Thiết kế và chế tạo máy cắt rau má

ISSN 2354-0575
Journal of Science and Technology34 Khoa học & Công nghệ - Số 15/Tháng 9 - 2017
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 được bài báo: 17/08/2017 
Ngày phản biện đánh giá và sửa chữa: 25/08/2017
Ngày bài báo được duyệt đăng: 06/09/2017
Tóm tắt:
Bài bào này 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. Những kết quả thí nghiệm cũng đã chứng minh được tính hiệu quả của máy cắt rau má mà nhóm 
tác giả đã chế tạo.
Từ khóa: công nghệ thu hoạch; máy thu hoạch; rau má.
1. Đặt vấn đề
Vấn đề tự động hóa cho ngành nông nghiệp 
giảm thiểu lao động chân tay, nâng cao hiệu quả 
canh tác, nâng cao giá trị sản suất được áp dụng 
trên cả nước và ở tỉnh Thừa Thiên Huế nói riêng 
là rất cấp thiết. Nghiên cứu khoa học gắn với thực 
tiễn sản xuất của tỉnh nhằm thay đổi tư duy, phương 
pháp canh tác là vấn đề rất được quan tâm của xã 
hội hiện nay, cũng như yêu cầu phát triển của cuộc 
sống hiện đại.
Đề tài ứng dụng máy cắt rau má nhằm mục 
đích giảm công lao động của người nông dân, đồng 
thời tăng năng suất trong thu hoạch, tiến tới và giảm 
chi phí cho giá thành trong quá trình sản xuất rau 
má. Ngày nay, rau má được dùng nhiều trong đời 
sống hàng ngày của người dân như làm thức ăn, chế 
biến nước uống thanh nhiệt rau má và đặc biệt là 
làm trà rau má.
Hiện nay, việc cắt và thu gom rau má được 
thực hiện bằng tay với năng suất thấp trung bình 
khoảng 50-70kg/1 người/1 ngày như trong Hình 1, 
đồng thời trong quá trình thu hoạch người dân phải 
làm việc ngoài trời, từ đó dẫn tới ảnh hưởng đến sức 
khỏe. Hiện nay, việc thu hoạc rau má đang chiếm 
tới gần 20% thu nhập của các hộ rau má, theo số 
liệu báo cáo năm 2015 [1]. Chính vì vậy, việc ng-
hiên cứu, thiết kế và chế tạo một hệ thống cắt rau 
má bằng máy nhằm nâng cao năng suất, chất lượng 
và hạn chế vấn đề dẫm nát gôc trong thu gom rau 
má là vấn đề cấp thiết. Tuy nhiên, theo như điều tra, 
hiện nay ở Việt Nam mới xuất hiện một máy cắt rau 
má do nông dân chế tạo ở Tiền Giang [2]. Máy được 
chế tạo này chỉ có tác dụng cắt, không có tác dụng 
vơ gom rau sau khi thu hoạch. Do đó, nhóm tác giả 
đã đề xuất phát triển máy thu hoạch rau má có thể 
cắt và thu gom tại chỗ để giải phóng sức lao động 
chân tay, tăng thu nhập cho người trồng rau má.
Hình 1. Một nông dân xã Quảng Thọ đang cắt rau 
má bằng tay
2. Tính toán thiết kế máy cắt rau má
2.1. Vật liệu nghiên cứu
Vật liệu nghiên cứu là cây rau má ở xã 
Quảng Thọ 2. Sau khi khảo sát đặc điểm cây rau má 
vùng Quảng Thọ như trong Hình 2, ta có các đặc 
điểm thực vật học của giống câu rau má xã Quảng 
Thọ được đo đạc và mô tả chi tiết như trong Bảng 
1 [4-5]. 
Hình 2. Chiều cao của cây rau má tại xã Quảng Thọ
ISSN 2354-0575
Khoa học & Công nghệ - Số 15/Tháng 9 - 2017 Journal of Science and Technology 35
Bảng 1. Một số đặc điểm thực vật học của giống rau 
má Quảng Thọ
 Đơn vị: cm
Chiều 
dài rễ 
chính
Đường 
kính rễ 
chính
Đường 
kính
thân
Đường 
kính lá
Đường 
kính 
cuống lá
Chiều 
dài
cuống lá
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 của giống rau 
mà ở xã Quảng Thọ [4-5], từ đó qui trình thiết kế 
của máy được đưa ra như trong Hình 3 [3]. 
Hình 3. Sơ đồ qui trình thiết kế
Qui trình thiết kế máy rau má được thể hiện 
như sau:
a. Lên phương án thiết kế
Hình 4. Sơ đồ khối các bộ phận của máy thu hoạch 
rau má
Qua quá trình khảo sát, nhóm tác giả đề xuất 
thiết kế máy cắt rau má phụ thuộc theo theo lực đẩy 
của người điều khiển tương tự như máy cắt cỏ [2]. 
Từ đó, máy thu hoạch rau má được thiết kế gồm 3 
bộ phận chính như trong Hình 4, cụ thể như sau:
o Bộ phận điện: gồm có ắc qui cung cấp 
nguồn điện cho các động cơ
o Bộ phận thu hoạch: gồm lưỡi cắt, rulo 
cuốn rau, băng tải
o Bộ di động: gồm hai bánh xe điều khiển xe 
đi dưới sự trợ giúp lực đẩy của người
Phương án thiết kế được đề xuất như sau: 
người điều khiển xe sẽ bật công tắc cho cho bộ phận 
thu hoạch hoạt động. Đồng thời, người điều khiển xe 
cũng sẽ đẩy xe. Tùy thuộc vào tốc độ di chuyển của 
xe, ta sẽ có năng suất thu hoạch rau má khác nhau.
b. Tính toán thiết kế
Theo [7-11], tốc độ dao cắt có mối liên hệ 
với tốc độ của động cơ cắt và chiều dài lưỡi cắt.
V n30
w
k
#
=
 (1)
Trong đó: V
k
: tốc độ dao cắt (m/s)
 w: chiều dài lưỡi cắt
 n: tốc độ của động cơ cắt (rpm)
Khoảng cách thu hoạch được kiểm tra vào 
khoảng 50 m.
Tốc độ di chuyển của máy cắt được tính như sau:
.V T
3 6 D
f
#
= (2)
Trong đó: V
f 
: tốc độ di chuyển (km/h)
 D: khoảng cách thu hoạch (m)
 T: Thời gian thu hoạch (s)
Ngoài ra, công suất thu hoạch của máy được 
tính như sau:
,C T
W 3 6Sm #= (3)
Trong đó:
CS
m
: công suất cắt lý tưởng của máy (tấn/h)
W: khối lượng thu được (kg)
T: thời gian máy hoạt động (s)
Khả năng cắt của mạch được tính bằng công 
thức sau [3]:
F
c
 = 0.1 $V
f 
$ W $ fe (4)
Trong đó: F
c
: công suất cắt của máy (ha/h)
 V
f 
: tốc độ di chuyển của máy (km/h)
 W: chiều dài của lưỡi cắt
 fe: hiệu suất cắt. Hiệu suất cắt là hệ số tỉ lệ 
giữa thời gian máy hoạt động và tổng thời gian mà 
máy ngoài đồng. Theo như nghiên cứu của nhóm, 
hiệu quả thời gian hoạt động ta chọn fe = 0.5.
3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận
3.1. Lên bản vẽ chi tiết
Sau khi đi khảo sát và tính toán, bản vẽ chi tiết 
của máy được thiết kế như trong Hình 5 và Hình 6 [6].
Rulo cuốn
Băng tải
Bánh xe tự lựa
Thùng chứa rau Bánh xe
Hình 5. Hình ảnh thiết kế 3D của máy cắt rau má
ISSN 2354-0575
Journal of Science and Technology36 Khoa học & Công nghệ - Số 15/Tháng 9 - 2017
Hình 6. Bản vẽ chi tiết của máy cắt rau má
Hình 7. Bản vẽ chi tiết lưỡi cắt
Bảng 2. Thông số kỹ thuật của máy cắt
Đặc điểm Đơn vị Giá trị
Chiều cao mm 690
Chiều rộng mm 890
Chiều dài mm 1831
Chiều rộng lưỡi cắt mm 500
Trọng lượng máy kg 50
Công suất ắc quy Ah 20
Công suất động cơ cắt W 60
3.2. Chế tạo thử nghiệm
Sau khi lên bản vẽ chi tiết, máy được chế tạo 
thử nghiệm như trong Hình 8. Chi tiết các bộ phấn 
của máy được chế tạo như lần lượt như trong Hình 
9, Hình 10, Hình 11 và Hình 12. Các thông số của 
máy được miêu tả trong Bảng 2. Với việc chế tạo 
như vậy, kích thước và trọng lượng của máy phù 
hợp với quy mô ruộng rau má với qui hoạch nhỏ 
thích hợp cho việc sử dụng ở hộ gia đình.
Hình 8. Hình ảnh khảo nghiệm của máy tại cánh 
đồng rau má
Hình 9. Hình ảnh rulo cuốn rau và lưỡi cắt
Hình 10. Hệ thống bánh xích truyền động rulo cuốn 
rau
Hình 11. Bánh xe trợ lực cho máy cắt rau má
ISSN 2354-0575
Khoa học & Công nghệ - Số 15/Tháng 9 - 2017 Journal of Science and Technology 37
Hình 12. Động cơ điều khiển lưỡi cắt
3.3. Kết quả 
3.3.1. Thông số kỹ thuật của máy
Các tính năng Thông số kỹ thuật
Khối lượng (kg) 45
Khối lượng trung bình thu 
được (kg/h)
70
Điều chỉnh được độ cao 
thấp khi cắt
có
Tỉ lệ cắt sót 10%
3.3.2. Ảnh hưởng của tốc độ di chuyển máy
Hình 13. Khối lượng rau má thu được theo tốc độ 
di chuyển máy cắt
Các thông số thí nghiệm máy được miêu tả 
như trong Hình 13. Khi người điều khiển đẩy xe di 
chuyển quá 2 km/h thì xảy ra hiện tượng tồn ứ ở lưỡi 
cắt từ đó làm cho năng suất máy giảm. Nguyên nhân 
ở đây là do tốc độ lưỡi cắt không cắt kịp khi người 
đẩy quá nhanh. Từ những kết quả thí nghiệm ta 
nhận thấy khi tốc độ di chuyển của xe trong khoảng 
2 km/h thì năng suất của máy là cao nhất đạt được 
khoảng 95 kg/h. Nhằm giải phóng sức lao động của 
con người, nhóm tác giả sẽ lắp thêm động cơ để xe 
có thể tự di chuyển ở tốc độ 2 km/h để giải phóng 
sức lao động của con người trong tương lai gần.
3.3.3. Hiệu quả kinh tế của máy
So sánh hiệu quả kinh tế về thu nhập bằng 
tay, ta có kết quả như sau:
Bảng 3. So sánh năng suất thu được bằng tay và 
bằng máy
Thông số Thu hoạch rau 
má bằng tay [1]
Thu hoạch 
rau má bằng 
máy
Năng suất đạt 
được (kg/ngày)
150 70 kg/h x 8 
 = 560 
Chi phí công 150 ngàn 300.000
Chi phí điện, 
khấu hao máy 
(ước tính) đ
không 50.000
Chi phí (đ/1kg) 1000 625
Từ số liệu của Bảng 3, ta có năng suất của 
máy cũng như chi phí bỏ ra khi dùng máy cho 1 kg 
rau má thu được là nhỏ hơn. Vì vậy, việc thiết kế và 
chế tạo máy rau má đã thật sự đem lại lợi ích về mặt 
kinh tế cũng như xã hội.
4. Kết luận
Máy cắt rau má được thiết kế và chế tạo làm 
việc ổn định trên đồng ruộng, từ đó góp phần vào 
việc giải phóng được lao động chân tay tiến tới tăng 
năng suất lao động, giảm giá thành việc sản xuất rau 
má từ đó góp phần vào việc ổn định thu nhập của 
người dân ở vùng sản xuất rau má.
Với việc việc thiết kế nhỏ gọn, máy có thể 
dễ dàng di chuyển ở các vùng trồng rau má phù hợp 
với các ruộng rau má ở Việt Nam. Từ những kết quả 
thí nghiệm tao có tốc độ di chuyển 2 km/h là tốc độ 
tối ưu khi đẩy mạnh.
Hệ thống đã mở ra nhiều triển vọng áp dụng 
mở rộng diện tích tưới trên cây rau má nói chung và 
cho các cây rau khác trên địa bàn xã Quảng Thọ, mở 
rộng sang thu hoạch rau khác cho an toàn. 
Lời cảm ơn
Đây là kết quả của dự án Khoa học-Công 
nghệ cấp tỉnh được ngân sách nhà nước tỉnh Thừa 
Thiên Huế đầu tư.
Tài liệu tham khảo
[1]. “Báo cáo thu hoạch rau má ở Hợp tác xã Quảng Thọ 2”, Hợp tác xã Quảng Thọ 2, 2015.
ISSN 2354-0575
Journal of Science and Technology38 Khoa học & Công nghệ - Số 15/Tháng 9 - 2017
[2]. “Nông dân chế máy cắt rau má bằng 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 và thành phần hoá học của cây Rau má 
(Centella asiatica (L.)) Trường Đại học Dược Hà Nội.
[5]. Khoa Dược, Đại học Y Huế, “Một số kết quả nghiên cứu về rau má và ứng dụng trong thực tiễn”
[6]. Cù Ngọc Bắc, “Giáo trình Cơ khí nông nghiệp”, Trường Đại học Thái Nguyên, 2008.
[7]. Nguyễn Hồng Ngân, “Nghiên cứu, Thiết kế máy cắt xơ, sợi làm cốt liệu cho các 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 2 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.