Thiết kế và chế tạo máy cắt rau má

Bài viết trình bày về việc thiết kế, chế tạo và cắt thử nghiệm của máy cắt rau má phục vụ cho hợp tác xã Quảng Thọ 2 tại tỉnh Thừa Thiên Huế. Thông qua việc khảo sát đặc điểm rau má của xã Quảng Thọ, mô hình máy cắt rau má được đề xuất và chế tạo thử nghiệm. Dựa trên mô hình máy được chế tạo, các khảo nghiệm về máy cũng như tốc độ di chuyển của máy cũng được nghiên cứu để tìm ra tốc độ tối ưu khi cắt.

ISSN 2354-0575 THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY CẮT RAU MÁ Nguyễn Hữu Chúc, Ngô Viết Anh Văn, Trần Đại Hiếu, Nguyễn Văn Anh Trường Cao đẳng Công nghiệp Huế Ngày tòa soạn nhận báo: 17/08/2017 Ngày phản biện đánh giá sửa chữa: 25/08/2017 Ngày báo duyệt đăng: 06/09/2017 Tóm tắt: Bài bào trình bày việc thiết kế, chế tạo cắt thử nghiệm máy cắt rau má phục vụ cho hợp tác xã Quảng Thọ tỉnh Thừa Thiên Huế Thông qua việc khảo sát đặc điểm rau má xã Quảng Thọ, mơ hình máy cắt rau má đề xuất chế tạo thử nghiệm Dựa mô hình máy chế tạo, khảo nghiệm máy tốc độ di chuyển máy nghiên cứu để tìm tốc độ tối ưu cắt Những kết thí nghiệm chứng minh tính hiệu máy cắt rau má mà nhóm tác giả chế tạo Từ khóa: cơng nghệ thu hoạch; máy thu hoạch; rau má Đặt vấn đề Vấn đề tự động hóa cho ngành nơng nghiệp giảm thiểu lao động chân tay, nâng cao hiệu canh tác, nâng cao giá trị sản suất áp dụng nước tỉnh Thừa Thiên Huế nói riêng cấp thiết Nghiên cứu khoa học gắn với thực tiễn sản xuất tỉnh nhằm thay đổi tư duy, phương pháp canh tác vấn đề quan tâm xã hội nay, yêu cầu phát triển sống đại Đề tài ứng dụng máy cắt rau má nhằm mục đích giảm cơng lao động người nơng dân, đồng thời tăng suất thu hoạch, tiến tới giảm chi phí cho giá thành q trình sản xuất rau má Ngày nay, rau má dùng nhiều đời sống hàng ngày người dân làm thức ăn, chế biến nước uống nhiệt rau má đặc biệt làm trà rau má Hiện nay, việc cắt thu gom rau má thực tay với suất thấp trung bình khoảng 50-70kg/1 người/1 ngày Hình 1, đồng thời trình thu hoạch người dân phải làm việc ngồi trời, từ dẫn tới ảnh hưởng đến sức khỏe Hiện nay, việc thu hoạc rau má chiếm tới gần 20% thu nhập hộ rau má, theo số liệu báo cáo năm 2015 [1] Chính vậy, việc nghiên cứu, thiết kế chế tạo hệ thống cắt rau má máy nhằm nâng cao suất, chất lượng hạn chế vấn đề dẫm nát gôc thu gom rau má vấn đề cấp thiết Tuy nhiên, theo điều tra, Việt Nam xuất máy cắt rau má nông dân chế tạo Tiền Giang [2] Máy chế tạo có tác dụng cắt, khơng có tác dụng vơ gom rau sau thu hoạch Do đó, nhóm tác giả đề xuất phát triển máy thu hoạch rau má cắt thu gom chỗ để giải phóng sức lao động chân tay, tăng thu nhập cho người trồng rau má 34 Hình Một nông dân xã Quảng Thọ cắt rau má tay Tính tốn thiết kế máy cắt rau má 2.1 Vật liệu nghiên cứu Vật liệu nghiên cứu rau má xã Quảng Thọ Sau khảo sát đặc điểm rau má vùng Quảng Thọ Hình 2, ta có đặc điểm thực vật học giống câu rau má xã Quảng Thọ đo đạc mô tả chi tiết Bảng [4-5] Hình Chiều cao rau má xã Quảng Thọ Khoa học & Công nghệ - Số 15/Tháng - 2017 Journal of Science and Technology ISSN 2354-0575 Bảng Một số đặc điểm thực vật học giống rau má Quảng Thọ Đơn vị: cm Chiều Đường Đường Đường Đường Chiều dài rễ kính rễ kính kính kính dài chính thân cuống cuống 6,84 0,18 0,12 4,43 0,22 13,93 2.2 Phương pháp nghiên cứu Dựa vào đặc điểm thực vật học giống rau mà xã Quảng Thọ [4-5], từ qui trình thiết kế máy đưa Hình [3] Hình Sơ đồ qui trình thiết kế Qui trình thiết kế máy rau má thể sau: a Lên phương án thiết kế Hình Sơ đồ khối phận máy thu hoạch rau má Qua q trình khảo sát, nhóm tác giả đề xuất thiết kế máy cắt rau má phụ thuộc theo theo lực đẩy người điều khiển tương tự máy cắt cỏ [2] Từ đó, máy thu hoạch rau má thiết kế gồm phận Hình 4, cụ thể sau: o Bộ phận điện: gồm có ắc qui cung cấp nguồn điện cho động o Bộ phận thu hoạch: gồm lưỡi cắt, rulo rau, băng tải o Bộ di động: gồm hai bánh xe điều khiển xe trợ giúp lực đẩy người Phương án thiết kế đề xuất sau: người điều khiển xe bật công tắc cho cho phận thu hoạch hoạt động Đồng thời, người điều khiển xe Khoa học & Công nghệ - Số 15/Tháng - 2017 đẩy xe Tùy thuộc vào tốc độ di chuyển xe, ta có suất thu hoạch rau má khác b Tính tốn thiết kế Theo [7-11], tốc độ dao cắt có mối liên hệ với tốc độ động cắt chiều dài lưỡi cắt w#n Vk = 30 (1) Trong đó: Vk: tốc độ dao cắt (m/s) w: chiều dài lưỡi cắt n: tốc độ động cắt (rpm) Khoảng cách thu hoạch kiểm tra vào khoảng 50 m Tốc độ di chuyển máy cắt tính sau: 3.6 # D Vf = (2) T Trong đó: Vf : tốc độ di chuyển (km/h) D: khoảng cách thu hoạch (m) T: Thời gian thu hoạch (s) Ngồi ra, cơng suất thu hoạch máy tính sau: W CS m = T # 3, (3) Trong đó: CSm: cơng suất cắt lý tưởng máy (tấn/h) W: khối lượng thu (kg) T: thời gian máy hoạt động (s) Khả cắt mạch tính cơng thức sau [3]: Fc = 0.1$Vf $ W $ fe (4) Trong đó: Fc: cơng suất cắt máy (ha/h) Vf : tốc độ di chuyển máy (km/h) W: chiều dài lưỡi cắt fe: hiệu suất cắt Hiệu suất cắt hệ số tỉ lệ thời gian máy hoạt động tổng thời gian mà máy đồng Theo nghiên cứu nhóm, hiệu thời gian hoạt động ta chọn fe = 0.5 Kết nghiên cứu thảo luận 3.1 Lên vẽ chi tiết Sau khảo sát tính tốn, vẽ chi tiết máy thiết kế Hình Hình [6] Băng tải Rulo Bánh xe tự lựa Bánh xe Thùng chứa rau Hình Hình ảnh thiết kế 3D máy cắt rau má Journal of Science and Technology 35 ISSN 2354-0575 thích hợp cho việc sử dụng hộ gia đình Hình Bản vẽ chi tiết máy cắt rau má Hình Hình ảnh khảo nghiệm máy cánh đồng rau má Hình Hình ảnh rulo rau lưỡi cắt Hình Bản vẽ chi tiết lưỡi cắt Bảng Thông số kỹ thuật máy cắt Đặc điểm Chiều cao Chiều rộng Chiều dài Chiều rộng lưỡi cắt Trọng lượng máy Công suất ắc quy Công suất động cắt Đơn vị mm mm mm mm kg Ah W Giá trị 690 890 1831 500 50 20 60 3.2 Chế tạo thử nghiệm Sau lên vẽ chi tiết, máy chế tạo thử nghiệm Hình Chi tiết phấn máy chế tạo như Hình 9, Hình 10, Hình 11 Hình 12 Các thơng số máy miêu tả Bảng Với việc chế tạo vậy, kích thước trọng lượng máy phù hợp với quy mô ruộng rau má với qui hoạch nhỏ 36 Hình 10 Hệ thống bánh xích truyền động rulo rau Hình 11 Bánh xe trợ lực cho máy cắt rau má Khoa học & Công nghệ - Số 15/Tháng - 2017 Journal of Science and Technology ISSN 2354-0575 nhận thấy tốc độ di chuyển xe khoảng km/h suất máy cao đạt khoảng 95 kg/h Nhằm giải phóng sức lao động người, nhóm tác giả lắp thêm động để xe tự di chuyển tốc độ km/h để giải phóng sức lao động người tương lai gần Hình 12 Động điều khiển lưỡi cắt Thông số 3.3 Kết 3.3.1 Thơng số kỹ thuật máy Các tính Thông số kỹ thuật Khối lượng (kg) 45 Khối lượng trung bình thu (kg/h) 70 Điều chỉnh độ cao thấp cắt có Tỉ lệ cắt sót 3.3.3 Hiệu kinh tế máy So sánh hiệu kinh tế thu nhập tay, ta có kết sau: Bảng So sánh suất thu tay máy 10% 3.3.2 Ảnh hưởng tốc độ di chuyển máy Hình 13 Khối lượng rau má thu theo tốc độ di chuyển máy cắt Các thơng số thí nghiệm máy miêu tả Hình 13 Khi người điều khiển đẩy xe di chuyển km/h xảy tượng tồn ứ lưỡi cắt từ làm cho suất máy giảm Nguyên nhân tốc độ lưỡi cắt không cắt kịp người đẩy nhanh Từ kết thí nghiệm ta Thu hoạch rau Thu hoạch má tay [1] rau má máy Năng suất đạt 150 70 kg/h x (kg/ngày) = 560 Chi phí cơng Chi phí điện, khấu hao máy (ước tính) đ Chi phí (đ/1kg) 150 ngàn không 300.000 50.000 1000 625 Từ số liệu Bảng 3, ta có suất máy chi phí bỏ dùng máy cho kg rau má thu nhỏ Vì vậy, việc thiết kế chế tạo máy rau má thật đem lại lợi ích mặt kinh tế xã hội Kết luận Máy cắt rau má thiết kế chế tạo làm việc ổn định đồng ruộng, từ góp phần vào việc giải phóng lao động chân tay tiến tới tăng suất lao động, giảm giá thành việc sản xuất rau má từ góp phần vào việc ổn định thu nhập người dân vùng sản xuất rau má Với việc việc thiết kế nhỏ gọn, máy dễ dàng di chuyển vùng trồng rau má phù hợp với ruộng rau má Việt Nam Từ kết thí nghiệm tao có tốc độ di chuyển km/h tốc độ tối ưu đẩy mạnh Hệ thống mở nhiều triển vọng áp dụng mở rộng diện tích tưới rau má nói chung cho rau khác địa bàn xã Quảng Thọ, mở rộng sang thu hoạch rau khác cho an toàn Lời cảm ơn Đây kết dự án Khoa học-Công nghệ cấp tỉnh ngân sách nhà nước tỉnh Thừa Thiên Huế đầu tư Tài liệu tham khảo [1] “Báo cáo thu hoạch rau má Hợp tác xã Quảng Thọ 2”, Hợp tác xã Quảng Thọ 2, 2015 Khoa học & Công nghệ - Số 15/Tháng - 2017 Journal of Science and Technology 37 ISSN 2354-0575 [2] “Nông dân chế máy cắt rau má đồ phế thải”, Báo Tiền Phong, ngày 3/12/2009 [3] Nguyễn Trọng Hiệp, “Chi tiết máy”, Tập 1&2, NXB Giáo dục, 2006 [4] Nguyễn Thị Hoài (2003), Nghiên cứu đặc điểm thực vật thành phần hoá học Rau má (Centella asiatica (L.)) Trường Đại học Dược Hà Nội [5] Khoa Dược, Đại học Y Huế, “Một số kết nghiên cứu rau má ứng dụng thực tiễn” [6] Cù Ngọc Bắc, “Giáo trình Cơ khí nơng nghiệp”, Trường Đại học Thái Nguyên, 2008 [7] Nguyễn Hồng Ngân, “Nghiên cứu, Thiết kế máy cắt xơ, sợi làm cốt liệu cho kim loại vật liệu composit”, Tạp chí phát triển KH&CN, Tập 13, Số K3, 2010 [8] W J Greenlees, H M Hanna, K J Shinner, S J Marley, and T B Bailey, “A comparison of four Mower Conditioners on Drying Rate and Leaf Loss in Alfafa and Grass,” Applied Engineering in Agriculture, vol 16, no 1, p 6, 2000 [9] A Celik, “Design and Operating Characteristics of a Push Type Cutter Bar Mower,” Canadian Biosystems Engineerin, 2006 [10] R Bainer, Principles of Farm Machinery Read Books Design, 2010 [11] Đoàn Văn Điện, Nguyễn Bảng, Lý thuyết tính toán máy nông nghiệp, NXB trường Đại học Nông Lâm thành phố HCM, 1987 DESIGN AND MANUFACTURE A HARVESTING MACHINE FOR CENTELLA ASIATICA Abstract: This paper presents the designing, manufacturing and piloting process of harvesting machine for Centella Asiatica This model is designed and manufactured on the basis of the survey taken on the characteristics of Centella Asiatica in Quang Tho Agricultural Commune of Thua Thien Hue Province Within project, experiments on machine’s moving speed, cutting speed and optimal speed are carried out Results obtained in these experiments prove the efficiency of the proposed machine designed by authors Keywords: Cutting machine, harvesting machine, Centella Asiatica 38 Khoa học & Công nghệ - Số 15/Tháng - 2017 Journal of Science and Technology ... 3, ta có suất máy chi phí bỏ dùng máy cho kg rau má thu nhỏ Vì vậy, việc thiết kế chế tạo máy rau má thật đem lại lợi ích mặt kinh tế xã hội Kết luận Máy cắt rau má thiết kế chế tạo làm việc ổn... thu hoạch rau má Qua trình khảo sát, nhóm tác giả đề xuất thiết kế máy cắt rau má phụ thuộc theo theo lực đẩy người điều khiển tương tự máy cắt cỏ [2] Từ đó, máy thu hoạch rau má thiết kế gồm phận... giống rau mà xã Quảng Thọ [4-5], từ qui trình thiết kế máy đưa Hình [3] Hình Sơ đồ qui trình thiết kế Qui trình thiết kế máy rau má thể sau: a Lên phương án thiết kế Hình Sơ đồ khối phận máy thu