ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------

LÊ VĂN NHÂN

NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC MÁY
GỌT XỒI

Chun ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí
Mã số: 60.52.01.03

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2015


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS. Nguyễn Thanh Trương

…………….

PGS. TS. Phạm Huy Hoàng

……………

Cán bộ chấm nhận xét 1 : PGS. TS. Trương Nguyên Luân Vũ

Cán bộ chấm nhận xét 2 : PGS. TS. Bùi Trọng Hiếu

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.
HCM ngày 04 tháng 01 năm 2016
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)
1. PGS. TS. Trần Thiên Phúc

Chủ tịch HĐ

2. PGS. TS. Lưu Thanh Tùng

Thư ký HĐ

3. PGS. TS. Trương Nguyên Luân Vũ

UV phản biện 1

4. PGS. TS. Bùi Trọng Hiếu

UV phản biện 2

5. TS. Nguyễn Văn Giáp

Ủy viên

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý
chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

PGS. TS. Trần Thiên Phúc


TRƯỞNG KHOA CƠ KHÍ


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: LÊ VĂN NHÂN

MSHV: 13040393

Ngày, tháng, năm sinh: 16/05/1988

Nơi sinh: Đồng Tháp

Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí

Mã số : 60.52.01.03

I. TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC MÁY GỌT XOÀI
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
-

Khảo sát các biên dạng của quả xoài và nguyên lý gọt vỏ.


-

Xây dựng mơ hình vật lý và mơ hình tính tốn của máy gọt.

-

Phân tích đặc tính động lực học của máy gọt bằng phương pháp giải tích và
mơ phỏng bằng Matlab Simulink.

-

Đánh giá các kết quả thu được và đề ra phương án thiết kế máy.

III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 19/01/2015
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 27/11/2015
V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. Nguyễn Thanh Trương – PGS-TS. Phạm Huy Hoàng
Tp. HCM, ngày 19 tháng 01 năm 2015
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 2

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN
ĐÀO TẠO

TS. Nguyễn Thanh Trương

PGS-TS. Phạm Huy Hồng
TRƯỞNG KHOA CƠ KHÍ

TS. Trần Ngun Duy Phương



LỜI CẢM ƠN

Nghiên cứu đặc tính động lực học máy gọt xồi là một đề tài cịn mới và
đang được nghiên cứu thử nghiệm ở Việt Nam, đòi hỏi kiến thức liên quan đến
nhiều lĩnh vực như cơ khí, sản xuất, nông nghiệp… Khi thực hiện luận văn này,
bản thân học viên cịn ít kinh nghiệm trong nghiên cứu cũng như kinh nghiệm
thực tế để có thể giải quyết triệt để các vấn đề khoa học đặt ra đối với đề tài.
Chính vì thế để hồn thành được đề tài, bên cạnh nỗ lực của bản thân học viên
cịn có sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cơ trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG
Tp. HCM. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới các thầy: TS.
Nguyễn Thanh Trương; PGS-TS. Phạm Huy Hồng, Trung tâm Bảo dưỡng
Cơng nghiệp, trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM.
Chính nhờ những sự giúp đỡ nhiệt tình, trách nhiệm và đầy nhiệt huyết
của các thầy mà bản thân tơi có thêm những kiến thức chuyên ngành, có được
sự tự tin để hồn thành khóa học, hồn thành luận văn này một cách tốt nhất và
ngày càng vững vàng hơn trong công tác chuyên môn.

TP. HCM, ngày 10 tháng 12 năm 2015
Học viên thực hiện

Lê Văn Nhân


TÓM TẮT: Luận văn tiến hành khảo sát nguyên lý máy gọt xồi phù hợp với
đặc điểm, hình dạng của quả xồi Việt Nam. Xây dựng mơ hình vật lý và lập
mơ hình tốn của máy gọt. Ứng dụng lý thuyết vào việc phân tích đặc tính động
lực học của máy gọt bằng hai phương pháp giải tích và mơ phỏng trên phần
mềm Matlab Simulink. Đánh giá kết quả và đề ra phương án thiết kế máy để

nâng cao chất lượng sản phẩm.

ABSTRACT: This thesis surveyed mango peeling machine principles

consistent with the characteristics and profile shape of Vietnam mango fruit.
Building the physical model and creating mathematical model of peeler
machine. Application of the theory to the analysis of dynamic characteristics
peeler machine used two methods: analytical and simulation in Matlab
Simulink software. Assessment results and suggest the alternate design to
improve quality product.


LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ LUẬN VĂN
Luận văn này có trình bày những kết quả nghiên cứu của tơi về phân tích,
đánh giá và nghiên cứu đặc tính động lực học máy gọt xoài. Các kết quả đánh
giá của tơi được phân tích dựa trên mơ hình máy gọt xồi mà tơi đề xuất nghiên
cứu cũng như tham khảo mơ hình một số máy gọt có trên thị trường thực tế.
Các phân tích, đánh giá và trích xuất dữ liệu là hồn tồn trung thực khơng vi
phạm bất cứ điều gì trong luật sở hữu trí tuệ và pháp luật Việt Nam. Nếu sai,
tơi hồn tồn chịu trách nhiệm trước pháp luật.
Tác giả
Lê Văn Nhân


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ............................................................................. 1
Tổng quan ............................................................................................. 1
Tổng quan nghiên cứu của đề tài .......................................................... 2
Mục tiêu của luận văn........................................................................... 9
Nội dung của luận văn .......................................................................... 9

Cấu trúc luận văn .................................................................................. 9
CHƯƠNG 2. TÌM HIỂU NGUYÊN LÝ GỌT ............................................... 11
Phân tích đặc điểm hình dáng quả xồi .............................................. 11
Mơ hình máy gọt phù hợp quả xồi Việt Nam ................................... 12
CHƯƠNG 3. XÂY DỰNG MƠ HÌNH VẬT LÝ VÀ MƠ HÌNH TỐN ..... 18
Mơ hình vật lý..................................................................................... 18
Mơ hình tốn ....................................................................................... 19
CHƯƠNG 4. PHÂN TÍCH ĐỘNG LỰC HỌC DÙNG GIẢI TÍCH ............. 22
Tìm dao động riêng của hệ ................................................................. 22
Mơ phỏng mơ hình tốn trên Matlab Simulink .................................. 23
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI ........ 41
Kết luận............................................................................................... 41
Hướng phát triển của đề tài ................................................................ 41
TÀI LIỆU THAM KHẢO


CHƯƠNG 1.

TỔNG QUAN

Tổng quan
Nơng nghiệp giữ vai trị quan trọng trong phát triển kinh tế, đặc biệt đối
với các nước đang phát triển như nước ta. Khu vực nông nghiệp có thể nói là
một nguồn cung cấp vốn cho phát triển kinh tế. Bên cạnh việc xuất khẩu lúa
gạo thì các loại trái cây cũng là thế mạnh của ngành. Các loại trái cây như: vải,
cam, xoài, bưởi, thanh long...cung cấp cho thị trường trong nước và xuất khẩu
sang Trung Quốc, Hàn Quốc, một số nước ở Châu Âu và Mỹ. Nhiều năm qua
diện tích trồng cây ăn quả khơng ngừng mở rộng và năng suất ngày càng cao.
Tuy nhiên, trái cây xuất khẩu sang các nước có xu hướng giảm do chậm ứng
dụng khoa học kỹ thuật vào sản xuất và chế biến sau thu hoạch.

Xoài là loại cây trồng có tỷ trọng diện tích lớn của Việt Nam. Hiện có
nhiều giống xồi đang được trồng ở nước ta; giống có chất lượng cao và được
trồng tập trung là giống xoài cát Hoà Lộc. Xoài cát Hoà Lộc được phân bố
chính dọc theo sơng Tiền (cách cầu Mỹ Thuận khoảng 20-25 km) với diện tích
4,4 ngàn ha đạt sản lượng 22,6 ngàn tấn. Diện tích xồi Hồ Lộc tập trung chủ
yếu ở tỉnh Tiền Giang (diện tích 1,6 ngàn ha, sản lượng 10,1 ngàn tấn); tiếp
theo là tỉnh Đồng Tháp (873 ha, sản lượng 4,3 ngàn tấn). Ngoài ra, chúng ta
cũng trồng các loại xoài nước ngoài như: Đài Loan, Thái, Xoài Florida…cho
năng suất và giá thành rất cao. Xoài là một trong những loại quả được ưa
chuộng bởi màu sắc và mùi vị hấp dẫn, lại có giá trị dinh dưỡng cao. Tuy nhiên,
giá trị kinh tế không cao do nhiều nguyên nhân hư hỏng trong quá trình thu
hoạch, xử lý và vận chuyển,…Trong đó việc khơng xác định được thời gian trái
xồi chín để có thể bắt đầu thu hoạch chính xác, mà chủ yếu do các yếu tố mang
tính chủ quan như quan sát màu sắc da trái xồi, các thống kê mang tính ước
lượng,… Vì vậy cần phải tiến hành chế biến trái xoài sau thu hoạch thành phẩm
để bảo quản lâu hơn.
Để nâng cao chất lượng và cạnh tranh với các nước trong khu vực đòi hỏi
phải ứng dụng khoa học, kỹ thuật vào qui trình bảo quản quả xồi đồng thời kết
hợp với việc chế biến quả xồi thành phẩm theo hướng cơng nghiệp cho thị
trường là yêu cầu cần thiết. Quả xoài Việt Nam chỉ xuất khẩu ở dạng thô chỉ
qua xử lý bảo quản sau thu hoạch, hiện nay chưa có dây chuyền cơng nghệ nào
chế biến quả xồi thành phẩm. Ngành công nghệ chế biến lương thực, thực
phẩm chưa đáp ứng được yêu cầu và tiềm năng của ngành nông nghiệp nước
ta.
Trong bối cảnh Việt Nam sắp gia nhập Hiê ̣p định Đối tác kinh tế xuyên
Thái Bình Dương (TPP). Lúc đó, thuế nhập khẩu giảm xuống, máy móc, thiết
1


bị trong nước khó có thể cạnh tranh với các nước. Hàng hóa của Việt Nam sẽ

mất dần tính cạnh tranh và mất dần vị thế trong nước. Vì vậy việc đầu tư, nghiên
cứu, ứng dụng khoa học kỹ thuật vào quá trình sản xuất, chế biến là cấp thiết.
Nhìn vào thực trạng hiện nay, chúng ta thấy rằng Nhà nước chưa có sự nhìn
nhận và đầu tư đúng mức cho ngành công nghiệp chế biến thực phẩm, sự phối
hợp giữa các Bộ Ngành liên quan chưa tốt để thúc đẩy ngành công nghiệp chế
biến thực phẩm. Các phát minh sáng chế cịn mang tính đại trà, nhiều ý tưởng
tốt nhưng chưa được nhân rộng vì cơ chế về khoa học cơng nghệ của nước ta
cịn trì trệ.
Nhận thức được vấn đề và thực trạng này, tôi đã chọn đề tài “Nghiên cứu
đặc tính động lực học máy gọt xồi” với mong muốn đóng góp những tri thức
mà mình đã được học ở trường vào một ngành còn khá mới mẻ ở trong nước.
Đề tài mang tính lý thuyết, đồng thời kết hợp với mơ phỏng mơ hình, làm cơ
sở để tối ưu hóa q trình thiết kế máy gọt phù hợp với quả xoài Việt Nam.
Tổng quan nghiên cứu của đề tài
Các loại máy gọt vỏ nói chung đã được thiết kế, phát triển ở nhiều nơi trên
thế giới và trong nước. Ban đầu, máy gọt vỏ ra đời chủ yếu xuất phát từ ngành
công nghiệp thực phẩm để tự động hóa q trình gọt vỏ, chế biến sản phẩm.
Sau này các dạng máy gọt vỏ dần được phổ biến trong các gia đình vì sự tiện
dụng của chúng đem lại.
Trong các dây chuyền chế biến sản phẩm, công đoạn gọt vỏ nằm trong
giai đoạn sơ chế. Chúng đóng một vai trò rất quan trọng đến chất lượng sản
phẩm đầu ra, đồng thời ảnh hưởng rất nhiều đến năng suất của sản phẩm vì
cơng đoạn gọt vỏ thường tốn rất nhiều thời gian. Tùy thuộc vào đặc điểm của
sản phẩm mà có những phương pháp gọt vỏ khác nhau. Tùy thuộc vào đặc điểm
của dây chuyền mà kết cấu của những máy gọt vỏ cũng khác nhau. Có nhiều
kiểu máy khác nhau, nhưng mục đích chung đều tiết kiệm thời gian chế biến,
hạn chế tác động bằng tay người, đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm và tăng
năng suất.
Thiết bị máy gọt đơn giản của Victorio Kitchen có thể dùng để gọt xoài,
táo, khoai tây và một số loại quả tương tự. Trái cần bóc vỏ được gắn chặt vào

một đầu của trục vít, khi quay trục vít nó tịnh tiến và tỳ vào đầu dao cắt và lớp
vỏ được hớt đi, sau khi gọt vỏ xong nó được bổ dọc ra. Cấu tạo đơn giản, tiết
kiệm thời gian chế biến, chủ yếu dùng trong hộ gia đình, năng suất thấp. Loại
máy này phù hợp để gọt các loại trái cây có vỏ cứng. Nhược điểm của loại máy
này khơng gọt được trái cây có lổi cứng như xồi, lớp vỏ cắt đi chổ dày chổ
mỏng khơng đồng đều, khơng gọt được các loại quả có vỏ mềm.
2


Hình 1.1. Thiết bị của Victorio Kitchen
Thiết bị bán tự động của Trung Quốc được bán tại Việt Nam, quả cần bóc
vỏ được cố định bởi các chốt, chuyển động cắt được tạo ra bằng động cơ điện
ở chân đế, dao chuyển động tính tiến dọc để cắt đi phần vỏ, quá trình gọt vỏ tự
động năng suất thấp, chủ yếu dùng trong hộ gia đình. Loại máy này cũng dùng
để gọt các loại quả như xoài, dứa, đu đủ, táo,… Dùng để gọt cho trái cây có vỏ
cứng, trái cây cịn sống, nếu gọt trái cây đã chín thì bề mặt sẽ bị dập.

Hình 1.2 Máy gọt vỏ Trung Quốc

3


Trong cơng nghiệp, máy gọt xồi nằm trong dây chuyền sản xuất, chế biến
hàng loạt, để đảm bảo vệ sinh ăn toàn thực phẩm, hạn chế sự tiếp xúc của con
người trong các khâu chế biến.

Hình 1.3 Máy gọt xồi dạng đĩa
Máy gọt dạng đĩa dùng để gọt xồi cịn sống, hay các loại xồi có vỏ cứng,
hình dạng của quả xồi tương đối trịn. Các đĩa quay có gắn các dao, khi quả
xoài lăn trên các đĩa quay này vỏ sẽ được gọt đi. Kiểu gọt này cho năng suất

cao tuy nhiên bề mặt quả xoài bị dập do va đập liên tục trên trên đĩa, không gọt
hết vỏ nếu quả xồi có hình dạng phức tạp, khơng gọt được các loại quả chín
và mềm.

Hình 1.4 Máy gọt xồi của PND
4


Máy gọt xoài PND của Đức được dùng để gọt các loại xồi có hình dạng
bầu dục tương đối đối xứng hoặc các loại quả có hình dạng tương tự. Loại máy
này có cấu tạo đơn giản, năng suất cao, tiết kiệm thời gian được dùng trong
cơng nghiệp. Quả xồi được phân loại cùng kích cỡ và định hướng sẵn trước
khi đưa vào kịp để cắt. Quả xoài đặt thẳng đứng và quay, dao chuyển động tịnh
tiến và tỳ vào bề mặt quả xoài để hớt đi phần vỏ, quĩ đạo của đầu dao luôn tiếp
xúc với biên dạng quả xoài. Tuy nhiên, máy gọt kiểu này chỉ gọt được các loại
quả có vỏ cứng, bề mặt của quả xồi sau khi gọt có nhiều xọc, lớp vỏ hớt đi
khơng đồng đều, một số loại trái khuyết tật không gọt hết phần vỏ, cần có cơng
đoạn thủ cơng sau khi gọt trên máy.

Hình 1.5 Máy gọt vỏ của Mỹ
Máy gọt vỏ của Mỹ chế tạo được công nhận bằng sáng chế 2005 có tính
tự động hóa và cho năng suất cao, gọt được xoài, cam, wiki, dứa, táo…Dùng
cho cả các loại trái cây có vỏ mềm và cứng. Thiết bị này có cấu tạo phức tạp,
cơ cấu mang dao cắt như một cánh tay robot, đầu dao được điều khiển tự động
theo biên dạng bề mặt của quả. Loại máy này quả được gọt đặt nằm ngang và
quay tròn, dao đặt thẳng đứng và di chuyển theo biên dạng của quả để hớt đi
phần vỏ. Sau khi gọt xong, phần vỏ ở hai đầu cũng được cắt đi tự động, lớp vỏ
hớt đi có chiều dày đồng đều, bề mặt quả sau khi gọt khơng bị nhàu nát và dập,
thích hợp gọt cho các loại quả có vỏ mềm như wiki và cam.


5


Hình 1.6 Máy gọt xồi Pre-Pack Machinery
Máy gọt xồi Pre-Pack Machinery về nguyên tắc hoạt động gần giống như
máy gọt xoài máy gọt xoài của PND. Cơ cấu di chuyển dao để cắt hết vỏ quả
xồi là bộ truyền vít me đai ốc, có thể điều chỉnh được bước dịch chuyển dao,
có thể kết hợp nhiều dao và tự động hóa q trình cấp phơi để tăng năng suất.
Nhược điểm của loại máy này là chiều dày lớp vỏ hớt đi không đồng đều, chổ
dày chổ mỏng, chỉ gọt được các loại quả có vỏ cứng, chất lượng bề mặt khơng
tốt.
Ở Việt Nam có thiết bị máy gọt xồi do Cty TNHH-TM-XNK Cơ khí Tân
Tiến chế tạo. Máy có cấu tạo đơn giản, điều khiển bằng tay, cho nâng suất và
chất lượng không cao, chiều dày lớp vỏ cắt đi không đồng đều, không hớt sạch
hết lớp vỏ, chỉ gọt được xồi sống.

Hình 1.7 Máy gọt xồi Tân Tiến
6


Ở Việt Nam nước ta hiện nay sản lượng rất nhiều và đa dạng về chủng
loại như: xồi cát Hịa Lộc, xồi thanh ca, xồi Đài Loan đỏ, xồi Thái….

Hình 1.8 Xồi cát Hịa Lộc

Hình 1.9 Xồi Đài Loan

Hình 1.10 Xoài thanh ca
7



Hình 1.11 Xồi Thái
Đối với các loại xồi như cát Hịa Lộc, xồi Đài Loan, xồi Thái thì có thể
tự động hóa q trình gọt vỏ bằng máy được vì quả xồi có hình dạng tương
đối đối xứng, có hình bầu dục, xồi Đài Loan, xồi Thái thì có vỏ cứng, xồi
cát Hịa Lộc khi chín thì vỏ mềm hơn, biên dạng đường sinh các loại quả xoài
là đường cong đơn giản. Cịn xồi thanh ca thì khơng thể tự động hóa q trình
gọt vỏ do biên dạng đường sinh quả xồi phức tạp hơn.
Vì vậy, có thể ứng dụng máy gọt xoài ở trên vào điều kiện ở sản xuất nước
ta. Ở các nước phát triển thì máy gọt vỏ các loại trái cây và nông sản được ứng
dụng nhiều vào chế biến lương thực và thực phẩm, thiết bị máy gọt vỏ thì rất
đa dạng. Tuy nhiên, hầu hết các máy móc chỉ chủ yếu tập trung vào khâu thiết
kế máy, và năng suất làm việc chưa chú trọng vào việc nâng cao chất lượng của
bề mặt sản phẩm sau khi gọt.
Hiện nay việc nghiên cứu chế tạo máy gọt vỏ xoài và các loại quả tương
tự ở Việt Nam còn đang ở dạng tiềm năng, chưa đáp ứng được nhu cầu cho
ngành nơng nghiệp. Sản lượng xồi ở nước ta rất lớn cần phải tạo ra sự đa dạng
về sản phẩm của trái xoài. Nếu nhập thiết bị từ nước ngồi thì giá thành cao,
chi phí sản xuất tăng lên. Để hạ giá thành sản xuất, tiết kiệm chi phí, lợi nhuận
cao, sản phẩm tạo ra có tính cạnh tranh cao với các nước cần có máy gọt xồi
vừa đáp ứng được chất lượng gọt vừa có năng suất cao.
Yêu cầu máy phải đảm bảo chất lượng gọt: bề mặt quả xồi sau khi gọt
khơng sần sùi, láng, không bị dập hoặc nhàu nát,...và tăng năng suất, rút ngắn
thời gian gia công. Các yêu cầu này chịu ảnh hưởng bởi rung động của máy và
các thông số công nghệ như: dao cắt, tốc độ cắt và tốc độ đi dao. Từ các yếu tố
8


ảnh hưởng đó chọn đề tài: nghiên cứu đặc tính động lực học mơ hình một máy
gọt phù hợp với quả xoài ở Việt Nam.

Mục tiêu của luận văn
Hiện nay việc nghiên cứu, thiết kế chế tạo máy gọt xoài ở Việt Nam còn
đang ở dạng tiềm năng, mặc dù đã có những máy đã được nghiên cứu nhưng
vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu sản xuất, chế biến quả xồi thành phẩm theo
hướng cơng nghiệp. Đề tài nghiên cứu đặc tính động lực học máy gọt xồi để
tìm ra một nguyên lý gọt phù hợp với trái xoài Việt Nam.
Nghiên cứu nguyên lý của máy gọt vỏ xoài về động học và lực cắt. Phân
tích động lực học của máy: dao động, tải để nâng cao chất lượng gọt. Đưa ra
biện pháp kỹ thuật nâng cao cắt gọt.
Nội dung của luận văn
- Khảo sát nguyên lý máy gọt vỏ xồi
- Đưa ra mơ hình vật lý
- Lập mơ hình tốn
- Giải bằng 2 phương pháp: giải tích và Matlab Simulink
- Phân tích, đáng giá, kết luận
Cấu trúc luận văn
Lời nói đầu
Lời cảm ơn
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN.
CHƯƠNG 2. TÌM HIỂU NGUYÊN LÝ GỌT PHÙ HỢP TRÁI XOÀI
VIỆT NAM
CHƯƠNG 3. XÂY DỰNG MƠ HÌNH VẬT LÝ VÀ MƠ HÌNH TỐN
CHƯƠNG 4. PHÂN TÍCH ĐỘNG LỰC HỌC DÙNG GIẢI TÍCH
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI
Tài liệu tham khảo.
Phụ lục.
9


Kết luận

Chương này trình bày tổng quan về vị trí quả xồi trong ngành nơng
nghiệp của nước ta, hướng đi của quả xoài khi Việt Nam gia nhập TPP và khả
năng cạnh tranh của sản phẩm với các nước. Các nghiên cứu ứng dụng máy
móc, thiết bị trên thế giới vào việc chế biến quả xoài và các loại quả có hình
dáng tương tự theo hướng tự động hóa và cơng nghiệp hóa. Từ đó đưa ra mục
tiêu và định hướng nội dung nghiên cứu của luận văn.

10


CHƯƠNG 2.

TÌM HIỂU NGUN LÝ GỌT PHÙ HỢP QUẢ XỒI
VIỆT NAM

Phân tích đặc điểm hình dáng quả xồi
Ở nước ta xồi rất đa dạng về chủng loại: xồi Cát Hịa Lộc, xoài Cát Chu,
xoài Thanh Ca, xoài Thái, xoài Đài Loan, xồi Úc…Tuy khác nhau về giống
loại nhưng hình dáng quả xồi khơng khác nhau nhiều. Đặc điểm quả thn
dài, trịn mình, co rốn rỏ, đỉnh nhỏ bầu trịn gần cuốn.
Xồi Úc: Hiện nay trồng nhiều ở Khánh Hịa, quả to trịn, vỏ dày và cứng,
thân quả xồi hình bầu dục gần như đối xứng, đỉnh nhỏ, càng về gần cuống thì
càng to trịn. Mặt cắt ngang của quả có tiết diện gần như là hình trịn. Biên dạng
dọc theo quả xồi là đường cong thoải đều.

Hình 2.1 Xồi Úc
Xồi Việt Nam gồm nhiều loại như: xồi cát Hịa Lộc, xoài cát chu, xoài
thanh ca trồng nhiều ở vùng đồng bằng sông Cửu Long. Đặc điểm chung là quả
thuôn dài, vỏ mỏng và mềm hơn xoài so với các giống xoài nhập từ nước ngoài
vào, đỉnh nhỏ, càng về cuống phình to, có loại trịn mình có loại dẹp hai bên,

biên dạng dọc quả xoài uốn cong ở phần đỉnh và hơi thoải ở gần cuốn. Mặt cắt
ngang của quả có dạng gần như elip ở phần đỉnh, càng về gần cuống có dạng
tương đối trịn, có loại gần như elip từ đỉnh đến cuốn.
Từ đặc điểm hình dáng của hai loại quả xồi trên ta thấy tự động hóa
khâu gọt vỏ quả xồi Việt Nam có phần khó hơn nhiều so với xồi Úc. Để tìm
ra ngun lý cắt gọt vỏ quả xoài Việt Nam là phức tạp và khó khăn về cơ cấu
máy, hình dáng dao và thơng số cắt. Trong luận văn này tác giả chỉ tiến hành
thử nghiệm xồi cát Hịa Lộc và xồi Thanh Ca như hình 2.2.

11


Hình 2.2 Các loại xồi Việt Nam
Mơ hình máy gọt phù hợp quả xoài Việt Nam
Để gọt vỏ xoài và các loại quả có hình dáng tương tự có nhiều phương án
tùy thuộc vào đặc điểm của từng loại quả. Nhưng hầu hết các máy đề có chung
đặc điểm đó là quá trình cắt, hớt lớp vỏ gần giống như q trình gia cơng trên
máy tiện. Quả xồi đóng vai trị là phơi quay trịn tạo ra vận tốc cắt, cịn dao
cắt có hình dáng nhất định chuyển động tịnh tiến dọc theo quả xồi để hớt hết
phần vỏ, có trường hợp dao vừa tịnh tiến vừa quay quanh trục của nó, đầu dao
phải ln áp sát bề mặt quả xồi, quả xồi có thể đặt thẳng đứng hoặc nằm
ngang. Để gọt vỏ xồi có ba phương án như hình 2.3.
- Phương án 1: Trái xoài được kẹp thẳng đứng và quay quanh trục của
nó, dao ln tiếp xúc với bề mặt vỏ xoài và chuyển động tịnh tiến từ
dưới lên hoặc từ trên xuống để gọt vỏ xoài.
- Phương án 2: Tương tự phương án 1 nhưng trục mang dao có thêm
chuyển động quay trịn để tăng tốc độ cắt gọt cho nâng suất cao hơn.
- Phương án 3: Quả xoài kẹp nằm ngang và quay quanh trục của nó, cơ
mang dao được đặt thẳng đứng và chuyển động tịnh tiến để cắt hết phần
vỏ.

Từ ba phương án trên tác giả chọn phương án 2 để nghiên cứu.

12


Quả xồi

Quả xồi
Quả xồi
Dao

Dao

Dao

Hình 2.3 Các phương án gọt vỏ xồi
Hình dáng hình và cấu tạo dao gọt cũng là yếu ảnh hưởng đến quá trình
cắt, chất lượng bề mặt của quả sau khi gọt vỏ và năng suất của máy. Do biên
dạng dọc và ngang của quả xoài đều là đường cong nên dao dùng gọt quả xồi
có dạng mặt cong để quá trình cắt xảy ra liên tục theo hết chiều dài của quả,
dao cắt không bị trượt, vỏ xoài được cắt hết. Cơ cấu mang dao phải có tính tự
lựa để dao ln áp sát vào biên dạng của quả xoài, áp lực đẩy dao ấn sau vào
quả xồi cắt đi lớp vỏ có chiều dày khơng đổi tại các mặt cắt ngang dọc theo
quả không thay đổi. Các loại dao gọt xoài hoặc các loại quả tượng tự thường
dùng có hình dạng giống như 3 loại dao hình 2.4. Trong giới hạn nghiên cứu
của đề tài tác giả chọn dao số 2 hình 2.4 để tiến hành nghiên cứu theo phương
án 2 đã chọn ở trên.

Hình 2.4 Hình dạng các loại dao
Một số mơ hình ngun lý gọt vỏ xồi và các loại quả có hình dáng tương

tự được cấp bằng sáng chế.

13


Patent US 2006/0213378 A1

Patent US 2005/0028686 A1

Patent US 3,881,406

Patent WO 2014/097329 A1

14


Hình 2.5 Mơ hình ngun lý một số máy gọt
Từ những phân tích trên và tham khảo các patent, video đưa ra mơ hình
máy gọt xồi như hình vẽ sau:

15


Cụm đỡ dao

Hình 2.6 Mơ hình thí nghiệm máy gọt xồi

Hình 2.7 Cụm đỡ dao
16



Nguyên lý hoạt động: Động cơ (1) làm quả xoài (7) quay tròn tạo chuyển
động cắt, động cơ (2) truyền chuyển động cho vít me (3) nâng bệ đỡ (6) cụm
đỡ dao chuyển động tịnh tiến lên xuống, động cơ (4) làm trục dao (8) quay tròn,
động cơ (5) truyền chuyển động cho bộ truyền bánh răng (12) - thanh răng (10).
Khi gọt vỏ xồi, dao (9) ln tiếp xúc với biên dạng của quả xoài (7) và bệ đỡ
dao di chuyển từ dưới lên dọc theo quả xoài, lực tỳ của dao vào quả xồi nhờ
lực kéo của lị xo (14), lực kéo của lò xo (14) thay đổi nhờ vào bộ truyền bánh
răng thanh răng, giá đỡ toàn bộ động cơ (4) và trục dao quay quanh chốt (13).
Khi gọt xong lị xo (14) về vị trí cân bằng lị xo (13) kéo đầu dao khơng tiếp
xúc quả xồi, cụm đỡ dao đi xuống kết thúc q trình gọt.
Fc

F2

F1

x

Hình 2.8 Sơ đồ động học cơ cấu dao
Kết luận
Trong chương này trình bày đặc điểm cấu tạo, hình dáng, đặc tính của
các loại xồi trên thế giới và Việt Nam, phân tích lựa chọn nguyên lý gọt, tham
khảo phát minh và các loại dao cắt của các máy gọt có liên quan. Từ đó đưa ra
mơ hình thí nghiệm máy gọt vỏ xồi cần nghiên cứu, phân tích ngun lý hoạt
động của máy, các cụm máy, các cơ cấu và đề xuất sơ đồ động học cơ cấu dao.

17



CHƯƠNG 3.

XÂY DỰNG MƠ HÌNH VẬT LÝ VÀ MƠ HÌNH
TỐN

Mơ hình vật lý

Hình 3.1 Mơ hình ngun lý gọt
Để lập mơ hình tốn cho q trình cắt gọt vỏ xồi phải đơn giản hóa máy
gọt vỏ xồi và đưa ra mơ hình vật lý. Trong giới hạn của đề tài chỉ xét đến q
trình cắt gọt vỏ xồi, chỉ nghiên cứu các cơ cấu, các chuyển động có liên quan
trong q trình cắt. Q trình gọt vỏ xồi chia ra làm hai chuyển động giống
như quá trình tiện chi tiết dạng trục: chuyển động cắt và chuyển động chạy dao.
Chuyển động cắt được tạo ra do quả xoài quay quanh trục với vận tốc góc
m. Chuyển động chạy dao là chuyển động dịch chuyển dao tịnh tiến dọc trục
quả xoài. Vì tiết diện mặt cắt ngang của quả xồi là hình ơ van có kích thước
thay đổi dọc theo quả xồi nên suốt q trình gọt vỏ thì dao cắt phải ln tiếp
xúc với bề mặt quả xồi. Mơ hình ngun lý gọt được mơ tả bằng mơ hình vật
lý như hình 3.2. Chuyển động chạy dao là chuyển động tịnh tiến của dao từ
dưới dọc trục quả xoài do vít me đai ốc thực hiện. Chuyển động quay trịn của
dao có tác dụng tăng tốc độ cắt để đơn giản q trình tính tốn bỏ qua chuyển
động này khi lập mơ hình vật lý của máy.
Giả sử quả xồi có độ cứng là km và độ mềm là cm. Thanh răng có khối
lượng m1 ăn khớp với bánh răng có bán kính vịng chia là R, b hệ số nhớt khi
thanh răng trượt trong rãnh. Lị xo có độ cứng k một đầu nối với thanh răng một
đầu nối với bệ đỡ trục dao. Thanh AB có chiều dài (l1+l2) là trục mang dao cắt
có khối lượng m2 và quay quanh trục qua điểm O, khối tâm của thanh AB là
18