toán và chọn ổ trục. ..........................................................................42
4.9.2. Bôi trơn ổ lăn. ...........................................................................................43
4.9.3. Che kín ổ lăn.............................................................................................43
4.10. Các chi tiết khác. ..............................................................................................44
4.10.1. Thùng cấp liệu. .......................................................................................44
4.10.2. Bộ phận đỡ thùng. ..................................................................................45
4.10.3. Vỏ máy ...................................................................................................45
4.10.4. Khung máy. ............................................................................................47
4.10.5. Máng thu sản phẩm. ...............................................................................49
SVTH: Nguyễn Vũ Phong

Trang ix


Luận văn tốt nghiệp

CBHD: TS.Nguyễn Văn Cương

4.11. Dung sai lắp ghép. ............................................................................................49
4.11.1.Bảng dung sai và lắp ghép với trục .........................................................50
4.11.2. Dung sai then ..........................................................................................50
4.12. Phân tích tính kinh tế của thiết bị. ............................................................................... 52
4.12.1. Giá đầu tư thiết bị. ..................................................................................52
4.12.2 Phân tích hiệu quả kinh tế của thiết bị. ................................................................ 53
4.13. Kết quả thảo luận. ............................................................................................54
4.13.1. Kết quả tính toán. ...................................................................................54
4.13.2. Thảo luận. ...............................................................................................55
CHƯƠNG V KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ....................................................................... 56
5.1. Kết luận. .............................................................................................................56
5.2. Kiến nghị. ...........................................................................................................56
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................57

SVTH: Nguyễn Vũ Phong

Trang x


Luận văn tốt nghiệp

CBHD: TS.Nguyễn Văn Cương

MỤC LỤC BẢNG

Bảng 2. . Sự liên hệ giữa lực cắt N và độ dịch chuyển của dao S .............................6
Bảng . . Phân tích phương pháp cắt thái theo điểm ...............................................19
Bảng 3.2. Kết quả thí nghiệm xác định áp suất cắt thái ...........................................22
Bảng . . So sánh dao thái lưỡi cong và lưỡi thẳng ................................................26
Bảng 4.2. Thông số kỹ thuật động cơ ......................................................................34
Bảng 4.3. Tính toán thiết kế bộ truyền đai ...............................................................35
Bảng 4.4. Thông số bộ truyền đai A ........................................................................38
Bảng 4.5. Bảng dung sai lắp ghép với trục ..............................................................53
Bảng 4.6. Sai lệch giới hạn của rãnh then ................................................................54
Bảng 4.7. Sai lệch giới hạn của then ........................................................................54
Bảng 4.8. Giá vật liệu chế tạo thiết bị theo giá thị trường .......................................55
Bảng 4.9. Thời gian hòa vốn PBP ............................................................................57
Bảng 4.10. Kết quả tính toán thiết kế .......................................................................58

SVTH: Nguyễn Vũ Phong

Trang xi


Luận văn tốt nghiệp

CBHD: TS.Nguyễn Văn Cương

MỤC LỤC HÌNH

Hình 1. . Sơ đồ quy trình sản xuất bí đỏ ............................................................................... 2
Hình 2.1. Cắt thái không trượt ....................................................................................6
Hình 2.2. Cắt thái có trượt ..........................................................................................6

Hình 2.3. Cạnh sắc lưỡi dao .......................................................................................8
Hình 2.4. Góc cắt thái .................................................................................................8
Hình 2. . Đồ thị phụ thuộc cuả lực cắt thái với độ sâu thái λ .....................................9
Hình 2.6. Đồ thị phụ thuộc của q, Act, Pt với v .......................................................10
Hình 2.7. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của khe hở δ tới công suất N .......................10
Hình 2.8. Góc kẹp χ và điều kiện kẹp ......................................................................11
Hình 2.9. Đồ thị phụ thuộc của q đối với W% ..........................................................12
Hình 2.10. Phân tích vận tốc điểm M của lưỡi dao AB khi tác động vào vật thái ...13
Hình 2.11. Sơ đồ dao thái để tính năng lượng ..........................................................14
Hình 3.1. Bí đỏ nghệ xanh ........................................................................................17
Hình 3.2. Sơ đồ cấu tạo máy cắt thái bí đỏ ..............................................................20
Hình 3.3. Máy kéo nén .............................................................................................21
Hình 3.4. Mô tả thí nghiệm xác định lực cắt bí đỏ ...................................................22
Hình 4.1. Sơ đồ máy cắt thái bí đỏ được thiết kế .....................................................25
Hình 4.2. Dao cắt thái ...............................................................................................26
Hình 4.3. Đĩa lắp dao ................................................................................................28
Hình 4.4. Tấm kê thái ...............................................................................................29
Hình 4.5. Sơ đồ phân tích điều kiện kẹp vật thái giữa cạnh lưỡi dao và cạnh lưỡi
tấm kê thái ................................................................................................................32
Hình 4.6. Sơ đồ phân tích điều kiện trượt của lưỡi dao trên vật thái .......................33
Hình 4.7. Trục ..........................................................................................................39
Hình 4.8. Biểu đồ nội lực .........................................................................................41
Hình 4.9. Then lắp đĩa và bánh đai ...........................................................................43
Hình 4.10. Sơ đồ lực tác dụng ổ trục ........................................................................44
Hình 4.11. Che chắn ổ lăn ........................................................................................46
Hình 4.12. Thùng cấp liệu ........................................................................................47
Hình 4.13. Bộ phận đỡ thùng ....................................................................................48
Hình 4.14. Bộ phận che chắn ....................................................................................49
Hình 4.15. Khung máy ..............................................................................................50
Hình 4.16. Máng thu sản phẩm .................................................................................52

SVTH: Nguyễn Vũ Phong

Trang xii


Luận văn tốt nghiệp

CBHD: TS.Nguyễn Văn Cương

‘
CHƯƠNG I

GIỚI THIỆU CHUNG

1.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ bí đỏ ở nước ta hiện nay
Bí đỏ là loại rau quả đem lại giá trị kinh tế cao trong sản xuất nông nghiệp
nước ta, được trồng phổ biến ở các tỉnh, thành phố như: Khánh Hòa, Kiên Giang,
Đồng Nai… Năm 2014 là năm kỷ lục tăng diện tích trồng bí đỏ ở nước ta, như ở thị
xã Ninh Hòa tỉnh Khánh Hòa diện tích trồng trên 400 ha tăng gần gấp đôi so với
năm 2013. Vì lợi nhuận từ việc trồng bí đỏ và năng suất cao khoảng 1 tấn/công (ấp
Kinh Mới, xã Sơn Bình, huyện Hòn Đất, tỉnh Kiên Giang) nên năm 2014 tình trạng
tự phát trồng bí đỏ nổ ra ồ ạt ở nhiều địa phương, đặc biệt là ở Đồng Nai và Khánh
Hòa. Bên cạnh diện tích trồng tăng thì năng suất cũng tăng đáng kể [8].
Diện tích trồng và năng suất bí đỏ tăng, nên năm 2014 sản lượng bí đỏ tăng
đột ngột, dẫn đến tình trạng dội hàng thị trường tiêu thụ, thương buôn ép giá nhà
vườn, giá bí đỏ những năm trước dao động 6.000 – 8.000 đồng/kg, thì năm 2014 giá
chỉ còn khoảng 900 – 2.000 đồng/kg, các nhà vườn phải rớt nước mắt vì giá quá rẻ
mà còn không có người thu mua, chỉ bán được ít hơn phân nửa sản lượng thu hoạch.
Ở một số địa phương ở tỉnh Khánh Hòa và các huyện thuộc tỉnh Đồng Nai, bí đỏ

chất thành đống chờ người đến mua với giá rẻ “bèo” nhưng vẫn không có người
mua, nhiều nhà dân phải đem bí đỏ băm nhỏ để cho vật nuôi ăn nhưng vẫn không
hết [9].

1.2. Nhu cầu sử dụng bí đỏ trong chế biến thực phẩm
Bí đỏ là loại rau quả chứa nhiều chất dinh dưỡng như vitamin A, chất bột
đường, chất xơ…có lợi cho sức khỏe con người giúp thanh nhiệt mát gan, bổ cho trí
óc. Bên cạnh đó bí đỏ có vị ngọt, béo thơm ngon và chế biến được thành nhiều sản
phẩm khác nhau nên đã trở thành nguồn thực phẩm được rất nhiều người ưa
chuộng.
Nhu cầu thực phẩm của con người ngày càng phong phú, chú trọng đến chất
lượng và giá trị dinh dưỡng. Bên cạnh đó là nguồn thức ăn giàu dinh dưỡng đang rất

SVTH: Nguyễn Vũ Phong

Trang 1


Luận văn tốt nghiệp

CBHD: TS.Nguyễn Văn Cương

cần thiết cho phát triển ngành chăn nuôi qui mô lớn chất lượng cao, mà bí đỏ là loại
rau quả giàu dinh dưỡng có thể đáp ứng được các nhu cầu trên.

1.3. Quy trình sản xuất bí đỏ

Hình 1.1. Sơ đồ quy trình sản xuất bí đỏ
Thời vụ: 1 vụ/năm.Tháng 4 gieo, tháng 7 - 8 thu hoạch. Gieo và thu hoạch
đồng loạt ở các ấp trong xã.

1.4. Lý do chọn đề tài
Như đã nói trên, bí đỏ là loại rau quả rất tốt trong chế biến thực phẩm và
thức ăn chăn nuôi, mà bí đỏ hiện nay lại không có đầu ra, chưa nói đến những quả
SVTH: Nguyễn Vũ Phong

Trang 2


Luận văn tốt nghiệp

CBHD: TS.Nguyễn Văn Cương

thu hoạch không đạt chất lượng có thể bị bỏ đi lãng phí. Vì vậy đề tài “tính toán và
thiết kế máy cắt thái bí đỏ năng suất 400 kg/h” nhằm mục đích thiết kế máy cắt thái
bí đỏ, tạo tiền đề cho việc chế tạo một chiếc máy cắt thái giành cho bí đỏ, dễ dàng
sử dụng với chi phí chế tạo thấp và có chất lượng tương đối tốt, để giải quyết khâu
cắt bí trong dây chuyền thiết bị chế biến thực phẩm từ bí đỏ, góp phần thúc đẩy phát
triển ngành truyền thống, phát triển kinh tế - xã hội cũng như tăng giá trị kinh tế cho
bí đỏ.

1.5. Các nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến nghiên cứu
Nhìn chung, hiện nay hầu như vẫn chưa có nghiên cứu nào được công bố liên
quan đến máy cắt thái bí đỏ, cả trong và ngoài nước.
Trong nước, thời gian qua ở đại học Nông Lâm đã có đề tài nghiên cứu về
“đặc điểm sinh trưởng, năng suất và chất lượng một số giống bí đỏ vụ xuân và vụ
đông tại đại học Nông Lâm”, nhằm xác định chất lượng, năng suất và sự thích nghi
với khí hậu từng giống bí. Ở trường đại học công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh có
nghiên cứu về “nước ép bí đỏ mật ong” nhằm tạo ra sản phẩm phong phú, giàu dinh
dưỡng, tăng giá trị kinh tế cho bí đỏ [12].

Ở nhiều nước trên thế giới, đặc biệt ở Nhật Bản có tiến hành nghiên cứu về
thành phần bí đỏ chín có nhiều carotene giúp sáng mắt, để làm thành phần dinh
dưỡng trong thực phẩm giành cho con người.

SVTH: Nguyễn Vũ Phong

Trang 3


Luận văn tốt nghiệp

CBHD: TS.Nguyễn Văn Cương

CHƯƠNG II

CƠ

2. .

L TH

T V CẮT TH I

hái niệm về cắt thái

Cắt thái là quá trình làm nhỏ (thái) rau thành những đoạn (dài, ngắn) hoặc củ
quả thành những lát (dày, mỏng), cắt định hình các loại sản phẩm theo yêu cầu để
làm thực phẩm, hoặc sấy khô đóng gói trong lĩnh vực chế biến thực phẩm hay trong
bảo quản.

2. .

êu cầu thu t
Máy cắt thái phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật sau:
- Thái được nhiều loại sản phẩm khác nhau.
- Điều chỉnh được chiều dài đoạn thái hoặc bề dày lát thái.
- Khi thái không làm nát, ép mất nhiều nước trong rau, củ; nhưng thái thân cứng cần
- làm mềm đoạn thái; lát thái củ quả cần đảm bảo đều, ít vụng vỡ.
- Có đủ bộ phận cơ khí hóa cung cấp rau củ vào máy và thu các đoạn thái, lát thái
ra.
- Phải có năng suất cao.
- Phải có chi phí năng lượng riêng thấp. (khoảng kWh/t).
- Phải dễ điều chỉnh chăm sóc, sử dụng thuận tiện, dễ mài dao.
- Có cấu tạo gọn, bền vững, có các bộ phận che chắn, bảo đảm an toàn lao động.

2. . Ph n lo i
Theo nguyên lí làm việc: máy thái, máy băm.
Theo hình dạng của bộ phận cắt: máy thái kiểu đĩa, kiểu trống, kiểu ly tâm.
Theo vị trí lắp đĩa dao: máy thái kiểu đĩa đứng, kiểu đĩa ngang, kiểu đĩa nghiêng.
Theo loại thức ăn: máy thái rau cỏ, máy thái củ quả, máy băm rau cải.
Theo cách truyền động: máy thái quay tay, đạp chân, có động cơ.
Theo cách bố trí sử dụng: máy thái tĩnh tại, lưu động.

SVTH: Nguyễn Vũ Phong

Trang 4


Luận văn tốt nghiệp

CBHD: TS.Nguyễn Văn Cương

2.4. Nguyên lý làm việc
2.4.1. Nguyên lý dao cầu
Bộ phận gồm có một lưỡi dao thái chuyển động (quay) và lưỡi dao cố định
(tấm kê thái). Vật cần thái được nén và đưa vào khe hở giữa hai lưỡi dao và được
cắt đứt ở đó. Nguyên tắc thái này thường được dùng trong máy thái rau cỏ rơm.
2.4.2. Nguyên lý bào g
Lưỡi dao được lắp ở khe thủng của thân đĩa (hoặc trống) sẽ cắt, nạo vật thái
đang tựa vào mặt thân lắp dao đó thành những lát (dày mỏng tùy theo khoảng cách
tù lưỡi dao đến mặt thân lắp dao), lát thái sẽ trượt lên trên mặt dao, chui qua khe
thủng mà thoát qua mặt kia của thân lắp dao. Nguyên tắc này thường dùng trong
máy thái củ, quả.
2.4.3. Nguyên lý thái d ng băm
Theo nguyên lí băm ướt “băm b o dưới nước”, nghĩa là rau củ bỏ vào thùng
đựng nước, còn các dao băm lắp vào một trục quay (kiểu lưỡi phay) băm vào khối
rau củ vừa được băm nhỏ vừa được xoay tròn cùng với nước trong thùng và càng dễ
băm nhỏ hơn.

2.5. Lý thuyết cắt thái
2.5.1. C sở lý thuyết c a quá trình cắt thái b ng lư i dao
Theo Gơriatskin, có hai trường hợp cắt thái là cắt thái có trượt và cắt thái
không có trượt.
- Cắt thái không có trượt (chặt bổ): khi cắt thái, góc nhị diện của lưỡi dao bổ vào vật
thái; rồi hai mặt lưỡi dao ép dần vật thái mà tiếp tục tách phần tử vật thái ra.

SVTH: Nguyễn Vũ Phong

Trang 5

Luận văn tốt nghiệp

CBHD: TS.Nguyễn Văn Cương

Hình 2.1. Cắt thái không trượt
Cắt thái có trượt: khi lưỡi dao cắt vật thái, có chuyển động trượt của lưỡi dao theo
vật thái.

Hình 2.2. Cắt thái có trượt
Thí nghiệm của Viện sĩ Gơriatskin V.P. đã chứng minh rằng lưỡi dao khi thái mà có
trượt được trên vật thái sẽ giảm được lực thái cần thiết và tăng chất lượng thái so
với cắt thái không có trượt.
ùng một cân Roobecval, trên đĩa A lần lượt đặt đặt những quả cân N (g) nặng
khác nhau, bên đĩa kia thay bằng lưỡi dao B lắp lưỡi quay lên trên. Thí nghiệm cắt
những cọng rơm C có bộ phận giữ và đ cọng rơm vào lưỡi dao, đồng thời di
chuyển được cùng với cọng rơm bằng tay kéo dọc cạnh sắc lưỡi dao với những độ
dịch chuyển S (mm), kết quả được trình bảy ở bảng 2. .

SVTH: Nguyễn Vũ Phong

Trang 6


Luận văn tốt nghiệp

CBHD: TS.Nguyễn Văn Cương

ảng . . ự liên hệ gi a lực cắt N và đ d ch chuy n c a dao
N(gram)

600
500
400
300
200
100
S(mm)
1.5
2
8
20
100
160
Viện sĩ Gơriatskin đưa ra công thức:
S=A.e-N
hoặc
N3s = const.
Từ đó Gơriatskin nhận định rằng: quá trình cắt thái có trượt là quá trình lưỡi dao
cưa đứt vật thái: vì lưỡi dao dù rất sắc nhưng khi soi qua kính hiển vi cũng thấy
răng lồi l m như những lưỡi cưa.
2. . . Các yếu t ảnh hưởng đến quá trình cắt thái
2. . . . p suất cắt thái riêng
Là đại lượng đặc trưng cho quá trình cắt thái bằng lưỡi dao và được tính
bằng công thức:
q

Q
( N / cm)
S

Trong đó:

(N) là lực thái
S là chiều dài đoạn dao thái
Nếu cắt thái không trượt thì:
- Đối với rơm: q
0
20 N/cm
- Đối với rau cỏ: q
0 80 N/cm
- Đối với củ quả: q 20
0 N/cm
Khi cắt thái các vật đàn hồi, áp suất riêng gây ra hai giai đoạn: đầu tiên là lưỡi dao
nén ép vật thái, rồi đến cắt đứt vật thái. Trong quá trình lưỡi dao đi vào vật thái, còn
phải khắc phục các lực ma sát T1 do áp lực cản của vật thái tác động vào mặt bên
của dao, và T2 do vật thái dịch chuyển bị nén ép tác động vào mặt vát của cạnh sắc
lưỡi dao.
Nếu gọi Pt là lực cản cắt thái thì lực xác định theo công thức:
Q = Pt + T1 + T2cosσ
Trong đó σ là góc mài lưỡi dao.
2. . . . Đ sắc c a lư i dao
Được đo bằng bề dày s của lưỡi dao. Thường độ sắc cực tiểu của lưỡi dao đạt
tới smin = 20
0 m và s không vượt quá 00 m.

SVTH: Nguyễn Vũ Phong

Trang 7

Luận văn tốt nghiệp

CBHD: TS.Nguyễn Văn Cương

s

Hình 2.3. Cạnh sắc lưỡi dao
Độ sắc của lưỡi dao càng lớn thì áp suất riêng q càng tăng
q = s.σc
σc là ứng suất cắt của vật thái.
2. . . . G c cắt thái α
Ảnh hưởng đến độ dày lát thái, đến lực cản cắt thái. Góc này được hợp bởi
hai góc: góc đặt dao β và góc mài dao σ.
α β+σ

Hình 2.4. Góc cắt thái
- Góc đặt dao β tính toán thiết kế sao cho lớp rau củ được thái xong và tiếp tục được
cuốn vào không chạm vào mặt dao tránh ma sát vô ích.

SVTH: Nguyễn Vũ Phong

Trang 8


Luận văn tốt nghiệp

CBHD: TS.Nguyễn Văn Cương

- Góc mài dao σ đã được Reznik N.E nghiên cứu và đề xuất công thức thể hiện ảnh
hưởng đến lực cắt thái như sau:

Qth = Pt + c.tg σ
Trong đó:
c – hệ số thứ nguyên. N/cm.
Qth – lực cắt thái tới hạn cần thiết.
Pt – lực cản cắt thái, N.
Góc mài dao σ cần phải nhỏ, nên vì độ bền vật liệu làm dao có hạn nên thường lấy σ
= 12 ÷ 150 (tấm kê thái σ’ 2
00) đối với rau cỏ rơm, và lấy σ
8 2 0 đối với
củ quả.
2. . . . Đ bền c a v t liệu làm dao
ao có chất lượng tốt thì lâu cùn, thái tốt. Khi đó công để lưỡi dao nén lớp
vật thái sẽ ít tốn hơn và công cắt thái cũng nhỏ hơn.

Hình 2.5. Đồ thị phụ thuộc của lực cắt với độ thái sâu λ
2. . . . V n t c c a dao thái
Vận tốc dao thái ảnh hưởng đến quá trình cắt thái.
Theo Re nik, ta có thể tính lực cắt thái Pt theo công thức thực nghiệm:
Pt = 75.10-0,0019q.v2,6 + 40
Vận tốc tối ưu bằng
0 m/s.

SVTH: Nguyễn Vũ Phong

Trang 9


Luận văn tốt nghiệp

CBHD: TS.Nguyễn Văn Cương

Hình 2.6. Đồ thị phụ thuộc của q, Act, Pt với v
2. . . .

h hở

gi a c nh sắc c a lư i dao và c nh sắc c a tấm ê

Thực nghiệm cho ta thấy: khe hở δ có một giới hạn thích hợp đối với mọi vật
thái.vật thái càng mảnh thì khe hở δ càng cần nhỏ; vì nếu δ quá lớn, lưỡi dao lưỡi
dao có thể bẻ gập than vật thái xuống lọt vào khe hở và kéo đứt nó, giảm chất lượng
cắt. nhưng δ cũng không thể quá nhỏ, vì đĩa lắp dao ( nhất là trống lắp dao ) đều có
độ dịch chuyển dọc trục cho phép; và gối đỡ cũng có độ dịch chuyển dọc trục cho
phép. Nếu δ quá nhỏ, có thể làm dao chém vào tấm kê gây hư hỏng máy.

Hình 2.7. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của khe hở δ tới công suất N
- Đối với máy thái rau: δ ≤ 0, mm
- Đối với máy thái kiểu trống quay có số vòng quay lớn: δ

SVTH: Nguyễn Vũ Phong

,

, mm.

Trang 10


Luận văn tốt nghiệp

2. . . . Điều iện

CBHD: TS.Nguyễn Văn Cương

p v t thái gi a c nh lư i dao và c nh lư i tấm ê thái

Xét vị trí cạnh sắc AC của lưỡi dao và cạnh sắc AB của tấm kê thái.

Hình 2.8. Góc kẹp χ và điều kiện kẹp
χ gọi là góc kẹp khi thái
Lực tác dụng ở điểm M : lực ma sát và lực pháp tuyến N
Lực tác dụng ở điểm M’: ’ và N’
Lực tổng hợp do lưỡi dao là R
Lực tổng hợp do tấm kê là R’
φ1 là góc cắt trượt của cạnh sắc lưỡi dao với vật thái.
φ2 là góc cắt trượt của cạnh sắc tấm kê với vật thái.
Ta có:
N T+S
N’ T’ + S’
Điều kiện để vật thái được kẹp chặt là:
≥ T
’ ≥ T
N.tgφ1
’ N’.tgφ2
(φ1, φ2 là các góc ma sát)
 N.tg φ1 ≥

N.tg



2

SVTH: Nguyễn Vũ Phong

Trang 11


Luận văn tốt nghiệp

N.tg φ2 ≥

CBHD: TS.Nguyễn Văn Cương

N.tg


2


2

2

 φ1 ≥
φ2 ≥

Hay φ1 + φ2 ≥ χ
Ngược lại thì vật thái sẽ không được kẹp chặt.
Vậy điều kiện để vật thái đứng yên là góc kẹp χ phải nhỏ hơn tổng hai góc ma sát
giữa vật thái với lưỡi dao và vật thái với tấm kê thái.

Nếu φ1 φ2 φ
ta có: 2φ ≥ χ.
2. . .8. Đ bền và chất lượng c a v t thái
Độ ẩm của vật thái cũng ảnh hưởng đến độ bền của vật thái và quá trình cắt
thái. Khi độ ẩm còn thấp (8 ÷ 15%) áp suất cắt thái riêng tăng dần, nhưng khi W >
15% thì áp suất cắt riêng lại giảm đi.
q N/cm

11

8

6

8

15

35

W%

Hình 2.9. Đồ thị phụ thuộc của q đối với W%

SVTH: Nguyễn Vũ Phong

Trang 12