Lời mở đầu Lúa là lương thực chính của phần đông người trên thế giới, là sinh kế chủ yếu của nông dân. Bên cạnh đó nó chính là nguồn cung cấp năng lượng lớn nhất cho con người, bình quân 180 - 200 kg gạo/ người/ năm tại các nước châu Á, khoảng 10 kg/ người/ năm tại các nước châu Mỹ. Dân số nước ta trên 80 triệu và 100% người Việt Nam sử dụng lúa gạo làm lương thực chính. Trong kinh tế gạo là sản phẩm xuất khẩu chính trong nước, thương hiệu gạo Việt Nam nằm thứ hai thế giới.
Đối với ẩm thực gạo được chế biến thành các loại món ăn ngon lạ miệng. Ngoài ra gạo còn là nguyên liệu chính tạo nên món bánh chưng, bánh giầy món ăn truyền thống xuất hiện rất nhiều trong các dịp lễ, Tết. Để làm ra sự tinh hoa ấy để nuôi sống con người không phải là điều dễ dàng. Từ đó có thể thấy tầm quan trọng của việc sàng lọc, chế biến gạo trong công nghiệp hiện nay.
Gạo đạt chất lượng cao trước hết cần phải phân loại gạo ra các kích cỡ khác nhau.1 Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) về gạo trắng (TCVN 11888:2017 Thóc Độ ẩm, lẫn, số % khối Tỷ lệ hạt theo chiều dài, % Thành phần của hạt, % hạt/kg, lượng, Nhóm Hạng khối lượng khối lượng không không gạo gạo lớn hơn lớn hơn Hạt rất dài, L > Hạt ngắn, L Hạt Tấm Tấm nhỏ 7,0 mm <6,0 mm nguyên 100 Gạo % hạt ≥ 10 ≤ 10 > 60 <4a ≤ 0,1 3 14,0 loại dài A 1 100% loại ≥ 10 ≤ 10 ≥ 60 < 4,5 a ≤ 0,1 4 14,0 B 5% ≥5 ≤ 15 ≥ 60 ≤7b ≤ 0,2 5 14,0 10% ≥5 ≤ 15 ≥ 55 ≤ 12 c ≤ 0,3 5 14,0 15% - < 30 ≥ 50 ≤ 17 d ≤ 0,5 7 14,0 20% - < 50 ≥ 45 ≤ 22 e ≤ 1,0 7 14,5 25% - < 50 ≥ 40 ≤ 27 f ≤ 2,0 10 14,5 5% - > 75 ≥ 60 ≤7b ≤ 0,2 5 14,0 10 % - > 75 ≥ 55 ≤ 12 c ≤ 0,3 5 14,0 Gạo hạt 15% - > 70 ≥ 50 ≤ 17 d ≤ 0,5 7 14,0 ngắn 20% - > 70 ≥ 45 ≤ 22 e ≤ 1,0 7 14,5 25% - > 70 ≥ 40 ≤ 27 f ≤ 2,0 10 14,5 Trong đó : a Chiều dài tấm từ 0,5 L đến 0,8 L (L là chiều dài trung bình của hạt gạo); b Chiều dài tấm từ 0,35 L đến 0,75 L; c Chiều dài tấm từ 0,35 L đến 0,7 L; d Chiều dài tấm từ 0,35 L đến 0,65 L; e Chiều dài tấm từ 0,25 L đến 0,6 L; f Chiều dài tấm từ 0,25 L đến 0,5 L. Để phục vụ cho việc lọc và đưa ra kết quả tốt người ta sử dụng máy sàng phân loại gạo và các sàng với các cỡ mắt sàng khác nhau. Trên thị trường hiện tại có nhiều hãng chế tạo các loại máy sàng này như máy của hãng Hải Tín, Bùi Văn Ngọ, Sơn Hòa,. 2 Mặc dù đã có nhiều hãng chế tạo máy phân loại kích cỡ gạo nhưng các công trình nghiên cứu về thiết kế máy này còn chưa có.
Đặc biệt, vấn đề thiết kế hợp lý và thiết kế tối ưu các thông số của máy như tần số rung và biên độ rung v.v… còn chưa thấy đề cập. Từ các vấn đề nêu trên, có thể nói rằng việc thiết kế chế tạo máy phân loại kích cỡ gạo để phục vụ cho việc sản xuất là một giải pháp mang lại hiệu quả cao. Trên cơ sở nguyên lý các loại máy phân loại kích cỡ gạo do các hãng giới thiệu, chúng ta có thể nghiên cứu để tính toán, thiết kế các thông số kỹ thuật và chế tạo máy. Các loại máy sàng phổ biến -Máy sàng có nhiều loại khác nhau mỗi loại có mỗi chức năng khác nhau như :máy sàng rung ,sàng lắc, sàng đảo, ….
+ Sàng lắc : dùng trong các nhà máy lúa gạo,bột, thức ăn gia súc,… đây là loại sàng cho ra năng suất đạt hiệu quả cao nhất, có độ bền tốt nhất và có khả năng phân loại nhiều loại mặt hàng cùng một lúc trong quá trình vận hành để đạt hiệu quả cao nhất nhưng loại này giá thành khá cao vì có cấu tạo phức tạp và khó gia công nhất.1 Máy sàng lắc + Sàng đảo : về cấu tạo loại này cũng tương tự như sàng lắc nhưng nó chuyển động theo phương nằm ngang xoay vòng tròn. Loại này chỉ dùng trong các nhà máy gạo để phân loại tấm với gạo.2 Máy sàng đảo + Sàng rung: có cấu tạo đơn giản hơn sàng lắc nhưng nó phổ biến và thông dụng & giá thành rẻ hơn ,cho năng suất cao hơn sàng lắc nhưng chất lượng thành phẩm không cao bằng .được dùng nhiều trong nhà máy bột,thức ăn gia súc.3 Máy sàng rung chữ nhật 5 HÌNH 1.4 Máy sàng rung tròn 3. Cấu trúc chung của máy sàng: - Máy sàng có cấu tạo chung bao gồm: + Thùng sàng : Là vách thành sàng bao bọc bên ngoài vật liệu là tôn chấn Hình chiều dài , chiều cao & độ dày mỏng của khung vách tuỳ thuộc vào yêu cầu sử dụng & cũng tùy theo loại mà vách sàn khác nhau. + Khung lưới : Đây là bộ phân quan trọng nhất vì nó quyết định đến năng suất cũng như chất lượng sản phẩm sàng có thể một khung lưới hoặc nhiều khung lưới khác nhau ,kích thước khung lưới lệ thuộc vào thùng sàng.
6 - Phễu cấp liệu và thoát liệu : Sàng có một phễu cấp liệu nhưng phần thoát liệu thì có nhiều phễu khác nhau cho ra các thành phẩm khác nhau tuỳ theo nguyên liệu mà khách hàng yêu cầu phân loại ra bao nhiêu thành phẩm - Khung đế : Khung phải chắc chắn giúp chịu được lực tác động từ sự chuyển động rung lắc cùa sàng ,khung đế được bắt cố định dưới mặt đất nếu lắp đặt vị trí trên cao cần phải gia cố chăc chắn - Chân sàng - chân lò xo : Sàng lắc thì dùng chân sàng bằng kim loại hay gỗ, đối với sàng rung thì dùng lò so làm chân rung ,ngoài ra đối với sàng lắc còn có tay sàng kéo đẩy giúp sàng chuyển động. - Động cơ rung : là thiết bị vận hành giúp sàng hoạt động, động cơ rung phải đảm bảo đủ cộng suất thì sàng mới hoạt động tốt và bền bỉ được, phải đúng công suất và tần số rung vừa đủ mạnh. Nguyên lý hoạt động: - Đối với sàng rung khi nguyên liệu cho vào phễu nạp liệu sẽ rơi xuống khung lưới động cơ rung vận hành rung trực tiếp vào thùng sàng giúp nguyên liệu nhỏ rớt xuống lưới còn nguyên liệu to hơn sẽ nằm trên lưới và từng thành phẩm sẽ ra từng phễu thoát liệu khác nhau. Ưu, nhược điểm: - Ưu điểm: + Giúp làm sạch nguyên liệu, loại bỏ tạp chất 1 cách hiệu quả nhất.
+ Hoạt động ổn định, công suất cao, dễ dàng thay đổi phụ kiện. + Dễ dàng vệ sinh, lau chùi, bảo dưỡng. 7 + Quy trình tháo lắp thuận tiện, đơn giản. + Máy sàng được thiết kế với cấu trúc vững chắc, dễ vận hành.
+ Thiết kế gọn, tinh giản, không chiếm quá nhiều diện tích. + Mẫu mã đa dạng, phong phú, mang tính thẩm mỹ cao. + Độ bền cao, sử dụng lâu dài, giá cả hợp lý. -Nhược điểm: + Khó tách nguyên liệu có độ ẩm cao + Hạn chế tách nguyên liệu quá nhỏ 8 Chương 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 1.
Các phương án thiết kế: 1.1 Máy sàng lắc ngang: HÌNH 2.1 Sơ đồ nguyên lý phương án 1 Sàng lắc ngang có 2 loại là treo và chống. Loại treo tuy kết cấu không gọn nhưng do các thanh treo chỉ đơn giản chịu lực kéo nên được sử dụng rộng rãi hơn loại chống. Cấu tạo của nó được thể hiện ở trên Hình với các bộ phận chính sau: 1. Các thanh treo sàng 3.
Thanh truyền sàng 4. Bánh quay lệch tâm 5. Bộ truyền động đai Đầu các thanh treo và thanh truyền là các khớp xoay trơn. Độ lệch tâm giữa đầu thanh truyền với trục truyền động bánh đai từ 0,5-1cm.
Khi được truyền động, trục bánh đai quay nhanh làm cho khối lệch tâm quay theo. Đầu các thanh truyền quay tròn sẽ làm các thanh này kéo qua lại mặt sàng, tức là làm mặt sàng lắc qua lại theo phương nằm ngang. Quá trình làm việc của sàng được thực hiện nhờ có chuyển động tương đối của hạt trên sàng (do dao động của sàng tạo nên). Cùng khoảng thời gian phân ly quãng đường chuyển động tương đối càng lớn thì xác suất phân ly qua lỗ sàng càng cao.
9 Khi các thùng sàng chuyển động tịnh tiến qua lại nhờ cơ cấu tay quay – thanh truyền hoặc cơ cấu lệch tâm thì xuất hiện những lực quán tính thay đổi về độ lớn và về dấu tác dụng theo đường chuyển động của các thùng sàng. Vì thế cần phải cân bằng thùng sàng. Cân bằng hoàn toàn là một việc rất khó khăn, vì vậy trong thực tế chỉ có thể cân bằng được một phần mà thôi. Có các phương pháp để cân bằng như sau: HÌNH 2.2 Cân bằng thùng sàng bố trí thành một hàng ngang đối xứng qua tâm quay HÌNH 2.3 Cân bằng thùng sàng bố trí thành hai lớp trên dưới 10 1.2 Máy sàng rung có hướng: HÌNH 2.4 Sơ đồ nguyên lý phương án 2 Loại sàng này không những sàng, phân loại gạo, hạt mà còn được sử dụng ở nhiều lĩnh vực khác như xây dựng.
Nhờ sự rung mặt sàng mà các hạt gạo được phân loại theo kích thước. Cấu tạo của sàng rung có hướng như trên Hình: 1. Bộ phận giảm chấn 2. Bộ phận gây rung 4.
Thanh truyền Bộ gây rung gồm 2 trục cam (trên các trục có lắp ghép các bánh lệch tâm để gây rung) đặt song song quay cung tốc độ và ngược chiều nhau, lực gây rung sẽ có hướng theo đường thẳng vuông góc với đường nối tâm của 2 trục và thay đổi theo định luật sin. Góc giữa phương của lực gây rung và mặt sàng thường từ 35 độ đến 40 độ. hộp sàn cùng với các mặt sàn được tựa trên lò xo thẳng đứng, hoặc tựa trên các nhíp đặt vuông góc với hướng tác dụng của lực gây rung, thông thường các máy sàn làm việc hiệu quả hơn khi hộp sàn tựa trên các lò xo. 11 Khi được truyền cơ năng từ động cơ tới, các bánh lệch tâm sẽ quay nhanh, gây chấn động làm rung mặt sàng.
Do đó vật liệu hợp cỡ sẽ lọt qua mắt sàng. Loại này có ưu điểm là công suất cao, sàng được nhiều loại vật liệu.