3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
3.3.1. Cơ sở để lựa chọn nguyên lý máy làm sạch và phân loại thóc
Để chọn mô hình máy, ta tiến hành khảo sát xác định các thông số của hỗn hợp thóc. Từ đó, sẽ chọn phương pháp làm sạch và phân loại phù hợp. Vì máy chủ yếu làm sạch và phân loại thóc nên ta chọn các loại thóc được trồng phổ biến ở miền Trung để khảo sát, như: Khang dân, IR 38, 13/2, 4B, Xi23, X21, IR 17494. Hạt thóc có 3 kích thước cơ bản: chiều dài, chiều rộng, chiều dày (hình 3.10). Kết quả khảo sát kích thước cơ bản của hạt các loại thóc đang sản xuất phổ biến ở miền Trung được thể hiện trong bảng 3.1.
a
b
Hình 3.5. Kích thức cơ bản của hạt thóc
a. Chiều dài, b. Chiều rộng, c. Chiều dày
Bảng 3.1. Kích thước cơ bản của hạt các loại thóc đang sản xuất phổ biến ở miền Trung
Loại thóc Dài (mm): a Rộng (mm): b Dày (mm): c
Khang dân 7,845 2,221 1,874 IR 38 9,037 2,419 1,942 13/2 8,442 2,637 2,204 4B 8,036 2,276 1,969 Xi23 8,511 2,323 1,840 X21 8,740 2,447 1,840 IR 17494 8,280 2,350 1,800
Lượng tạp chất chứa trong thóc nguyên liệu là khác nhau. Thóc mặc dù đã làm sạch sơ bộ bằng máy đập, tuy nhiên khả năng làm sạch của máy đập còn hạn chế, đồng thời nó còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: Độ ẩm của thóc khi đập, loại thóc,…
Thường tạp chất trong thóc gồm hai loại là tạp chất nặng và tạp chất nhẹ: Tạp chất nặng như đất, đá, vỏ cua, vỏ ốc,… Lượng tạp chất này chiếm khoảng 1% tổng lượng tạp chất. Kích thước của chúng thường lớn hơn kích thước của thóc, hoặc là những mảnh vụn có hình dạng phức tạp. Để tách các tạp chất nặng ra khỏi hỗn hợp thóc, ta có thể phân loại theo tính chất động học, theo kích thước hoặc theo trọng lượng riêng.
Tạp chất nhẹ gồm hạt lép, lửng chiếm khoảng 90% tổng lượng tạp chất. Còn các bộ phận thân và hạt cỏ chiếm khoảng 9% tổng lượng tạp chất. Các hạt cỏ có khối lượng và kích thước nhỏ hơn hạt lúa nhiều lần, còn rơm rạ và thân cây cỏ có nhiều kích thước và hình dạng khác nhau. Do đó, để tách các hạt cỏ, rơm rạ… ra khỏi hỗn hợp ta có thể dùng phương pháp phân loại theo kích thước hoặc phân loại theo tính chất khí động. Hạt lép, lửng chiếm phần lớn tạp chất nên việc tách hạt lép, lửng ra khỏi hỗn hợp thóc là công việc chủ yếu của máy làm sạch và phân loại hạt
Dựa vào kết quả khảo sát ở bảng 3.1, ta thấy có thể tách hạt lép, lửng ra khỏi hỗn hợp theo các phương pháp sau:
- Tách hạt lép, lửng ra khỏi hỗn hợp bằng phương pháp phân loại theo kích thước. Vì chiều dày nhỏ nhất của hạt chính lớn hơn chiều dày lớn nhất của hạt lép lửng nên ta chọn phân loại hạt theo chiều dày. Phương pháp này tuy cho năng suất không cao bằng phương pháp phân loại theo trọng lượng riêng nhưng sản phẩm hạt sau khi phân loại có độ đồng đều cao nên phù hợp với việc phân loại hạt giống. Máy làm việc theo phương pháp này có cấu tạo đơn giản, khả năng điều chỉnh rộng có thể phân loại được nhiều loại hạt khác nhau.
- Dùng phương pháp phân loại theo tính chất động học của hạt. Theo điều tra khảo sát, khối lượng trung bình của 1000 hạt chắc khoảng 26g, khối lương trung bình của 1000 hạt lép, lửng khoảng 13g. Trong việc tách tạp chất nhẹ ra khỏi hỗn hợp lúa thì phương pháp này sẽ cho hiệu quả khá cao vì độ chênh lệch về khối lượng của hạt chắc và hạt lép, lửng khá lớn, trong khi hệ số cản của chúng lại khác nhau không nhiều.
Ngoài ra, có thể dùng phương pháp phân loại theo trọng lương riêng (dùng cho dung dịch hoặc bàn hơi) để tách tạp chất. Phương pháp này tuy có năng suất cao, nhưng lại đi kèm với nhiều nhược điểm: Độ đồng đều của khối hạt không cao, tốn kém dung dịch và để tách dung dịch ra khỏi sản phẩm thì cần tốn nhiều công sức. Bên cạnh đó, bàn hơi có chuyển động và cấu tạo phức tạp.
Tóm lại để tách hết tạp chất ra khỏi hỗn hợp thóc nguyên liệu, ta sử dụng nguyên lý làm sạch, phân loại theo kích thước và theo khí động, nghĩa là dùng kết hợp sàng lắc với luồng gió do quạt tạo ra.
3.3.2. Lựa chọn sơ đồ nguyên lý máy làm sạch và phân loại thóc
Từ những nhận xét và phân tích trên, ta có thể lựa chọn sơ đồ nguyên lý cho máy làm sạch và phân loại hạt là sự kết hợp giữa làm sạch, phân loại theo kích thước bằng sàng và làm sạch, phân loại theo tính chất động học của hạt bằng luồng gió do quạt tao ra.
- Nguyên lý cấu tạo cuả máy làm sạch, phân loại được thể hiện trên hình 3.11. Máy gồm có các bộ phận chính; Thùng chứa nguyên liệu kết hợp với lợi điều chỉnh thóc xuống, lợi hứng thóc, sàng lắc, quạt gió, máng nghiêng và máng ra tạp chất nhẹ, các cửa ra sản phẩm,…
- Nguyên lý hoạt động của máy làm sạch, phân loại như sau:
Thóc được đổ vào thùng chứa nguyên liệu 2. Khi mở lợi điều chỉnh 3, thóc từ thùng chứa 2 rơi xuống lợi hứng thóc 4 rồi từ từ rải xuống sàng lắc 5. Nhờ sàng 5
có chuyển động lắc nên hạt được rải đều trên bề mặt sàng, thóc sẽ lọt qua lỗ sàng rơi xuống máng nghiêng 6. Rơm vụn và tạp chất lớn trượt trên mặt sàng 5 đến máng ra tạp chất 7. Máng ra tạp chất 7 được đặt nghiêng về phía trái nên rơm vụn và tạp chất lớn được đổ xuống sân. Thóc sau khi lọt qua sàng rơi xuống máng nghiêng 6 sẽ được dồn về phía trái và được “tưới” trong dòng khí do quạt gió 10 tạo ra. Nhờ tác dụng cuả dòng khí, thóc cùng các tạp chất nhỏ phân thành 3 loại. Những hạt thóc chắc có trọng lượng nặng hơn sẽ rơi xuống cửa 9. Những hạt lửng có trọng lượng nhỏ hơn sẽ rơi xuống cửa số 8. Còn các loại trấu, bụi… thì theo dòng khí được thổi ra ngoài.
2 3 4 7 8 9 6 10 5 1
Hình 3.6.Sơ đồ nguyên lý của máy phân loại, làm sạch thóc
1. Khung máy 2. Thùng chứa nguyên liệu 3. Lợi điều chỉnh 4. Lợi hứng thóc
5. Sàng lắc 6. Máng nghiêng 7. Máng ra tạp chất nhẹ 8. Cửa ra thóc lửng 9. Cửa ra thóc chắc 10. Quạt gió