Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong tiến trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước, chủ trương đưa máy móc thiết bị vào sản xuất nông nghiệp nhằm tăng năng suất và giải phóng sức lao động thủ công cho người nông dân là một nhiệm vụ trọng tâm. Tại khu vực Duyên hải Miền Trung nói chung và tỉnh Khánh Hòa nói riêng, đặc thù canh tác nông nghiệp còn mang tính chất truyền thống, phần lớn phụ thuộc vào lao động thủ công và công cụ thô sơ. Địa hình canh tác tại các vùng nông thôn miền núi Khánh Hòa chủ yếu là ruộng bậc thang, diện tích các thửa ruộng tương đối nhỏ (phổ biến từ 3 đến 7 sào mỗi hộ gia đình), bờ vùng bờ thửa chia cắt phức tạp, đường giao thông nội đồng chật hẹp và độ bằng phẳng của các lô thửa còn hạn chế.

Bên cạnh yếu tố địa hình, điều kiện khí hậu và thời vụ thu hoạch lúa tại Khánh Hòa có sự phân hóa rõ rệt thành hai vụ chính:

  • Vụ Hè - Thu (tháng 6 đến tháng 8): Lượng mưa lớn, đồng ruộng ngập nước, độ ẩm của thân cây và hạt lúa rất cao, gây nhiều trở ngại cho quá trình thu hoạch và áp dụng cơ giới hóa trực tiếp trên đồng.
  • Vụ Đông - Xuân (tháng 12 đến tháng 2 năm sau): Lượng mưa giảm, thời tiết hanh khô, đồng ruộng ráo nước, độ ẩm rơm và hạt thấp, tạo điều kiện thuận lợi hơn cho thu hoạch cơ giới.

Đồng thời, sự phát triển của công tác giống đã đưa vào sản xuất các giống lúa ngắn ngày, năng suất cao, thân cây thấp và cứng (chiều cao tự nhiên dưới 65 cm, chiều dài cây dưới 1 m, đường kính thân to, ít đổ ngã). Xuất phát từ thực tiễn trên, Khoa Cơ khí - Trường Đại học Thủy sản (nay là Trường Đại học Nha Trang) đã giao đề tài tốt nghiệp cho sinh viên ngành Chế tạo máy thực hiện nghiên cứu thiết kế máy tuốt lúa chạy điện phù hợp với điều kiện sản xuất tại địa phương.

Mục tiêu và các nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài được xác định gồm 7 nội dung cụ thể:

  1. Tìm hiểu về thực trạng sản xuất nông nghiệp ở nông thôn Khánh Hòa và yêu cầu cơ giới hóa đối với khâu đập lúa.
  2. Nghiên cứu chọn phương án thiết kế máy.
  3. Thiết kế kỹ thuật máy tuốt lúa (tính toán động học, động lực học và kết cấu).
  4. Lập quy trình công nghệ chế tạo chi tiết điển hình.
  5. Hướng dẫn lắp ráp và sử dụng.
  6. Sơ bộ hạch toán giá thành máy.
  7. Kết luận và đề xuất.
  • Đối tượng nghiên cứu: Máy tuốt lúa chạy bằng động cơ điện phục vụ quy mô nông hộ.
  • Phạm vi không gian: Vùng nông thôn và khu vực miền núi tỉnh Khánh Hòa.
  • Thời gian thực hiện: Đồ án hoàn thành vào tháng 10 năm 2007 tại Bộ môn Chế tạo máy, Khoa Cơ khí, Trường Đại học Thủy sản.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Cơ sở lý thuyết và tiêu chuẩn thiết kế

Nghiên cứu áp dụng hệ thống lý thuyết chuyên ngành kỹ thuật cơ khí và cơ giới hóa nông nghiệp, bao gồm:

  • Lý thuyết động lực học máy và truyền động cơ khí: Tính toán công suất cắt/tuốt, xác định tỉ số truyền, tính toán bộ truyền đai thang, bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng ăn khớp ngoài theo các chỉ tiêu độ bền tiếp xúc và độ bền uốn.
  • Lý thuyết sức bền vật liệu và thiết kế chi tiết máy: Phương pháp xác định mômen uốn, mômen xoắn tổng hợp, tính toán đường kính trục, kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn mỏi, kiểm tra sức bền dập và sức bền cắt của mối ghép then, tính toán chọn và kiểm nghiệm khả năng tải của ổ bi đỡ một dãy theo hệ số khả năng làm việc $C$ và tải trọng tĩnh $Q$.
  • Yêu cầu nông học đối với thiết bị thu hoạch lúa: Đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật nông học về tổn thất và chất lượng nông sản:
    • Tổng tỷ lệ hao hụt hạt: không quá $3%$.
    • Tỷ lệ hạt hư hỏng (nứt và bóc vỏ trấu): không quá $2%$.
    • Tỷ lệ hạt còn sót lại trên bông lúa: không quá $1%$.
    • Tỷ lệ hạt thất thoát theo rơm ra ngoài: không quá $0,5%$.

Phương pháp nghiên cứu

  • Phương pháp phân tích - tổng hợp so sánh: Khảo sát thực địa về tập quán canh tác, đặc điểm địa hình, kích thước thửa ruộng, mạng lưới giao thông nông thôn và phân tích ưu - nhược điểm của 3 phương pháp thu hoạch lúa nước để lựa chọn phương án thiết kế tối ưu.
  • Phương pháp thực nghiệm xác định lực công tác: Do không có công thức giải tích trực tiếp để tính lực cắt/tuốt bó lúa, tác giả thiết lập mô hình thực nghiệm sử dụng các bó lúa có khối lượng tăng dần ($0,5\text{ kg}; 0,75\text{ kg}; 1,0\text{ kg}; 1,5\text{ kg}; 2,0\text{ kg}; 2,5\text{ kg}$) cho rơi từ độ cao $h = 1\text{ m}$ va chạm với guồng tuốt để đo động năng và công bứt hạt, từ đó xác định lực tuốt lý thuyết ($P_{\text{tuốt}}$) và lực tính toán thực tế ($P_{tt}$) qua hệ số tăng tải.
  • Phương pháp thiết kế công nghệ chế tạo: Phân tích kết cấu chi tiết, xác định dạng sản xuất đơn chiếc, lựa chọn dạng phôi dập và thiết lập tiến trình công nghệ gia công cơ khí trên các máy công cụ vạn năng (máy tiện T616).
  • Nguồn dữ liệu: Số liệu khảo sát thực tế tại tỉnh Khánh Hòa, sổ tay tính toán thiết kế chi tiết máy và tài liệu hướng dẫn thiết kế trạm dẫn động cơ khí.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tìm hiểu về thực trạng sản xuất nông nghiệp ở nông thôn Khánh Hòa và yêu cầu cơ giới hóa đối với khâu đập lúa

Chương này tổng quan toàn diện các yếu tố nông học, tự nhiên và kỹ thuật tác động đến việc cơ giới hóa thu hoạch lúa tại địa phương:

  • Đặc điểm canh tác và thời tiết: Trình độ thâm canh chưa cao, gieo thẳng chiếm tỷ lệ lớn; thời vụ thu hoạch Hè - Thu mưa nhiều, ruộng ẩm ướt đòi hỏi máy móc phải có khả năng vượt tải và chống kẹt rơm; thời vụ Đông - Xuân khô ráo thuận tiện hơn.
  • Đặc điểm đồng ruộng và giao thông: Thửa ruộng nhỏ, ruộng bậc thang nhiều bờ vùng bờ thửa, giao thông gồ ghề hạn chế khả năng đưa máy móc kích thước lớn, khối lượng nặng ra đồng ruộng.
  • Đặc tính sinh học cây lúa: Giống lúa mới thân cứng, thấp cây (chiều cao tự nhiên $<65\text{ cm}$, chiều dài $<1\text{ m}$), thuận lợi cho cơ giới hóa khâu tuốt hạt.
  • Xác lập hệ thống chỉ tiêu kỹ thuật khâu đập/tuốt: Máy phải thích ứng với lúa năng suất cao; tổng hao hụt $\le 3%$; độ nứt và tróc vỏ trấu $\le 2%$; độ sót trên bông $\le 1%$; hạt theo rơm $\le 0,5%$; bảo toàn tối đa sản phẩm phụ là rơm rạ (dùng làm thức ăn gia súc, lợp nhà, chất đốt); kết cấu gọn nhẹ, vận hành an toàn và tạo dáng mỹ thuật công nghiệp.

Chương 2: Chọn phương án thiết kế

Tác giả tiến hành so sánh, đánh giá 3 phương pháp thu hoạch lúa nước hiện hành:

Tiêu chí Phương pháp 1 giai đoạn (Gặt đập liên hợp) Phương pháp 2 giai đoạn (Máy vò tại ruộng) Phương pháp nhiều giai đoạn (Tuốt lúa tại nhà)
Thiết bị chính Máy gặt đập liên hợp Gặt tay/máy + Máy vò đập hạt tại ruộng Gặt tay + Vận chuyển về nhà + Máy tuốt chạy điện
Năng suất $5000 - 6000\text{ m}^2/\text{h}$ $1500 - 2000\text{ m}^2/\text{h}$ Phụ thuộc vào nhân công cấp liệu
Khối lượng thiết bị Rất nặng ($>10\text{ tấn}$) Khá lớn, cồng kềnh Gọn nhẹ, dễ vận chuyển
Độ rụng hạt/tổn thất Thấp ở khâu trung gian Tổn thất khâu gom; độ rụng $1 - 2%$ Rụng ở khâu vận chuyển $\ge 2%$
Điều kiện làm việc Ruộng lớn, khô cứng, lúa chín đều Ruộng lớn, khô ráo Ruộng bậc thang, sình lầy, làm đêm/mưa
Tận dụng rơm rạ Rơm rải trực tiếp ra ruộng Rơm bị vò nát, khó thu hồi Rơm giữ nguyên thân, tận dụng tối đa
Chi phí đầu tư Rất cao, không hợp nông hộ nhỏ Khá cao, không hợp hộ $3 - 7\text{ sào}$ Giá thành thấp, phù hợp kinh tế hộ

Kết luận chọn phương án: Phương pháp thu hoạch nhiều giai đoạn sử dụng máy tuốt lúa chạy điện được lựa chọn vì phù hợp với địa hình đồi núi, đường sá hẹp, quy mô canh tác nhỏ lẻ của nông dân Khánh Hòa, đồng thời cho phép thu hoạch linh hoạt trong mọi điều kiện thời tiết và tận dụng triệt để nguồn phụ phẩm rơm rạ.

Chương 3: Tính toán động lực học cho máy

Chương 3 trình bày toàn bộ quá trình tính toán động học, động lực học và kết cấu chi tiết máy:

  • Cấu tạo chung: Bao gồm động cơ điện, bộ truyền đai thang, bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng, guồng tuốt gắn răng tuốt, mặt bích guồng tuốt, tấm kê cấp liệu, khung máy chữ V và các gối đỡ ổ lăn.
  • Xác định lực tuốt và công suất động cơ:
    • Thí nghiệm va chạm với bó lúa $m = 1,5\text{ kg}$, rơi từ độ cao $h = 1\text{ m}$ xác định lực tuốt lý thuyết $P_{\text{tuốt}} = 8,1\text{ N}$.
    • Tính đến hiện tượng mòn răng ($K_1 = 1,2$) và độ xơ cứng bất thường của bó lúa ($K_2 = 1,1$), lực tác dụng thực tế lên răng tuốt là: $$P_{tt} = K_1 \cdot K_2 \cdot P_{\text{tuốt}} = 1,2 \cdot 1,1 \cdot 8,1 \approx 10,7\text{ N}$$
    • Guồng tuốt có đường kính $D_{gt} = 600\text{ mm}$, vận tốc dài răng tuốt $V = 14,13\text{ m/s}$.
    • Công suất làm việc của guồng tuốt: $N_{lv} = \frac{P_{tt} \cdot V}{1000} = \frac{10,7 \cdot 14,13}{1000} = 0,15\text{ kW}$.
    • Hiệu suất chung của hệ thống: $\eta_t = \eta_đ \cdot \eta_0^2 \cdot \eta_r = 0,96 \cdot 0,99^2 \cdot 0,93 \approx 0,87$.
    • Công suất yêu cầu: $N_{ycđc} = \frac{0,15}{0,87} = 0,17\text{ kW}$. Tác giả chọn động cơ điện ĐK32-2 ($N = 1,0\text{ kW}$, tốc độ quay $n = 2850\text{ vòng/phút}$, khối lượng $27\text{ kg}$).
  • Thiết kế các bộ truyền động:
    • Bộ truyền đai thang: Chọn đai loại O (tiết diện $F = 47\text{ mm}^2$); đường kính bánh đai nhỏ $D_1 = 70\text{ mm}$, bánh đai lớn $D_2 = 140\text{ mm}$; tỉ số truyền $i_đ = 2,1$; chiều dài đai tiêu chuẩn $L = 1000\text{ mm}$; khoảng cách trục $A = 253\text{ mm}$; góc ôm đai $\alpha_1 = 148^\circ > 120^\circ$; số đai $Z = 1$; lực tác dụng lên trục $R_đ = 162\text{ N}$.
    • Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng: Bánh nhỏ bằng thép C55 phôi dập, bánh lớn bằng thép C45 phôi dập ($HB = 230$); khoảng cách trục $A = 155\text{ mm}$; số răng bánh nhỏ $Z_1 = 26$, bánh lớn $Z_2 = 78$ (tỉ số truyền $i = 3$); chiều rộng vành răng $b = 28\text{ mm}$; cấp chính xác chế tạo 9; đã kiểm nghiệm đạt yêu cầu về độ bền tiếp xúc, độ bền uốn và quá tải đột ngột.
  • Tính toán trục, then và gối đỡ:
    • Trục I: Đường kính đoạn lắp ghép $d = 32\text{ mm}$, sử dụng then bằng $b \times h \times l = 10 \times 8 \times 36\text{ mm}$, hệ số an toàn mỏi uốn-xoắn đạt yêu cầu ($n > [n]$).
    • Trục II (trục guồng tuốt): Đường kính vị trí then $d = 45\text{ mm}$, đường kính lắp ổ lăn $d = 40\text{ mm}$, sử dụng then bằng $b \times h \times l = 14 \times 9 \times 45\text{ mm}$, kiểm nghiệm độ bền tĩnh và mỏi đạt độ cứng vững.
    • Ổ lăn: Chọn ổ bi đỡ một dãy số hiệu 205 ($D = 75\text{ mm}$, $B = 16\text{ mm}$, tải trọng tĩnh $Q_t = 1220\text{ daN}$, hệ số khả năng làm việc $C_t = 25000$, đường kính bi $7,94\text{ mm}$), sử dụng mỡ bôi trơn định kỳ.
  • Kết cấu bộ phận tuốt và khung vỏ:
    • Guồng tuốt bằng tôn dày $2 - 4\text{ mm}$ gia công hàn; hai đầu lắp mặt bích bằng gang xám GX15-32 (đường kính $D_{mb} = 590\text{ mm}$, bề dày $B = 20\text{ mm}$, 4 lỗ bắt bu-lông).
    • Răng tuốt bằng thép C45 đường kính $\phi 8\text{ mm}$ uốn định hình và hàn vào guồng.
    • Tấm kê cấp liệu bằng thép C45, lắp song song mặt phẳng ngang, khe hở với guồng tuốt từ $0,5 - 1\text{ mm}$ (có thể tinh chỉnh qua rãnh trượt bu-lông).
    • Khung máy hàn hồ quang từ thép góc chữ V (thép CT3, kích thước $50 \times 50 \times 3\text{ mm}$, diện tích mặt cắt $F = 500\text{ mm}^2$); vỏ che chắn và nắp đậy bằng tôn dày $0,8\text{ mm}$ gò hàn.

Chương 4: Lập quy trình công nghệ gia công chi tiết

  • Xác định dạng sản xuất: Dạng sản xuất đơn chiếc, phù hợp với điều kiện trang thiết bị của các xưởng cơ khí địa phương và nhu cầu chế tạo nhỏ lẻ tại chỗ.
  • Quy trình gia công bánh răng dẫn (thép C55 thường hóa): Chọn phôi dập trên máy búa dập đứng để tiết kiệm vật liệu và tăng cơ tính.
  • Nguyên công 1: Tiện mặt đầu và tiện mặt trụ ngoài $\phi 75$:
    • Bước 1: Tiện khỏa mặt đầu (1).
    • Bước 2: Tiện thô và tiện bán tinh mặt trụ ngoài (2).
    • Thiết bị sử dụng: Máy tiện ren vít vạn năng T616 (đường kính gia công lớn nhất qua bàn xe dao $320\text{ mm}$, khoảng cách hai đầu tâm $750\text{ mm}$, 12 cấp tốc độ trục chính, công suất động cơ $4,5\text{ kW}$).

Thiết kế và triển khai

Bảng thông số kỹ thuật chính của máy tuốt lúa

Cụm cơ cấu / Thông số Giá trị thiết kế Đơn vị Ghi chú
Động cơ dẫn động ĐK32-2 - Động cơ điện xoay chiều
- Công suất định mức ($N$) $1,0$ $\text{kW}$ Vượt công suất tính toán ($0,17\text{ kW}$)
- Tốc độ quay trục ($n_0$) $2850$ $\text{vòng/phút}$ $\cos\varphi = 0,86$; khối lượng $27\text{ kg}$
Bộ truyền đai thang Loại O - 1 đai ($Z=1$), góc ôm $\alpha_1 = 148^\circ$
- Đường kính bánh đai nhỏ ($D_1$) $70$ $\text{mm}$ Lắp trên trục động cơ
- Đường kính bánh đai lớn ($D_2$) $140$ $\text{mm}$ Chiều dài đai $L = 1000\text{ mm}$
- Tỉ số truyền đai ($i_đ$) $2,1$ - Tốc độ trục bị dẫn $1396\text{ vòng/phút}$
Bộ truyền bánh răng trụ Răng thẳng - Cấp chính xác chế tạo: 9
- Số răng bánh dẫn / bị dẫn $Z_1 = 26$ / $Z_2 = 78$ Răng Tỉ số truyền bánh răng $i_{br} = 3$
- Khoảng cách trục ($A$) $155$ $\text{mm}$ Bề rộng bánh răng $b = 28\text{ mm}$
- Tốc độ quay guồng tuốt ($n_{gt}$) $450 - 452$ $\text{vòng/phút}$ Tỉ số truyền tổng hệ thống $i_t \approx 6,3$
Cụm guồng tuốt Hình trụ tròn - Chế tạo từ tôn $e = 2 - 4\text{ mm}$
- Đường kính guồng tuốt ($D_{gt}$) $600$ $\text{mm}$ Vận tốc dài $V = 14,13\text{ m/s}$
- Đường kính mặt bích ($D_{mb}$) $590$ $\text{mm}$ Bề dày mặt bích $B = 20\text{ mm}$
- Khe hở guồng - tấm kê $0,5 - 1,0$ $\text{mm}$ Tinh chỉnh được vị trí

Vật liệu và phương pháp chế tạo các bộ phận

Bộ phận Vật liệu sử dụng Phương pháp tạo phôi / liên kết
Bánh răng nhỏ Thép C55 thường hóa Phôi dập trên máy búa đứng, gia công cắt gọt
Bánh răng lớn Thép C45 Phôi dập, gia công cắt gọt
Răng tuốt Thép C45 ($\phi 8\text{ mm}$) Uốn nguội định hình, hàn đính vào guồng
Mặt bích guồng tuốt Gang xám GX15-32 Đúc phôi, gia công tiện mặt và khoan 4 lỗ bu-lông
Tấm kê cấp liệu Thép C45 Cắt gọt, phay rãnh trượt điều chỉnh khe hở
Khung máy chính Thép góc CT3 ($50 \times 50 \times 3\text{ mm}$) Cắt thanh, hàn hồ quang thành khung chịu lực
Vỏ bọc và nắp che Tôn dày $0,8\text{ mm}$ Gò, uốn mép và hàn liên kết
Ổ đỡ trục Ổ bi đỡ 1 dãy số hiệu 205 Ổ tiêu chuẩn công nghiệp, bôi trơn bằng mỡ

Kết quả và đóng góp

Kết quả chính

  • Xác lập được bộ thông số hình học và động học hoàn chỉnh cho máy tuốt lúa chạy điện cỡ nhỏ, đảm bảo tốc độ vòng của guồng tuốt đạt $14,13\text{ m/s}$ tương ứng số vòng quay $450\text{ vòng/phút}$, tạo đủ lực bứt hạt thóc khỏi gié lúa ($P_{tt} = 10,7\text{ N}$).
  • Lựa chọn hệ thống dẫn động kết hợp hai cấp gồm bộ truyền đai thang và bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng với tổng tỉ số truyền $i_t = 6,3$, giúp kết cấu máy gọn gàng, giảm va đập tải trọng từ guồng tuốt truyền ngược về động cơ.
  • Tính toán kiểm nghiệm đầy đủ độ bền uốn, bền dập của hệ thống trục và mối ghép then, xác định các hệ số an toàn đều lớn hơn hệ số an toàn cho phép ($n > [n]$), đảm bảo khả năng làm việc lâu dài khi vận hành liên tục.
  • Thiết lập tiến trình công nghệ gia công cơ khí cho chi tiết bánh răng truyền động trên máy tiện T616 phù hợp với điều kiện sản xuất đơn chiếc.

Đóng góp thực tiễn

  • Đưa ra giải pháp cơ giới hóa khâu đập lúa phù hợp với đặc thù canh tác manh mún, ruộng bậc thang và giao thông miền núi tỉnh Khánh Hòa, nơi các dòng máy gặt đập liên hợp cỡ lớn không thể tiếp cận.
  • Thiết bị có giá thành chế tạo thấp, cấu tạo đơn giản, sử dụng nguồn điện dân dụng, giúp các hộ nông dân có diện tích canh tác nhỏ ($3 - 7\text{ sào}$) dễ dàng đầu tư và tự vận hành tại nhà.
  • Giải quyết được bài toán tận dụng nguyên vẹn sản phẩm phụ rơm rạ sau khi tuốt, phục vụ nhu cầu lợp nhà, đun nấu và chăn nuôi trâu bò của người dân địa phương.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế

  • Nghiên cứu tập trung vào quy trình sản xuất đơn chiếc cho từng máy riêng lẻ, chưa xây dựng quy trình công nghệ cho sản xuất hàng loạt vừa hoặc hàng loạt lớn để hạ giá thành chế tạo.
  • Khâu cấp liệu cho máy vẫn sử dụng phương pháp thủ công (người đứng máy trực tiếp cầm từng bó lúa đưa vào guồng tuốt), chưa tích hợp cơ cấu cấp liệu tự động và bộ phận quạt gió/sàng rung để làm sạch tạp chất triệt để tại cửa ra.
  • Tài liệu văn bản mới trình bày chi tiết nguyên công đầu của quy trình gia công bánh răng, chưa hoàn thiện toàn bộ các bước công nghệ cho các chi tiết còn lại (như trục, mặt bích, khung vỏ).

Hướng nghiên cứu tiếp

  • Hoàn thiện bản vẽ chế tạo chi tiết và quy trình công nghệ gia công hoàn chỉnh cho toàn bộ hệ thống trục và mặt bích guồng tuốt.
  • Nghiên cứu bổ sung cụm sàng rung và quạt gió phân ly trấu - thóc lép để nâng cao độ sạch của hạt lúa ở cửa ra sản phẩm.
  • Tiến hành chế tạo mẫu thực tế, chạy thử nghiệm trên đồng ruộng để đo đạc chính xác các chỉ tiêu tổn thất thực tế (độ sót trên bông, độ hạt theo rơm, độ dập vỡ hạt).

Giá trị tham khảo

  • Đối với sinh viên ngành Kỹ thuật Cơ khí, Chế tạo máy và Cơ điện tử nông nghiệp: Là tài liệu tham khảo trực tiếp về phương pháp tính toán động lực học máy công tác phục vụ nông nghiệp, quy trình tính toán hệ thống truyền động cơ khí (đai, bánh răng, trục, then, ổ lăn) và phương pháp xác định lực thực nghiệm khi không có công thức giải tích chuẩn.
  • Đối với kỹ sư thiết kế và các cơ sở cơ khí địa phương: Cung cấp thông số kết cấu, quy cách vật liệu (thép C45, C55, CT3, gang GX15-32) và quy trình gia công chi tiết trên các dòng máy công cụ phổ thông (máy tiện T616), hỗ trợ triển khai chế tạo các dòng máy tuốt lúa quy mô nhỏ phục vụ vùng sâu, vùng xa.

Câu hỏi thường gặp

1. Vì sao tác giả lựa chọn phương án máy tuốt lúa nhiều giai đoạn thay vì máy gặt đập liên hợp?

Địa hình nông thôn miền núi Khánh Hòa chủ yếu là ruộng bậc thang, diện tích thửa nhỏ ($3 - 7\text{ sào}$), đường sá gồ ghề và hẹp. Máy gặt đập liên hợp có khối lượng rất nặng (trên 10 tấn), kết cấu cồng kềnh, chỉ hoạt động được trên ruộng khô cứng có diện tích lớn. Phương án nhiều giai đoạn (gặt lúa mang về nhà dùng máy tuốt chạy điện) có kết cấu gọn nhẹ, chi phí thấp, không phải vận chuyển máy ra đồng và làm việc được cả khi trời mưa hoặc ban đêm.

2. Lực tuốt tính toán thực tế ($P_{tt}$) được xác định qua phương pháp nào và đạt giá trị bao nhiêu?

Do không có công thức giải tích xác định lực cắt thái/tuốt lúa, tác giả thực hiện thí nghiệm cho bó lúa ($m = 1,5\text{ kg}$) rơi từ độ cao $h = 1\text{ m}$ va chạm với răng guồng tuốt để đo công và tính ra lực lý thuyết $P_{\text{tuốt}} = 8,1\text{ N}$. Lực thực tế được nhân thêm hệ số mòn răng ($K_1 = 1,2$) và hệ số xơ cứng của lúa ($K_2 = 1,1$): $$P_{tt} = 1,2 \cdot 1,1 \cdot 8,1 \approx 10,7\text{ N}$$

3. Động cơ điện được chọn có thông số kỹ thuật như thế nào?

Mặc dù công suất yêu cầu tính toán từ lực tuốt là $N_{ycđc} = 0,17\text{ kW}$, tác giả chọn động cơ điện ba pha ký hiệu ĐK32-2 với công suất định mức $N = 1,0\text{ kW}$, tốc độ quay $2850\text{ vòng/phút}$, hệ số công suất $\cos\varphi = 0,86$, tỉ số mômen khởi động $M_m/M_{dm} \ge 2$, tỉ số mômen cực đại $M_{max}/M_{dm} \ge 2,2$ và khối lượng $27\text{ kg}$ để đảm bảo khả năng vượt tải khi bó lúa đưa vào dày.

4. Kết cấu bộ phận tuốt của máy gồm những chi tiết nào và làm bằng vật liệu gì?

Bộ phận tuốt bao gồm:

  • Guồng tuốt: Chế tạo bằng tôn dày $2 - 4\text{ mm}$ bằng phương pháp hàn, đường kính ngoài $600\text{ mm}$.
  • Hai mặt bích: Đúc bằng gang xám GX15-32, đường kính $590\text{ mm}$, bề dày $20\text{ mm}$, có 4 lỗ bắt bu-lông.
  • Răng tuốt: Uốn từ thép C45 đường kính $\phi 8\text{ mm}$ và hàn vào guồng.
  • Tấm kê cấp liệu: Bằng thép công cụ C45, khe hở với guồng tuốt điều chỉnh được từ $0,5 - 1\text{ mm}$.

5. Dạng sản xuất được xác định trong đồ án là gì và chi tiết bánh răng được gia công trên máy công cụ nào?

Đề tài xác định hình thức tổ chức sản xuất là sản xuất đơn chiếc nhằm phục vụ nhu cầu tại chỗ của nông dân miền núi Khánh Hòa. Phôi bánh răng dẫn được dập từ thép C55 thường hóa và thực hiện nguyên công 1 (tiện mặt đầu và tiện mặt trụ ngoài $\phi 75$) trên máy tiện ren vít T616 có công suất động cơ $4,5\text{ kW}$.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của tác giả Bùi Ngọc Hà đã giải quyết thành công bài toán thiết kế kỹ thuật máy tuốt lúa chạy điện cỡ nhỏ, đáp ứng trực tiếp các yêu cầu nông học và điều kiện địa hình đặc thù tại khu vực nông thôn miền núi Khánh Hòa. Thông qua phương pháp thực nghiệm kết hợp tính toán chi tiết máy bài bản, hệ thống truyền động đai - bánh răng và các cụm chi tiết trục, guồng tuốt, ổ bi 205 đã được tối ưu hóa về độ bền và độ an toàn vận hành. Đề tài cung cấp giải pháp cơ giới hóa có tính ứng dụng thực tiễn cao, giúp giảm nhẹ sức lao động cho nông dân, bảo toàn nguồn phụ phẩm rơm rạ và phù hợp với năng lực gia công của các xưởng cơ khí địa phương.