Nghiên cứu động học và xác định các thông số công nghệ của hệ dao cắt ảnh hưởng đến chất lượng cắt vớt rong, cỏ dại, lục bình

Bùi Trung Thành chủ nhiệm đề tài NCKH “ Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống máy, thiết bị cắt rong, cỏ dại, vớt bèo tây, rác thải nổi trong lòng kênh, mương, hồ chứa nước” và là chủ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM

- -

NGUYỄN MINH CƯỜNG

NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC VÀ XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ CỦA HỆ DAO CẮT ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG CẮT - VỚT

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS Trần Doãn Sơn ………

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)

1 PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc – Chủ tịch

2 TS.Tôn Thiện Phương – UVPB 1

3 TS.Phạm Hữu Lộc – UVPB 2

4 PGS.TS Lưu Thanh Tùng - UV

5 PGS.TS Bùi Trọng Hiếu - UVTK

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Bộ môn quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

- -oOo -

Tp HCM, ngày tháng năm 2018

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên: Nguyễn Minh Cường

Ngày, tháng, năm sinh: 08 – 02 – 1977

Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí

MSHV: 1570302 Nơi sinh: Tây Ninh

Mã số: 60520103

1- TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC VÀ XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ CỦA HỆ DAO CẮT ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG CẮT - VỚT RONG, CỎ DẠI, LỤC BÌNH

2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:

1 Khảo sát và phân tích đặc tính cơ lý của cây rong, cỏ dại, lục bình mọcdưới nước

2 Tìm hiểu tổng quan về dao cắt và cấu tạo dao cắt các cây thực vật thânmềm và thân cứng trong máy nông nghiệp

3 Nghiên cứu, tính toán thiết kế, chế tạo hệ dao cắt – vớt rong, cỏ, lục bình

4 Khảo nghiệm xác định hệ số động học dao và các thông số công nghệ của

hệ dao cắt ảnh hưởng đến chất lượng cắt - vớt rong, cỏ dại, lục bình

3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 20/08/2018

4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 03/12/2018

5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi đầy đủ học hàm, học vị):

Lời cảm ơn

Sau gần hai năm học tập tại Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM, em được sự chỉ bảo, hướng dẫn tận tình của Thầy Cô trong Khoa Cơ Khí cũng như Thầy Cô khác trong Trường Đến nay, nhân trong luận văn tốt nghiệp,

em xin được bày tỏ sự cảm ơn đối với tất cả thầy cô, những người không chỉ giúp em nắm bắt kiến thức mà còn định hướng cho em trong việc tìm hiểu, tiếp cận và nghiên cứu tri thức

Trong quá trình thực hiện luận văn, em được sự hướng dẫn tận tình của PGS.TS Trần Doãn Sơn và sự giúp đỡ của PGS.TS Bùi Trung Thành chủ

nhiệm đề tài NCKH “ Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống máy, thiết bị cắt rong,

cỏ dại, vớt bèo tây, rác thải nổi trong lòng kênh, mương, hồ chứa nước” và là chủ nhiệm dự án “Hoàn thiện, thiết kế, chế tạo máy cắt - vớt rong, cỏ dại, lục bình loại máy B2.4 và máy B3.0” góp ý thẳng thắng để em có thể từng bước hoàn thiện luận văn Mặc dù đã xem xét chỉnh sửa nhiều lần nhưng trong đề tài không tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận được những đánh giá của quí Thầy Cô để sau này em tự nâng cao kiến thức và áp dụng những nhận xét đó trong quá trình nghiên cứu sau này

Tác giả

Nguyễn Minh Cường

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Hệ dao cắt – vớt rong, cỏ, lục bình là một trong số những bộ phận quan trọng

của máy cắt vớt rong cỏ, lục bình dưới nước thuộc dự án sản xuất thử nghiệm “Hoàn

thiện, thiết kế, chế tạo máy cắt - vớt rong, cỏ dại, lục bình cỡ nhỏ trên kênh, mương cấp thoát nước khu vực thành phố Hồ Chí Minh” Trong giới hạn của dự

án sản xuất thử nghiệm này tác giả tập trung vào vấn đề nghiên cứu lựa chọn kiểu dao cắt, tính toán thiết kế dao cắt – vớt rong, cỏ dại, lục bình trong môi trường dưới nước trong điều kiện là mật độ rong, cỏ dại, lục bình dày đặc đan sen chồng chất lên nhau trong lòng kênh, sông, hồ

Tác giả đã tiến hành khảo sát các loại rong, cỏ, lục bình đo đạc xác định đặc điểm cơ lý tính của rong cỏ, lục bình (đối tượng làm việc của dao cắt), lý thuyết cắt thái có tấm kê kiểu tông đơ theo các nội dung: tìm hiểu bộ phân cắt thái có tấm kê, động học của hệ dao, bộ phận cắt uốn nghiêng cây từ đó tiến hành tính toán và xác định hình dạng kích thước lưỡi dao, lực tác dụng lên dao và công suất tiêu thu cho dao cắt Việc tính toán thiết kế dao cắt- vớt rong, cỏ dại, lục bình đã đảm bảo mục tiêu cắt sạch được rong, cỏ dại, lục bình dưới mặt nước, các chế độ làm việc của dao đồng bộ với vận tốc tiến của máy di chuyển trong lòng kênh, sông…

Hệ dao cắt rong cỏ lục bình đã được tiến hành thực nghiệm cắt vớt rong, cỏ, lục bình trên kênh 1 tại Quận Bình chánh Tp.HCM và tại kênh bao của Vườn Quốc gia U Minh Thượng tỉnh Kiên Giang, đồng thời xác định được các thông số công nghệ chính ảnh hưởng đến chất lượng cắt – vớt rong, cỏ, lục bình

SUMARY OF THE THESIS

The system of cutting - picking seaweed, grass, water hyacinth is one of the important parts of lawn mower cutters, water hyacinth under trial project

"Complete, design, picking weeds, weeds, small hyacinths on canals, drainage ditches in Ho Chi Minh City” Within the scope of this pilot production project, the author focuses on cutting edge research, knife design, salvage of weeds, weeds, and water hyacinth under the condition that Weeds, weeds, dense water hyacinths weaving together in the canals, rivers, lake

The author conducted a survey of cutter types, the engineering design of the selected cutters for aquatic plant/weed harvesters A survey on the physical properties of grass seaweed, water hyacinth (workpiece of cutter) Such a survey constitutes a basis for the study of cutter types: the theory of plate-based shearing, the dynamics of cutters, the channeling and grasping of cutters Accordingly, the calculation was carried out to determine the shape, the dimensions of the cutting baldes, the forces acting on the cutters and the power required by the cutters The design of such a cutter has to insure cutting ability, its efficiency Cutting, conveying, lift and propulsion system must be easily adjustable for the harvesting and handling of different density materials, working modes of knives synchronized with the speed of moving machine in the canal, river

The cutters system of the aquatic plant harvester machine, weed, water yacinth were tested on th canal 1, district Bình chánh, HCM city and canals of U Minh Thượng National Park identified the technology parameters that affect the quality of cutting and harvesting weeds and water hyacinth

LỜI CAM ĐOAN

Luận văn này do tôi nghiên cứu và thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của Thầy PGS.TS Trần Doãn Sơn

Để hoàn thành luận văn này, tôi đã sử dụng những tài liệu được ghi trong mục Tài liệu tham khảo, ngoài ra không sử dụng bất cứ tài liệu tham khảo nào khác

mà không được ghi Các kết quả và số liệu nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tp.Hồ Chí Minh, ngày 03 tháng 12 năm 2018

Nguyễn Minh Cường

MỤC LỤC

TÓM TẮT LUẬN VĂN 5

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 11

1.1 Đặt vấn đề 11

1.2 Tính cấp thiết của đề tài 13

1.3 Mục tiêu của luận văn 13

1.4 Nội dung thực hiện của luận văn 14

1.5 Giới hạn nội dụng nghiên cứu 14

1.6 Ý nghĩa khoa học của luận văn 14

1.7 Ý nghĩa thực tiễn của luận văn 14

1.8 Phương pháp nghiên cứu 15

1 9 Nội dung chính của luận văn dự kiến 15

CHƯƠNG 2 : 16

TỔNG QUAN VỀ DAO CẮT CÂY THỰC VẬT THÂN MỀM 16

2.1 Cơ sở lý thuyết của quá trình cắt thái bằng lưỡi dao 16

2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cắt thái 19

2.2.1 Áp suất cắt thái riêng 19

2.2.2 Độ sắc lưỡi dao 20

2.2.3 Góc cắt thái α 20

2.2.4 Khe hở giữa cạnh sắc lưỡi dao và cạnh sắc tấm kê 20

2.3 Các bộ phận làm việc và cơ cấu dùng để cắt thái 20

2.3.1 Các hình dạng dao cắt cơ bản 20

2.3.2 Các dạng lưỡi cắt cơ bản 21

2.3.3 Các dạng chuyển động của dao cắt 22

2.3.4 Các dạng cắt của dao chủ yếu 22

2.4 Tình hình nghiên cứu ứng dụng cụm dao cắt thái có tấm kế trong nước và trên thế giới 23

2.4.1 Khảo sát, tìm hiểu nguyên tắc làm việc một số dao cắt trên máy thu hoạch 23 2.4.2 Tình hình nghiên cứu dao cắt rong cỏ trên thế giới 25

2.4.3 Tình hình nghiên cứu dao cắt có tấm kê trong nước 26

2.5 Khảo sát, tìm hiểu đặc tính cây rong, cỏ dại, lục bình 28

2.5.1 Rong đuôi chồn 28

2.5.2 Rong Hydrilla 29

2.5.3 Cây lục bình (Lộc bình) 30

2.6 Khảo sát hiện trạng rong cỏ, lục bình trong lòng kênh mương tại Rạch Cầu Bưng, kênh số một khu vực Hóc Môn Bắc Bình Chánh và Sông Vàm Thuật, Q12

thành phố Hồ Chí Minh 31

2.7 Nhu cầu nghiên cứu 33

CHƯƠNG 3 : 34

LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH CẮT THÁI CÓ TẤM KÊ 34

3.1 Nguyên lý cắt thái [1] 34

3.2 Cơ cấu chuyển động cho bộ phận cắt [1] 35

3.3 Đường đặc tính động học của dao [1] 35

3.4 Vận tốc làm việc của dao [1] 37

3.4.1 Chất lượng dao cắt phụ thuộc 38

3.4.2 Vận tốc cắt ban đầu và vận tốc cắt kết thúc 39

3.5 Hiện tượng cắt uốn nghiêng cây, cắt trùng và cắt sót [1] 41

3.5.1 Hiện tượng cắt uốn nghiêng cây 41

3.5.2 Hiện tượng cắt sót 45

3.5.3 Hiện tượng cắt trùng 45

3.6 Lực tải cạnh sắc của dao [1] 46

3.7 Diện tích dao chạy hai lần [1] 48

3.9 Lực tác dụng lên dao [1] 52

3.10 Năng suất và công suất của cụm dao cắt theo lý thuyết [1] 54

CHƯƠNG 4 : 55

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 55

HỆ DAO CẮT – VỚT RONG CỎ LỤC BÌNH DƯỚI NƯỚC 55

4.1 Chọn phương án thiết kế 55

4.2 Lựa chọn sơ bộ hệ dao cắt 55

4.3 Hoạt động hệ dao cắt gắn theo máy 56

4.4 Các thông số yêu cầu của dự án 57

4.5 Cơ cấu chuyển động cho bộ phận cắt 57

4.6 Kích thước cơ bản của dao 57

4.7 Tính toán các bộ phận làm việc chính của cụm dao máy cắt rong, cỏ dại 59

4.7.1 Lực tải cạnh sắc của dao 59

4.7.2 Diện tích dao chạy hai lần 60

4.7.3 Năng suất và công suất của cụm dao cắt theo lý thuyết 61

3.8 Tính bền lưỡi dao cắt 62

3.9 Tính toán mối lắp dao bằng bulông 62

4.10 Tính toán thiết kế bộ dao dứng 64

4.10.1 Thanh lắp dao di động bộ dao đứng 64

4.10.3 Lực tác dụng lên bộ truyền bộ dao đứng 68

4.10.4 Tiết diện thanh truyền của cơ cấu tay quay dao đứng 69

4.10.5 Tiết diện tay quay dao đứng 70

4.10.6 Công suất động cơ cho bộ dao đứng 71

4.11 Tính toán thiết kế bộ dao ngang 71

4.11.1 Thanh lắp dao di động bộ dao ngang 71

4.11.2 Tấm đế bắt dao cố định bộ dao ngang 73

4.11.3 Lực tác dụng lên bộ truyền bộ dao ngang 75

4.11.5 Ttiết diện tay quay dao ngang 77

4.11.6 Công suất động cơ cho bộ dao ngang 78

CHƯƠNG 5: 79

KHẢO NGHIỆM HỆ DAO CẮT – VỚT RONG, CỎ DẠI, LỤC BÌNH 79

5.1 Yêu cầu đối với thực nghiệm 79

5.2 Khảo nghiệm không tải 79

5.2.1 Qui trình khảo nghiệm không tải 79

5.2.2 Kết quả hoạt động 79

5.3 Khảo nghiệm có tải 80

5.3.1 Hệ thống chỉ tiêu và phương pháp đánh giá 80

5.3.2 Xác định mật độ rong, cỏ, lục bình 81

5.3.3 Khảo nghiệm vận tốc hệ dao cắt và vận tốc tiến của máy 84

5.3.4 Khảo nghiệm hệ dao cắt – vớt, rong, lục bình của máy cắt – vớt, rong, lục bình 91 CHƯƠNG 6: 101

NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN 101

6.1 Nhận xét 101

6.2 Kết luận 101

5.3 Hướng phát triển của đề tài 102

PHỤ LỤC II 1 PHỤ LỤC HÌNH ẢNH iii

2 PHỤ LỤC BẢNG BIỂU v

3 PHỤ LỤC SPSS XÂY DỰNG MÔ HÌNH vi

4 PHỤ LỤC HÌNH ẢNH QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI ix

5 PHỤ LỤC BẢN VẼ HỆ DAO CẮT xii

Chương 1: MỞ ĐẦU

1.1 Đặt vấn đề

Từ trước đến nay việc cắt-vớt rong, cỏ, vớt bèo lục bình và rác thải nổi trong lòng kênh, mương cấp, tiêu nước và giao thông thủy ở các tỉnh trong cả nước đều làm bằng lao động thủ công, năng suất thấp, không thể giải quyết hết các tuyến, vừa dọn xong đầu này thì vài tháng sau rong cỏ lại tiếp tục phát triển trở lại ở đầu kia

Rong, cỏ, rác thải nổi, bèo lục bình và các loại thực vật sinh sống chen nhau, phát triển lâu ngày dưới lòng kênh, lòng hồ làm giảm vận tốc dòng chảy, giảm lưu lượng cấp, thoát nước, giảm sức chứa nước trong lòng kênh, lòng hồ, cũng như làm mất thẩm mỹ, mất vệ sinh môi trường trong các kênh rạch, làm cản trở giao thông đường thuỷ, gây ngập úng, lụt cục bộ khu vực nội thành và ngoại thành của TP Hồ Chí Minh, ngoài ra chúng còn làm ô nhiễm môi trường nguồn nước sinh hoạt dọc tuyến kênh, cản trở môi trường sống các loài thủy sinh

Những trở ngại của rong, cỏ lục bình rác trên tuyến kênh, mương dẫn nước…và các trạm bơm thuỷ lợi, thủy điện đang gây bức xúc cần phải giải quyết kịp thời

Hình 1 1 Lục bình dày đặc ở lưu vực sông

Vàm Thuật, quận 12

Hình 1.2 Lục bình dày đặc ở lưu vực kênh Liên Vùng, quận Bình Chánh Hàng năm Công ty Quản lý và khai thác Công Thuỷ Lợi Tp.HCM, Vườn Quốc Gia U Minh Thượng, Các Công ty Công ích đều phải tổ chức ra quân để bảo trì dọn

vệ sinh lòng kênh, mương nhưng phần lớn chỉ làm tạm, không làm triệt để theo mong muốn, do không có phương tiện máy móc nên toàn bộ việc cắt-vớt rong, cỏ, thu dọn rác nổi, bèo tây trên kênh, mương hồ thuỷ lợi và vận chuyển lên bờ đều phải làm bằng lao động thủ công rất khó khăn, rất vất vả Do kích thước của rong và

cỏ dại, bèo tây, rác thải nổi vừa cồng kềnh vừa có khối lượng lớn nên năng suất và chất lượng công việc rất thấp, công việc làm vệ sinh không đạt hiệu quả như mong muốn

Hình 1 3: Lao động thủ công vớt lục bình chống muỗi khu vực Bình Thạnh, TPHCM

Để giải quyết vấn đề trên, một số địa phương đã sử dụng thuyền, xà lan kết hợp với lao động thủ công để cắt dọn rong cỏ dại Tuy nhiên giải pháp này chỉ mang tính tạm thời vì hầu hết các công việc này phần lớn sử dụng bằng lao động thủ công rất nặng nhọc Do kích thước của rong cỏ, lục bình vừa cồng kềnh vừa có khối lượng lớn nên năng suất và chất lượng công việc rất thấp Mặt khác khi cắt rong cỏ, người ta phải đóng kín các cửa van cấp nước lại để làm cạn nước trên toàn tuyến kênh, hồ, mương Việc ngưng cấp nước để làm vệ sinh trong nhiều ngày đã gây trở ngại cho sản xuất nông nghiệp và sinh hoạt dọc theo toàn bộ tuyến kênh, mương, hồ đi qua Trong khi ở các nước như Mỹ, Canada và Hà Lan người ta dùng các máy cắt-vớt rong cỏ chuyên dùng để cắt rong cỏ đem lại hiệu quả kinh tế cao, tạo cảnh quan môi trường tốt

Giải pháp đặt ra là cần phải nghiên cứu tính toán hoàn thiện thiết kế một máy cắt –vớt rong cỏ, lục bình chuyên dùng thực hiện cơ giới hoá việc cắt-vớt rong cỏ, lục bình thay thế lao động thủ công, nâng cao năng suất và hiệu quả cắt-vớt rong cỏ, lục bình dưới nước Một trong những bộ phận chính của máy cắt-vớt rong, lục bình

là hệ dao cắt-vớt rong cỏ, lục bình dưới nước

Vấn đề này thuộc một phần nội dung đã được nghiên cứu trong dự án sản xuất

“Hoàn thiện, thiết kế, chế tạo máy cắt - vớt rong, cỏ dại, lục bình loại máy B2.4

và B3.0” cho Công ty TNHH MTV Quản lý khai thác công trình thủy lợi TpHCM Nhiệm vụ chủ nhiệm dự án đặt ra cho tác giả là:

+ Lựa chọn nguyên lý cắt rong cỏ, lục bình trên kênh rạch, sông, hồ

+ Nghiên cứu, tính toán thiết kế hệ dao cắt – vớt rong, cỏ dại, lục bình đảm bảo độ tin cậy và chất lượng cắt cắt – vớt rong, cỏ dại, lục bình trên kênh, rạch + Nghiên cứu động học và xác định các thông số chính của hệ dao cắt ảnh hưởng đến chất lượng cắt – vớt rong, cỏ dại, lục bình có đan xen các cây thực vật thân gỗ, cỏ lau, cỏ dại mọc lan từ bờ ra mặt sông

1.2 Tính cấp thiết của đề tài

- Hiện nay các Công ty khai thác công trình thủy lợi, các Công ty vệ sinh công ích của các Tỉnh, Thành phố đều phải tổ chức cắt vớt rong, cỏ lục bình, dọn vệ sinh lòng kênh, mương hồ chứa nước đều phải làm bằng lao động thủ công rất khó khăn, vất vả vì vậy nhu cầu về vấn đề cơ giới hoá dùng máy cắt rong cỏ, lục bình dưới nước là rất lớn

- Hệ dao cắt của máy cắt – vớt rong, cỏ dại, lục bình là bộ phận đầu tiên được nghiên cứu, hoàn thiện trong quá trình thiết kế máy cắt – vớt rong, cỏ dại, lục bình đáp ứng yêu cầu kênh rạch tại thành phố Hồ chí Minh

1.3 Mục tiêu của luận văn

- Nghiên cứu động học, tính toán hoàn thiện thiết kế, chế tạo hệ dao của máy

cắt - vớt rong, cỏ, lục bình trên kênh rạch, sông

- Khảo nghiệm, xác định các thông số công nghệ của hệ dao cắt ảnh hưởng

đến quá trình cắt – vớt rong, cỏ dại, lục bình

1.4 Nội dung thực hiện của luận văn

Để thực hiện được muc tiêu trên nhiệm vụ chính của luận văn dự kiến bao gồm các nội dung cần giải quyết như sau :

5 Khảo sát và phân tích đặc tính cơ lý của cây rong, cỏ dại, lục bình mọc dưới nước

6 Tìm hiểu tổng quan về dao cắt và cấu tạo dao cắt các cây thực vật thân mềm và thân cứng trong máy nông nghiệp

7 Nghiên cứu, tính toán thiết kế, chế tạo hệ dao cắt – vớt rong, cỏ dại, lục bình dưới nước

8 Khảo nghiệm xác định động học dao và các thông số công nghệ của hệ dao cắt ảnh hưởng đến quá trình cắt rong cỏ, lục bình trên sông

1.5 Giới hạn nội dụng nghiên cứu

- Đề tài giới hạn trong phạm vi nghiên cứu, thực nghiệm theo nhiệm vụ của

dự án sản xuất “Hoàn thiện, thiết kế, chế tạo máy cắt - vớt rong, cỏ dại, lục bình

loại máy B2.4 và máy B3.0” cho Công ty TNHH MTV Quản lý khai thác công

trình thủy lợi TpHCM

1.6 Ý nghĩa khoa học của luận văn

Trên cở sở lý thuyết cắt thái ứng dụng vào quá trình tính toán thiết kế hoàn

thiện hệ dao cắt rong cỏ, lục bình dưới nước, khảo nghiệm xác định đặc tính động học dao và các thông số chính của hệ dao cắt ảnh hưởng đến quá trình cắt vớt rong

cỏ, lục bình trên kênh, rạch, sông

1.7 Ý nghĩa thực tiễn của luận văn

- Ứng dụng kết quả nghiên cứu hệ dao cắt rong, cỏ lục bình dưới nước trong

lòng kênh, mương vào dự án “Hoàn thiện, thiết kế, chế tạo máy cắt - vớt rong, cỏ

dại, lục bình loại máy B2.4 và máy B3.0” cho Công ty TNHH MTV Quản lý khai

thác công trình thủy lợi TpHCM” mà tác giả cùng tham gia thực hiện với tư cách

thành viên thiết kế, giám sát chế tạo, vận hành chuyển giao

- Giải phóng lao động nặng nhọc trong việc dọn vệ sinh kênh mương hàng năm ở các công ty khai thác công trình thuỷ lợi

- Mặt nước trên kênh rạch, sông ngòi thông thoáng làm cho môi trường trên sông kênh, rạch, hồ chứa nước được cải thiện và trở nên sạch sẽ Môi trường sống trở nên xanh và sạch hơn

1.8 Phương pháp nghiên cứu

- Kế thừa các công trình, kết quả nghiên cứu của các tác giả trong và ngoài nước trong lãnh vực nghiên cứu loại dao cắt, cấu tạo dao cắt các cây thực vật thân mềm và thân cứng trong máy nông nghiệp

- Trên cở sở xác định lý thuyết quá trình cắt rong cỏ dưới nước, nghiên cứu, tính toán thiết kế cụm dao cắt rong cỏ dưới nước

- Sử dụng chương trình Autocad release 2014 để thiết kế cụm dao cắt và các thiết

bị hỗ trợ

- Sử dụng phần mềm statgraph 7.0 và SPSS – 16.0 xử lý số liệu thí nghiệm, từ

đó xác định đặc tính động học dao và các thông số chính của cụm dao cắt ảnh hưởng đến quá trình cắt rong cỏ dưới nước

1 9 Nội dung chính của luận văn dự kiến

Chương 2 :

TỔNG QUAN VỀ DAO CẮT CÂY THỰC VẬT THÂN MỀM

Quá trình cắt thái diễn ra bởi dao có dạng nêm phẳng hoặc nêm không gian Lực cắt vào gây một áp suất riêng đáng kể giữa lưới dao và vật liệu cắt, dẫn đến sự phá hủy mối liên kết giữa các phần vật liệu làm tách rời chúng ra Quá trình cắt thái phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: Hình dạng hình học của dao (độ sắc, góc mài, chiều dày và dạng cạnh sắc của dao), đặt tính vật liệu cắt (các tính chất của cơ lý vật liệu cắt), các chế độ động học, động lực học của bộ phận cắt, thái…

2.1 Cơ sở lý thuyết của quá trình cắt thái bằng lưỡi dao

Các bộ phận làm việc của những máy cắt thái (rau, cỏ, rơm, củ quả) thường dựa theo nguyên lý cắt thái bằng cạnh sắc của lưỡi dao 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

(y - bề dầy của lưỡi dao) Hình 2 1: Lưỡi dao

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 ta nhìn vào

đường lưỡi dao khi phóng đại thì nó có dạng một đường răng cưa ít hoặc nhiều (có dạng chấu) Hình răng cưa được tạo thành do hai nguyên nhân sau đây:

- Mặt vát được đúc bằng khuôn, hạt của khuôn để lại rãnh 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

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 là nguyên nhân sinh ra đường răng khía 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 Theo V.P.Goriatxkin cắt thái được chia thành 2 phương pháp chính sau: Cắt thái chặt bổ và cắt thái có trượt

Hình 2 2: Sơ đồ dịch chuyển tương đối của dao với vật liệu Quá trình thí nghiệm cho thấy quá trình cắt thái có trượt làm giảm lực cắt thái

và tăng chất lượng thái Khi thay đổi quả cân có trọng lượng khác nhau trong thí nghiêm thì V.P.Goriatxkin đã thu được các kết quả khác nhau

Hình 2 3: Thí nghiệm cắt trượt của V.P.Goriatxkin

1,5 2,0 8,0 20,0 100,0 160,0

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

mà qua kính hiển vi ta sẽ thấy có hình răng cưa Nếu cắt không trượt thì dao đè lên vật liệu, sơ bộ nén chặt trước khi phá hủy, do đó làm tăng sức cản cắt của nó Nếu khi cắt lưỡi dao trượt lên vật liệu thì các khía lồi sẽ lấy những phần tử vật liệu, cố định những vật liệu này dời khỏi chỗ Giữa những phần tử nằm cạnh nhau và xen kẻ nhau sẽ sinh ra ứng suất kéo pháp tuyến thay cho ứng suất nén Đa số các vật liệu (vật liệu dẻo, mềm, đàn hồi) 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 dao vào quá trình cắt thái thì sự

phá hủy mối liên hệ nguyên thủy các phần tử vật liệu được tạo ra bằng cách kéo chứ không phải bằng cách nén

- Nguyên nhân thứ hai có tính chất hình học Khi khảo sát 1 cm chiều dài của lưỡi dao và một dải vật liệu bị cắt chuyển dịch trên nó Nếu dao chuyển dịch thẳng góc với chiều dài bằng chiều dài của nó thì đoạn dao sẽ cắt một dải có chiều dài bằng chiều dài lưỡi dao đã cho Nếu cắt có trượt do phải dịch chuyển dưới một góc vuông đối với pháp tuyến, nên chiều dài dải vật liệu 1 cm chiều dài lưỡi dao trở nên hẹp hơn Điều này có nghĩa là cùng 1cm chiều dài đoạn lưới dao thì cắt thái có trượt

chỉ phải phá hủy một lượng ít hơn các thớ hạt vật liệu

2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cắt thái

2.2.1 Áp suất cắt thái riêng

Áp suất cắt thái riêng của lưỡi dao trên vật thái là đại lượng đặc trưng cho quá trình cắt thái bằng lưỡi dao và được tính theo công thức:

q =N/∆S(N/cm) Trong đó:

N - lực ép pháp tuyến của dao lên vật liệu, N;

∆S - chiều dài lưỡi dao chìm vào vật thái, cm;

Áp suất cắt thái phụ thuộc vào độ sắc của dao, góc mài dao, các tính chất cơ lý của vật thái, chế độ làm việc của dao

Hình 2 5: Góc cắt thái

α- Góc cắt thái; β- Góc đặt dao; σ- Góc sắc của dao; σ'- Góc sắc của tấm kê;δ- khe

hở giữa cạnh sắc lưỡi dao và cạnh sắc tấm kê

2.2.4 Khe hở giữa cạnh sắc lưỡi dao và cạnh sắc tấm kê

Khe hở càng bé thì hiệu quả cắt càng cao Cần tính toán khe hở hợp lý để giảm lực ma sát cản trở quá trình cắt

2.3 Các bộ phận làm việc và cơ cấu dùng để cắt thái

2.3.1 Các hình dạng dao cắt cơ bản

 Dao dạng đĩa phẳng

 Dao dạng đĩa răng

 Dao dạng phẳng

 Dao dạng dải răng

 Dao dạng lưỡi liềm

Hình 2 6: Các dạng dao cắt cơ bản

a)Dao đĩa phẳng; b)Dao dĩa răng; c) Dao lưỡi bản; d) Dao dải răng; e,f) Dao cắt lưỡi

liềm; g) Dao dạng hình chén; h) Dao dạng xoắn; i) Dao dạng dây

2.3.2 Các dạng lưỡi cắt cơ bản

 Lưỡi dao dạng răng

 Lưỡi dao dạng sóng

 Lưỡi dao dạng phẳng

 Lưỡi dao dạng mài một mặt nhẵn

 Lưỡi dao dạng mài hai mặt nhẵn

Hình 2 7: Các dạng lưỡi dao cơ bản

a) Lưỡi răng nhọn; b,c) Lưỡi răng cong; d) Lưỡi mài một mặt nhẵn;

e) Lưỡi mài hai mặt nhẵn

2.3.3 Các dạng chuyển động của dao cắt

 Kiểu dao quay

 Kiểu dao tịnh tiến

 Kiểu dao cố định

 Kiểu dao chuyển động dao động

Hình 2 8: Các dạng chuyển động của dao cắt

a) Kiểu dao quay tròn; b) Kiểu dao lắc; c) Kiểu dao dĩa quay tròn; d) Dao cắt bằng dây chuyển động tịnh tiến; e) Dao cắt bằng dây cố định

2.3.4 Các dạng cắt của dao chủ yếu

2.4 Tình hình nghiên cứu ứng dụng cụm dao cắt thái có tấm kế trong nước và trên thế giới

2.4.1 Khảo sát, tìm hiểu nguyên tắc làm việc một số dao cắt trên máy thu hoạch

2.4.1 1 Khảo sát máy gặt xếp dãy (Reaper windrower)

Máy gặt lúa xếp dãy là loại máy thực hiện nhiều giai đoạn trong việc thu hoạch lúa Nhiệm vụ của máy gặt là cắt lúa trong bề rộng làm việc của dao cắt từ 1 – 1,5m sau đó xếp thành một dãy cây lúa đã gặt trên đồng về bên phải (nhìn từ sau)

+ Yêu cầu kỹ thuật nông học của nó

- Độ sót do cắt 0,5%

- Độ xếp rối 4%

- Điều chỉnh được chiều cao cắt lúa tùy theo mục đích sử dụng rơm rạ

- Làm việc tốt khi độ ẩm cao, tỷ lệ cỏ dại trong thảm thực vật cao

+ Cấu tạo máy gặt lúa xếp dãy

Hình 2 10: Máy gặt lúa xếp dãy1- mũi rẽ; 2- dao cắt; 3- bánh sao; 4- tấm đỡ; 5- khung; 6- tay lái

+ Nguyên lý hoạt động: Mũi rẽ (1) có tác dụng phân chia khối lúa vào khoảng

cắt có bố trí các dao (2) gắn trên thanh dao khô bố trí trên toàn chiều dài của thanh như các thanh dao cắt cỏ, mà chỉ bố trí ở những khoảng gom lúa của mũi rẻ Bánh

sau tự chạy quanh trục của nó nhờ tay gạt gắn trên băng chuyền (4), giữ cho dao cắt

Sự chuyển động của băng chuyền và bánh sau sẽ đưa dần cây lúa đã cắt chuyển sang phải và xếp thành dãy trên đồng

Bộ phận cắt của máy lúa sếp dãy có dao cắt loại thông thường S = t = t0 = 76,2mm ( t - là bước dao; S - bước chạy dao; t0 - bước của răng dao) Dao cắt của máy loại hở có tấm kê cắt, năng suất cắt 0,3ha/giờ, tốc độ làm việc 1,5 -2 km/h Máy xuất xứ từ Trung Quốc và được Viện lúa quốc tế (IRRI) phổ biến Có nhược điểm là năng suất thấp, điều khiển khó khăn

2.4.1.2 Máy gặt đập liên hợp (Combine)

Máy thu hoạch một giai đoạn tức là vừa cắt lúa vừa đập trên cùng một tổ hợp

Bộ phận dao cắt: dao cắt của máy gặt đập liên hợp chuyển động tịnh tiến,

dao cắt của loại máy này có bước chạy dao, bước dao, bước răng theo công thức:

t = t0 = S +2 S = 90mm (S là bước chạy thêm giá trị khoảng 7mm)

Dao cắt có băm chấu, giúp cho việc cắt tốt hơn, truyền động chính cho dao là

cơ cấu biên – tay quay phẳng hoặc không gian

Hình 2 11: Máy gặt đập liên hợp loại mini

2

4

1

3

Hình 2 12: Máy gặt đập liên hợp

Nguyên lý hoạt động: Khi máy đi vào thảm lúa, mũi rẽ (1) sẽ phân định ra

phần lúa sẽ được cắt và không cắt Guồng gạt (2) có nhiệm vụ giữ lúa cho dao cắt (3) cắt đứt thân cây lúa sau đó guồng gạt hất lúa đã cắt vào trục vít gom lúa (4) và đưa vào cơ cấu đập

2.4.2 Tình hình nghiên cứu dao cắt rong cỏ trên thế giới

- Hoa Kỳ và Canada là hai quốc gia hàng đầu trên thế giới có nhiều sáng chế

về máy cắt rong, cỏ dại dưới nước (trong lòng sông, mương, hồ chứa nước) Những máy này được gọi là “Aquatic Weeds Harvester ” Các loại máy này phục vụ hầu hết các bang của nước Mỹ, đặc biệt là các bang có nhiều ao hồ sông ví dụ như ở bang Wiscosin có đến 10 công ty, Bang NewYork có 5 công ty, bang California có

4 công ty Máy có nhiệm vụ cắt cỏ dại, rong tảo dưới nước

- Theo khảo sát máy cắt rong cỏ tại Hoa Kỳ và Canada thì rong, cỏ được cắt theo nguyên lý cắt có tấm kê kiểu tông đơ Một bộ dao cắt gồm một dao ngang và hai dao dọc, ba dao cắt này hình thành một bộ dao cắt chữ U Dao cắt chạy bằng cơ cấu cam lệch tâm và thanh truyền, quả lệch tâm được lắp thẳng lên động cơ thuỷ lực, Khi dao làm việc lưỡi cắt chuyển động qua lại với hành trình xác định Dao cắt

có kích thước khác nhau nhỏ nhất là 76 mm và lớn nhất là 150mm Kích thước dao tuy thuộc theo mật độ cỏ trên sông Các lưỡi cắt có thể thay thế được từng cái trong trường hợp một trong các lưỡi dao hư hỏng hoặc có sự cố khi gặp vật cản trong

nước Cụm dao cắt hoạt động bằng ba động cơ thuỷ lực truyền động cho dao lắp song song trên mạch thuỷ lực

2.4.3 Tình hình nghiên cứu dao cắt có tấm kê trong nước

Năm 2001-2003 Viện Nghiên cứu Thuỷ Lợi đã nghiên cứu & thực hiện đề tài máy cắt rong Tác giả sử dụng nguyên lý cắt rong không đế tựa dạng đĩa ( không răng cưa), bước đầu đã thiết kế, chế tạo & hình thành mẫu máy cắt rong và

đã được thử nghiệm tại tỉnh Thái Nguyên Do còn nhiều tồn tại về nguyên lý làm việc của một số bộ phận căn bản cũng như thiết kế của chúng nên máy hiện chưa được công bố và ứng dụng vào sản xuất

Máy gặt lúa xếp dãy nghiên cứu tại Việt Nam (Vikyno) là loại máy thực hiện việc thu hoạch lúa Bộ phận cắt của máy này có dao cắt loại thông thường S = t = t0

= 76,2mm ( t - là bước dao; S - bước chạy dao; t0 - bước của tấm kê ) Cụm dao cắt của máy loại hở có tấm kê cắt, năng suất cắt 0,3ha/ giờ, tốc độ làm việc 1,5 -2 km/h

Hình 2 13: Bộ dao cắt có tấm kê

1-bu lông láp dao; 2-dao cắt; 3-bu lông cố định thanh dao;

4-thanh dao; 5-tấm kê

Năm 2008 Trung tâm Nghiên cứu và Phát Triển Công Nghệ – Máy Công Nghiệp (R&D Tech) thuộc trường ĐH Công Nghiệp TPHCM đã chế tạo và thử nghiệm máy cắt - vớt rong, cỏ dại, bèo tây (lục bình), rác nổi

Hình 2 14: Hệ dao cắt trong không gian 3 chiều và cấu tạo dao cắt

Hệ thống máy bao gồm một máy chính hoạt động trong môi trường nước có chức năng cắt rong, cỏ dại trong nước, vớt bèo lục bình (bèo tây), rác thải nổi trên sông, kênh mương, hồ thủy lợi cùng các thiết bị phụ trợ theo máy, phù hợp với điều kiện Việt Nam và có chất lượng tương đương ngoại nhập Các thiết bị đã được đưa vào khảo nghiệm có kết quả tốt và sẵn sàng chuyển giao cho các cơ sở sản xuất để

áp dụng vào thực tế

Hệ thống máy cắt - vớt rong, bèo, lục bình và rác thải nổi trên sông là một công trình lớn gồm nhiều bộ phận cơ khí và trang thiết bị khác nhau, thuộc đề tài cấp nhà nước KC.05-01/06-10 trong quá trình khảo nghiệm máy còn có những điểm hạn chế cần khắc phục sau:

 Vấn đề thực tiễn và tồn tại của hệ dao cắt

Hệ dao cho mẫu máy của đề tài được tính toán cho chức năng cắt cây rong, cỏ ở

mật độ cây phạm vi < 22 kg/m2, cỏ dại mọc dưới nước có đường kính <2,5mm Kích thước dao cắt và hành trình dao S = 76,2 mm cho thấy chưa phù hợp với các điều kiện mật độ và cây lớn hơn

Thực tế cho thấy khu vực mật độ rong , cỏ bèo, lục bình lớn hơn 28 kg/m2 và có đan xen các cây thực vật thân gỗ, cỏ lau, cỏ dại mọc lan từ bờ ra mặt sông, cắt-vớt lục bình mảng nhỏ thì hệ dao của mẫu máy không đáp ứng được, thường xuyên bị ghẹt

 Khắc phục

Vấn đề đặt ra là phải nghiên cứu thiết kế và chế tạo hệ dao cắt có kích thước lớn hơn,

hành trình lớn hơn để đáp ứng các công việc đã nêu ở trên

2.5 Khảo sát, tìm hiểu đặc tính cây rong, cỏ dại, lục bình

Qua khảo sát cho thấy phần lớn các sông và kênh thuỷ lợi ở các tỉnh miền Đông Nam bộ loài rong, cỏ dại chiếm đa số là rong đuôi chồn, rong Hydrilla và có thêm bèo tây, rác thải nổi Trong đó rong chính là đối tượng của dao cắt

2.5.1 Rong đuôi chồn

Rong đuôi chồn tên tiếng anh là Coontail, tên khoa học là Ceratophyllum demersum Chúng sống ngập trong nước, phần lá chiếm hầu như toàn bộ thân và ngập trong nước Trên mỗi đoạn rong, các lá phân chia theo hình xoắn ốc quanh thân, có từ 5-12 lá Mỗi lá dài khoảng 12.7-19.1mm, lá rong có dạng hẹp có răng cưa tại vành lá càng về phần đầu của cây thì càng có nhiều lá Thân chia ra thành nhiều cành dài có thể lên đến 5m hoặc hơn, thân nổi tự do trong nước hoặc bám tận đáy thông qua rễ giả, loại rong này có thể trôi tự do ở các độ sâu khác nhau Khác với các loại rong khác lấy chất dinh dưỡng chủ yếu dự vào lớp đất đáy, rong đuôi chồn thì lấy chất dinh dưỡng trực tiếp từ nước Rong đuôi chồn có thể chịu được nhiệt độ thấp và tình trạng thiếu ánh sáng

Hình 2 15: Hình dạng lá rong đuôi chồn

Rong đuôi chồn là loại cây lưỡng tính, có hoa nhỏ mọc ở phần cuống của lá Hoa chia ra hoa đực và cái, mọc trên cùng một cây rong Hoa đực và cái thụ tinh dưới nước khác với các loại rong khác hoa mọc trên mặt nước và thụ tinh nhờ gió Sau khi thụ tinh và hoa cái phát triển thành hạt giống nhỏ và cứng với 3 gai nhọn Rong đuôi chồn phát triển mở rộng phát tán nhờ vào sự phát tán và nảy mần của hạt giống này hoặc có thể tái sinh từ những đoạn rong nhỏ Do lấy chất dinh dưỡng trực tiếp từ nước nên mật độ của rong này tập trung nhiều vào các khu vực có chất dinh dưỡng cao

2.5.2 Rong Hydrilla

Cây rong Hydrilla, tên khoa học Hydrilla Verticillata là loại phát triển thành chùm và ngập trong nước, mọc thẳng từ đáy đến mặt nước và mọc theo phương ngang trên mặt nước Cây trưởng thành hầu như dài bằng chiều cao cột nước Lá ngắn hơn 25mm và mộc thành hình xoắn ốc quanh thân Loại này rễ bám vào đáy kênh và ngập trong nước Rong Hydrilla có khả năng sinh sản cũng như tái tạo rất nhanh, chúng có thể tự tái tạo hoặc sinh sản bằng cách tái sinh từ những doạn nhỏ hay từ rễ, hạt Khi trưởng thành chúng có thể dài 10-15m, rộng 4-8m, rễ có thể mọc sâu 30cm ở tầng đáy

Hình 2 16: Rong Hydrilla

Loại lưỡng tính thì có thân dài từ đáy lên dến gần mặt nước thì phân ra thành

nhiều nhánh dày đặc Loại đơn tính thì thanh mãnh hơn và phân nhánh từ ở dưới

đáy, chúng mọc rộng khắp và cao bằng cột nước

Ở cả hai loại này, lá bề rộng khoảng 2-4 (mm) (hoặc có thể nhỏ cở 1 mm như

đối với loại cây đơn tính), dài khoảng 6-20 (mm) Các lá mọc thành hình xoắn ốc

quanh thân từ 3-10 lá Lá có hình răng cưa dọc theo chu vi lá

Rong Hydrilla có hoa mọc nổi trên mặt nước qua đó thụ tinh nhờ vào gió Có

thể phát triển trong tình trạng thiếu sáng tốt hơn các loại rong khác Chuyển hóa

Cacbon hiệu quả hơn các loại rong khác Dự trữ được Photpho khi thiếu chất dinh

dưỡng này có thể lấy ra sử dụng Chịu được nhiều tình trạng nước khác nhau mặc

cho chất lượng nước và lớp đất tầng đáy có ảnh hưởng đến sự phát triển của rễ Mọc

nhanh hơn ở dòng nước chảy và chịu được nước mặn

Loại rong Hydrilla có khả năng sinh sản cũng như tái tạo rất nhanh Chúng có

thể tự tái tạo hoặc sinh sản bằng nhiều cách : tái sinh từ những đoạn nhỏ, tái sinh từ

rễ, hạt Rong Hydrilla này khi trưởng thành có thể dài 10-15 (m) rộng 4-8 (m) rễ có

thể mọc sâu 30 (cm) ở tầng đáy

2.5.3 Cây lục bình (Lộc bình)

Hình 2 17: Lục bình (Lộc bình) Lục bình (danh pháp hai phần: Eichhornia crassipes) còn được gọi là lục

bình, lộc bình, hay bèo Nhật Bản là một loài thực vật thuỷ sinh, thân thảo, sống nổi

theo dòng nước, thuộc về chi Eichhornia của họ Họ Lục bình (Pontederiaceae)

Lục bình là thân cây thảo, sống nổi trên mặt nước hoặc bám trên đất bùn, mang một chùm rễ dài và rậm ở phía dưới, kích thước cây mọc cao khoảng 30-60cm với dạng lá hình tròn, màu xanh lục, láng và nhẵn mặt, gân lá hình cung dài hẹp Lá cuốn vào nhau như những cánh hoa Cuống lá nở phình ra như bong bóng xốp ruột giúp cây bèo nổi trên mặt nước Ba lá đài giống như ba cánh Rễ bèo trông như lông vũ sắc đen buông rủ xuống nước, dài đến 1m

Cây lục bình sinh sản rất nhanh, một cây mẹ có thể đẻ ra nhiều cây con, tăng

số gấp đôi mỗi 2 tuần nên nhanh chóng lan ra khắp nơi, thường gặp ở những chỗ nước bị tù hãm hoặc nước ngọt chảy chậm như ao, hồ, đầm, mương, kênh rạch, ven sông Ở nước ta, lục bình sống quanh năm, sinh sản chủ yếu bằng con đường vô tính, từ nách lá đâm ra những thân bò dài, và mỗi đỉnh thân bò cho một cây mới, về sau tách ra thành một cá thể độc lập Thành phần hoá học của lục bình như sau: Nước 92,6 %, protid 2,9 %, glucid 0,9 %, xơ 2,2 %, tro 1,4 %; calcium 40,8mg/kg, photpho 0,8 mg/kg, caroten 0,66 mg/kg và vitamin C 20mg/kg

Cây Lục bình là một trong những loài thực vật phát triển nhanh nhất và trở thành một loài cỏ dại gây nhiều vấn đề nhất thế giới (Harley at al., 1996) Ở các vùng nhiệt đới, lục bình phát triển dày đặt trên sông hồ và các kênh rạch, gây hại đời sống thủy sinh, cản trở giao thông đường thủy và nuôi trồng thủy sản

2.6 Khảo sát hiện trạng rong cỏ, lục bình trong lòng kênh mương tại Rạch Cầu Bưng, kênh số một khu vực Hóc Môn Bắc Bình Chánh và Sông Vàm Thuật, Q12 thành phố Hồ Chí Minh

Hầu hết trên các tuyến kênh ngoại thành của thành phố Hồ Chí Minh đều xuất hiện lục bình, rong, cỏ với mật độ dày đặc Chủ yếu là lục bình, rong đuôi chồn, rong hydrilla và cỏ dại mọc lan từ bờ xuống kênh đe doạ hệ sinh thái cản trở giao thông thuỷ, ảnh hưởng đến dòng chảy

Bảng 2 2: Số liệu mật độ hỗn hợp rong - bèo ván -lục bình cùng phân bố

(Khu vực kênh Bắc Bình Chánh (Tháng 08/2018)

STT Mật độ rong, bèo ván, lục bình(kg/m2)

Tổng cộng Ghi chú Rong Bèo ván Bèo lục bình

2.7 Nhu cầu nghiên cứu

- Hiện nay các Công ty khai thác công trình thủy cũng như các Công ty vệ sinh công ích của các Tỉnh, Thành phố đều phải tổ chức cắt – vớt rong, cỏ dại, lục bình vớt rác, dọn vệ sinh lòng kênh, mương hồ chứa nước bằng lao động thủ công rất khó khăn vì vậy vấn đề cơ giới hoá dùng máy cắt - vớt rong, cỏ, lục bình là rất lớn

- Hệ dao cắt của máy máy cắt - vớt rong, cỏ, lục bình là bộ phận đầu tiên cần được nghiên cứu trong quá trình thiết kế máy cắt - vớt rong, cỏ, lục bình

Vì vậy, có thể lấy quá trình cắt lúa làm tài liệu cho việc nghiên cứu cắt – vớt rong, cỏ, lục bình Để ắt – vớt rong, cỏ, lục bình ta dùng bộ phận dao cắt có tấm kê gồm các lưỡi dao di động chuyển động quét qua các lưỡi dao cố định và cắt đi các cây rong, cỏ, lục bình nằm giữa hai lưỡi cắt Trong đó t - là bước dao; S - bước chạy dao ; t0 - bước của tấm kê

Dựa vào mối quan hệ giữa S, t và t0 ta chia ra làm 3 loại dao cắt

- Loại cắt trung bình S = t = t0 hoặc S = 2t = 2t0

- Loại cắt thấp S = t = kt0 (2 > k > 1)

- Loại bộ phận cắt không răng, gồm hai dao dạng hình thang S = t = t0 cho phép tăng năng suất cắt lên 10 - 15% so với loại khác

Hình 3.1: Bộ dao cắt có tấm kê cơ bản

1-Bu lông láp dao; 2-dao cắt; 3-bu lông cố định thanh dao;

4-thanh dao;5-tấm kê

3.2 Cơ cấu chuyển động cho bộ phận cắt [1]

Dùng cơ cấu biên - tay quay để biến chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến qua lại của dao

Hình 3.2: Cơ cấu biên tay quay bộ phận cắt Tùy vào nhiệm vụ và chức năng của máy mà cơ cấu biên tay quay có độ phức tạp khác nhau Sự phức tạp của cơ cấu do độ lệch tâm gây lên Ở hình vẽ 3.2 htq là

độ lệch tâm, h càng lớn thì thì cơ cấu càng phức tạp

Nếu h = 0 thì hành trình chạy dao

S

l 



Thường thì ở máy cắt cỏ l = (7 ÷ 8) r còn ở máy gặt l = (1÷ 3)r

3.3 Đường đặc tính động học của dao [1]

Vì l lớn hơn r rất nhiều, tỉ số r/l rất bé nên chuyển động của dao được xem là

chuyển động điều hoà Khi khảo sát ta xem nó như là chuyển động điều hòa

Chuyển động của một điểm trên dao là chuyển động của điểm chiếu b của B (khớp tay quay) chiếu lên trục xx

Sau đây ta sẽ mô tả chuyển động của dao theo thời gian t

r dt

dV J

t r

dt

dX V

t r X

x x

x

2 2

cossincos

Như vậy gia tốc là hàm số bậc nhất đối với đường chạy Biểu diễn vận tốc Vx

theo đường chạy X

1)( 2

2

2

2 2

X hay X

xV

Hình 3.3: Đường đặc tính động học của dao

Nghĩa là vận tốc V x và X biến thiên theo đường elip

Để dễ dàng tìm vận tốc và gia tốc của một điểm dao, vẽ đồ thị gia tốc và vận tốc trên cùng một hình (hình – 3.3) và dưới dạng đổi sang góc tọa độ (hình 3.4)

Hình 3.4: Đồ thị gia tốc và vận tốc của dao

Và biểu diễn theo X thì:

X r

J

r

X r

X r V

x

x

2 2

21(22

 - vận tốc góc tay quay, rad/s;

3.4 Vận tốc làm việc của dao [1]

Vận tốc cắt của dao ảnh hưởng rất lớn tới chất lượng cắt thái vận tốc cắt càng cao thì lực cắt càng giảm Nhưng nếu tăng vận tốc cắt sẽ làm tăng lực quán tính của

dao Vì vậy để cắt được dễ dàng và giảm chi phí năng lượng cho quá trình cắt thì ta phải lựa chọn vận tốc cắt hợp lý sao cho lực cắt tổng cộng là nhỏ nhất

Vận tốc trung bình của lưỡi cắt được tính theo công thức sau:

;/,30

.60

2S n S n m s

Với:

n - số vòng quay của tay quay, vòng/phút;

Vtb - vận tốc trung bình của dao, m/s;

S- giới hạn hành trình, mm;

Vận tốc lớn nhất của dao được tính theo công thức:

;/,30

Vmax – vận tốc cắt cực đại, m/s;

r – bán kính tay quay, mm;

n – số vòng quay của tay quay, v/ph;

Do kết cấu của bộ phận cắt của cụm dao cắt, dao có hai chuyển động độc lập :

- Chuyển động tịnh tiến cùng với chuyển động của máy

- Chuyển động qua lại theo phương vuông góc với chuyển động của máy vì vậy quỹ đạo tổng hợp của mỗi điểm trên dao là một hình sin

Vận tốc cắt của dao không thể chọn một cách độc lập mà còn phụ thuộc vào vận tốc tiến của máy Vm

Theo thí nghiệm của kỹ sư N.I Đrôzđốp vận tốc trung bình của dao Vtb

muốn đảm bảo cắt tốt cần phải thỏa hệ thức sau:

với β là chỉ số động học dao

3.4.1 Chất lượng dao cắt phụ thuộc

a tỷ số chỉ số động học dao β

Vtb- vận tốc làm việc trung bình của dao cắt, m/s;

Vm- vận tốc di chuyển của máy khi làm việc, m/s;

h – độ dời cung cấp, mm; là độ dời của máy ứng với dao chạy một đoạn S,

Do đó giá trị β nhỏ nhất ứng với độ dời cung cấp h lớn nhất và ngược lại Thông thường thì trong máy cắt lúa β = 0,8, khi cắt – vớt rong, cỏ, lục bình ta chọn

β = 1,2 trong quá trình tính toán

b Mật độ cây và trạng thái cây

c Cạnh sắt lưỡi dao lắp đúng cũng làm tăng chất lượng cắt

3.4.2 Vận tốc cắt ban đầu và vận tốc cắt kết thúc

Hình 3.5: Vận tốc cắt bắt đầu và kết thúc loại dao cắt S = t = t0

Để biến đồ thị vận tốc từ đường êlip sang đường tròn

Ta có: Y Vx  r2  X2

Hay X2 + Y2 = r2

Ở đây ta có thể xác định vận tốc cắt ban đầu và vận tốc cắt kết thúc bằng cách tính toán, dựa vào các kích thước chính của lưới dao và tấm kê

Hình 3 6: Kích thước chính của lưỡi dao và tấm kê

a a l

1

mm b l b b l

b l r V

r

a r

a l r V

kt

bñ

2

)2(2

2

)2(2

0 0

0 0