Thiết kế và thử nghiệm hình dạng răng để tách vỏ và xơ dừa

Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 63 (04/2021) 
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 
65 
THIẾT KẾ VÀ THỬ NGHIỆM HÌNH DẠNG RĂNG 
ĐỂ TÁCH VỎ VÀ XƠ DỪA 
DESIGN AND EXPERIMENT THE TOOTH SHAPE 
TO SPLIT THE COCONUT’S SKIN AND FIBROUS HUSK 
Đặng Hoàng Vũ1, Nguyễn Nhựt Phi Long 2, Dương Minh Hùng1 
1 Trường Đại học Trà Vinh, Việt Nam 
2 Trường Đại học Sư Phạm Kỹ thuật TP.HCM, Việt Nam 
Ngày toà soạn nhận bài 8/9/2020, ngày phản biện đánh giá 25/9/2020, ngày chấp nhận đăng 7/11/2020 
TÓM TẮT 
Cây dừa là một trong những cây kinh tế mũi nhọn của các tỉnh miền Tây Nam Bộ. Các 
sản phẩm từ xơ dừa mang lại tiềm năng kinh tế cho địa phương như tơ xơ dừa, thảm xơ dừa, 
chậu xơ dừa, mụn dừa, .. Quá trình tách vỏ và xơ dừa theo phương pháp truyền thống mất 
nhiều thời gian và tiềm ẩn nhiều nguy cơ tai nạn lao động. Vì vậy, cần khắc phục khâu tách 
vỏ dừa bằng cách chế tạo máy tách vỏ và xơ cho quá trình sản xuất xơ dừa. Bài báo trình bày 
tính toán lý thuyết và mô phỏng hình dạng răng chẻ so với thực tế. Tính toán và thực nghiệm 
tải trọng và moment xoắn cần thiết trên trục tách và dạng răng tách đảm bảo khả năng tách 
được vỏ đa dạng quả dừa chín tự nhiên cho đến quả dừa khô. 
Từ khóa: dừa chín tự nhiên và dừa khô; vỏ và xơ dừa; trục và dạng răng chẻ/tách; tải trọng 
và moment xoắn cần thiết; máy tách vỏ và xơ dừa. 
ABSTRACT 
The coconut tree is one of the key economic trees of Southwestern Vietnam. The products 
made from fibrous husk bring local economic potentials such as coir silk, coir carpet, coir pots, 
and coco peat. The process of separating the coconut’s skin and fibrous husk by method 
traditional much time and has potential risks of the occupational accident. So, it is necessary to 
overcome the stage of peeling by fabricating the coconut’s skin and fibrous husk separator for 
coir production. The paper presents theoretical calculation and the split tooth shape simulation 
compared with actual experiments. Calculating and experimentation the required load and 
torque moment on the separating shaft and the split tooth shape ensures the ability to separate 
the diverse shells of natural ripe coconuts to dried coconuts. 
Keywords: natural ripe and dried coconuts; skin and fibrous husk; shaft and the split tooth 
shape; the required load and torque moment; the coconut’s skin and fibrous husk separator. 
1. GIỚI THIỆU 
Miền Tây Nam Bộ là nơi có diện tích 
trồng dừa lớn nhất cả nước. Trong đó, các tỉnh 
Trà Vinh, Bến Tre, Vĩnh Long chiếm diện tích 
trồng dừa lớn và tập trung rất nhiều cơ sở sản 
xuất các sản phẩm từ quả dừa: nước cốt dừa, 
cùi dừa, dầu dừa, bánh dừa, kẹo dừa, tơ xơ 
dừa, thảm xơ dừa, mụn dừa,.. Hiện nay, trong 
quá trình sản phẩm từ xơ dừa, công đoạn tách 
vỏ dừa cần được cải tiến so với phương pháp 
truyền thống. Điều này đòi hỏi phải sử dụng 
máy móc phù hợp để hỗ trợ các nhiệm vụ khác 
nhau trong việc sản xuất và nâng cao chuỗi giá 
trị cho quả dừa. Thiết bị tách vỏ truyền thống 
hiện đang được sử dụng là cây nầm mang tiềm 
ẩn nguy hiểm trong lao động và năng suất hạn 
chế [1]. 
Bên cạnh đó, nhằm thay thế lao động trực 
tiếp của con người, máy tách vỏ và xơ dừa với 
các trục con lăn có răng nhọn có thể tách dễ 
dàng với quả dừa có hình dạng và kích thước 
bất kỳ. Máy dễ vận hành, không cần lao động 
66 
Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 63 (04/2021) 
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 
lành nghề, nhanh chóng, an toàn và bảo trì 
đơn giản. Và việc tháo lắp, di chuyển cũng 
khá linh hoạt, tăng năng suất, và giảm rủi ro 
và tai nạn. 
2. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 
Việc cơ giới hóa công đoạn này sẽ gián 
tiếp thúc đẩy kinh tế địa phương và góp phần 
nâng cao chuỗi giá trị của dừa. Máy tách vỏ 
dừa hiện nay được dựa trên nguyên lý hai trục 
răng tách đặt song song với nhau theo khoảng 
cách thích hợp. Hai trục con lăn có bố trí số 
lượng răng cách nhau một khoảng cách và có 
quan hệ song song với nhau. Hình dáng răng 
tách và vị trí được thiết kế và bố trí trên trục 
con lăn [2, 3]. Việc chọn bộ răng tách hợp lý 
của máy giúp cho giảm thời gian sản xuất, 
tăng năng suất, máy tiêu thụ điện năng thấp và 
chi phí bảo trì cho máy thấp. 
Hiện nay, một số dạng răng đang sử dụng 
trong máy tách vỏ dừa là cọc nhọn, thanh răng 
bản, răng bản xoắn, .. 
Hình 1. Một số dạng răng máy tách vỏ dừa 
Trong nghiên cứu của G. Sujaykumar và 
cộng sự [4], răng tách dạng cọc nhọn có kích 
thước 30 × 40 mm, với moment xoắn bóc tách 
là 45 Nm, đạt được năng suất 150 – 170 
trái/giờ. Amal PV và cộng sự [5] đã đưa kích 
thước dạng răng cọc nhọn là 25 x 27 mm, và 
năng suất của máy đạt được trong khoảng 120 
– 150 trái/giờ. 
3. GIẢI PHÁP ĐỀ XUẤT 
3.1 Thu thập dữ liệu 
Hình dáng và kích thước của quả dừa 
trưởng thành có ý nghĩa quan trọng với thiết 
kế máy tách vỏ. Hiện nay, tính đa dạng về 
kích thước lẫn hình dạng của quả dừa thể hiện 
qua một số giống dừa uống nước: dừa Xiêm 
xanh, dừa Xiêm lửa, dừa Ẻo nâu, dừa Ẻo xanh, 
dừa Tam Quan; giống dừa lấy dầu: dừa Ta 
xanh, dừa Ta vàng, dừa Dâu xanh, dừa Dâu 
vàng, dừa Lửa, dừa Bung; giống dừa lai như 
PB121, PB141, JVA1, JVA2, và cả một số 
giống dừa đặc biệt khác như dừa Sọc, dừa 
Sáp, dừa Dứa [6]. 
Mục tiêu thiết kế máy để tương thích với 
các kích thước quả dừa thông dụng, đạt được 
năng suất tách mong muốn. Trong nghiên 
cứu này, tác giả chủ yếu tập trung vào loại 
dừa lấy dầu. Kích thước đã được đo bằng 
thước cặp ngoài. Tiến hành đo bằng thước 
cặp ngoài, đường kính theo phương X và Y 
chênh lệch rất ít. Ngoài ra, kích thước theo 
phương Z (kích thước đo từ đầu quả đến chóp 
đuôi quả dừa) cũng là kích thước góp phần 
đáng kể trong thiết kế. 
Hình 2. Kích thước quả dừa theo 3 phương 
Bảng 1. Kích thước quả dừa 
STT 
X 
(mm) 
Y 
(mm) 
Z 
(mm) 
1 143 139 160 
2 157 146 167 
3 162 161 198 
4 168 170 210 
5 210 208 230 
6 216 220 243 
7 237 240 272 
8 234 245 281 
9 241 238 287 
10 253 245 290 
Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 63 (04/2021) 
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 
67 
Hình 3. Phân bố độ dày vỏ quả dừa 
Hình 3 cho thấy độ dày vỏ ở phần đầu 
cuống là 60 mm, ở phần gần đầu cuống là 34 
mm, độ dày ở giữa vỏ và 24 mm từ một nửa 
khoảng cách từ đầu xích lô và độ dày phần 
chóp đuôi vỏ là 28 mm. 
3.2 Thực nghiệm các thông số lực cần thiết 
Vỏ dừa được tách ra thông qua lực tách 
và moment được tác động bởi các con lăn có 
răng cố định trong máy. Các lực này được đo 
kiểm nghiệm thông qua thiết bị kiểm tra kéo 
nén và kiểm tra moment. Các loại dừa khác 
nhau như dừa thô, khô vừa phải, khô và khô 
hoàn toàn cho kết quả lực xé và lực bóc tách 
vỏ khác nhau. 
Bảng 2. Khảo nghiệm lực xé và tách các mức 
độ chin của quả dừa 
Trạng thái 
Lực 
xé xuyên 
(N) 
Lực 
bóc tách 
(N) 
Dừa rám 
(màu hơi xanh) 
250 – 265 350 – 400 
Dừa khô vừa 
(màu nâu) 
260 – 285 350 – 450 
Dừa khô 
(màu xám) 
290 – 300 350-450 
Dừa khô 
hoàn toàn 
(màu xám 
hơi trắng) 
300 – 330 400 – 450 
Hình 4. Quan hệ đường kính theo phương X 
và Y của quả dừa với lực tách 
Bảng 2 và Hình 4 cho thấy lực cần thiết 
để bóc tách vỏ dừa khô cao hơn lực cần thiết 
để xuyên qua vỏ quả dừa và cho thấy lực tách 
thay đổi dựa trên kích thước đường kính của 
quả dừa. 
3.3 Thiết kế trục răng tách 
Kích thước của trục con lăn hình trụ được 
thiết kế theo cách để có được hiệu quả với vỏ 
dừa. Giả định được sử dụng là các tiếp điểm 
dừa với hình trụ ở góc 30 – 40 độ, tiếp xúc khu 
vực và 1/8 chiều rộng của dừa nên được đưa 
vào không gian trung gian giữa các trục. 
Độ bám dính giữa các sợi trong vỏ dừa 
lớn hơn so với giữa vỏ và sọ dừa; do đó quá 
trình tách xảy ra ở vị trí vỏ ngoài. Độ dày của 
sợi nằm trong khoảng từ 20 đến 60 mm. Kích 
thước của răng nên được lựa chọn sao cho có 
được sự thâm nhập hiệu quả với quả dừa. Các 
lưỡi dao tách có thể được gắn vào các con lăn 
hình trụ bằng cách hàn hoặc bằng cách sử 
dụng ốc vít. 
Hình 5. Lực tác động trong khi tách vỏ. 
68 
Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 63 (04/2021) 
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 
Hình 6. Dạng răng tách vỏ. 
Khoảng cách lưỡi đến chân là chiều cao 
răng, được bố trí dọc theo trục hoặc chiều dài 
của con lăn. Để chọn chiều cao răng, phụ 
thuộc vào chiều dày trung bình của vỏ dừa, 
chiều dài trung bình của dừa sẽ được xem xét 
để chọn chiều dài bố trí răng. Chiều dài đoạn 
răng được bố trí là 400mm. Các thanh răng 
tách được gắn trên trục con lăn theo cách sao 
cho số lượng tối ưu phải tiếp xúc với quả dừa. 
Điều này sẽ giúp giảm tải cho mỗi răng. Do đó 
chọn số lượng là 6 – 9 thanh răng phù hợp 
nhất để có thể tiếp xúc tốt và hiệu quả 
3.4 Phân tích lực 
Tải trọng bằng tay (Fo) và trọng lượng 
của quả dừa sẽ tác động tại điểm tiếp xúc trên 
hai con lăn. Lực cắt (F1) và Lực tách (F2) sẽ 
tác động vào giữa vỏ và gáo dừa. Kết quả của 
hai lực này sẽ tác động lên con lăn quay trong 
khi quay tách. Phương pháp đánh giá lực cắt 
được xem xét để tính toán chịu lực. Các ký 
kiệu sau đây được sử dụng trong tất cả các 
tính toán mang được trình bày. RAx và RBx là 
các tải trọng tác dụng lên ổ trục trong mặt 
phẳng nằm ngang và Moment Mx. 
Hình 7. Các lực tác dụng lên trục răng tách. 
Thực nghiệm răng tách trên máy tách dừa 
được chuẩn bị và vận hành bằng hệ thống 
truyền động cơ khí. Hệ thống này tạo ra lực 
tác động gấp nhiều lần so với lực tác dụng 
trong phương pháp thủ công. Bàn máy đỡ trục 
con lăn có kích thước góc 640 mm × 600 mm 
× 500 mm với kích thước con lăn có đường 
kính trục là 114 mm, chiều dài 550 mm. 
Khung bao gồm 2 con lăn trơn dẫn hướng dừa, 
2 trục lăn. Trong đó có 1 trục mang răng tách 
Mỗi trục con lăn là một thanh thép trụ có 
đường kính 45mm, với chiều dài 750 mm 
được đỡ ở hai đầu bằng vòng bi. Vòng bi 6207 
với các thông số kỹ thuật sau đây: đường kính 
lắp trục là 35 mm, dung sai của K6, khả năng 
chịu tải tĩnh 8800 N, khả năng chịu tải động 
12500 N, cho phép tối đa 13000 vòng/phút. 
Lựa chọn các thông số kỹ thuật trên được thực 
hiện trên đường kính trung bình của quả dừa 
và các lực tác dụng trong mặt phẳng thẳng 
đứng và nằm ngang. 
Từ các giá trị thí nghiệm Moment xoắn 
cần thiết đã được xác định. Moment xoắn cần 
thiết (Mx) để răng tách vỏ dừa tính toán như 
sau: 
Khoảng cách từ tâm ngõng trục tới vị trí 
răng tách = 88,5mm. 
Moment xoắn cần thiết (Mx) = 300 x 
88.5mm = 26550 Nmm =26,55 Nm. 
Với hệ số an toàn là k=1,25. 
Vậy Moment xoắn cần thiết Mx = 26,55 x 
1,25 = 33,18Nm. 
Hình 8. Hệ thống thực nghiệm thực tế 
dạng răng 
Với động cơ có công suất 1HP (0,745 
KW), số vòng quay là 1360 vòng/phút thì 
động cơ tạo ra lực Moment (Mx) là 5,23 Nm. 
Công thức tính toán cơ bản trên cho thấy khi 
trục răng tách quay với số vòng quay là từ 30 
– 70 vòng/phút thì Moment trên trục tách sẽ 
tạo ra từ 85 – 140 Nm. Khả năng máy có thể 
Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 63 (04/2021) 
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 
69 
tách các loại quả có hình dạng và kích thước 
khác nhau. Công suất của máy có thể tách 250 
– 300 trái/giờ. 
3.5 Mô phỏng thực nghiệm 
Thực nghiệm mô phỏng biến dạng răng 
tách bằng phần mềm Inventer phiên bản 2018 
với các thông số thiết kế như trên. Chọn vật 
liệu cho răng là thép CT38. Mật độ chia lưới 
là 0.05. Kết quả cho thấy ứng suất khi tác 
động với lực F1 = 300 N (lực cắt) và F2 = 300 
N (lực bóc tách) thì Ứng suất đạt  = 0,694 
MPa nằm trong điều kiện làm việc của trục 
răng tách. 
Hình 9. Mô phỏng biến dạng trục răng với 
ứng suất tác dụng lên răng tách. 
Thực nghiệm thực tế thiết kế răng tách có 
dạng thanh và nguyên lý tách vỏ bằng trục con 
lăn trong đó hai con lăn chứa một loạt các 
cạnh có răng sắc tác động vào vỏ dừa và tách 
vỏ bằng chuyển động lăn liên tục. Trong đó 
trục con lăn 1 sẽ đóng vai trò tách vỏ và trục 
con lăn 2 sẽ đóng vai trò là con lăn dẫn hướng. 
Trục con lăn 1 quay theo chiều kim đồng hồ 
trong khi con lăn 2 quay theo chiều ngược 
chiều kim đồng hồ. Các răng tách được gia 
công theo kích thước thiết kế và sau đó được 
hàn trên bề mặt trục con lăn. 
Hình 10. Hệ thống trục răng bố trí 
thực nghiệm. 
Khoảng cách con lăn của máy đã được cố 
định tính từ răng cách nhau 4 cm, đây là kích 
thước của vỏ dừa sau khi lột đi qua, khoảng 
cách này có thể thay đổi được bằng cách điều 
chỉnh vị trí của trục con lăn có răng tách và 
trục con lăn cố định. Việc các thông số cơ bản 
như lựa chọn lực cắt, trọng lượng của quả dừa 
và tải trọng bằng tay tác động lên dừa và kết 
quả kiểm nghiệm biên dạng răng tách và số 
lượng răng được bố trí trên trục góp phần 
trong thiết kế và chế tạo máy tách vỏ một cách 
hợp lý. 
4 KẾT LUẬN 
Nội dung chính của nghiên cứu này là 
kiểm nghiệm giữa lý thuyết và quá trình thực 
nghiệm thực tế của hệ răng tách vỏ trái dừa 
khô. Kết quả cho thấy khả năng tách được của 
bộ răng tách dạng thanh chẻ và từ đây có thể 
áp dụng và phát triển chế tạo máy tách vỏ với 
năng suất cao. Trong các cụm của máy tách 
công suất cao quan trọng nhất đó là trục răng 
tách vì thể dẫn đến ảnh hưởng chất lượng 
phần vỏ dừa sau khi tách và sọ dừa (gáo dừa). 
Máy tách vỏ dừa được nghiên cứu chế tạo 
thay thế công lao động và tăng năng suất. Việc 
các thông số cơ bản như lựa chọn lực cắt, 
trọng lượng của quả dừa và tải trọng bằng tay 
tác động lên dừa và kết quả thiết kế và kiểm 
nghiệm dạng răng tách góp phần làm cho máy 
tách vỏ tiêu thụ điện năng thấp và chi phí bảo 
trì cho máy thấp tăng hiệu quả kinh tế cho các 
cơ sở chế biến dừa. 
70 
Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 63 (04/2021) 
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] R.W. Titmas, R.S Hicklish, Coconut Husking Machine, US patent No.1724732, 1929. 
[2] Muhammad.C.P, Final report of the Project on ‘Development of equipment and 
technology for pre-processing of coconut, Kelappaji College of Agricultural Engineering 
and Technology, Tavanur, India, 2002. 
[3] Rahul Sabale, Dr. K. P. Kolhe, Design and Development of Coconut Dehusking Machine 
for Marginal Farmers and Small Scale Coir Industry, International Engineering Research 
Journal (IERJ), Special Issue 2 Page 3068-3076, 2015 
[4] G. Sujaykumar, Shashidhar B. Asantapur, Vishwas C., Prashanth Kumar, Dhanush D, 
Design and Fabrication of Coconut Dehusker, Journal of Mechanical Engineering and 
Automation, 7(3): 77-81, 2017. 
[5] Amal PV, Sibin Sebastian, Abhiram Babu E, Albin Jose Saibu, Prof. Sony Kuriakose, 
Design and fabrication of coconut dehusking machine, International Research Journal of 
Engineering and Technology (IRJET), Volume: 05 Issue: 04, pp 4485-4489, 2018. 
[6] Thông tin trên trang web: 
u%CC%80a 
Tác giả chịu trách nhiệm bài viết: 
Đặng Hoàng Vũ 
Trường Đại học Trà Vinh 
Email: danghoangvutv@gmail.com