Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy thái cỏ làm thức ăn cho chăn nuôi hộ gia đình

Tuy nhiên, đối với mỗi vùng miền có tập quán và quy mô chăn nuôi khác nhau, việc nghiên cứu thiết kế, chế tạo mẫu máy cắt thái phù hợp với vật liệu cắt thái nhằm giảm giá thành, tăng năn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

PHAN VĂN TÂN

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY THÁI CỎ LÀM THỨC ĂN CHO CHĂN NUÔI HỘ GIA ĐÌNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ

KỸ THUẬT CƠ KHÍ VÀ CƠ KỸ THUẬT

Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ

HUẾ - 2018

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

PHAN VĂN TÂN

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY THÁI CỎ LÀM THỨC ĂN CHO CHĂN NUÔI HỘ GIA ĐÌNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ

KỸ THUẬT CƠ KHÍ VÀ CƠ KỸ THUẬT

Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ

Mã số: 8.52.01.03

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS ĐỖ MINH CƯỜNG

HUẾ - 2018

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các số liệu, kết quả được tôi trình bày trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Huế, ngày tháng năm 2018 Tác giả luận văn

Phan Văn Tân

Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu, Phòng Đào tạo, Khoa Cơ khí – Công nghệ, và qúy thầy cô giảng viên Trường Đại học Nông Lâm Huế, đã tạo điều kiện, truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm quý báu trong thời gian học tập và nghiên cứu

Qua đây tôi xin cảm ơn tới BGH trường Cao Đẳng Cơ Điện Xây Dựng & Nông Lâm Trung Bộ, lãnh đạo khoa Cơ khí chế tạo đã tạo điều kiện giúp đỡ

Cuối cùng, tôi xin cảm ơn người thân, bạn bè những người luôn động viên tôi trong quá trình học tập và trong thời gian làm luận văn

Mặc dù đã hết sức cố gắng với tất cả sự nỗ lực của bản thân nhưng chắc chắn luận văn vẫn còn những thiếu sót Kính mong nhận được những ý kiến đóng góp, phê bình của quý Thầy cô, các nhà khoa học, đọc giả và các bạn đồng nghiệp

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Huế, ngày 20 tháng 6 năm 2018

Phan Văn Tân

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT v

DANH MỤC BẢNG BIỂU vi

DANH MỤC HÌNH ẢNH vii

MỞ ĐẦU 1

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1

2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 1

3 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN 2

3.1 Ý nghĩa khoa học 2

3.2 Ý nghĩa thực tiễn 2

4 NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA ĐỀ TÀI 2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 3

1.1 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

1.1.1 Tổng quan về thức ăn chăn nuôi trong nước 3

1.1.2.Tình hình trồng cỏ phục vụ chăn nuôi trâu bò hộ gia đình 4

1.1.3.Cơ sở lý thuyết của quá trình cắt thái 5

1.2 CƠ SỞ THỰC TIỄN CỦA CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 12

1.2.1 Tầm quan trọng của máy thái cỏ 12

1.2.2 Một số máy thái rau củ hiện nay 12

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22

2.1 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 22

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 22

2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 22

2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 22

2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22

2.3.1 Phương pháp nghiên cứu tài liệu về máy thái 22

2.3.2 Phương pháp tính toán thiết kế 22

2.3.3 Phương pháp gia công chế tạo 22

2.3.4 Phương pháp khảo nghiệm 23

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 24

3.1 PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 24

3.1.1 Những yêu cầu cơ bản 24

3.1.2 Chọn phương án thiết kế 24

3.2.TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC THIẾT BỊ 28

3.2.1 Cơ sở tính toán 28

3.2.2 Tính toán động lực học thiết bị 31

3.3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY 37

3.3.1 Chọn động cơ dẫn động 37

3.3.2 Thiết kế bộ truyền đai 38

3.3.3 Thiết kế bộ bánh răng trụ 43

3.3.4 Tính chọn cặp bánh răng côn 48

3.3.5 Thiết kế trục dao 48

3.3.6 Tính và chọn then 54

3.3.7 Chế tạo khung máy và một số bộ phận khác 55

3.4 KHẢO NGHIỆM MÁY 58

3.4.1 Mục đích, yêu cầu và tiêu chí thực nghiệm 59

3.4.2 Nội dung và kết quả khảo nghiệm 60

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 66

KẾT LUẬN 66

ĐỀ NGHỊ 66

TÀI LIỆU THAM KHẢO 67

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Từ viết tắt Ý nghĩa từ viết tắt Tên Tiếng anh và đơn vị

CT Thép cacbon chất lượng thường

TNHH Công ty Trách nhiệm hữu hạn

λ Hiệu suất truyền động

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Khẩu phần thức ăn xanh của một số vật nuôi 4

Bảng 1.2 Các thông số hình học của máy 19

Bảng 1.3 Các thông số hình học của máy TC-500 21

Bảng 2.1 Thông số và các yếu tố thí nghiệm 23

Bảng 3.1 Khẩu phần ăn của gia súc 28

Bảng 3.2 Chiều dài của đoạn cắt đối với từng loại gia súc 29

Bảng 3.3 Các thông số của bộ truyền đai thang 43

Bảng 3.4 Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền 47

Bảng 3.5 Thông số ổ lăn 48

Bảng 3.6 Chọn chiều dài trục 49

Bảng 3.7 Thông số then 51

Bảng 3.8 Thông số và các yếu tố thí nghiệm 60

Bảng 3.9 Số liệu trung bình tại vận tốc dao 650 vòng/phút 64

Bảng 3.10 Số liệu trung bình tại vận tốc dao 900 vòng/phút 64

Bảng 3.11 Số liệu trung bình tại vận tốc dao 1045 vòng/phút 64

Bảng 3.12 Số liệu trung bình tại vận tốc dao 1200 vòng/phút 64

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Cỏ voi tên khoa học là Penisetum purpuseum 5

Hình 1.2 Tác dụng cắt thái của lưỡi dao 6

Hình 1.3 Đồ thị phụ thuộc lực cắt thái R vào độ dịch chuyển S 6

Hình 1.4 Tác dụng cắt trượt giảm chiều rộng lát thái 7

Hình 1.5 Sơ đồ quá trình cắt thái bằng lưỡi dao với lưỡi dao có góc mài  8

Hình 1.6 Cạnh sắc lưỡi dao 8

Hình 1.7 Góc cắt thái 8

Hình 1.8 Đồ thị phụ thuộc của lực cắt với độ thái sâu 9

Hình 1.9 Đồ thị phụ thuộc giữa áp suất cắt thái riêng và vận tốc dao thái 9

Hình 1.10 Vận tốc của điểm M trên cạnh sắc lưỡi dao 10

Hình 1.11 Phân tích các lực tác động giữa lưỡi dao và vật thái 10

Hình 1.12 Máy thái sắn quay tay 12

Hình 1.13 Máy thái chuối cây 13

Hình 1.14 Máy thái kiểu sợi FC 501 14

Hình 1.15 Máy thái cỏ dạng đĩa 14

Hình 1.16.Máy cắt thái đa năng 15

Hình 1.17 Máy băm thái thức ăn gia súc theo kiểu lô trụ răng thẳng 16

Hình 1.18 Máy băm thái thức ăn gia súc lô dao trụ, dao gá nghiêng kiểu Yash H2 16

Hình 1.19.Máy băm thái thức ăn gia súc trên mặt đầu theo kiểu Yash-T-75 dao gá mặt đầu mâm quay 17

Hình 1.20 Máy băm thái kiểu KOHINOOR dao gá mặt đầu mâm quay 18

Hình 1.21 Máy băm thái rơm do khoa Cơ khí Công nghệ, HUAF chế tạo 18

Hình 1.22 Sơ đồ cấu tạo máy thái chuối TC-500 20

Hình 3.1 Dao cắt chuyển động tịnh tiến 24

Hình 3.2 Dao cắt được bố trên trục quay 25

Hình 3.3: Sơ đồ cấu tạo máy thái cỏ 26

Hình 3.4: Sơ đồ truyền động bánh răng côn 26

Hình 3.5: Sơ đồ nguyên lý truyền động của máy 27

Hình 3.6: Sơ đồ cấu tạo dao thái 30

Hình 3.7 Kích thước lưỡi dao 30

Hình 3.8 Sơ đồ truyền động của bộ phận cắt 31

Hình 3.9 Sơ đồ thí nghiệm cắt cỏ voi 32

Hình 3.10 Sơ đồ trục cuốn Ru lô 35

Hình 3.11 Đai hình thang thường 39

Hình 3.12 Phản lực tại các nút của trục 50

Hình 3.13 Biểu đồ mô men uốn trục 50

Hình 3.14 Bản vẽ phách trục 51

Hình 3.15 Kích thước khung máy 55

Hình 3.16 Chế tạo khung máy 55

Hình 3.17 Lưỡi dao và trục dao sau khi chế tạo 56

Hình 3.18 Tấm kê thái sau khi chế tạo 56

Hình 3.19 Trục dao sau khi chế tạo 57

Hình 3.20 Bộ phận cung cấp nguyên liệu vào 57

Hình 3.21 Bộ truyền đai thang 57

Hình 3.22 Bộ truyền bánh răng côn răng thẳng 58

Hình 3.23 Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng 58

Hình 3.24 Mẫu máy thái cỏ được chế tạo 59

Hình 3.25 Chuẩn bị nguyên liệu là cỏ voi 59

Hình 3.26 Hình ảnh máy đang làm việc 61

Hình 3.27 Bộ phận dao cắt và tấm kê 61

Hình 3.28 Bộ phận cung cấp nguyên liệu họng thái 62

Hình 3.29 Bộ phận truyền động 62

Hình 3.30 Sản phẩm sau khi thái 63

Hình 3.31 Sản phẩm sau khi thay đổi chế độ làm việc 63

Hình 3.32 Đồ thị biểu diễn các thông số góc đặt dao ở 00 65

MỞ ĐẦU

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Ngành chăn nuôi gia súc là một trong số các ngành chăn nuôi đã và đang phát triển mạnh ở trong nước và thế giới Hiện nay, sản lượng chăn nuôi ở nước ta còn thấp

do số lượng và chất lượng thức ăn không đảm bảo Nguồn thức ăn chính cho chăn nuôi gia súc chủ yếu là đồng cỏ tự nhiên, một số địa phương đã nghiên cứu trồng một số giống cỏ có khả năng sinh trưởng tốt và cho hàm lượng dinh dưỡng cao, để bổ sung vào khẩu phần thức ăn gia súc

Nước ta là một nước nông nghiệp đang phát triển, trong những năm gần đây do chính sách đổi mới mà nền nông nghiệp nước nhà có một bước phát triển vượt bậc Tuy nhiên chăn nuôi đại gia súc ở nước ta vẫn chủ yếu theo qui mô hộ gia đình là mô hình phổ biến và đây cũng là mô hình phù hợp ở những nước đang phát triển

Để góp phần đẩy mạnh cơ giới hóa trong chăn nuôi, nhiều mẫu máy đã được nhập khẩu ở nước ngoài hoặc trong nước thiết kế và đưa vào sử dụng để nâng cao năng suất, chất lượng và hiệu quả kinh tế như máy băm thái, máy trộn, máy nghiền, máy sấy trong đó máy cắt thái nguyên liệu đóng vai trò quan trọng nhất Tuy nhiên, đối với mỗi vùng miền có tập quán và quy mô chăn nuôi khác nhau, việc nghiên cứu thiết kế, chế tạo mẫu máy cắt thái phù hợp với vật liệu cắt thái nhằm giảm giá thành, tăng năng suất và chất lượng cắt thái, góp phần cơ giới hóa chăn nuôi quy mô nông hộ, giảm nhẹ sức lao động cho người nông dân là cấp thiết

Chính vì vậy, việc nghiên cứu thiết kế chế tạo một mẫu máy thái cỏ để cung cấp thức ăn cho gia súc cũng là vấn đề được đặt ra

Xuất phát từ những yêu cầu cấp thiết của thực tiễn nói trên tôi thực hiện luận

văn: “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy thái cỏ làm thức ăn cho chăn nuôi hộ

gia đình”

2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

Thiết kế và chế tạo máy thái cỏ cung cấp thức ăn cho trâu, bò với kết cấu gọn nhẹ, đơn giản, sử dụng cho hộ và nhóm hộ gia đình, các trang trại vừa và nhỏ chăn nuôi trâu, bò Cụ thể như sau:

1 Cơ cấu khung thép vững chắc, nhỏ gọn, dễ sử dụng và di chuyển

2 Có thiết bị an toàn để tránh tai nạn lao động; toàn bộ máy phải đảm bảo an toàn cơ khí, điện và đáng tin cậy để hoạt động

3 Có cơ cấu cấp nguyên liệu tự động và bán tự động; đảm bảo chất lượng vật thái

4 Có thiết kế phù hợp với năng suất quy mô nông hộ Hiệu suất truyền động cao

5 Lưỡi dao có tính năng chịu mài mòn và độ dẻo dai cao để an toàn khi vận hành

6 Vật liệu, phụ tùng sẵn có, giá thành thấp

3 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN

3.1 Ý nghĩa khoa học

Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ góp phần nghiên cứu chuyên sâu về việc thiết

kế chế tạo các máy cắt thái nói chung và máy thái cỏ nói riêng

3.2 Ý nghĩa thực tiễn

Đề tài đã góp phần tạo ra một sản phẩm thiết thực, góp phần cơ giới hóa trong chăn nuôi, đáp ứng kịp thời nhu cầu của đời sống kinh tế - xã hội

4 NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA ĐỀ TÀI

- Thiết kế và chế tạo được mẫu máy cắt thái cỏ phù hợp quy mô hộ chăn nuôi;

- Nghiên cứu hệ thống điều khiển linh hoạt thay đổi chiều dài đoạn thái phù hợp với đối tượng vật nuôi

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

1.1 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1.1 Tổng quan về thức ăn chăn nuôi trong nước

Chăn nuôi ở nước ta hiện nay đang được đưa lên thành một ngành chính của nền nông nghiệp, nhằm đáp ứng nhu cầu thực phẩm ngày càng tăng cũng như yêu cầu

về sức kéo và phân bón phục vụ cho trồng trọt

Sản lượng chăn nuôi trước hết phụ thuộc vào việc cung cấp đúng đắn thức ăn cho gia súc Việc cung cấp thức ăn đúng đắn có nghĩa là phù hợp với nhu cầu chức năng của gia súc với mức tiêu thụ thức ăn ít nhất nhưng lại cho sản lượng có ích lớn nhất

Thức ăn ở dạng tự nhiên chưa thể đáp ứng được yêu cầu dinh dưỡng đa dạng theo chức năng và lứa tuổi của gia súc, cho nên phải tiến hành chế biến và thái nhỏ nhằm đáp ứng nhu cầu trên Đồng thời với ngành chăn nuôi hiện nay là chăn nuôi với quy mô lớn theo kiểu trang trại, không còn chăn thả tự nhiên như trước Nên đòi hỏi thức ăn xanh phải được trồng trọt với qui mô lớn và năng suất cao mới đủ lượng thức

ăn cho gia súc Các loài cây cỏ trồng năng suất cao hiện nay, thân cây có kích thước lớn và khối lượng lớn nên để đáp ứng nhu cầu tiêu hoá cho gia súc thì phải có một thiết bị máy móc cắt thái thành những đoạn thức ăn có độ dài vừa phải

Từ những yêu cầu bức xúc trên, nên máy thái rau cỏ phục vụ cho trang trại chăn nuôi được thiết kế và chế tạo

Hiện nay, trong lĩnh vực máy công tác phục vụ cho chăn nuôi đã có máy thái rau cỏ Nhưng máy thái rau cỏ phục vụ cho chăn nuôi được sản xuất ở nước ngoài có giá rất cao không phù hợp với nông dân nước ta Còn ở nước ta máy thái rau cỏ phục

vụ cho chăn nuôi hiện có chỉ hoạt động với năng suất nhỏ, khả năng tự động hóa trong khâu tiếp liệu không cao và khả năng điều chỉnh độ dài đoạn cắt thái không linh hoạt

Ở nội dung đề tài này, tôi thiết kế chế tạo một mẫu máy thái rau cỏ mới, với tham khảo những nguyên lí cắt như những máy hiện có, với năng suất phù hợp Để công việc thiết

kế được dễ dàng và sát thực tế, việc tìm hiểu về đặc tính của thức ăn xanh là nguyên liệu của máy thái là hết sức quan trọng

Thức ăn xanh là tất cả các loại cỏ trồng, cỏ tự nhiên, các loại rau xanh cho gia súc

ăn ở trạng thái tươi xanh bao gồm: rau muống, bèo hoa dâu, lá bắp cải, xu hào, cỏ voi,

cỏ pagola, rau dừa nước, rau dền, rau lắp, cỏ bắp, cỏ sữa Thức ăn xanh có đặc điểm là chứa nhiều nước, nhiều chất xơ, tỉ lệ nước trung bình 80-90%, tỉ lệ xơ trung bình ở giai đoạn non là 2-3%, trưởng thành 6-8% Theo khảo sát thực tế tại một trang trại cụ thể ở tỉnh Bình Định, một tỉnh có ngành chăn nuôi phát triển; cụ thể là chăn nuôi trâu, bò, dê,

cừu, lợn…Các trang trại vừa và nhỏ ở đây có số lượng gia súc khoảng 100-200 con Khẩu phần ăn chủ yếu là thức ăn xanh, cụ thể theo bảng điều tra sau:

Bảng 1.1 Khẩu phần thức ăn xanh của một số vật nuôi

Vì vậy khi đưa máy thái rau cỏ vào thực tế tại các trang trại chăn nuôi này, sẽ giảm một khối lượng thức ăn rất lớn, mang lại nguồn lợi kinh tế cao cho người nông dân trong ngành chăn nuôi

1.1.2.Tình hình trồng cỏ phục vụ chăn nuôi trâu bò hộ gia đình

Hoạt động chăn nuôi trâu, bò tại địa phương được người dân tiến hành từ lâu với nhiều hình thức khác nhau Tuy nhiên mô hình chăn nuôi chỉ dừng lại ở quy mô hộ gia đình và nhằm mục đích phục vụ cho hoạt động trồng trọt, sử dụng trâu bò làm sức kéo Chính vì vậy mà người dân chỉ chú trọng đến lợi ích từ gia súc đem lại chứ người dân đã không chú trọng vào vấn đề dinh dưỡng cho gia súc (trâu, bò) mà chỉ tận dụng những sản phẩm phụ trong quá trình sản xuất và sinh hoạt làm thức ăn cho chúng Thời gian gần đây với sự đổi thay về nhận thức và nhu cầu về sản phẩm từ trâu bò của thị trường nên tình hình chăn nuôi bò của người dân trên địa bàn xã đã có nhiều thay đổi Số trang trại chăn nuôi tập trung với số lượng lớn tăng lên nhanh chóng, số hộ chăn nuôi theo tính chất hàng hóa cũng xuất hiện ngày càng nhiều Khi loại hình chăn nuôi theo hình thức hàng hóa phát triển và do áp lực của thị trường đòi hỏi người dân phải tính đến những giải pháp làm sao để tăng thêm hiệu quả sản xuất đồng thời giảm

thiểu các chi phí Và một trong các vấn đề được người dân quan tâm đó là tìm kiếm nguồn thức ăn cho chăn nuôi vừa có giá trị dinh dưỡng cao và chi phí đầu vào cho chăn nuôi thấp

Trước đây, người dân địa phương thường sử dụng các nguồn thức ăn có giá trị dinh dưỡng thấp chủ yếu là các nguồn thức ăn được tận dụng lại từ các hoạt động khác Cỏ là một loại thức ăn không thể thiếu trong khẩu phần ăn của chăn nuôi trâu bò, với loại hình chăn thả tận dụng sức kéo thì người dân sử dụng các đồng cỏ tự nhiên để chăn thả Tuy nhiên hiện nay diện tích đồng cỏ tự nhiên đang ngày một giảm dần do nhu cầu sử dụng đất của người dân ngày một tăng Hình thức sử dụng các đồng cỏ tự nhiên chỉ phù hợp với các hộ chăn nuôi nhỏ lẻ không thích hợp với hình thức chăn nuôi công nghiệp, mang tính hàng hóa cao Hiện nay tình hình chăn nuôi trâu bò trên địa bàn Bình Định đã chuyển sang hình thức sản xuất hàng hóa, nên đòi hỏi người dân cần quan tâm đến việc giải quyết các vấn đề về thức ăn trong chăn nuôi Người dân đã được tiếp cận với nhiều loại giống cỏ có giá trị dinh dưỡng khác nhau thông qua các khuyến cáo của trung tâm khuyến nông huyện và các cán bộ phụ trách khuyến nông của xã Nhiều loại cỏ đã được người dân tiến hành trồng thử nghiệm như cỏ voi, cỏ sả

và dần mang lại những hiệu quả nhất định trong chăn nuôi, phần nào đáp ứng được yêu cầu của người dân về nguồn thức ăn cho trâu bò vừa đem lại hiệu quả kinh tế cao vừa giảm thiểu chi phí cho chăn nuôi

Hình 1.1 Cỏ voi tên khoa học là Penisetum purpuseum

1.1.3.Cơ sở lý thuyết của quá trình cắt thái

1.1.3.1.Cơ sở lý thuyết của quá trình cắt thái

Các bộ phận làm việc của máy cắt thái rau cỏ, củ quả thường dựa theo nguyên lý cắt thái bằng cạnh sắc của lưỡi dao Quá trình cắt thái thường được thực hiện bằng cách

di chuyển cạnh góc nhị diện AB (cạnh sắc) hợp bởi hai mặt phẳng của lưỡi dao theo hướng P pháp tuyến với cạnh đó hoặc theo hai hướng vuông góc với cạnh đó: Vừa theo hướng P (hướng cắt pháp tuyến), vừa theo hướng q vuông góc với hướng P (hướng cắt tiếp tuyến), nghĩa là theo hướng chéo tổng hợp r, hướng cắt nghiêng (hình 1.2)

Hình 1.2 Tác dụng cắt thái của lưỡi dao

Viện sĩ V.P.Gơriatkin đã chứng minh rằng quá trình cắt thí nghiệm có trượt làm giảm đáng kể lực cắt và tăng chất lượng thái và được mô tả bằng phương trình có dạng:

Hình 1.3 Đồ thị phụ thuộc lực cắt thái R vào độ dịch chuyển S

p

n n

AAbAA

F



Hình 1.4 Tác dụng cắt trượt giảm chiều rộng lát thái

Do tính chất đàn hồi của vật thái cũng làm giảm lực cắt thái Các vật thái trong nông nghiệp thường có tính đàn hồi và nhiều thớ tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lưỡi dao vừa nén vừa trượt tương đối với chỗ tiếp xúc với vật thái Nếu vật cứng rắn không đàn hồi, ít thớ thì cắt trượt bằng lưỡi dao không có tác dụng

1.1.3.2 Những yếu tố chính ảnh hưởng đến quá trình cắt thái bằng lưỡi dao

a Áp suất cắt thái riêng

Áp suất cắt thái riêng q là yếu tố trực tiếp đảm bảo quá trình cắt đứt vật liệu và liên quan đến các yếu tố khác thuộc phạm vi dao thái và vật liệu thái

Trong đó: Q – lực cắt thái cần thiết (N)

Theo viện sĩ V.P.Gơriatkin thì khi cắt thái không có trượt (chặt bổ τ= 0), đối với rau cỏ là q= 30 - 80 (N/cm), còn đối với củ quả thì q= 20 - 40 (N/cm) Còn khi cắt có trượt thì q thay đổi phụ thuộc vào góc trượt τ

Trong quá trình thái lưỡi dao đi vào vật thái còn phải khắc phục lực ma sát T1

do áp lực cản của vật thái tác dụng vào mặt bên của dao và T2 do vật thái dịch chuyển

bị nén ép tác động vào mặt vát của cạnh sắc lưỡi dao

Nếu gọi Pt là lực cản cắt thái thì:

 - Góc mài dao của lưỡi dao

Hình 1.5 Sơ đồ quá trình cắt thái bằng lưỡi dao với lưỡi dao có góc mài 

b Các yếu tố ảnh hưởng chính của dao thái

- Độ sắc của lưỡi dao

Độ sắc của lưỡi dao chính là bề dày s (mm) của cạnh sắc lưỡi dao Đối với các máy cắt thái s không vượt quá 100μm, nếu s quá 100μm lưỡi dao coi như bắt đầu cùn

và thái kém Rõ ràng là độ sắc s càng lớn thì áp suất riêng q càng tăng Nếu gọi ứng suất cắt của vật liệu là  c thì qs. c

Góc đặt dao β phải tính toán thiết kế sao cho lớp rau củ khi được dao thái xong

và tiếp tục được cuốn vào sẽ không chạm vào mặt dao, tránh ma sát vô ích, hoặc đối với dao thái kiểu đĩa dao dùng cắt thái củ quả: góc β phải tính toán để khi lớp của quả trượt tỳ êm nhẹ lên mặt dao mà không gây hiện tưởng nảy ra khỏi mặt dao, đảm bảo quá trình cắt ổn định Vấn đề tính toán góc đặt dao β sẽ phụ thuộc vào vận tốc quay của dao thái, vận tốc đưa vật thái vào bộ phận thái và dạng cạnh sắc của lưỡi dao Còn đối với dao thẳng tuỳ theo cách lắp dao mà có thể thực hiện cắt thái có trượt hoặc cắt thái chặt bổ (lắp dao theo hướng kính )

Số dao lắp trên đĩa hay trống thường là 2, 4 hoặc 6 dao Khi lắp vào máy vị trí dao đặt nghiêng so với mặt phẳng thẳng đứng của tấm kê một góc  ( gọi là góc đặt dao)

Nếu gọi α là góc cắt thái thì α =  +

Thông thường = 12180 và góc  =360

Đối với các máy thái củ quả, góc mài dao  = 18  25o

- Độ bền của vật liệu làm dao

Dao có độ bền cao thì lâu cùn, thái tốt Khi đó công nén lớp vật thái do lưỡi dao tác động lúc bắt đầu cắt sẽ tốn ít hơn và công cản cắt thái cũng nhỏ hơn Các lực và công này thể hiện bằng đồ thị phụ thuộc vào độ thái sâu λ của lưỡi dao vào vật thái

Hình 1.8 Đồ thị phụ thuộc của lực cắt với độ thái sâu

- Vận tốc của dao thái

Hình 1.9 Đồ thị phụ thuộc giữa áp suất cắt thái riêng và vận tốc dao thái

Vận tốc dao thái ảnh hưởng quá trình cắt thái, thể hiện cụ thể bằng đồ thị thực nghiệm biểu diễn sự biến thiên của áp suất riêng q (hoặc lực cắt thái pt và công cắt thái

Act) với vận tốc của dao thái vt Vận tốc tối ưu vt = 35÷40 m/s

- Điều kiện trượt của lưỡi dao trên vật liệu

Khi đường trượt của lưỡi dao trên vật thái hay của vật thái trên lưỡi dao càng dài thì lực cản cắt càng giảm Để thể hiện hiện tượng trượt nói chung của lưỡi dao trên

lớp vật thái, ta hãy vẽ và phân tích vận tốc v của một điểm M ở trên cạnh sắc lưỡi dao

cong AB khi tác động vào lớp vật thái

Hình 1.10 Vận tốc của điểm M trên cạnh sắc lưỡi dao

Vận tốc v có thể phân tích làm 2 thành phần: thành phần vận tốc pháp tuyến v n (vuông góc với lưỡi dao) và thành phần vận tốc tiếp tuyến v t (theo cạnh sắc lưỡi dao)

Vận tốc pháp tuyến v n chính là vận tốc của dao thái gập sâu vào vật thái gây nên tác

động cắt thái Vận tốc tiếp tuyến v t gây nên chuyển động trượt tương đối của lưỡi dao trên vật thái

Theo định nghĩa của Gơriatskin, góc hợp bởi vận tốc v với thành phần pháp tuyến v n gọi là góc trượt τ, tỷ số giữa trị số vận tốc tiếp tuyến vt và vận tốc pháp tuyến

vn gọi là hệ số trượt  : t

n

v tg v

Hình 1.11 Phân tích các lực tác động giữa lưỡi dao và vật thái

Thực nghiệm cho thấy lực cắt thái sẽ giảm nhiều với góc trượt 0

30

  Hiện tượng cắt thái của dao đối với vật thái sẽ có một điều kiện chung để phát huy tác dụng cắt trượt, giảm lực cắt thái được nhiều hơn

Phát triển các lý luận nghiên cứu về cắt thái của Gơriatskin V.P, viện sĩ Giưligopski V.A đã phân tích bản chất vật lý và đi đến xác định điều kiện trượt của lưỡi dao trên vật thái như sau:

Xét các lực tác động giữa lưỡi dao với vật thái (hình 3.10) Khi cắt thái chặt bổ, góc trượt τ = 0 thì lực tác động giữa lưỡi dao với vật thái chỉ có một lực pháp tuyến cắt thái (thẳng góc với lưỡi dao) theo phương vận tốc của lưỡi dao

Xét trường hợp  o.Trên hình vẽ ta thấy rằng góc trượt τ càng lớn thì lực T (hay T’) càng tăng, đồng thời lực ma sát F (hay F’) cũng vẫn có khả năng tăng theo, bằng T khiến cho Mr của cuộng rau không thể trượt theo lưỡi dao được Nghĩa là mặc

dủ cắt thái với góc trượt  o, nhưng 2 điểm Mr của rau và Md của dao vẫn không tách rời nhau Trái lại trong quá trình thái điểm Md của dao vẫn cứ bám chặt lấy điểm

Mr của rau mà nén xuống với lực tác động là P cho đến khi cắt đứt

Khi T tăng thì F cũng tăng theo nhưng chỉ tăng tới trị số lực ma sát cực đại Fmax Trị số Fmax = N.tgφ’ = N.f’

Trong đó: φ’– Là góc ma sát giữa lưỡi dao và vật thái (góc cắt trượt)

Nhưng khi τ tăng lên nữa thì T tiếp tục tăng, trong lúc đó lực ma sát chỉ tăng tới trị số Fmax là không tăng được nữa, nghĩa là T > Fmax, thì hiệu số lực T –

Fmax sẽ có xu hướng làm cho Mr của rau trượt đi, rời điểm Md của dao lên phía trên, ngược lại, điểm Md của dao trượt đi rời điểm Mr của rau xuống dưới, bây giờ mới có hiện tượng “trượt trơn”

Kết quả nghiên cứu cho thấy:

-Trường hợp góc trượt τ = 0, quá trình cắt thái chặt bổ, có lực pháp tuyến và không có lực tiếp tuyến

- Trường hợp góc trượt '

 , quá trình cắt thái vẫn chưa có trượt, tuy nhiên có

cả lực tiếp tuyến và lực pháp tuyến (nhưng lực tiếp tuyến này chưa gây được hiện tượng trượt vì ma sát)

  , quá trình cắt thái có trượt tương đối giữa dao và vật thái, do tác dụng của lực tiếp tuyến đủ lớn thắng được lực ma sát

1.2 CƠ SỞ THỰC TIỄN CỦA CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.2.1 Tầm quan trọng của máy thái cỏ

Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ việc áp dụng các máy cắt rau,

củ, quả đã được thị trường tiêu dùng ưa chuộng, không chỉ các nhà hàng, khách sạn, xưởng chế biến thực phẩm mà còn được ứng dụng ở các hộ gia đình, hộ chăn nuôi, trồng trọt Nâng cao năng suất trong sản xuất nông nghiệp nói chung và trong khâu thái cỏ nói riêng Sản lượng thái trong một đơn vị thời gian sẽ tăng gấp nhiều lần, vừa thuận lợi cho quá trình sản xuất mà còn đảm bảo được chất lượng Khi áp dụng máy thái sẽ giảm thời gian và chi phí cho một đơn vị công việc góp phần làm giảm đáng kể sức lao động, nâng cao năng suất, mang lại hiệu quả kinh tế cao cho người nông dân

1.2.2 Một số máy thái rau củ hiện nay

Để giảm chi phí trong quá trình sản suất và tăng năng suất cho người lao động, hiện nay ở các nhà máy sản xuất thực phẩm hầu hết đều sử dụng máy cắt thái trong dây chuyền sản xuất như: máy thái gia vị trong dây chuyền sản xuất mì tôm; máy thái khoai tây, bí đỏ trong dây chuyền sản xuất bim bim, máy thái lát thịt, máy thái sắn, máy thái măng Những chiếc máy đó có thể làm việc bằng thủ công hoặc tự động đều tùy thuộc vào nhà sản suất và nhu cầu của người sử dụng

Từ nguyên lý cắt thái chung, nhiều cơ sở trong nước cũng đã chế tạo ra một số máy cắt thái phục vụ sản xuất Tuy khả năng làm việc còn hạn chế so với máy nhập từ nước ngoài nhưng góp phần làm giảm chi phí nhập khẩu Mặt khác, chúng ta chế tạo

ra máy móc dựa trên tính chất của nguyên liệu trong nước nên rất phù hợp và dễ sử dụng Nhưng do yêu cầu của sản xuất, một số nhà máy cũng đã nhập khẩu máy của nước ngoài Sau đây là một số máy đang được sử dụng hiện nay

1.2.2.1 Máy thái sắn quay tay

Hình 1.12 Máy thái sắn quay tay

Đây là máy thái sắn được cơ sở Bình Quân sản xuất, model 2008 Cấu tạo của máy gồm một giá đỡ, vòng bi gối đỡ, một tay quay lắp cố định vào đĩa, trên đĩa được gắn các lưỡi dao Khi làm việc người ta sẽ tác động vào tay quay và truyền chuyển động quay này làm cho các lưỡi dao quay theo Sắn được đưa vào và dao sẽ cắt thành từng lát mỏng rồi được thoát ra ngoài qua khe hở

Với loại máy này có ưu điểm là cấu tạo đơn giản, giá thành hạ và dễ sử dụng Nhưng nhược điểm là làm việc bằng thủ công, năng suất thấp, chất lượng cắt còn kém, mức độ ứng dụng chưa cao Do đó máy thái sắn loại này chỉ được sử dụng ở các cơ sở sản xuất nhỏ lẻ, phần lớn được sử dụng ở các hộ gia đình

1.2.2.2 Máy thái chuối

Đây là loại máy dùng để thái chuối cây Cấu tạo máy thái chuối gồm: động cơ điện, bốn vòng bi gối đỡ, hai lưỡi dao cắt, trục trung gian, trục chính và khung máy Máy làm việc được nhờ nguồn điện 220V, khi bật công tắc động cơ điện hoạt động làm các lưỡi dao quay theo, người ta chỉ cần đưa thân cây chuối vào máy sẽ tự động cắt ra những lát chuối mỏng và rơi ra ngoài Để có những lát chuối dầy mỏng theo yêu cầu thì có thể điều chỉnh kích cỡ có sẵn trên máy theo ý muốn của người dùng

Khi sử dụng loại máy này việc cắt thái nhanh hơn, điều chỉnh được lát thái dày mỏng tùy theo yêu cầu sử dụng, tuy nhiên việc tiếp thị chưa tốt nên chưa được sử dụng rộng rãi trong từng hộ gia đình

Hình 1.13 Máy thái chuối cây

1.2.2.3 Máy thái củ quả FC 501

Hiện nay trên thị trường cũng đã có một số kiểu máy thái củ quả được nhập khẩu từ nước ngoài như kiểu máy thái dạng sợi, thái dạng lát mỏng, nhưng số lượng không nhiều Máy thái kiểu sợi FC 501 làm việc nhờ vào dao cắt của máy có hệ thống chuyển động quay quanh trục một cách liên tục, sản phẩm được cắt bỡi dao quay

giống như thái bằng tay vậy, có thể chế biến các loại lát đông dược hoặc trong ngành thực phẩm như thái sợi hoặc thái lát măng, khoai, cà rốt, củ cải, gừng và các loại củ khác cho ra những sản phẩm có độ dày mỏng khác nhau

Hình 1.14 Máy thái kiểu sợi FC 501 1.2.2.4 Máy thái cỏ CT1, CT2, CT5

Hình 1.15 Máy thái cỏ dạng đĩa

Máy thái cỏ (CT1, CT2, CT5) do Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch thiết kế chế tạo (dạng đĩa) (hình 1.15): chủ yếu là thái cỏ voi cho bò, làm thức ăn ủ chua năng suất 5 tấn/giờ và một số các máy thái cỏ cỡ nhỏ máy làm việc trên nguyên lý dạng đĩa lắp từ 2 - 4 dao dạng thẳng có lắp bánh đà hoặc lấy trọng lượng của đĩa làm bánh đà

Máy thái cỏ CT5 có các thông số kỹ thuật

- Đường kính rô to thái: 900 mm

- Tốc độ quay của rô to thái: 500 vg/ph

- Số lượng dao: 2

- Khe hở cắt: 2 – 6 mm

- Góc cắt: 21°

- Tổng công suất: 10,5kW; Chi phí năng lượng riêng: 2,1 kWh/t

- Độ dài đoạn thái: 30-150 mm

Mẫu máy thái CT5 có nhiều ưu điểm: năng suất cao, chất lượng thái tốt, bộ phận cấp liệu an toàn, các thông số làm việc phù hợp với điều kiện chế tạo trong nước Máy có nhược điểm là không thái được cỏ khô

1.2.2.5 Máy thái đa năng của công ty TNHH cơ khí Toàn Phát

Máy cắt thái đa năng (hình 1.16) của chế tạo, máy dùng để thái các vật liệu hữu

cơ như: cỏ, rau, chuối, bèo với công suất 200 kg/h đối với băm nhỏ và 100 kg/h đối với nghiền nát nhuyễn Máy có nhược điểm là không thái được cỏ khô và rơm khô Thông số của máy:

- Động cơ 0,75kW

- Nguồn điện AC 220V

- Tốc độ trục dao: 2800V/ph

- Công suất 200 kg/h đối với băm nhỏ; 100 kg/h đối với nghiền nát nhuyễn

- Kích thước (dài x rộng x cao): 500 x 390 x 720 mm

- Trọng lượng máy: 21 kg

Hình 1.16.Máy cắt thái đa năng

1.2.2.6 Máy băm thái thức ăn gia súc theo kiểu lô trụ răng thẳng (Jiao Zhuofeng Machinery Co., Ltd.)

Bên cạnh những tính năng nổi bậc ấy thì giá cả của những chiếc máy này cũng khá cao khiến người tiêu dùng phải quan tâm Do đó, hiện nay nó chỉ được sử dụng chính trong các cơ sở chế biến đồ ăn nhanh, chế biến thực phẩm…

Hình 1.17 Máy băm thái thức ăn gia súc theo kiểu lô trụ răng thẳng

(Nguồn Jiao Zhuofeng Machinery Co., Ltd.)

Dao băm được bố trí song song với đường tâm trục chính và trên mặt trụ (Hình 1.17)

- Ưu điểm: Dễ chế tạo, vận hành, bảo dưỡng; chiều dài nguyên liệu sau cắt đồng đều; vết cắt gọn; vận tốc cắt gần bằng nhau trên toàn chiều dài lưỡi cắt

- Nhược điểm: Cắt có va đập, lực cắt thay đổi trong phạm vi rất lớn, lực cắt tăng

tỉ lệ với chiều dài dao

- Phạm vi sử dụng: Máy cắt công suất nhỏ (Dưới 500 kg/h)

1.2.2.7 Máy băm thái thức ăn gia súc lô dao trụ, dao gá nghiêng kiểu Yash H2

Hình 1.18 Máy băm thái thức ăn gia súc lô dao trụ, dao gá nghiêng kiểu Yash H2

(Nguồn: IndiaMart)

- Dao băm được bố trí nghiêng với đường tâm trục chính và trên mặt trụ (Hình 1.18)

- Ưu điểm: Lực cắt và công suất cắt nhỏ; vận tốc cắt gần bằng nhau trên toàn chiều dài lưỡi cắt; quá trình cắt êm, lực cắt ít thay đổi nên giảm rung động khi cắt

- Nhược điểm: Chiều dài nguyên liệu thay đổi khi tăng chiều dài dao; khó chế tạo và tháo lắp dao Giá thành chế tạo máy cao hơn kiểu dao bố trí song song

1.2.2.8 Máy băm thái thức ăn gia súc trên mặt đầu theo kiểu Yash-T-75 dao gá mặt đầu mâm quay

Hình 1.19.Máy băm thái thức ăn gia súc trên mặt đầu theo kiểu Yash-T-75 dao gá mặt

đầu mâm quay

(Nguồn: IndiaMart)

Dao băm được bố trí trên mặt đầu mâm quay trục chính (Hình 1.19)

- Ưu điểm: Dễ chế tạo, vận hành, bảo dưỡng; quá trình cắt ổn định do sự tiếp xúc giữa dao và nguyên liệu xảy ra từ từ (kiểu cắt kéo) và do có sự ổn định máy bởi

mô men quán tính mâm dao (có vai trò như bánh đà)

- Nhược điểm: Vận tốc cắt thay đổi theo chiều dài lưỡi cắt của dao; vết cắt không gọn; dễ phát sinh các đoạn nguyên liệu có chiều dài lớn ở cuối bó nguyên liệu

do thiếu cơ cấu kẹp chặt; giá thành chế tạo cao hơn kiểu A và B

- Phạm vi sử dụng: Máy cắt công suất trung bình và lớn (từ 1.000 kg/h trở lên)

1.2.2.9 Máy băm thái kiểu KOHINOOR dao gá mặt đầu mâm quay (Nguồn: Kohinoor Engineering & IronWorks)

Máy băm thái nguyên liệu kiểu KOHINOOR do Hãng Kohinoor Engineering & Iron Works, India (Hình 1.20) có những ưu điểm như sau:

- Cơ cấu kéo nguyên liệu đầu vào bằng truyền động Các đăng nên vừa đảm bảo tính lực ép ổn định khi kéo, vừa cho phép thay đổi chiều dày lớp nguyên liệu đầu vào một cách mềm dẻo

- Có thể điều chỉnh chiều dài nguyên liệu cắt ra khi thay đổi lượng di động tính toán giữa số vòng quay của mâm gá dao và vận tốc dài của hai lô kéo liệu

- Cho phép chỉ dùng 01 động cơ để vừa quay dao băm, vừa dẫn động hộp số quay cơ cấu Các đăng

- Dễ dàng thiết kế máy đảm bảo năng suất phù hợp với qui mô chăn nuôi hộ (từ

500 kg/h đến 5000 kg/h)

Hình 1.20 Máy băm thái kiểu KOHINOOR dao gá mặt đầu mâm quay

(Nguồn: Kohinoor Engineering & IronWorks)

1.2.2.10 Máy băm thái rơm do khoa Cơ khí Công nghệ, ĐHNL Huế chế tạo

Hình 1.21 Máy băm thái rơm do khoa Cơ khí Công nghệ, HUAF chế tạo

Bảng 1.2 Các thông số hình học của máy

1.2.2.11 Máy băm thái Chuối do khoa Cơ khí Công nghệ, ĐHNL Huế chế tạo

Nguyên lý làm việc: Khi động cơ làm việc, động cơ truyền động đến bộ truyền đai sau đó đến trục làm việc với vận tốc trên trục làm việc là n (v/p) Nguyên liệu được đưa vào máng cấp liệu, do góc nghiêng của máng, nguyên liệu được trượt vào họng thái Dưới tác động của lưỡi dao được lắp trên trục dao thì chuối cây sẽ được thái đều thành từng lát mỏng với độ dày lát thái h(mm), và được lấy ra ngoài qua cửa thoát liệu

Hình 1.22 Sơ đồ cấu tạo máy thái chuối TC-500

1 – Động cơ; 2 – Khung máy; 3 – Hệ thống puly-dây đai; 4 – Máng cấp liệu ; 5 – Trục dao; 6 – Thùng bảo vệ; 7 – Nắp thùng bảo vệ; 8 – Lưỡi dao; 9 – Chân đế tấm kê

Bảng 1.3 Các thông số hình học của máy TC-500

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU

2.1 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu

- Những hộ gia đình có chăn nuôi trâu, bò trên địa bàn Thị xã An Nhơn - tỉnh Bình Định và một số địa bàn khác có quy mô chăn nuôi tương tự

- Các giống cỏ trong chăn nuôi trên địa bàn Bình Định, các nguyên lý cắt thái

và các loại máy thái cỏ công suất nhỏ hộ gia đình

2.1.2 Phạm vi nghiên cứu

- Năng suất máy: 300kg/h

- Thiết kế chế tạo máy thái cỏ bán tự động công suất nhỏ (cấp liệu tự động)

- Đề tài được thực hiện tại tỉnh Bình Định

2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết của quá trình cắt thái

- Tính toán thiết kế và chế tạo máy thái cỏ

- Khảo nghiệm máy

2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.3.1 Phương pháp nghiên cứu tài liệu về máy thái

- Điều tra qua tài liệu đọc và thống kê các số liệu về các loại máy thái phổ biến

ở Việt Nam

-Tìm hiểu về các thông số kỹ thuật, cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các loại máy thái cỏ để làm cơ sở cho tính toán, lựa chọn các thông số của máy

2.3.2 Phương pháp tính toán thiết kế

- Dựa trên cơ sở lý thuyết về cắt thái, lý thuyết về tính toán hệ thống cơ khí, tiêu chuẩn cơ khí, dung sai để tính toán, lựa chọn các kích thước, thông số hình học

và động học của máy Kích thước chi tiết được trên bản vẽ sử dụng phần mềm AutoCad 2007

2.3.3 Phương pháp gia công chế tạo

- Trên cơ sở các bản vẽ chi tiết và bản vẽ lắp, máy được gia công chế tạo tại xưởng khoa Cơ khí chế tạo, trường Cao đẳng Cơ điện, xây dựng và nông lâm trung

bộ Bình Định, sử dụng các loại vật liệu thông dụng, sẵn có trên thị trường

2.3.4 Phương pháp khảo nghiệm

Sau khi chế tạo mẫu máy, tiến hành khảo nghiệm cắt thái cỏ voi với 04 tốc độ dao thái, 03 chiều dài đoạn thái để:

- Kiểm nghiệm khả năng làm việc ổn định máy

- Kiểm nghiệm đánh giá năng suất, chất lượng cắt thái

- Các thông số thí nghiệm như bảng 2.1

Bảng 2.1 Thông số và các yếu tố thí nghiệm

Chiều dài đoạn thái và tốc độ cắt thái

Số mẫu và kí hiệu mẫu

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

3.1 PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

3.1.1 Những yêu cầu cơ bản

Từ những yêu cầu kỹ thuật đối với máy thái cỏ, khả năng làm việc và phương pháp vận hành máy cần có những yêu cầu cơ bản sau:

- Năng suất máy phù hợp đạt tối thiểu 300kg/h

- Thái được những kích thước thích hợp với từng đối tượng vật nuôi

- Độ đồng đều của các đoạn thái cao, ít tạo thành các mảnh vụn

- Sử dụng an toàn, vận hành và vệ sinh máy dễ dàng

- Kết cấu bền, kích thước máy gọn nhẹ

- Giá thành thấp

3.1.2 Chọn phương án thiết kế

Chọn phương án thiết kế là phần rất quan trọng trong quá trình thiết kế Quá trình đó bao gồm: tìm hiểu, nghiên cứu, tính toán, đưa ra các phương án sao cho thỏa mãn các yêu cầu về kinh tế cũng như về mặt kỹ thuật

3.1.2.1 Các phương án chuyển động của dao

Trong quá trình làm việc dao cắt chuyển động theo hai hình thức đó là dao chuyển động tịnh tiến qua lại và dao chuyển động quay tròn

a Phương án cắt khi dao chuyển động tịnh tiến

Với phương thức này thì dao chuyển động qua lại còn vật liệu cần cắt chuyển động vuông góc với phương chuyển động của dao

Hình 3.1 Dao cắt chuyển động tịnh tiến

1.Dao cắt; 2 Tấm kê; 3.Lát thái

Nguyên lý: Dao cắt chuyển động tịnh tiến theo phương thẳng đứng, còn nguyên liệu chuyển động theo phương vuông góc với phương chuyển động của dao Lưỡi cắt của dao dưới tác dụng của lực P đi xuống ép vào thân của nguyên liệu; phối hợp với tấm kê cắt ở phía dưới cắt đứt thân nguyên liệu thành từng đoạn nhỏ có kích thước được xác định trước

b Phương án cắt khi dao chuyển động quay tròn

Hình 3.2 Dao cắt được bố trên trục quay

Nhận xét: Qua quá trình khảo sát và kiểm nghiệm của hai hình thức chuyển

động của dao nói trên nhận thấy rằng: phương án cắt khi dao quay vòng không cồng kềnh, không phức tạp dễ dàng trong thiết kế chế tạo, ít tốn kém và đặc biệt là cho năng suất cao hơn Do đó tác giả chọn phương án cắt với kết cấu dao như trên hình 3.2 làm

cơ sở thiết kế bộ phận cắt của máy thái cỏ

3.1.2.2 Phương pháp tính toán thiết kế

Thiết kế máy là một công việc rất quan trọng để tạo ra một sản phẩm đẹp, năng suất cao, phù hợp với các phương án sản xuất… Điều này đòi hỏi người thiết kế, phải tìm hiểu, tham khảo và phân tích nhiều phương án để chọn ra một phương án tốt nhất, đáp ứng được gần như các yêu cầu đặt ra Từ đó tác giả chọn phương án như hình 3.3 làm phương án thiết kế, chế tạo máy thái cỏ

Hình 3.3: Sơ đồ cấu tạo máy thái cỏ

a Cấu tạo

Hình 3.4: Sơ đồ truyền động bánh răng côn

b Nguyên lí làm việc

Nguyên liệu được đưa vào máng cấp liệu (10), nhờ Rulô cuốn liệu (7) kéo nguyên liệu vào và nén nguyên liệu xuống sau đó đưa vào buồng thái Ở buồng thái dao cắt (8) có dạng đĩa quay liên tục, kết hợp với tấm kê cắt tạo thành góc cắt thái, sẽ cắt nguyên liệu thành những đoạn sản phẩm theo máng nghiêng rơi ra ngoài Hình 3.5

mô phỏng theo sơ đồ nguyên lý truyền động của máy

Hình 3.5: Sơ đồ nguyên lý truyền động của máy

Chiều dài của các đoạn thái phụ thuộc vào tốc độ trống dao và trục cuốn,phụ

thuộc vào khoảng cách giữa dao và tấm kê dao

* Nhận xét

- Ưu điểm:

+ Điều chỉnh đơn giản và mài sắc thuận lợi

+ Cấu tạo đơn giản và dễ sử dụng

+ Chuyển động của dao liên tục nên nguyên liệu cắt không bị ùn tắc

+ Máy làm việc êm

+ Khả năng điều chỉnh độ dài sản phẩm cắt thái không linh hoạt

+ Bộ phận cấp liệu chưa được tự động hoá

3.2.1.1 Chọn năng suất cho máy

Một trong những cơ sở quan trọng để chọn năng suất cho máy thái rau cỏ là ta phải căn cứ vào qui mô của trang trại chăn nuôi đó Như vậy, chúng ta phải đi tìm hiểu thực tế số lượng gia súc trong một trang trại chăn nuôi điển hình vừa và nhỏ trên địa bàn TX An Nhơn - Bình Định, để định ra khối lượng thức ăn cần thiết, từ đó xác định chính xác năng suất cho máy

Theo tìm hiểu, trong một trang trại vừa và nhỏ điển hình:

Bảng 3.1 Khẩu phần ăn của gia súc

3.2.1.2 Chọn chiều dài sản phẩm cắt thái

Cơ sở để chọn chiều dài của sản phẩm cắt thái là kích thước trung bình của thức

ăn xanh cho gia súc Để có thể thoả mãn với tất cả các loại gia súc khác nhau trong trang trại thì ta phải chọn kích thước nhỏ nhất ứng với một loại gia súc nào đó Để xác định được kích thước nhỏ nhất thì ta phải làm một mẫu điều tra thực tế của một trang trại vừa và nhỏ như sau:

Bảng 3.2 Chiều dài của đoạn cắt đối với từng loại gia súc

Loại gia súc Chiều dài trung bình của thức ăn xanh (mm)

Trâu, bò

Lợn Cừu, dê

40 – 60

10 – 20

20 – 30 Dựa vào bảng 3.2 trên, ta chọn máy có hai chế độ cắt thái với chiều dài cắt

l1=40mm và l2=60mm Để tăng chiều dài sản phẩm cắt thì ta chọn phương pháp:

Thay đổi tốc độ quay của trục cuốn cấp liệu trong khi tốc độ trống dao cắt vẫn không đổi (phương án này dễ chế tạo, điều chỉnh, không ảnh hưởng đến chất lượng cắt thái)

3.2.1.3 Chọn số lượng dao cắt

Năng suất và chất lượng cắt thái là hai yếu tố quan trọng trong thiết kế máy cắt thái cỏ; tùy theo đối tượng vật nuôi để lựa chọn chiều dài đoạn thái; năng suất cắt thái phụ thuộc vào số lượng dao thái, tốc độ quay của dao và chiều dài đoạn thái, những thông số này có liên quan đến nhau Để cắt được một lát cắt đúng độ dài thì thời gian vật liệu di chuyển trên mặt nghiêng đi được một quãng đường từ mặt lưỡi cắt đến đĩa cắt phải nhỏ hơn thời gian lưỡi cắt chuyền động của lưỡi cắt đến vị trí cắt

Thời gian chuyển động của hai lưỡi cắt kế tiếp nhau phụ thuộc vào tốc độ quay

và số lượng lưỡi cắt bố trí trên trục Còn thời gian di chuyển của vật liệu phụ thuộc Ru

lô cuốn liệu cuốn đưa vào họng cắt

Từ những phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến bề dày của đoạn thái nên ta chọn

số lượng dao bố trí trên trục là 02 dao