..

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY BÓC TÁCH
HẠT ĐIỀU

Người hướng dẫn:
Sinh viên thực hiện:

ThS. TRẦN NGỌC HẢI
NGUYỄN CỬU TÂN
LÊ ĐĂNG NHẬT

Đà Nẵng, 2017


Thiết kế và chế tạo máy tách hạt điều

CHƢƠNG 1:
TÌM HIỂU SƠ LƢỢC NGÀNH CÔNG NGHIỆP ĐIỀU

1.1 Sơ lƣợc về lịch sử phát triển
1.1.1 Hạt điều

C
C

R
L
.
T

U
D

Hình 1.1 Hạt điều thơ
Điều có tên khoa học: Anacardium ocidentale
Cây điều có nguồn gốc ở Brazil, khu vực xuất xứ có thể là ở bang Ceara thuộc đông
bắc Brazil, ở đây cho tới nay vẫn còn tồn tại những vùng cây điều rộng lớn. Một thầy
tu cũng là nhà tự nhiên học ngƣời pháp có tên là Thevet đã đến khảo sát ở Brazil 1558,
là ngƣời đầu tiên đã mô tả cây điều trong một chuyên khảo có tựa đề “ the oddities of
antaretic France otherwise known as America and of many lands and islans discovered
in ourtimes” (1558), tác đã kể lại chi tiết việc tiêu dùng trái điều, nƣớc ép trái điều,
việc nƣớng hạt điều trên lửa lấy nhân ăn. Ông cũng là ngƣời có tranh vẽ đầu tiên mơ tả
cây điều cho thấy rõ ngƣời dân địa phƣơng thu hái quả điều và ép trái điều lấy nƣớc
thu vào một vại lớn.
Ngƣời Bồ Đào Nha là những ngƣời đầu tiên đã đƣa cây điều từ Brazil tới châu Á
và châu Phi.
Sinh viên: Lê Đăng Nhật
- 11CDT2
Nguyễn Cửu Tân - 11CDT2

Hƣớng dẫn : ThS. Trần Ngọc Hải


1


Thiết kế và chế tạo máy tách hạt điều

Ở châu Á điều đƣợc đƣa tới Goa ( Ấn Độ) vào năm (1550), tới Cohin (1578), rồi từ
đây nhanh chóng phát tán ra tồn bộ các bờ biển phía tây và phía Đơng Nam của tiểu
lục Ấn Độ cũng nhƣ tới đảo Ceylon, Andamane, nicobar và Indonesia. Điều phát tán
tới Đông Dƣơng, các nƣớc Đông Nam Á và một số đảo nhỏ ở Thái Bình Dƣơng có thể
là do tác nhân là chim chóc, dơi, khỉ và nguời (Bunkil (1935), Jonnson (1973)).
Cũng vào thời gian này ngƣời Bồ Đào Nha đã đƣa hạt điều đến trồng ở các thuộc
địa của họ ở châu Phi là Mozambique và Angola, rồi từ Mozambique phát tán đến
Tanzania và Kenia. Tiếp sau cây điều đã tới Bắc Úc, các đảo Fiji, Hawais. Ở châu Á
và châu Phi cây điều xem nhƣ đã đƣợc địa phƣơng hóa. Ở đây cây điều đã tìm đựơc
các điều kiện tự nhiên đặc biệt phù hợp cho điều kiện sinh trƣởng và phát triển đến
mức làm cho một số nhà thực vật có lúc gán cho điều là cây bản địa châu Á.
Ngày nay cây điều đã trải rộng trong ranh giới vĩ tuyến 300 Bắc và vĩ tuyến
310 Nam. Cây điều đã trở thành một cây ăn quả nhiệt đới quang trọng có tiềm năng
kinh tế rất to lớn.
1.1.2 Sản xuất điều trên thế giới
Bảng 1.1 Một số tác dụng chữa trị bệnh từ cây điều

C
C

R
L
.
T


Nƣớc/khu vực

Sử dụng

Châu Phi

Chất làm cho say, xăm hình trên da

Brazil

Giảm đau, lợi tiểu, trị hen xuyễn, viêm phế quản

Guatemala

Rƣợu uống, thuốc diệt chuột, bệnh về da , mụn cóc

Haiti

Điều trị đau răng, viêm miệng, đái tháo đƣờng

Mexico

Chất ăn mòn, rƣợu , chất độc

Venezuela

Điều trị kiết lị,phong hủi, đau cổ , rát họng

Các nơi khác


Chất cầm máu, rƣợu uống,thuốc diệt cá, hen xuyễn,cảm lạnh

U
D

Đƣợc Philip blazdell( Brazil) trích dẫn ( Interdisciplinary science review, 2000,
vol.25.No 3)
Trồng, chế biến và buôn bán hạt và nhân điều trên thế giới đƣợc Tổ chức Nông lƣơng
của Liên hợp quốc (FAO) ghi nhân từ năm 1900, song khối lƣợng và giá tri buôn bán
các sản phẩm từ điều đến năm 1962 (sau 62 năm) với số lƣơng hạt 330.000 tấn và giá
trị xuất khẩu 46,2 triệu USD. Những quốc gia sản xuất điều chính gồm: Ấn Độ,
Mozanbique, Tanzania, Kenia . 41 năm sau (2003) diện tích điều thu hoạch đã là 3,17
triệu ha, sản lƣợng hạt điều : 1,52 triệu tấn - gấp 4,61 lần. Tổng sản lƣợng hạt điều qua
chế biến: 315.000 tấn, tạo ra giá trị hàng hóa trên 2 tỷ USD/năm các nƣớc dẫn đầu về
sản xuất và chế biến điều là . Ấn Độ, Việt Nam, Brazil, Nigeria. Song song với sản
xuất Và chế biến điều đƣợc gia tăng thì việc xuất nhập khẩu nhân điều càng ngày càng
Sinh viên: Lê Đăng Nhật
- 11CDT2
Nguyễn Cửu Tân - 11CDT2

Hƣớng dẫn : ThS. Trần Ngọc Hải

2


Thiết kế và chế tạo máy tách hạt điều

mở rộng năm 1975 lƣợng nhân điều luôn bán trên thế giới : 90.000 tấn, đến 2002 đã
tăng lên : 186.600 tấn (gấp 2,07 lần).
Nhƣ vậy ngành điều thế giới trong hơn 100 năm qua liên tục phát triển cả trong sản

xuất, chế biến và xuất khẩu, song thị trƣờng tăng trƣởng mạnh là từ 1975 đến 2005 do
nhu cầu tiêu thụ hạt điều tăng và hiệu quả từ trồng - chế biến - tiêu thụ đã mang lại lợi
ích đáng kể cho nông dân, thƣơng lái, doanh nghiệp tham gia vào quá trình phát triển
điều. Đặc biệt là sự hỗ trợ tích cực của khoa học cơng nghệ đã tạo ra các giống điều
thích nghi với điều kiện sinh thái, đạt năng suất , chất lƣợng cao và các quy trình kỹ
thuật sản xuất, chế biến dần đƣợc hoàn thiện hơn.
1.1.3 Ngành công nghiệp Điều Việt Nam
Công nghệ chế biến hạt điều Việt Nam chính là “báu vật”, “bí kíp” vì đã góp phần
vào sự thành cơng của ngành điều trong nƣớc trong vòng 20 năm trở lại đây, làm cho
những quốc gia có ngành sản xuất chế biến điều trƣớc chúng ta hàng trăm năm đi từ
ngạc nhiên này đến ngạc nhiên khác.
Hơn mƣời năm trƣớc, vấn đề xuất khẩu công nghệ chế biến hạt điều của Việt Nam
qua châu Phi cũng đã từng đƣợc đặt ra, nhƣng do gặp phản ứng dữ dội từ báo chí, từ
nhiều cán bộ lão thành và ngƣời có cơng với ngành điều, cuối cùng ý định trên đã
phải gác lại. Bộ Khoa học - Công nghệ và Bộ Nông nghiệp và Phát triển nơng thơn

C
C

R
L
.
T

U
D

cũng đã có cơng văn khơng đồng ý xuất khẩu thiết bị và công nghệ chế biến điều của
Việt Nam.
Tại thời điểm đó, Hiệp hội Điều Việt Nam từng khẳng định: “Công nghệ chế biến

điều là của Việt Nam mà chủ sở hữu là ngành điều Việt Nam”.
Sau 15 năm cạnh tranh trên thƣơng trƣờng, các nhà xuất khẩu (XK) hạt điều VN đã
làm rạng danh đất nƣớc khi vƣợt Ấn Độ, giành ngôi vị đứng đầu thế giới về XK hạt
điều và có thể làm hài lịng các khách hàng khó tính nhƣ: Hoa Kỳ, Trung Quốc, Châu
Âu, Nga, Nhật Bản, Trung Đơng. Tuy nhiên, để có đƣợc thành tựu ngày hơm nay đó
là một q trình sáng tạo khơng ngừng nghỉ của những ngƣời có mong muốn cống
hiến cơng sức của mình vào sự phát triển của ngành điều Việt Nam. Máy tách vỏ hạt
điều tự động là một trong những đóng góp đó.
1.1.4 Các phương pháp chế biến hạt điều.
Chế biến hạt điều chủ yếu là để lấy nhân điều do đó phải đảm bảo đƣợc:
- Khơng để dầu vỏ dính vào nhân.
- Nhân khơng bị vỡ và giữ nguyên đƣợc phẩm chất.
1.1.4.1 Chế biến thủ cơng .
Ƣu điểm:
- Nhân ngun vẹn tới lúc đóng gói đạt tỉ lệ cao 85%.
Sinh viên: Lê Đăng Nhật
- 11CDT2
Nguyễn Cửu Tân - 11CDT2

Hƣớng dẫn : ThS. Trần Ngọc Hải

3


Thiết kế và chế tạo máy tách hạt điều

- Tiêu hao đơn vị hạt điều cho một đơn vị sản phẩm thấp.
- Vốn đầu tƣ xây dựng và mua sắm trang thiết bị ít, thu hồi vốn nhanh.
Nhƣợc điểm:
- Năng suất lao động thấp.

- Sử dụng quá nhiều lao động phổ thơng.
- Vì vậy chế biến thủ cơng chỉ thích hợp với khu vực có nhiều lao động phổ thơng và
tiền công lao động rẽ.
1.1.4.2.Chế biến cơ giới
Ƣu điểm:
- Năng suất lao động cao.
- Môi trƣờng không bị ô nhiễm.
Nhƣợc điểm:
- Nhân vỡ chiếm tỉ lệ cao 49% ở hệ thống va đập. 20-30% ở hệ thống dao cắt từng
hạt.
- Tiêu hao nguyên liệu cho một đơn vị sản phẩm cao.
- Vốn đầu tƣ xây dựng lớn.
Vì vậy chỉ phù hợp với khu vực thiếu nhân lực và chi phí tiền lƣơng cao.

C
C

R
L
.
T

1.1.5.Lưu đồ sản xuất hạt điều
Sản xuất và chế biến điều trong công nghiệp trải qua 13 khâu :
1. Đối với khâu đầu tiên “tiếp nhận nguyên liệu”: Tất cả các lô hàng nguyên liệu khi
đến nhà máy đều phải đƣợc kiểm tra trƣớc khi nhập vào. Nguyên liệu sau khi kiểm
tra, nếu đạt chất lƣợng (cảm quan) mới đƣợc chuyển qua bảo quản trong nhà máy.

U
D


Trƣờng hợp nguyên liệu đạt yêu cầu mới cho phép đƣa vào chế biến hoặc lƣu trữ.
Việc kiểm tra nhƣ vậy, sẽ đảm bảo nguyên liệu nhập vào chế biến đạt các yêu cầu
theo quy định, ngăn ngừa việc sử dụng nguyên liệu có khả năng gây mất an tồn thực
phẩm. Tiến hành kiểm tra theo thứ tự nguyên tắc: Xem xét hồ sơ liên quan đến lô
hàng nguyên liệu, chỉ cho phép nhận các lô hàng khi đảm bảo đủ các yếu tố về nguồn
gốc xuất xứ và độ an toàn cao; Kiểm tra cảm quan nguyên liệu về màu sắc – mùi - vị;
Kiểm tra độ ẩm của nguyên liệu và số hạt/01 kg phải đạt từ 180 hạt trở xuống.
2. Sau khâu tiếp nhận nguyên liệu là “phơi – bảo quản nguyên liệu”: Điều đƣợc phơi
nắng trên nền xi măng sạch đến khi đạt độ ẩm thích hợp <11%.
Sau đó, đóng vào bao và mang vào bảo quản trong kho theo từng lô riêng biệt, để
chờ đƣa vào sản xuất. Điều nguyên liệu đƣợc giữ trong điều kiện khô thoáng, nhằm
tránh trƣờng hợp bị hƣ hỏng, bội nhiễm vi sinh vật gây bệnh (vi khuẩn, nấm mốc).
Yêu cầu vệ sinh chung: sân phơi phải sạch tạp chất (khơng có rác thải), phƣơng tiện
Sinh viên: Lê Đăng Nhật
- 11CDT2
Nguyễn Cửu Tân - 11CDT2

Hƣớng dẫn : ThS. Trần Ngọc Hải

4


Thiết kế và chế tạo máy tách hạt điều

và kho bảo quản hợp vệ sinh – khơ thống. Ngồi ra, trong thời gian lƣu kho sẽ tiến
hành hun trùng, khi có nghi ngờ cơn trùng phát triển trong ngun liệu.
3. Khâu “phân cỡ” có một ý nghĩa nhất định trong việc sàng lọc sơ bộ hạt Điều theo
các cỡ A, B, C, D…để sau này tiện cho việc cắt tách và loại bỏ tạp chất nhƣ đất, đá,
rác… lẫn trong Điều. Sau khi đƣợc phân cỡ, Điều sẽ đƣợc chứa vào các bao và để

theo lơ.
4. Hồn thành 3 cơng đoạn ban đầu, chúng ta sẽ tiếp cận đến khâu “hấp”: Nhằm làm
cho vỏ Điều đƣợc mềm, tạo điều kiện cho giữa lớp vỏ xốp và vỏ lụa tách rời nhau,
thuận tiện cho việc tiến hành cắt tách. Chu trình tiến hành đƣợc triển khai nhƣ sau:
Điều cần đƣợc đƣa vào lồng hấp gia nhiệt, lƣợng hàng mỗi lần hấp 1.600 kg – 2.500
kg, ở áp suất 0,7 kg/cm3 – 2,0 kg/cm2, thời gian hấp từ 20 đến 50 phút (tuỳ theo
nguyên liệu), sau đó hàng đƣợc đƣa ra băng tải xuống nền làm nguội, sau khi làm
nguội sẽ đƣa vào các khay đựng hàng.
5. Khâu “cắt tách”: Yêu cầu công nhân tham gia sản xuất phải đảm bảo yêu cầu hợp
vệ sinh, sức khoẻ; nhà xƣởng - dụng cụ sản xuất cũng phải tuyệt đối vệ sinh. Hạt
Điều đƣợc cắt vỏ, tách nhân bằng dao chuyên dụng; nhằm nâng cao chất lƣợng của
sản phẩm, đáp ứng yêu cầu trong q trình tạo thành sản phẩm. Khâu cắt tách địi hỏi
sự khéo léo và kỹ thuật nhất định của ngƣời cơng nhân. Trong q trình này cần lƣu ý

C
C

R
L
.
T

U
D

thao tác chính xác để tránh trƣờng hợp Điều bị bóc vỏ lụa hoặc bị gãy - vỡ - bị đâm
dao; các sản phẩm cần đƣợc phân biệt với nhau thông qua lô hàng của nhà cung ứng
(theo ngày tháng và mã số sản phẩm phân cỡ).
6. “Sấy” giúp làm chín nhân Điều, tạo điều kiện cho lớp vỏ lụa tách khỏi nhân điều;
diệt vi sinh vật gây bệnh thông qua gia nhiệt, đáp ứng yêu cầu trong quá trình sản

xuất. Nhân Điều đƣợc đƣa vào sấy trong các lò sấy, với thời gian sấy 11 ± 2 giờ. Sản
phẩm sau khi sấy đƣợc cho vào các thùng, chuyển sang khâu bóc vỏ lụa bằng băng
tải.
7. Bây giờ là khâu “bóc vỏ lụa”. Sau khi bóc xong, sản phẩm nhân hạt Điều sẽ mang
dáng hình tựa vầng trăng khuyết, với màu trắng đục mỹ miều. Để đáp ứng yêu cầu
chế biến sản phẩm và nâng cao tính cảm quan của sản phẩm, nhân điều sau khi đã
sấy xong, đƣợc ngƣời công nhân bóc vỏ bằng dao. Cơng nhân tham gia sản xuất khâu
này phải đảm bảo yêu cầu vệ sinh, sức khoẻ; nhà xƣởng, dụng cụ cũng phải đảm bảo
vệ sinh. Trong q trình lột vỏ, cố gắng tránh gãy và khơng đƣợc làm bể nhân Điều,
vì nhƣ vậy sẽ làm mất vẻ thẩm mỹ và giảm giá trị của sản phẩm.
8. Việc “phân loại” để đƣa các sản phẩm về cùng một cỡ - màu, đồng thời loại bỏ
một phần tạp chất có trong sản phẩm. Cơng nhân tiến hành phân theo màu sắc và
kiểm tra lại theo cỡ hạt theo tiêu chuẩn AFI, hoặc theo mẫu yêu cầu của khách hàng.
Sinh viên: Lê Đăng Nhật
- 11CDT2
Nguyễn Cửu Tân - 11CDT2

Hƣớng dẫn : ThS. Trần Ngọc Hải

5


Thiết kế và chế tạo máy tách hạt điều

9. Khâu “hun trùng” có ý nghĩa: Nhằm tăng thời gian bảo quản sản phẩm; tiêu diệt và
ngăn ngừa sự phát triển của cơn trùng trong sản phẩm. Do đó, sản phẩm đƣợc xơng
hơi bằng hố chất PH3 và tn thủ tuyệt đối theo tham chiếu SSOP, có nhƣ vậy sản
phẩm mới đƣợc an tồn tuyệt đối.
10. “Sàng – bao gói – hút chân không”: Để bảo quản sản phẩm đƣợc tốt, tăng tính
cảm quan, hạn chế sự phát triển của vi sinh vật gây bệnh, hạn chế cơn trùng xâm

nhập thì địi hỏi sản phẩm sau khi xơng hơi, cần đƣợc đóng vào các túi PE và hút
chân khơng.
11. Khâu “dị kim loại”: Là công đoạn loại bỏ các kim loại trong sản phẩm có khả
năng gây nguy hiểm cho ngƣời sử dụng. Theo đó, các bao sản phẩm theo từng lơ
đƣợc để lên băng chuyền đi qua máy dị kim loại.
12. Khâu “đóng thùng – ghi nhãn” sẽ đáp ứng yêu cầu của khách hàng, góp phần bảo
quản sản phẩm, hạn chế sự phát triển của vi sinh vật gây bệnh, hạn chế sự xâm nhập
của côn trùng và động vật gây hại. Thông tin trên các thùng sản phẩm, trƣớc khi
chuyển giao vào kho sản phẩm cụ thể gồm: tên sản phẩm, trọng lƣợng tịnh (net
weight), tổng trọng lƣợng (gross weight), tên và địa chỉ của nhà sản xuất, sản phẩm
của Việt Nam, mã số sản phẩm.
13. Khâu cuối cùng trong quy trình sản xuất là “bảo quản – phân phối”: Sản phẩm

C
C

R
L
.
T

U
D

sau khi đóng thùng đƣợc bảo quản tại kho thành phẩm trƣớc khi xuất hàng. Thành
phẩm cần đƣợc bảo quản trong điều kiện thích hợp nhằm duy trì chất lƣợng của sản
phẩm, hạn chế sự phát triển vi sinh vật gây bệnh, hạn chế sự xâm nhập của côn trùng
và động vật gây hại.
1.2 Các phƣơng pháp bóc vỏ hạt điều
Ơng Nguyễn Văn Lãng, trƣởng ban nghiên cứu công nghệ của Hiệp Hội Hạt Điều

Việt Nam, là ngƣời đã từng thành công trong việc chế tạo ra dây chuyền sản xuất hạt
điều từ những năm 1984. Vào tháng 6/2008 ông Lãng đã chế tạo thành công máy tách
vỏ hạt điều tự động ít gây vỡ hạt.
Q trình chế biến chiếc máy tách vỏ hạt điều tự động gây ít vỡ hạt hiện nay đƣợc
phơi thai từ cơng nghệ chế điều của những năm 1982. Đến năm 1984, một nhóm KS
bao gồm: ơng Lê Văn Lãng, ơng Lê Văn Mến, ông Lê Công Thành, ông Nguyễn Minh
Sơn đã bắt tay vào nghiên cứu qua thị trƣờng, qua các tài liệu, lên quy trình sản xuất
và đƣa vào sản xuất thử ở công ty nông sản xuất khẩu TP.HCM. Có thể nói do xác
định chính xác hƣớng nghiên cứu của công nghệ hạt điều là: tách lấy nhân sấy xuất
khẩu sao cho tỉ lệ vỡ và nhiễm dầu là thấp nhất. Nhóm nghiên cứu đã nhanh chóng
thành cơng và chuyển giao công nghệ ở 2 tỉnh Long An và Sông Bé cũ, đặc trƣng của
công nghệ này là chao hạt để cắt. Đến năm 1985 đã hình thành nhà máy chế biến điều,
Sinh viên: Lê Đăng Nhật
- 11CDT2
Nguyễn Cửu Tân - 11CDT2

Hƣớng dẫn : ThS. Trần Ngọc Hải

6


Thiết kế và chế tạo máy tách hạt điều

sau đó chuyển giao công nghệ cho các tỉnh thành trong cả nƣớc, với dây chuyền chế
biến hạt điều giai đoạn này đã giải quyết một số lƣợng lao động nhàn rỗi lúc đó.
Để làm đƣợc cơng nghệ chế biến điều 13 công đoạn mà các nhà máy sản xuất hiện
nay là cả một chặng đƣờng, nhƣng khó khăn nhất vẫn là chế biến ra chiếc dao chẻ hạt
điều. Trong các tài liệu ít ỏi về cây điều ơng Lãng đã vơ tình nhìn thấy là hình vẽ một
lƣỡi dao dùng để cắt hạt điều, lƣỡi dao hình cong. Sau đó cả nhóm bắt đầu chế tạo lƣỡi
dao, lƣỡi dao đầu tiên mang hình dáng một hạt điều, và lƣỡi dao đó có thể cắt đƣợc hạt

điều mà khơng dùng nhiều sức, tiếp đó nhóm kỹ sƣ đã chế tạo ra chiếc máy cắt, phía
dƣới có bàn đạp dùng bằng chân ban đầu chỉ thiết kế có một chân đạp nhƣng nếu dùng
lâu đạp bằng chân thì sẽ lao động sẽ bị chân to chân nhỏ nên nhóm kỹ sƣ làm thành hai
bàn đạp, một chân đạp xuống bập vào hạt điều, chân kia đạp xuống thì con dao tách
hạt điều ra.
Thử nghiệm ban đầu thành cơng, sau đó dao chẻ tiếp tục đƣợc hoàn thiện, ban đầu
khi đạp chân bật hạt điều ra thì bật theo chiều thẳng đứng từ dƣới lên nên dễ văng vào
mắt mà chất acid anacardic rất độc, vì thế nên chuyển cơ chế bật đứng thành xoay
ngang. Một năm sau cải tiến tiếp rãnh trƣợt của dao cắt thành hình mang cá để tránh
độ rơ của bàn trƣợt, tiếp đó là việc nghiên cứu sấy nhân, bóc vỏ lụa rồi phân loại, đóng
gói hút chân khơng…tất cả là quy trình 13 cơng đoạn.

C
C

R
L
.
T

U
D

Từ chiếc máy cắt dùng chân đề đạp, một chân đạp xuống bập hạt điều, chân kia đạp
xuống tách hạt điều ra.Nhóm chúng em đã đƣa ra ý tƣởng chế tạo máy cắt tách vỏ hạt
điều bằng khí nén.
1.3. Một số loại máy bóc tách hạt điều trên thị trƣờng
1.3.1 Máy chẻ hạt điều tự động Đại Hồng Ký

Hình 1.2. Máy chẻ hạt tự động ĐHK

Sinh viên: Lê Đăng Nhật
- 11CDT2
Nguyễn Cửu Tân - 11CDT2

Hƣớng dẫn : ThS. Trần Ngọc Hải

7


Thiết kế và chế tạo máy tách hạt điều

Bảng 1.2. Thơng số kỹ thuật máy chẻ hạt tự động ĐHK
Kích thƣớc tổng

820-530-350(cm)

Trọng lƣợng

2.5 tấn

Nguồn điện sử dung

380v (3 pha )

Năng lƣợng tiêu hao

10kw

Cơng suất


140-160kg/h

Tỉ lệ hạt bể

2%-4%

Tỉ lệ hạt sót lại

2%-4%

Tỉ lệ hạt cạy lại

7%

1.3.2 Máy chẻ hạt điều tự động Cashew Shelling Machine

C
C

R
L
.
T

U
D

Hình 1.3.Máy chẻ hạt điều tự động cashew
Sinh viên: Lê Đăng Nhật
- 11CDT2

Nguyễn Cửu Tân - 11CDT2

Hƣớng dẫn : ThS. Trần Ngọc Hải

8


Thiết kế và chế tạo máy tách hạt điều

Bảng 1.3. Thông số kỹ thuật máy chẻ hạt điều tự động cashew
Công suất hoạt động

6000-6500kg/8h

Điện năng tiêu thụ

< 15Kw/h

Điện áp cung cấp

380v (3 pha )

Kích thƣớc lắp đặt

12m x 4m x 3.5m ( DxRxC)

Nguyên liệu

Hạt điều khô đã qua xử lý


Tỉ lệ hạt bể trên

2%-4%

Tỉ lệ hạt sót lại

<13%

Tỉ lệ hạt cạy lại

7%

1.3.3 Máy chẻ hạt điều bán tự động MEKONG

C
C

R
L
.
T

U
D

Hình 1.4. Máy chẻ hạt điều bán tự động MEKONG

Sinh viên: Lê Đăng Nhật
- 11CDT2
Nguyễn Cửu Tân - 11CDT2


Hƣớng dẫn : ThS. Trần Ngọc Hải

9


Thiết kế và chế tạo máy tách hạt điều

Bảng 1.4. Thông số kỹ thuật máy chẻ hạt điều bán tự động MEKONG
Năng suất

30 - 50 kg/hour

Số line cắt

10 line

Tỉ lệ cắt thành phẩm

95-99%

Tỉ lệ cắt thành phẩm

<5%

Nguồn điện sử dụng

220 V or 380 V

Cơng suất


6w

Khí nén tiêu thụ

0.6 min, flow: 15 litte/min

Kích thƣớc máy

130X90X70 mm

C
C

R
L
.
T

U
D

Sinh viên: Lê Đăng Nhật
- 11CDT2
Nguyễn Cửu Tân - 11CDT2

Hƣớng dẫn : ThS. Trần Ngọc Hải

10



Thiết kế và chế tạo máy tách hạt điều

CHƢƠNG 2:
CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY

2.1. Giới thiệu về đặc điểm và cấu tạo của máy
Máy tách vỏ hạt điều có các kết cấu nhƣ sau:
Bình cấp khí nén có áp suất P = 8 bar = 8. Pa
Pittong A:
=16 mm gắn với trục đẩy hạt vào rãnh
Cơ cấu kẹp hạt bằng lò xo : kẹp chặt hạt
Pittong B:

= 16 mm gắn với trục mang dao( trục quay) để tách hạt vỏ hạt

điều
Sử dụng 2 van 5/2 điều khiển 2 xilanh
Các chi tiết máy : Thân máy , Phiễu chứa hạt , bàn gá dao………..
Dây dẫn khí nén

C
C

2.2. Các chuyển động chính của máy
Dựa vào cơ sở lý thuyết của máy in lụa và yêu cầu, phạm vi thiết kế ta đƣa ra mơ
hình máy in lụa sẽ thiết kế nhƣ sau:
-

R

L
.
T

U
D

Chuyển động 1: pittong A chuyển động mang thanh đẩy hạt điều vào khay dẫn.

Mục đích: mang hạt điều, đƣa tới khay dẫn hạt.
- Chuyển động 2: Chuyển động của bộ phận kẹp bằng cơ cấu kẹp lị xo.
Mục đích: Định vị và kẹp chặt hạt điều.
- Chuyển động 3: pittong B chuyển động mang theo bàn dao chuyển động.
Mục đích: mang dao gạt, đƣa dao đến bàn kẹp hạt điều.
2.3. Nguyên lý hoạt động của máy
2.3.1 Ngun lí hoạt động
Khi cấp nguồn khí có áp suất P= 8 (bar) vào cho hệ thống thông qua dây dẫn khí
nén tới van điều khiển làm cho pittong A, B chuyển động bắt đầu chu trình làm
việc
Đầu tiên xilanh A có tín hiệu : pittong A chuyển động kéo thanh đẩy hạt điều vào
khay dẫn hạt .
Tiếp theo cơ cấu lò xo kẹp chặt hạt vào bộ kẹp hạt điều.
Tiếp đến xilanh B có tín hiệu : pittong B chuyển động mang bộ dao tới bộ kẹp hạt.
Hành trình lặp lại cho tới khi có tín hiệu dừng chu trình .

Sinh viên: Lê Đăng Nhật
- 11CDT2
Nguyễn Cửu Tân - 11CDT2

Hƣớng dẫn : ThS. Trần Ngọc Hải


11


Thiết kế và chế tạo máy tách hạt điều

C
C

R
L
.
T

U
D

Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý
2.3.2 Phương án điều khiển
2.3.2.1 Phƣơng án 1: Điều khiển bằng rơ le
Ƣu điểm:
- Có thể dùng một dịng nhỏ để đóng ngắt một dịng lớn hơn.
- Kết cấu đơn giản.
- Giá thành rẻ hơn các loại điều khiển khác.
- Đƣợc dùng phổ biến trong điều khiển động cơ
Nhƣợc điểm:
- Độ nhạy thấp.
- Hệ số điều khiển thấp.
- Công suất tác động lớn.
Sinh viên: Lê Đăng Nhật

- 11CDT2
Nguyễn Cửu Tân - 11CDT2

Hƣớng dẫn : ThS. Trần Ngọc Hải

12


Thiết kế và chế tạo máy tách hạt điều

-Phức tạp khi bộ điều khiển gồm nhiều rơ le, bố trí sơ đồ đấu dây gặp khó khăn.
2.3.2.2 Phƣơng án 2: Điều khiển bằng PLC
Ƣu điểm:
- Lập trình dễ dàng, ngơn ngữ lập trình dễ học.
- Gọn nhẹ, dễ bảo quản, sửa chữa.
- Dung lƣợng bộ nhớ lớn để có thể chứa đƣợc những chƣơng trình phức tạp.
- Hồn tồn tin cậy trong môi trƣờng công nghiệp.
- Giao tiếp đƣợc với các thiết bị thơng minh khác nhƣ máy tính, nối mạng, các
module mở rộng.
Nhƣợc điểm:
- Giá thành cao so với các sản phẩm khác có chức năng tƣơng tự.
- Giải pháp đơn lẻ, cần tích hợp giao diện ngƣời – máy (HMI).
- Kiến trúc đóng kín, khó tích hợp sản phẩm ngồi.
- Năng lực tính tốn tƣơng đối yếu.
KẾT LUẬN: với những ƣu điểm nội trội, thích nghi với mơi trƣờng công
nghiệp, kết cấu gọn nhẹ, dễ dàng thay đổi theo chƣơng trình phù hợp với mục đích sử
dụng, ta chọn hệ thống điều khiển PLC.

C
C


R
L
.
T

U
D

Sinh viên: Lê Đăng Nhật
- 11CDT2
Nguyễn Cửu Tân - 11CDT2

Hƣớng dẫn : ThS. Trần Ngọc Hải

13


Thiết kế và chế tạo máy tách hạt điều

CHƢƠNG 3:
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG

3.1. Tổng quan về hệ thống khí nén
3.1.1 Những đặc điểm cơ bản
Hệ thống khí nén (Pneumatic Systems) đƣợc sử dụng rộng rãi trong công nghiệp lắp
ráp, chế biến, đặc biệt ở những lĩnh vực cần phải đảm bảo vệ sinh, chống cháy nổ hoặc
ở mơi trƣờng độc hại. Ví dụ, lĩnh vực lắp ráp điện tử; chế biến thực phẩm; các khâu
phân loại, đóng gói sản phẩm thuộc các dây chuyền sản xuất tự động; Trong cơng
nghiệp gia cơng cơ khí; trong cơng nghiệp khai thác khoáng sản…

Các dạng truyền động sử dụng khí nén
+Truyền động thẳng là ƣu thế của hệ thống khí nén do kết cấu đơn giản và linh
hoạt của cơ cấu chấp hành, chúng đƣợc sử dụng nhiều trong các thiết bị gá kẹp các chi
tiết khi gia công, các thiết bị đột dập, phân loại và đóng gói sản phẩm…
+Truyền động quay: trong nhiều trƣờng hợp khi yêu cầu tốc độ truyền động
rất cao, công suất không lớn sẽ gọn nhẹ và tiện lợi hơn nhiều so với các dạng
truyền động sử dụng các năng lƣợng khác, ví dụ các cơng cụ vặn ốc vít trong

C
C

R
L
.
T

U
D

sửa chữa và lắp ráp chi tiết, các máy khoan, mài công suất dƣới 3kW, tốc độ
u cầu tới hàng chục nghìn vịng/phút. Tuy nhiên, ở những hệ truyền động
quay công suất lớn, chi phí cho hệ thống sẽ rất cao so với truyền động điện.
Những ƣu nhƣợc điểm cơ bản
 Ƣu điểm:
+ Do khơng khí có khả năng chịu nén (đàn hồi) nên có thể nén và trích chứa
trong bình chứa với áp suất cao thuận lợi, xem nhƣ một kho chứa năng lƣợng.
+Trong thực tế vận hành, ngƣời ta thƣờng xây dựng trạm nguồn khí nén dùng
chung cho nhiều mục đích khác nhau nhƣ công việc làm sạch, truyền động
trong các máy móc…
+ Có khả năng truyền tải đi xa bằng hệ thống đƣờng ống với tổn thất nhỏ;

+ Khí nén sau khi sinh cơng cơ học có thể thải ra ngồi mà khơng gây tổn hại
cho mơi trƣờng.
+ Tốc độ truyền động cao, linh hoạt;
+ Dễ điều khiển với độ tin cậy và chính xác;
Có giải pháp và thiết bị phòng ngừa quá tải, quá áp suất hiệu quả.

Sinh viên: Lê Đăng Nhật
- 11CDT2
Nguyễn Cửu Tân - 11CDT2

Hƣớng dẫn : ThS. Trần Ngọc Hải

14


Thiết kế và chế tạo máy tách hạt điều

 Nhƣợc điểm:
+Công suất truyền động không lớn. Ở nhu cầu công suất truyền động lớn, chi
phí cho truyền động khí nén sẽ cao hơn 10-15 lần so với truyền động điện
cùng cơng suất, tuy nhiên kích thƣớc và trọng lƣợng lại chỉ bằng 30% so với
truyền động điện;
+ Khi tải trọng thay đổi thì vận tốc truyền động ln có xu hƣớng thay đổi do
khả năng đàn hồi của khí nén khá lớn, vì vậy khả năng duy trì chuyển động
thẳng đều hoặc quay đều thƣờng là khó thực hiện.
+ Dịng khí nén đƣợc giải phóng ra mơi trƣờng có thể gây tiếng ồn.
Ngày nay, để nâng cao khả năng ứng dụng của hệ thống khí nén, ngƣời ta thƣờng
kết hợp linh hoạt chúng với các hệ thống điện cơ khác và ứng dụng sâu rộng các giải
pháp điều khiển khác nhau nhƣ điều khiển bằng các bộ điều khiển lập trình, máy
tính…


C
C

3.1.2 Cấu trúc của hệ thống khí nén
Hệ thống khí nén thƣờng bao gồm các khối thiết bị:

R
L
.
T


Trạm nguồn gồm: Máy nén khí, bình tích áp, các thiết bị an tồn, các
thiết bị xử lý khí nén( lọc bụi, lọc hơi nƣớc, sấy khô…),…


Khối điều khiển gồm: các phần tử xử lý tín hiệu điều khiển và các phần

U
D

tử điều khiển đảo chiều cơ cấu chấp hành.


Khối các thiết bị chấp hành: Xilanh, động cơ khí nén, giác hút…
Dựa vào dạng năng lƣợng của tín hiệu điều khiển, ngƣời ta chia ra hai dạng hệ
thống khí nén:

Hệ thống điều khiển hồn tồn bằng khí nén: trong đó tín hiệu điều khiển

bằng khí nén và do đó kéo theo các phần tử xử lý và điều khiển sẽ tác động bởi khí
nén.

Hệ thống điều khiển điện – khí nén: Trong đó, các phần tử điều khiển
hoạt động bằng tín hiệu điện hoặc kết hợp tín hiệu điện – khí nén.

Từ các cơ sở trên, ta thiết kế hệ thống điều khiển khí nẽn theo sơ đồ sau:

Sinh viên: Lê Đăng Nhật
- 11CDT2
Nguyễn Cửu Tân - 11CDT2

Hƣớng dẫn : ThS. Trần Ngọc Hải

15


Thiết kế và chế tạo máy tách hạt điều

C
C

R
L
.
T

U
D


Hình 3.1. Sơ đồ điều khiển khí nén
3.2. Tính chọn xylanh
3.2.1 Phương án thiết kế cơ khí
Yêu cầu:
1. Máy tách đƣợc điều khô nguyên vỏ
2. Máy làm việc ở chế độ tự động
3. Cơ cấu không phức tạp
4. Năng suất khoảng 4-5kg/1h
5. Tƣ thế làm việc: đứng điều khiển máy
3.2.2 Tính chọn xylanh mang thanh đẩy hạt
3.2.2.1 Tính chọn xylanh


Lực đẩy trên thực tế : Fmax = 30 (N)



Vận tốc lớn nhất : Vmax = 50 (cm/s)

Sinh viên: Lê Đăng Nhật
- 11CDT2
Nguyễn Cửu Tân - 11CDT2

Hƣớng dẫn : ThS. Trần Ngọc Hải

16


Thiết kế và chế tạo máy tách hạt điều




Vận tốc nhỏ nhất: Vmin = 5 (cm/s)

Đây là hệ thống khí nén điều chỉnh bằng tiết lƣu, lƣu lƣợng khí tối thiểu qua
van tiết lƣu cho Qmin = 10 ( cm3 /s )

Qmin lựa chọn dựa trên khả năng dẫn khí tối thiểu của van tiết lƣu


Từ đó ta xác định tiết diện làm việc cần thiết của xylanh :
A3 

Qmin 10

 2(cm2 )
Vmin
5



Chọn đƣờng kính cần xylanh:



Quan hệ về tiết diện của xilanh

 D32

 A3 


= 6 (mm)

 d32

4
4
Ta có đƣợc đƣờng kính xilanh :
4 A3

D3 



 d32 

4.2



C
C

 0,62  17(mm)

R
L
.
T


Để đảm bảo vận tốc lớn nhất thì lƣu lƣợng cần thiết Qmax cẩn đƣợc đảm bảo
Qmax  A3 .Vmax  50.2  100(cm3 )

U
D

Trên cơ sở Qmin và Qmax ta chọn loại van tiết lƣu có thể điều chỉnh đƣợc lƣu
lƣợng từ 10 cm3 /s ÷ 50 cm3 /s


Ta chọn xylanh 3 và


Hành trình: 20mm



Kích thƣớc: 22x42x56mm


Tính chọn áp suất làm việc
Phƣơng trình cân bằng lực :
A3 . p1  A3 . p2  m3 .

dv
 FL 3
dt

FL 3 : tải trọng ngoài
Ở chế độ làm việc ổn định V = const  dv  0 , bỏ qua ma sát, p1 >> p2

dt

(xem p2  0 )
Ta đƣợc:

p1. A3  FL3
p1 

FL 3
3

 0, 24(kg / cm2 )
2
A3  .2

Sinh viên: Lê Đăng Nhật
- 11CDT2
Nguyễn Cửu Tân - 11CDT2

Hƣớng dẫn : ThS. Trần Ngọc Hải

17


Thiết kế và chế tạo máy tách hạt điều

3.2.3 Tính chọn lò xo cơ cấu kẹp hạt
3.2.3.1 Lò xo và thuộc tính của chúng

Hình 3.2 Lị xo

Kim loại và hợp kim đàn hồi với tính chất đặc biệt hiện đang đƣợc sử dụng với
một số lƣợng rất lƣớn trong ngành cơ khí chế tạo , giao thơng vận tải , xây dựng quốc
phòng .

C
C

R
L
.
T

3.2.3.2 Lò xo nén
Các loại lò xo nén của cơng ty đƣợc làm bằng crom silicium có độ bền và độ
cứng cao nhất .

U
D

Hình 3.3. Lị xo nén
Các tham số vật lý
d (đƣờng kính dây) : tham số này cho biết đƣờng kính của dây kim loại đƣợc dùng
để làm lò xo
S(trục) tham số này tƣơng ứng với đƣờng kính tối đa của trục có thể đƣợc đƣa vào
trong lò xo. Dung sai của tham số này là +/- 2% (chỉ định)
Di (Đƣờng kính trong) : đƣờng kính trong của một lị xo đƣợc tính bằng cách lấy
đƣờng kính ngồi của nó trừ đi hai lần đƣờng kính dây. Dung sai khoảng +/-2% (chỉ định)
Sinh viên: Lê Đăng Nhật
- 11CDT2
Nguyễn Cửu Tân - 11CDT2


Hƣớng dẫn : ThS. Trần Ngọc Hải

18


Thiết kế và chế tạo máy tách hạt điều

De (Đƣờng kính ngồi) : đƣờng kính ngồi của một lị xo bằng đƣờng kính trong
cộng với hai lần đƣờng kính dây. Dung sai khoảng +/- 2%
H (khoảng không) : đây là đƣờng kính tối thiểu của khoảng khơng gian trong đó lị
xo có thể hoạt động đƣợc. Dung sai đối với tham số này là +/- 2 % (chỉ định).
P (bƣớc) : khoảng cách trung bình giữa hai vịng xoắn hoạt động liên tiếp của một lò
xo. Dung sai đối với tham số này là +/- 2 % (chỉ định).
Lc (chiều dài khi bị nén tối đa) : chiều dài tối đa của lị xo sau khi bị nén hồn tồn.
Tham số này nằm ở bên phải trên hiình vẽ. Dung sai của tham số này là +/- 15 % (chỉ định).
Ln (chiều dài cho phép) : chiều dài tối đa cho phép sau khi xoắn ở mức tối đa. Nếu
độ xoắn q lớn, lị xo có nguy cơ bị biến dạng (biến dạng không thể phục hồi do lực tác
động). Trong đa số các trƣờng hợp, lị xo khơng có nguy cơ bị biến dạng. Ln = Lc +
Sa với Sa là tổng khoảng cách nhỏ nhất trong giới hạn đàn hồi giữa cách vịng xoắn tích
cực.
L0 (Chiều dài tự nhiên) : chiều dài tự nhiên của lò xo là chiều dài khi lị xo ở trạng
thái khơng bị nén, sau lần nén đầu tiên (nếu cần thiết). Dung sai khoảng +/- 2% (chỉ định)
Số vòng xoắn : tổng số vịng xoắn của lị xo (lị xo trong hình trên có 6 vịng xoắn).
Để tính số vịng xoắn hoạt động, ta lấy tổng số vòng xoắn trừ đi hai vòng xoắn ở hai đầu
mút của lò xo

C
C


R
L
.
T

U
D

R (Độ cứng) : thông số này quyết định khả năng chịu nén của lị xo. Đơn vị tính : 1
DaN/mm = 10 N/mm. Dung sai khoảng +/- 15% (chỉ định)
L1 & F1 (chiều dài ứng với lực F) : lực F1 ứng với chiều dài L1 có thể tính từ cơng
thức sau : F1 = (L0-L1) * R, từ đó suy ra chiều dài L1 : L1 = L0 - F1/R
Mài : để chỉ đầu lị xo có đƣợc mài hay khơng.
Mã số : mỗi lị xo đều có một mã số duy nhất : loại . (De * 10) . (d * 100) . (L0 * 10)
. nguyên liệu . Đối với lò xo nén, loại tƣơng ứng với ký tự C. Nguyên liệu đƣợc ghi bằng
các ký tự sau : A, I, N et S. Ví dụ : Mã sốC.063.090.0100.A là lị xo nén có đƣờng kính
ngồi là 6,3mm, dây thép có đƣờng kính 0,9 mm và lị xo có chiều dài tự nhiên là 10 mm.
Nguyên liệu
A (dây piano) : thép theo tiêu chuẩn DIN 172233 loại C1
I (Inox) : inox 18/8 theo tiêu chuẩn Z10 CN 18.09
N (dây mạ kẽm) : dây thép mạ kẽm dùng làm lò xo
S (Thép Cr-Si) : thép có Crơme-Silicium. Lị xo làm bằng nguyên liệu này sẽ có độ
bền và độ cứng tốt hơn. Loại lò xo này sẽ đƣợc cung cấp từ ngày 2005-03-01
Đặc tính
Đầu mút : tất cả các lị xo nén đều có vịng xoắn nối tiếp ở hai đầu mút.
Độ cứng : Dung sai cho độ cứng của lò xo khoảng +/- 15%
Sinh viên: Lê Đăng Nhật
- 11CDT2
Nguyễn Cửu Tân - 11CDT2


Hƣớng dẫn : ThS. Trần Ngọc Hải

19


Thiết kế và chế tạo máy tách hạt điều

Tính chọn và thiết kế lò xo
Chọn P1 = 20N; P2 = 80; h = 30 mm; D = 10 ÷ 12 mm; V0 = 5m/s; N = 1.107.
P1, P2 Lực kẹp cần thiết từ 2 phía má kẹp làm lị xo biến dạng
H : Hành trình làm việc
D : Đƣờng kính ngoài sơ bộ
V0 Vận tốc dời chỗ lớn nhất của đầu tự do của lò xo khi đặt tải hoặc khi tháo
tải, m/s
N : Độ bền mỏi
Qua bảng 1 của TCVN 2018 – 77 ta thấy lị xo có độ bền mỏi đã cho thuộc loại I.
Theo công thức (2) và lấy khoảng trị số của  từ 0,05 đến 0,25 [xem công thức (1)]
xác định trị số giới hạn của lực P3 (lực lò xo khi biên dạng lớn nhất):

P3 

P2
P2

 87 107 N
1  0,05 1  0, 25

C
C


R
L
.
T

Nằm trong khoảng từ 84 đến 107N, trong bảng của TCVN 2020 – 77 về lò xo loại
I, cấp 1 có các lực P3 sau: 85,0; 90,0; 95,0; 100 và 106 N.
Dựa vào đƣờng kính D cho trƣớc và để có vận tốc giới hạn lớn nhất, chọn lị xo có

U
D

các thơng số sau (lị xo số 355):
P3 = 106N; d = 1,8 mm; D = 12,0 mm; Z1 = 98,93 N/mm; f3 = 1,071 mm.
Đối với lò xo loại I, ứng suất 3 = 0,3 b (bảng 2 của TCVN 2018 – 77). Cho nên
ứng suất tính tốn của dây tìm đƣợc là: 3 = 0,3 .2100 = 63o N/mm2.
Để xác định lại loại lị xo cần tính tỷ số

V0
;
Vg.h

trƣớc hết tính vận tốc giới hạn theo

cơng thức (3) khi  = 0,25:
P2
)
P3
630.0,25


 4,4m / s
35,8
35,8

 (1 
Vg .h 

vo
5, 0

 1, 4  1
vg .h 4, 4

Kết quả nhận đƣợc chứng tỏ có sự va đập giữa các vòng lò xo và nhƣ vậy độ bền
mỏi cần thiết có thể khơng đảm bảo. Nếu lấy những giá trị của lực P3 nhỏ hơn thì tỷ
số

V0
Vg.h

sẽ càng lớn hơn và sự va đập giữa các vòng càng tăng.

Thử chọn lò xo loại II, theo TCVN 2024 – 77, tƣơng ứng với đƣờng kính ngồi cho
trƣớc và lực P3 tính đƣợc ở trên, lị xo có các thơng số sau:
Sinh viên: Lê Đăng Nhật
- 11CDT2
Nguyễn Cửu Tân - 11CDT2

Hƣớng dẫn : ThS. Trần Ngọc Hải


20


Thiết kế và chế tạo máy tách hạt điều

P3 = 95 N; d = 1,4 mm; D = 11,5 mm; Z1 = 37,29 N/mm; f3 = 2,548 mm.
Đối với lò xo loại II, ứng suất 3 = 0,5 b , do đó: 3 = 0,5 . 2300 = 150 N/mm2.
Theo cơng thức (2):  = 1 Tính Vg.h và

V0
Vg.h

P2
P3

=1 -

8,0
=
9,5

0,16.

để xác định lại loại của lò xo:

Vg .h 

1150.0,16
 5,14m / s
35,8


vo
5,0

 0,973  1
v g .h 5,14

Kết quả nhận đƣợc chứng tỏ khơng có sự va đập giữa các vòng lò xo, nhƣ vậy lò
xo này thỏa mãn các điều kiện cho trƣớc, nhƣng vì lị xo loại II có độ bền mỏi giới
hạn cho nên phải chú ý cung cấp các lị xo dự trữ.
Xác định các kích thƣớc cịn lại theo các cơng thức trong bảng 1:
Độ cứng của lị xo theo cơng thức (4):

C
C

R
L
.
T

P P
80  20
Z= 2 1=
= 2,0 N/mm.
h
30

Số lƣợng vòng làm việc theo cơng thức (5):
n=


U
D

Z1
37,29
=
= 18,67 ≈ 18,5
Z
2,0

Độ cứng chính thức của lị xo:
Z=

Z1
37,29
=
=2,02 ≈2,0 N/mm
n
18,5

Nếu lấy số lƣợng vịng tựa (khơng làm việc) là 1,5 vịng thì số lƣợng tất cả các
vịng của lị xo theo cơng thức (6) là:
n1 = n + n2 = 18,5 + 1,5 = 20
Đƣờng kính trung bình của lị xo theo cơng thức (7):
Do = 11,5 – 1,4 = 10,1 mm
Biến dạng, chiều cao, bƣớc của lị xo đƣợc tính nhƣ sau:
F1 =

P1

20
=
= 10,0 mm; (9)
Z
2,0

F2 =

P2
80
=
= 40,0 mm; (10)
Z
2,0

F3 =

P3
95
=
= 47,5 mm; (11)
Z
2,0

H3 = (n1 + 1 – n3) d = (20 + 1 – 1,5) . 1,4 = 27,3 mm; (12)
H0 = H3 + F3 = 27,3 + 47,5 = 74,8 mm; (13)
Sinh viên: Lê Đăng Nhật
- 11CDT2
Nguyễn Cửu Tân - 11CDT2


Hƣớng dẫn : ThS. Trần Ngọc Hải

21


Thiết kế và chế tạo máy tách hạt điều

H1 = H0 – F1 = 74,8 – 10,0 = 64,8 mm; (15)
H2 = H0 – F2 = 74,8 – 40,0 = 34,8 mm; (15)
t = f3 + d = 2,5 +1,4 = 3,9 mm; (16)
Nhƣ vậy các kích thƣớc của lị xo và kích thƣớc biên của cụm lị xo (H1) đã
đƣợc xác định.
Độ bền mỏi có thể tăng đến một giá trị nào đó khi sử dụng, lị xo có lực P3 lớn
hơn số với lực tìm ra trong ví dụ này. Để tìm hiểu về kích thƣớc biên của lị xo cần
tiến hành phân tích bổ sung:
Ví dụ, lấy lị xo có các thơng số theo TCVN 2024 – 77:
P3 = 106N; d = 1,4 mm ; D = 10,5 mm ; Z1 = 50,98 N/mm; f3 = 2,097 mm.
Tính đƣợc 3 = 1150N/mm2 và tính theo thứ tự trên đƣợc:
Qua đó ta thấy lị xo này có khả năng phòng ngừa sự va đập giữa các vòng lớn hơn.
Tiếp tục theo thứ tự nhƣ trên ta tính đƣợc:
n=

50,98
=25,49
2,0

Độ cứng chính thức: Z =

C
C


≈ 25,5;

50,98
≈
25,5

n1 = 25,5 + 1,5 = 27;

U
D

D0 = 10,5 – 1,4 = 9,1 mm;
F1 =

20
=
2,0

10 mm;

F1 =

80
=
2,0

40 mm;

F3 =


106
=
2,0

R
L
.
T

2,0 N/mm;

53 mm;

H3 = (27 + 1 – 1,5)1,4 = 37,1 mm;
H0 = 37,1 + 53 = 90,1 mm;
H1 = 90,1 - 10 = 80,1 mm;
H2 = 90,1 - 40 = 50,1 mm;
t = 2,08 + 1,4 = 3,48 mm.
Nhƣ vậy, nếu sử dụng lị xo có lực P3 lớn hơn sẽ dẫn đến khả năng phòng ngừa
sự va đập giữa các vòng lớn hơn, nhƣng khi đó kích thƣớc biên của cụm lị xo (H1)
sẽ lớn hơn 15,3 mm. Có thể chứng minh rằng nếu ta chọn lị xo có đƣờng kính
ngồi lớn hơn, ví dụ D = 16 mm (lò xo số 314 theo TCVN 2024 – 77) thì đƣờng
kính của cụm máy sẽ tăng, nhƣng kích thƣớc H1 lại giảm.

Sinh viên: Lê Đăng Nhật
- 11CDT2
Nguyễn Cửu Tân - 11CDT2

Hƣớng dẫn : ThS. Trần Ngọc Hải


22


Thiết kế và chế tạo máy tách hạt điều

3.2.4 Tính chọn xylanh nâng hạ bàn gá dao


Lực đẩy trên thực tế : Fmax = 100 (N)



Vận tốc lớn nhất : Vmax = 50 (cm/s)



Vận tốc nhỏ nhất: Vmin = 10 (cm/s)

Đây là hệ thống khí nén điều chỉnh bằng tiết lƣu, lƣu lƣợng khí tối thiểu qua
van tiết lƣu cho Qmin = 10 ( cm3 /s )

Qmin lựa chọn dựa trên khả năng dẫn khí tối thiểu của van tiết lƣu


Từ đó ta xác định tiết diện làm việc cần thiết của xylanh 1:
A1 

Qmin 10


 1(cm2 )
Vmin 10



Chọn đƣờng kính cần pitton:



Quan hệ về tiết diện của xilanh:

 D12
 d12
 A1 
4
4
Ta có đƣợc đƣờng kính xylanh
D1 

4 A1



d 
2
1

= 16 (mm)

C

C

R
L
.
T

:
4.1

U
D


 1,6  19,6(mm)
2

Để đảm bảo vận tốc lớn nhất thì lƣu lƣợng cần thiết Qmax cẩn đƣợc đảm bảo
Qmax  A1.Vmax  50.1  50(cm3 )

Trên cơ sở Qmin và Qmax ta chọn loại van tiết lƣu có thể điều chỉnh đƣợc lƣu
lƣợng từ 10 cm3 /s ÷ 50 cm3 /s


Ta chọn Xylanh 1 có:


Hành trình: 100 mm




Đƣờng kính làm việc: 16 mm



Đƣờng kính xylanh: 40mm


Tính chọn áp suất làm việc
Phƣơng trình cân bằng lực :
A1. p ''1  A1. p ''2  m1.

dv
 FL1
dt

FL1 : tải trọng ngoài
Ở chế độ làm việc ổn định V = const  dv  0 , bỏ qua ma sát, p ''1 >> p ''2
dt

(xem p ''2  0 )
Sinh viên: Lê Đăng Nhật
- 11CDT2
Nguyễn Cửu Tân - 11CDT2

Hƣớng dẫn : ThS. Trần Ngọc Hải

23



Thiết kế và chế tạo máy tách hạt điều

Ta đƣợc:

p ''1 . A1  FL1
p ''1 

FL1
10

 3, 2(kg / cm2 )
A1  .12

3.2.5 Tính chọn gia cơng dao cắt
3.2.5.1 Vật liệu làm dao
Có nhiều loại vật liệu làm dao, nhƣng tùy theo vật liệu gia công, chế độ gia
công mà ngƣời ta chọn vật liệu làm dao cho hợp lý và kinh tế. Để chọn vật liệu làm
dao ngƣời ta xem xét các yêu cầu:
+ Độ cứng : là khả năng không bị biến dạng khi dùng để cắt vật liệu gia công.
+ Độ bền cơ học : Khả năng không bị phá hủy khi chịu lực trong quá trình cắt.
+ Độ bền nhiệt : Khả năng giữ đƣợc độ cứng và độ bền cơ học ở nhiệt độ cao.
+ Độ bền mòn : Khả năng chống lại sự mài mịn trong q trình cắt.
3.2.5.2 Thép dụng cụ
Đây là vật liệu đƣợc dùng làm dụng cụ cắt trƣớc đây, nó là thép cácbon chất lƣợng
cao, có hàm lƣợng các bon cao, ta có thép các bon dụng cụ và thép hợp kim dụng cụ.
a. Thép các bon dụng cụ là thép cácbon chất lƣợng cao, nó có độ cứng và độ
bền mịn khá cao, nhƣng nó lại có độ bền nhiệt thấp ( đến nhiệt độ 200 – 250 oC nó sẽ
mất độ cứng). Ngày nay ngƣời ta chỉ dùng thép cácbon dụng cụ để chế tạo các dụng cụ

C

C

R
L
.
T

U
D

cắt có vận tốc thấp ( khơng lớn hơn 10 – 12 m/phút) nhƣ dao bào, xọc, dụng cụ cắt gỗ,
dụng cụ gia công bằng tay: lƣỡi cứ tay, mũi khoan, tarô-bàn ren, giũa, . . .
b. Thép hợp kim dụng cụ là thép cácbon dụng cụ có thêm các nguyên tố kim
loại khác nhƣ vônfram, crôm, vanadi, silic, mangan để tăng độ bền nhiệt của
dụng cụ cắt. Tuy vậy hiện nay nó cũng chỉ đƣợc dùng chế tạo các dụng cụ cắt
tốc độ thấp. Thép hợp kim dụng cụ thƣờng gặp là thép crôm, thép crôm- niken,
thép crôm – mangan – silic, thép vôn fram, thép vanadi, . .
3.2.5.3 Thép gió
Thép gió thật ra là thép các bon có hàm lƣợng cácbon rất cao (0,95%) và hàm
lƣợng khá cao của vơnfram (18%) crơm (4,6%) . Thép gió có độ cứng, độ bền mịn
cao, nó có độ bền nhiệt khá cao (có khả năng cắt đến nhiệt độ 550 – 600 oC). Tốc độ
cắt đến 50 – 60 mét/phút.
Hiện nay để gia công các vật liệu thông dụng ngƣời ta thƣờng dùng những mác
thép gió: P6M5 ( 6% volfram, 5% molipden), P6M3 ( 6% volfram, 3% molipden), P12
(12% volfram)
Để gia cơng thép khơng gỉ có độ bền cao và thép hợp kim có độ cứng và độ dẽo
cao (trong điều kiện cắt gọt có va đập) ngƣời ta dùng dụng cụ cắt làm bằng thép gió có
mác: P18KM2, P10K5M3, P9K5, P6M5K5, P12M2K8M3, P9M4K8, . . .
Sinh viên: Lê Đăng Nhật
- 11CDT2

Nguyễn Cửu Tân - 11CDT2

Hƣớng dẫn : ThS. Trần Ngọc Hải

24