Thiết kế chế tạo máy bóc vỏ cải tiến trong dây chuyền chế biến lúa gạo

MỤC LỤC
Trang bìa.........................................................................................................................i
Lời cảm ơn......................................................................................................................ii
Mục lục...........................................................................................................................iii
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ
ỨNG DỤNG MÁY BÓC VỎ....................................................................................
1.1 Tình hình sản xuất, chế biến lúa gạo tại Việt Nam..........................................
1.2 Tổng quan về quy trình công nghệ chế biến lúa gạo.......................................
1.3 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng máy bóc vỏ trên thế giới..........................
1.4 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng máy bóc vỏ ở Việt Nam..........................
1.5 Những vấn đề cần cải tiến................................................................................
1.6 Mục tiêu của luận văn.......................................................................................
1.7 Những nội dung cần thực hiện.........................................................................
1.8 Phạm vi nghiên cứu của luận văn.....................................................................
CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ, SƠ ĐỒ
ĐỘNG CHO MÁY BÓC VỎ....................................................................................
2.1 Bản chất của quá trình bóc vỏ..........................................................................
2.2 Phân tích nguyên lý của các loại máy bóc vỏ..................................................
2.2.1 Máy bóc vỏ hai dĩa đá............................................................................
2.2.2 Máy bóc vỏ cặp trục cao su ngang.........................................................
2.2.3 Máy bóc vỏ cặp trục cao su nghiêng......................................................
2.3 Thiết kế sơ đồ động cho máy bóc vỏ cặp trục cao su nghiêng........................
CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH CÁC THÔNG SỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN NHỮNG
YẾU TỐ MỤC TIÊU CỦA QUÁ TRÌNH BÓC VỎ...............................................
3.1 Những yếu tố mục tiêu của quá trình bóc vỏ....................................................
3.2 Các thông số ảnh hưởng đến các yếu tố mục tiêu
3.2.1 Các thông số của nguyên liệu..................................................................
3.2.1.1 Các thông số vật lý của thóc........................................................


3.2.1.2 Phân loại thóc theo kích thước....................................................

3.2.1.3 Độ ẩm của thóc............................................................................
3.2.2 Các thông số kỹ thuật và vận hành của máy bóc vỏ
...........................................................................................................................
3.2.2.1 Hệ thống cấp liệu đầu vào...........................................................
3.2.2.2 Kích thước hai trục cao su...........................................................
3.2.2.3 Vận tốc dài và chênh lệch vận tốc dài của hai trục cao su.........
3.2.2.4 Khe hở giữa hai trục cao su.........................................................
3.2.2.5 Phương pháp điều chỉnh khe hở giữa hai trục cao su.................
3.2.2.6 Vị trí của máng nghiêng cấp liệu................................................
3.2.2.7 Độ cứng của trục cao su..............................................................
CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH NHỮNG VẤN ĐỀ CẦN KHẮC PHỤC VÀ ĐỀ XUẤT
CÁC GIẢI PHÁP CẢI TIẾN....................................................................................
4.1 Phân tích những vấn đề cần khắc phục.............................................................
4.1.1 Vấn đề 1: Năng suất máy không ổn định...............................................
4.1.2 Vấn đề 2: Tỷ lệ bóc vỏ không ổn định...................................................
4.1.3 Vấn đề 3: Tỷ lệ gãy vỡ không ổn định...................................................
4.2 Đề xuất các giải pháp cải tiến
4.2.1 Hệ thống cấp liệu tự động.......................................................................
4.2.2 Giải pháp đo độ mòn trục cao su............................................................
4.2.3 Giải pháp điều chỉnh vận tốc trục cao su...............................................
4.2.4 Giải pháp điều chỉnh vị trí máng nghiêng rãi liệu..................................
CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ KHÍ MÁY BÓC VỎ.........................
5.1 Sơ đồ kết cấu của máy........................................................................................
5.2 Sơ đồ tải trọng....................................................................................................
5.3 Tính toán lực và năng suất bóc vỏ.....................................................................
5.3.1 Điều kiện để hạt đi qua khe hở giữa hai trục cao su..............................
5.3.2 Chiều dài làm việc của đoạn nén hạt......................................................
5.3.3 Lực nén và lực dịch trượt........................................................................
5.3.4 Năng suất máy bóc vỏ.............................................................................
5.4 Chọn động cơ......................................................................................................

5.5 Tính toán, thiết kế cụm trục cao su cố định.......................................................
5.5.1 Tính toán bộ truyền đai từ động cơ đến trục nhanh...............................
5.5.2 Tính toán thiết kế trục cao su quay nhanh..............................................
5.5.3 Tính toán chọn ổ lăn...............................................................................
5.5.4 Tính toán chọn then................................................................................
5.5.5 Chọn dung sai lắp ghép...........................................................................
5.6 Tính toán, thiết kế cụm trục cao su di động.......................................................
5.7 Tính toán, thiết kế cụm cấp liệu.........................................................................
5.7.1 Thiết kế hệ thống cân tự động................................................................
5.7.2 Thiết kế máng nghiêng rãi liệu...............................................................
5.7.3 Tính toán thiết kế máng rung cấp liệu....................................................
5.8 Thiết kế cụm căng đai.......................................................................................
5.9 Thiết kế cụm điều chỉnh khe hở giữa hai trục cao su.......................................
5.10 Thiết kế thân máy chính....................................................................................
5.11 Thiết kế hệ thống truyền động khí nén.............................................................
5.11.1 Đặc điểm của hệ thống khí nén.............................................................
5.11.2 Sơ đồ hệ thống khí nén.........................................................................
5.11.3 Tính toán và lựa chọn xylanh khí nén..................................................
CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY BÓC VỎ.................
6.1 Các yêu cầu điều khiển của máy bóc vỏ...........................................................
6.2 Cấu hình phần cứng điều khiển máy bóc vỏ....................................................
6.3 Lựa chọn các thiết bị cho hệ thống điều khiển máy bóc vỏ.............................
6.4 Các giải thuật điều khiển máy bóc vỏ...............................................................
KẾT LUẬN.................................................................................................................
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG

DỤNG MÁY BÓC VỎ
1.1 Tình hình sản xuất, chế biến lúa gạo tại Việt Nam
Lúa là cây lương thực quan trọng, năng suất cao và dễ trồng. Các nước Đông
Nam Á có diện tích trồng lúa lớn nhất thế giới do khí hậu nóng ẩm, mưa nhiều thích
hợp cho canh tác cây lúa trong đó có Việt Nam.
Việt Nam là nước có diện tích canh tác cây lúa đứng thứ 6 trên thế giới tập trung
nhiều ở đồng bằng sông Cửu Long, đồng bằng sông Hồng và duyên hải miền trung.
Năng suất lúa ở nước ta tăng liên tục trong nhiều năm qua (Bảng 1.1).
Bảng 1.1 Năng suất lúa từ năm 1991 đến 2005

Năm

Lúa cả năm

Lúa đông xuân

Lúa hè thu Lúa mùa

Năng suất (Tạ/ha)
1991

30,7

38,5

37,0

27,1

1992

29,9

35,9

38,8

25,6

1993

31,6

37,9

37,7

28,5

1994

33,4

40,0

40,9

29,1

1995

32,9

40,3

39,7

28,7

1996

32,5

40,4

36,2

29,2

1997

33,7

39,1

38,0

30,4

1998

33,6

38,3

38,2

30,0

1999

31,8

42,4

29,7

29,2

2000

34,5

38,8

39,2

29,4

2001

36,8

41,5

40,1

32,3

2002

38,1

42,1

37,6

36,4

2003

39,3

43,9

42,5

34,6

2004

39,3

45,2

45,9

31,5


2005

39,4

48,9

41,5

35,3

Từ năm 1992 đến năm 1997, mỗi năm nước ta xuất khẩu khoảng 2 triệu tấn gạo. Từ
năm 1997 đến năm 2002, xuất khẩu gạo của nước ta đạt trên 3 triệu tấn/năm và đến năm
2007, 2008 thì lên đến 4,5 triệu tấn/năm. Hiện nay, lúa gạo là một trong những mặt hàng
xuất khẩu chủ lực của Việt Nam. Chỉ tiêu xuất khẩu gạo 2009 của Việt Nam sẽ vào
khoảng 4,5 – 5 triệu tấn, kim ngạch khoảng hai tỉ USD. Theo Hiệp hội Lương thực Việt
Nam (VFA) số lượng hợp đồng xuất khẩu gạo đã ký đến thời điểm này lên đến 6,453
triệu tấn, lớn nhất từ trước đến nay. Hiện tại Việt Nam là nước xuất khẩu gạo thứ hai thế
giới chỉ sau Thái Lan.
Tuy nhiên mặc dù năng suất cao nhưng về công nghệ sau thu hoạch của nước ta còn
nhiều hạn chế nhiều so với Thái Lan, nên đã làm tổn thất lớn trong giai đoạn sau thu

hoạch và có giá trị thấp trong thương mại quốc tế. Việc này xảy ra bởi hàng loạt các yếu
tố từ sơ chế, tồn trữ đến chế biến chưa thích hợp, thể hiện ở nhiều mặt.
- Do đầu tư cho công tác nghiên cứu khoa học rất thấp.
- Do chưa quan tâm nhiều về việc nâng cao chất lượng gạo xuất khẩu.
- Do nhận thức của người tham gia công tác chưa đúng.
- Do thiết bị còn hạn chế về mặt kỹ thuật.
- Do công nghệ áp dụng chưa tốt.
Nước ta xuất khẩu lúa gạo với thị phần rất cao trên thế giới, nhưng giá vẫn còn thấp
so với các nước khác có công nghệ tiên tiến hơn. Vì vậy Thứ nhất, cần tăng sản lượng đối
với các nông hộ nhỏ bằng cách đầu tư công nghệ, mở rộng quy mô sản xuất của nông hộ
để có đủ hàng hoá. Thứ hai là hiện đại hoá thị trường gạo Việt Nam bằng cách khuyến
khích thâm nhập vào thị trường nội địa và quốc tế, đặc biệt thông qua sự đa dạng về
chủng loại và chất lượng chế biến và tồn trữ cao. Thứ ba, Chính phủ cần có những chính
sách tốt hơn cho ngành chế biến gạo trong nước và quan tâm đầu tư mạnh hơn về công tác
nghiên cứu khoa học. Những chính sách này cần phải cân bằng những lợi ích chính trị
ngắn hạn của chính phủ và quyền lợi của nông dân và những người kinh doanh gạo để duy
trì khả năng cung cấp cạnh tranh vào thị trường gạo thế giới. Phải quan tâm nhiều về việc


nâng cao chất lượng gạo xuất khẩu, phải là nhà xuất khẩu gạo chất lượng cao và đáng tin
cậy mới là yếu tố quan trọng trong tương lai của ngành gạo Việt Nam.
Vậy vấn đề đặt ra hiện nay là cần đầu tư nghiên cứu cải tiến từ giai đoạn giống, gieo
trồng, quy trình công nghệ và thiết bị chế biến lúa gạo và bảo quản sau chế biến để có
được chất lượng tốt nhất, mang lại giá trị cao cho hạt gạo Việt Nam.
Sau đây, để tìm hiểu sâu về công nghệ và thiết bị chế biến lúa gạo, cần tìm hiểu về quy
trình công nghệ chế biến lúa gạo được ứng dụng phổ biến ở Việt Nam, đặc biệt là đồng
bằng sông Cửu Long.
1.2. Tổng quan về quy trình công nghệ chế biến lúa gạo
Qui trình công nghệ chế biến lúa gạo được trình bày ở hình 1.1.

Hình 1.1: Qui trình công nghệ chế biến lúa gạo.
Nguyên liệu đầu vào của qui trình chế biến là thóc được thu mua trên thị trường và đầu ra
là gạo đã được đóng bao. Sau đây là các công đoạn và các thiết bị tương ứng trong quy
trình chế biến lúa gạo.
a) Công đoạn 1: Cân
Cân khối lượng lúa đầu vào.
b) Công đoạn 2: Chứa vào thùng (Thùng chứa)


Sau khi cân nhập liệu xong lúa được đưa vào thùng chứa.
c) Công đoạn 3: Làm sạch (Máy làm sạch)
Đầu vào là thóc từ thùng chứa sẽ được đưa qua máy làm sạch để làm sạch các tạp chất
trong lúa như: đá, sạn, dây bao, cát bụi, rơm, …có kích thước khác với kích thước hạt
nguyên liệu được phân ly qua lỗ sàng. Đầu ra của công đoạn này là lúa đã được làm sạch
thô.
d) Công đoạn 4: Bóc vỏ lúa (Máy bóc vỏ)
Thóc nguyên liệu sau khi được làm sạch thô sẽ được cho vào máy bóc vỏ nhằm tách đi
lớp vỏ (trấu) bên ngoài. Hỗn hợp thu được sau khi bóc vỏ bao gồm: gạo, lúa, trấu, tấm,
cám, sạn.
e) Công đoạn 5: Tách trấu (Máy tách trấu)
Hỗn hợp gồm: gạo, lúa, trấu, tấm, cám, sạn sau khi qua công đoạn bóc vỏ sẽ được đưa
qua máy tách trấu nhằm loại bỏ trấu trong hỗn hợp. Hỗn hợp thu được ở ngõ ra của máy
tách trấu bao gồm: gạo, lúa , tấm, sạn.
f) Công đoạn 6: Tách sạn (Máy tách sạn)
Hỗn hợp gồm: gạo, lúa, trấu, tấm, cám, sạn sau khi qua công đoạn tách trấu vẫn còn lẫn
sạn và một số tạp chất khác (giai đoạn làm sạch lúa nguyên liệu chỉ làm sạch thô) vì vậy
cần được tách sạn thêm ở công đọan này. Hỗn hợp thu được ở ngõ ra gồm: gạo và lúa.
g) Công đọan 7: Tách lúa (Máy tách lúa)
Hỗn hợp gồm: gạo và lúa sau khi qua máy tách sạn được đưa qua công đoạn tách lúa để
thu được gạo và lúa riêng biệt. Gạo sẽ tiếp tục đi qua công đoạn xát trắng và lúa sẽ được

đưa về máy bóc vỏ.
h) Công đoạn 8: Xát trắng (Máy xát trắng)
Gạo sau khi được tách lúa ở công đoạn 7 sẽ được cho qua máy xát trắng. Nhiệm vụ của
công đọan này là bóc đi lớp cám trên bề mặt hạt gạo và làm trắng gạo. Sản phẩm của công
đoạn này là gạo được làm trắng.
i) Công đoạn 9: Đánh bóng (Máy đánh bóng)


Gạo sau khi được xát trắng được đưa qua máy đánh bóng để làm bóng gạo. Sản phẩm của
công đoạn này là gạo đã được đánh bóng.
j) Công đoạn 10: Sấy (Hệ thống sấy)
Trong quá trình đánh bóng gạo có sử dụng hơi nước để tạo một lớp hồ áo qua gạo. Vì vậy
gạo ở công đoạn đánh bóng có một lượng ẩm nhất định. Vì vậy cần phải qua quá trình sấy
để làm cho gạo có một độ ẩm nhất định. Sau đó gạo sẽ được làm mát để giảm nhiệt độ
gạo trong công đoạn sấy.
k) Công đoạn 11: Chọn hạt (Máy chọn hạt)
Gạo sau khi được làm bóng sẽ được qua máy chọn hạt nhằm phân loại ra các loại hạt gạo
có kích thước khác nhau.
l) Công đoạn 12: Trộn gạo (Máy trộn gạo)
Công đoạn này nhằm trộn các loại gạo với nhau để thu được loại gạo có chất lượng nhất
định.
m) Công đoạn 13: Cân (Hệ thống cân – đóng bao)
Ở công đoạn này gạo sau khi trộn sẽ được cân và đóng bao lại.
* Nhận xét:
• Bóc vỏ lúa nằm ở công đoạn 4 trong quy trình và là khâu cơ bản trong dây chuyền
sản xuất của các nhà máy chế biến lúa gạo.
• Công dụng của máy bóc vỏ là tách vỏ trấu khỏi hạt mà vẫn giữ hạt nguyên vẹn.

1.3 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng máy bóc vỏ trên thế giới:
1.3.1 Máy bóc vỏ của hãng Satake Nhật Bản .

Hình 1.2: Máy bóc vỏ HR10PP-TA
+ Đặc tính kỹ thuật
Kiểu

HR10PP-TA

Năng

Công suất

Vòng quay Trọng lượng

Kích thước tổng thể

suất

động cơ

trục chính

máy

(DxRxC)

tấn/giờ
5,5

kW

7,5

r.p.m

kg
1170

mm
1763x1462x2610

+ Đặc điểm
- Có thêm bộ phận tách trấu.
- Điều khiển lưu lượng nguyên liệu vào bằng hệ thống xy lanh khí nén.
- Hiệu suất bóc vỏ cao.
- Tỉ lệ gãy vỡ thấp.

1.3.2 Máy bóc vỏ của hãng Gime Trung Quốc.


Hình 1.3: Máy bóc vỏ TH10B
+ Đặc tính kỹ thuật
Kiểu

TH10B

Năng

Công suất

Vòng quay Trọng lượng

suất

động cơ

trục chính

máy

(DxRxC)

tấn/giờ
3÷5

kW
5,5

r.p.m

kg
700

mm
1240x890x2370

+ Đặc điểm
- Cấu trúc đơn giản, kích thước nhỏ gọn.
- Truyền động đai nên làm việc êm.
- Sử dụng cặp trục cao su.
- Hiệu suất bóc vỏ cao.

- Tỉ lệ gãy vỡ thấp.

1.3.3 Máy bóc vỏ của hãng Millmore Engineering Ấn Độ.

Kích thước tổng thể


Hình 1.4: Máy bóc vỏ MLGQ 25B.
+ Đặc tính kỹ thuật
Kiểu

MLGQ 25B

Năng

Công suất

Vòng quay Trọng lượng

Kích thước tổng thể

suất

động cơ

trục chính

máy

(DxRxC)

tấn/giờ
6

kW
7,5

r.p.m

kg
500

mm
1600x660x2460

+ Đặc điểm
- Có thêm bộ phận tách trấu.
- Phễu cấp liệu dạng rung.
- Truyền động đai nên làm việc êm.
- Sử dụng cặp trục cao su nghiêng.
- Hiệu suất bóc vỏ cao.
- Tỉ lệ gãy vỡ thấp.

1.4 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng máy bóc vỏ ở Việt Nam :
1.4.1 Máy bóc vỏ do công ty LAMICO chế tạo.


Hình 1.5: Máy bóc vỏ HSA40
+ Đặc tính kỹ thuật
Kiểu

HSA40

Năng suất

Công suất

Vòng quay Trọng lượng

Kích thước tổng thể

động cơ

trục chính

máy

(DxRxC)

kW
5,5

r.p.m
960

kg
430

mm
1200x700x1380

tấn/giờ
3 – 4,5

+ Đặc điểm:
- Trục cao su tháo lắp và thay thế dễ dàng.
- Tự động nén trục cao su thông qua xylanh khí nén.
- Truyền động bằng đai nên máy hoạt động êm, dễ thay thế và bảo dưỡng.
- Hai trục ru lô nghiêng kết hợp với máng dẫn hướng hạt.
- Hiệu suất bóc vỏ > 90%.
- Tỉ lệ gãy vỡ < 3%.
- Chi phí điện năng thấp.
- Chi phí trục cao su thấp, nhưng nhanh mòn.

1.4.2 Máy bóc vỏ do công ty Bùi Văn Ngọ chế tạo.


Hình 1.6: Máy bóc vỏ CL-600A.
+ Đặc tính kỹ thuật :
Kiểu

CL-600A

Năng suất

Công suất

tấn/giờ
3 – 5,5

Vòng quay Trọng lượng

Kích thước tổng thể

động cơ

trục chính

máy

(DxRxC)

kW
7,5

r.p.m
1350

kg
-

mm
1200x755x1320

+ Đặc điểm:
- Cấu trúc đơn giản, kích thước nhỏ gọn.
- Tự động nén trục cao su thông qua xy lanh khí nén.
- Hai trục cao su nghiêng kết hợp với máng dẫn hướng hạt.
- Hiệu suất bóc vỏ 85 - 95%.
- Tỉ lệ gãy vỡ thấp.

1.4.3 Máy bóc vỏ do công ty Hưng Thịnh chế tạo.


Hình 1.7: Máy bóc vỏ lúa HT-PHE 310
+ Đặc tính kỹ thuật
Kiểu

HT-PHE310

Năng suất

Công suất

tấn/giờ
3 – 3,5

Vòng quay Trọng lượng

Kích thước tổng thể

động cơ

trục chính

máy

(DxRxC)

kW

7,5

r.p.m
1200

kg
450

mm
1200x770x1200

+ Đặc điểm:
- Lắp đặt và vận hành dễ dàng.
- Điều chỉnh khe hở giữa hai trục cao su bằng tay.
- Hai trục cao su nghiêng kết hợp với máng dẫn hướng hạt.
- Hiệu suất bóc vỏ 70 - 95%.
- Tỉ lệ gãy vỡ thấp.
- Trục cao su mòn nhanh.
* Nhận xét:
+ Các máy bóc vỏ hiện nay đang được vận hành thủ công, phụ thuộc nhiều vào tay
nghề người công nhân.
+ Người công nhân sẽ tiến hành chỉnh một vít điều chỉnh đặt tại phễu cấp liệu đầu
vào của máy để điều chỉnh lưu lượng cấp vào, sau đó sẽ kiểm tra chất lượng đầu ra bằng


cách bốc lên kiểm tra dựa vào kinh nghiệm, tùy theo chất lượng gạo đầu ra mà điều chỉnh
các giá trị áp lực khí nén (tương ứng là giá trị cường độ dòng điện hiển thị).
+ Chưa kiểm soát đươc độ mòn của trục cao su.
* Kết luận:
Với phương pháp và thiết bị như hiện nay, thì năng suất, tỷ lệ bóc vỏ và tỷ lệ gãy vỡ

chưa ổn định.
1.5 Những vấn đề cần cải tiến.
+ Vấn đề 1: Năng suất máy bóc vỏ không ổn định.
+ Vấn đề 2: Tỷ lệ bóc vỏ không ổn định.
+ Vấn đề 3: Tỷ lệ gãy vỡ không ổn định.
1.6 Mục tiêu của luận văn
Nghiên cứu cải tiến máy bóc vỏ nhằm nâng cao năng suất, đạt tỷ lệ bóc vỏ và tỷ lệ
gãy vỡ mong muốn.
Mức chất lượng
Số
TT

Các chỉ tiêu chất lượng

Đơn

chủ yếu của máy bóc vỏ

vị đo

1
2
3

Năng suất
Công suất động cơ
Phương pháp điều chỉnh

4
5

các thông số
Tỷ lệ bóc vỏ
Tỷ lệ gãy vỡ

Mẫu tương tự
Cần đạt

Trong

tấn/h
kW

4÷5
5,5

-

Tự động

nước
3÷4
5,5
Thủ

%
%

80÷90
3÷4

Thế giới

công
70 ÷ 80
5÷6

1.7 Những nội dung cần thực hiện
• Nghiên cứu đề xuất các sơ đồ nguyên lý, sơ đồ động và lựa chọn phương án hợp
lý.
• Phân tích các thông số ảnh hưởng đến các yếu tố mục tiêu năng suất, tỷ lệ bóc vỏ,
tỷ lệ gãy vỡ của quá trình bóc vỏ.


• Phân tích những vấn đề cần khắc phục và đề xuất các giải pháp cải tiến.
• Tính toán, thiết kế các chi tiết và bộ phận máy của máy bóc vỏ đảm bảo năng suất
4÷5 tấn/h.
• Thiết kế hệ thống điều khiển máy bóc vỏ.
1.8 Phạm vi nghiên cứu của luận văn
Luận văn chỉ giới hạn nghiên cứu trong các phạm vi sau:
-

Nghiên cứu, đề xuất các phương án cải tiến máy bóc vỏ nhằm nâng cao năng suất,
đảm bảo tỷ lệ bóc vỏ va tỷ lệ gãy vỡ theo yêu cầu.

-

Tính toán, thiết kế cơ khí máy bóc vỏ, đảm bảo năng suất 5 tấn/h.

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ SƠ ĐỒ

ĐỘNG CHO MÁY BÓC VỎ.
2.1 Bản chất của quá trình bóc vỏ:
- Mục đích của quá trình bóc là bóc lớp vỏ trấu của thóc để thu gạo lức.
- Hạt thóc được đặc trưng bởi các tính chất cơ lý sau: Độ bền của mối liên kết giữa
vỏ và nhân, khả năng của nhân chống lại các lực tác dụng trong quá trình bóc vỏ. Ngoài


ra trong quá trình bóc vỏ còn chịu ảnh hưởng của các thông số vật lý như: độ ẩm, hình
dạng, kích thước, độ đồng nhất, trọng lượng 1000 hạt, trọng lượng riêng…. Dưới tác dụng
của các bộ phận làm việc của máy bóc vỏ, lớp vỏ trấu chịu sự biến dạng phức tạp - nén,
xé, ma sát. Kết quả là mối liên kết giữa vỏ trấu và nhân bị phá vỡ, vỏ trấu bị tách ra.
- Nhiệm vụ chủ yếu của quá trình bóc vỏ là phá vỡ một cách tối đa mối liên kết vỏ nhân trong mỗi lần hạt đi qua máy bóc vỏ, đồng thời phải tránh làm nhân bị vỡ nát. Để
thỏa mãn điều kiện trên cần khống chế độ làm việc của máy sao cho lực phá vỡ vỏ trấu là
lớn nhất nhưng không vượt quá giới hạn độ bền cho phép của nhân.
- Căn cứ theo nguyên lý tác dụng của lực, máy bóc vỏ có các dạng như hình 2.1.

a)
b)
Hình 2.1: Các nguyên lý tác dụng lực
a) Ma sát

b) Dịch trượt

2.2 Phân tích nguyên lý của các loại máy bóc vỏ :
2.2.1 Máy bóc vỏ hai dĩa đá :
Dựa theo nguyên lý ma sát.


Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý làm việc của máy bóc vỏ hai dĩa đá
1. Phễu cấp liệu; 2. Tay quay điều chỉnh khe hở; 3. Dĩa cố định

4. Lớp đá nhân tạo; 5. Dĩa quay; 6. Động cơ; 7. Puly truyền động



Hình 2.3: Máy bóc vỏ dạng hai đĩa đá.
Nguyên lý làm việc:
Máy gồm hai dĩa bằng thép đặt nằm ngang (3) và (5), trên mặt dĩa có đắp một lớp đá

nhân tạo (4) làm bằng hỗn hợp bột đá và xi măng kết dính cao. Dĩa cố định (3) có lỗ nhập
liệu giữa tâm, được lắp trên 3 điểm treo có thể điều chỉnh nâng lên hạ xuống được bằng
tay quay điều chỉnh khe hở (2) để thay đổi kích thước khe hở giữa hai mặt đá và điều
chỉnh độ song song của khe hở. Thóc vào phễu cấp liệu (1), đi vào khe hở giữa 2 dĩa đá.
Do kích thước khe hở nhỏ hơn đường kính hạt nên hạt bị nén giữa hai dĩa, phản lực chống


lại lực nén sẽ sinh lực ma sát giữa hạt với dĩa trên và dĩa dưới, làm cho vỏ trấu bị vỡ và
tách hoàn toàn khỏi nhân hạt. Đồng thời do tác động quay của dĩa làm phát sinh lực ly
tâm có xu hướng làm văng hạt ra khỏi vùng xay. Hỗn hợp thu được ở ngõ ra bao gồm:
gạo, tấm, thóc, cám, sạn và trấu.
Ưu điểm:
o
o
o
o

Làm việc ổn định, dễ vận hành, lắp đặt và bảo trì.
Cấu tạo đơn giản, dĩa đá lâu mòn.
Kết cấu máy đứng vững, các chi tiết máy chuyển động được cân bằng tốt.
Hiêu suất bóc vỏ tương đối cao 65 – 70%.

Nhược điểm:
o Năng suất thấp.
o Tỷ lệ gãy vỡ cao 10 – 15%.
Do những nhược điểm trên nên máy này ít được dùng và chỉ thích hợp với một vài
loại hạt nhất định.
2.2.2 Máy bóc vỏ cặp trục cao su ngang:
Dựa theo nguyên lý dịch trượt.

Hình 2.4: Sơ đồ nguyên lý máy bóc vỏ cặp trục cao su ngang.


1. Phễu cấp liệu; 2. Trục phân phối liệu; 3. Tấm rãi liệu;
4. Vít chỉnh tấm rãi liệu; 5. Động cơ;
6. Trục cao su quay chậm; 7. Trục cao su quay nhanh


Nguyên lý làm việc:
Thóc được đưa qua phễu cấp liệu (1), lưu lượng thóc vào được điều chỉnh nhờ trục

rãi liệu (2), vít chỉnh tấm rãi liệu(4) để điều chỉnh tấm rãi liệu (3) tạo thành một lớp
nguyên liệu đều suốt chiều dài trục cao su. Hai trục cao su quay ngược chiều nhau, và
được nén vào bằng xylanh khí nén. Do tính chất của lực tác động lên hạt dựa vào sự phối
hợp của lực nén và lực dịch trượt (nhờ có chênh lệch tốc độ vòng của trục nhanh và trục
chậm) mà hạt ở trong vùng làm việc giữa hai trục chịu biến dạng và ứng suất dẫn tới phá
huỷ lớp vỏ ngoài. Hỗn hợp thu được ở ngõ ra bao gồm: gạo, tấm, thóc, cám, sạn và trấu.




Ưu điểm:

o Năng suất cao.
o Tỉ lệ bóc vỏ cao khoảng 85 - 90%.
o Kết cấu đơn giản.
o Dễ vận hành, lắp đặt và bảo trì.
Nhược điểm:
o Bề mặt cao su nhanh mòn, cần phải thay sau một thời gian làm việc.
o Tỉ lệ gãy vỡ cao do va đập với trục cao su và cấp liệu không đều.

2.2.3 Máy bóc vỏ cặp trục cao su nghiêng :


Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lý máy bóc vỏ cặp trục cao su nghiêng.
1. Hệ thống cấp liệu; 2. Động cơ; 3. Máng nghiêng chảy liệu;
4. Trục cao su di động; 8. Trục cao su cố định
 Nguyên lý làm việc:
Giống máy bóc vỏ trục cao su ngang nhưng hai trục cao su được đặt nghiêng góc 30 0
và có thêm hệ thống cấp liệu đầu vào (1) để đảm bảo năng suất cấp liệu đầu vào và máng
nghiêng chảy liệu (3) có tác dụng đưa 1 lớp mỏng nguyên liệu vào đúng khe hở giữa hai
trục cao su nên nguyên liệu được cấp vào đều đặn và tránh va đập.
 Ưu điểm:
o Hai trục cao su nghiêng kết hợp với máng dẫn hướng liệu
o Tỉ lệ bóc vỏ cao khoảng 90%.
o Tỉ lệ gãy vỡ thấp 4%.
o Nguyên liệu được cấp vào đều đặn.
 Nhược điểm:
o Bề mặt cao su nhanh mòn, cần phải thay sau một thời gian làm việc.
Kết luận:


Trên cơ sở các phương án đã trình bày, so sánh, phân tích ưu nhược điểm của các

phương án ta thấy phương án 3 là phương án tốt nhất.
2.3 Thiết kế sơ đồ động cho máy bóc vỏ cặp trục cao su nghiêng
Cấu hình của máy bóc vỏ trục cao su nghiêng phải thực hiện được các chuyển động
sau:
-

Chuyển động quay cặp trục cao su, quạt thổi.

-

Chuyển động quay của trục cao su động để ép vào trục cao su cố định.

-

Chuyển động lắc của trục puly căng đai.

-

Chuyển động lắc của máng dẫn liệu.

-

Chuyển động rung của máng rung cấp liệu.
Trên cơ sở các chuyển động cần có đó, tiến hành phân tích và lựa chọn các phương

án cho sơ động của máy như sau:
-

Đối với chuyển động quay của cặp trục cao su, quạt thổi, trục rãi liệu: Dùng động
cơ không đồng bộ 3 pha, thông qua bộ truyền đai.

-

Đối với chuyền động lắc để ép trục cao su động vào trục cao su cố định: có thể
dùng xy lanh khí nén hoặc động cơ bước. Nếu sử dụng động cơ bước sẽ điều khiển
khe hở giữa hai trục cao su chính xác hơn, tỷ lệ bóc vỏ cao hơn, nhưng giá thành
cao. Nếu sử dụng xylanh khí nén sẽ cho tỷ lệ bóc vỏ đạt yêu cầu, giá thành thấp. Vì
vậy việc sử dụng xylanh khí nén để tạo áp lực lên trục là thích hợp.

-

Chuyển động rung của sàng rung cấp liệu: Dùng động cơ rung kết hợp với lò xo do
kết cấu nhỏ gọn và điều chỉnh năng suất đạt độ chính xác cao.

-

Chuyển động lắc của trục puly căng đai: Dùng bulong căng đai, kết cấu đơn giản.

-

Chuyển động lắc của máng dẫn liệu: Dùng vít chỉnh.

Sau khi lựa chọn các cơ cấu và các thông số nhằm đảm bảo năng suất và chất lượng
trong quá trình bóc vỏ kết hợp với tính toán động học sơ bộ, sơ động của máy được thiết
kế như hình 2.6.


Hình 2.6: Sơ đồ động của máy bóc vỏ trục cao su.
Sơ đồ động của máy được vận hành như sau:
Động cơ (4) truyền động cho trục cao su cố định (12) và trục cao su di động(3) thông qua

bộ truyền đai thang, bộ phận căng đai(1) dùng để căng đai khi đai bị chùng. Máng rung cấp
liệu (6) sử dụng động cơ rung (7) và lò xo (5) để cấp liệu đều đặn và tạo thành một lớp mỏng
đi vào khe hở giữa hai trục cao su. Khi trục cao su bị mòn, khe hở giữa hai trục cao su tăng
lên, khi đó ta điều chỉnh khe hở giữa hai trục cao su bằng xylanh khí nén (11), đồng thời ta
phải điều chỉnh vị trí của máng nghiêng dẫn liệu (9) vào đúng khe hở giữa hai trục cao su
bằng vít chỉnh (10).

CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH CÁC THÔNG SỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN NHỮNG
YẾU TỐ MỤC TIỀU CỦA QUÁ TRÌNH BÓC VỎ


3.1 Những yếu tố mục tiêu của quá trình bóc vỏ
- Về phương diện lý thuyết có thể coi kết quả của quá trình bóc vỏ là cho ta 2 sản
phẩm - gạo lức và trấu. Trong thực tế do chịu ảnh hưởng cúa các tính chất cơ lý của hạt
và mức độ không hoàn thiện của máy mà hỗn hợp luôn bao gồm các thành phần - gạo lức,
thóc, trấu, tấm và cám.
- Quá trình bóc được tiến hành tốt bao nhiêu thì tỷ lệ thóc, tấm và cám trong hỗn
hợp bóc vỏ nhỏ bấy nhiêu (tỷ lệ gạo lức và tương ứng là tỷ lệ trấu sẽ lớn bấy nhiêu).
- Để đánh giá quá trình làm việc của máy bóc vỏ cần thiết phải xác định các yếu tố
mục tiêu: Năng suất bóc vỏ, tỷ lệ bóc vỏ, tỷ lệ gãy vỡ sau khi qua máy.
+ Năng suất bóc vỏ
Năng suất lý thuyết máy bóc vỏ kiểu trục :
Qlt = 3,6lvδφγ (tấn/h) [27]
Trong đó :
• l: chiều dài trục, m.
• v: vận tốc trung bình của lớp hạt trong vùng làm việc.
• δ: giá trị khe hở trung bình giữa các trục trong vùng làm việc, m.
• γ: khối lượng thể tích của sản phẩm trước khi bóc vỏ, tấn/m3.
• φ: hệ số nạp đầy thể tích ở vùng xay, φ = 0,5 ÷ 0,6.
+ Tỷ lệ bóc vỏ KB

Tỷ lệ bóc vỏ đặc trưng về mặt số lượng cho quá trình làm việc của máy bóc vỏ. Nó
được xác định bằng tỷ số lượng thóc được bóc vỏ sau mỗi lần bóc vỏ so với lượng thóc
trước khi cho vào máy bóc vỏ.
KB =

η1 − η 2
.100%
η1

Trong đó:
η1 - Số hạt thóc trước khi bóc vỏ.
η2 - Số hạt thóc còn lại sau khi bóc vỏ.
+ Tỷ lệ gãy vỡ KGV


Tỷ lệ gãy vỡ đặt trưng về mặt chất lượng cho quá trình làm việc của máy bóc vỏ. Nó
được xác định bằng tỷ số giữa lượng tấm, cám trên tòan bộ lượng nhân bị bóc vỏ (gạo lức,
tấm , cám).
Nghĩa là:

K GV =

T +C
K +T +C

Trong đó:
K, T, C – tương ứng là khối lượng gạo lức nguyên, tấm, cám, khi qua máy bóc vỏ
Tỷ lệ gãy vỡ đánh giá mức độ chính xác của quá trình bóc vỏ. Giá trị của hệ số này càng
nhỏ thì tỷ lệ tấm và cám càng thấp và như vậy quá trình bóc vỏ tiến hành tốt, hiệu suất
công nghệ chung của máy bóc vỏ càng tăng.

+ Kết luận:
Những yếu tố mục tiêu của quá trình bóc vỏ phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố khác
nhau, có thể xếp chúng vào hai nhóm sau:
- Các thông số của nguyên liệu.
- Các thông số kỹ thuật và vận hành của máy bóc vỏ.
3.2 Các thông số ảnh hưởng đến những yếu tố mục tiêu:
3.2.1 Các thông số của nguyên liệu:
Các thông số của nguyên liệu bao gồm: Các thông số vật lý của thóc, loại thóc, độ
ẩm thóc.
3.2.1.1 Các thông số vật lý của thóc:

a. Cấu tạo hạt thóc: