BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGUYỄN ĐÌNH VŨ

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY BÓC VỎ TỎI TỰ ĐỘNG

NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204

S KC 0 0 4 0 0 7

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2013


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGUYỄN ĐÌNH VŨ

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY BÓC VỎ TỎI TỰ ĐỘNG

NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2013


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

Địa chỉ liên lạc: 93 Phƣơng Danh, Đập Đá, An Nhơn, Bình Định
Điện thoại nhà riêng: 0983.314.489
E-mail:
II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO:
1. Đại học:
Hệ đào tạo: Chính qui

Thời gian đào tạo từ 09/2000 đến 01/2005

Nơi học: Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TPHồ Chí Minh
Ngành học: Cơ Khí Chế Tạo Máy
Môn thi tốt nghiệp: Pro/Engineer, PLC, Khí nén
Ngày & nơi thi tốt nghiệp: 01/2005 tại Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP
TP.HCM
III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP
ĐẠI HỌC:
Thời gian
2005 – 2007

Nơi công tác

Công việc đảm nhiệm

Công ty TNHH Nissei Electric VN

Nhân viên kỹ thuật

2007-2009

Công ty TNHH Hankook Tower Crane

huyết, nhiệt tình hƣớng dẫn, góp ý và động viên tôi trong suốt thời gian thực hiện
luận văn.
Cảm ơn quý thầy cô Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TPHCM đã tận
tình giảng dạy, truyền đạt những kiến thức nền tảng và chuyên môn cho tôi trong
thời gian qua. Cảm ơn quý thầy cô trong khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy đã tạo điều
kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình làm bài đến khi hoàn thành.
Cảm ơn Ban Giám Hiệu và quý thầy cô Trƣờng Cao Đẳng Nghề Cơ Điện,
Xây Dựng và Nông Lâm Trung Bộ đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành
khóa học.
Cảm ơn gia đình, bạn bè và những ngƣời thân luôn luôn động viên, giúp đỡ
tôi trong quá trình học tập và thực hiện luận văn này.
Xin chân thành cảm ơn!

iii


TÓM TẮT
Đề tài: “Thiết kế, chế tạo máy bóc vỏ tỏi tự động” bằng khí nén với năng
suất: 43 -72kg/h. Trong cuốn luận văn này, nôi dung đƣợc trình bày nhƣ sau:
Tìm hiểu về các giống tỏi đƣợc trồng ở Việt Nam. Chọn giống tỏi thích hợp
để thử nghiệm bóc vỏ tỏi. Khảo sát các phƣơng pháp bóc vỏ tỏi và lựa chọn phƣơng
án thiết kế.Tính toán vận tốc khí thoát ra từ đầu phun. Từ đó, tiến hành thử nghiệm
khả năng bóc vỏ tỏi . Xác định cách bố trí các đầu phun trên buồng bóc và s ử dụng
phần mềm ANSYS 12 để mô phỏng dòng khí chuyển động để phân tích vận tốc,
mật độ dòng khí và mật độ rối trong buồng bóc. Từ đó, lựa chọnphƣơng án tối ƣu
để chế tạo mô hình buồng bóc. Thử nghiệm và đánh giá khả năng bóc vỏ tỏi trong
buồng bóc. Tính toán, thiết kế máy bóc vỏ tỏi. Chế tạo, lắp ráp và kiểm tra để hoàn
thiện máy.

ABSTRACT

1.1

Đặt vấn đề......................................................................................................1

1.2

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn đề tài .............................................................2

1.3

Mục tiêu nghiên cứu đề tài ............................................................................4

1.4

Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu .................................................................4

1.4.1

Đối tƣợng nghiên cứu ....................................................................................4

1.4.2

Phạm vi nghiên cứu .......................................................................................4

1.5

Phƣơng pháp nghiên cứu ...............................................................................5

1.6



Bóc vỏ tỏi bằng máy....................................................................................15

2.2.2.1 Các phƣơng pháp bóc vỏ tỏi khô.................................................................15
2.2.2.2 Phƣơng pháp bóc vỏ tỏi ƣớt ........................................................................17
2.3

Các nghiên cứu liên quan tới đề tài .............................................................18

2.3.1

Các nghiên cứu ngoài nƣớc .........................................................................18

2.3.1.1 Máy bóc tỏi khô...........................................................................................18
2.3.1.2 Các bài báo nghiên cứu của nƣớc ngoài......................................................19
2.3.2

Các nghiên cứu trong nƣớc .........................................................................20

Chƣơng 3: Ý TƢỞNG VÀ PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY BÓC VỎ TỎI ..........21
3.1

Các yêu cầu thiết kế ....................................................................................21

3.2

Các phƣơng án thiết kế ................................................................................21

3.2.1



Lƣu lƣợng khí nén qua đầu phun ................................................................28

Chƣơng 5: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY BÓC VỎ TỎI .....................................29
5.1

Tính toán đầu phun. .....................................................................................29

5.1.1

Tính toán vận tốc đầu vào của đầu phun .....................................................29

5.1.2

Tính toán vận tốc đầu ra của đầ u phun ......................................................30

vi


5.2

Thử nghiệm khả năng bóc vỏ tỏi .................................................................32

5.2.1

Khảo sát tép tỏi ............................................................................................32

5.2.2

Máy nén khí và đồng hồ bấm thời gian .......................................................32

5.3.3.2 Mô phỏng 2 .................................................................................................40
5.3.3.3 Mô phỏng 3 .................................................................................................42
5.3.3.4 Mô phỏng 4 .................................................................................................44
5.3.3.5 Kết quả mô phỏng xác định khoảng cách đặt đầu phun ..............................46
5.3.4

Mô phỏng xác định góc nghiêng đầu phun .................................................46

5.3.4.1 Mô phỏng 1 .................................................................................................46
5.3.4.2 Mô phỏng 5 .................................................................................................47
5.3.4.3 Mô phỏng 6 .................................................................................................49
5.3.4.4 Kết quả mô phỏng xác định góc nghiêng đầu phun ....................................51
5.4

Thử nghiệm và đánh giá buồng bóc vỏ tỏi ..................................................51

5.4.1

Khảo sát tép tỏi ............................................................................................51

5.4.2

Máy nén khí và đồng hồ bấm thời gian .......................................................51

5.4.3

Mô hình thử nghiệm ....................................................................................52

5.4.4


5.5.1.2 Thiết kế buồng bóc ......................................................................................62
5.5.2

Thiết kế phễu cấp liệu .................................................................................63

5.5.2.1 Yêu cầu thiết kế ...........................................................................................63
5.5.2.2 Thiết kế phễu cấp liệu .................................................................................63
5.5.3

Thiết kế khung máy .....................................................................................64

5.5.3.1 Yêu cầu thiết kế ...........................................................................................64
5.5.3.2 Thiết kế khung máy .....................................................................................64
5.5.4

Thiết kế mạch điều điều khiển ....................................................................64

5.5.4.1 Yêu cầu thiết kế ...........................................................................................64
5.5.4.2 Thiết kế mạch điều khiển ............................................................................65
Chƣơng 6: CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ .........................................69
6.1

Chế tạo .........................................................................................................69

6.1.1

Buồng bóc ...................................................................................................69

6.1.2


TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................77
PHỤ LỤC ..................................................................................................................79

ix


DANH SÁCH CÁC HÌNH
TRANG
Hình 2.1: Tỏi ...............................................................................................................7
Hình 2.2: Thân tỏi .......................................................................................................7
Hình 2.3: Lá ................................................................................................................8
Hình 2.4:Hoa và quả ...................................................................................................8
Hình 2.5: Tỏi trâu ......................................................................................................11
Hình 2.6: Tỏi trắng ....................................................................................................11
Hình 2.7: Tỏi tía ........................................................................................................12
Hình 2.8: Tỏi một ......................................................................................................12
Hình 2.9: Bóc vỏ bằng tay.........................................................................................13
Hình 2.10: Bóc vỏ bằng dụng cụ ...............................................................................14
Hình 2.11: Bóc vỏ bằng ma sát .................................................................................15
Hình 2.12: Mô tả quá trình bóc ma sát ......................................................................15
Hình 2.13: Bóc vỏ tỏi bằng khí .................................................................................16
Hình 2.14: Mô tả nguyên lý bóc vỏ tỏi bằng khí ......................................................16
Hình 2.15:Bóc vỏ tỏi ƣớt...........................................................................................17
Hình 2.16: Mô tả nguyên lý bóc vỏ tỏi ƣớt ...............................................................17
Hình 2.17: Máy bóc vỏ tỏi khô .................................................................................18
Hình 2.18: Máy bóc vỏ tỏi khô có gắn thiết bị sấy ...................................................19
Hình 3.1: Sơ đồ bóc vỏ tỏi kết hợp buồng nạp và cylon [4] .....................................22
Hình 3.2: Sơ đồ bóc vỏ tỏi sử dụng buồng bóc .........................................................23
Hình 4.1: Dòng chảy liên tục của chất khí ................................................................28
Hình 5.1: Dạng đầu phun ..........................................................................................30

Hình 5.28: Mô hình thử nghiệm ................................................................................52
Hình 5.29: Kết quả thử nghiệm 1 ..............................................................................53
Hình 5.30: Kết quả thử nghiệm 2 ..............................................................................53
Hình 5.31: Kết quả thử nghiệm 3 ..............................................................................54
Hình 5.32:Kết quả thử nghiệm 4 ...............................................................................54
Hình 5.33: Kết quả thử nghiệm 5 ..............................................................................54

xi


Hình 5.34: Biểu đồ ảnh hƣởng thời gian và áp suất liên quan đến chất lƣợng bóc
sạch vỏ tép tỏi............................................................................................................55
Hình 5.35: Bản vẽ cấu tạo buồng bóc .......................................................................62
Hình 5.36: Bản vẽ cấu tạo phễu cấp liệu..................................................................63
Hình 5.37: Bản vẽ cấu tạo khung máy ......................................................................64
Hình 5.38: Sơ đồ trạng thái .......................................................................................65
Hình 5.39: Sơ đồ điều khiển .....................................................................................65
Hình 5.40: Sơ đồ bố trí mạch điê ̣n cung cấp nguồn ..................................................66
Hình 5.41a: Sơ đồ mạch điện điều khiển ( Tự động và tay) .....................................67
Hình 5.41b: Sơ đồ mạch điện điều khiển (Tự động và tay) ......................................67
Hình 5.41c: Sơ đồ mạch điện điều khiển ( Tự động và tay) .....................................68
Hình 6.1: Bản vẽ chế tạo ...........................................................................................69
Hình 6.2: Buồng bóc .................................................................................................70
Hình 6.3: Bản vẽ phễu cấp liệu .................................................................................70
Hình 6.4: Phễu cấp liệu .............................................................................................70
Hình 6.5: Bản vẽ khung máy ....................................................................................71
Hình 6.6: Khung máy ................................................................................................71
Hình 6.7: Bảng điều khiển ........................................................................................72
Hình 6.8: Phần tử điều khiển.....................................................................................72
Hình 6.9: Cụm van điều khiển ..................................................................................73



xiv


Chƣơng 1

MỞ ĐẦU
1.1

Đặt vấn đề
Việt Nam là một nƣớc có truyền thống về sản xuất nông nghiệp, xuất phát từ

thực tế đất nƣớc ta đƣợc thiên nhiên ƣu đãi về thời tiết, khí hậu nhiệt đới, đất đai phì
nhiêu, phong phú đa dạng về các loại nông sản. Sản xuất các sản phẩm nông nghiệp
làngành hàng có tính chiến lƣợc quan trọng trong kế hoạch phát triển kinh tế hiện
nay. Để nâng cao các giá trị các sản phẩm nông sản nhằm tăng giá trị tiêu thụ trong
nƣớc và xuất khẩucủa các loại sản phẩm này, ngoài việc thay đổi giống cây trồng và
kỹ thuật canh tác thì việc chế biến cũng góp phần quan trọng. Một quy trình chế
biến đƣợc hỗ trợ bởi các loại máy móc và thiết bị hợp lý cũng làm tăng giá trị chất
lƣợng các loại sản phẩm, làm tăng năng suất, tỉ lệ thành phẩm cao, giảm đƣợc phế
phẩm. Trong vấn đề nâng cao khả năng cạnh tranh thì chất lƣợng và giá cả phải
đƣợc đặt lên hàng đầu .
Chế biến nông sản là một ngành sản xuất đƣợc nhiều nƣớc trên thế giới quan
tâm. Hiện nay nhiều nƣớc trên thế giới đã không ngừng đầu tƣ công sức cho lĩnh
vực nghiên cứu, chế tạo ra các thiết bị phục vụ cho việc bảo quản và chế biến nông
sản. Đây không chỉ là ngành sản xuất mang lại nhiều lợi nhuận cho nhà đầu tƣ mà
nó góp phần tạo việc làm, tăng thu nhập cho ngƣời nông dân và giải quyết một số
vấn đề xã hội.
Hiện nay, trong điều kiện nƣớc ta việc bảo quản và chế biến nông sản còn

Hiện nay, nƣớc ta có nhiều địa phƣơng trồng tỏi chuyên canh với quy mô lớn

cần đƣợc chế biến, tiêu thụ để thúc đẩy phát triển sản xuất và hƣớng tới xuất khẩu.
Các địa phƣơng trồng tỏi nhƣ: các tỉnh phía Bắc và các tỉnh Duyên hảimiền Trung.
Tỏi là một trong những gia vị không thể thiếu để chế biến thức ăn. Nhu cầu tiêu thụ
tỏi rất cao. Vì vậy cần một số lƣợng lớn để cung ứng cho thị trƣờng trong và ngoài
nƣớc. Tuy nhiên, trong quá trình chế biến, đa phần tỏi đƣợc bóc bằng tay gặp nhiều
khó khăn vì tỏi có mùi cay nồng. Do đó, việc bóc vỏ bằng tay với năng suất chƣa
cao, cần số lƣợng lớn nhân công cho việc bóc vỏ dẫn đến tăng giá thành khó cạnh
tranh đƣợc trên thị trƣờng. Hơn nữa, trong các cơ sở chế biế n tỏi , nhà hàng, quán ăn
việc bóc vỏ để làm gia vị tốn rất nhiều thời gian và không vệ sinh. Vì vậy, việc áp

2


dụng cơ khí tự động hóa mới đem lại hiệu quả cao về kinh tế, giải phóng đƣợc sức
lao động, giảm thời gian để bóc vỏ và an toàn vệ sinh thực phẩm.
Một số khó khăn cần giải quyết vấn đề khi bóc vỏ tỏi là:
+ Tỏi khi bóc vỏ không bị trầy xƣớc và không bị dập nát.
+ Tỏi đƣợc bóc sạch.
+ Tỷ lệ phế phẩm thấp.
Vì vậy, cần phải nghiên cứu kỹ lƣỡng về các cơ cấu cơ khí cho hợp lý thông
qua việc đi khảo sát thực tế , tìm kiếm tài liệu tham khảo có liên quan và vận dụng
kiến thức đã đƣợc học để thiết kế, chế tạo để thành công.
Bóc vỏ là công đoạn đầu tiên trong quá trình chế biến, có nhiệm vụ là tách
lớp vỏ mỏng bao quanh ra khỏi tép tỏi. Hiện nay, tại thị trƣờng Việt Nam đã có
nhiều loại máy bóc vỏ tỏi mà chủ yếu xuất xứ từ Trung Quốc,Hàn Quốc, Nhật
Bản... Hầu hết, các máy bóc vỏ hoạt động theo nguyên lý: ma sát,khí động lực học
hay chuyển động quay ma sát kết hợp với nƣớc... Do đó, việc làm cho lớp vỏ đƣợc
bóc tróc ra ngoài có vai trò rất quan trọng trong quá trình này.

đảm bảo đúng yêu cầu kỹ thuật dựa trên phân tích mô hình hóa và động lực học các
cơ cấu cho phù hợp, lựa chọn vật liệu cho đúng chức năng làm việc của cơ cấu. Hơn
nữa phải phân tích đánh giá hình học cũng nhƣ tính chất về thành phần hóa học, cơ
học của củ tỏi. Trên cơ sở đó, ngƣờithiết kế, tính toán đƣa ra những giải pháp hợp
lý.
Do vậy, đề tài “ Thiết kế, chế tạo máy bóc vỏ tỏi tự động” cho qui mô nhỏ là
cần thiết.
1.3

Mục tiêu nghiên cứu đề tài
- Nghiên cứu bóc tách vỏ lụa của tỏi bằng khí nén.
- Thiết kế, chế tạo hoàn chỉnh máy bóc vỏ tỏi bằng khí nén qui mô nhỏ.

1.4

Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu

1.4.1 Đối tƣợng nghiên cứu
- Tỏi thực phẩm
- Cách thức bóc vỏ tỏi
- Qui trình bóc vỏ
- Máy bóc vỏ tỏi
1.4.2 Phạm vi nghiên cứu
- Đề tài này chỉ tập trung nghiên cứu về “thiết kế, chế tạo máy bóc vỏ tỏi tự
động” cho tỏi thực phẩm đã tách thành tƣ̀ng tép.

4