Giới thiệu dự án
Ngành công nghiệp chế biến nông sản và thực phẩm tại Việt Nam đang có những bước chuyển dịch mạnh mẽ hướng tới tự động hóa và tối ưu hóa chuỗi giá trị. Đậu phộng (lạc) là một trong những loại cây công nghiệp ngắn ngày có giá trị thương phẩm cao, cung cấp nguồn dinh dưỡng lớn cho ngành sản xuất bánh kẹo, bơ đậu phộng, bột dinh dưỡng và dầu thực vật. Theo thống kê từ Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc (FAO), sản lượng đậu phộng toàn cầu đạt trên 45 triệu tấn mỗi năm. Tuy nhiên, để tạo ra các sản phẩm chế biến sâu đạt tiêu chuẩn xuất khẩu, công đoạn bóc tách lớp vỏ lụa (lớp màng hạt mỏng màu đỏ nâu) và loại bỏ mầm đắng đóng vai trò tiên quyết nhằm đảm bảo chất lượng cảm quan, giá trị dinh dưỡng và ngăn ngừa độc tố aflatoxin.
QUY TRÌNH CHẾ BIẾN ĐẬU PHỘNG TIÊU CHUẨN
[Đậu nhân thô] ──> [Rang sấy khô] ──> [Bóc tách vỏ lụa] ──> [Sàng phân loại & Thổi vỏ] ──> [Thành phẩm]
Đặt vấn đề và các điểm nghẽn kỹ thuật (Pain Points)
Trong thực tế sản xuất hiện nay, việc bóc vỏ lụa đậu phộng sau khi rang sấy vẫn tồn tại nhiều hạn chế:
- Phương pháp thủ công: Năng suất thấp ($< 3\text{ kg/giờ/người}$), chi phí nhân công cao, không đáp ứng được quy mô công nghiệp.
- Phương pháp va đập cưỡng bức: Tỷ lệ vỡ nát hạt cao ($> 25%$), làm hao hụt khối lượng và giảm giá trị thẩm mỹ hạt nhân.
- Máy bóc 2 trục cao su truyền thống: Tỷ lệ sót vỏ lụa sau lần đầu còn cao ($15 - 20%$), đòi hỏi phải nạp lại nguyên liệu nhiều lần; kết cấu không có cơ cấu điều chỉnh khe hở linh hoạt theo cỡ hạt ($8 - 10\text{ mm}$); thiếu bộ phận căng đai tự động dẫn đến hiện tượng trượt tải khi làm việc lâu dài.
Mục tiêu của dự án
- Thiết kế và chế tạo máy bóc vỏ lụa 4 trục cao su: Ứng dụng nguyên lý dịch trượt vi sai và nén đàn hồi với 2 tầng bóc liên hoàn, nâng cao tỷ lệ sạch vỏ lụa lên $> 95%$.
- Tích hợp cơ cấu điều chỉnh khe hở linh hoạt: Cho phép thay đổi khoảng cách làm việc giữa các cặp trục từ $2\text{ mm}$ đến $6\text{ mm}$ nhằm tương thích với nhiều kích thước hạt đậu khác nhau ($d = 8 - 10\text{ mm}$).
- Đồng bộ hóa hệ thống phân loại và làm sạch: Tích hợp sàn lắc lệch tâm nghiêng $\alpha = 16^\circ$ ($n = 418\text{ vòng/phút}$) và quạt ly tâm thổi vỏ ($n_q = 650\text{ vòng/phút}$) để tự động phân tách nhân nguyên, mảnh vỡ vụn, hạt mầm và vỏ lụa.
- Tối ưu hóa hệ thống truyền động cơ khí: Vận hành toàn bộ hệ thống bằng một động cơ điện không đồng bộ 3 pha công suất $1.5\text{ kW}$ ($950\text{ vòng/phút}$) thông qua tổ hợp truyền động đai dẹt 2 mặt, đai thang và xích con lăn.
Phạm vi và giới hạn đề tài
- Phạm vi nghiên cứu: Thiết kế động học, tính toán sức bền chi tiết máy, mô hình hóa biến dạng tiếp xúc trục cao su, chế tạo thực nghiệm và khảo nghiệm chất lượng bóc vỏ đối với hạt đậu phộng rang khô đạt độ ẩm $3 - 5%$.
- Giới hạn: Máy tối ưu hóa cho hạt đậu phộng dạng elip/cầu kích thước trung bình $8 - 10\text{ mm}$; nguyên liệu đầu vào bắt buộc phải qua công đoạn rang khô tách ẩm sơ bộ.
Phân tích và thiết kế giải pháp
Phân tích hiện trạng
| Phương pháp | Nguyên lý hoạt động | Ưu điểm | Nhược điểm | Tỷ lệ sạch | Tỷ lệ vỡ |
|---|---|---|---|---|---|
| Thủ công dùng tay | Chà xát ma sát bằng tay | Hạt nguyên vẹn, ít vỡ | Năng suất cực thấp, tốn công | $80 - 90%$ | $< 2%$ |
| Va đập cơ học | Cánh văng đập vào thành vỏ | Cấu tạo đơn giản, giá rẻ | Hạt bị dập nát, vỡ vụn nhiều | $70 - 75%$ | $> 25%$ |
| Nén & Ma sát (2 đĩa) | 1 đĩa tĩnh nhám + 1 đĩa quay | Năng suất trung bình | Dễ cháy xém bề mặt, sót vỏ | $80 - 85%$ | $12 - 18%$ |
| Máy 2 trục cao su cũ | 2 rulo quay ngược chiều vi sai | Năng suất khá, ít vỡ vụn | Sót vỏ lụa cao, không chỉnh khe | $82 - 88%$ | $8 - 10%$ |
| Máy 4 trục cải tiến | 2 cặp rulo vi sai 2 tầng liên hoàn | Năng suất cao, bóc triệt để, chỉnh khe | Kết cấu cơ khí phức tạp hơn | $> 95%$ | $< 5%$ |
Yêu cầu hệ thống theo mô hình MoSCoW
- Must have: Hệ thống 4 rulo cao su bóc vỏ vi sai; cơ cấu điều chỉnh khe hở trục; sàn lắc phân loại; quạt hút/thổi vỏ lụa; khung vỏ cứng vững.
- Should have: Bộ căng đai chủ động tăng góc ôm; phễu cấp liệu điều chỉnh lưu lượng rơi; rãnh thoát mầm hạt.
- Could have: Biến tần điều khiển vô cấp tốc độ động cơ; hệ thống lọc bụi vỏ lụa dạng cyclone.
- Won't have (giai đoạn này): Cảm biến quang học phân loại màu hạt nhân; hệ thống rang sấy tích hợp tự động on-line.
Thiết kế hệ thống và Cơ sở Động học - Động lực học
Hệ thống hoạt động dựa trên sự kết hợp giữa lực nén đàn hồi và lực dịch trượt sinh ra do độ chênh lệch vận tốc dài giữa hai bề mặt rulo cao su quay ngược chiều.
SƠ ĐỒ TRUYỀN ĐỘNG HỆ THỐNG
[Động cơ 1.5 kW - 950 rpm]
│ (Đai dẹt 2 mặt)
┌───────────────────────────────┼───────────────────────────────┐
▼ ▼ ▼
[Trục Cao Su I] [Trục Quạt Gió] [Trục Sàn Lắc]
(n = 373 rpm, V = 2.9 m/s) (n = 653 rpm) (n = 418 rpm)
│ (Xích i5 = 14/16) │ (Đai thang Б)
▼ ▼
[Trục Cao Su III] [Trục Cao Su II]
(n = 326 rpm, V = 2.5 m/s) (n = 133 rpm, V = 1.0 m/s)
│ (Xích i6 = 14/16)
▼
[Trục Cao Su IV]
(n = 116 rpm, V = 0.9 m/s)
1. Tính toán chiều dài vùng nén làm việc ($L_{nén}$)
Kích thước hạt đậu $d = 8\text{ mm}$, đường kính rulo $D = 150\text{ mm}$, khe hở $\delta = 4\text{ mm}$. Chiều dài vùng tiếp xúc nén: $$\cos\alpha = \frac{D + \delta}{D + d} = \frac{150 + 4}{150 + 8} = \frac{154}{158} \approx 0.9747 \implies \alpha \approx 12.9^\circ$$
$$L_{nén} = 2 \cdot \frac{\pi \cdot D \cdot \alpha}{360} = \frac{2 \cdot 3.14 \cdot 150 \cdot 12.9}{360} \approx 33.8\text{ mm}$$
2. Tính toán độ dài trượt phá vỡ vỏ lụa ($L_{trượt}$)
Với vận tốc trục nhanh $V_n = 2.9\text{ m/s}$, trục chậm $V_c = 1.0\text{ m/s}$ (cặp I-II): $$L_{trượt} = L_{nén} \left(1 - \frac{V_c}{V_n}\right) = 33.8 \cdot \left(1 - \frac{1.0}{2.9}\right) \approx 22.1\text{ mm}$$ Độ dài trượt $L_{trượt} = 22.1\text{ mm} > d = 8\text{ mm}$ đảm bảo hạt đậu bị xoay tròn và miết xé hoàn toàn lớp vỏ lụa theo chu vi tiếp xúc.
3. Mô hình biến dạng tiếp xúc và lực nén hạt
Độ biến dạng hướng kính cực đại $\Delta h_0 = d - \frac{\delta}{2} = 8 - \frac{4}{2} = 6\text{ mm}$ (xét biến dạng trên cả 2 trục cao su). Theo lý thuyết tiếp xúc Hertz mở rộng cho vật liệu đàn hồi phi tuyến ($\mu = 0.5$, độ cứng cao su $85 - 90\text{ Shore A}$), lực nén trung bình tác dụng lên $120$ hạt trong vùng làm việc đồng thời: $$P_{tổng} \approx 0.096\text{ kg} \approx 0.94\text{ N}$$
4. Động học sàn lắc phân loại hạt
Sàn lắc lệch tâm bán kính $r = e = 6\text{ mm}$, đặt nghiêng một góc $\alpha = 16^\circ$, góc ma sát hạt - lưới $\phi = 32^\circ$.
- Vận tốc vòng giới hạn để hạt không bị nảy khỏi lưới: $$n_{max} = 30 \sqrt{\frac{g}{\tan\alpha \cdot r}} = 30 \sqrt{\frac{9.81}{\tan(16^\circ) \cdot 0.006}} \approx 489\text{ vòng/phút}$$
- Vận tốc vòng tối thiểu để hạt dịch chuyển tịnh tiến xuống dưới: $$n_{min} = 30 \sqrt{\frac{g \cdot \tan(\phi - \alpha)}{r}} = 30 \sqrt{\frac{9.81 \cdot \tan(32^\circ - 16^\circ)}{0.006}} \approx 408\text{ vòng/phút}$$
- Giá trị chọn thiết kế: $n_{sàn} = 418\text{ vòng/phút}$ (thỏa mãn $408 < 418 < 489\text{ vòng/phút}$).
# Mô phỏng tính toán động học vùng bóc vỏ lụa
import math
def calculate_peeling_kinematics(D_roller, delta_gap, d_seed, Vn, Vc):
"""
D_roller: Đường kính rulo cao su (mm)
delta_gap: Khe hở giữa 2 rulo (mm)
d_seed: Đường kính trung bình hạt đậu (mm)
Vn: Vận tốc dài trục nhanh (m/s)
Vc: Vận tốc dài trục chậm (m/s)
"""
cos_alpha = (D_roller + delta_gap) / (D_roller + d_seed)
alpha_rad = math.acos(cos_alpha)
alpha_deg = math.degrees(alpha_rad)
# Chiều dài cung nén
L_nen = (math.pi * D_roller * alpha_deg) / 180.0
# Độ dài dịch trượt vi sai
L_truot = L_nen * (1.0 - (Vc / Vn))
peeling_ratio = L_truot / d_seed
return {
"Goc_om_alpha_deg": round(alpha_deg, 2),
"Chieu_dai_nen_mm": round(L_nen, 2),
"Do_dai_truot_mm": round(L_truot, 2),
"He_so_miet": round(peeling_ratio, 2)
}
# Chạy tham số cặp trục I - II
res = calculate_peeling_kinematics(150.0, 4.0, 8.0, 2.9, 1.0)
print(f"Kết quả phân tích: {res}")
# Output: {'Goc_om_alpha_deg': 12.92, 'Chieu_dai_nen_mm': 33.82, 'Do_dai_truot_mm': 22.15, 'He_so_miet': 2.77}
Implementation và kết quả
Quy trình gia công chế tạo (Development Process)
TIẾN ĐỘ THI CÔNG DỰ ÁN (29/02/2016 - 15/07/2016)
Tuần: 1-3 4-6 7-9 10-12 13-15 16-18 19-20
[Nghiên] [Tính toán] [Bản vẽ] [Gia công] [Đúc/bọc] [Lắp ráp] [Khảo nghiệm]
[cứu lý] [động học ] [chi tiết] [trục C45] [cao su ] [chỉnh đai][hiệu chỉnh ]
- Gia công hệ trục truyền động:
- Vật liệu: Thép $45$ tôi cải thiện đạt độ cứng $240 - 260\text{ HB}$, ứng suất cho phép $[\sigma] = 67\text{ MPa}$.
- Trục I: Tiết diện nguy hiểm $d_{nn} = 28.75\text{ mm} \implies$ chọn đường kính ngõng trục lắp ổ lăn $d = 30\text{ mm}$, sử dụng ổ bi đỡ chặn $46106$.
- Trục II & III: $d_{mm} = 24.66\text{ mm} \implies$ chọn ngõng trục $d = 25\text{ mm}$, sử dụng ổ bi đỡ chặn $46105$.
- Chế tạo rulo cao su bóc vỏ:
- Lõi thép được tiện ren tạo nhám bề mặt để tăng độ bám dính khi lưu hóa.
- Cao su kỹ thuật bọc ngoài dày $15\text{ mm}$, độ cứng đạt $85 - 90\text{ Shore A}$, mài tròn đều đạt đường kính ngoài $D = 150\text{ mm}$, chiều dài làm việc $L = 200\text{ mm}$.
- Cơ cấu căng đai và đảo chiều:
- Sử dụng bánh đai dẹt trung gian làm việc ở cả 2 mặt của dây đai dệt cao su loại A bản rộng $b = 30\text{ mm}$, bề dày $h = 4.5\text{ mm}$.
- Puly trục sàn ($D = 280\text{ mm}$) tiếp xúc với mặt lưng đai nhằm đảo chiều quay so với trục động cơ.
Kiểm nghiệm thực nghiệm và đánh giá chất lượng (Testing & Validation)
| Lô thử nghiệm | Kích thước hạt ($d$) | Khe hở rulo ($\delta$) | Năng suất ($Q$) | Tỷ lệ bóc sạch | Tỷ lệ gãy vụn | Độ ồn ($1\text{m}$) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Mẫu A (Đậu nhỏ) | $6.5 - 7.5\text{ mm}$ | $3.0\text{ mm}$ | $48.5\text{ kg/h}$ | $94.2%$ | $4.1%$ | $68\text{ dB}$ |
| Mẫu B (Đậu vừa) | $8.0 - 9.0\text{ mm}$ | $4.0\text{ mm}$ | $52.0\text{ kg/h}$ | $96.8%$ | $3.2%$ | $69\text{ dB}$ |
| Mẫu C (Đậu to) | $9.5 - 11.0\text{ mm}$ | $5.0\text{ mm}$ | $55.2\text{ kg/h}$ | $95.5%$ | $4.8%$ | $70\text{ dB}$ |
| Trung bình | $8.0\text{ mm}$ | $4.0\text{ mm}$ | $51.9\text{ kg/h}$ | $95.5%$ | $4.0%$ | $69\text{ dB}$ |
HIỆU SUẤT TÁCH VỎ SO VỚI MỤC TIÊU BAN ĐẦU
Tỷ lệ sạch (%) : [███████████████████████████████████████░] 95.5% (Target: >=95%)
Tỷ lệ vỡ (%) : [██░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░] 4.0% (Target: <=5%)
Năng suất(kg/h): [████████████████████████████████░░░░░░] 52 kg/h (Target: 50 kg/h)
Đổi mới và đóng góp
Các điểm cải tiến kỹ thuật nổi bật
NGUYÊN LÝ 2 TẦNG BÓC LIÊN HOÀN (4 TRỤC)
[Phễu cấp liệu]
│
▼
TẦNG 1: [Trục III: 2.5 m/s] <─── Khe hở sơ cấp ───> [Trục IV: 0.9 m/s]
(Bóc sơ bộ 60-70% vỏ lụa, tách hạt làm đôi)
│
▼
TẦNG 2: [Trục I: 2.9 m/s] <─── Khe hở tinh cấp ──> [Trục II: 1.0 m/s]
(Bóc triệt để 95-98% phần vỏ lụa còn sót)
│
▼
[Sàn lắc & Quạt gió]
- Cấu trúc 4 rulo phân tầng tốc độ vi sai:
- Cặp trục trên (III-IV) có vận tốc thấp hơn ($V_3 = 2.5\text{ m/s}$, $V_4 = 0.9\text{ m/s}$) đảm nhiệm vai trò định hướng và bóc tách sơ bộ lớp màng ngoài.
- Cặp trục dưới (I-II) có vận tốc cao hơn ($V_1 = 2.9\text{ m/s}$, $V_2 = 1.0\text{ m/s}$) thực hiện miết sạch hoàn toàn phần vỏ bám chặt, giải quyết triệt để hiện tượng ùn ứ nguyên liệu giữa hai tầng.
- Cơ cấu điều chỉnh khe hở linh hoạt:
- Sử dụng vít me tinh chỉnh bước ren mịn kết hợp ổ trượt dẫn hướng trên thân máy cho phép định vị chính xác trục I và trục III đối xứng với trục cố định II và IV, giảm thiểu $45%$ tỷ lệ vỡ vụn khi đổi loại hạt đậu.
- Truyền động tích hợp 1 động cơ đa năng:
- Thiết kế đường đi đai dẹt lượn chữ S kết hợp puly căng đai tự động giúp dẫn động đồng thời trục bóc vỏ, trục quạt và trục sàn lắc đảo chiều mà không cần trang bị hộp giảm tốc đắt tiền, tiết kiệm $40%$ chi phí chế tạo hệ thống động lực.
Ứng dụng thực tế và triển khai
Trường hợp sử dụng thực tế (Use Cases)
- Cơ sở chế biến bánh kẹo, kẹo cu đơ, kẹo xìu: Bóc vỏ lụa nhanh chóng để nấu kẹo, đảm bảo độ giòn và màu sắc nhân vàng ươm đồng đều.
- Nhà máy sản xuất bơ đậu phộng và bột ngũ cốc dinh dưỡng: Tách sạch vỏ lụa và mầm hạt giúp giảm hàm lượng polyphenol gây đắng, tăng độ mịn và kéo dài hạn sử dụng của sản phẩm.
- Hợp tác xã nông nghiệp sau thu hoạch: Sơ chế đậu phộng xuất khẩu với chi phí đầu tư ban đầu thấp.
Thông số kỹ thuật triển khai
Kích_thước_tổng_thể: "1200 x 800 x 1400 mm"
Trọng_lượng_toàn_bộ: "145 kg"
Nguồn_điện_yêu_cầu: "220V/380V - 50Hz"
Công_suất_tiêu_thụ: "1.5 kW"
Vật_liệu_khung_sườn: "Thép V50x50x5 kết hợp thép tấm SS400"
Độ_cứng_rulo_cao_su: "85-90 Shore A"
Đường_kính_rulo: "150 mm, Chiều dài 200 mm"
Góc_nghiêng_sàn_lắc: "16 độ"
Tần_số_dao_động_sàn: "418 vòng/phút"
Lưu_lượng_quạt_thổi: "1200 m3/h"
Phân tích hiệu quả kinh tế (ROI Analysis)
| Hạng mục chi phí | Phương pháp thủ công (1 năm) | Sử dụng máy 4 trục (1 năm) |
|---|---|---|
| Chi phí đầu tư thiết bị (CapEx) | $0\text{ VNĐ}$ | $12,500,000\text{ VNĐ}$ |
| Chi phí nhân công (1 tấn/ngày) | $10\text{ người} \times 6\text{tr} \times 12 = 720,000,000\text{ VNĐ}$ | $1\text{ người} \times 7\text{tr} \times 12 = 84,000,000\text{ VNĐ}$ |
| Chi phí điện năng (1.5 kW/h) | $0\text{ VNĐ}$ | $1.5\text{ kW} \times 8\text{h} \times 300 \times 2,500đ = 9,000,000\text{ VNĐ}$ |
| Bảo dưỡng & phụ tùng hao mòn | $0\text{ VNĐ}$ | $3,500,000\text{ VNĐ}$ |
| Tổng chi phí vận hành (OpEx) | $720,000,000\text{ VNĐ}$ | $96,500,000\text{ VNĐ}$ |
| Lợi nhuận tiết kiệm được | — | $611,000,000\text{ VNĐ/năm}$ |
| Thời gian hoàn vốn (Payback Period) | — | $\approx 7.5\text{ ngày làm việc}$ |
Hạn chế và hướng phát triển
Hạn chế kỹ thuật hiện tại
- Cơ cấu chỉnh khe hở bán tự động: Việc điều chỉnh khoảng cách giữa các trục vẫn phải thực hiện bằng vít thủ công dựa trên cữ đo góc hoặc dưỡng mẫu hạt.
- Khí động học chưa khép kín: Vỏ lụa được thổi ra ngoài qua cửa thoát khí tự do, chưa tích hợp bầu gom bụi lắng trọng lực (cyclone), dễ phát tán bụi mịn ra không gian xưởng.
- Lực rung động sàn lắc: Cơ cấu lệch tâm đơn trục tạo rung động quán tính ngang lên khung máy, đòi hỏi phải bắt bu-lông chân đế vững chắc xuống nền xưởng.
Hướng nâng cấp mở rộng
- Tự động hóa khe hở thông minh: Ứng dụng động cơ bước kết hợp cảm biến siêu âm đo kích thước dòng hạt đậu để tự động điều chỉnh khe hở rulo theo thời gian thực.
- Tích hợp Cyclone lắng bụi vỏ lụa: Thiết kế phễu thu hồi bụi vỏ lụa đạt tiêu chuẩn $ISO\text{ }14001$, thu hồi $100%$ màng vỏ làm phân bón hữu cơ hoặc thức ăn chăn nuôi.
- Cân bằng động cơ cấu sàn: Bổ sung đối trọng cân bằng quán tính trên trục lệch tâm nhằm triệt tiêu $85%$ lực rung truyền xuống khung sườn.
Đối tượng hưởng lợi
- Sinh viên & Giảng viên ngành Cơ khí Chế tạo máy: Cung cấp tài liệu tham khảo hoàn chỉnh về quy trình thiết kế máy nông nghiệp, từ giải tích động học, tính toán sức bền trục, lựa chọn bộ truyền đai/xích đến công nghệ lưu hóa cao su và chế tạo cơ khí thực tiễn.
- Kỹ sư thiết kế máy thực phẩm: Nắm bắt phương pháp tính toán biến dạng đàn hồi cao su phi tuyến và giải thuật động học sàn lắc dao động ngang.
- Doanh nghiệp & Hộ sản xuất nông sản: Tiếp cận giải pháp công nghệ nội địa hóa với chi phí thấp, năng suất cao ($> 50\text{ kg/h}$), dễ dàng làm chủ công nghệ vận hành và bảo trì.
- Nhà nghiên cứu sau thu hoạch: Nguồn dữ liệu thực nghiệm về mối tương quan giữa độ ẩm hạt đậu phộng, độ cứng rulo và hiệu suất bóc vỏ lụa.
Câu hỏi thường gặp
1. Yêu cầu kỹ thuật đối với nguồn nguyên liệu đầu vào là gì?
Hạt đậu phộng bắt buộc phải được tách vỏ cứng bên ngoài và trải qua quá trình rang sấy để độ ẩm đạt từ $3% - 5%$. Khi đậu đạt độ khô tiêu chuẩn, lớp màng lụa mất tính dẻo, trở nên giòn xốp và dễ bong tróc khi chịu tác động của lực trượt vi sai $L_{trượt} \ge 22.1\text{ mm}$.
2. Cao su bọc trục sử dụng loại nào và độ bền hoạt động ra sao?
Trục bóc vỏ sử dụng cao su tổng hợp chịu mài mòn cao có độ đàn hồi với mô đun đàn hồi $E \approx 8 - 10\text{ MPa}$, hệ số Poisson $\mu = 0.5$ và độ cứng đạt $85 - 90\text{ Shore A}$. Trong điều kiện làm việc liên tục $8\text{ giờ/ngày}$, lớp bọc cao su có tuổi thọ trung bình từ $12 - 18\text{ tháng}$ trước khi cần bảo dưỡng bọc lại bề mặt.
3. Làm thế nào để điều chỉnh máy khi kích cỡ hạt đậu thay đổi?
Người vận hành xoay tay kê điều chỉnh ở hai bên gối đỡ trục I và trục III. Xoay theo chiều kim đồng hồ để thu hẹp khe hở (cho hạt nhỏ $6 - 8\text{ mm}$) hoặc ngược chiều kim đồng hồ để mở rộng khe hở (cho hạt lớn $9 - 11\text{ mm}$). Độ hở tối ưu được thiết lập bằng $\frac{1}{2}$ đường kính trung bình của mẻ hạt.
4. Tại sao trục sàn lắc cần quay trong khoảng 408 đến 489 vòng/phút?
Nếu vận tốc góc của trục sàn lắc nhỏ hơn $408\text{ vòng/phút}$, lực quán tính không đủ thắng lực ma sát tĩnh giữa hạt và mặt sàng ($P_{qt} \cos\alpha - G \sin\alpha \le F_{ms}$), khiến hạt bị ứ đọng không di chuyển xuống dưới. Ngược lại, nếu vận tốc vượt quá $489\text{ vòng/phút}$, thành phần quán tính pháp tuyến $P_{un} > G \cos\alpha$ sẽ làm hạt bị nảy văng khỏi mặt lưới, làm mất tác dụng sàng lọc phân loại.
5. Chi phí chế tạo và bảo trì định kỳ của máy là bao nhiêu?
Tổng chi phí vật tư và gia công hoàn thiện máy vào khoảng $12.5\text{ triệu VNĐ}$. Chi phí bảo dưỡng hàng năm rất thấp (khoảng $500,000 - 800,000\text{ VNĐ}$), chủ yếu gồm bơm mỡ định kỳ cho các gối đỡ ổ bi $46105/46106$ và kiểm tra độ căng dây đai dẹt.
Kết luận
Đồ án "Nghiên cứu thiết kế và chế tạo máy tách vỏ lụa đậu phộng" đã giải quyết trọn vẹn bài toán cơ giới hóa khâu bóc vỏ lụa nông sản sau thu hoạch. Bằng việc cải tiến cấu trúc từ 2 trục lên 4 trục cao su vi sai 2 tầng liên hoàn, kết hợp đồng bộ hóa cơ cấu căng đai tự động, sàn lắc phân loại lệch tâm $418\text{ vòng/phút}$ và quạt ly tâm thổi vỏ, máy đã đạt được những chỉ tiêu kỹ thuật vượt bậc:
- Tỷ lệ bóc sạch vỏ lụa đạt $95.5%$ (vượt chỉ tiêu thiết kế).
- Tỷ lệ hạt gãy vỡ vụn duy trì ở mức thấp $4.0%$.
- Năng suất trung bình đạt $51.9\text{ kg/giờ}$, vận hành êm ái với công suất tiêu thụ chỉ $1.5\text{ kW}$.
Mô hình thiết kế khẳng định tính khả thi cao trong chế tạo thực tế, sử dụng hoàn toàn vật tư tiêu chuẩn nội địa, mang lại giá trị gia tăng rõ rệt cho các xưởng chế biến thực phẩm vừa và nhỏ, đóng góp thiết thực vào tiến trình công nghiệp hóa ngành chế biến nông sản Việt Nam.