Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Ngành trồng trọt và chế biến cà phê tại Việt Nam có lịch sử phát triển hơn 100 năm, đóng vai trò quan trọng trong cơ cấu kinh tế nông nghiệp quốc gia. Việt Nam là quốc gia xuất khẩu cà phê lớn thứ hai trên thế giới và đứng đầu về sản lượng cà phê vối (Robusta). Cà phê chiếm khoảng 8% tổng sản lượng nông nghiệp và đóng góp 25% tổng kim ngạch xuất khẩu toàn ngành. Khu vực Tây Nguyên (gồm các tỉnh trọng điểm: Đắk Lắk, Lâm Đồng, Đắk Nông, Gia Lai) chiếm gần 90% diện tích canh tác cà phê cả nước, với quy mô diện tích năm 2013 đạt 633.295 ha. Riêng tỉnh Đắk Lắk có diện tích vượt 202.000 ha và cung cấp sản lượng hàng năm trên 450.000 tấn.

Mặc dù có quy mô sản xuất lớn, phương thức thu hoạch cà phê tại Việt Nam phần lớn vẫn mang tính thủ công, nhỏ lẻ. Có tới 85% diện tích cà phê thuộc sở hữu phân tán của các hộ gia đình với quy mô từ 0,5 đến 1 ha; chỉ có 15% diện tích được canh tác tập trung tại các nông trường, công ty lớn (như Dak Man, 2-9, Phước An, Thắng Lợi, Ea Pôk). Đến thời điểm thu hoạch rộ, áp lực thiếu hụt nhân công diễn ra gay gắt, đẩy chi phí thuê mướn lao động tăng cao và tiềm ẩn nhiều rủi ro về trật tự xã hội. Các giải pháp bán cơ giới hiện hành (máy hái cầm tay dùng ắc quy hoặc máy gắn động cơ xăng 2 thì) bộc lộ nhiều nhược điểm như gây dập nát cành non, làm rụng lá, rách vỏ cây ảnh hưởng nghiêm trọng đến năng suất mùa vụ kế tiếp, đồng thời người vận hành nhanh chóng bị mệt mỏi do rung chấn và tiếng ồn.

Xuất phát từ thực trạng trên, đề tài đồ án tốt nghiệp "Thiết kế chế tạo bộ phận rung máy thu hoạch cà phê" được thực hiện nhằm giải quyết bài toán cơ giới hóa công đoạn thu hái, hướng tới việc thay thế sức lao động thủ công bằng cơ cấu rung tự động gắn trên thiết bị di động.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đồ án được xác định cụ thể:

  1. Nghiên cứu tổng quan về ngành sản xuất, thị trường cà phê trong nước và quốc tế; khảo sát các phương pháp và công nghệ thu hoạch cà phê hiện hành.
  2. Phân tích nguyên lý, thực hiện tính toán động học và động lực học để thiết kế chi tiết cụm cơ cấu rung lệch tâm và hệ thống truyền động.
  3. Thiết lập quy trình công nghệ chế tạo, gia công các chi tiết kết cấu chính (mặt bích, cơ cấu kẹp, thanh đánh trái bằng vật liệu composite bọc lõi kim loại).
  4. Đề xuất quy trình bảo trì, sửa chữa kỹ thuật nhằm đảm bảo tuổi thọ làm việc của hệ thống máy.
  5. Tổng kết các kết quả đạt được và xác định các tồn tại kỹ thuật cần tiếp tục khắc phục.

Đối tượng nghiên cứu của đồ án là bộ phận rung (cụm trục rung, bánh lệch tâm, mặt bích và dàn thanh đánh trái) phục vụ cho máy thu hoạch cà phê tự động. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào việc tính toán kết cấu cơ khí, lựa chọn vật liệu chế tạo chi tiết trong điều kiện công nghệ gia công cơ khí tại Việt Nam, căn cứ trên các đặc tính sinh học của giống cà phê trồng tại vùng Tây Nguyên.

Phương thức thu hoạch Năng suất bình quân Đặc điểm kỹ thuật / Nhược điểm chính
Thủ công bằng tay ~200 kg quả tươi/công (tương đương 20 công/tấn khô) Năng suất thấp, tốn nhiều nhân công, thời gian thu hoạch kéo dài, phụ thuộc nguồn lao động thời vụ.
Máy cầm tay chạy ắc quy >1 tấn quả tươi/ngày (gấp ~4 lần hái tay) Trọng lượng máy 1 kg + ắc quy 6V (2 kg); tốc độ 1.150 vòng/phút; khó thao tác ở cây già tán rậm rạp; cần 2-3 người kéo bạt.
Máy cầm tay động cơ xăng 1,4 – 2 tấn quả tươi/ngày (gấp ~7 lần hái tay) Động cơ 2 thì (pha nhớt 1/18); nặng 4,5 kg; tiêu hao 2,2 lít xăng/8h; gây gãy cành non, rách vỏ, ồn ào và rung lắc mạnh gây mỏi cơ.
Máy tự động (mô hình nghiên cứu) Công suất công nghiệp quy mô lớn Ứng dụng cụm thanh rung lệch tâm nhiều tầng kết hợp xe di chuyển; hạn chế tối đa việc gây tổn thương cành và cây.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp thiết kế

Để thực hiện thiết kế cụm cơ cấu rung thu hoạch cà phê, tác giả áp dụng hệ thống cơ sở lý thuyết về chi tiết máy, nguyên lý máy, sức bền vật liệu và công nghệ chế tạo máy:

  • Lý thuyết động lực học cơ cấu rung lệch tâm: Cơ chế rung được tạo ra dựa trên lực ly tâm phát sinh từ khối lượng lệch tâm $G_Q$ quay quanh trục với bán kính lệch tâm $R$. Độ lệch tâm của toàn hệ thống được xác định theo mối quan hệ giữa biên độ dao động yêu cầu $S$, tổng khối lượng dao động (bao gồm khối lượng bánh lệch tâm $m_t$, khối lượng thiết bị rung $m_r$ và khối lượng phụ tải tham gia dao động $m_s$) và lực kích rung $F_c$.
  • Lý thuyết truyền động cơ khí: Tính toán cân bằng công suất, mô-men xoắn và ứng suất uốn - xoắn trên toàn bộ hệ thống gồm 8 trục truyền động; tính toán bộ truyền đai hình thang loại B, bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng, kiểm nghiệm then bằng và lựa chọn ổ lăn đỡ theo tiêu chuẩn ứng suất cho phép $[\tau]$ của vật liệu thép C45.
  • Lý thuyết công nghệ vật liệu composite: Sử dụng nền nhựa Epoxy Vinyl Ester kết hợp lớp gia cường bằng sợi thủy tinh quấn ngoài thanh lõi thép tròn $\phi 10$ nhằm tối ưu hóa khả năng uốn đàn hồi, hấp thụ xung lực và giảm ma sát mài mòn lên vỏ thân cây khi thanh rung tác động vào cành quả.
  • Phương pháp tính toán và kiểm nghiệm bền: Thiết lập phương trình cân bằng tĩnh học và vẽ biểu đồ mô-men nội lực trên các mặt phẳng tọa độ ($yz$ và $zx$), kiểm tra bền mối hàn, ren xiết bu-lông kẹp giữ cụm bán nguyệt.

Nguồn dữ liệu sử dụng trong đồ án bao gồm: số liệu thống kê sản xuất nông nghiệp từ Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, Ban Chỉ đạo Tây Nguyên, số liệu dự báo của Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ (FAS USDA), Tổ chức Cà phê Quốc tế (ICO), cùng các bảng tra cứu thông số cơ khí trong tài liệu tiêu chuẩn thiết kế cơ khí và giáo trình công nghệ chế tạo máy.

Thiết kế và triển khai

Hệ thống bộ phận rung của máy thu hoạch cà phê được thiết kế bao gồm cụm nguồn động lực, hệ thống phân phối chuyển động bằng đai và bánh răng, cụm trục lệch tâm tạo dao động và hệ thống thanh đánh trái dạng chùm.

Động cơ điện (P = 10 kW, n = 770 vg/ph)

1. Tính toán động học và động cơ dẫn động

  • Thông số đầu vào của động cơ: Công suất định mức $P = 10\text{ kW}$, số vòng quay $n = 770\text{ vòng/phút}$.
  • Hiệu suất chung của hệ thống: Được xác định qua 6 bộ truyền đai ($\eta_đ = 0,95$), 1 bộ truyền bánh răng trụ ($\eta_{br} = 0,96$), 4 cặp ổ lăn ($\eta_{ol} = 0,99$) và 1 khớp nối ($\eta_{kn} = 1$): $$\eta_{ch} = \eta_đ^6 \cdot \eta_{br} \cdot \eta_{ol}^4 \cdot \eta_{kn} = 0,95^6 \cdot 0,96 \cdot 0,99^4 \cdot 1 \approx 0,64$$
  • Công suất cần thiết của động cơ: $$P_{ct} = \frac{P}{\eta_{ch}} = \frac{10}{0,64} = 15,6\text{ kW}$$
  • Vận tốc quay trên 8 trục: Do các tỷ số truyền được thiết kế xấp xỉ bằng 1, số vòng quay trên tất cả các trục đều đồng bộ: $n_{đc} = n_1 = n_2 = \dots = n_8 = 770\text{ vòng/phút}$.

2. Tính toán cơ cấu bánh lệch tâm và lực kích rung

  • Bánh lệch tâm có trọng lượng $G_Q = 5\text{ kg}$ (phân chia nửa đối trọng $G_{Q1} = 2,5\text{ kg}$), bán kính ngoài $R_1 = 55\text{ mm}$, bán kính trong $R_2 = 15\text{ mm}$, diện tích mặt cắt $S_{Q1} = 0,0088\text{ m}^2$, thể tích $V_{Q1} = 3,2 \cdot 10^{-4}\text{ m}^3$.
  • Khối lượng các thành phần: bánh lệch tâm $m_t = 2,68\text{ kg}$, thiết bị rung $m_r = 182\text{ kg}$, phụ tải quy ước $m_s = 163\text{ kg}$.
  • Biên độ rung chọn $S = 0,12\text{ m}$, lực kích động tính toán $F_c = 0,482\text{ kN}$, bán kính lệch tâm hiệu dụng $e = 7,3\text{ mm}$. Lực ly tâm phát sinh do khối lượng lệch tâm ở tốc độ 770 vòng/phút đạt $P_Q = 240,5\text{ N}$.

3. Thông số hình học và ứng suất bộ truyền đai

  • Sử dụng đai thang loại B; đường kính các bánh đai tiêu chuẩn bằng nhau $d_1 = d_2 = 180\text{ mm}$; vận tốc đai $v = 7,25\text{ m/s}$.
  • Khoảng cách trục tính toán lại $a = 277,4\text{ mm}$; chiều dài dây đai $L = 1120\text{ mm}$; số dây đai cần thiết $Z = 3$.
  • Chiều rộng bánh đai $B = 63\text{ mm}$; đường kính đỉnh $d_a = 188,4\text{ mm}$. Lực căng ban đầu $F_0 = 459\text{ N}$, lực vòng có ích $F_t = 1379,3\text{ N}$, lực tác dụng lên trục $F_r = 918\text{ N}$.

4. Quy trình công nghệ chế tạo các cụm chi tiết

  • Cụm mặt bích kẹp trục: Chế tạo từ thép kết cấu C45. Phôi được chia thành mảnh bán nguyệt và tấm chữ nhật. Trình tự gia công sử dụng máy phay PVU900 để phay phẳng các mặt chuẩn, khoan lỗ bắt bu-lông kẹp, sau đó hàn đính hai tấm chữ nhật lên mảnh bán nguyệt rồi đưa lên máy tiện 1K62 để vớt định hình lỗ trụ ôm trục rung.
  • Thanh đánh trái (cần rung tiếp xúc): Phôi cơ sở là thanh thép tròn kéo nguội đường kính $\phi 10\text{ mm}$, tiện định hình và gia công ren bằng bàn ren/ta-rô để bắt ghép vào mặt bích. Bề mặt thân thanh thép được làm sạch, quấn lớp sợi thủy tinh gia cường và quét phủ nhựa nền Epoxy Vinyl Ester, sau đó sấy đóng rắn tạo thành lớp bọc composite có tính đàn hồi cao, chống trầy xước cành cây.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan thị trường Việt Nam

Chương này phân tích toàn diện vị thế của ngành cà phê Việt Nam trên bản đồ xuất khẩu thế giới. Đề tài tập trung làm rõ tính cấp thiết của việc cơ giới hóa khâu thu hoạch tại khu vực Tây Nguyên. Tác giả trình bày chi tiết số liệu phân bố diện tích trồng cà phê năm 2013 (Đắk Lắk: 207.000 ha; Bình Phước: 14.500 ha; Bà Rịa - Vũng Tàu: 7.500 ha), phân tích đặc điểm hình thái học của 3 giống cà phê chính:

  • Cà phê Arabica (cà phê chè): Chiếm ~61% sản lượng toàn cầu, cây cao 3-7 m, cuống quả mềm dễ rụng khi chín, quả chín màu đỏ hoặc vàng, mật độ 800-1200 quả/kg.
  • Cà phê Robusta (cà phê vối): Chiếm ~39% sản lượng toàn cầu (chủ lực tại Việt Nam), cây cao 5-7 m, phân nhiều cành nhánh, cuống quả dai, hoa không ra lại ở vị trí cũ.
  • Cà phê Chari (cà phê mít): Cây cao 6-15 m, lá to, tán rộng, cùng một đốt cành có thể tồn tại đồng thời hoa, quả xanh và quả chín nên rất khó thu hoạch. Chương 1 cũng đánh giá các mô hình sản xuất của Brazil, Colombia, Indonesia và kết luận rằng việc thu hái thủ công tại Việt Nam đang là điểm nghẽn lớn làm tăng giá thành và giảm sức cạnh tranh.

Chương 2: Tổng quan công nghệ thu hoạch cà phê

Chương 2 tổng kết lịch sử phát triển các công cụ và máy thu hoạch cà phê trong nước và trên thế giới. Nội dung phân tích kỹ thuật các mẫu máy:

  • Máy thu hoạch cà phê đầu tiên (chế tạo bởi Võ Thành Phong - ĐH Kỹ thuật Công nghệ TP.HCM): Trọng lượng nhẹ 0,4-0,6 kg, sử dụng động cơ DC 12V truyền động trục vít bẻ cong đa cấp, chạy ắc quy, giá thành khoảng 200.000 đồng/máy.
  • Máy thu hoạch 6 ngón: Cải tiến từ động cơ máy cắt cỏ chạy xăng, cần nhôm và 6 ngón tay silicon rung lắc; cho năng suất 1,4-2 tấn tươi/ngày nhưng gây tổn thương nghiêm trọng đến tán cây và làm người sử dụng nhanh mệt.
  • Máy thu hoạch cầm tay ắc quy: Trang bị 2 ngón quay ngược chiều tốc độ 1.150 vòng/phút, năng suất gấp 4 lần hái tay.
  • Máy thu hoạch tự động quy mô lớn: Mô hình của Brazil sử dụng hệ thống truyền động thủy lực, băng tải hứng và cụm trục rung lớn gắn trên khung máy kéo di động.

Chương 3: Thiết kế máy

Chương 3 là phần tính toán kỹ thuật trọng tâm của đồ án, thiết lập sơ đồ nguyên lý của bộ phận rung gồm động cơ, khớp nối, các bộ truyền đai, cặp bánh răng trụ ăn khớp ngoài và 4 trục lệch tâm (Trục V, VI, VII, VIII). Tác giả tiến hành xác định:

  • Phân phối công suất và mô-men xoắn trên từng trục ($M_1$ đến $M_8$).
  • Tính toán kích thước hình học bánh lệch tâm, xác định biên độ rung $S = 0,12\text{ m}$ và lực kích rung $F_c = 0,482\text{ kN}$.
  • Tính toán đường kính sơ bộ các trục dựa trên ứng suất xoắn cho phép $[\tau] = 20\text{ MPa}$ ($d_1 = 35\text{ mm}$, $d_2 = d_3 = \dots = d_8 = 30\text{ mm}$).
  • Lập phương trình cân bằng lực và vẽ biểu đồ nội lực (mô-men uốn $M_x, M_y$ và mô-men xoắn) trên các trục I, II, V, VI để kiểm nghiệm độ bền mỏi và chọn quy cách then, ổ lăn.

Chương 4: Thiết kế công nghệ chế tạo

Chương này giải quyết các biện pháp công nghệ gia công chi tiết:

  • Phân tích và lựa chọn phương án lắp ghép thanh đánh trái lên mảnh bán nguyệt bằng mối ghép ren kẹp bu-lông.
  • Tính toán kiểm tra bền bu-lông ghép lỏng, bu-lông xiết chặt và kiểm tra ứng suất đường hàn tấm chữ nhật với mảnh bán nguyệt.
  • Thiết kế quy trình công nghệ chế tạo chi tiết mặt bích từ thép C45: lựa chọn chuẩn định vị công nghệ, chế tạo phôi, lập tiến trình phay trên máy phay PVU900 và tiện vớt lỗ trên máy tiện 1K62.
  • Thiết lập quy trình tạo hình thanh đánh trái bằng vật liệu composite: gia công ren chân thanh thép $\phi 10$, làm sạch bề mặt, định vị lớp sợi thủy tinh gia cường và tẩm phủ nhựa Epoxy Vinyl Ester.

Chương 5: Bảo trì

Chương 5 cung cấp tài liệu hướng dẫn kỹ thuật phục vụ khai thác và bảo trì thiết bị:

  • Xác định mục đích bảo trì nhằm ngăn ngừa hư hỏng đột xuất và duy trì độ chính xác động lực học của cụm rung.
  • Phân loại các dạng sửa chữa: bảo dưỡng thường kỳ, tiểu tu, trung tu và đại tu.
  • Hướng dẫn công tác kiểm tra định kỳ khe hở ổ lăn, độ căng đai truyền thang, kiểm tra hiện tượng rạn nứt mối hàn hoặc mòn ren kẹp giữa hai kỳ sửa chữa.
  • Quy định an toàn lao động và phương pháp tổ chức thực hiện công việc sửa chữa cơ khí.

Chương 6: Kết luận – Kiến nghị

Chương cuối tổng hợp các kết quả tính toán, chế tạo thực tế của cụm thanh rung; đồng thời thẳng thắn chỉ ra các tồn tại kỹ thuật và đề xuất các định hướng cải tiến cho giai đoạn phát triển tiếp theo.

Kết quả và đóng góp

1. Kết quả tính toán và thông số kỹ thuật chính

Đồ án đã hoàn thành thiết kế chi tiết và xây dựng quy trình công nghệ gia công bộ phận rung hoàn chỉnh với các thông số kỹ thuật được xác lập:

Thông số / Bộ phận Giá trị tính toán thiết kế Đơn vị / Quy cách
Công suất động cơ dẫn động 10 (công suất cần thiết hệ thống: 15,6) kW
Tốc độ quay đồng bộ các trục 770 Vòng/phút
Mô-men xoắn trục I ($M_1$) 111.980,6 Nmm
Mô-men xoắn trục II ($M_2$) 105.322,9 Nmm
Mô-men xoắn trục V, VI ($M_5, M_6$) 89.435,1 và 99.059,5 Nmm
Biên độ dao động rung ($S$) 0,12 m
Lực kích rung lệch tâm ($F_c$) 0,482 kN
Độ lệch tâm tính toán ($e$) 7,3 mm
Lực ly tâm bánh lệch tâm ($P_Q$) 240,5 N
Đường kính trục sơ bộ Trục 1: 35; Trục 2 đến 8: 30 mm (Vật liệu Thép C45)
Quy cách bộ truyền đai 3 dây đai hình thang loại B; $d=180$ mm; $L = 1120\text{ mm}$
Vật liệu thanh đánh trái Lõi thép tròn $\phi 10$ bọc Composite Sợi thủy tinh + Epoxy Vinyl Ester
Thiết bị gia công sử dụng Máy phay PVU900, máy tiện 1K62 Chế tạo mặt bích kẹp

2. Đóng góp kỹ thuật của đồ án

  • Thiết lập thành công mô hình động học cụm rung nhiều trục lệch tâm, giải quyết bài toán đồng bộ hóa tốc độ quay (770 vòng/phút) trên 8 trục nhờ hệ thống bánh răng và bộ truyền đai phân tầng.
  • Đề xuất và thực nghiệm thành công giải pháp kết cấu thanh đánh trái lai (hybrid) giữa lõi kim loại chịu lực uốn và lớp vỏ composite sợi thủy tinh/epoxy vinyl ester. Giải pháp này khắc phục được nhược điểm làm gãy cành, xước vỏ cây của các cần kim loại trần hoặc ngón cao su mềm nhanh mòn.
  • Xây dựng hoàn chỉnh hồ sơ công nghệ chế tạo (quy trình gá đặt, chọn máy, chọn chuẩn gia công) phù hợp với năng lực máy móc tại các xưởng cơ khí chế tạo trong nước.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Căn cứ trên nội dung tổng kết tại văn bản đồ án, các hạn chế và hướng phát triển được tác giả ghi nhận bao gồm:

  • Hạn chế kỹ thuật tồn tại:
    • Bộ phận rung mới chỉ được thiết kế, tính toán và chế tạo dưới dạng cụm cơ cấu rời độc lập trong xưởng; chưa được tích hợp hoàn chỉnh lên hệ thống khung gầm xe tự hành hoặc máy kéo nông nghiệp.
    • Hệ thống chưa được khảo nghiệm thực tế trên nhiều vườn cà phê có các điều kiện địa hình dốc, tán cây và độ tuổi cây khác nhau tại Tây Nguyên để đánh giá tỷ lệ rụng quả xanh và mức độ tiêu hao nhiên liệu thực tế.
    • Mối ghép giữa các thanh đánh trái và cụm bán nguyệt bằng ren xiết có thể bị lỏng sau thời gian làm việc rung động liên tục kéo dài nếu không có cơ cấu khóa lỏng chuyên dụng.
  • Hướng phát triển tiếp theo:
    • Thiết kế và tích hợp hoàn chỉnh hệ thống truyền động thủy lực từ động cơ nổ của xe di chuyển đến các trục rung nhằm thay thế bộ truyền đai phức tạp, giúp cụm máy gọn nhẹ hơn.
    • Nghiên cứu tối ưu hóa vật liệu composite cho thanh đánh trái, thử nghiệm các tỷ lệ sợi thủy tinh và lớp đệm cao su giảm chấn để nâng cao tuổi thọ làm việc.
    • Chế tạo bộ phận hứng và băng tải gom quả tự động đồng bộ theo chuyển động tịnh tiến của máy thu hoạch.

Giá trị tham khảo

Tài liệu đồ án có giá trị tham khảo chuyên môn phục vụ các đối tượng:

  • Sinh viên và giảng viên ngành Kỹ thuật Cơ khí, Chế tạo máy, Cơ điện tử nông nghiệp: Là tài liệu tham khảo chi tiết về phương pháp tính toán động lực học cơ cấu rung, tính toán hệ trục truyền động phức tạp nhiều trục song song, tính chọn bộ truyền đai và lập bảng quy trình công nghệ gia công chi tiết định hình.
  • Kỹ sư thiết kế máy nông nghiệp: Tham khảo cơ sở dữ liệu về kích thước, lực kích rung, bán kính lệch tâm ($e = 7,3\text{ mm}$), tốc độ quay (770 vòng/phút) và phương án ứng dụng vật liệu composite bọc kim loại trong việc chế tạo các chi tiết tiếp xúc trực tiếp với nông sản.
  • Các phần nội dung đáng tham khảo nhất: Chương 3 (phương pháp giải hệ phương trình cân bằng mô-men uốn và vẽ biểu đồ nội lực trục lệch tâm) và Chương 4 (quy trình định vị, gá đặt công nghệ khi gia công mặt bích và kỹ thuật quấn composite trên cốt thép tròn).

Câu hỏi thường gặp

1. Động cơ dẫn động được lựa chọn cho bộ phận rung có thông số như thế nào và công suất tính toán yêu cầu là bao nhiêu?
Hệ thống sử dụng động cơ có công suất danh định $P = 10\text{ kW}$ với số vòng quay $n = 770\text{ vòng/phút}$. Do tổn hao qua 6 bộ truyền đai, 1 bộ truyền bánh răng và 4 cặp ổ lăn, hiệu suất chung của hệ thống là $\eta_{ch} \approx 0,64$, dẫn đến công suất cần thiết tính toán của nguồn dẫn động đạt $P_{ct} = 15,6\text{ kW}$.

2. Biên độ rung và độ lệch tâm hiệu dụng của cơ cấu rung trong đồ án là bao nhiêu?
Theo tính toán cơ cấu bánh lệch tâm (với trọng lượng đối trọng $G_Q = 5\text{ kg}$, khối lượng cụm rung $m_r = 182\text{ kg}$), biên độ dao động rung được chọn là $S = 0,12\text{ m}$, tạo ra lực kích rung $F_c = 0,482\text{ kN}$ và độ lệch tâm hiệu dụng tính toán là $e = 7,3\text{ mm}$.

3. Thanh đánh trái được chế tạo từ vật liệu gì và bằng công nghệ nào?
Thanh đánh trái được chế tạo dạng kết cấu tổ hợp (composite): lõi bên trong là thanh thép tròn $\phi 10\text{ mm}$ được gia công ren ở đầu để bắt ghép vào mặt bích; bên ngoài thân thanh thép được quấn các lớp sợi thủy tinh gia cường và tẩm phủ nhựa nền Epoxy Vinyl Ester nhằm tạo độ đàn hồi cao, giảm thiểu tổn thương cơ học lên cành và lá cà phê.

4. Đường kính sơ bộ của 8 trục truyền động trong hệ thống được xác định là bao nhiêu?
Căn cứ trên ứng suất xoắn cho phép $[\tau] = 20\text{ MPa}$ của thép C45, đường kính trục sơ bộ được xác định: Trục I có đường kính $d_1 = 35\text{ mm}$ (do chịu mô-men xoắn lớn nhất $M_1 = 111.980,6\text{ Nmm}$); các trục còn lại từ Trục II đến Trục VIII đều được chọn đồng bộ là $d = 30\text{ mm}$.

5. Chi tiết mặt bích kẹp trục được gia công trên các thiết bị máy công cụ nào?
Chi tiết mặt bích được chế tạo từ phôi thép C45 (gồm mảnh bán nguyệt và tấm chữ nhật), sử dụng máy phay PVU900 để phay phẳng các mặt phẳng chuẩn định vị và máy tiện 1K62 để tiện vớt tinh lỗ trụ ôm trục sau khi đã hàn ghép cố định các phần phôi.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế chế tạo bộ phận rung máy thu hoạch cà phê" của nhóm sinh viên Trường Đại học Công nghiệp TP.HCM đã hoàn thành đầy đủ các nội dung tính toán động lực học, thiết kế kết cấu cơ khí và lập quy trình công nghệ chế tạo cho một cụm máy nông nghiệp chuyên dụng. Hệ thống giải quyết tốt bài toán tạo dao động rung đồng bộ ở tốc độ 770 vòng/phút và ứng dụng thành công vật liệu composite bọc cốt thép để chế tạo thanh đánh trái bảo vệ cây trồng. Đề tài cung cấp tài liệu kỹ thuật có giá trị thực tiễn cao cho công tác nghiên cứu, chế tạo máy thu hoạch cà phê tự động tại Việt Nam.