NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO THIẾT BỊ ĐO HỆ SỐ MA SÁT VỚI BỀ MẶT THÉP CỦA CÁC HẠT LƯƠNG THỰC DÙNG TRONG CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN

 

 

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HCM

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO THIẾT BỊ ĐO HỆ SỐ MA SÁT
VỚI BỀ MẶT THÉP CỦA CÁC HẠT LƯƠNG THỰC
DÙNG TRONG CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN

Họ và tên sinh viên: TRẦN QUANG HỢP
Ngành: Cơ khí chế biến và bảo quản NSTP
Niên khóa: 2009 – 2013

Tháng 6/2013
1 
 


 

 

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO THIẾT BỊ ĐO HỆ SỐ MA SÁT VỚI BỀ MẶT
THÉP CỦA CÁC HẠT LƯƠNG THỰC DÙNG TRONG CÔNG NGHIỆP
CHẾ BIẾN

Tác giả

TRẦN QUANG HỢP

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng kĩ sư ngành
Cơ khí chế biến và bảo quản NSTP

Giáo viên hướng dẫn
PGS.TS Trần Thị Thanh

Tháng 6 năm 2013
2 
 


 

 

LỜI CẢM TẠ
Để hoàn thành luận văn này em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô
trong khoa Cơ khí công nghệ đã quan tâm giúp đỡ chỉ bảo tận tình trong quá trình thực
hiện. Nhờ đó, em đã tiếp thu được nhiều ý kiến đóng góp và nhận xét quí báu của quí
thầy cô để góp phần củng cố kiến thức và hoàn thiện bản thân.
Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến PGS.TS Trần Thị Thanh đã trực tiếp
hướng dẫn, định hướng chuyên môn, quan tâm giúp đỡ tận tình và tạo mọi điều kiện
thuận lợi nhất trong quá trình công tác cũng như thực hiện luận văn.
Trên hết con xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến gia đình đã tạo
mọi điều kiện tốt nhất để con có thể hoàn thành tốt mọi công việc trong quá trình học
tập tại trường. Bên cạnh đó, tôi cũng xin gửi lời cảm ơn của mình đến tất cả bạn bè
những người đã luôn quan tâm, chia sẻ, động viên tôi trong suốt thời gian qua.
Sinh viên

Trần Quang Hợp

3 
 


 

 

TÓM TẮT
Đề tài “nghiên cứu chế tạo thiết bị đo hệ số ma sát với bề mặt thép của các hạt
lương thực dùng trong công nghiệp chế biến” được tiến hành tại xưởng thực tập bộ
môn Máy sau thu hoạch và chế biến. Thời gian tiến hành từ tháng 2 đến tháng 5 năm
2013, thí nghiệm được bố trí theo kiểu ngẫu nhiên hoàn toàn.
Kết quả thu được:
+ Tiếp cận được khái niệm cơ bản về hệ số ma sát và công thức thực nghiệm để
xác định hệ số ma sát làm cơ sở cho việc thiết kế chế tạo thiết bị đo.
+ Nhận biết được tầm quan trọng của hệ số ma sát trong việc tính toán các thiết
bị vận chuyển và gia công các hạt lương thực.
+ Thiết kế, chế tạo thành công thiết bị đo hệ số ma sát của các hạt lương thực
với bề mặt thép, kết quả đo đạc phản ánh đúng định nghĩa về hệ số ma sát.
+ Xây dựng được quy trình công nghệ chế tạo một số chi tiết và quy trình công
nghệ sơn thiết bị đo ma sát.
+ Xác định được hệ số ma sát đối với thép của một số hạt lương thực dùng
trong công nghiệp chế biến làm cơ sở cho công tác tính toán và thiết kế máy nông
nghiệp bằng thiết bị đo vừa thiết kế, chế tạo được.
+ Qua quá trình đo đạc đã cho thấy được hệ số ma sát của các hạt lương thực
với bề mặt thép là không đồng nhất, dao động trong một phạm vi nhất định.
+ Định hướng được sự phát triển của thiết bị đo ma sát với sự hỗ trợ của máy

tính để xử lý kết quả đo đạc cũng như sử dụng cảm biến lực và bộ vi xử lý để nâng cao
mức độ tự động hóa cho thiết bị.

4 
 


 

 

MỤC LỤC
Trang tựa.......................................................................................................................... 2
Cảm tạ .............................................................................................................................. 3
Tóm tắt ............................................................................................................................. 4
Mục lục ............................................................................................................................ 5
Danh sách các hình .......................................................................................................... 8
Danh sách các bảng ......................................................................................................... 9
Chương 1 MỞ ĐẦU

10

1.1.

Đặt vấn đề ....................................................................................................... 10

1.2.

Mục đích của khóa luận ................................................................................ 12

1.3.

Nhiệm vụ của khóa luận ................................................................................ 12

1.4.

Nội dung nghiên cứu ...................................................................................... 12

Chương 2 TỔNG QUAN
2.1.

13

Đối tượng đo ..................................................................................................... 13

2.1.1.Hạt lúa ..................................................................................................................13
2.1.2.Hạt ngô .................................................................................................................15
2.1.3.Hạt đậu nành .........................................................................................................16
2.1.4.Hạt đậu đỗ (phaseolus) ........................................................................................17
2.1.5. Hạt lạc ..................................................................................................................18
2.2.

Đối tương nghiên cứu ........................................................................................ 18

2.2.1.Khái niệm .............................................................................................................18
2.2.2.Các phương pháp và dụng cụ đo hệ số ma sát .....................................................19
2.3.

Các sai số đo đạc ............................................................................................ 22

2.3.1.Sai số ngẫu nhiên ..................................................................................................23
5 
 


 

 

2.3.2.Sai số hệ thống......................................................................................................23
2.3.3.Sai số thô ..............................................................................................................23
2.3.4.Sai số tính toán .....................................................................................................24
2.4.

Ý kiến thảo luận và đề xuất hướng nghiên cứu của đề tài ........................... 24

2.4.1.Ý kiến thảo luận....................................................................................................24
2.4.2.Đề xuất hướng nghiên cứu của đề tài ...................................................................25
Chương 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

26

3.1.

Nội dung nghiên cứu ...................................................................................... 26

3.2.

Phương pháp nghiên cứu .................................................................................. 26

3.2.1.Phương pháp tính toán thiết kế thiết bị đo hệ số ma sát giữa vật liệu rời với bề
mặt thép .........................................................................................................................26
3.2.2.Phương pháp chế tạo thiết bị đo hệ số ma sát giữa vật liệu rời với bề mặt thép
theo nguyên lý dịch trượt...............................................................................................27
3.2.3.Phương pháp thực nghiệm đo hệ số ma sát giữa vật liệu rời với bề mặt thép theo
nguyên lý dịch trượt.......................................................................................................27
3.2.4.Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm đo hệ số ma sát giữa vật liệu rời với bề
mặt thép theo nguyên lý dịch trượt ................................................................................29
Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1.

31

Tính toán thiết kế thiết bị đo hệ số ma sát giữa vật liệu rời bề mặt thép . 31

4.1.1.Xác định mô hình thiết bị đo hệ số ma sát giữa vật liệu rời với bề mặt thép .......31
4.1.2.Tính toán các thông số động học ..........................................................................32
4.1.3.Tính toán các thông số hình học ...........................................................................34
4.1.4.Tính toán truyền động kéo hộp mẫu và chọn động cơ dẫn động .........................37
4.1.5.Xây dựng bản vẽ lắp .............................................................................................38
4.2.
Lập quy trình công nghệ chế tạo thiết bị đo hệ số ma sát giữa vật liệu rời
với bề mặt thép ............................................................................................................. 39
4.2.1.Quy trình công nghệ chế tạo khung thiết bị .........................................................39
6 
 


 

 

4.2.2.Quy trình công nghệ chế tạo hộp chứa mẫu .........................................................40
4.2.3.Quy trình công nghệ chế tạo tấm ép .....................................................................42
4.2.4.Quy trình công nghệ chế tạo quả cân ...................................................................44
4.2.5.Quy trình công nghệ sơn máy...............................................................................45
4.3.
Thực nghiệm đo đạc hệ số ma sát của một số hạt lương thực là nguyên liệu
trong công nghiệp chế biến với thép theo nguyên lý dịch trượt................................ 47
4.3.1.Địa điểm và thời gian thí nghiệm .........................................................................47
4.3.2.Thành phần tham gia ............................................................................................47
4.3.3.Mục đích thí nghiệm .............................................................................................47
4.3.4.Bố trí thí nghiệm ...................................................................................................47
4.3.5.Kết quả thí nghiệm ...............................................................................................48
4.3.6.Xử lý kết quả thí nghiệm và phân tích .................................................................49
4.4.

Ý kiến thảo luận ............................................................................................. 51

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

52

5.1.

Kết luận ........................................................................................................... 52

5.2.

Đề nghị ............................................................................................................ 52

TÀI LIỆU THAM KHẢO

53

PHỤ LỤC

54

Phụ lục 1: Một số hình ảnh thiết bị do ma sát kiểu hộp trượt .................................. 54
Phụ lục 2: Một số hình ảnh thực nghiệm xác định hệ số ma sát ............................. 54
Phụ lục 3: Các bản vẽ của thiết bị do ma sát kiểu dịch trượt ................................... 55
 
 

7 
 


 

 

DANH SÁCH CÁC HÌNH
1. Hình 2.1. Dụng cụ đo ma sát mặt phẳng nghiêng ......................................................... 10
2. Hình 2.2. Thiết bị đo ma sát theo nguyên lý dịch trượt................................................. 12
3. Hình 3.1. Thước kẹp ...................................................................................................... 19
4. Hình 3.2. Thước thẳng ................................................................................................... 19
5. Hình 3.3. Thước cuộn .................................................................................................... 19
6. Hình 3.4. Cân điện tử..................................................................................................... 20

7. Hình 3.5. Cân đĩa Nhơn Hòa loại 1kg ........................................................................... 20
8. Hình 4.1. Mô hình đo ma sát vật liệu rời với các bề mặt .............................................. 22
9. Hình 4.2. Cấu tạo hộp chứa nguyên liệu đo .................................................................. 24
10. Hình 4.3. Cấu tạo tấm ép và quả cân ........................................................................... 26
11. Hình 4.4. Cấu tạo khung thiết bị đo hệ số ma sát ........................................................ 27
12. Hình 4.5. Sơ đồ truyền động cho hộp mẫu .................................................................. 28
13. Hình PL1. Hộp trượt .................................................................................................... 42
14. Hình PL2. Hộp trượt lúc hoạt động ............................................................................. 42
15. Hình PL3. Bố trí thí nghiệm ........................................................................................ 42
16. Hình PL4. Đọc kết quả đo lực ..................................................................................... 42

 

8 
 


 

 

DANH SÁCH CÁC BẢNG
1. Bảng 4.1. Kết quả đo hệ số ma sát của các hạt lương thực ........................................... 36

9 
 


 

 

Chương 1
MỞ ĐẦU

1.1.

Đặt vấn đề
Lương thực là nguồn thực phẩm chính cung cấp hơn một nửa nhu cầu năng

lượng cho con người. Hơn nữa các hạt lương thực còn cung cấp cho chúng ta protein,
vitamin và một số loại khoáng chất. Trong bữa ăn hằng ngày lương thực chiếm khoảng
2/3 khối lượng thức ăn là thành phần được tiêu thụ với tỷ lệ cao nhất so với tất cả các
loại thực phẩm khác. Trung bình một năm toàn thế giới sản xuất và tiêu thụ gần hai tỷ
tấn hạt lương thực các loại, hạt lương thực không chỉ làm thức ăn cho con người mà
còn là nguồn thức ăn phục vụ cho chăn nuôi và là nguyên liệu cho nhiều ngành công
nghiệp.
Từ xa xưa, ngoài việc sử dụng làm lương thực chính, con người đã biết làm
bánh từ bột của các loại hạt lương thực. Ngày nay, với sự phát triển của nền công
nghiệp chế biến, hạt lương thực đươc sử dụng phổ biến hơn để làm các loại bột dành
cho trẻ em, bột ngũ cốc, bột làm bánh, chất phụ gia trong các sản phẩm như mì gói,
bột nêm, mì chính, chất độn trong các loại thuốc, thành phần chính trong thức ăn chăn
nuôi…Do đó hạt lương thực trở thành một thành phần thiết yếu trong cuộc sống, nó
vẫn tiếp tục được nghiên cứu và phát triển để phục vụ cho nhu cầu dinh dưỡng và khẩu
vị của con người và vật nuôi.
Tính chất cơ lý của đối tượng gia công hay đối tượng tác động là yếu tố ảnh
hưởng rất lớn đến các thông số tính toán thiết kế các máy công tác, trong đó có các
máy và thiết bị chế biến lương thực, thực phẩm. Trong tính toán thiết kế các máy công
10 
 

 

 

tác, tính chất cơ lý của đối tượng tác động là cơ sở dữ liệu thiết kế. Các tính chất cơ lý
của đối tượng tác động đều phải đo đạc bằng thực nghiệm, không thể xác định bằng lý
thuyết đơn thuần. Một trong số các tính chất cơ lý của đối tượng tác động hiện nay còn
thiếu dụng cụ đo chính xác là hệ số ma sát.
Hệ số ma sát là tính chất cơ lý rất quan trọng ảnh hưởng đến quá trình nghiên
cứu chuyển động, kể cả tác động cơ học lên đối tượngnghiên cứu. Hiện nay, ở hầu hết
các đơn vị nghiên cứu, đào tạo trong nước, việc đo hệ số ma sát thông qua việc đo góc
nghiêng của mặt phẳng chứa vật liệu tại thời điểm vật liệu bắt đầu chuyển động để lấy
tan của góc nghiêng đó làm hệ số ma sát. Vì vậy kết quả đo đạc thiếu chính xác, sai số
lớn và không phản ánh đúng định nghĩa góc ma sát. Trong nhiều trường hợp không thể
xác định được hệ số ma sát. Thí dụ, đo hệ số ma sát của bột với thép. Dưới tác động
của lực bám dính và lực điện tích kết quả đo cho hệ số ma sát gần bằng , vì góc
nghiêng của tấm thép phẳng đến gần 900 mà vật liệu vẫn chưa “chịu” chuyển động.
Đặc biệt là trong trường hợp, đối tượng đo là những phần tử có kích thước bé hay bề
mặt ướt sẽ cho hầu hết các kết quả đo hệ số ma sát bằng , hoặc không thể đo khi xác
định hệ số ma sát trong môi trường nước, vật liệu quá nhẹ như bông, nilon, hay vật
liệu có kích thước lớn dạng cầu,…
Được sự đồng ý của ban chủ nhiệm khoa cơ khí công nghệ và được sự hướng
dẫn tận tình của Phó giáo sư – tiến sĩ Trần Thị Thanh, em xin thực hiện đề tài:
“NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO THIẾT BỊ ĐO HỆ SỐ MA SÁT VỚI BỀ MẶT
THÉP CỦA CÁC HẠT LƯƠNG THỰC DÙNG TRONG CÔNG NGHIỆP CHẾ
BIẾN”

11 

 


 

 

 

1.2.

Mục đích của khóa luận
Chế tạo thiết bị đo hệ số ma sát giữa các vật liệu với bề mặt thép theo phương

pháp đo chuẩn và thực nghiệm xác định hệ số ma sát với bề mặt thép của một số loại
hạt lương thực dùng trong công nghiệp chế biến.
1.3.

Nhiệm vụ của khóa luận
 Thiết kế, chế tạo thiết bị đo hệ số ma sát theo phương pháp đo chuẩn.
 Thực nghiệm xác định hệ số ma sát với bề mặt thép của một số loại hạt
lương thực dùng trong công nghiệp chế biến.

1.4.

Nội dung nghiên cứu


Xác định mô hình thiết bị thiết bị đo hệ số ma sát theo phương pháp đo
chuẩn.



Tính toán thiết kế thiết bị đo hệ số ma sát theo phương pháp đo chuẩn.



Chế tạo thiết bị đo hệ số ma sát theo phương pháp đo chuẩn.



Nghiên cứu thực nghiệm xác định hệ số ma sát của các loại hạt lương thực
dùng trong công nghiệp chế biến với bề mặt thép.

12 
 


 

 

Chương 2
TỔNG QUAN

2.1.

Đối tượng đo

2.1.1. Hạt lúa (Theo [1] và [6])

Lúa là loại hạt lương thực có vỏ trấu bao bọc, đầu của hạt lúa có râu. Tùy theo
giống và điều kiện sinh trưởng, râu lúa có thể dài hoặc ngắn. Ở cuống của vở hạt lúa
có mày.
Màu sắc của vỏ trấu cũng khác nhau tùy theo giống lúa và điều kiện trồng trọt,
thường có màu vàng, vàng nâu, hoặc đen. Tỉ lệ của vỏ trấu với khối lượng của toàn hạt
dao động trong phạm vi khá lớn, khoảng 10 đến 35%, thông thường là 17 đến 23%.
Các lớp vỏ ngoài và vỏ trong của gạo lật chiếm khoảng 4 – 5% khối lượng hạt
và chứa sắc tố vàng đục hoặc nâu hồng. Phôi hạt chiếm tỉ lệ 2 – 3%. Nội nhũ chiếm tỉ
lệ 65 – 67 %.
Hạt lúa có kích thước trong khoảng sau:
-

Chiều dài hạt từ 4,5 đến 10 mm (không kể râu)

-

Chiều rộng từ 1,2 đến 3,5 mm

-

Chiều dày từ 1,0 đến 3,0 mm

Khối lượng của 1000 hạt vào khoảng 16 – 38g.
Tùy thuộc vào giống và điều kiện sinh trưởng của cây mà nội nhũ của hạt lúa có
thể có cấu tạo trong, đục hoặc vừa trong vừa đục. Khi cắt ngang hạt sẽ thấy vết đục có
màu trắng. Vết đục có thể lớn hoặc nhỏ và nằm ở vị trí bất kì trong nội nhũ. Nếu vết
đục nằm ở giữa hạt thì gọi là hạt bạc lõi , nếu vết đục nằm ở cạnh hạt thì gọi là hạt bạc
bụng . Gạo sau khi sát kĩ có thể làm mất vết đục ở bụng . Vết đục ở lõi không bị mất
trong quá trình xay sát. Hạt bạc lõi với vết đục lớn sẽ bị gãy nát nhiều trong quá trình
xay xát.

13 
 


 

 

Giống lúa có độ trong cao thì tỉ lệ thành phẩm thu được trong quá trình xay xát
cũng cao, do đó người ta coi độ trong là một chỉ số quan trọng để đánh giá chất lượng
lúa. Độ trong của lúa phụ thuộc nhiều vào điều kiện chín của hạt. Hạt chín trong điều
kiện độ ẩm của không khí cao có độ trong thấp hơn so với hạt chín trong điều kiện
không khí khô ráo.
Hệ số ma sát của thóc với thép là 0,7  0,9 hay góc ma sát của thóc với thép là
350  420.
Gạo là lương thực chủ yếu của gần một nửa dân số trên trái đất. Ở nước ta gạo
từ lúa cũng được coi là một trong những lương thực chính bên cạnh ngô, bột mì, bột
ngô, sắn, khoai,…Trong số những thức ăn hàng ngày thì các chất bột được coi là
nguồn cung cấp năng lượng chủ yếu cho cơ thể con người, tất nhiên trong số đó gạo
chiếm vai trò quan trọng. Ngoài tinh bột ra, gạo còn có nhiều chất dinh dưỡng khác
như protein, chất béo, chất khoáng, sinh tố…Về mặt năng lượng, gạo là một trong
những loại hạt lương thực có độ sinh năng lượng khá cao. Một kilogam gạo có thể
cung cấp khoảng 3600 kcal, như vậy mỗi ngày nếu ăn khoảng 450 g gạo và một số
thức ăn nữa là có thể đủ số calo cần thiết cho một người lao động bình thường. Tất
nhiên nếu cơ thể không có đủ số gạo nói trên mà phải thay bằng một loại chất bột khác
thì cần tăng cường lượng thức ăn.
Gạo còn là nguyên liệu để sản xuất bột và tinh bột.
Hệ số ma sát của gạo với thép là 0,35  0,45 hay góc ma sát của gạo với thép là
19,30  24,20.
Cám dùng để sản xuất dầu và thức ăn cho gia súc. Phần lớn các nước đều ép

dầu từ cám. Dầu cám được dùng trong công nghiệp thực phẩm, công nghiệp xà phòng.
Từ cám còn tách ra được chất chống oxy hóa. Trong cám còn chứa nhiều các sinh tố
do đó nhiều nước còn dùng cám để sản xuất sinh tố.
Trấu được dùng làm nhiên liệu, sản xuất than đá hoạt tính và vật liệu xây dựng.
Nói chung, hạt thóc có giá trị kinh tế khá toàn diện , tất cả các thành phần của
hạt lúa đều được khai thác và tận dụng.

14 
 


 

 

 

2.1.2. Hạt ngô (Theo [1] và [6])
Hạt ngô là thành phần chủ yếu của bắp ngô. Bắp ngô gồm có hạt, bẹ, cùi và râu.
Đối với bắp ngô tươi thì bẹ và râu chiếm 20% khối lượng toàn bắp, cùi chiếm 20% và
hạt chiếm 60% khối lượng bắp.
Hạt ngô nằm ở vị trí khác nhau của bắp thì thường có đặc tính không giống
nhau. Hạt ở cuống bắp thường tròn, hạt ở giữa bắp thường dẹt. Hạt ở cuối bắp thường
nhỏ và có độ ẩm cao hơn.
Ngay trong một hạt ngô, lượng nước phân bố cũng không đều, thường thì phần
ở gần cuống hạt có độ ẩm cao hơn phần đầu hạt. Chênh lệch về độ ẩm giữa các phần
của hạt có thể lên đến 15%
Do sự chín và sự phân bố ẩm không đều trong hạt ở các phần khác nhau của
bắp và trong bản thân mỗi hạt cho nên chất lượng của đống hạt ngô thường không
đồng nhất. Đó cũng là trong những nguyên nhân gây khó khăn cho việc bảo quản ngô,

nhất là ngô mới thu hoạch chưa kịp làm khô.
Hạt ngô là loại hạt trần, không có vỏ trấu bao bọc mà chỉ có các lớp vỏ ngoài
(vỏ quả) và vỏ trong (vỏ hạt). Khác hẳn với các hạt lương thực khác, hạt ngô có phôi
rất lớn, có thể chiếm đến 8 – 15% khối lượng hạt. Các lớp vỏ chiếm 4 – 5%. Mày ngô
khoảng 1,2 – 1,8% . Nội nhũ chiếm khoảng 80 – 83% .
Hạt ngô được chia làm các loại sau:
+ Ngô đá: Ngô đá có bắp lớn, đầu hạt tròn, hạt có màu trằng ngà hoặc vàng, đôi
khi có màu tím. Nội nhũ của ngô đá có cấu tạo trong và chỉ phần nhỏ ở lõi hạt có cấu
tạo đục.
+ Ngô bột: Bắp ngô bột dài khoảng 17 – 20cm. Hạt tròn đầu hoặc hơi vuông,
màu trắng, phôi tương đối lớn. Nội nhũ hạt ngô bột có màu trắng đục, cấu tạo bở xốp,
dễ hút nước.
+ Ngô răng ngựa: Bắp ngô răng ngựa khá to, dài tới 20 – 25cm. Đầu hạt có vết
lõm, hạt có dạng giống như răng. Vỏ hạt màu vàng, đôi khi màu trắng. Nội nhũ hai bên
cạnh hạt có cấu tạo trong, phần còn lại có cấu tạo đục.
15 
 


 

 

 

+ Ngô đường: Hạt ngô đường thường nhăn nheo, vỏ vàng hoặc trắng. hàm
lượng tinh bột của nội nhũ tương đối thấp khoảng 45 – 47%, hàm lượng đường và
dextrin khá cao có thể đến 19 – 31%.
+ Ngô nổ: Hạt ngô nổ đầu hơi nhọn, nội nhũ có cấu tạo trong. Hàm lượng tinh
bột khoảng 62 – 82%. Hạt ngô nổ khá cứng, khó nghiền ra bột. hạt ngô nổ thường

được dùng để sản xuất bỏng.
+ Ngô nếp: Còn có tên gọi là ngô sáp. Hạt ngô tròn đầu màu trắng đục. Phần
ngoài của nội nhũ có cấu tạo trong. Hàm lượng tinh bột khoảng 60%. Thành phần tinh
bột gồm gần 100% amylopectin, tỉ lệ amiloza coi như không đáng kể. Khi nấu chín nội
nhũ ngô nếp khá dẻo và dính.
Hạt ngô có giá trị sử dụng rất cao. Nó không những là thức ăn tốt cho người và
gia súc mà còn được dùng làm nguồn nguyên liệu cho nhiều ngành công nghiệp khác
nhau. Người ta đã thống kê, từ cây ngô có thể chế biến ra khoảng 200 mặt hàng khác
nhau. Sản phẩm chủ yếu từ hạt ngô là bột ngô, gạo ngô, bỏng ngô, cốm ngô, bánh ngô,
tinh bột ngô,…hiện nay trên thế giời người ta dùng khá nhiều tinh bột ngô để sản xuất
mật và đường glucoza. Tinh bột ngô còn được dùng nhiều trong các ngành công
nghiệp như dệt, pin, dược phẩm, giặt là, bánh kẹo…Ngô còn được dùng làm nguyên
liệu chính của các nhà máy rượu, bia, axeton.
Ngoài ra ngô là thức ăn rất tốt cho gia súc. Người ta đã chế biến toàn bộ cây
ngô hoặc dùng các phần khác nhau của cây ngô để chế biến ra những loại thức ăn khác
nhau cho gia súc.
Hệ số ma sát của ngô hạt với thép là 0,30  0,45 hay góc ma sát của ngô hạt với
thép là 16,70  24,20.
2.1.3. Hạt đậu nành (Theo [1] và [6])
Đậu nành có chứa một lượng khá lớn các chất dinh dưỡng cần thiết cho cơ thể
như protein và chất béo.

16 
 


 

 

Protein của đậu nành có giá trị dinh dưỡng khá hoàn chỉnh vì trong thành phần
của nó có chứa đầy đủ các axit amin không thay thế. Có thể nói đậu nành là loại có giá
trị cao nhất trong các hạt họ đậu.
Các chất dinh dưỡng của đậu nành phân bố không đồng đều trong các phần của
hạt.
Đậu nành có giá trị dinh dưỡng cao cho nên nó là loại thức ăn tốt cho người và
gia súc. Từ đậu nành có thể chế biến ra 150 loại món ăn khác nhau có giá trị dinh
dưỡng cao. Độ tiêu hóa của đậu nành tính chung vào khoảng 83%, riêng độ tiêu hóa
của protein là 82%, của chất béo là 87% và của tinh bột là 100%
Nhiều nước dùng đậu nành để sản xuất tinh bột và protein
Bột đậu nành được dùng làm chất bổ sung cho các loại bột khác để tăng giá trị
dinh dưỡng
Sữa đậu nành uống mát và bổ. Đậu nành còn dùng để làm tương, chao, đậu
phụ,…
Không chỉ có hạt mà cây đậu nành cũng là thức ăn tốt cho gia súc.
Hệ số ma sát của hạt đậu nành với thép là 0,18  0,28 hay góc ma sát của hạt
đậu nành với thép là 10,20  15,60.
2.1.4. Hạt đậu đỗ (phaseolus) (theo [1] và [6])
Đậu đỗ có nhiều giống và thường được gọi tên theo màu sắc của vỏ hạt (đậu
đen, đậu xanh, đậu trắng, đậu đỏ, đậu vằn,…). Trong hạt đậu đỗ, hàm lượng protein và
tinh bột chiếm phần chủ yếu. Các chất dinh dưỡng phân bố không đồng đều trong các
phần của hạt đậu.
Trong hạt đậu đỗ chứa khá nhiều tinh bột hơn so với hạt đậu nành (gấp khoảng
8 lần so với hạt đậu nành), nhưng lại ít protein và chất béo hơn. Trong lá mầm chứa
chủ yếu là tinh bột và protein. Protein của đậu đỗ chủ yếu là loại hòa tan trong nước.
Đậu đỗ có khá nhiều protein. Thành phần axit amin của nó khá đầy đủ, vì vậy
nó là nguồn thức ăn rất tốt cho người và gia súc. Độ tiêu hóa của đậu đỗ khá cao, từ
đậu đỗ có thể chế biến ra nhiều loại thức ăn giá trị. Nó còn là nguyên liệu để sản suất
miến, mì chính…Thân cây đậu là thức ăn tốt cho trâu, bò đặc biệt là thân cây non.
17 

 


 

 

Hệ số ma sát của hạt đậu xanh với thép là 0,11  0,19 hay góc ma sát của đậu
đỗ với thép là 6,30  10,80.
2.1.5. Hạt lạc (Theo [1] và [6])
Hạt lạc nằm trong vỏ mày. Mỗi quả có từ 1 – 3 nhân. Vỏ hạt mỏng, có màu nâu
sáng, nâu đỏ hoặc thẫm. Tỉ lệ vỏ mày khoảng 14 – 33%.
Khối lượng 1000 hạt dao động trong khoảng 1000 – 1300 g
Trong hạt lạc có chứa lượng chất béo khá cao, trung bình khoảng 50%. Thành
phần dầu của lạc chứa chủ yếu là 3 axit béo oleic, linolic, và palmitic. Trong hạt lạc
còn chứa khoảng 20 – 37% protein và chứa rất it tinh bột. Các chất dinh dưỡng của hạt
lạc được tích tụ dưới dạng chất béo và protein là chủ yếu.
Với thành phần hóa học như vậy nên hạt lạc có giá trị dinh dưỡng cao, đồng
thời là nguyên liệu tốt cho công nghiệp dầu, xà phòng, magarin, kẹo bánh, nước
chấm…
2.2.

Đối tương nghiên cứu

2.2.1. Khái niệm
Hệ số ma sát là thông số vật lý của vật liệu đặc trưng cho mức độ cản chuyển
động của vật liệu trên bề mặt (môi trường chuyển động). Hệ số ma sát được định nghĩa
qua công thức xác định:
f 

Trong đó:




(2.1)

 – ứng suất tiếp gây ra chuyển dịch (trượt) của vật liệu trên bề
mặt, [N/m2];
 – ứng suất pháp tác dụng lên bề mặt chuyển động của vật liệu,
[N/m2].

Hệ số ma sát theo công thức (2.1) là hệ số ma sát ngoài giữa vật liệu với các bề
mặt như thép, gỗ, thủy tinh,…
Ngoài khái niệm hệ số ma sát ngoài còn có khái niệm góc ma sát trong  và hệ
số ma sát trong ftrong quan hệ với nhau theo công thức:
ftrong = tan
18 
 

(2.2)


 

 

 

Hệ số ma sát trong đặc trưng cho ma sát giữa các hạt với nhau (ma sát nội). Khi

đổ các hạt vật liệu rời từ trên xuống, do ma sát, chúng sẽ dịch chuyển trên nhau để tạo
thành khối có hình chóp nón, góc giữa sườn khối hạt và mặt đất gọi là góc nghiêng αtn.
Góc nghiêng tự nhiên αtn phụ thuộc vào hệ số ma sát giữa các hạt với nhau hay gọi là
lớp vật liệu không và tương ứng với góc nghiêng tự nhiên tn. Góc này rất dễ đo và đối
với các loại hạt lương thực thì thường có giá trị từ 30 400.
2.2.2. Các phương pháp và dụng cụ đo hệ số ma sát
2.2.2.1. Đo ma sát bằng mặt phẳng nghiêng
a) Dụng cụ đo
Dụng cụ đo ma sát bằng mặt phẳng nghiêng được mô tả như hình 2.1.

 

 

Hình 2.1. Dụng cụ đo ma sát bằng mặt phẳng nghiêng.
Dụng cụ đo là một tấm phẳng có thể quay được trong mặt phẳng đứng tạo thành
với mặt phẳng nằm ngang một góc . Gia trị góc  xác định bằng thước đo góc hình
học. Tùy theo độ chính xác của thước đo góc mà góc  có thể đo chính xác (chỉ là
chính xác về đo góc giữa tấm phẳng quay với mặt phẳng nằm ngang) tới 0,50, 10 với
thước đo đo góc hình học thông thường hoặc tới 1 phút, 1 giây với thước đo góc điện
tử. Người ta lấy giá trị góc  làm giá trị của góc ma sát . Tùy theo vật liệu của bề
mặt tấm phẳng mà ta có hệ số ma sát giữa đối tượng với vật liệu đó.

19 
 


 

 

 

b) Mô tả phương pháp
Để vật liệu (hạt) lên mặt phẳng nằm ngang, quay tấm phẳng theo mặt phẳng
thẳng đứng để nâng dần một đầu của hạt cho đến khí hạt bắt đầu trượt. Góc tạo bởi
mặt phẳng nằm ngang và mặt phẳng bắt đầu trượt gọi là góc trượt . Góc trượt  phụ
thuộc vào hệ số ma sát giữa hạt và bề mặt trượt và được coi là góc ma sát . Hệ số ma
sát f chính là tan .
Nếu đổ cả khối hạt lên bề mặt trượt thì góc trượt  còn phụ thuộc cả vào hệ số
ma sát giữa hạt với hạt hay hệ số ma sát trong.
c) Phân tích đánh giá
Hệ số ma sát f (ngoài) hay góc ma sát (ngoài)  được lấy bằng giá trị tan hay
, chỉ mới phản ánh được giá trị của hệ số ma sát f hay góc ma sát  cần tìm. Vì giá trị
đo đạc  còn chịu ảnh hưởng tác động của các kích thước hình học của đối tượng đo
và trạng thái bề mặt, lực hút phân tử giữa môi trường và bề mặt vật liệu,...mà quá trình
đo đạc không loại trừ được các yếu tố này. Ví dụ nếu vật liệu đo có dạng cầu hay hình
trụ, khi quay mặt phẳng tiếp xúc với vật liệu thì trọng tâm của vật sẽ thay đổi sẽ tạo ra
mô men làm hạt chuyển động lăn xuống dưới và thêm thành phần lực ma sát chống lại
sự lăn của vật. Vì vậy phương pháp đo này không chính xác, không phản ánh đúng
định nghĩa về hệ số ma sát.
Hiện nay dụng cụ và phương pháp đo ma sát bằng mặt phẳng nghiêng được sử
dụng trong chương trình giảng dạy cho học sinh phổ thông hay giúp cho các nhà khoa
học ước đoán giá trị hệ số ma sát. Các công bố khoa học không chấp nhận phép đo
này.
2.2.2.2. Đo ma sát bằng thiết bị đo lực kiểu dịch trượt vật liệu ( Theo [7], [8])
a) Dụng cụ đo
Dụng cụ đo ma sát bằng phương pháp dịch trượt được trình bày như hình 2.2.

20 

 


 

 

7
5

8

6
220v 220v
9

2

3

10
4

1

11

16

18

17

15

14

12
13

Hình 2.2. Thiết bị đo hệ số ma sát theo nguyên lý dịch trượt. (Theo [7], [8])
1. Thùng; 2. Nguyên liệu thí nghiệm ; 3.Hộp; 4. Dầm ngang;
5. Bộ cảm biến; 6. Dây dẫn; 7. Bộ khuếch đại; 8. Máy ghi dao động;
9.Bộ cung cấp; 10. Sợi chỉ; 11. Ròng rọc; 12. Bộ định vị; 13. Bộ giảm tốc;
14. Động cơ điện; 15. Chân máy; 16. Biến trở; 17; Nút điều khiển; 18. Bàn máy.
Thiết bị có cấu tạo gồm: thùng 1 có các đường dẫn hướng, theo đó mà hộp
không đáy 3 chứa nguyên liệu thí nghiệm 2 di chuyển. Trên lớp nguyên liệu 2 có đặt
một tấm phẳng và một quả cân. Hộp 3 được dẫn động bởi động cơ điện 14 qua dây chỉ
10 nối với cảm biến 5 gắn vào đầu dầm 4. Vận tốc dịch chuyển của hộp được thay đổi
nhờ bánh đai dạng bậc lắp trên đầu trục ra của hộp giảm tốc 13.
b) Mô tả phương pháp
Khi xác định hệ số ma sát ngoài của nguyên liệu người ta đổ nguyên liệu vào
hộp và đặt lên tấm phẳng làm bằng thép, gỗ hay vật liệu nào đó mà ta cần xác định hệ
số ma sát giữa nguyên liệu với nó. Động cơ điện 14 bắt đầu quay kéo theo hộp đựng

21 
 


 

 

nguyên liệu. Khi hộp đựng nguyên liệu bắt đầu trượt trên tấm phẳng, cảm biến sẽ ghi
lại lực kéo hộp trên sơ đồ dao động. Hệ số ma sát được xác định theo những số liệu
quan sát trên cơ sở gia công các số liệu thu được trên biểu đồ dao động, sau đó tính
theo công thức:
f 


P1  P2

 M c  Mt  M n

(2.3)

Ứng suất tiếp được xác định theo công thức:
 

0, 00981.( P1  P2 )
F

N/m2 ;

(2.4)

0, 00981.( M c  M t  M n )
2
  N/m ;
F

(2.5)

Ứng suất pháp được xác định theo công thức :
 

Trong đó:

P1 – Lực dịch trượt hộp khi chứa nguyên liệu, [g];
P2– Lực dịch trượt hộp khi không chứa nguyên liệu, [g];
F – Diện tích tiết diện hộp trong mặt phẳng trượt, [m2];
Mc – Khối lượng quả cân, [g];
Mt – Khối lượng tấm phẳng, [g];
Mn– Khối lượng nguyên liệu trong hộp, [g].

c) Phân tích đánh giá
Hệ số ma sát f (ngoài) hay góc ma sát (ngoài)  được đo đạc theo đúng khái
niệm hay định nghĩa về ma sát. Kết quả đo đạc không phụ thuộc kích thước hay tiết
diện hộp đựng mẫu.
Đây là thiết bị đo hệ số ma sát được sử dụng ở tất cả các phòng thí nghiệm, đơn
vị nghiên cứu trên thế giới. Các công bố khoa học chỉ chấp nhận phép đo này.
Hiện chưa thấy cơ quan nghiên cứu nào ở Việt Nam có sử dụng hay sở hữu loại
thiết bị đo ma sát này.
2.3.

Các sai số đo đạc
Sai số trong đo đạc gồm có: Sai số ngẫu nhiên, sai số hệ thống, sai số thô và sai

số tính toán.

22 
 


 

 

2.3.1. Sai số ngẫu nhiên
Sai số ngẫu nhiên là sai số do các yếu tố ngẫu nhiên tác động lên quá trình đo
đạc mà không thể khống chế hay loại bỏ chúng được. Trong quá trình đo hệ số ma sát
các yếu tố ngẫu nhiên gồm có sự phân bố kích thước, khối lượng riêng, độ ẩm vật liệu
đo, tính chất đồng nhất của bề mặt ma sát, độ ẩm môi trường không khí, sự dãn nở hay
co lại của vật chất cầu tạo thiết bị đo đạc,... mang tính chất ngẫu nhiên. Vì vậy kết quả
đo đạc không có tính cố định mà thay đổi trong một phạm vi nhất định nhưng dao
động xung quanh một giá trị nào đó.
Bằng lý thuyết xác xuất và thống kê toán học có thể biết quy luật phân bố của
sai số thô, và ước lượng chính xác khoảng tin cậy của kết quả đo lường. Sai số ngẫu
nhiên có thể tác động thành quy luật vật lý làm sai lệch giá trị đo đạc. Để hạn chế tác
động của sai số ngẫu nhiên, người ta dùng lý thuyết xác xuất và thống kê toán học để
tổ chức và xử lý kết quả đo đạc. Thí dụ bố trí thí nghiệm mang tính ngẫu nhiên hay
thực hiện đo mẫu đủ lớn và xử lý xác định khoảng tin cậy kết quả đo.
2.3.2. Sai số hệ thống
Sai số hệ thống là sai số giữa kết quả đo và số liệu thực tế có độ chênh lệch
nhau theo một quy luật toán học xác định, mà thông thường có dạng tuyến tính. Thí dụ
do chỉnh sai kim hiển thị kết quả ở vị trí gốc nên kết quả đo sẽ tăng hay giảm một giá
trị chính bằng sai lệch này. Hoặc bộ phận cảm biến tín hiệu phản ánh kết quả đo không
trùng khớp mà có thể chênh lệch nhau một giá trị hay một hàm nào đó. Để khử sai số
hệ thống, điều cốt lõi phải điều chỉnh thiết bị, bộ phận cảm biến đo lường kết quả đo
một cách chính xác.

Trong đo lường thí nghiệm, người ta luôn coi thiết bị đo lường đều đã được
chỉnh chính xác, không có sai số hệ thống.
2.3.3. Sai số thô
Yêu cầu tính đồng nhất của phép đo đã đặt ra yêu cầu không có sai số thô trong
mọi phép đo đạc.
Sai số thô là sai số do bất cẩn khi đo đạc trong thực nghiệm. Thí dụ vì trời tối
mà đọc chỉ số đo dạng số từ 3 thành số 8.
23 
 


 

 

Sai số thô còn do ảnh hưởng của các yếu tố khác khi đo đạc. Sự ảnh hưởng này
làm mất tính đồng nhất của phép đo.
Trong đo lường thí nghiệm, không cho phép có sai số thô trong kết quả phân
tích số liệu. Để biết trong phép đo có sai số thô hay không người ta dùng lý thuyết xác
suất để khử sai số thô. Theo đó, số liệu bị coi là sai số thô không nằm cùng phân bố
các kết quả quan trắc. Với dung lượng mẫu quan trắc lớn hơn 30 người ta dùng phân
bố chuẩn còn khi dung lượng mẫu quan trắc nhỏ hơn 30 người ta dùng phân bố
Student để kiểm định.
2.3.4. Sai số tính toán
Sai số tính là sai số xuất hiện trong quá trình xử lý, tính toán số liệu thực
nghiệm. Bằng lý thuyết thống kê tính toán người ta có thể tính được khoảng sai số
trong quá trình xử lý, tính toán.
2.4.

Ý kiến thảo luận và đề xuất hướng nghiên cứu của đề tài

2.4.1. Ý kiến thảo luận
1) Hệ số ma sát là thông số vật lý đặc trưng cho mức độ cản trên các bề mặt
chuyển động. Đây là thông số vật lý liên quan đến các quá trình động học và động lực
học vật liệu rời trong đó có các nguyên liệu lương thực dạng hạt.
2) Góc ma sát  là góc qui ước không có thực biểu diễn theo công thức:
tan   f 

Trong đó:




f – hệ số ma sát;
 – ứng suất trượt trên mặt phẳng tiếp xúc giữa vật liệu và bề mặt
khảo sát;
 – ứng suất pháp trên mặt phẳng tiếp xúc giữa vật liệu và bề mặt
khảo sát.

3) Phương pháp đo ma sát bằng mặt phẳng nghiêng không phản ánh đúng định
nghĩa về hệ số ma sát. Phương pháp đo này không chính xác khi đo vật liệu có xu
hướng chuyển động lăn như các loại hạt lương thực hay với các vật liệu nhẹ như sợi,
lông, tấm mỏng,... 
24 
 


 

 

4) Phương pháp và thiết bị đo hệ số ma sát kiểu dịch trượt biểu diễn đầy đủ ý
nghĩa vật lý về hệ số ma sát. Đây là phương pháp đo chuẩn quốc tế.
2.4.2. Đề xuất hướng nghiên cứu của đề tài
1) Nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý thiết bị đo hệ số ma sát kiểu dịch trượt (Đã
nghiên cứu phần tổng quan).
2) Tính toán, thiết kế, chế tạo thiết bị đo ma sát các vật liệu rời kiểu dịch trượt.
4) Khảo nghiệm đo ma sát các hạt lương thực với bề mặt thép.
 

 

25