thiết kế máy gặt lúa xếp dải

Trong quá trình làm việc máy sẽ hoàn thành các nhiệm vụ : Gặt và thu nhữngcây đã cắt, chuyển lúa tới bộ phận đập, làm sạch hổn hợp hạt thu được, rơm và các tạpchất được đưa xuống ruộng t

CHƯƠNG 1GIƠIÏ THIỆU CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ THU HOẠCH LÚA NƯỚC

HIỆN NAY Ở VIỆT NAM1.1 Lịch sử phát triển công cụ,máy thu hoạch lúa nước:

Trong quá trình trồng lúa,thời kỳ thu hoạch là giai đoạn tốn nhiều công và cầnthời gian để hoàng thành công việc ngắn nhất.Từ lâu con người mongmuốn có đượcnhững công cụ thu hoạch lúa có năng suất cao và giảm được sức lao động.Cùng với sựphát triển của khoa học kỹ thuật trong mấy thế kỷ qua các công cụ thu hoạch lúa nướcđã có những bước phát triển mới

Ở Việt Nam trước 1954 nông nghiệp con sử dụng những công cụ thu hoạch lạchậu,chủ yếu bằng thủ công bằng sức người là chính

Từ 1954 trở đi dưới sự lãnh đạo của đảng và chính phủ nông nghiệp từng bướcđược phát triển một số mặt.Công cụ thu hoạch đã có nhiều kiểu tiến bộ,góp phần giảmnhẹ sức lao động,nâng cao năng suất lao động như guồng tuốt lúa,máy đập lúa đơngiản,máy làm sạch đã ra đời.Với những tiến bbộ đó đã kích thích nhiều cơ quannghiến cứu và sản xuất đã quan tâm đến việc áp dụng,hoàn thiện các mẫu công cụ thuhoạch

Trên thế giới công cụ thu hoạch đã phát triển tư rất sớm.Ở Nga1774 đã bắt đầunghiên cứu về máy gặt.Năm 1800 bộ phận cắt kiểu cái kéo ra đời và hoàn thành bộphận cắt kiểu lưỡi cắt như ngày nay.Khoảng giữa thế kỷ 19 guồng gạt lúa ra đời dùnggạt lúa vào bô phận cặt,rồi xuất hiện máy gặt lúa

Năm 1840 ở Mỹ xuất hiện bộ phận đập và sau đó hoàn thiện thành máy đậpphức tạp có kèm hệ thống làm sạch

Năm 1868 kỹ sư người Nga Anđởây Rômanôvit Vlaxencô là người đầu tiên nghĩ ramáy gặt đập liên hợp nhưng không thực hiện do chế độ Nga hoàng lúc đó không giúpđỡ

1930 Liên xô(cũ) chế tạo máy gặt đập liên hợp Communa và 1947 máy gặt đập liênhợp C4,C6 ra đời và hàng loạt mẫu máy sau đó được sản xuất và hoàn thiện dần nhưCK5,CK¶-5P,CK¶P-6

Đối với các nước tư bản lịch sư phát triển công cụ thu hoạch rất lâu đời và ngàynay đạt đến trình độ khá cao.Đã có nhiều nhà máy của các công ty Pháp nhưxômêca,rơnô,bơrô của Anh như Đavít bơraun,ranxôm đã sản xuất các máy thu hoạchkhác nhau

1.2 Công nghệ thu hoạch lúa nước hiện nay:

Nhìn chung công việc thu hoạch lúa nước là khá phức tạp,chịu ảnh hưởng củanhiều yếu tố bên ngoài:Thời tiết,khí hậu,đất đai, đồng thời còn đòi hỏi những yêucầu khắc khe về lúa như độ chín của lúa, độ ẩm của hạt và thân cây, tỷ lệ hạt/rơm, việcứng dụng loại máy vào thu hoạch lúa Chính những ảnh hưởng đó mà trong thực tế tồntại nhiều phương pháp thu hoạch khác nhau

1.2.1 Những phương pháp thu hoạch ở Việt Nam

a/ Gặt bó : Tức là gặt xong, bó lúa lại thành từng bó lớn để vận chuyển khốilúa về nhà đập và làm sạch Rạ có thể được cắt sau hoặc cùng với lúa, sau đó dùngliềm

để xén, băm nhỏ ra Phương pháp này trải qua nhiều giai đoạn và tốn nhiều công

b/ Gặt xếp dải :

Tiến hành hành gặt lúa phơi ngoài đồng vài ngày cho lúa chín đều và giảm bớtđộ ẩm cho hạt và thân cây, sau đó tiến hành đập và làm sạch tại chổ hoặc có thểchuyển về nhà, thích hợp với những nơi ít mưa trong thời kỳ thu hoạch, ruộng đất khôráo Quá trình thu hoạch chia làm hai giai đoạn : Gặt , phơi xếp dải ; vận chuyển đến

vị trí đập và làm sạch

Phương pháp này cho ta nhiều ưu điểm : Giảm nhẹ sức lao động, tăng năngsuất nhưng trong điều kiện khí hậu nước ta còn nhiều hạn chế

c/ Gặt đập liên hợp :

Quá trình gặt và đập được thực hiện trên đồng ruộng, vận chuyển thóc về nhàphơi, còn rơm rạ phơi ngoài đồng Đây là phương pháp rút ngắn được thời gian thuhoạch, ít hao phí nhưng đòi hỏi lúa phải chín đều Miền nam thường áp dụng phươngpháp này tại đồng bằng sông cửu long

1.2.2 Các phương pháp thu hoạch ở các nước tiên tiến :

Một số nước tiên tiến ứng dụng nhiều máy móc trong nông nghiệp như Liên Xô(cũ), Mỹ, pháp cũng có nhiều phương pháp thu hoạch, mỗi phương pháp kèm theomột hệ thống máy thích hợp.

a/ Phương pháp một giai đoạn :

Quá trình thu hoạch gồm gặt, đập và làm sạch sơ bộ được thực hiện trong cùngmột lúc bằng máy gặt đập liên hợp Là phương pháp rút ngắn được thời gian thuhoạch, nhưng đòi hỏi lúa phải chín đều và máy có cấu trúc phức tạp

b/ Phương pháp hai giai đoạn :

Đây là phương pháp được dùng khá phổ biến ở các nước thuộc Liên xô (cũ),nâng cao được sản lượng thu hoạch và chất lượng làm việc của máy

Giai đoạn 1 : Dùng máy gặt cắt lúa xếp thành dải và phơi vài ngày cho lúachín, giảm được độ ẩm của hạt và thân cây

Giai đoạn 2 : Dùng máy gặt đập liên hợp có trang bị bộ phận thu thập để thu,đập và làm sạch lúa

c/ Phương pháp 3 giai đoạn :

Giống hai phương pháp trên, nhưng còn trang bị thêm hệ thống thu lúa và vậnchuyển rơm rạ Nâng cao được năng suất lao động, giảm giá thành thu hoạch sảnphẩm, rút ngắn thời gian thu hoạch, giải phóng đồng ruộng nhanh

1.2.3 Sơ đồ quá trình thu hoạch lúa :

Ta có thể thấy rõ hơn quá trình thu hoạch lúa thể hiện qua sơ đồ sau :

1.3 Một số yêu cầu kỹ thuật đối với máy gặt và tính chất cơ lý củalúa:

1.3.1 Yêu cầu kỹ thuật:

Sinh viên thực hiện:Phan đình khả_Lớp 98C1A Trang 2

Quá trình thu hoạch lúa

Chuyển hạt vào khoDùng máy đập để đập Đánh đống rơm rạ

Dọn rơm rạ ở ruộngPhân loại làm sạch

Đánh đống rơm rạPhơi sấy

Cày ngã rạChuyển hạt vào kho

Sơ đồ thu hoạch lúa

Bộ phận cắt phải đảm bảo không sót cây,không hao phí hạt, như cắt vàobông,vải bông đã cắt xuống ruộng hoặc làm rụng hạt đồng thời phải thay đổi chiều caocắt dễ dàng

Guồng gạt có thể điều chỉnh được vị trí như lên cao,xuống thấp,về trước,vềsau ,điều chỉnh số vòng quay dễ dàng với các trạng thái đổ tự nhiên của cây lúa nhưlúa cao,thấp,đổ về các phía theo giới hạn cho phép

Máy phải đảm bảo thích ưng với điều kiên năng suất ngày cang tăng,đảm bảogặt sạch,đập sạch,tổng hao phí hạt không quá 2%,nứt ,tróc không quá 1%

Đối với máy gặt bó kích thước bó phải theo một qui cách nhất định.Lúa hấtxuống ruộng phải tập trung thành từng đống

Đối với máy gặt hàng,lúa phải được xếp thành dải liên tục,bông không tiếp xúcvới đất

Ngoài ra,các bô phận của máy phải làm việc trong trạng thái an toàn,vững chắcđồng thời phải thuận lợi cho người sư dụng như gọn nhẹ,dễ thao tác,thu hoạch đượcnhiều loại lúa khác nhau

+Máy gặt người cào đống

+Máy gặt tự cào đống

+Máy gặt bó

+Máy gặt xếp dải

b/Phân loại theo phương pháp lắp máy gặt vào máy kéo gồm :

+Máy gặt loại treo+Máy gặt loại móc

Hiện nay máy gặt loại treo được dùng phổ biến do có cấu tạo gọn nhẹ, vậnchuyển trên đường dể, không cần chuẩn bị ruộng khi thu hoạch

1.3.3 Đặc điểm của lúa thu hoạch (tính chất cơ lý của lúa)

Tùy thuộc từng vùng, từng nước, về điều kiện đất đai, khí hậu thời tiết mà lúathu hoạch có những tính chất không như nhau.Tuy nhiên ta có một số nhận xét, vàiđặc điểm chunh như sau :

• Quá trình chín của hạt lúa trải qua ba giai đoạn : Chín sữa, chín sáp, chín hoàntoàn Tốc độ chín vào vụ khô nhanh hơn vụ mưa Khi độ chín đạt 25%- 78% thì ta cóthể thu hoạch được mà không gây hao phí dinh dưỡng chứa trong hạt

• Trong thời kỳ thu hoạch thân cây và hạt lúa giảm dần độ ẩm nhưng tốc độgiảm ở thân cây chậm hơn ở hạt Khi lúa chín độ ẩm giảm dần từ 6h- 16h, trong thâncây

sau 16h độ ẩm bắt đầu tăng lên một ít

• Độ rụng hạt trong thời kỳ thu hoạch cũng ảnh hưởng lớn đến sự làm việc củamáy thu hoạch Nếu độ rụng hạt tự nhiên càng lớn càng bị hao hụt do tác động cơ họccủa máy

• Tỷ lệ hạt/rơm cũng ảnh hưởng đến chất lượng làm việc của bộ phận đập, bộphận giũ rơm và làm sạch

• Kích thước hạt lúa : Với ba kích thước chiều dài, chiều rộngvà chiều dày củahạt cho phép ta chọn loại và kích thước hệ thống phân lọai hạt

• Ngoài ra, còn nghiên cứu đường kính của gốc, độ cao thân cây, gié, vị trítrọng tâm trên thân cây lúc lúa thu hoạch Những chỉ số này có ảnh hưởng đến sự làmviệc của dao cắt, độ cao của guồng gạt

CHƯƠNG 2.

TÌM HIỂU MỘT SỐ LOẠI MÁY GẶT

Như ta biết, sản xuất lúa nước là một tập quán lâu đời của người dân Việt Nam.Trong quá trình phát triển, việc ứng dụng những tiến bộ khoa học kỹ thuật vào canhtác, gieo trồng, cho cây lúa ngày càng đạt năng suất cao, chất lượng gạo tốt Bêncạnh đó việc cơ giới hóa khâu thu hoạch là vấn đề cấp bách hiện nay

Một số nước tiên tiến trên thế giới như Nga, Mỹ, Nhật đã chế tạo nhiều loạimáy thu hoạch cây trồng cỡ lớn như máy gặt đập liên hợp Ở Nhật và Trung Quốc đãchế tạo máy gặt lúa xếp dải có công suất nhỏ, bề rộng làm việc 0,9-1,5m được gắn trênmáy kéoBông sen cỡ nhỏ, có hai bánh chuyển động, dùng ly hợp chuyển hướng kiểuvấu

2.1 Máy gặt đập liên hợp :

Đây là loại máy sử dụng trong phương pháp thu hoạch một giai đoạn, máy gồmhai bộ phận chính : Gặt lúa và đập lúa Ngoài ra, còn trang bị một số bộ phận phụ trợkhác : Thùng chứa, hệ thống di động Đối với máy này yêun cầu kỹ thuật phải đảmbảo những chỉ tiêu của máy gặt và máy đập riêng rẽ

Trong quá trình làm việc máy sẽ hoàn thành các nhiệm vụ : Gặt và thu nhữngcây đã cắt, chuyển lúa tới bộ phận đập, làm sạch hổn hợp hạt thu được, rơm và các tạpchất được đưa xuống ruộng thành từng đống Trong khi đó hạt được chuyển cho cácphương tiện chạy bên cạnh máy Chúng ta có thể dụng máy với phương pháp thuhoạch hai giai đoạn bằng cách : Che bộ phận cắt lại và thay vào đó bộ phận thu thậpdải lúa được cắt bằng máy gặt xếp dải

Phần gặt của máy gồm : Guồng gạt, bộ phận cắt, băng chuyền xoắn ốc, băngchuyền cung

Phần đập của máy gồm : Bộ phận đập, bbộ phận giũ rơm hệ thống làm sạch, bộphận chuyển hạt và bộ phận đập sót

Máy gặt đập liên hợp được dùng phổ biến vì cho năng suất cao, khả năng diđộng tiện lợi, không cần tháo lắp khi vận chuyển từ nơi này đến nơi khác, số côngnhân đứng máy ít, kết hợp nhiều khâu trong thu hoạch, giải phóng mặt bằng nhanh.Tuy nhiên máy chỉ làm việc thích hợp với những đồng ruộng có thửa lớn, chi phí chomáy cao

2.2 Máy gặt lúa xếp dải :

Đa số các loại máy gặt lúa xếp dải cỡ nhỏ ở nước ta hiện nay đều dựa theo mẫumáy AR-1,2 của hãng KUBOTA-Nhật bản Loại máy này được đưa vào sản xuấtbước đầu đáp ứng được yêu cầu nhưng vẫn tồn tại một số nhựơc điểm : Kết cấu chưaphù hợp với đồng ruộng ở miền trung; Độ bền cơ học kém, bộ phận cắt chưa ổnđịnh,làm giảm năng suất và chất lượng gặt; điều kiện cân bằng động lực học chưa tốt,khi làm việc ở ruộng buồng thì hay bị trượt do độ bám kém, việc di chuyển qua bờ caogặp nhiều khó khăn ; máy chưa gặt được mọi giống lúa, lúa gieo sạ với mật độ dày đặt.Đặt biệt lúa đổ nghiêng lớn hơn 600 và đổ rối thì máy không gặt được

Ưu điểm của loại máy gặt này cho năng suất cao, rẻ tiền, dể chế tạo, đặc biệtthích hợp với đồng ruộng miền trung có diện tích nhỏ, chỉ tiêu hao phí hạt không quá2%

Sinh viên thực hiện:Phan đình khả_Lớp 98C1A Trang 4

Với những ưu nhược điểm nêu trên việc nghiên cứu thiết kế, kiểm tra các thôngsố động học và động lực học của máy gặt lúa xếp dải là cần thiết ở nước ta Đặc biệttạo ra mẫu máy gặt xếp dải cỡ nhỏ có kết cấu gọn nhẹ, chất lượng làm việc tốt, chonăng suất phù hợp với điều kiện sản xuất ở các vùng miền núi và miền trung.

CHƯƠNG 3THIẾT KẾ MÁY GẶT XẾP DẢI3.1 Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế bộ phận cắt,xếp dải:3.1.1 Bộ phận cắt:

Đối với máy gặt bộ phận cắt là bộ phận quan trọng thực hiện cắt đứt cây.Tùytheo yêu cầu của công việc,đặc điểm cấu trúc của máy,ưu nhược điểm của bô phận cắtmà có nhiều bộ phận cắt khác nhau,kể cả cơ cấu truyền lực cho dao cũng có nhiềuloại

Khi đặt vấn đề thiết kế máy gặt trong đó có máy gặt xếp dải,để thiết kế bộ phâncắt ta phải dựa vào lực cắt của dao khi thực hiện cắt cây.Lúc đó lực tải cạnh sắc củadao được xác định số lượng cây do dao cắt trong đường chạy của dao.Để xác định sốlượng cây ta cần xác định diện tích mỗi cạnh sắc cắt trong mỗi đường chạy

Ban đầu qua tìm hiểu ta biết chuyển động của dao là chuyển động phức tạp vừachuyển động qua lại để cắt hết khám lúa đã rẽ,vừa chuyển động tịnh tiến theo máy đểcắt hết lối lúa phía trước.Vậy quỹ đạo chuyển động một điểm của lưỡi dao chính là sưphối hợp giữa hai chuyển động nối trên là một đường sin có phương trình:

X

m

).cos

h là lượngdời cung cấp ứng với nữa vòng quay tay quay

n số vòng quay tay quay

ω

t h Y

t r

X

).cos1(

(3.2)Từ phương trình trên ta xây dựng bảng giá trị tọa độ một điểm trên lưỡi dao vớicác góc quay khác nhau.Sau đó vẽ đồ thị chuyển động cạnh sắc của dao

Bảng giá trị như sau:

Phần diện tích giới hạn bởi hai đường sinh ở trên là quỹ đạo của cả cạnh sắccủa lưỡi dao

Đối với bộ phận cắt thônh thường s=t=t0 ,mỗi lần cắt cạnh sắc cắt một diệntích Fc Ta xác định diện tích cắt nhờ phương trình chuyển động của dao (3.2).Ta cóđồ thị lực tải cạnh sắc của dao như sau:[1]

∫π −

π

ωω

hr

=2rh=sh=F (3.3)

F = sh ,là diệntích cung cấp ứng với độ dời h

s là hành trình chạy của dao

Vậydiện tích cắt của mỗi cạnh sắc trong mỗi đường chạy s bằng diện tích cungcấp của máy

Từ diện tích cắt ta đi xác đinh lực tải trên đơn vị chiều dài cạnh sắc lưỡicắt.Gọi f là lực tải đơn vị ta có:

h

sh α (3.4)Trên đây là những tìm hiểu chung về quá trình cắt của bộ phận cắt.để tìm ra bộphận cắt tối ưu ta tìm hiểu một số kiểu dao cắt và cơ cấu dẫn động cho chúng

Sinh viên thực hiện:Phan đình khả_Lớp 98C1A Trang 6

2 Π

3 Π

Π

Π/2

0

3.1.1.1.Một số kiểu dao cắt:

a/Loại dao cắt kiểu răng dao:

Loại này,dao là phần di đông còn răng là phần cố định.Dao gồm nhiều lưỡi cắthình thang lắp liên tiếp trên sống dao có tiết diện hình chữ nhật và tán bằng đinhtán.Lưỡi dao bằng thép,dày 2 mm,mài sắc hai cạnh bên.Do thân lúa xơ va dai nên lưỡicắt được băm chấu,dạng chấu khác nhau,số lượng chấu trên một đơn vị chiều dài khácnhau cũng ảnh hưởng chất lượng cắt

Đối với răng thường chế tạo bằng gang dẻo, có nhiệm vụ tách khối lúa cần cắtcho các lưỡi cắt Tấm kê cắt cũng được chế tạo rời và tán vào răng, khi cắt cây tấm kêcắt và răng là những điểm tựa cắt

Ngoài ra còn trang bị tấm ma sát tùy vào sống dao để giảm lực cản chuyểnđộng và ngăn không cho dao đẩy về phía sau khi làm việc Để đảm bảo chất lượng cắtcòn trang bị các tấm đè dao không cho dao đẩy lên trong quá trìng cắt Nhược điểmcủa loại này là lực quán tính gây ra khi dao chuyển động chỉ được cân bằng một phầnnên khó tăng tốc độ cắt

b/ Loại dao cắt kiểu hai dao : Cấu tạo tương tự như loại răng dao nhưng phần răng–được thay thế bằng một dao cố định Loại này khắc phục được phần nào nhược điểmcủa loại răng dao như chất lượng cắt tốt hơn, có thể làm việc được ở tốc độ máy liênhợp từ 7,5-11,5 Km/h nhưng vẫn đảm bảo chất lượng phần gặt

Tuy nhiên đối với máy gặt xếp dải cở nhỏ lắp trên máy kéo Bông sen chỉ làmviệc với vận tốc tối đa 5,4Km/h nên lực quán tính sinh ra nhỏ do đó áp dụng dao cắtkiểu răng-dao vẫn đảm bảo chất lượng làm việc Mặc khác, do đặt thù thời tiết, tậpquán sản lúa ở miền trung chủ yếu gieo và sạ với mật độ dày, nhiều cỏ, lúa con nhiều

Do đó kiểu răng dao phát huy được tác dụng rẽ lúa, tách khối lúa tốt nên chất lượngđảm bảo đạt yêu cầu

3.1.1.2Cơ cấu dẫn động cho dao: Để tạochuyển động tịnh tiến qua lại cho daothông thường máy gặt sử dụng hai loại cơ cấu sau đây: Cơ cấu biên tay quay, cơ cấubánh lệch tâm

a/ Cơ cấu biên tay quay: Đặc điểm cơ cấu này phụ thuộc vào độ lệch h củachúng, mức độ phức tạp nhiều hay ít phụ thuộc độ lệch lớn hay nhỏ và đựợc thể hiệnqua các chỉ số động học xác định bởi đường chạy, vận tốc và gia tốc của da

+Aính hưởng độ lệch h đối với đường chạy của dao: Trong cơ cấu tay quay bìnhthường ( h=0) ta biết đường chạy của daolà s=2r Trong trường hợp h>0 thì s>2r Điềuđó được minh hoạ qua các hình vẽ sau:

Ta có: S=CtCp =c-b = (l+r)2 −h2 - ( )2 2

)()

(

4

h r l h

r l

lr

−

−+

−+

)()

(

2

h r l h

−

+

Vậy :

S≠2r Điều đó chứng tỏ độ lệch h ảnh hưởng đến đường chạy s của dao

+Aính hưởng độ lệch h đến vận tốc của dao:

Dùng giản đồ vận tốc sau ta sẽ tìm được vận tốc của 1 điểm D bất kỳ của dao

đi và về Giả sử tay quay theo hướng đã chọn ta có :

Khi tay quay ở vị trí AB thì điểm C ở tâm vận tốc tức thời của thanh BD nên

VD = AC.ω

Khi tay quay ở vị trí AB’ thì điểm C’ là tâm vận tốc tức thời của BD nên V’D =

AC’.ω

Sso sánh vận tốc khi đi và về ( VD,V’D ) theo tính chất hình học ta có AC>AC’

⇒ VD>VD’ Nghĩa là vận tốc dao khi đi lớn hơn khi về mà quãng đường S không đổinên thời gian đi lớn hơn thời gian về Đối với máy gặt nhỏ thì h không lớn lắm nênthực tế bỏ qua sai khác về vận tốc

+Aính hưởng độ lệch h đối với chiều quay tay quay:

Trường hợp tay quay ngược chiều kim đòng hô ö và ở bên phải của dao : Khiquay ngược kim đồng hô Lực đẩy P1 ép dao xuống, khe hở giữa dao và tấm kê nhỏnên thực hiện cắt tốt và lực kéo P1’ kéo dao lên đế tựa nên cắt kém Ta thấy P1>P1’ thìdao thực hiện cắt tốt

Khi ta quay cùng chiều kim đồng hồ, phân tích lực như trên ta thấy P1<P1’ do đó daolàm việc không tốt

Tóm lại, nếu ta quay ở bên phải dao cần quay ngược chiều kim đồng hồ cònnếu tay quay ở bên trái dao cần quay cùng chiều kim đồng hồ, có như vậy dao mới cắttốt

Sinh viên thực hiện:Phan đình khả_Lớp 98C1A Trang 8

C

B

cArc'

B A B'

ω

P2

P' 1 P' P'2

B A ω

b/ Sử dụng cơ cấu bánh lệch tâm:

Khi sử dụng cơ cấu này, kết cấu bộ phận cắt nhỏ gọn hơn truyền lực tốt, dao cóvận tốtc đều hơn Tuy nhiên, lực tải của dao không ổn định tốt, mômen quán tính thayđổi liên tục, do vận tốc cơ cấu bánh lệch tâm có thay đổi một ít

Qua phân tích các phương án trên trên ta thấy việc sử dụng bộ phận cắt kiểurăng -dao, sử dụng cơ cấu dẫn động bánh lệch tâm cho máy gặt xếp dải là đảm bảo vìcho ta kết cấu gọn hơn, chất lượng gặt được phát huy so với kiểu khác, vận tóc thayđổi ít

3.1.2 Bộ phận xếp dải

Đối với máy gặt, bộ phận xếp dải chính là băng chuỳên lúa Nó có nhiệm vụchuyền lúa đi và xếp thành dải liên tục bên phải máy, dọc theo lối gặt Bộ phận nàythường có hai loại: Dùng bộ truyền xích hoặc bộ truyền đaitrên đó có gắn các răngchuyền lúa

Do điều kiện thu hoạch lúa nơi ẩm ướt, đặc biệt đối với thời tiết khu vực miềntrung nhiều mưa ruộng ướt Nên sử dụng bộ truyền xích vững chắc hơn không có hiệntượng trượt như bộ truyền đainên lực tải ổn định hơn

Trên đây chỉ phân tích lựa chọn phương án cho các bộ phận chính Ngoài ra,máy gặt còn có các bộ phận khác như các sao vơ lúa, thanh đỡ lúa

3.2.1 Tính toán động học:

Khi nghiên cứu về động học máy nghĩa là nghiên cứu về các đại lượng:Đườngchạy,vận tốc và gia tốc.Trên cơ sở đó xác định khối lượng, độ bền vững,khả năng ổnđịnh trong quá trình làm việc để đảm bảo cho máy hoạt động tốt.Cụ thể ta nghiên cứuđộng học của một số bộ phận chính của máy gặt xếp dải như sau:

3.2.1 Bộ phận vơ lúa :

Bộ phận vơ lúa bao gồm các mũi rẽ lúa, các sao vơ lúa và các giá giữ lúa nhằmđảm bảo lúa được giữ chặt cho dao thực hiện cắt cây sau đó chuỷên lúa vào băngchuyền Ở đây các sao vơ lúa chuyển động nhờ vào răng xích băng chuyền truyềnđộng đến Như vậy tính động học cho bộ phận vơ lúa chính là vận tốc quay của sao vơlúa Sao vơ lúa có bán kính R tham gia hai chuyển động :

+Chuyển động quay quanh tâm nó với vận tốc góc ω

+Chuyển động tịnh tiến theo máy với vận tốc tiến Vm

Chỉ số vận tốc giữa hai chuyển động trên :

m

R V

1200(2

1)204

(2

14,0

4,2

s rad R

=ω

14,3.2

14,17.602

.60

ph v

πω

14,17

14,3.22

s

ω

πBứơc cánh gạt XT=VmT=1,5.0366=0,549 (m)= 549 (mm)

7

549

mm Z

X T = =+Lập phương trình quỹ đạo của cánh gạt:

Sau thơi gian t nao đó máy đi được một đoạn đường OO1=Vmt ,đông thời cáccánh gạt quay đi một g9óc là ρ =ωt. Ta có:

X=OO1+OACos t.ω =Vmt+RCos t.ω

Y=-OAsinω.t =−R.sinω.t (3.5)

Để đảm bảo vơ láu không nghiên cây thea hướng chuyển động của máy vàkhông gập cây qua cánh gạt thì ta đặt sao vơ lúa phải nằm cao hơn trong tâm cây lúacắt và khi cánh gạt vao khám lúa phải cần Ux=0 ứng với góc quay ρ =1 ω.t1 nghĩa là :

ρ1 = t1 =arcsin1 38,680 0,675( )

⇒ ρ

t1=Vậy tốc độ tối đa của các sao vơ lúa lat n=163 (v/p)

3.2.2 Bộ phận chuyển lúa xếp thành dải:

Chúng ta đã tìm hiểu ở phần trước đã biết bộ phận băng chuyền lúa ở máy gặtxếp dải có nhiệm vụ chuyển lúa đã được cắt xếp thành dải lúa trên ruộng.Băng chuyềnlúa gồm 2 dãy xích ống con lăn trên đó được lăp nhiều răng để chuyền lúa đi đến nơixếp thành dải

Thực tế các răng có hai nhiệm vụ:dùng để chuyển lúa xếp thành dải và chuyềnchuyển động cho các sao.Quá trình truyền chuyển động nay giống như sự ăn khớp củabánh răng và thanh răng Do đó vận tốc dài trên cánh sao băng vận tốc dài trên răngcủa xích chuyền lúa.Hay bước của sau vơ lúa bằng bước của răng xích băng chuyềnlúa SZ=78,5 mm

Theo mục 3.2.1 ta có vận tốc dài của cánh sao vơ lúa U=2,4 (m/s) ứng với vậntốc tiến của máy Vm,max=1,5(m/s),tức là vận tốc dài của răng xích

4,2

s rad

ω

)/(57314,3.2

60.602

60

p v

π

ωVậysố vòng quay của trục chủ băng chuyền là n=573 (v/p

3.2.3 Động học bộ phận cắt:

Bộ phận cắt rất quan trọng trong quá trình gặt nên tính toán động học máy taphải tinh toán độnh học bộ phận cắt Nghiên cứu động học bộ phận cắt chính lànghiên cứu các thông số về đường chay của dao,vận tốc và gia tốc của dao trong quátrình làm việc theo góc quay của bánh lệch tâm

a/ Lập phương trình chuyển động của dao:

Như đã phân tích ở trên ta sử dụng cơ cấu truyền lực bánh lệch tâm có mô hìnhnhư sau (hình vẽ)

Gọi r là bán kính lệch tâm

t.

ω

ρ = Góc quay của bánh lệch tâm

Ta có,độ dịch chuyển x của dao sau thời gian t bánh lệch tâm quay đi với vận góc ωlà x = r - rcosω.t =r(1−cosω.t)

Thực hiện vi phân độ dịch chuyển x thoe thời gian t ta được phương trình vận tốc củadao: u = rωsinωt.

Tương tự ta có phương trình gia tốc theo thời gian t như sau :

j

t r

v

t r

x

.cos

.sin

).cos1(

ω

ωω

ω

Ta thấy hệ phương trình trên có dạng hệ phương trinh của chuyển động dao động điềuhoà với vận tốc góc ω

b/Đường đặc tính động học của dao theo góc quay ρ =ωt.:

Từ hệ phương trình động học ở trên ta tiến hành vẽ được đường đặc tính độnghọc của dao vì đây là dạng dao động điều hoà với vận tốc góc ω ,chu kỳ 2 π

Khi sử dung hệ phương trình động học của dao theo thời gian gặp nhiều khókhăn khi nghiên cứu về động học liên quan giữa các thông số chính của bộ phận cắtnên để đơn giản ta biểu diễn vận tốc và gia tốc theo độ dịch chuyển x

2

2 2

v r

x r

X

Vx

Π

là phương trình elip theo hai biến độ dịch chuyển x và vận tốc v.

ω Hay j = rω −2 ω2x (3.8)

là phương trình đường thẳng theo độ dịch x

Ta thấy : Vận tốc cực đại Vmax=rω

Gia tốc cực đại Jmax=rω2

Do đó lực quá tính lớn nhất được xá định như sau:F = m.rω (3.9)

với m là khối lượng của daoc/Đường đặc tính động học của dao theo độ dịch chuyển x:

Ta xét các vị trí đặc biệt ,dựa vào (3.7),(3.8) ta có

Đồ thị này cho ta xác định được vận tốc của dao ở bất kỳ vị trí chuyển dịchnào, bằng cách lấy kích thước trên đồ thị nhân tỷ lệ xích ω chúng ta được giá trị thựccủa vận tốc

d/Vận tốc làm việc của dao :

Thông thường máy gặt hiện nay bộ phận cắt có cấu tạo theo nghuyên tắt có đếtựa vì muốn cắt không có đế tựa dao phải có vận tốc lớn vượt quá tộc độ có thể ở máygặt Bởi vì chất lượng cắt máy gặt phụ thuộc vào một số yếu tố: Đối với vận tốc cắt,nếu càng tăng cắt cây càng tốt lực cản cắt giảm, nhưng tăng vận tốc quá cao làm tănglực quá tính của dao, do chuyển động của dao là chuyển động điều hoà nên làm tăngchi phí năng lượng chuyển động Mặt khác khi tăng vận tốc dao, tổng lực cản kéo củamáy tăng lên nên thường tăng vận tốc dao vừa đủ để cắt cây Ngoài ra cạnh sác lưỡidao, dao lắp đúng cũnh là tăng chất lượng cắt Mật độ cây, trạng thái cây tươi, mềm cũng ảnh hưởng chất lượng cắt:

Xác định vận tốc cắt :

Gọi - S là hành trình chạy của dao

Sinh viên thực hiện:Phan đình khả_Lớp 98C1A Trang 12

X2

- n số vòng quay bánh lệch tâm

- r bán kính lệch tâm

- ω vận tốc gócNhư vậy ta có thể tính vận tốc trung bình của dao như sau:

Vtb =

3060

2Sn = Sn hoặc Vtb =

ππ

ω 2 max

2r = V

Ta đã biết trong quá trính cắt dao thực hiện hai chuyển động : Vừa chuyểnđộng tương đối theo hệ phương trình động học (3.6) vừa chuyển động tịnh tiến theomáy với vận tốc Vm Do đó ta không thể chọn vận tốc cắt một cách độc lập mà phảiliên hệ với vận tốc tiến Vm

Với máy gặt xếp dãi cỡ nhỏ tốc độ tiến tối đa là Vm=1,5(m/s)

Theo thí nghiệm của N.I.Drôzdôp vận tốc trung bình của dao đảm bảo cắt tốt khi thoả mãn hệ thức Vtb= λ.Vm

λ=0,8 khi lúa chín đều ít cỏ

λ=1,2 khi lúa nhiều cỏ, xanh

Để đảm bảo λ=1,2 thì Vtb=1,2.1,5=1,8(m/s)

Dựa vào một số máy gặt ta có bán kính lệch tâm r =0,0382m

0382,0.2

14,3.8,1

14,3.2

5,80.602

π

Đường chạy của dao s = 2r = 2.0,038 = 0,076 (m)

Gọi độ dời cung cấp của máy ứng với lượng chạy của dao s là h ta có công thức

769

5,1.3030

3060

2

m n

V h hn

e/ Sự liên hệ tốc dộ giữa bộ phận cắt và xếp dải:

Như đã tính toán ở trên ta đã tính độc lập 3 bộ phận :vơ lúa,cắt và xếp dải sửdụng 3 động cơ khác nhau.Để đơn giản và gọn nhẹ đồng thời phát huy tối đa khảnăng công suất của động cơ ta đi tính tỷ số truyền giữa các bộ phận nói trên.Ta đã có :

+ Tốc độ tối đa vơ lúa n1=163 (v/p)

+Tốc độ tối đa trục chú băng chuyền n2=573(v/p)

+Tốc độ tôi đa của bánh lệch tâm n3=769(v/p)

Như đã phân tích phần trước để dảm bảo trục chủ động băng chuyền quay vớitốc độ n2=573 (v/) ma sao vơ lúa quay với tốc độ n1=163 (v/p) thì bược sao vơ lúabằng bược răng băng chuyền lúa ,nghĩa là Zz=Sz,=78,5 (mm),lúc đó tốc độdài củachúng là U = 2,4 (m/s)

Đối với tốc độ giữa bánh lệch tâm và trục chủ băng chuyền ta phải tính tỷ sốtruyền giữa chúng để đảm bảo quan hệ tốc độ n2và n3 nói trên,cụ thể :

1

3

2 3

n

n z z

Sai số tỷ số truyền 0,7%

745,0

745,075,

=

∆i ,sai số này bé nên chấp nhận được

Ổ trên dùng bộ truyền xích bởi vì khoảng cách giữa hai trục khá xa mà môitrường làm việc ổ nơi ẩm ướt nên dùng bộ truyền xích ống con lăn là hợp lý hơn vớiđĩa xích chủ động lắp trên trục bánh lệch tâm Z3 = 18 và đĩa xìch bị động lắp trên trụcchủ động băng chuyền Z2= 24

Tóm lại,ta cần cung cấp cho trục bánh lệch tâm tốc độ n3=769(v/p) thì đẩm bảotốc độ cho bộ phận vơ lúa và bộ phận chuyền lúa

3.2.4 Động học bộ phận xe di chuyển:

Khi máy kéo thực hiện chuyển động tịnh tiến để gặt thì ở hộp giảm tốc trụcthen hoa(1) truyền động trực tiếp đến 2 không qua trục đảo chiều và ta có sơ đồ độngnhư sau:

Bánh lệch tâm

Thanh dao

N = 4,5(cv)n=2200(v/p)

Theo sơ đồ động chuẩn trên của máy gặt GR-H1,2 ta có:

)02,01(110

220)

1(

ihgt =

3,2315

4028

6652

2200

≈

=ΣVận tốc góc trục bánh xe: n đc 4,85(rad/c)

60

4,46.14,3.220

= πωVận tiến sẽ là : Vm=rω =0,24.4,85≈1,164≈1,2(rad / s)

Khi xe lùi ở hộp giảm tốc trục then hoa truyền động cho trục đảo chiều co tỷsố truyền: i2= 46,6

15

4020

6618

5822

36

= 3.3 Tính toán động lực học bộ phận cắt và xếp dải:

Để nghiên cứu tính toán động lực học máy gặt lúa xếp dải ta nghiên cứu cáclực tác dụng lên 2 bộ phân quan trọng nhất của máy:bộ phận cắt và bộ phận chuyểnlúa xếp thành dải Trên cơ sở đó ta xác định khối lượng,kích thước,công suất động cơđể đảm bảo máy hoạt động tốt trong quáy trình làm việc

3.3.1 Tính động lực học bộ phận cắt:

Trong quá trình thực hiện cắt cây dao chịu tác dụng các lực sau: Lực cản cắt

Fc,lực quán tính Fqt,lực ma sát Fms.Ta có thể mô tả sơ đồ lực tác dụng như sau:

Sinh viên thực hiện:Phan đình khả_Lớp 98C1A Trang 14

No Ro

R

ω

V

α

Tổng lực tác dụng lên dao :R=Fc+Fqr+Fms,trong thực tế lực ma sát là rất bé nêntrong quá trình tính toán có thể bỏ qua thành phần lực này.

+Lực cản cắt Fc phụ thuộc vao số lượng cây bị cắt nhưng đặc tính biến thiêncủa chúng không được nhgiên cứu nên giá trị trung bình lực cản cắt được tính theocông hao phí Lo để cắt hết 1m2 diện tích lúa.Ta xét dao loại thường có s = t = to thìcông hao phí dùng để cắt cây là: L = B.h.Lo(Nm) (3.10)

Trong đó: B là bề rộng làm việc của bộ phận cắt

Lo công hao phí để cắt cây trên 1m2 diện tích lúa ,đối với máy gặt

Lo = 100 đến 200(Nm), ta chọn Lo = 150 Nm

h độ dời cung cấp và h = 0,0585 (m)

Lực cản cắt trung bính là :

X

BL V X

BhL X

L

lv

m lv

150.0585,0.2,1

N

≈+Lực quán tính Fqt:Lực lớn nhất khi làm việc Fqt= =Md.rω2(N) (3.12)

Trong đó : Md khối lương dao,Md = Go.l

Go khối lượng 1 mét dao,thường lấy Go = 2 (kg/m)

l chiều dai dao

Md = 2.1,2 = 2,4(kg)

R bán kính lệch tâmVậy Fqtmax = 2,4.80,52.0,038 ≈591(N)

R = =Fc+Fqt= 329+591=920(N)Khi tinh được R là cơ sở để tính dộ bên của dao,cũng như tính công suất cầnthiết cung cấp cho bbộ phận cắt,đồnh thời tư các công thức tính lực trên ta thấy khităng vận tốc bánh lệch tâm góc lên thì lực quá tính tăng ,lục cản cắt giảm.Do dố vớimột giả trị nào đố ta có: Fc = Fqt

Khi đó đại lượng ứng suất ở sống dao và các chi tiết chuyển động sẽ đồngnhất và quan trọng hơn là ứng suất nhỏ nhất Fc=Fqt

5,61032,0.038.0.4,2

150.2,1.2,1.14,3

=

⇒

lv d

m

rX M

BL V

π

Đây chính là giá tri ω làm việc tốt nhất.Thoe iện sĩ V>P>Goriatskin thì côngsuất cần thiết cho dao tăng từ (10_12)% công suất chay không hay công suất chi phícho lực quán tính của dao:

Nlv = 1,1Nqtmax

2

12

1.2

1.2

1F qt V d = M dω2r rω = M dω3r2 = 2 2 = )(W)

Nlv = 1,1.403 = 443,4(W)

3.3.2 Động lực học bộ phận xếp dải:

Đối với máy chúng ta thiết kế bộ phân xếp dái gồm 2 bộ truyền xích trên đố cốtrang bị các răng chuyển lúa và các bánh sơ lúa.Thực nghiệm của viện cơ giới hoánông nghiệp cho ta biết máy gặt xếp dải cở nhỏ có tộng lực cản xếp dải váo khoảng(30_50)% lực cản cắt hay Fxd = 50%Fc = 0,5.329 = 164,5 (N)

Tổng lực cản cả bộ phận gặt là Fg = 329 + 164,5 = 493,5(N)

Tứ những giá trị lực tác dụng lên dao ,bộ phận xếp dải ta lấy làm cơ sở xácđịnh kích thước lưỡi dao,bộ phận xếp dải và tính công suất máy

3.3.3 Xác dịnh công suất động cơ toàn máy:

Để xác định công suất toàn máy ta phải xác định công suất từng phần.Ta biếttrong mọi trường hợp công suất động cơ sinh ra phải luôn luôn lốn hơn tổng các côngcản và tổn hao truyền lực.Cụ thể gồm:

+Công suất cản cắt+CCông suất chuyền xếp dải+Công suất cản trên đồng+Công suất tổn hao truyền lực :công cản không khí,lên dốc, quán tính

Ở phần trước đẫ tính được công suất cản cắt nên ta cần xác địng công suất sử dụng cho các tải cồn lại sau đó tính tổng công suất

Công suất còn lại là Ne,tổng quát ta có:1

Pk.Vm≥(Pf +Pxd +Pω ±P i +P j)Vm (3.14)Dấu + trong trường hợp máy lên dốc và tăng tốc

Dấu - trong trường hơp máy giảm tốc và xuống dốc

Me mô mem xoắn của trục dộng cơ

it tổng tỷ số truyền từ động cơ đến bánh xe và it=46,4

ηt tổng hiệu suất truyền lực đối với máy gặt xếp dải cở nhơ thường 0,85 đến0,88 ta chon ηt=0,85

104

(Nm)vớ Ne công suất động cơ (KW)

ne số vòng quay làm việc tốt của trục khuỷu động cơ (v/p),đối với dộnh cơdiezen thường lấy ne=2200(v/p)

Thay tất cả vào công thức Pk ta có:

e k

t t

n r

i N

43,7132200.24,0.047,1

85,0.4,46.10

.047

+Pf =f.G là lực cản phát sinh do biến dạng của lốp và mặt đồng

f hệ số ma sát lăn ,thường f =0,05 đến 0,2 ta chọn f =0,2

G trọng lượng bám của máy,đối với máy gătn xếp dải cở nhỏ có thể coitrọng lượng bám bằng trọng lượng toàn máy,dựa vào máy gặt GR-H1,2 -NAMHỒNG ta lấy khối lượng toàn máy G = 200 (kg) suy ra Pf = 0,2.200 = 40(N)

+Pxd lực xếp dải,đã tinh phần trước Pxd =164,5(N)

+Pω=W.Vm2 là lực cản không khí

W=0,6 đến 1,ta lấy trường hợp cản lớn nhất W=1(Ns2/m2)

Vm vận tốc tiến (m/s),Vm=1,5(m/s),Nên Pω=1.1,52=2,25(N)+Pi=Gsinα, là lực cản lên dốc với αmax=450,thì Pi=200.sin450=141,42(N)+Pj là lực cản quán tính,ta xem máy tịnh tiến đều ,nên j=0, do đó Pj=0

Ở đây chỉ còn lực quán tính chuyển động của dao đã tính ở phần trước

17,

Ntt >2,39(1+,5) = 3,585(cv)Dựa vào điều kiện này ta chọn động cơ theo tiêu chuẩn có công suất :

Sinh viên thực hiện:Phan đình khả_Lớp 98C1A Trang 16

N = 4,5(cv),số vong quay n = 2200(v/p)3.3.4 Định hình dáng kích thước của dao:

a/ Khảo sát vận tốc:Trong quá trình làm việc dao thực hiện 2 chuyểnđộng:chuyển động quay tương đối và chuyển động tịnh tiến theo máy.Do vậy gócnghiên α,tỷ số vận tốc giữa máy và dao ảnh hưởng đến chất lượng cắt của dao

α

tg V V V

V tg

V V

V V

V V

d m d m

m d

m d

−

=

1sin

cos

cossin

Được gọi là hệ số khả năng kéo giữ cây của bộ phận cắt.Mục đích ở đây ta phảichọn α như thế nào để vận tốc đảm bảo

2,10

αα

r

V V

V tg V

d

m m

d

V α

VxV

Sơ đồ khảo sát vận tốc của dao

b/ Khảo sát lực tác dụng lên lưỡi cắt:

Góc giữa hai cạnh sắc của dao và răng :γ =α+β

N1,N2:phản lực pháp tuyến tác dung lên cây của dao và răng

F1,F2:lực ma sát giữ cây với răng và dao

Điều kiện cân băng lực khi cắt cây chiếu lên phương x,y đã chọn trên hình vẽsẽ là:

Ox: N2sinγ −F1−F2cosγ =0

Oy: N1 −N2cosγ −F2sinγ

với F1 =N1tgϕ1 và N2 =F2tgϕ2,

trong đó φ1,φ2:góc ma sát giữa răng vàdao với cây

Nên (3.16) trở thành: N2sinγ −F2cosγtgφ2 ≤F1tgφ

1

2 2

1 1 1 2 2 2

)cos(sin

sin

φ

φγγ

φφ

γ

tg

tg N

N tg

N tg

1

φ

φγγφ

tg

tg tg tg

+

2 1

2 1 2

1 2

1

1

1

φφ

φφγφ

φγ

φφ

tg tg

tg tg tg tg

tg tg

tg tg

Ta có: Góc cạnh sắc: δ = 160 -190

Chiều dày lưỡi dao : e = 2 (mm)

Chiều rộng đáy lớn: t = 76 (mm)Chiều cao phần lưỡi: h = 54,5 (mm)Chiều cao phần chân: ∆h = 25,5 (mm)Chiều rộng dáy nhỏ: b = 16 (mm)

3.4 Tính toán một số bộ phận và cơ cấu chính:

Trên mỗi may khác nhau đều có những bộ phận cơ cấu chính khác nhau.Tuynhiên bất kỳ một máy nào,nông nghiệp nào đều có một bộ phận quan trọng để dẫnđộng các bộ phận,cơ cấu công tác khác đó chính là hộp giảm tốc,đối với máy gặt hộpgiảm tốc quyết định đến tốc dộ cắt và tốc độ di chuyển của máy.Do đó trong phần náychúng ta tính toán và kiểm tra bền hộp giảm tốc của máy.Dư ạ vao sơ đồ động phầntrước ta lập ra được bảng số liệu sau:

Bảng số liệu(hình vẽ)

Tra bảng (2.1)-[2] ta có:

Tính công suất truyền đi: Ni = Ni-1ηi-1

Trong đó: Ni là công suất trên trục thứ i

η i-1 là hiệu suất từ trục (i-1) đến trục i3.4.1 Tính thiết kế các bộ truyền:

3.4.1.1 Tinh bộ truyền đai thang:

1/Chọn loại đai:Do phải làm việc trong môi trường ẩm ướy,nắng mưa thất thườngnên chọn loại đai thang vải cao su làm việc thích hợp hơn.Ta giả thiết vận tốc truyềnV>5(m/s) nên ta có thể chọn loại A hoặc loại B tra theo bảng 5.13-[2]

Kích thước tiết diện (a.h) bảng 5.11-[2] 13.8 17.10,5

2/Định đường kính bánh đai nhỏ,bảng 5.14-[2]:

+Kiểm nghiệm vận tốc của đai

100.60

2200.14,31000

D

Vi có V<Vmax=(20_25),9m/s) nên thoả mãn

3/Đường kính bánh đai lớn :D2 = (1 0,02) 1