Thiết kế máy đệp lúa tại ruộng

ắt lúa, máy đập lúa, máy gặt đập liên hợp…Để bộ mặt nơng thơn phát triển thành một nơng thơn văn minh, đời sống của người nơng dân được cải thiện và năng suất lao động của người dân được nâng cao thì vấn đề nhu cầu máy mĩc phục vụ sản suất thu hoạch là cấp thiết. Mặt khác cơ giới hĩa sẽ gĩp phần mở mang dân trí bởi vì người nơng dân sẽ được tiếp xúc, điều khiển và vận hành máy. Việc tiếp xúc với trang thiết bị máy mĩc sẽ hình thành tác phong cơng nghiệp của người nơng dân để nâng cao năng suất . Cơ giới hĩa nơng nghiệp địi hỏi vốn đầu tư lớn nĩ cũng đồng nghĩa với việc phát triển sản xuất ở quy mơ lớn. Vấn đề là tổ chức các tập đồn hợp tác xã sản xuất cĩ hiệu quả. Sức mạnh của những tập đồn này sản xuất cĩ hiệu quả là phải sản xuất tập hợp được quy mơ lớn. Vì vậy được bộ mơn “Chế tạo máy” và khoa cơ khí giao cho em làm một mảng về vấn đề này. Em thấy đề tài của em về việc thiết kế máy đập lúa tại ruộng là rất sát với thực tế sản xuất của người nơng dân miền núi Khánh Hịa. Việc đập lúa taị ruộng sẽ làm năng suất lao động của người dân tăng cao giảm thời gian lao động bớt được chi phí vận chuyển. Sau đây là một số vấn đề về thực trạng sản xuất nơng nghiệp của tỉnh Khánh Hịa trong những năm gần đây: Khánh Hịa là một trong những tỉnh phát triển của nước ta cĩ diện tích 5197, với số dân 1300000 người (năm 2006). Là tỉnh cĩ địa hình thuận lợi bờ biển trải dài với nguồn tài nguyên thủy sản phong phú, rất thuận tiện cho việc khai thác đánh bắt cũng như nuơi trồng thủy hải sản… Bên cạnh những huyên giáp biển Khánh Hịa cịn cĩ những huyện nằm sâu trong đất liền. Đa phần các huyện này đều cĩ địa hình đồi núi thấp nên thế mạnh của các vùng này khơng phải là phát triển nuơi trồng và đánh bắt thủy sản mà thế mạnh lại là trồng cây nơng nghiệp. Đất nơng nghiệp ở Khán Hịa cĩ 81,8 nghìn (ha), trong đĩ cĩ 54,4 nghìn (ha) đất canh tác 8,2 nghìn (ha) đất trồng cây lâu năm. Đất đai thích hợp trồng cây hàng năm như: Lúa, ngơ, sắn, mía, cà phê, hồ tiêu… Một trong những cây nơng nghiệp được người dân miền núi Khánh Hịa trồng khá phổ biến đĩ là cây lúa nước. Cây lúa nước là cây nơng nghiệp cĩ khả năng sống và thích nghi tốt ở những vùng đồi núi thấp như ở các huyện miền núi Khánh Hịa. Trồng lúa và một số cây nơng nghiệp khơng phải là thế mạnh của tỉnh như các tỉnh Bắc Bộ và Nam Bộ Nhưng cây lúa được bà con nơng dân trồng vì mục đích cung cấp nguồn lương thực,thực phẩm cho con người và vật nuơi. Bên cạnh đĩ cây lúa là cây rễ sống ít bệnh tật và khơng yêu cầu phải chăm sĩc thường xuyên nhưng đem lại năng suất khá cao. Hình 1.1: Cánh đồng lúa ở miền núi Khánh Hịa. Khánh Hịa là tỉnh cĩ thời tiết vứa chịu sự chi phối của khí hậu nhiệt đới giĩ mùa, vừa mang tính chất của khí hậu đại dương nên tương đối ơn hịa. Nhiệt độ trung bình hàng năm khoảng , giờ nắng từ 2200 giờ đến 2700 giờ / năm. Lượng mưa dao động từ 1000 mm đến 2000 mm, tập trung từ tháng 9 đến tháng 12 với hơn 70% cả năm. Sơng suối dốc và ngắn, mùa khơ lượng nước bốc hơi lớn dễ gây hạn hán. Do vậy nên cây lúa được trồng ở đây là phù hợp và đem lại hiệu quả kinh tế cho người dân. Vì vậy cây lúa đã và đang được người dân các huyện miền núi Khánh Hịa cũng như người nơng dân ở rất nhiều nơi trồng khá phổ biến. Sản phẩm của cây lúa cũng như sản phẩm của một số cây nơng sản khác như: Ngơ, khoai, đậu trè, sắn, cà phê, và một số loại rau quả …Là nguồn lương thực, thực phẩm hàng ngày và là nguồn lương thực, thực phẩm dự chữ cho người và vật nuơi. + Các mục tiêu cụ thể của tỉnh trong giai đoạn 2001 đến 2010. - Tổng sản phẩm trong tỉnh (GDP) tăng bình quân hàng năm 9-10% trong suốt giai đoạn 2001-2010. Trong đĩ tốc độ tăng trưởng các nhĩm nghành: 2001-2005 2005-20010 Nơng lâm nghiệp( %) 3,5-4 3-4 Cơng nghiệp –xây dựng 13,5-14,5 11,0-12,0 cơ bản.(%) Thương mại –dịch vụ(%) 10,0-11,0 9,0-10,0 - GDP bình quân đầu người năm 2005 là 585 USD và năm 2010 là 1050 USD. - Tổng sản lượng cây lương thực quy thĩc năm 2005 đạt 210 nghìn tấn và đến năm 2010 là 200 nghìn tấn. - Tổng kinh ngạch nhập khẩu đạt từ 700-800 triệu USD, kinh ngạch xuất khẩu đạt 1200-1300 triệu USD. - Tỷ lệ tích lũy GDP từ 4% đến 5%. - Cơ cấu kinh tê các nghành : Nơng –lâm nghiệp là 14%; cơng nghiệp –xây dựng cơ bản là 47%; thương mại –dịch vụ là 39%. Huyện Ninh Hịa cĩ diện tích trồng lúa nước lớn nhất tỉnh với 4226(ha). Người dân trồng lúa nước ở đây thường xuyên phải chịu hạn hán do thiếu nước. Hiện nay các hồ chứa, sơng suối trên địa bàn các huyện của tỉnh hầu như khơng cịn khả năng phục vụ tưới cho sản xuấ nơng nghiệp. Vì vậy, nĩ sẽ ảnh hưởng lớn tới sự sinh trưởng và phát triển của cây lúa cũng như năng suất thu hoạch màu vụ của nơng dân tỉnh. Qua đĩ ta thấy nơng nghiệp và đặc biệt là cây lúa cĩ tầm quan trọng đối với đời sống của người dân và nĩ được trồng rất phổ biến ở các huyện trong tỉnh . Tuy khơng được coi là nghành kinh tế cơ bản phát triển mạnh như : Cơng nghiệp và dịch vụ. Nhưng nĩ cũng cũng cung cấp là sản phẩm phục vụ con người cũng như chăn nuơi gia xúc gia cầm. Sơ lược về lịch sử phát triển cây lúa. Cây lúa nước là thực vật quan trọng, nĩ được lồi người trồng từ 3000 năm trước cơng nguyên. Cho tới nay cĩ phần nửa dân số thế giới dùng lúa gạo như nguồn lương thực chủ yếu .Tổng diện tích trồng lúa ở khu vực châu á Thái Bình Dương chiếm 90% và đạt 92% tổng sản lượng lúa trên tồn thế giới. Người ta cho rằng cây lúa nước bắt nguồn từ trung quốc rồi lan ra vùng Đơng Nam Á, rồi sang châu phi, châu âu và châu mỹ. Ở châu Âu thì đầu tiên lúa nước được trồng ở Tây Ban Nha vào thế kỷ 6, sau đĩ nĩ được trồng ở Ý vào thế kỷ thứ 15. Ở châu Mỹ, cây lúa nước bắt đầu được trồng từ năm 1647. Ở cả hai châu lục này, lúa nước khơng cĩ vị trí hàng đầu như ở châu Á. 1.1.4 Đặc tính thực vật của cây lúa khi thu hoạch. 1 3 4 2 Hình vẽ 1.2: Hạt lúa phân bố trên bơng lúa. 1. Lá lúa 2. Trục bơng lúa 3. gié cấp 1; 4. gié cấp 2. Cây lúa nước mang hạt ở đầu bơng, do sức nặng các hạt lúa, bơng lúa cĩ xu hướng làm cong thân cây ở phía trên xuống. Cả thân lúa dựa vào nhau lúc lúa bắt đầu chín, vì thế cây lúa khơng bị đổ xuống. Các hạt lúa được mọc ra từ gié lúa cấp 1 và gié lúa cấp 2( Hình vẽ). Đặc điểm liên kết của hạt lúa và gié lúa. Loại trừ các yếu tố ngoại cảnh, điều chúng ta quan tâm là sự liên kết của hạt lúa và gié lúa, hạt lúa dính với bơng lúa nhờ một cuốn nhỏ. Nĩ là các hạt rời, riêng biệt khơng cĩ quan hệ giữa các hạt với nhau như cây trồng khác( Phân bố hạt bắp trên trái bắp chảng hạn). Về quan điểm tách hạt thì người ta mong muốn lực liên kết giữa hạt lúa và cuốn lúa càng nhỏ càng tốt, vì sẽ dễ dàng tách hạt ra khỏi gié. Về quan điểm gặt lúa, người ta mong muốn lực liên kết này chắc chắn để khơng rơi hạt khi gặt, vận chuyển lúa tới nơi đập từ ruộng lên bờ rồi chất lên xe trở về nhà… Các thí nghiêm cho thấy lực liên kết giữa hạt và gié cấp 2 khoảng từ 0,031-0,041 Kg.cm và lực liên kết giữa hạt và gié cấp 1 khoảng từ 0,0079-0,0081 Kg cm. Với lực liên kết như thế,việc dụng hạt lúa là rất dễ dàng. Qúa trình gặt, giĩ thổi đều cĩ thể gây ra dụng hạt, nhất là lúa quá chín. Các thành phần hĩa học của thĩc gạo. Thành phần hĩa học của thĩc, gạo thay đổi khá rõ rệt theo giống lúa, chân ruộng, phân bĩn, kỹ thuật canh tác, điều kiên thời tiết, thời gian thu hoạch, cơng nghệ say sát… Thành phần hĩa học của thĩc, gạo gồm các chất: Nước, gluxit,, protit, lipit, xenlulo, chất khống, vitamin. Dưới đây là hàm lượng trung bình các chất cĩ trong thĩc và sản phẩm từ thĩc (bảng1-1). Tên sản phẩm Nước(%) Gluxit (%) Protit (%) Lipit (%) Xenlulo(%) Tro(%) Vitamin B1(mg%) 1.Thĩc 2.Gạo lật 3.Gạo 4.Cám 5.Trấu 13,0 13,9 13,8 11,0 11,0 64,03 74,46 77,35 43,47 36,10 6,69 7,88 7,35 14,91 2,75 2,10 2,02 0,52 8,07 0,98 8,78 0,57 0,18 14,58 56,72 5,36 1,18 0,54 11,23 19,61 5,36 1,18 0,54 11,0 - Qúa trình trồng lúa của người nơng dân tốn khá nhiều thời gian và cơng sức. Từ làm đất, gieo xạ, chăm sĩc,thu hoạch, chuyên trở và cuối cùng là đập, tuốt hạt lúa và đem vào phơi khơ cho vào bảo quản sử dụng. Việc thu hoạch lúa là khâu tốn nhiều thời gian và cơng sức của người nơng dân. Sơ đồ thu hoạch lúa phân đoạn. Đập tay trên đồng Vân chuyển hạt về Gặt Gom Đập máy trên đồng. Làm sạch sơ bộ Việc gặt (cắt) lúa rồi gom lúa vận chuyển và đem đập, tuốt lúa và vân chuyển hạt về nếu thực hiện ở ngồi ruộng. Cịn thực hiện việc đập tuốt trong mỗi gia đình thì ta khơng phải vận chuyển hạt. Trong số các phương pháp phù hợp mà phương pháp phù hợp nhất với việc thu hoach lúa của người nơng dân trong tỉnh là việc đập lúa ngay tại đồng ruộng . Việc đập lúa tại ruộng sẽ sẽ làm giảm cơng sức và thời gian lao động cho người nơng dân. Người dân trong tỉnh thường sử dụng biện pháp thu hoạch lúa thủ cơng như: Cắt lúa, gom bĩ lúa, vận chuyển về nhà rồi mới đập, tuốt hạt nên năng suất lao dộng rất thấp và tiêu tốn nhiều thời gian và cơng sức của người nơng dân. Mặt khác sau khi thu hoạch lúa trong quá trình vận chuyển từ ruộng lên bờ, từ bờ lên đường và vận chuyển vè nhà sẽ bị rụng rơi hạt làm giảm phần nào năng suất của cây lúa. Nhất là đối với người dân ở khu vực đồi núi thì việc vận chuyển lúa lại là việc làm rất khĩ khăn việc rung rơi lại xảy ra nhiều hơn. Mạt khác lúa sau khi thu hoạch về đem gom đống nếu gặp trời mưa kéo dài khơng kịp đập sẽ làm nảy mầm làm giảm năng suất và chất lượng hạt gạo. Hiện nay theo em được biết thì việc thu hoạch hiện đại nhất với người nơng dân là việc là việc gặt đập liên hợp . Việc gặt đập liên hợp đem lại hiệu quả thu hoach cao cho người nơng dân giảm thời gian và nhân cơng lao động khi thu hoạch. Nhưng việc áp dụng dưa máy gặt đập liên hợp với việc thu hoạch của người dân trong tỉnh là khơng phù hợp lắm. Thứ nhất là do thửa ruộng nhỏ của mơi gia đình nên khơng tận dụng hết cơng suất máy, Thứ hai là diên tích trong lúa của người dân trong tỉnh là khơng lớn lắm. Mặt khác thì chi phí bỏ ra đầu tư cho một chiếc máy gặt đập là rất lơn khơng phù hợp với người nơng dân. Để làm giảm sự vất vả và thời gian thu hoạch lúa của bà con nơng dân trong tỉnh thì việc yêu cầu cơ giới hĩa đối với khâu đập lúa của tỉnh là việc làm rất hữu ích và thiết thực. Tỉnh cĩ địa hình đồi núi thấp với diện tích rộng thì việc đưa các thiết bị, máy mĩc vào việc thu hoạch lúa nĩi riêng và chế biến nơng sản nĩi chung là một vấn đề cần thiết nhằm làm giảm sức lao động cho người nơng dân và đem lại lợi ích kinh tế cao cho người nơng dân là hết sức cần thiết. Gĩp phần thay đổi bộ mặt nơng thơn và đời sơng nhân dân sẽ đầy đủ sung túc hơn. CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU CHỌ PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ. 2.1 Cơ sở chọn phương án thiết kế. Chọn phương án thiết kế là một phần rất quan trọng trong việc thiết kế chế tạo máy . Chọn phương án thiết kế là tìm hiểu, phân tích , đánh giá các phương án và tính tốn kinh tế các phương án tối ưu nhất. Phương án tối ưu nhất là phương án được chọn lựa để thiết kế chế tạo do đĩ nĩ phải đảm bảo được nhiều nhất các yêu cầu sau: Thỏa mãn các yêu cầu kinh tế, kỹ thuật mà cụ thể là: Máy được chế tạo ra khi làm việc phải cĩ độ tin cậy cao , năng suất lao đơng cao , hiệu suất làm việc lớn tuổi thọ cao. Chi phí chế tạo , lắp ráp, sửa chữa và trang thiết bị thay thế cho máy là thấp nhất. Ngồi những yêu cầu trên việc chọn phương án thiết kế cịn phải chú đến những yêu cầu về đặc điểm địa hình nơi máy làm việc. Tùy từng điều kiện làm việc cụ thể mà máy cần cĩ kích thước kích thước khác nhau nhưng phải bảo đảm nhỏ gọn, kết cấu máy khơng quá phức tạp thao tác sử dung máy dễ dàng, tiếng ồn nhỏ, hình dáng của máy cĩ thẩm mỹ và tính cơng nghiệp cao. 2.2 Chọn hình thức chuyển động của trống đập. Dạng đập thì theo yêu cầu sản xuất sử dụng thì người ta thiết kế dạng đập liên tục và dạng đập gián đoạn. Mỗi loại cĩ ưu nhược điểm khác nhau. Máy đập lúa là dạng máy cĩ trống đập liên tục để tách hạt ra khỏi bơng lúa. Bộ phận quan trọng của máy đập là trống đập . Nĩ cĩ hai loại là: Trống hình trụ và trống hình cơn. Trên bề mặt trống người ta bố trí các thanh đập: Hình nêm, hình kiếm, hay thanh đập (Trống thanh). Loại trống thanh ít làm nát lúa , hạt sạch ít rơm rác hơn trống răng nhưng khơng thích hợp với bơng lúa cĩ độ ẩm cao. Việc đặt trống đập theo một gĩc độ nào đĩ : Nằm ngang, nằm nghiêng hay thẳng đứng là tùy vào nhà thiết kế chế tạo. Việc đặt vị trí của trống đập cĩ ảnh hưởng rất lớn đến năng suất của máy và khả năng làm việc của máy. Trong thực tế thi người ta thấy việc đặt trống đập nằm nghiêng và thẳng dứng là khơng khả thi,khĩ chế tạo tính tốn lựa chọn và năng suất thấp hơn nếu trống đập nằm ngang. Vì vậy người ta chon trống đập hình trụ với các thanh đập (Trống thanh) được đặt nằm ngang là cĩ ưu điểm hơn cả. Bên ngồi trống đập được bao phủ bởi lớp vỏ . Lớp vỏ này cĩ nhiệm vụ bao phủ, che chắn và ngăn hạt bắn ra ngồi máng hứng. kích thước của vỏ phụ thước vào kích thước máy , trơng đập và tùy vào yêu cầu thiết kế máy. Trên vỏ cĩ cửa đập để đưa lúa vào máy để đập, cửa cấp lúa này cũng được tính tốn thiết kế sao cho phù hợp nhất. Tĩm lại , trống đập hình trụ đặt nằm ngang với lớp vỏ thẩm mỹ bên ngồi là được sử dụng nhiều nhất trong thực tế sản xuất. Việc chọn hình chuyển động của trống đập cũng cĩ ý nghĩa rất lớn trong việc thiết kế. Do vậy cũng coi đây là một trong những cơ sở để chọn phương án thiết kế máy. Ta phải xác định hình thức chuyển động của trống đập và cách bố trí các thanh đập trên trống để việc đập lúa tách hạt và rơm một cách dễ dàng phù hợp nhất lại cĩ giá trị kinh tế cao nhất cĩ thê. Trống chuyển động quay quanh trục của nĩ với một tốc độ nhất định. Hạt lúa được tách ra khỏi máng trống xuống tấm hứng hoạt động luơn cĩ xu hướng đẩy hạt về sàng. Bộ phận trống hất rơm cĩ nhiệm vụ tung rãi rơm ra khỏi trống lên các phím giũ rơm và ngăn khơng cho rơm cuốn trở lại. Hình 2.1: Hình vẽ trống đập. Ta thấy trống đập chuyển động quay với tốc độ n( vịng/ phút). Các hạt lúa quấn theo rơm chuyển động ly tâm quanh trống và đến khi thắng được liên kết hạt thì hạt lúa sẽ bị bắn xuống máng hứng. Tùy vào lực liên kết hạt mà việc chuyển động của hạt theo mọi phương xuống máng hứng là khác nhau. Với hình thức này chuyển động của trống thì việc đưa lúa từ cửa cấp lúa tới trống đập là quá trình thực hiện liên tục theo khả năng làm việc của máy. Mặt khác việc đưa lúa nhiều hay ít vào cửa đập sẽ ảnh hưởng tới cơng suất máy. Nếu nhiều thì rất dễ bị quá tải làm kẹt trống nếu nặng trống sẽ ngừng quay trong quá trình làm việc. Do vậy mà chúng ta nên đưa lúa vào cửa cấp lúa với số lượng phù hợp để đảm bảo máy làm việc hiệu quả. Hình 2.2: Cấu tạo của trống đập: Hình 2.3: Mặt cắt ngang trống đập. Hình 2.4: Cấu tạo của thanh đập. 2.3. Tải trọng tác dụng. Trong quá trình chuyển động của hạt trên trống đập thì lúa được đưa vào máng đập sẽ cuốn theo sự chuyển động quay trịn của trống đập và các hạt sẽ bắn ra khi lực liên kết hạt bị phá vỡ. Vì các hạt cĩ khối lượng khơng đáng kể (Các hạt thĩc rất nhỏ) nên trọng lượng coi như rất nhỏ và cĩ thể bỏ qua. Ta thấy lực quán tính xuất hiện do sự chuyển động quay trịn của trống đập và chuyển động dao động của trống đập phụ thuộc quỹ đạo chuyển động của chúng. Chúng ta quan sát sự chuyển động của trống đập tại mặt cắt nào đĩ với các liên kết đàn hồi là như nhau trong mọi hướng; nghĩa là . Ở đây là độ cứng các liên kết đàn hồi theo hướng x và y. Hình vẽ 2.5: Hình vẽ mơ phỏng quỹ đạo của hạt. Ta thấy hình vẽ thể hiện vị trí tương đối của trống đập khi tần số dao động riêng là r . Nếu tần số này lớn hơn tần số của dao động cưỡng bức ( Chế độ trước cộng hưởng). Lực quán tính Fm do sự chuyển động của hạt trên trống đập quyết định. Qua đĩ ta thấy: Fm=m.r.. Ở đây: m-Là khối lượng của hạt. r- L bán kính chuyển động của hạt trên trống đập. -Là tần số của dao động riêng. Qua đĩ ta thấy sự chuyển động của hạt trên trống đập , ta thấy máy được thiết kế khi trống đập nằm ngang quay trịn với các thanh đập sẽ đem lại cho máy năng suất cao nhất. 2.4 Phân tích phương án. 2.4.1. Phương án 1. Cấu tạo của máy. Hình vẽ: Máy đập lúa hướng trục một trống đập. Thùng ; 2.Máng đập lúa ; 3. Trống đập; 4. Thanh đập. 5 Khung máy đập ; 6.Máng hứng hạt; 7.Cửa ra rơm; 8. Bàn để lúa; 9. Cửa cấp lúa( Cửa vào). Nguyên lý làm việc của máy: Khi động cơ làm việc, đầu máy nổ quay truyền động qua hệ thống truyền động tới trống đập với một tốc độ phù hợp. Trống đập 3 sẽ quay quanh trục của nĩ với một tốc độ nhất định. Lúa được cấp vào cửa vào số 9 khi đặt ở bàn đặt 8 chuyển tới. Từ cửa vào 9 lúa được đưa tới trống đập và sễ cuốn theo sự chuyển động của trống. Thân lúa sẽ cuốn vào trống và các thanh đập. Trong quá trình đĩ sẽ xảy ra sự va đập và lực liên kết hạt sẽ bị phá vỡ. Khi đĩ hạt sẽ bị rơi ra khỏi gié lúa xuống máng hứng hạt 6 và qua bộ phận sàng và quạt sẽ để rơi xuống thùng. Rơm cuốn theo trống sẽ được phụt ra theo cửa ra rơm 7. Hình vẽ 2.6: Máy đập lúa hướng trục một trống đập. Đặc điểm của máy là: -Năng suất của máy khơng cao và quá trình đập khơng được kỹ như máy đập hai trống. -Kết cấu máy nhỏ gọn . -Thao tác đơn giản, sử dụng dễ dàng. -Thay thế sửa chữa nhanh. - Gía thành chế tạo máy cao. -Tính cơ động của máy cao. -Cơng suất của động cơ nhỏ. 2.4.2 Phương án 2. Cấu tạo của máy: Hình vẽ 2.7 : Máy đập lúa hướng trục hai trống đập. 1. Thùng 2. Máng đập lúa 3. Trống đập 4. răng đập lúa 5. Khung máy 6. Sàng lúa 7. máng hứng 8. Quạt. Nguyên lý làm việc của máy: Khi động cơ quay thì truyền chuyển động tới hệ thống truyền động tới trống đập 3 làm trống đập 3 quay. Ở đây trống đập 3 sẽ được nối trực tiếp với hệ thống truyền động của động cơ và một trống đập sẽ được truyền chuyển động từ một trống đập trước đĩ. Khi lúa lúa được cấp vào cửa đập thì quá cũng giống như sự làm việc của máy đập một trống nhưng ở đay cĩ hai trống đập làm việc nên năng suất sẽ cao hơn. Đa phần lúa được đập từ trống đập gần cửa cấp lúa cịn trống kia sẽ đập phần lúa sĩt bị bắn ra ngồi hay phần lúa khơng cĩ khả năng cuốn theo trống gần cửa đưa lúa. Rơm được phun ra ngồi theo cửa ra rơm. Các hạt được rơi ra ( Bắn ra) rơi xuống hệ thống sàng 6 . Hệ thống sàng này cĩ nhiệm vụ lắc qua lắc lại cho lúa sạch rơi xuống máng hứng 7. Ở dưới người ta bố trí thêm quạt 8 để làm mát và quạt khơ tạm thời cho thĩc rơi xuống. Thĩc được đưa từ máng hứng vào thùng chứa. Cứ như vậy quá trình đập sẽ diễn ra liên tục. Qua việc làm việc của máy và cấu tạo sơ đồ máy ta rút ra một số đặc điểm sau: Vì cĩ hai trống đập nên kết cấu máy cồng kềnh hơn . Năng suất lao động rất cao. Lúa được đập và sàng rất kỹ. Máy được chạy bằng động cơ máy nổ nên gây ồn và ơ nhiễm mơi trường. Cĩ thể phải sử dụng tới 2 động cơ cho sự làm việc của máy để tăng năng suất. Thao tác đối với máy đơn giản sử dụng ,sửa chữa dễ dàng, thay thế nhanh. Sơ đồ chuyển động của máy đơn giản số chi tiết tham gia vào truyenf chuyển động ít. Gía thành chế tạo máy cao. Tính cơ động của máy khơng phù hợp bằng máy đập một trống. 2.5 Chọn phương án thiết kế. Với hình thưc chuyển động của trống đập nư vậy qua việc phân tích ta thấy nếu máy được thiết kế trống đập hình trụ được bố trí với các thanh đập hợp lý sẽ cĩ lợi và hợp lý nhất. Do vậy mà ta quyết định chọn phương án thiết kế máy đập lúa cĩ trống đập hình trụ với các thanh đập quay quanh một trục cố định dặt theo phương nằm ngang. Từ việc thiết kế chọn phương án với trống đập ta chọn dựa trên cơ sở này ta đưa ra phương án thiết kế máy . Trơng đập được đặt nằm ngang là hợp lý nhất . Ta thấy hai phương án đều cĩ những ưu nhược điểm riêng. Ta thấy máy được chọn theo phương án 1 là phù hợp với yêu cầu sản xuất cũng như chế tạo. Từ đĩ ta quyết định chọn phương án 1 làm phương án thiết kế. Hình 2.8: Máy đập liên hồn Thanh Hải Hình 2.9: Máy đập liên hồn Nhật Tân Hình 2.10: Hình ảnh máy Tân Việt. Hình 2.11: Qúa trình đập lúa tại ruộng của người nơng dân. CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ KỸ THUẬT MÁY ĐẬP LÚA Hệ thống truyền động cĩ thể bao gồm hộp giảm tốc, các bộ truyền bánh răng hở, bộ truyền động xích và truyền động đai. Hầu như tất cả các máy đều cĩ hộp giảm tốc. Động cơ truyền động của em cho máy đập tại ruộng là động cơ máy nổ chạy bằng nhiên liệu xăng hay dầu Diezel. Đặc biệt máy ở đây khơng cĩ truyền động bằng hộp giảm tốc. 3.1 Cơ sở tính tốn động lực học cho máy. 3.1.1 Tính cơng suất động cơ. Sau khi đi chọn được phương án thiết kế ta đi tìm các thơng số kỹ thuật của máy đập lúa . Máy được thiết kế gồm 2 cụm: Bộ phận truyền tới trống đập và bộ phận truyền động tới hệ thống sàng. Hình vẽ 3.1: Máy đập lúa . Sơ đồ của máy hình vẽ: 1. Động cơ 2,3. Đai 4. Trống đập 5. sàng trên 6. Sàng dưới 7. Máng hứng 8. Thân máy 9. Quạt 10. Bánh răng 11. Cửa cấp lúa. Nhìn vào sơ đồ ta thấy : Cơng suất của động cơ () sẽ được tách ra làm 2 phần: Cơng suất trống đập () Cơng suất của hệ thống sàng( ). Do đĩ muốn tính cơng suất của động cơ thì ta phải tchs hệ thống ra tính hai thành phần nĩi trên. Vậy cơng suất của động cơ sẽ được tính như sau: =+(1) Với năng suát đập là (0.2đến 0.4)ha/h. Chọn năng suất đập là W=0.4 (ha/h). Chọn tốc độ quay của trống đập là 1000( vịng/phút). Năng suất của trống đập được tính theo cơng thức: W= 3600, (). Trong đĩ : D: là đường kính trống đập( D=0.5m). n: Tốc độ vịng của trống đập( n=16.7 v/s). B: khoản cách giữa hai thanh đậptrên một tiết diện trịn( B=13 mm=0.013m). h: Độ dày của lớp lúa cuốn trên trống(m). : Hệ số rơi của hạt, =0.7đến 0.8. Vậy độ dày của lúa cuốn trên trống là: h=5(mm). Mơ men cản quay của trống đập kể cả đến ma sát trong ổ trục và lực cản do áp lực của cột vật liệu trong cửa đưa lúa đổ xuống. M=. Trong đĩ : G-Là trọng lực của trống đập(N). Ta cĩ : G= 61,23.10=612,3(N). T-Là lực tác dụng lên trống đập do áp lực của lượng lúa đi vào(N). Mỗi lần cấp lúa ta lấy bằng 12(kg). Do đĩ T=12.10=120(N). là khối lượng thể tích của vật liệu (). =230(). d: Đường kính ngõng trục(m). d=0,04(m) D: Đường kính trống đập (m) D=0,5(m). : Là hệ số ma sát trong của vật liệu =0,1 : Là hệ số ma sát trong của ổ trục =0,2. z: Là số răng trống đập được cắt trên một tiết diện trịn .z=12 :Thể tích của trống đập =7,8(). Thay vào cơng thức (2) ta được: M=. Cơng suất của trống đập được tính theo cơng thức: . Ta đi tìm cơng suất của sàng: Sơ đồ truyền động của hệ thống sàng. Hình vẽ: 3.1 Hình vẽ 3.2: Sơ đồ cơ cấu tay quay thanh truyền dùng để dẫn động cho sàng. Ta xác định S,V,a của sàng bằng phương pháp giải tích : Lấy gĩc quay của tay quay : khi tay quay cĩ bán kính r quay một gĩc thì sàng dịch chuyển một đoạn là S. Ta xem dịch chuyển của sàng S là một đoạn thẳng : S= Trong đĩ : : Là gĩc nghiêng của sàng so với phương nằm ngang . Ta cĩ: Gĩc nghiêng lớn nhất của thanh truyền đối với đường thẳng nằm ngang : khi . Chú ý : . Vì sự dịch chuyển của sàng được tính từ các vị trí tận cùng bên trái và tận cùng bên phải nên ta cĩ thể chấp nhận điều kiện : S=. Phân tích biểu thức :theo chuỗi Taylo ta cĩ thể biểu diễn nĩ dưới dạng : …… Trong những máy phân loại kiểu sàng để tạo nên được liên kết cứng động học giữa bộ phận dẫn tiến và thân máy người ta dùng cơ cấu tay quay thanh truyền , cĩ giá trị và .Khi trị số lớn nhất và , ta cĩ : . Do đĩ thực tế đủ chính xác ta tính: S=.( Sàng chuyển động theo định luật điều hịa). Đoạn đường mà sàng đã đi qua khi dịch chuyển từ vị trí tận cùng bên trái tới vị trí tận cùng bên phải . Vận tốc chuyển động của sàng : V=(t)=. Nếu số vịng quay của tay quay là n(vịng /phút) thì đoạn đường mà sàng đã đi qua trong 1phút là: 2S.n. Tính: thì tốc độ chuyển động trung bình của sàng : . Gia tốc của sàng được xác định theo : a= Để truyền cho hệ thồng một chuyển động dao động theo phương trình (*) bỏ qua khối lượng thanh truyền ta cĩ thể biểu thị cơng suất yêu cầu gần đúng theo cơng thức sau theo hệ SI: N= Trong đĩ: (Chuyển động trịn ). và: . Do đĩ theo hệ SI: Vì vậy cơng suất thay đổi theo định luật hình sin nên trị số trung bình của nĩ bằng: N=. Với m: Khối lượng của hạt trên lưới sàng ở thời điểm t(kg): m=3,9 . Chọn: r=15 cm =15.m Thay vào cơng thức (**) ta được : vậy cơng suất trung bình của nĩ là : N= Do vậy ta chọn cơng suất của hệ thống sàng nư sau: . Thay vào (1) ta được: . 3.1.2 Chọn năng suất cho máy . Để thiết kế ra một máy cơng nghiệp trước hết ta phải căn cứ vào mục đích và yêu cầu đặt ra . Mục đích ở đây là thiết kế máy gặt lúa phục vụ cho đồng bào ở các huyện miền núi Khánh Hịa. Một trong những yêu cầu quan trọng và được đặt lên hàng đầu là máy được thiết kế ra phải cĩ năng suất là bao nhiêu để đạt yêu cầu và đây cũng là một cơ sở quan trọng trong việc thiết kế máy. Từ mục đích đặt ra trên đây ta thấy máy được thiết kế ra là phục vụ cho hộ gia đình ở miền núi Khánh Hịa. Nên yêu cầu năng suất máy khơng cần lớn. Tuy nhiên việc việc định trước năng suất bao nhiêu cho phù hợp phải căn cứ vào tình hình sản xuất lúa tại miền núi Khán Hịa. 3.1.3 Chọn lượng lúa, cách bố trí buồng đập và việc đập lúa. Như đã biết cây lúa rất mềm và dễ gẫy gập, hạt lúa rất dễ dụng chỉ cần cĩ một tác dụng nhỏ là cĩ thể làm rụng hạt. Do vậy việc chọn lượng lúa để đưa vào cửa đập cho máy phải dựa vào đặc điểm của cây lúa. Nếu ta cho vào trong cửa đập lúa một lượng lúa quá lớn thì sẽ ảnh hưởng tới sự hoạt động của máy và thể làm cho máy ngừng hoạt động. Mặt khác do sản xuất nhỏ nên khơng yêu cầu năng suất của máy cao vì vậy ta phải đưa vào cửa đập một lượng lúa thích hợp để đảm bảo cho sự hoạt đọng của máy. Để đảm bảo lúa được đập dễ dàng và hạt rụng sạch sau khi đập. Ta chọn cửa đập sao cho lượng lúa vừa đủ một ơm lúa của người nơng dân mà quá trình đập lúa khơng khơng làm tắc và làm máy ngừng hoạt động. Ta chọn cửa đập hình chữ nhật kích thước: a=250mm, b=400mm. Để máy làm việc với hiệu suất cao trên bề mặt trống đập ta lắp các thanh đập trên bề mặt của trống đập. Các thanh đập nghiêng một gĩc được bố trí đều và đối xứng nhau. Phần để đưa lúa vào phải nằm trong vùng của trống đập . Việc đưa lúa vào cửa đập được thực hiên thủ cơng ( Bàn tay của người điều khiển máy) . Tức là khi đưa lúa vào cửa đập hết ta lại ơm lúa đưa tiếp vào cửa đập đảm bảo cho máy hoạt đọng liên tục. 3.1.4 Tính chọn trống đập. Trên thực tế thì đa số máy thì người ta sử dụng động cơ điện vì những ưu , nhược điểm và sự thuận lợi của nĩ . Nhưng trong quá trình đập lại đập tại ruộng rất xa nguồn điện trong các hộ gia dình .Mà tốc độ của trống đập chỉ cần giữ ở một tốc độ ổn định khơng cần thay đổi trong khi vận hành. Do vậy ở đây ta chọn động cơ máy nổ truyền động đai đến buly trống đập. Do vậy ở đây thì chỉ cĩ một cấp tỷ số truyền đĩ là truyền động đai. Trống đập được truyền từ động cơ qua đai quay theo một chiều nhất định. Từ việc chọn trên cửa đập để đưa lượng lúa vào phù hợp. Ta chọn chiều dài trống đập để đảm bảo lượng lúa đưa vào tiếp xúc hết với phần làm việc của trống đập. Ta chọn trống đập với chiều dài L=1000mm với đường kính trống D=500mm. 3.1.5 Xác định chiều rộng của máng hứng. Năng suất máy : W=0,4ha/giờ =2000kg/giờ. Vận tốc trên máy : 0,4 m/s. Từ cơng thức tính năng suất của máy: W= Trong đĩ : + B là chiều rộng máng. + h là chiều cao của lượng thĩc chảy trên máng , vì vậy ta lấy chiều cao trung bình h=0,01m. +V là vận tốc hạt chảy trên máng : V=0,4m/s=1440m/h. + là hệ số điền đầy của thĩc (hạt) trên máng ; lấy bằng 0,4. +Là trọng lượng riêng của của lúa ; lấy 560 Từ đĩ ta tính được chiều rộng cần thiết của máng: Chọn :B=0,62(m). 3.1.6 Gĩc nghiêng của máng. Gĩc nghiêng của máng ảnh hưởng tới hiệu quả và năng suất của quá trình đập thu hoạch lúa. Nếu giảm gĩc nghiêng của máng thì tốc độ hạt chảy trên máng sẽ giảm đi. Do vậy hiêu quả làm việc của máy khơng cao. Vì vậy để đảm bảo yêu cầu hạt chảy được trên máng phù hợp ta chọn gĩc nghiêng của máng . 3.1.7 Tốc độ trống đập. Theo kinh nghiệm của một số nhà sản xuất máy nơng nghiệp tơi chọn tốc độ của trống đập n= 1000(vịng/ phút). Tốc độ vịng của thanh đập là khơng đổi với tất cả các thanh được bố trí đều nhau và bằng: Trong đĩ : Là tốc độ gĩc, Rad/s. n: là số vịng quay của thanh đập trong 1 phút; R: Bán kính quay của thanh đập, m. Sơ đồ nay bố trí sàng và hê dẫn động từ động cơ. Hình vẽ 3.3: Máy kiểu lắc rung. 1. Tay quay 2. Thanh truyền 3. Mặt sàng 4. Trục truyền 5. Đai. Lúa được đập qua trống đập rơi xuốn hệ thống sàng . Do sàng chuyển động tịnh tiến và gĩc nghiêng giữa các bề mặt sàng với mặt phẳng nằm ngang là khơng lớn lắm nên nguyên liệu chuyển động chậm và gián đoạn đến bộ phận thốt. Sau khi đã được sàng hạt rơi xuống máng hứng chấu rơm nhỏ được đưa ra ngồi trên lưới sàng. 3.1.8 Lựa chọn mặt sàng cho phương án thiết kế. Mặt sàng là bộ phận quan trọng của sàng, nĩ trực tiếp chịu tác dụng cọ sát của vật liệu sàng nên nĩ bị hư mịn rất mạnh. Mặt sàng cĩ thể là lưới kim loại, thép lá đột lỗ hoặc chấn song bằng thép. Lưới sàng được đặc trưng bằng trị số diện tích cĩ ích, tức tỷ số tổng diện tích lỗ và diện tích trung của lưới . 3.1.8.1 Lựa chọn kết cấu tấm lưới . Lưới tấm được thiết kế chế tạo bằng thép lá, các lỗ được đột, dập hoặc khoan và thường cĩ lỗ hình trịn hoặc hình chữ nhật rất ít khi cĩ lỗ hình vuơng. Lỗ phân bố theo các đường thẳng thành từng hàng song song với nhau hoặc lệch nhau . Lưới sàng của máy đập được sử dụng trong thực tế nhiều nhất là lưới sàng lỗ trịn được khoan trên các tấm thép lá. Hình vẽ 3.4 : Lưới sàng bằng thép tấm. Khoảng cách ngắn nhất giữa các lỗ : b Trong đĩ : b-Là khoảng cách ngắn nhất giữa hai lỗ. L- Là kích thước lỗ, cm (L=d=10mm). Chiều dày của tấm thép để chế tạo lưới ( Nếu dày quá thì lỗ sẽ bị tắc). Muốn dập được lỗ thì tấm thép phải cĩ chiều dày . Lưới tấm : L=8 đến 10 mm. Lỗ sàng hình trịn : Sàng cĩ lỗ hình trịn dùng để phân loại dựa vào sự khác nhau về chiều dài của hạt thĩc. Thĩc cĩ thể tiếp diện nhỏ hơn dường kính d của lỗ sàng thì lúa mới lọt qua sàng.Vì lúa cĩ chiều dài lớn hơn chiều rộng rất nhiều nên chỉ cần nghiêng nhẹ là hạt cĩ thể rơi xuống dưới một cách dễ dàng. Chuyển động rung và lắc làm cho rởm và bụi được đưa xuống khu vực dưới sàng và hạt sẽ di chuyển theo một gĩc độ k._.