Tách hạt lúa khỏi thân cây và loại bỏ phần trấu là công đoạn quan trọng trong quá trình xử lý lúa. Thay cho phương pháp đập thủ công tốn nhiều thời gian và nhân công, máy đập lúa được sử dụng để cơ giới hóa công đoạn này, giúp tách hạt nhanh chóng và thuận tiện hơn.
Từ những mẫu máy đơn giản vận hành bằng sức người, thiết bị đã trải qua nhiều giai đoạn cải tiến về cơ cấu truyền động, bộ phận đập, hệ thống sàng lọc và khả năng di chuyển. Cấu tạo gồm những bộ phận nào và nguyên lý hoạt động ra sao? Nội dung dưới đây sẽ giúp bà con hiểu rõ hơn về thiết bị này.
Cấu tạo của máy đập lúa
Khung máy và bệ đỡ
Khung máy là phần kết cấu giữ vai trò nâng đỡ toàn bộ các cụm làm việc. Trên khung thường bố trí động cơ, buồng đập, hệ thống sàng, quạt gió và các chi tiết truyền động. Độ chắc chắn của khung ảnh hưởng trực tiếp đến sự ổn định khi máy vận hành, đặc biệt khi các bộ phận quay với tốc độ cao.
Ở những máy được thiết kế để sử dụng ngoài đồng, khung còn có thể kết hợp với bệ lốp hoặc hệ thống bánh xe nhằm hỗ trợ di chuyển giữa các vị trí làm việc. Với dòng máy đập lúa tự hành phát triển tại Đồng bằng sông Cửu Long, phần khung gầm tiếp tục được cải tiến để máy có thể đi trên đường, qua bờ ruộng và thích nghi tốt hơn với điều kiện đồng ruộng.
Bộ phận cấp lúa
Bộ phận cấp lúa có nhiệm vụ đưa bó lúa hoặc nguyên liệu vào khu vực đập. Cách cấp liệu phụ thuộc vào từng thiết kế máy. Ở những mẫu máy tuốt lúa đời đầu, người vận hành phải đưa từng bó lúa vào bộ phận tuốt, thậm chí cần sắp xếp bó lúa theo một hướng nhất định. Đây là một trong những hạn chế khiến năng suất của các thiết kế ban đầu chưa cao.
Khi máy được cải tiến sang dạng đập lúa sử dụng trục dọc, thao tác cấp liệu trở nên thuận tiện hơn. Bó lúa có thể được đưa vào đầu máy mà không phải sắp xếp quá nhiều trước khi đập. Cải tiến này giúp giảm thao tác thủ công và tạo dòng nguyên liệu liên tục hơn.
Trục đập hoặc quả lô tuốt
Đây là bộ phận trực tiếp tạo ra tác động cơ học để tách hạt khỏi thân lúa. Ở các thiết kế khác nhau, chi tiết này có thể được gọi là trục đập, trục tuốt hoặc quả lô tuốt. Do phải quay liên tục ở tốc độ cao và chịu tải lớn, hai đầu trục thường được lắp trên vòng bi máy nông nghiệp để giảm ma sát và giữ trục quay ổn định trong suốt quá trình làm việc.
Với máy tuốt lúa đơn giản, trục quay được gắn các răng bằng kim loại. Khi trục chuyển động, các răng tác động lên bó lúa, làm hạt tách khỏi thân. Trong quá trình phát triển của máy đập lúa tại Đồng bằng sông Cửu Long, cấu tạo trục đã nhiều lần thay đổi về đường kính, chiều dài, cách bố trí răng và hướng của răng.
Một số thiết kế sau này sử dụng các hàng răng bố trí theo dạng thẳng hoặc xoắn trên trục. Cách sắp xếp này tạo điều kiện để nguyên liệu vừa được đập, vừa di chuyển dọc theo buồng làm việc. Đây là một cải tiến quan trọng so với kiểu máy phải đưa từng bó lúa vào và xử lý riêng lẻ.
Răng đập, răng tuốt
Răng đập là các chi tiết gắn trên trục quay, trực tiếp tiếp xúc với thân và bông lúa. Khi trục chuyển động, hệ thống răng tạo lực tác động làm hạt tách khỏi thân.
Lịch sử phát triển của máy đập lúa ở Đồng bằng sông Cửu Long, răng máy từng được chế tạo từ thanh sắt dẹt và được bố trí thành nhiều hàng trên trục. Về sau, cách sắp xếp răng được điều chỉnh theo dạng xoắn hoặc thay đổi góc đặt để phù hợp với quá trình đưa nguyên liệu qua buồng đập.
Việc lựa chọn cách bố trí răng không chỉ liên quan đến khả năng tách hạt mà còn ảnh hưởng đến khả năng di chuyển của rơm trong buồng đập. Đây là lý do cấu tạo răng thường được cải tiến đồng thời với trục và buồng đập.
Buồng đập
Buồng đập là không gian bao quanh trục đập, nơi bó lúa được tác động cơ học để giải phóng hạt khỏi thân. Kết cấu của buồng cần phù hợp với chuyển động của trục và đường đi của nguyên liệu.
Ở các thế hệ máy trước, buồng đập có kết cấu tương đối đơn giản. Quá trình cải tiến, phần vỏ và hình dạng buồng đập được thay đổi để hỗ trợ dòng nguyên liệu đi qua thuận lợi hơn. Một số thiết kế máy đập lúa phát triển về sau còn chuyển từ dạng thành thẳng sang dạng bo tròn, giúp phù hợp với quá trình vận hành của trục và nguyên liệu bên trong.
Mặt sàng và bàn phân ly
Sau khi hạt được tách khỏi thân, hỗn hợp thu được không chỉ gồm hạt lúa mà còn có rơm, trấu, bụi và các phần vật liệu khác. Mặt sàng hoặc bàn phân ly đảm nhận nhiệm vụ tiếp nhận hỗn hợp này và hỗ trợ phân tách theo đặc tính của từng thành phần.
Ở những mẫu máy phát triển tại Đồng bằng sông Cửu Long, hệ thống bàn gằn, bàn phân ly đã được cải tiến qua nhiều giai đoạn. Từ dạng đơn giản, hệ thống dần được hoàn thiện để phân tách hạt tốt, hạt nhẹ và phần rơm, đồng thời kết hợp với luồng gió để đưa vật liệu nhẹ ra ngoài.
Một số máy sử dụng sàng rung. Chuyển động rung giúp hỗn hợp hạt di chuyển trên mặt sàng, tạo điều kiện để các thành phần có kích thước hoặc đặc tính khác nhau được phân loại.
Quạt gió và hệ thống làm sạch
Quạt gió có nhiệm vụ tạo luồng khí để loại bỏ các thành phần nhẹ ra khỏi dòng hạt sau khi đập. Khi hỗn hợp đi qua khu vực làm sạch, hạt có trọng lượng lớn hơn có xu hướng tiếp tục đi xuống, trong khi trấu, bụi và các phần nhẹ có thể bị luồng khí cuốn ra ngoài.
Ở những thiết kế có hệ thống sàng kết hợp quạt, hai bộ phận này làm việc liên tiếp để nâng cao mức độ làm sạch. Tuy không phải mọi máy đập lúa đều có cấu tạo quạt và sàng giống nhau; mức độ hoàn thiện phụ thuộc vào từng mẫu máy.
Bộ phận thu và nhận hạt
Sau khi trải qua quá trình đập và làm sạch, hạt lúa được đưa đến vị trí thu gom. Ở các máy đơn giản, người vận hành có thể phải dùng dụng cụ để hứng và chuyển hạt vào bao.
Một số thiết kế cải tiến được bổ sung cửa xả hạt để người sử dụng có thể đặt bao trực tiếp bên dưới miệng xả. Hệ thống đưa hạt ra ngoài từng được cải tiến từ cơ cấu gầu nâng sang vít tải, giúp quá trình thu hạt thuận tiện hơn và giảm số người cần đứng ở công đoạn này.
Cửa và đường thoát rơm
Sau khi hạt được tách, phần thân và rơm cần được đưa ra khỏi buồng đập để tránh tích tụ gây cản trở quá trình làm việc. Vì thế, máy thường có đường thoát hoặc cửa xả rơm được bố trí ở cuối buồng đập.
Ở các thiết kế máy đập lúa dạng trục dọc, nguyên liệu được cuốn và di chuyển dọc theo trục. Sau khi phần hạt được tách, rơm tiếp tục đi về phía cuối máy và được đẩy ra ngoài. Việc thiết kế đường thoát hợp lý giúp hạn chế tình trạng rơm quấn vào trục hoặc làm động cơ bị quá tải.
Hệ thống truyền động
Hệ thống truyền động đảm nhiệm việc đưa công suất từ động cơ đến trục đập và các bộ phận làm việc liên quan. Tùy từng loại máy, nguồn động lực có thể là sức người, động cơ xăng hoặc động cơ khác.
Những mẫu máy đầu tiên có thể vận hành bằng bàn đạp. Sau đó, máy được gắn động cơ xăng và truyền chuyển động đến trục thông qua dây đai và các chi tiết truyền động. Khi bổ sung thêm hệ thống sàng và quạt, công suất động cơ cũng phải đáp ứng đồng thời nhiều bộ phận hơn.
Với máy tuốt lúa, đập lúa 2200 Bình Quân được cung cấp trong dữ liệu trên, máy sử dụng đầu nổ D20, tốc độ được công bố khoảng 900 – 1.000 vòng/phút.
Bánh xe và hệ thống di chuyển
Không phải máy đập lúa nào cũng có cùng cơ cấu di chuyển. Một số máy được đặt cố định trong khu vực làm việc, trong khi các mẫu máy phục vụ đồng ruộng có thể được trang bị bệ lốp hoặc bánh xe.
Riêng quá trình phát triển máy đập lúa tự hành tại Đồng bằng sông Cửu Long cho thấy hệ thống di chuyển là một hướng cải tiến đáng chú ý. Từ khung một trục ban đầu, thiết kế tiếp tục được hoàn thiện thành dạng hai trục để tăng khả năng thích nghi với đường ruộng, bờ đê và những khu vực địa hình khó di chuyển hơn.
Động cơ
Động cơ cung cấp nguồn năng lượng cho toàn bộ quá trình vận hành cơ khí của máy. Công suất cần thiết phụ thuộc vào kích thước trục, cấu tạo buồng đập, hệ thống phân ly và các bộ phận phụ trợ.
Những mẫu cải tiến đầu tiên sử dụng động cơ xăng khoảng 4 HP, sau đó tăng lên khoảng 9 HP khi máy được bổ sung hệ thống phân ly. Các thử nghiệm với máy hai hoặc ba trục đòi hỏi động cơ công suất lớn hơn, nhưng việc tăng công suất cũng khiến máy nặng và khó di chuyển trên ruộng. Đây là một trong những lý do thiết kế một trục tiếp tục được ưu tiên trong quá trình hoàn thiện máy.
Nguyên lý hoạt động của máy đập lúa
Bước 1: Đưa lúa vào bộ phận cấp liệu
Lúa được đưa vào máy thông qua bộ phận cấp liệu và dẫn vào khu vực đập. Với những thiết kế đơn giản, người vận hành có thể phải đưa từng bó lúa vào máy. Các dòng máy cải tiến sử dụng trục dọc cho phép cấp lúa liên tục hơn, không cần sắp xếp từng bó theo cùng một hướng như các mẫu máy đời đầu.
Khi động cơ hoạt động, công suất được truyền đến trục đập và các bộ phận liên quan. Tốc độ quay tạo chuyển động liên tục để tiếp nhận và xử lý nguyên liệu.
Bước 2: Trục đập và răng đập tách hạt khỏi thân
Lúa đi vào buồng đập sẽ tiếp xúc với trục đập và các răng đập đang quay. Lực tác động cơ học giữa răng, bó lúa và thành buồng đập làm hạt tách khỏi thân cây.
Ở máy sử dụng trục dọc, nguyên liệu được cuốn và di chuyển theo chiều dài của buồng đập. Trong quá trình này, hạt được giải phóng khỏi bông lúa, còn phần thân và rơm tiếp tục được đẩy về phía cửa thoát.
Thiết kế trục, đường kính trục, cách bố trí răng và hướng của răng có ảnh hưởng đến quá trình tách hạt. Đây cũng là những bộ phận được cải tiến nhiều trong quá trình phát triển máy đập lúa nhằm hạn chế hiện tượng rơm quấn vào trục và giúp nguyên liệu di chuyển ổn định hơn.
Bước 3: Sàng và phân ly hỗn hợp hạt sau khi đập
Sau khi rời buồng đập, vật liệu không chỉ gồm hạt lúa mà còn có rơm, trấu, bụi và những phần tạp chất khác. Hỗn hợp này được đưa đến bàn phân ly hoặc hệ thống sàng để tiếp tục tách các thành phần.
Sàng rung giúp hỗn hợp di chuyển và phân loại trên bề mặt sàng. Đồng thời, ở những máy có quạt làm sạch, luồng gió được sử dụng để cuốn các thành phần nhẹ như bụi, trấu hoặc vật liệu nhẹ ra khỏi dòng hạt. Hạt có đặc tính nặng hơn tiếp tục đi xuống khu vực thu gom.
Một số thiết kế còn có hệ thống phân ly riêng để xử lý hạt tốt, hạt nhẹ và phần rơm còn lẫn sau quá trình đập. Cách bố trí cụ thể phụ thuộc vào từng loại máy.
Bước 4: Thu hạt và đưa rơm ra ngoài
Sau khi trải qua quá trình phân ly và làm sạch, hạt lúa được dẫn đến bộ phận thu nhận. Với máy có cửa xả hạt, người sử dụng có thể đặt bao trực tiếp tại miệng xả để thu gom sản phẩm.
Ở một số thiết kế cải tiến, hệ thống đưa hạt ra ngoài được bổ sung bằng gầu nâng hoặc vít tải, giúp chuyển hạt đến vị trí đóng bao thuận tiện hơn. Trong khi đó, phần rơm và vật liệu còn lại được dẫn theo đường riêng và đẩy ra khỏi máy qua cửa thoát.
Mong rằng với những thông tin chi tiết trên đây, bà con nông dân đã nắm rõ cấu tạo, nguyên lý hoạt động của máy đập lúa trong sản xuất nông nghiệp. Việc ứng dụng máy móc vào khâu thu hoạch không chỉ giúp giải phóng sức lao động, tiết kiệm chi phí mà còn gia tăng năng suất và bảo vệ chất lượng hạt gạo tối đa.
