Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Việt Nam sở hữu nguồn tài nguyên tre trúc phong phú với diện tích đứng thứ 4 trên thế giới, bao gồm 194 loài tre trúc thuộc 26 chi đã được ghi nhận. Nguồn tài nguyên này cung cấp trữ lượng khai thác hàng năm đạt khoảng 5,2 triệu tấn, phục vụ nhu cầu xuất khẩu đến hơn 120 quốc gia và tạo việc làm cùng thu nhập ổn định cho khoảng 1 triệu lao động nông thôn. Các sản phẩm từ tre trúc ngày càng phổ biến trong đời sống, từ vật dụng gia đình, đồ thủ công mỹ nghệ, mành trúc, cần câu, gậy thể thao cho đến vật liệu kiến trúc và nội thất thay thế gỗ.

Trước khi đưa vào chế biến thương phẩm, đóng gói và vận chuyển, thân cây trúc bắt buộc phải trải qua các công đoạn gia công sơ chế gồm xử lý chống mối mọt, sấy và nắn thẳng. Trong quy trình công nghệ chế biến, công đoạn nắn thẳng chiếm tỷ trọng thời gian lớn nhất. Tuy nhiên, tại các cơ sở chế biến lâm sản và làng nghề truyền thống ở nước ta, việc nắn thẳng cây trúc chủ yếu vẫn thực hiện bằng phương pháp thủ công dùng nhiệt uốn cục bộ từng đoạn. Phương pháp này đòi hỏi công nhân lành nghề, tốn nhiều thời gian, công sức và cho năng suất rất thấp. Một số máy móc hiện có trên thị trường vẫn bộc lộ nhiều nhược điểm kỹ thuật: năng suất chưa cao, chất lượng nắn không đồng đều và thân trúc dễ bị đàn hồi biến dạng trở lại sau khi nắn. Từ thực tiễn đó, nhóm tác giả đã thực hiện đề tài "Thiết kế thiết bị nắn thẳng cây trúc, mô hình thí nghiệm" nhằm cơ khí hóa công đoạn nắn thẳng, nâng cao năng suất, đảm bảo độ chính xác đồng bộ của phôi và giảm cường độ lao động.

Mục tiêu và các nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài được xác lập cụ thể như sau:

  1. Nghiên cứu đặc tính hình thái, cơ lý và phân loại các dạng tre trúc nguyên liệu.
  2. Nghiên cứu bản vẽ chi tiết cây trúc cần nắn.
  3. Nghiên cứu vị trí, kích thước và phân loại các dạng sai lệch hình học trên chi tiết gia công.
  4. Nghiên cứu, phân tích và so sánh các phương án gia công nắn thẳng.
  5. Chọn phương án gia công tối ưu đáp ứng yêu cầu kỹ thuật và kinh tế.
  6. Thiết kế và khảo sát hệ thống xử lý nhiệt hỗ trợ quá trình hóa dẻo phôi.
  7. Tính toán các thông số thiết kế động học, lực và nguồn dẫn động cho mô hình thí nghiệm.
  8. Thiết kế kết cấu máy cơ khí và hệ thống mạch điện điều khiển khí nén.

Đối tượng nghiên cứu trọng tâm của đề tài là thiết bị nắn thẳng cây trúc dạng mô hình thí nghiệm, đồng thời khảo cứu mở rộng các nguyên lý nắn thẳng kim loại (máy nắn thẳng thép) để ứng dụng sang vật liệu dạng ống sinh học. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào nguồn tài liệu chuyên ngành cơ khí chế tạo máy, công nghệ gia công vật liệu gỗ tre nứa, lý thuyết tính toán khí nén - thủy lực và khảo sát thực nghiệm các thông số nắn trên cây trúc tại Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Cơ sở lý thuyết của đồ án dựa trên lý thuyết thiết kế máy công cụ, nguyên lý truyền động cơ khí, công nghệ sấy gỗ lâm sản và lý thuyết tự động hóa sản xuất. Quá trình biến dạng uốn nắn thân trúc được xây dựng dựa trên đặc tính đàn hồi - dẻo của sợi thực vật: thân trúc sau khi được hấp sấy nhiệt sẽ trở nên dẻo mềm, dưới tác dụng đồng thời của lực nén tĩnh và chuyển động lăn trượt ngược chiều của hai bàn kẹp, mô men uốn và xoắn liên tục sẽ triệt tiêu các ứng suất dư và làm thẳng thân cây.

Về phương pháp tính toán hệ thống truyền động khí nén, tác giả áp dụng công thức cơ bản liên hệ giữa áp suất khí nén $p$, diện tích làm việc của piston $A$, lực tác dụng $F$ và hiệu suất xilanh $\delta$:

$$A = \frac{\pi D^2}{4}$$

$$F = p \cdot A \cdot \delta$$

Phương trình cân bằng lực ma sát tác dụng lên bàn trượt được thiết lập dựa trên lực cản ma sát tại ổ bi dẫn hướng và bề mặt tiếp xúc phôi:

$$F = F_{ms1} + F_{ms2} = \mu_1 \cdot m_1 \cdot g + \mu_2 \cdot m_2 \cdot g$$

Trong đó:

  • $\mu_1$: Hệ số ma sát trượt giữa bàn máy và ổ bi dẫn hướng ($\mu_1 = 0,05$).
  • $\mu_2$: Hệ số ma sát giữa tấm đệm cao su gắn trên bàn máy với thân trúc ($\mu_2 = 0,5$).
  • $m_1, m_2$: Khối lượng các cụm chi tiết chuyển động và cụm phôi gia công.
  • $g$: Gia tốc trọng trường ($g \approx 9,81\text{ m/s}^2$).

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm bao gồm: thu thập, đối chiếu dữ liệu sinh học về các loài tre trúc; quan sát, đo đạc kích thước và các dạng biến dạng thực tế của phôi trúc sau khai thác; thiết kế và lắp ráp mô hình thí nghiệm sử dụng nguồn động lực xilanh khí nén; thử nghiệm nắn phôi sau khi xử lý nhiệt hơi nước để thu thập thông số động học. Nguồn dữ liệu sử dụng trong đồ án xuất phát từ các giáo trình chuyên môn ngành chế tạo máy, tài liệu tra cứu khí nén, số liệu thống kê lâm sản của các nhà khoa học lâm nghiệp Việt Nam và kết quả đo kiểm trực tiếp trên mô hình thực nghiệm.

Thiết kế và triển khai

Thiết bị nắn thẳng cây trúc được phát triển qua hai giai đoạn: xây dựng hệ thống tiền xử lý nhiệt bằng lò sấy hơi nước và thiết kế hệ thống nắn ép cơ khí - điều khiển khí nén.

Hệ thống xử lý nhiệt hóa dẻo thân trúc

Cây trúc có thành phần cấu tạo gồm sợi Xenlulo, Lignin và Pentosan. Ở trạng thái khô tự nhiên, vật liệu có tính đàn hồi rất lớn, nếu tác dụng lực uốn nguội đột ngột sẽ gây gãy vỡ thớ sợi hoặc đàn hồi trở lại hình dáng ban đầu sau khi bỏ tải. Tác giả thiết kế quy trình xử lý nhiệt bằng hơi nước với các thông số công nghệ:

Thông số công nghệ Giá trị thiết kế Mục đích kỹ thuật
Thiết bị gia nhiệt Lò sấy hơi nước gián tiếp Tránh để phôi tiếp xúc trực tiếp với ngọn lửa
Thời gian sấy 2 - 3 giờ Đảm bảo nhiệt lượng thấm đều vào vách thân trúc
Nhiệt độ buồng sấy 80 - 90 °C Đủ nhiệt làm mềm Lignin mà không cháy xơ
Độ ẩm phôi đạt được 30 - 40% Tạo độ dẻo tối ưu phục vụ công đoạn ép lăn

Hệ thống buồng sấy bao gồm 4 bộ phận chính: bộ phận phát nhiệt (nồi hơi), hệ thống ống dẫn hơi truyền nhiệt, buồng chứa phôi cách nhiệt và hệ thống quạt phân tán đều hơi nóng trong buồng sấy.

Tính toán động học và kết cấu mô hình thí nghiệm khí nén

Mô hình thí nghiệm sử dụng hai bàn máy chuyển động tịnh tiến ngược chiều nhau để kẹp và lăn nắn thân trúc. Phôi được đặt giữa hai bàn máy có gắn tấm đệm cao su nhằm tăng hệ số ma sát kéo và chống nứt bề mặt trúc. Lực ép xuống và lực kéo trượt được tính toán cho từng xilanh khí nén:

Thông số tính toán Xilanh bàn máy trên Xilanh bàn máy dưới Ghi chú kỹ thuật
Khối lượng bàn máy ($m_1$) 45 kg 88 kg Bao gồm cả cụm gia tải phía trên
Khối lượng tấm di động ($m_2$) 43 kg 43 kg Cụm trượt có gắn tấm đệm cao su
Hệ số ma sát ổ bi ($\mu_1$) 0,05 0,05 Trượt trên cụm ổ chứa bi dẫn hướng
Hệ số ma sát cao su - phôi ($\mu_2$) 0,5 0,5 Đảm bảo phôi lăn đều, không trượt
Áp suất tính toán ($p$) 160 160 Áp suất nguồn cấp khí nén
Hiệu suất xilanh ($\delta$) 0,95 (95%) 0,95 (95%) Tra cứu theo tiêu chuẩn khí nén
Đường kính tính toán ($D_{tt}$) 44,2 mm 61,6 mm Kết quả tính từ diện tích $A$
Đường kính tiêu chuẩn chọn ($D$) 50 mm 65 mm Chọn xilanh khí nén tiêu chuẩn

Tổng lực ép tĩnh tác dụng vuông góc lên cây trúc được xác định qua trọng lượng cụm bàn trên: $P = m \cdot g = 88\text{ kg} \times 9,81\text{ m/s}^2 \approx 863\text{ N}$. Chu trình hoạt động của hai xilanh được điều khiển bởi mạch điện - khí nén tự động kết hợp công tắc hành trình, đảm bảo hai bàn máy di chuyển qua lại liên tục theo các vị trí định trước để thực hiện chu kỳ nắn.

Kết cấu máy cơ khí hoàn chỉnh

Từ các số liệu thu được trên mô hình khí nén, nhóm tác giả đề xuất sơ đồ kết cấu của máy hoàn chỉnh phục vụ sản xuất thực tế gồm các cụm bộ phận:

  • Động cơ dẫn động: Động cơ điện xoay chiều một pha tích hợp hộp giảm tốc đồng trục.
  • Bộ truyền trung gian: Bộ truyền đai truyền mô men xoắn từ hộp giảm tốc đến các trục dẫn.
  • Cụm điều khiển bàn máy trên: Cơ cấu bánh vít - trục vít kết hợp cặp vít me - đai ốc (trục vít me gia công từ vật liệu thép C45) để biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến lên xuống, tác dụng lực ép $F_a$ ổn định lên bề mặt phôi.
  • Cụm điều khiển bàn máy dưới: Cơ cấu tay biên trượt liên kết bằng bu lông, đai ốc, biến chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến qua lại của bàn máy dưới, tạo mô men lăn nắn đồng đều.

Nội dung chính theo từng chương

Chương I: Giới thiệu

Chương mở đầu tập trung làm rõ tính cấp thiết của việc cơ giới hóa khâu nắn thẳng tre trúc tại Việt Nam. Tác giả dẫn chứng số liệu về diện tích tre trúc Việt Nam đứng thứ 4 thế giới, sản lượng khai thác đạt 5,2 triệu tấn/năm cung cấp cho hơn 120 quốc gia, đóng góp sinh kế cho khoảng 1 triệu người. Quy trình chế biến thủ công hiện nay bộc lộ nhiều điểm nghẽn về năng suất và độ chính xác của sản phẩm. Đồ án xác lập mục tiêu nghiên cứu thiết kế máy nắn thẳng mô hình thí nghiệm với 7 nhiệm vụ cụ thể, định rõ đối tượng khảo cứu là máy nắn kim loại và máy nắn cây trúc, đồng thời giới thiệu tổng quan bố cục 4 chương của toàn văn báo cáo.

Chương II: Tổng quan ngành cơ khí và tự động hóa sản xuất

Nội dung chương II phân tích bức tranh toàn cảnh ngành cơ khí Việt Nam từ mốc lịch sử năm 1956 với các nhà máy quy mô lớn ở miền Bắc (Cơ khí Hà Nội, Cơ khí Cẩm Phả, Xe lửa Gia Lâm, Ô tô Trần Hưng Đạo, Đóng tàu Bạch Đằng). Tiếp đó, tác giả đánh giá chi tiết hiện trạng cơ khí tại TP.HCM: giá trị tổng sản lượng năm 1996 đạt 200 tỷ đồng, năng suất lao động bình quân 40 triệu đồng/người/năm, tổng tài sản cố định toàn ngành đạt trên 70 tỷ đồng. Cơ khí thành phố lúc bấy giờ có trên 3.000 công nhân (trong đó hơn 13.000 công nhân bậc 4 trở lên trong toàn hệ thống được thống kê) và trên 400 kỹ sư, trình độ công nghệ nhìn chung lạc hậu so với thế giới khoảng 50 năm, tỷ trọng thiết bị tiên tiến chỉ đạt khoảng 15%.

Từ bức tranh đó, chương này luận giải sự cần thiết phải đẩy mạnh ứng dụng công nghệ thông tin và tin học hóa trong cơ khí như phần mềm CAD/CAM (Cimatron-90, BK-CAD, MeCAD), máy công cụ CNC. Cuối chương, tác giả hệ thống hóa các định nghĩa và đặc trưng của ba hình thức tự động hóa: tự động hóa cứng (năng suất cao, vốn đầu tư ban đầu lớn, tính linh hoạt thấp), tự động hóa lập trình (thích hợp cho sản xuất hàng loạt vừa, linh hoạt thay đổi bước công nghệ) và tự động hóa linh hoạt (kết hợp năng suất và khả năng thích ứng cao).

Chương III: Giải quyết vấn đề - Thiết kế và tính toán thiết bị

Đây là chương nội dung kỹ thuật trọng tâm của đồ án, tích hợp toàn bộ các nghiên cứu giải quyết bài toán đặt ra:

  • Khảo sát thực vật học: Thống kê 194 loài tre trúc thuộc 26 chi tại Việt Nam (80 loài đã định danh), tập trung mô tả chi tiết các loài thương mại phổ biến (Tre gai, Luồng, Trúc sào, Vầu đắng, Nứa) và các loài đặc sản quý hiếm (Trúc đen, Trúc vuông, Trúc hóa long). Nêu rõ thành phần hóa học của Vầu đắng gồm 43% Xenlulo, 25% Lignin và 16% Pentosan.
  • Khảo sát dạng phôi: Phân loại 4 dạng sai lệch hình học điển hình của cây trúc cần nắn thẳng gồm: chi tiết cong hình cánh cung, chi tiết cong hình ziczac, chi tiết cong hình chữ V và chi tiết cong không gian 3D.
  • Đánh giá phương án nắn thẳng: Phân tích so sánh 5 phương án gia công:
Phương án gia công Nguyên lý cơ bản Ưu điểm chính Nhược điểm loại trừ
Phương án 1 Chạy qua các con lăn liên tục Uốn thẳng đều, lực tác dụng đều, kết cấu máy đơn giản Phôi đàn hồi trở lại hình dáng cũ, gia công đơn chiếc, năng suất thấp
Phương án 2 (Chọn) Kẹp giữa 2 bàn máy di động ngược chiều Hiệu suất cao, giữ ép phôi khử đàn hồi, gia công nhiều cây cùng lúc Đòi hỏi kích thước phôi trong cùng mẻ phải tương đối đồng đều
Phương án 3 Tác dụng lực uốn cục bộ tại điểm cong Chỉ tác dụng lực lên điểm cong, tiết kiệm thời gian gá Dễ làm dập vỡ thân trúc, phôi bị xoay làm giảm độ chính xác
Phương án 4 Dùng hệ băng chuyền nắn liên tục Năng suất cao, gia công liên tục nhiều chi tiết Lực ép nhỏ không triệt tiêu được đàn hồi, dễ tắc nghẽn kẹt phôi
Phương án 5 Nắn thủ công gia nhiệt cục bộ Uốn linh hoạt theo ý muốn, chi phí đầu tư thiết bị rất thấp Năng suất rất thấp, phụ thuộc hoàn toàn vào tay nghề thợ
  • Tính toán thiết kế và chế tạo: Xác lập thông số sấy hơi nước (nhiệt độ 80 - 90 °C, thời gian 2 - 3 giờ, độ ẩm 30 - 40%); tính toán lực cản ma sát và chọn xilanh khí nén cho mô hình thí nghiệm với đường kính $D = 50\text{ mm}$ cho bàn trên và $D = 65\text{ mm}$ cho bàn dưới; thiết kế sơ đồ mạch điều khiển điện khí nén tự động và bản vẽ kết cấu máy hoàn chỉnh sử dụng trục vít me thép C45, bộ truyền đai, bánh vít - trục vít và cơ cấu tay biên trượt.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã hoàn thành các mục tiêu kỹ thuật đặt ra và thu được các kết quả cụ thể:

  • Phân loại và hệ thống hóa toàn diện các dạng biến dạng cong của cây trúc trong tự nhiên (cánh cung, ziczac, chữ V, cong 3D), làm cơ sở xây dựng phương pháp uốn cưỡng bức phù hợp.
  • Lựa chọn và hoàn thiện phương án công nghệ nắn thẳng bằng hai bàn máy ép di động ngược chiều. Phương án này giải quyết triệt để vấn đề phục hồi đàn hồi của vật liệu tre trúc nhờ kết hợp lực ép tĩnh và mô men xoắn lăn đều trên toàn bộ chiều dài thân cây.
  • Xác định bộ thông số tiền xử lý nhiệt bằng hơi nước đạt nhiệt độ $80 - 90^\circ\text{C}$ trong $2 - 3\text{ giờ}$, đưa độ ẩm phôi về mức $30 - 40%$, giúp sợi trúc đạt độ dẻo tối ưu trước khi nắn mà không làm hư hại cơ tính hay màu sắc bề mặt.
  • Tính toán chính xác thông số động lực học cho mô hình thí nghiệm: xác định lực cản ma sát, áp suất làm việc và quy chuẩn lựa chọn hai xilanh khí nén có đường kính tiêu chuẩn lần lượt là $50\text{ mm}$ (bàn máy trên) và $65\text{ mm}$ (bàn máy dưới), tạo lực ép tĩnh $863\text{ N}$ khử cong hiệu quả.
  • Đề xuất giải pháp kiến trúc cơ khí hoàn chỉnh cho máy nắn thẳng quy mô công nghiệp sử dụng kết hợp động cơ 1 pha có hộp giảm tốc, bộ truyền đai, trục vít me thép C45, cụm trục vít - bánh vít và cơ cấu tay biên trượt.

Về mặt đóng góp so với các nghiên cứu và thiết bị hiện có, đề tài đã thay thế phương thức nắn đơn chiếc bằng công nghệ nắn đồng thời nhiều phôi trên một chu trình máy. Cơ cấu hai bàn ép trượt ngược chiều giúp phân bố lực đều trên toàn thân trúc, triệt tiêu hiện tượng cong vênh cục bộ và khắc phục nhược điểm tái đàn hồi mà các dòng máy nắn dạng con lăn thông thường mắc phải.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Mặc dù đã hoàn thành các nội dung tính toán và xây dựng được mô hình thí nghiệm nguyên lý, đồ án vẫn còn một số điểm hạn chế được tác giả thẳng thắn chỉ rõ:

  • Thiết bị chế tạo trong khuôn khổ đề tài mới chỉ dừng lại ở quy mô mô hình thí nghiệm phục vụ kiểm chứng nguyên lý nắn và tính toán khí nén, chưa phải là phiên bản máy công nghiệp hoàn thiện hoạt động trong môi trường sản xuất thực tế.
  • Phương án công nghệ hai bàn ép đòi hỏi các cây trúc đưa vào trong một mẻ nắn phải có sự tương đồng nhất định về kích thước và đường kính ngoài; nếu độ chênh lệch đường kính giữa các cây quá lớn, lực ép sẽ phân bố không đều dẫn đến cây nhỏ không đạt độ thẳng mong muốn.
  • Các thông số tính toán ma sát và tải trọng mới chỉ dựa trên số liệu thực nghiệm đơn lẻ và tra cứu lý thuyết tiêu chuẩn, chưa tiến hành đo đạc biến dạng động học của thân trúc bằng các cảm biến chuyên dụng.

Hướng nghiên cứu tiếp theo được nhóm tác giả đề xuất bao gồm:

  • Tiến hành cải tiến kết cấu cơ khí, tối ưu hóa độ cứng vững của khung máy để nâng cấp mô hình thí nghiệm thành thiết bị công nghiệp có thể vận hành ổn định tại các nhà xưởng.
  • Thiết kế bổ sung cơ cấu tự động căn chỉnh khoảng cách giữa hai bàn kẹp để máy có thể thích ứng linh hoạt hơn với các mẻ phôi có dải đường kính phân tán.
  • Đẩy mạnh công tác khảo sát thực tế tại các doanh nghiệp chế biến lâm sản xuất khẩu nhằm nắm bắt chính xác nhu cầu thị trường, từng bước thương mại hóa sản phẩm.

Giá trị tham khảo

Đồ án tốt nghiệp là tài liệu tham khảo có giá trị học thuật và ứng dụng thực tiễn dành cho:

  • Sinh viên và giảng viên các ngành Công nghệ Chế tạo máy, Cơ khí Nông lâm nghiệp, Tự động hóa: có thể sử dụng làm tài liệu tham khảo cho các môn học Đồ án Thiết kế máy, Thiết bị chế biến lâm sản, Hệ thống truyền động khí nén - thủy lực và Thiết kế quy trình công nghệ gia công.
  • Kỹ sư thiết kế máy: tham khảo quy trình phân tích lựa chọn phương án công nghệ, phương pháp cân bằng lực ma sát bàn trượt và cách thức giải quyết bài toán gia công vật liệu tự nhiên có tính đàn hồi cao.
  • Các xưởng sản xuất, hợp tác xã và doanh nghiệp chế biến mây tre trúc xuất khẩu: tham khảo nguyên lý sấy hơi nước gián tiếp và nguyên lý nắn hai bàn ép để tự chế tạo hoặc cải tiến các thiết bị gia công sơ chế tại chỗ nhằm nâng cao năng suất lao động.

Phần nội dung có giá trị tham khảo chuyên sâu nhất là mục phân tích, so sánh ưu nhược điểm của 5 phương án gia công nắn thẳng và phần thiết lập các phương trình cân bằng lực ma sát để tính chọn đường kính piston xilanh khí nén.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao phương án nắn thẳng bằng hệ con lăn liên tục (Phương án 1) không được lựa chọn cho thiết bị này?
Phương án nắn bằng con lăn liên tục tuy có kết cấu máy đơn giản và tạo lực đều nhưng không khử được tính đàn hồi tự nhiên của thân trúc. Sau khi đi qua con lăn, thân trúc nhanh chóng đàn hồi trở lại hình dáng cong ban đầu. Ngoài ra, phương án này chỉ gia công được từng cây một (đơn chiếc), thời gian nắn lâu và không đáp ứng được yêu cầu nắn nhiều sản phẩm trong chu kỳ 20 giây.

2. Quá trình sấy nhiệt bằng hơi nước trước khi nắn được quy định với các thông số kỹ thuật nào và có tác dụng gì?
Quá trình sấy hơi nước được tiến hành trong thời gian từ 2 đến 3 giờ, ở dải nhiệt độ từ 80 đến 90 °C để đưa độ ẩm của cây trúc đạt 30 đến 40%. Quá trình này giúp đốt nóng gián tiếp thân trúc, làm mềm các liên kết Xenlulo và hóa dẻo Lignin mà không làm cháy nứt bề mặt, tạo điều kiện thuận lợi để biến dạng dẻo thân cây trong quá trình ép nắn.

3. Kích thước đường kính xilanh khí nén cho mô hình thí nghiệm được tính toán và lựa chọn như thế nào?
Dựa trên tải trọng bàn máy, phôi và hệ số ma sát ($\mu_1 = 0,05$ với ổ bi và $\mu_2 = 0,5$ với đệm cao su), đường kính tính toán của xilanh bàn trên là $D_{tt} = 44,2\text{ mm}$, quy chuẩn chọn xilanh có đường kính $D = 50\text{ mm}$. Với bàn máy dưới (chịu tổng tải trọng cả bàn trên và bàn dưới là 88 kg), đường kính tính toán là $D_{tt} = 61,6\text{ mm}$, quy chuẩn chọn xilanh có đường kính $D = 65\text{ mm}$.

4. Cây trúc sau thu hoạch thường gặp những dạng sai lệch hình học nào cần gia công nắn thẳng?
Nghiên cứu khảo sát bản vẽ chi tiết xác định thân cây trúc tự nhiên có 4 dạng cong điển hình gồm: cong dạng hình cánh cung, cong dạng hình ziczac, cong dạng hình chữ V và cong không gian đa chiều (cong 3D).

5. Kết cấu truyền động của máy nắn hoàn chỉnh phục vụ sản xuất thực tế bao gồm những cơ cấu chính nào?
Máy nắn hoàn chỉnh sử dụng động cơ điện một pha có hộp giảm tốc đồng trục, truyền động qua bộ truyền đai. Bàn máy trên chuyển động ép tịnh tiến đứng nhờ cơ cấu trục vít - bánh vít và vít me - đai ốc (trục vít me chế tạo từ thép C45). Bàn máy dưới chuyển động tịnh tiến ngang qua lại nhờ cơ cấu tay biên trượt liên kết khớp bu lông.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế thiết bị nắn thẳng cây trúc, mô hình thí nghiệm" của nhóm sinh viên Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM đã giải quyết thành công bài toán cơ khí hóa công đoạn nắn thẳng tre trúc vốn tồn tại nhiều hạn chế khi làm thủ công. Bằng việc kết hợp công nghệ hóa dẻo phôi bằng hơi nước với nguyên lý nắn ép lăn trượt ngược chiều trên hai bàn máy, nghiên cứu đã khắc phục triệt để hiện tượng đàn hồi trở lại của vật liệu tự nhiên và cho phép gia công đồng thời nhiều chi tiết. Toàn bộ các tính toán động lực học, mạch điều khiển khí nén và bản vẽ kết cấu cơ khí được trình bày mạch lạc, tạo tiền đề kỹ thuật vững chắc để phát triển thành dòng máy công nghiệp hoàn chỉnh phục vụ ngành chế biến lâm sản xuất khẩu.