GIỚI THIỆU TỔNG QUAN
Giới thiệu về cây ngô
1.1.1 Lịch sự và nguồn gốc cây ngô
Ngô, hay còn gọi là bắp, có tên khoa học là Zea mays Trong tiếng Anh, từ "maize" xuất phát từ tiếng Tây Ban Nha (maíz) và là thuật ngữ của người Taino để chỉ loài cây này, được sử dụng phổ biến ở Vương quốc Anh Trong khi đó, ở Hoa Kỳ, Canada và Australia, từ "corn" thường được dùng, vốn trước đây chỉ một loại cây lương thực nhưng hiện nay đã trở thành từ gọi chung cho cây ngô, là dạng rút gọn của "Indian corn," tức là "cây lương thực của người Anh điêng."
Cây ngô ở Việt Nam có nguồn gốc từ Trung Quốc, được giới thiệu vào đầu đời Khang Hi (1662-1762) bởi Trần Thế Vinh từ huyện Tiên Phong Ngô nhanh chóng trở thành cây trồng phổ biến, thay thế lúa gạo ở nhiều vùng, đặc biệt là tại Sơn Tây Câu nói “Được mùa chớ phụ ngô khoai” cho thấy vai trò quan trọng của ngô trong đời sống nông dân Việt Nam, ngay cả khi lúa gạo đã đủ đầy.
1.1.2 Tình hình sản xuất ngô trên thế giới và Việt Nam
1.1.2.1 Tình hình sản xuất ngô trên thế giới
Cây ngô là một trong năm loại cây lương thực chính toàn cầu, cùng với lúa nước, lúa mì, sắn và khoai tây Ba loại cây ngô, lúa gạo và lúa mì chiếm khoảng 87% sản lượng lương thực toàn cầu và cung cấp khoảng 43% calo cho con người Trong số này, ngô nổi bật với sự tăng trưởng mạnh mẽ về diện tích, năng suất và sản lượng Từ năm 1961 đến 2008, năng suất ngô trung bình toàn cầu đã tăng từ khoảng 20 tạ/ha lên hơn 50 tạ/ha, sản lượng tăng từ 204 triệu tấn lên 822,712 triệu tấn, và diện tích trồng ngô cũng tăng từ 104 triệu hecta lên 161 triệu hecta.
Hình 1.2: Biểu đồ diện tích, năng suất, sản lƣợng ngô thế giới 1961-2008
1.1.2.2 Tình hình sản xuất ngô ở Việt Nam
Trước đây, sản xuất ngô ở Việt Nam chủ yếu mang tính chất nhỏ lẻ và tự cung tự cấp, với nông dân trồng ngô thay gạo ở một số vùng miền núi do khó khăn trong sản xuất lúa nước Các giống ngô truyền thống địa phương có năng suất thấp, dẫn đến diện tích trồng ngô chưa đến 300 nghìn hecta vào thập kỷ 60 của thế kỷ trước, với năng suất chỉ đạt trên 1 tấn/ha và không có sự cải thiện đáng kể vào đầu những năm 1980.
Năng suất ngô tại Việt Nam hiện chỉ đạt khoảng 1,1 tấn/ha với sản lượng hơn 400.000 tấn, chủ yếu do việc trồng các giống bắp địa phương và kỹ thuật canh tác lạc hậu Tuy nhiên, từ giữa những năm 1980, sự hợp tác với Trung tâm CIMMYT đã giúp đưa nhiều giống ngô cải tiến vào trồng, nâng năng suất lên gần 1,5 tấn/ha Ngành sản xuất ngô nước ta đã có những bước tiến vượt bậc từ đầu những năm 1990, với sự gia tăng mạnh mẽ về năng suất và sản lượng từ năm 2006 Tốc độ tăng trưởng diện tích, năng suất và sản lượng ngô của Việt Nam hiện nay cao hơn nhiều so với mức trung bình toàn cầu.
Hình 1.3: Biểu đồ diện tích, năng suất, sản lƣợng ngô Việt Nam 1961-2009
1.1.3 Vai trò và tầm quan trọng của cây ngô Ở Việt Nam, ngô là loại cây lương thực quan trọng thứ hai sau lúa, ngô được trồng khắp nơi, từ đồng bằng đến trung du và khá nhiều ở miền núi
Ngô là một loại cây lương thực ngắn ngày, mang lại hiệu quả kinh tế cao cho nông dân Sự phát triển của ngành chăn nuôi đã làm tăng nhu cầu tiêu thụ các sản phẩm chế biến từ ngô.
DUT.LRCC hạt ngô tăng lên rất cao, hiện nay ngô là cây cho sản lƣợng hàng năm cao hơn bất kỳ cây lương thực nào
Ngô là một cây trồng đa dụng với tất cả các bộ phận như hạt, thân và lá đều có thể được sử dụng Hạt ngô không chỉ là lương thực và thực phẩm cho con người mà còn là thức ăn cho gia súc Ngoài ra, ngô còn được sử dụng làm nguyên liệu cho nhiều ngành công nghiệp khác nhau.
Hình 1.4: Hạt ngô đã đƣợc chế biến – cám viên
Hạt ngô được sử dụng để sản xuất chất dẻo và vải sợi Một phần hạt ngô được thủy phân hoặc xử lý enzym để tạo ra xi rô ngô, chứa nhiều fructoza, là một chất tạo ngọt phổ biến Ngoài ra, xi rô ngô cũng có thể được lên men và chưng cất để sản xuất một số loại rượu, trong đó rượu từ ngô là nguồn gốc truyền thống của whisky bourbon.
Ethanol từ ngô được sử dụng với hàm lượng thấp (10% hoặc ít hơn) như một phụ gia cho xăng, nhằm nâng cao chỉ số octan, giảm ô nhiễm và tiết kiệm nhiên liệu cho một số động cơ Đây là một phần trong nhóm nhiên liệu sinh học ngày nay.
Sản xuất ngô ngày càng trở nên quan trọng, dẫn đến sự gia tăng diện tích trồng và hình thành các vùng chuyên canh Để nâng cao năng suất và giảm chi phí đầu tư, các biện pháp canh tác tiên tiến cùng với giống ngô mới có năng suất cao đã được áp dụng trong sản xuất.
Việc áp dụng máy móc tiên tiến trong công tác thu hoạch đã nâng cao chất lượng sản phẩm, đồng thời giảm lượng nhân công lao động Điều này không chỉ giúp giảm giá thành mà còn tăng cường tính cạnh tranh cho hàng hóa Việt Nam trong bối cảnh hội nhập.
Quy trình công nghệ sản xuất ngô thành phẩm
Quy trình sản xuất hạt ngô từ khi hái đến khi thành phẩm là một quá trình phức tạp, bao gồm nhiều bước chế biến và gia công Trong mỗi giai đoạn, thành phần dinh dưỡng của bắp ngô có thể bị phá hủy, dẫn đến mất mát các chất có lợi cho chất lượng sản phẩm, đồng thời loại bỏ các chất có hại Tuy nhiên, quy trình sản xuất còn phụ thuộc vào trình độ kỹ thuật, công nghệ và hệ thống thiết bị của từng nhà máy.
Ngô được thu hoạch khi đã già và đạt độ cứng tối đa của hạt, thời điểm mà tinh bột và chất khô tích lũy nhiều nhất, đảm bảo khối lượng hạt cao và chắc Khi phơi khô, hạt ngô không bị nhăn Dấu hiệu nhận biết ngô chín hoàn toàn bao gồm bẹ lá và lá chuyển sang màu vàng và bắt đầu khô, râu ngô khô và có màu đen, hạt cứng và mang màu sắc đặc trưng.
Hiện nay, việc thu hoạch ngô ở nước ta chủ yếu được thực hiện bằng phương pháp thủ công Thông thường, người nông dân chọn những ngày nắng ráo để thu hoạch nhằm tránh tình trạng ngô bị hư hỏng.
1.2.2.1 Bóc bẹ thủ công (bằng tay)
Ngô sau khi được hái về sẽ được tiến hành bóc bẹ Thông thường bóc bẹ thủ công năng suất thấp, chỉ phù hợp với sản xuất nhỏ
Sau khi ngô được thu hoạch, quy trình đầu tiên là bóc bẹ Sử dụng máy bóc bẹ, ngô sẽ được xử lý để loại bỏ phần bẹ, sau đó hạt ngô sẽ được tách ra.
Sau khi ngô được thu hoạch, quá trình bóc vỏ và tách hạt sẽ được tiến hành Hạt ngô có thể được phơi khô trước hoặc sau khi tách vỏ Có hai phương pháp tách hạt thủ công phổ biến.
Dùng dùi ủi tách một số hàng không kề nhau trên quả ngô sau đó dùng tay xoay, chà quanh trái ngô để tách hết các hạt ra
Sử dụng chày để đập lên đống ngô đã phơi khô giúp tách hạt ra khỏi cùi một cách nhanh chóng Tuy nhiên, phương pháp này không hoàn toàn hiệu quả vì vẫn còn một số hạt không được tách hết, do đó cần phải tốn công tách lại bằng tay.
Hình 1.7: Tách hạt ngô thủ công ( bằng tay)
Cả hai phương pháp này cho năng suất rất thấp, chỉ phù hợp với hộ sản xuất nhỏ và có lao động nhàn rỗi
1.2.3.2 Tách hạt bằng máy Ở nước ta chủ yếu dùng các loại máy sau:
Máy tách hạt từ quả ngô đã đƣợc bóc vỏ loại máy này cho năng suất cao song phải tốn nhiều thời gian và nhân công bóc vỏ
Máy tách hạt từ quả ngô còn nguyên vỏ loại máy này cho năng suất rất cao Giảm đƣợc thời gian và lƣợng nhân công nhiều
Máy thu hoạch ngô hiện đại có khả năng thu hoạch, bóc vỏ và tách hạt đồng thời, mang lại nhiều lợi ích Tuy nhiên, do Việt Nam chưa sản xuất được loại máy này, nên phải nhập khẩu từ nước ngoài với giá thành cao, dẫn đến số lượng hạn chế trên thị trường trong nước.
Hạt ngô sau khi tách sẽ đƣợc phơi khô và vận chuyển đến nơi chế biến thành thành phẩm
Ngô sau khi đƣợc tách hạt sẽ đƣợc phân loại để nâng cao chất lƣợng sản phẩm
Phơi khô bắp ngô là bước quan trọng trong sản xuất nguyên liệu, và việc xác định thời điểm bắp ngô đạt yêu cầu theo tiêu chuẩn kỹ thuật là rất cần thiết.
Bắp sau khi đã đƣợc phơi khô thì sẽ đƣa vào kho để bảo quản để làm nguyên liệu cho chế biến thực phẩm, thức ăn chăn nuôi
Trong quá trình bảo quản, cần thường xuyên kiểm tra để phát hiện và phòng trừ các loại chim, chuột, sâu và nấm mốc Hạt bị hư cần phải được loại bỏ ngay lập tức, và nếu có hiện tượng ẩm ướt, hạt cần được phơi lại ngay để đảm bảo chất lượng.
Giới thiệu quá trình tách hạt bằng máy
Mục đích tách hạt : Lấy hạt ra khỏi cùi ngô
Quy định và tiêu chuẩn hạt sau khi tách :
Hạt không còn dính gốc liên kết cùi
Khi tách không đƣợc làm vỡ hạt
Hạt chắc không lẫn lên các hạt lép
Làm sạch các phần tử nhỏ
Hình 1.8: Hạt ngô đã đƣợc tách khỏi cùi
1.3.2 Đặc điểm của quá trình tách hạt
Tách hạt ngô là bước quan trọng, yêu cầu phải đảm bảo tách toàn bộ hạt mà không để lại hạt sót, đồng thời không làm hư hỏng hoặc vỡ hạt Lực tách ngô có thể được thực hiện theo nhiều phương pháp khác nhau.
Tách hạt ngô bằng lực hướng trục của bắp ngô
Tách hạt bằng lực nén vào theo phương bán kính của bắp ngô
Tách hạt ngô bằng lực có phương pháp tuyến với bắp ngô
Tách hạt ngô bằng lực tác dụng có phương song song với trục bắp ngô
1.3.3 Các chỉ tiêu làm việc của máy tách hạt ngô
Các chỉ tiêu làm việc chính của máy tách hạt ngô:
Chỉ tiêu chất lƣợng của máy bao gồm: tỉ lệ vỡ hạt, tỉ lệ sót hạt, tỉ lệ hạt theo lõi, độ sạch của sản phẩm
Chỉ tiêu năng lƣợng: cơ bản là chi phí năng lƣợng
Chỉ tiêu kinh tế - kĩ thật của máy: năng suất chi phí trực tiếp và chi phí gián tiếp cho việc tách hạt, thời gian thu hồi vốn
1.3.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình làm việc của trống tách hạt
Quá trình làm việc của cơ cấu tách hạt bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, bao gồm tính chất cơ lý của bắp ngô như độ ẩm và kích thước, thông số và kết cấu của buồng tách, cũng như các thông số động học như vận tốc đỉnh răng và chế độ cung cấp tải trọng.
1.3.4.1 Ảnh hưởng của độ ẩm giữa hạt và lõi
Khi độ ẩm của hạt ngô và lõi tăng cao, quá trình tách hạt sẽ gặp khó khăn do mối liên kết giữa hạt và lõi trở nên bền vững hơn Điều này dẫn đến việc hạt ngô khó tách ra khỏi lõi, bởi độ chặt giữa các hạt trên bắp ngô cũng lớn hơn.
1.3.4.2 Ảnh hưởng của vận tốc đỉnh răng
Khi tăng vận tốc đỉnh răng trống, ngô được tách sạch hơn nhưng độ hư hỏng hạt lại cao Ngược lại, giảm vận tốc giúp giảm độ hư hỏng nhưng tăng tỷ lệ sót hạt Vận tốc đỉnh răng cũng ảnh hưởng đến hiệu suất làm việc của bộ phận làm sạch như sàng và quạt Tăng vận tốc trống dẫn đến độ vỡ hạt và lõi cao hơn, làm giảm độ sạch của sản phẩm và tăng tỷ lệ hao hụt.
1.3.4.3 Ảnh hưởng của khe hở giữa đỉnh răng máng trống
Khe hở tẽ của máy được tính toán dựa vào kích thước bắp ngô và lõi, với yêu cầu nhỏ hơn đường kính bắp ngô Khe hở này ảnh hưởng trực tiếp đến tỉ lệ sót hạt, tỉ lệ vỡ hạt và tỉ lệ gãy lõi Khi khe hở tăng, tỉ lệ hạt vỡ giảm, tỉ lệ hạt sót tăng và chi phí năng lượng cũng giảm.
Khả năng thông qua của máy tách hạt phụ thuộc vào hiệu suất của bộ phận tách và cơ cấu sàng, quạt Để đạt được chất lượng làm việc tối ưu, cần duy trì tải trọng ở mức thích hợp.
Trên thế giới hiện nay có rất nhiều loại máy tách hạt ngô khác nhau Có thể phân loại theo các phương pháp sau
1.3.5.1 Theo yêu cầu sản phẩm
Theo yêu cầu sản phẩm máy tách hạt ngô có thể chia làm 2 loại: loại tách ngô giống và tách ngô thương phẩm
Máy tách ngô giống là thiết bị chuyên dụng để tách ngô đã được bóc bẹ, phơi và sấy, giúp giảm độ ẩm của hạt xuống còn 18% - 20% Một số loại máy tách ngô giống phổ biến hiện nay bao gồm 6ML61 (CH Pháp), 2A (Hoa Kỳ) và TN-4M, TNG-4C (Việt Nam).
Máy tách ngô thương phẩm thường được sử dụng để tách hạt ngô đã bóc bẹ với độ ẩm cho phép cao Gần đây, đã xuất hiện những loại máy tách có khả năng xử lý cả ngô chứa bóc bẹ với độ ẩm hạt cao, mang lại hiệu quả vượt trội cho người sử dụng.
1.3.5.2 Theo khả năng di động của máy
Theo khả năng di động của máy, máy có thể chia ra các loại : máy cố định, máy bán cố định và máy tự hành
Máy cố định thường được dùng trong các xưởng ché biến như máy MkπY-12, MkπY-30 ( CHLB Nga), Saksonia (CHLB Đức), các máy tách ngô giống TN-4M, TNG-4C (Việt Nam)…
Máy bán cố định là máy có thể di chuyển trong khoảng cách ngắn trong khu vực xưởng
Máy tách ngô tự hành là thiết bị được gắn sau máy kéo hoặc sử dụng động cơ để di chuyển Loại máy này có khả năng di chuyển linh hoạt đến các vùng nguyên liệu, giúp quá trình tách ngô trở nên dễ dàng và hiệu quả hơn.
Theo cách cấp liệu máy tách hạt ngô có thể chia làm các loại: cấp liệu thủ công và cấp liệu cơ giới
Cấp liệu thủ công thường là các loại máy có suất thấp và trung bình từ 2-8 tạ/h
Máy cấp bằng cơ giới là các loại máy có năng suất cao trên 10 tạ/h Các máy này thường làm việc trong các dây chuyền sản xuất
Máy tách hạt thường được phân loại dựa trên nguyên lý làm việc của bộ phận tách hạt Một trong những loại máy phổ biến là máy tách hạt theo nguyên lý trục vít.
- ống vít, máy tách hạt theo nguyên lí phân li dọc trục
GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ TÁCH HẠT NGÔ VÀ XÂY DỰNG SƠ ĐỒ ĐỘNG HỌC MÁY
Giới thiệu về công nghệ tách hạt ngô
2.1.1 Thông số một số máy tách hạt ngô hiện nay
2.1.1.1 Máy tách hạt ngô tự hành HMTN-07
Trọng lƣợng máy: 327kg (không động cơ)
Hình 2.1: Máy tách hạt ngô tự hành HMTN-07
Máy tách hạt ngô tự hành HMTN-07 hoạt động hiệu quả nhờ vào bộ phận tách hạt sử dụng đầu nổ D15 mạnh mẽ, cho phép tốc độ quay trục chính cao, giúp nâng cao năng suất trong quá trình tách hạt ngô.
Máy DUT.LRCC hoạt động với tốc độ 1200 vòng/phút, giúp kẹp chặt bắp ngô và tách hạt ra khỏi lõi Sau đó, hạt và lõi được đẩy ra ngoài qua các cửa khác nhau, mang lại năng suất cao cho quá trình thu hoạch.
Máy tách hạt ngô HMTN-07 được trang bị bộ phận sàng rung giúp lọc sạch bụi bẩn, đảm bảo chất lượng thành phẩm cao Sau khi tách, hạt ngô vẫn giữ nguyên hình dạng, không bị dập nát và đạt độ sạch vỏ lên đến 98%.
Máy có thiết kế dạng bánh xe dạng lái giúp bạn di chuyển dễ dàng và thuận tiện, sử dụng dễ dàng và hiệu quả
2.1.1.2 Máy tách hạt ngô siêu sạch HMQ-03
Công suất động cơ: 3kw
Máy tách ngô hiệu quả cao, có khả năng tách nhiều bắp cùng lúc và đảm bảo tách sạch ngô Hệ thống quạt gió của máy giúp thổi sạch mày ngô mà không làm vỡ lõi Đặc biệt, máy hoạt động êm ái và ít gặp sự cố hỏng hóc.
Hình 2.2: Máy tách hạt ngô siêu sạch HMQ-03
2.1.1.3 Máy tách hạt ngô buồng đứng TN08
Công suất động cơ: 1.1kw-2.2kw
Năng suất tách hạt: 300-500 kg/h
Hệ thống cửa xả hạt ngô tách có then cài chắc chắn đảm bảo an toàn cho người sử dụng
Khả năng tách hạt ngô đa dạng tất cả các kích thước lớn nhỏ khác nhau
Hình 2.3: Máy tách hạt ngô buồng đứng TN08
2.1.1.4 Máy tách hạt ngô 37A750W loại 2 cửa nạp
Máy sử dụng động cơ 750W, chạy nguồn điện sinh hoạt 220V
Máy có thiết kế nhỏ gọn và độ bền cao, đảm bảo hoạt động ổn định Với trọng lượng chỉ 20 kg, người dùng có thể dễ dàng di chuyển và bảo quản máy trong quá trình sử dụng.
Hình 2.4: Máy tách hạt ngô 37A750W loại 2 cửa nạp
2.1.2 Các phương pháp tách hạt ngô hiện nay
2.1.2.1 Máy tách hạt theo nguyên lí trục vít - ống vít
Máy tách hạt sử dụng nguyên lý trục vít ống vít, với chức năng vừa phá vỡ liên kết giữa hạt và cùi, vừa vận chuyển hạt ra ngoài ống bao, trong khi cùi được phóng ra miệng thoát Loại máy này có năng suất cao, cấu trúc đơn giản, dễ chế tạo và vận hành Tuy nhiên, nhược điểm của nó là ngô cần phải được bóc vỏ trước khi tách, dẫn đến việc tiêu tốn nhiều công lao động Ngoài ra, để đạt năng suất tối ưu, ngô cần có độ ẩm thấp để hạt được tách sạch khỏi cùi.
Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lí máy tách hạt ngô theo nguyên lí trục vít - ống vít.
Động cơ truyền chuyển động đến trục vít thông qua bộ truyền đai thang, giúp đưa trái ngô vào máng Trục xoay không chỉ vận chuyển trái ngô mà còn ép chúng vào ống vít, tạo ra lực ép để tách hạt ngô ra khỏi cùi Cùi ngô sẽ bị đẩy xuống cuối ống và văng ra ngoài, trong khi hạt ngô sau khi tách sẽ rơi xuống máng và chảy ra ngoài, còn cùi ngô sẽ theo máng rơi ra ngoài.
2.1.2.2 Máy tách hạt theo nguyên lí phân li dọc trục
Máy tách hạt hoạt động theo nguyên lý phân ly dọc trục, nơi ngô nguyên vỏ được đưa vào từ bàn cấp liệu Trong quá trình hoạt động, ngô nằm giữa các khoảng của vít xoắn và răng trống tách, tạo ra lực trượt trên hạt khi trống tách xoay Hạt ngô được tách ra tương tự như phương pháp tách bằng tay, sau đó rơi qua máng và được làm sạch bằng quạt thổi trước khi rơi vào thùng hứng Lõi và bẹ bắp sẽ bị hắt qua cửa Máy tách hạt này không chỉ mang lại những ưu điểm của các loại máy khác mà còn có những tính năng vượt trội hơn, giúp nâng cao hiệu quả tách hạt.
Ngô không cần phải bóc vỏ
Năng suất cao hơn góp phần thu hoạch đúng thời vụ, giảm chi phí sản xuất, tổn thất khi thu hoạch
Yêu cầu độ ẩm không cần thấp lắm (< 39%), ngô sau khi hái về có thể tách đƣợc ngay
Hạt đƣợc tách sạch khỏi cùi
Hạt ít bị vỡ khi sạc
Làm việc theo nguyên lý phân ly dọc trục ở nước ta hiện nay có hai loại máy chủ yếu sau :
Hình 2.6: Sơ đồ nguyên lí máy tách hạt ngô theo nguyên lý phân ly dọc trục.
8- Trục truyền động cho cơ cấu lắc;
Hình 2.7: Sơ đồ nguyên lí máy tách hạt ngô theo nguyên lý phân ly dọc trục.
6- Sàn lắc lổ tròn 7- Cửa ra lõi
8- Bộ phận gom bổi 9- Cửa ra hạt
2.1.2.3 Máy gặt đập liên hợp
Máy gặt đập liên hợp là thiết bị đa năng, thực hiện toàn bộ quy trình từ thu hoạch quả đến tách hạt Máy được trang bị bộ phận cắt ngang thân cây ngô, sau đó đưa vào bộ phận bẻ ngô để tách quả ra khỏi thân Tiếp theo, hạt được tách ra khỏi cùi trong quá trình tách vỏ Với năng suất cao và tiết kiệm chi phí thu hoạch, máy này tích hợp tất cả ưu điểm của các loại máy khác, nhưng giá thành lại rất đắt Hiện tại, Việt Nam chưa có cơ sở sản xuất do vấn đề bản quyền và chi phí sản xuất cao, do đó, máy phải được nhập khẩu từ nước ngoài.
Hình 2.8: Sơ đồ cấu tạo máy liên hợp TBN-02.
9 Cơ cấu điều chỉnh độ sâu;
Tất cả các bộ phận của máy liên hợp thu hoạch ngô được kết nối thông qua khung treo trước, khung treo sau và hộp số truyền, giúp chuyển động từ trục thu công suất liên kết với máy kéo thành một hệ thống thống nhất.
Bộ phận vơ gạt ở phía trước bàn bẻ ngô dẫn vào giữa hàng cắt, sau đó xích gạt gạt về phía sau và trục bẻ ngô, với trục bẻ ngô gồm hai trục bề mặt lắp móng lồi xoắn quay ngược chiều nhau, tạo góc 35 độ với mặt phẳng nằm ngang Khi cây ngô được đưa vào giữa hai trục, nó bị kéo xuống và bắp ngô không thể lọt qua khe hở giữa hai trục nên bị bẻ gãy và rơi vào rãnh băng tải ngắn Băng tải lắp xích có mấu gạt kéo ngô đổ vào thùng chứa phía sau máy kéo, trong khi thân cây ngô chuyển động ra phía sau bị phay cuốn và băm nhỏ rải trên ruộng Như vậy, máy liên hợp thực hiện đồng thời các công đoạn bẻ ngô, chuyển tải, đổ vào thùng chứa và băm nhỏ thân cây.
Lựa chọn nguyên lí làm việc và chọn sơ đồ động
2.2.1 Lựa chọn nguyên lí làm việc
Lựa chọn nguyên lí làm việc cho bộ phận tách hạt Để phù hợp với thực tế sản xuất chế tạo máy từ các yêu cầu nhƣ:
Khi tách không đƣợc làm vỡ hạt
Không đƣợc để sót hạt trên cùi An toàn trong sử dụng
Dễ vận hành và sữa chữa thay thế
Máy tách hạt hoạt động theo nguyên lý phân ly dọc trục mang lại nhiều lợi ích như cấu trúc đơn giản, dễ chế tạo và sửa chữa Thiết bị này dễ vận hành và di chuyển, có giá thành sản xuất thấp, giúp nhanh chóng thu hồi vốn, phù hợp với điều kiện thực tế của Việt Nam.
Lựa chọn nguyên lí làm việc cho bộ phận sàng Để phù hợp với yêu cầu phân loại hạt từ thực tế ta có các yêu cầu sau:
Hạt chắc không đƣợc lẫn với hạt lép, hạt bị vỡ
Cơ cấu phải đơn giản, dễ điều chỉnh
Từ đó ta chọn sàng làm việc là sàng lắc thông qua bộ truyền đai thang và cữ lắp vào trục sàng
2.2.2 Xây dựng sơ đồ động học máy
Nguyên lý hoạt động của máy tách ngô bắt đầu khi ngô được đưa vào từ phễu cấp liệu Trong quá trình làm việc, ngô nằm giữa các răng trống tách và dưới tác động của trống, ngô di chuyển dọc theo trục trống đồng thời xoay quanh trục của nó, tạo ra lực trượt trên hạt Hạt ngô được tách lọt qua lỗ và rơi xuống sàng lắc, sau đó theo cửa ở phần gom hạt, chúng rơi vào thùng hứng, trong khi lõi ngô được đẩy ra ngoài qua cửa.
Hình 2.9: Sơ đồ động học máy
1.Động cơ điện 8 Trống tách hạt
2.Bộ truyền đai I 9.Trục trống tách
3.Bộ truyền đai II 10.Cửa ra lõi ngô
4.Trục quạt gió 11.Sàng lắc
5.Quạt gió 12.Cửa ra ngô loại
6.Bộ truyền đai III 13.Cửa ra ngô thành phẩm
7.Phễu chứa 14.Trục sàng lắc
THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC VÀ TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC CHO MÁY
Chọn động cơ điện
Khi chọn động cơ điện, cần chú ý đến các yếu tố quan trọng như kiểu động cơ, công suất động cơ, điện áp và số vòng quay Việc lựa chọn đúng các thông số này sẽ đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu cho hệ thống.
Chọn loại động cơ điện phù hợp với vai trò truyền động của máy, đảm bảo an toàn và ổn định trong môi trường làm việc.
Chọn công suất động cơ phù hợp là rất quan trọng về mặt kinh tế Nếu chọn động cơ có công suất nhỏ hơn so với phụ tải, động cơ sẽ hoạt động quá tải, dẫn đến nhiệt độ tăng cao và nguy cơ hỏng hóc Ngược lại, nếu chọn động cơ có công suất quá lớn, sẽ làm tăng chi phí đầu tư, cồng kềnh và hiệu suất sử dụng thấp do hoạt động non tải Do đó, cần lựa chọn động cơ điện sao cho có thể phát huy tối đa công suất trong quá trình làm việc, đồng thời đáp ứng ba điều kiện cần thiết.
- Động cơ không phát nóng quá nhiệt độ cho phép
- Có khả năng quá tải trong thời gian ngắn
- Có mômen mở máy đủ lớn để thắng mômen cản ban đầu phụ tải khi mới khởi động
3.2.1 Công suất làm việc của trống tách hạt
Theo công thức năng suất ta có :
Q = 47.D 2 S.n.k ( Công thức XVII-16, Tài liệu [8])
S: bước xoắn , chọn S= 200 mm n: số vòng quay của trống tách k: hệ số đẩy, chọn k=0.9 Đường kính đỉnh răng lớn nhất của trống tách hạt theo thiết kế: D = 234 mm
Vậy số vòng quay mà trồng tách cần đạt đƣợc là :
Giả thiết lực đập của trống tách là: P = 150 N
Vận tốc của trống tách hạt là:
Công suất làm việc của trống tách hạt là:
Công suất cần thiết của động cơ cung cấp cho trống tách:
- : Hiệu suất làm việc của ổ lăn
- : Hiệu suất làm việc của bộ truyền đai
3.2.2 Công suất làm việc của sàng
Khả năng làm việc của sàng phụ thuộc vào diện tích và lượng vật liệu cung cấp vào sàng Diện tích này được tính dựa trên bề rộng và chiều dài của sàng.
Bề rộng của sàng nhỏ hơn bề rộng bộ phận tách hạt một ít: bs = 0,77m
Chiều dài của sàng đƣợc xác định : l s =1m
Vậy diện tích của sàng lắc là: F = bs.l s = = 0,77 1 = 0,77 m 2
Các thông số chính của sàng:
Loại sàng: sàng lỗ tròn 2 lớp
Đường kính lỗ sàng: d = 6 mm
Diện tích sàng bs x l s (m): F= 0.77 mm
Biên độ dao động: w = 40mm
Tần số dao động: z = 200 lần/phút
Khối lƣợng của sàng: m = 6 kg
Công suất lớn nhất của sàng:
M là tổng khối lƣợng của sàng và vật liệu trên sàng
là vận tốc quay trên cữ lắc
r là bán kính tay quay: r = 20 mm= 0,02m
Vậy công suất lớn nhất của sàng là:
Công cấp cần thiết của động cơ cung cấp cho sàng : max
Theo giáo trình “Bơm, quạt, máy nén trong công nghiệp” của tác giả GS.TSKH Nguyễn Minh Tuyển, nhà xuất bản xây dựng 2005
Theo hệ số cao tốc quạt mẫu ở đây có áp lực 15 mm cột nước và có công suất
Ta có công thức tính hệ số cao tốc của quạt là: n s ( )
(vòng/phút) (công thức 3-1 trang 166)
Trong đó: n- số vòng quay của quạt trong một phút
H – áp lực, mm cột nước
– khối lƣợng riêng của không khí, 1,2 kg/m 3 (theo thực tế)
Quạt ly tâm được phân loại dựa vào hệ số cao tốc, bao gồm quạt cao tốc với n s > 1500 vòng/phút, quạt có vận tốc trung bình với n s từ 800 đến 1400 vòng/phút, quạt có vận tốc chậm với n s từ 500 đến 700 vòng/phút, và quạt rất chậm với n s < 500 vòng/phút Để đáp ứng yêu cầu của đề tài, chúng ta chọn quạt gió có vận tốc trung bình với n s = 800 - 1400 vòng/phút, cụ thể là n s = 1400 vòng/phút.
Ta tính đƣợc số vòng quay của quạt n = ( )
Nếu bỏ qua sự biến đổi khối lƣợng riêng của khí, thì công suất cần thiết của quạt xác định theo công thức:
(công thức 3-7 trang 168) Trong đó :
Q : Năng suất của quạt 1m 3 /s H: áp lực, mm cột nước g: gia tốc trọng trường 10m/s 2
: hiệu suất chung, = 0.4-0.6 (chọn bằng 0,5)
Tổng công suất cần thiết của động cơ:
Dựa trên các thông số tính toán, tổng công suất cần thiết là 1,79 kW Để đáp ứng yêu cầu này, chúng ta chọn động cơ điện che kín, có quạt gió, với tốc độ 1450 vòng/phút và công suất 2,2 kW.
Phân phối tỉ số truyền
Việc phân phối tỉ số truyền có ý nghĩa rất quan trọng, nó quyết định đến kích thước cũng như khối lượng của máy
3.3.1 Phân phối tỉ số truyền cho trống tách
Số vòng quay của động cơ: nđc= 1450 (v/ph)
Số vòng quay của trục trống tách: n tr = 647 (v/ph)
Do truyền động cho trống tách là truyền động đai thang từ puli động cơ lên puli trống tách, nên tỉ số truyền của trống tách là:
3.3.2 Phân phối tỉ số truyền cho sàng
Số vòng quay của cữ lắc của sàng: ns= 200 (v/ph)
Số vòng quay của trục trống tách: n tr = 647 (v/ph)
Do truyền động cho sàng là truyền động đai thang từ puli trống tách xuống puli sàng, nên tỉ số truyền của là:
3.3.3 Phân phối tỷ số truyền cho quạt gió
Số vòng quay của quạt gió : ns= 1164 (v/ph)
Số vòng quay của động cơ : ntr = 1450 (v/ph)
Do truyền động cho quạt là truyền động đai thang từ puli động cơ lên puli quạt, nên tỉ số truyền của là:
3.3.4 Bảng tóm tắt thông số của máy
Bảng 3.1 Thông số của máy Trục
Thông số Động cơ Trống Sàng Quạt
Số vòng quay n(vòng/phút) 1450 647 200 1164
Phương án lựa chọn cơ cấu truyền động
Bộ truyền đai hoạt động dựa trên nguyên lý ma sát, trong đó công suất từ bánh chủ động (1) được truyền đến bánh bị động (2) thông qua ma sát giữa dây đai (3) và bánh đai.
- Ma sát sinh ra giữa hai bề mặt đƣợc xác định bằng công thức :
Để tạo ra lực ma sát trong bộ truyền đai, cần có lực pháp tuyến, được hình thành từ lực căng đai ban đầu, ký hiệu là F0 Công thức liên quan là F ms = f.N, trong đó F ms là lực ma sát và N là lực pháp tuyến.
- Theo thiết diện đai: Bao gồm đai dẹt, đai hình thang, đai răng lƣợc, đai tròn, đai răng, đai lục giác
- Theo kiểu truyền động: Truyền động giữa hai trục song song cùng chiều, truyền động giữa hai trục song song ngƣợc chiều, truyền động giữa các trục chéo nhau
Ƣu nhƣợc điểm và phạm vi sử dụng: Ƣu điểm:
- Có thể truyền động giữa các trục cách xa nhau (
