NGHIÊN CỨU BỘ PHẬN CẮT HOM CHO MÁY TRỒNG KHOAI MÌ TỰ ĐỘNG

Phương pháp thiết kế mô hình bộ phận cắt hom giống khoai mì kiểu dao quay lưỡi thẳng hướng tâm hai trống dao .... 26 4.2.1Tính toán các thông số hình học cho mô hình bộ phận cắt hom giố

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU BỘ PHẬN CẮT HOM CHO MÁY TRỒNG

KHOAI MÌ TỰ ĐỘNG

Họ và tên sinh viên: NGUYỄN THANH DANH

Ngành: CƠ KHÍ CHẾ BIẾN VÀ BẢO QUẢN NSTP

Niên khóa: 2009 – 2013

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 6/2013

NGHIÊN CỨU BỘ PHẬN CẮT HOM CHO MÁY TRỒNG KHOAI

MÌ TỰ ĐỘNG

Tác giả

NGUYỄN THANH DANH

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng Kỹ sư Ngành Cơ khí chế

biến và bảo quản nông sản thực phẩm

Giáo viên hướng dẫn:

Tiến sĩ Nguyễn Như Nam

Tháng 6 năm 2013

CẢM TẠ

Em xin chân thành cảm tạ:

tận tình, tận tâm dạy dỗ và truyền đạt cho chúng em những kiến thức quý báu trong suốt thời gian học tập tại trường

Em xin chân thành cảm ơn:

Thầy Tiến sĩ Nguyễn Như Nam, giảng viên Khoa Cơ khí – Công nghệ Trường Đại học Nông Lâm TPHCM đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đề tài này

Tập thể sinh viên lớp DH09CC đã nhiệt tình giúp đỡ và đóng góp ý kiến trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài này

TÓM TẮT

Đề tài “ Nghiên cứu bộ phận cắt hom cho máy trồng khoai mì tự động” được tiến hành tại xưởng cơ khí của Bộ môn Máy sau thu hoạch và chế biến từ tháng 2 năm 2013 đến tháng 6 năm 2013

MỤC LỤC

Trang

Trang tựa i

Cảm tạ ii

Tóm tắt iii

Mục lục iv

Danh sách các hình vii

Danh sách các bảng ix

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 1 

1.1.Đặt vấn đề 1 

1.2.Mục đích đề tài 2 

1.3.Nội dung nghiên cứu 2 

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 3 

2.1.Đối tượng nghiên cứu 3 

2.1.1.Cây khoai mì (cây sắn) 3 

2.1.1.1.Lịch sử phát triển 3 

2.1.1.2.Công dụng của cây khoai mì 4 

2.1.1.3.Yêu cầu nông học hom giống khoai mì 5 

2.1.1.4.Một số tính chất cơ lý của cây khoai mì làm hom trồng 6 

2.1.2.Bộ phận cắt hom giống kiểu dao quay lưỡi thẳng hướng tâm hai trống dao 6 

2.1.2.1.Cơ sở lý thuyết quá trình cắt thái vật thể 6 

2.1.2.2.Cấu tạo 12 

2.1.2.3.Nguyên lý làm việc 13 

2.2.Các kết quả nghiên cứu ở trong và ngoài nước về đối tượng nghiên cứu 13 

2.2.1.Các kết quả nghiên cứu ở trong nước về đối tượng nghiên cứu 13 

2.2.2.Các kết quả nghiên cứu ở ngoài nước về đối tượng nghiên cứu 19 

2.3.Ý kiến thảo luận và nhiệm vụ nghiên cứu 20 

2.3.1.Ý kiến thảo luận 20 

2.3.2.Nhiệm vụ nghiên cứu 21 

CHƯƠNG 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22 

3.1.Nội dung nghiên cứu 22 

3.2.Phương pháp nghiên cứu 22 

3.2.1. Phương pháp thiết kế mô hình bộ phận cắt hom giống khoai mì kiểu dao quay lưỡi thẳng hướng tâm hai trống dao 22 

3.2.2. . Phương pháp chế tạo mô hình bộ phận cắt hom giống khoai mì kiểu dao quay lưỡi thẳng hướng tâm hai trống dao 22 

3.2.3.Phương pháp khảo nghiệm 23 

3.2.3.1.Các thông số khảo nghiệm 23 

3.2.3.2.Dụng cụ và phương pháp đo 23 

3.2.3.3.Phương pháp bố trí thí nghiệm 24 

3.2.3.4.Phương pháp xử lý số liệu 24 

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 25 

4.1Cơ sở thiết kế 25 

4.1.1Các dữ liệu thiết kế 25 

4.1.2Xác định bộ phận cắt hom giống khoai mì kiểu sao quay lưỡi thẳng hướng tâm hai trống dao 25 

4.2Tính toán thiết kế mô hình bộ phận cắt hom giống khoai mì kiểu sao quay lưỡi thẳng hướng tâm hai trống dao 26 

4.2.1Tính toán các thông số hình học cho mô hình bộ phận cắt hom giống khoai mì kiều sao quay lưỡi thẳng hướng tâm hai trống dao 26 

4.2.2Tính toán các thông số động học cho mô hình bộ phận cắt hom giống khoai mì kiểu sao quay lưỡi thẳng hướng tâm hai trống dao 35 

4.2.3 Tính toán các thông số động lực học cho mô hình bộ phận cắt hom giống

khoai mì kiểu sao quay lưỡi thẳng hướng tâm hai trống dao 36 

4.3Công nghệ chế tạo 37 

4.3.1Công nghệ chế tạo dao cắt hom 37 

4.3.2Công nghệ chế tạo trục trống dao cắt hom 38 

4.3.3Công nghệ chế tạo trống cắt hom 39 

4.3.4Công nghệ chế tạo khung máy 41 

4.3.5Công nghệ chế tạo bộ phận truyền động 42 

4.3.6Công nghệ lắp rắp 43 

4.3.7Công nghệ sơn máy 44 

CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ ĐỀ NGHỊ 45 

5.1Kết luận 45 

5.2Đề nghị 45 

TÀI LIỆU THAM KHẢO 46 

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.1 Hình ảnh về cây khoai mì

Hình 2.2 Lưỡi dao cắt thái

Hình 2.3 Thí nghiệm cắt trượt của V.P.Goriatxkin

Hình 2.4 Sơ đồ dịch chuyển tương đối của dao với vật liệu

Hình 2.5 Góc cắt thái

Hình 2.6 Sơ đồ cấu tạo của bộ phận cắt hom giống kiểu dao quay lưỡi thẳng

hướng tâm hai trống dao Hình 2.7 Sơ đồ cấu tạo bộ phận cắt hom mía trên máy trồng mía từ nguyên

liệu cây hom Hình 2.8 Lực tác động lên dao trong quá trình cắt hom mía ở trống 1 Hình 2.9 Lực tác động lên dao trong quá trình cắt hom mía ở trống 2 Hình 2.10 Sơ đồ hình học xác định độ biến dạng của hom trong quá trình cắt Hình 2.11 Mô hình thực nghiệm bộ phận cắt kiểu dao quay lưỡi thẳng hướng

tâm hai trống dao của R.N.S Yaday, D Chaudhuri, M.P Sharma, P.R Kamthe và A Tajuddin

Hình 2.12 Bộ phận cắt kiểu dao quay lưỡi thẳng hướng tâm hai trống dao

phục vụ thực nghiệm của R.N.S Yaday, D Chaudhuri, M.P Sharma, P.R Kamthe và Tajuddin

Hình 2.13 Kết quả nghiên cứu thực nghiệm của R.N.S Yaday, D Chaudhuri,

M P Sharma, P R Kamthe và A Tajuddin

Hình 4.1 Thông số hình học trục 1

Hình 4.2 Thông số hình học khung máy

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Đặc tính nông học của một số giống khoai mì Bảng 2.2 Kết quả thí nghiệm cắt trượt (theo V.P.Goriatxkin) Bảng 2.3 Bảng khảo sát biến thiên biến dạng cắt của hom

Bảng 4.4 Các thông số cơ bản của bộ truyền bánh răng trụ

Sắn hiện được trồng trên 100 nước có khí hậu nhiệt đới và cận nhiệt đới thuộc ba châu lục: châu Á, châu Phi và châu Mỹ Latinh Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc xếp sắn là cây lương thực quan trọng ở các nước đang phát triển sau lúa gạo, ngô và lúa mì Tinh bột sắn là một thành phần quan trọng trong chế độ ăn của hơn một tỷ người trên thế giới Đồng thời, sắn cũng là cây thức ăn gia súc quan trọng tại nhiều nước trên thế giới và cũng là cây hàng hóa xuất khẩu có giá trị để chế biến bột ngọt, bánh kẹo, mì ăn liền, ván ép, bao bì, màng phủ sinh học và phụ gia dược phẩm

Hiện nay ở cao nguyên Trung Bộ và miền Đông Nam Bộ ở nước ta, cây khoai mì đã được canh tác ở quy mô vừa và lớn Song, khác với các cây trồng khác như: cây lúa, cây bắp,… đã có quy trình cơ giới hóa canh tác cây trồng tương đối hoàn chỉnh Riêng đối với cây khoai mì, cả quy trình sản xuất nói chung cũng như khâu trồng nói riêng, đa số thực hiện theo phương pháp thủ công có năng suất thấp, chi phí nhân công cao và khó đảm bảo tính thời vụ ở quy mô lớn Do đó, để canh tác khoai mì với quy mô vừa và lớn, một yêu cầu cấp thiết đặt ra là phải tiến hành cơ giới hóa, đưa máy móc vào trong sản xuất từ khâu trồng, chăm sóc, thu hoạch đến chế biến Hiện nay, máy trồng khoai mì đã được nghiên cứu và đưa ra nhiều mẫu Nhưng về năng suất vẫn chưa được cao, do đó cần phải nghiên cứu thêm để nâng cao năng suất của máy nhằm giảm chi phí đặc biệt là ở khâu cắt hom

Được sự đồng ý của ban chủ nhiệm Khoa Cơ Khí Công Nghệ, với sự hướng dẫn tận tình của thầy TS Nguyễn Như Nam đã giúp tôi thực hiện nghiên

MÌ TỰ ĐỘNG”

1.2 Mục đích đề tài

Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu cơ bản bộ phận cắt hom cho máy trồng khoai mì tự động làm cơ sở tính toán thiết kế và chế tạo máy trồng khoai mì

1.3 Nội dung nghiên cứu

 Tìm hiểu kỹ thuật canh tác cây khoai mì

 Tìm hiểu về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bộ phận cắt hom giống

kiểu dao quay lưỡi thẳng hướng tâm hai trống dao

 Tính toán thiết kế và chế tạo bộ phận cắt hom giống kiểu dao quay lưỡi

thẳng hướng tâm hai trống dao

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN

2.1 Đối tượng nghiên cứu

2.1.1 Cây khoai mì (cây sắn)

2.1.1.1 Lịch sử phát triển

Hình 2.1 Hình ảnh về cây khoai mì

Cây khoai mì có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới của châu Mỹ La tinh ( theo Crantz, 1976) và được trồng cách đây khoảng 5.000 năm (CIAT, 1993) Trung tâm phát sinh cây khoai mì được giả thiết tại vùng đông bắc của nước Brasil thuộc lưu vực sông Amazon, nơi có nhiều chủng loại khoai mì trồng và hoang dại ( theo

De Candolle 1886; Rogers, 1965) Trung tâm phân hóa phụ có thể tại Mexico và vùng ven biển phía bắc của Nam Mỹ Bằng chứng về nguồn gốc khoai mì trồng là những di tích khảo cổ ở Venezuela niên đại 2.700 năm trước Công nguyên, di vật thể hiện củ khoai mì ở vùng ven biển Peru khoảng 2000 năm trước Công nguyên, những lò nướng bánh khoai mì trong phức hệ Malabo ở phía Bắc Colombia niên

đại khoảng 1.200 năm trước Công nguyên, những hạt tinh bột trong phân hóa thạch được phát hiện tại Mexico có tuổi từ năm 900 đến năm 200 trước Công nguyên (Rogers 1963, 1965)

Hiện tại, cây khoai mì được trồng trên 100 nước của vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới, tập trung nhiều ở châu Phi, châu Á và Nam Mỹ, là nguồn thực phẩm của hơn 500 triệu người (CIAT, 1993)

kỷ 16 Tài liệu nói tới cây khoai mì ở vùng này là của Barre và Thevet viết năm

1558 Ở châu Á, cây khoai mì được du nhập vào Ấn Độ khoảng thế kỷ 17 ( theo P.G Rajendran et al, 1995) và SriLanka đầu thế kỹ 18 (W.M.S.M Bandara và M Sikurajapathy, 1992) Sau đó, cây khoai mì được trồng ở Trung Quốc, Myamar và các nước châu Á khác ở cuối thế kỷ 18, đầu thế kỷ 19 (Fang Baiping 1992 U Thun Than 1992)

Cây khoai mì đựơc du nhập vào Việt Nam khoảng giữa thế kỷ 18, (Phạm Văn Biên, Hoàng Kim, 1991) Hiện chưa có tài liệu chắc chắn về nơi trồng và năm trồng đầu tiên Cây khoai mì được canh tác phổ biến tại hầu hết các tỉnh của Việt Nam từ Bắc đến Nam Diện tích cây khoai mì trồng nhiều nhất ở vùng Đông Nam

Bộ, vùng Tây Nguyên, vùng núi và trung du phía bắc, vùng ven biển nam Trung

Bộ và vùng ven biển bắc Trung Bộ

2.1.1.2 Công dụng của cây khoai mì

Đối với nhiều nước khoai mì được xem như là cây dự trữ cứu đói, bổ sung cho cây lúa trong những năm mất mùa Về mặt lương thực, khoai mì là nguồn cung cấp chất bột quan trọng cho người dưới hình thức củ tươi luộc chin, nấu với gạo, khoai mì lát khô hay chế biến thành bột khoai, bột năng…

Bột mì sau khi chế biến là thức ăn tốt cho người, có thể thay thế một phần gạo nếu biết chế biến và nấu nướng Khoai mì cung cấp chất lượng bột và năng lượng cho người không kém các hoa màu khác Một số địa phương đã coi khoai

mì là cây chủ lực, sử dụng đến 40 – 50% là khoai mì trong bữa ăn hằng ngày

Ngày nay, trên thế giới đã sử dụng 102.587.000 tấn khoai mì được sản xuất (chiếm 54,83%) làm lương thực thực phẩm Mức sử dụng bình quân là 16,8 kg/người/năm Ở châu Phi và một phần của châu Mỹ La tinh, khoai mì được sử dụng như khẩu phần ăn hằng ngày Hằng năm trên thế giới có khoảng hơn 300 triệu người dùng khoai mì làm lương thực chính

Hiện nay ngoài giá trị làm lương thực, khoai mì là nguyên liệu để chế biến thực phẩm

Khoai mì là nguyên liệu thô phổ biến trong sản xuất tinh bột Bột khoai mì

sử dụng trong công nghiệp thực phẩm (miến, mì sợi, mì ống, bánh tráng, mạch nha, bột mì được sử dụng dùng làm bánh quy, bánh khoai mì, trộn với bột mì làm bánh, kem…), làm giấy và trong công nghiệp dệt, sản xuất hồ dán, bột ngột, dược phẩm, đồ dùng làm nhựa, một số dạng sản phẩm chế biến khác: Cồn…

Khoai mì là nguồn thức ăn gia súc (nuôi heo, trâu, bò, gà, vịt,…) dưới dạng

củ tươi, khô, bã khoai mì Giá thành thức ăn từ khoai mì rẻ nên đem lại hiệu quả kinh tế cho ngành chăn nuôi rõ rệt Năm 2001, có khoảng 50.634.000 tấn khoai mì dùng cho thức ăn chăn nuôi gia súc

Khoai mì là mặt hàng xuất nhập khẩu dưới dạng lát khô, bột khô, dạng viên…

2.1.1.3 Yêu cầu nông học hom giống khoai mì

98-1, KM 98-5, KM 140, KM94 và các giống có năng suất trung bình từ 28 –

30 tấn, hàm lượng tinh bột từ 28% - 30%, dạng cây gọn

 Hom phải được lấy từ các cây to (đường kính hom trung bình từ 2,1 – 4

cm), khỏe, trên những cây mập, nhiều củ to, ít sâu bệnh và trên những đám khoai mì tốt, đều cây

 Các mắt trên hom mì phải còn nguyên vẹn, không bị dập

 Hom mì phải còn tươi, những cây giống không có nhựa ngày tính từ lúc thu

hoạch mủ hay mọc tược dài nên loại bỏ

 Hom mì để trồng phải được lấy từ 1/3 ở đoạn giữa thân cây mì và khi cắt

hom phải dùng các dụng cụ sắt bén

 Xử lý hom trước khi trồng bằng cách nhúng vào các hỗn hợp diệt nấm

Bảng 2.1 Đặc tính nông học của một số giống khoai mì

2.1.1.4 Một số tính chất cơ lý của cây khoai mì làm hom trồng

 Cây giòn, tương đối cứng, thân hình trụ, thẳng nghiêng, cong hay khúc

khuỷu, ở giữa có lõi xốp

2.1.2 Bộ phận cắt hom giống kiểu dao quay lưỡi thẳng hướng tâm hai trống

dao

2.1.2.1 Cơ sở lý thuyết quá trình cắt thái vật thể

Người đặt nền tảng cho việc nghiên cứu về quá trình cắt thái bằng lưỡi dao

là V.P Gơriatskin (1936, [6])

Quá trình cắt thái tạo ra lực cắt hay một áp suất riêng đáng kể giữa lưỡi dao

và vật liệu cắt, dẫn đễn sự phá huỷ mối liên kết giữa các phần vật liệu làm tách rời chúng ra Dao thực hiện quá trình cắt thái có dạng nêm phẳng hoặc nêm không gian Quá trình cắt thái bằng lưỡi dao phụ thuộc nhiều yếu tố như: hình dạng hình học của dao (độ sắc, góc mài, chiều dày và dạng cạnh sắc của dao), đặc tính vật liệu cắt (các tính chất cơ lý vật liệu cắt), các chế độ động học, động lực học của bộ phận cắt, thái,v.v …

Lưỡi dao có thể xem như đỉnh một góc nhị diện được tạo thành bởi những mặt vát Nếu khảo sát dao khi phóng đại lên thì thấy rằng: lưỡi dao không phải là một đường thẳng hình học, bởi vì các mặt vát không cắt nhau để tạo thành góc nhị diện Nghĩa là lưỡi dao có độ dày nhất định

Độ sắc của dao được xác định không phải bằng trị số của góc nhị diện tạo thành bởi những mặt vát mà bằng bản thân chiều dày của lưỡi Nếu nhìn vào đường lưỡi dao khi phóng đại thì nó có dạng một đường răng cưa ít hoặc nhiều (hình 2.2) Hình dạng răng cưa tạo thành do hai nguyên nhân sau đây:

+ Mặt vát được đúc bằng khuôn Hạt của khuôn để lại những rảnh nhỏ và giữa chúng là những gờ nổi Giao tuyến của những mặt không phẳng không thể là một đường thẳng và luôn luôn là một đường răng khía

Be day cua luoi

Hình 2.2 Lưỡi dao cắt thái

+ Nếu mài lưỡi rất sắc mà không có thép hạt mịn thì trong khi mài một số tinh thể được giữ lại và nằm tại chỗ, một số lại tách ra và đó cũng là nguyên nhân sinh ra dạng răng khía

Hình 2.3 Thí nghiệm cắt trượt của V.P Goriatxkin

Sự cắt của dao ngoài tác dụng bề mặt vát nêm còn do chính bằng cạnh sắc lưỡi dao Nguyên lý cơ bản của việc cắt bằng lưỡi đã được V.P.Goriatxkin nghiên cứu Dụng cụ mà ông dùng để nghiên cứu là cân Robecval (hình 2.3)

V.P.Goriatxkin đã phân chia thành hai phương pháp cắt thái: cắt thái chặt

bổ (chặt) và cắt thái có trượt Tương ứng với phương pháp đầu vt=0 còn phương pháp thứ hai vt ≠0 (hình 2.4)

Hình 2.4 Sơ đồ dịch chuyển tương đối của dao với vật liệu

Quá trình khảo nghiệm bộ phận cắt thái cho thấy quá trình cắt thái có trượt làm giảm lực cắt thái và tăng chất lượng thái Thật vậy bằng cách thay đổi các quả cân có trọng lượng thay đổi Ns và hành trình dịch chuyển tương đối của lưỡi dao

trên vật liệu cho kết quả biểu diễn như bảng 2.1 và được mô tả bằng phương trình

có dạng: N3S=const hoặc S = A.e-N

Bảng 2.2 Kết quả thí nghiệm cắt trượt (theo V.P.Goriatxkin)

+ Bất cứ một cạnh sắc dao nào của lưỡi cũng không phải là một đường thẳng

mà trên kính hiển vi ta thấy đều có hình răng cưa Nếu cắt không trượt thì dao đè lên vật liệu, sơ bộ nén chặt trước khi phá huỷ, do đó làm tăng sức cản cắt của nó Nếu khi cắt, lưỡi dao trượt trên vật liệu thì các khía lồi sẽ lấy những phần tử vật liệu, cố định những phần tử này dời khỏi chỗ Giữa những phần tử nằm cạnh nhau

và xen kẻ nhau sẽ phát sinh ra ứng suất kéo pháp tuyến thay cho ứng suất nén Đại

đa số các vật liệu (vật liệu mềm – đàn hôi, dẻo) khi chịu kéo, chịu cắt có sức cản tức thời nhỏ hơn so với khi nén (ép) Nếu ta tạo sự trượt dọc của lưỡi vào quá trình cắt thái thì sự phá huỷ mối liên hệ nguyên thuỷ các phần tử vật liệu bằng cách kéo chứ không phải bằng cách nén

+ Nguyên nhân thứ hai có tính chất hình học Chúng ta khảo sát 1 cm chiều dài của lưỡi dao và một dải vật liệu bị cắt chuyển dịch trên đó Nếu dao chuyển dịch thẳng góc với chiều dài của nó thì đoạn dao sẽ cắt vào vật liệu bị cắt một dải

có chiều dài bằng chiều dài của đoạn lưỡi dao đã cho Nếu cắt có trượt do phải chuyển dịch dưới một góc α đối với pháp tuyến, nên chiều dài dải vật liệu trên 1cm chiều dài lưỡi dao trở nên hẹp hơn Điều này có nghĩa là cùng 1 cm chiều dài

đoạn lưỡi dao thì cắt thái có trượt chỉ phá huỷ một lượng ít hơn các thớ hoặc hạt vật liệu

V.I Gơriatskin đã đưa ra khái niệm áp suất cắt thái riêng của lưỡi dao trên vật thái đượcđịnh nghĩa theo công thức:

Trong đó: N – lực ép pháp tuyến của dao lên vật liệu, [N];

S– chiều dài đoạn lưỡi dao chìm vào vật thái, [cm];

Áp suất phụ thuộc vào độ sắc của dao, góc mài dao, các tính chất cơ lý của vật thái, chế độ động học của dao,…

Độ sắc của lưỡi dao được đo bằng bề dày y của cạnh sắc lưỡi dao Yêu cầu

độ sắc y= 20  40 m Nếu y 100 m coi như dao cùn, cắt thái khó khăn

Hình 2.5 Góc cắt thái

Ta có  =  + 

Góc cắt thái càng nhỏ thì áp suất cắt thái càng bé Tuy nhiên, độ lớn góc

 phụ thuộc vào góc mài dao và góc đặt dao Góc mài dao  nói chung cần nhỏ, nhưng do điều kiện về độ bền nên ở máy thái rau, cỏ, rơm  =12 – 150 (riêng  của tấm kê thái bằng 25 – 300), đối với máy thái củ quả  = 18 – 250

Đối với góc đặt dao  phải tính toán sao cho lớp rau, cỏ, rơm khi được dao thái xong và tiếp tục cuốn vào, sẽ không chạm vào mặt dao, nhằm tránh gây ma sát vô ích

 Khe hở ở giữa cạnh sắc lưỡi dao và cạnh sắc tấm kê

Khe hở  càng bé thì hiệu quả cắt càng cao Khe hở tối ưu đảm bảo sự cắt xảy ra với lực ma sát tối thiểu của lớp vật liệu

Các máy cắt thái kiểu đĩa có khe hở  1 mm Các máy cắt thái kiểu trống

có khe hở  = 1,5 – 4,5 mm

 Điều kiện kẹp vật thái

Khảo sát điều kiện kẹp chặt vật thái khi cắt thái cho thấy rằng điều kiện cần

và đủ để kẹp chặt vật liệu là thoả mãn bất đẳng thức:

Trong đó:  – góc hợp bởi cạnh sắc lưỡi dao thái và cạnh sắc tấm kê;

min – góc ma sát nhỏ nhất giữa dao, tấm kê với vật liệu thái

Dao có chất lượng tốt thì lâu cùn, thái tốt, khi đó công để lưỡi dao nén lên vật thái sẽ tốn ít hơn và công cản cắt thái cũng nhỏ hơn

 Độ bền và chất lượng của vật thái

Vật thái có độ bền cao thì khó cắt thái Đặc biệt độ ẩm W của vật thái ảnh hưởng đến áp suất cắt thái riêng q

Vận tốc góc của dao thái ảnh hưởng đến quá trình cắt thái Nếu vận tốc quá lớn thì gây lên va đập, còn vận tốc quá bé thì công chi phí cho nén nhiều

 Điều kiện trượt của lưỡi dao trên vật thái

Điệu kiện cắt thái có trượt của lưỡi dao trên vật thái được xác định trên cơ

sở phân tích vật lý quá trình cắt thái bằng lưỡi dao như sau:

1

3

4

Hình 2.6 Sơ đồ cấu tạo của bộ phận cắt hom giống kiểu dao quay lưỡi thẳng

hướng tâm hai trống dao

1 Trục trống dao cắt hom; 2 Bộ phận truyền động bánh răng trụ răng thẳng;

3 Dao cắt hom; 4 Ru lô kẹp

2.2 Các kết quả nghiên cứu ở trong và ngoài nước về đối tượng nghiên cứu 2.2.1 Các kết quả nghiên cứu ở trong nước về đối tượng nghiên cứu

Bộ phận cắt kiểu dao quay lưỡi thẳng hướng tâm hai trống dao chỉ bắt đầu được nghiên cứu vào năm 2008, khi nước ta nhập máy trồng mía từ nguyên liệu cây hom từ Thái Lan Trước đó ở trong nước chưa có bất cứ thông tin nào về bộ phận cắt này Ngay cả ở những công trình biên soạn, hay bất cứ tạp chí, tập san,

kỷ yếu hội nghị khoa học chuyên ngành ở trong nước không có một công trình khoa học công bố hay giới thiệu về bộ phận cắt kiểu dao quay lưỡi thẳng hướng tâm hai trống dao

Từ mẫu máy trồng mía nhập, các nhà sản xuất cơ khí trong nước thực hiện

“thiết kế ngược”, hay chép mẫu về bộ phận cắt kiểu dao quay lưỡi thẳng hướng tâm hai trống dao cho các máy trồng mía Sản phẩm máy trồng mía có bộ phận cắt kiểu dao quay lưỡi thẳng hướng tâm hai trống dao cho các máy trồng mía do trong nước sản xuất đầu tiên phải kể đến công ty Cơ khí Tây Ninh Từ mẫu máy của công ty Cơ khí Tây Ninh, nhiều đơn vị sản xuất cơ khí trong nước tiếp tục “thiết

kế ngược” theo mẫu máy của công ty Cơ khí Tây Ninh đã “thiết kế ngược trước đó”

Đầu năm 2013, TS Nguyễn Như Nam và ThS Lê Văn Cựu, lần đầu tiên đã

có công bố những nghiên cứu đầu tiên về lý thuyết và thực nghiệm về bộ phận cắt kiểu dao quay lưỡi thẳng hướng tâm hai trống dao với đối tượng cắt là cây mía tại

Hội thảo cơ khí toàn quốc lần thứ 3 tổ chức tại trường đại học Công nghiệp Hà Nội Mô hình cắt được trình bày như hình 2.7

Hình 2.7 Sơ đồ cấu tạo bộ phận cắt hom mía trên máy trồng mía

từ nguyên liệu cây hom

Mô hình động lực học quá trình cắt khi bỏ qua lực quán tính, biểu diễn như hình 2.8 và 2.9 lần lượt cho hai trống dao

Các dao cắt của hai trống dao có dạng nêm ăn sâu vào cây hom Chuyển động quay của trống dao bị cản bởi các lực được tổng hợp từ các lực sau: lực liên kết của vật liệu cắt ( là cây hom), lực xuất hiện trong biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo của vật liệu cắt, lực ma sát giữa dao và nguyên liệu

Hình 2.8 Lực tác động lên dao trong

quá trình cắt hom mía ở trống 1

Hình 2.9 Lực tác động lên dao trong

quá trình cắt hom mía ở trống 2

Mô men cắt ở các trống dao là:

– lực xuất hiện khi phân chia vật liệu Nó phụ thuộc vào độ bền (cả độ cứng) của vật liệu, vào hình dạng dao, vào vận tốc và quỹ đạo chuyển động của dao;

– các lực ma sát xuất hiện trên bề mặt cắt và trên mặt phẳng dưới của

bề mặt dao Nó phụ thuộc vào áp lực có được bởi biến dạng của vật liệu, phụ thuộc vào lực dính bám và lực ma sát giữa dao và vật liệu cắt, vào độ gồ ghề của

bề mặt dao, vào vật liệu làm dao, vào hình dạng và quỹ đạo chuyển động của dao

chỉ xuất hiện khi hiện hữu lực N1

Vì độ biến dạng đàn hồi theo chiều dọc hom mía cắt nhỏ, nên nếu góc hợp bởi bán kính quay tính đến đỉnh dao với bề mặt bên trên của dao nhỏ hơn góc quay của dao hợp bởi bán kính quay tính đến đỉnh dao với phương ngang thì sẽ tạo ra khoảng không giữa bề mặt dao và cây hom ở phía trên Vì vậy các lực N1 F1

, không xuất hiện Trường hợp này xuất hiện tùy thuộc vào cấu tạo dao, bán kính của trống dao, đường kính cây hom và xảy ra vào giai đoạn đầu quá trình cắt và kết thúc khi bề mặt dao bắt đầu chạm vào

bề mặt tiết diện hom mía vừa được cắt

Trong công trình khoa học này, các tác giả đã đi sâu nghiên cứu độ biến dạng của đối tượng cắt với dao cắt được mô phỏng dạng tấm phỏng có bề dày bằng 0, hay bỏ qua biến dạng cắt hom mía do chiều dày dao gây nên

Thời điểm ban đầu lưỡi dao chạm vào cây hom tại điểm A (hình 2.10) Khi dao quay được một góc , lúc này lưỡi dao dịch chuyển đến điểm M Điểm A dịch chuyển đến điểm A’ Phần trên cây hom có mặt cắt bởi dao theo A’M, còn phần

dưới bị dao ép theo IM Độ dài đoạn A’I chính là biến dạng cắt của hom mía do quá trình cắt tạo nên

Xét tam giác IA’M ta có:

Trong đó: y = A’I – độ biến dạng cắt của hom mía;

phương ngang;

0 – góc quay của bán kính trống dao hợp bắt đầu cắt;

 – góc quay của trống dao tại thời điểm xét

Dễ thấy:

Hình 2.10 Sơ đồ hình học xác định độ biến dạng của hom trong quá trình cắt

Trong đó: R – bán kính tính trống dao;

d – đường kính cây hom

y = [R.cos(0 – ) – (R – d/2) ] tan(0 – )

y = [R sin(0 – )] – (R – d/2) tan(0 – ) (2.7) Khảo sát (2.7) để tìm ymax

Lấy đạo hàm hai vế (2.7) theo 

y’ () = [– R.cos(0 – ) + (R – d/2)/cos2(0 – )]

R2

dRcos(

Bảng 2.3 Bảng khảo sát biến thiên biến dạng cắt của hom

 0 

0 – arccos3

R2

y’= [ – R.cos(0)] + [(R – (d/2)]/cos2(0)

d

 0

Dấu y’ trong đoạn xét chính là dấu tại  = 0 Tại  = 0 có:

y’= – R.cos0 + (R – d/2)/cos20

y’= –R + R – (d/2)

Vậy trong khoảng 0 – arccos3

R2

d

R  0 có y’  0

d

) – (R – d/2) tan(arccos3

R2

d

R) (2.10) Biến dạng của hom do chiều dày dao cắt hom gây nên là:

Vì góc (0 – )  900, nên theo biểu thức (3.7), biến dạng yh của hom do

bề dày h của dao cắt gây lên đạt cực đại tại thời điểm dao cắt cắt hết phần mài dao

và sau đó sẽ giảm dần cho đến khi bằng chiều dày dao Do góc quay của dao  không lớn, nên yh biến đổi ít

Nếu thời điểm đạt độ biến dạng cực đại ymax mà dao đã cắt hom qua phần góc mài dao thì tổng biến dạng đặt vào hom cực đại có thể tính theo công thức gần đúng sau:

max  R.sin(arccos3

R2

d

R) – (R – d/2) tan(arccos3

h

 (2.12)