Thiết kế máy thu hoạch lúa (chỉ số cho sẵn)

MỞ ĐẦU:
Việt Nam là nước sản xuất nông nghiệp là chủ yếu, chiếm tới gần
75% sản xuất cả nước. Vì vậy việc cơ khí hoá trong nông nghiệp là vấn đề
cấp bách hiện nay để thay thế sức lao động con người bằng máy móc và
nâng cao năng suất.
Thực tế nước ta hiện nay việc sử dụng máy móc trong sản xuất nông
nghiệp, đặc biệt là nông nghiệp lúa nước một phần là do địa hình nước ta
phức tạp, mặt khác máy móc còn rất đắt so với năng suất của sản phẩm.
Vì vậy vấn đề đặt ra là phải lam sao đưa các máy móc vừa năng suất
cao mà giá thành rẻ thì mới đáp ứng nhu cầu sản suất hiện nay.
Máy thu hoạch lúa ra đời nhằm nâng cao năng suất giảm sức lao động
cho con người, nhưng nước ta giống lúa rất phức tập và điều kiên địa hình
khác nhau nên việc thu hoạch lúa gặp nhiều khó khăn. Việc thiết kế tính toấn
cho máy là khá phức tạp. Đặc biệt là bộ phận cắt của máy yêu cầu về độ
chính xác rất cao để cắt nhanh mà lại không làm hư hỏng lúa do đó việc tính
toán thiết kế cho bộ phận cắt là rất cần thiết.
1
Bài 1: XÁC ĐỊNH NHỮNG ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC CỦA BỘ
PHẬN CẮT
Các số liệu cho trước.
Kiểu bộ phận cắt: Kiểu răng dao của bộ phận cắt máy gặt đập lien hợp
TC1200K của Nhật Bản.
Chiều cao cắt: Dựa vào đặc tính của cây lúa điển hìng của Việt Nam.
Vận tốc cắt của máy: Chọn V
m
= 1,7 (m/s)
Chế độ cắt: S = t = t
0

Các yêu cầu :
Tính toán và lựa chọn vận tốc, tốc độ quay hợp lý của tay quay.

Xây dựng các đồ thị:
- đồ thị đường chạy phần cắt của cạnh sắc
- đồ thị vận tốc làm việc của dao
- sơ đồ động của gốc rạ
- vận tốc dọc theo cạnh sắc của lưỡi cắt.
20
50
35
10
7
30
20
60
65
2
1. Đặc điểm 1 số giống lúa điển hình ở nước ta.
Ở nước ta hiện nay giống lúa chủ yếu là lúa nhiệt đới nóng ẩm như Xi
23, khang dân, quy… trong đó có một số giống lúa là ngắn ngày như: khang
dân thì có thân cây ngắn hơn khoảng 90 – 100 cm còn các giống lúa dài
ngày thì thường có thân cây dài hơn khoảng từ 100 – 120 cm (nềp Hải
Phòng; xi 23, … )
1.1. Đặc điểm giống lúa nếp ngắn ngày VK-1.
Loại lúa có thời gian sinh trưởng ngắn
Cây thấp : 90
÷
100 cm, cây cứng.
Mật độ 300 bông/m
2
Bông ngắn 10 cm, tỷ lệ hạt chắc 60-70 hạt/bong
Ít dụng 7-18 %

Trọng lượng 1000 hạt 300 g
Giống lúa này đang được gieo trồng chủ yếu ở các tỉnh miền núi trung
du, đồng bằng miền bắc tổng diện tích khoảng 5000 ha.
1.2. Giống lúa IR42.
Thời gian sinh trưởng 145-150 ngày.
Chiều cao cây 85-100 cm, cây cứng.
Mật độ 280 bông/m
2

Trọng lượng 1000 hạt 20-25 g
Chiều dài bong 10-12 cm.
2.Lựa chọn chiều cao cắt và một số thông số khác của bộ phận cắt
Để lựa chọn đượưc chiều cao cắt hợp lý vừa đảm bảo năng suất cắt
cao, độ rụng hạt và sót ít tối thiểu thì người ta phải cắn cứ vào từng giống
lúa cụ thể và đặc điểm của nó như thân cây dai hay giòn, độ rụng của hạt (độ
rụng của hạt còn phụ thuộc vào giai đoạn chin của lúa; giai đoạn lúa chin
hoàn toàn là dễ rụng nhất ; … ). Ngoài ra còn phụ thuộc vào mật độ cây lúa,
độ dài của bông lúa, …
vì vậy cần phải có những điều chỉnh nhất định về chiều cao bộ phận
cắt và tốc độ tiến của máy cũng như vận tốc dao. Nếu cắt thấp quá thì lực cắt
phải lớn hơn, chi phí nhiên liệu nhiều hơn và sẽ khó khăn trong quá trình
đập do có nhiều rơm, rạ … nhưng đảm bảo dược độ an toàn hạt hơn, có thể
giảm được độ rụng của hạt. Ngược lại nếu cắt cao quá thì giảm được lực cắt,
nhưng có thể cắt và bông lúa ( của những cây ngắn …) và làm hạt nhiều
hơn. nếu vận tốc tiến của máy quá nhanh hay quá chậm, vận tốc dao nhanh,
chậm cũng ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình cắt của lúa và công suất của
máy.
3
Vì vậy tất cả các thông số trên cần phải được lựa chọn và tính toán
một cách cẩn thận và hợp lý.

Ở đây ta chọn chiều cao cắt H =25 cm
Vận tốc tiến của máy v
m
=1.7 m/s
chế độ cắt S = t
0
= t
kiểu dao răng dao - tấm kê (dao có băm chấu )
2.Tính toán lựa chọn vận tốc của tay quay.
A
1
A
2
h
l
x
B B
1
O
l
Một điểm bất kỳ trên lưỡi dao và đặt vào đó một hệ trục toạ độ như
hình vẽ
Như vậy điểm O sẽ thực hiện hai chuyển động:
+ Chuyển động theo máy với vận tốc v
m

+ Chuyển động qua lại theo dao với vận tốc v
d
Tổng hợp hai vận tốc này ta được vận tốc v, v lệch so với Oy
một góc

α

Chiếu v
d
lên Ox được v
t
’và chiếu lên Oy là v
p
’
Chiếu v
m
lên Oy được v
t
”, chiếu v
m
lên Ox được v
t
’’ tương tự ta lần lượt
chiếu v lên hai trục v
t
và v
p

Trong quá trình xét coi như v
m
là không đổi v
m
= const
V
d

= R. ω. Sinωt. Dựa vào hình vẽ có
V
t
’ = v
d
. sin α
V
t
’’ = v
m
. cos α
V
t
= v
t
’ – v
t
’’ = v
d
. sin α – v
m
. cos α
Điều kiện cắt tốt nhất là v
t
luôn hướng xuống phía đáy dao trong suốt
quá trình làm việc ( cắt ) tức là v
t
’ > v
t
’’ => v

d
. sin α => v
d
>v
m
/tg α
Mặt khác ta có tg α= 20/40 = 0,5
=> v
d
> 2. v
m
= 2.1,7 = 3,4 m/s
chọn v
d
= 3,5 m/s
4
v
t
= 3,5 sin α – 1,7 cos α
= 3,5 . 0,4472 – 1,7.0,5528 = 0,63 m/s
Ta có cơ cấu biên tay quay lệch tâm có S > 2T
Chọn : e = r Độ lệch tâm
l = 10r Độ dài của biên
Có s = 1,01 . 2r
Mặt khác theo giả thiết có S = t = t
0
= 50 (cm).
Vậy có r = S/1,01.2 = 25 (cm).
Quãng đường máy sau một nửa vòng quay của biên tay quay:
h = V

m
. T/2 =
ϖ
π
.V
m
= 1,7
ϖ
π
Ta có : V
d
= r
ϖ
nên
ϖ
= vd/r = 3,5/0,25 = 14 (rad/s)
Vậy h = 1,7.
14
π
= 0,38 (m)
Phương trình chuyển động của máy:
y = V
m
.t = h.
ϖ
π
.t = 0,38.14 . t = 5,32 t .
4.Tính toán xây dựng các đồ thị.
4.1. Đồ thị đường chạy phần cắt của lưỡi sắc.
Xác định độ dịch chuyển x của dao và tốc độ v trong quá trình làm

việc, phụ thuộc vào góc
ϕ
của tay quay
t.
ϖϕ
=
Góc quay của tay quay
β
Góc giữa biên và đường nằm ngang.
Độ dịch chuyển x được xác định
x =
22
)( hrl −+
- rcos
ϕ
- lcos
β
Từ hình vẽ ta có lsin
β
= h + rcos
ϕ
⇒
sin
β
=
l
rh
ϕ
sin+
cos

β
=
2
)
sin
(1
l
rh
ϕ
+
+
Thay cos
β
và sin
β
vào biểu thức của x ta có:
x =
( )
−++
2
2
hrl
rcos
ϕ
- l
2
sin
1







+
−
l
rh
ϕ
Khai triển theo chuỗi ta có
82
2
1
2
sin
8
1sin
2
1
1
sin
1






+
−







+
−=














+
−
l
rh
l
rh
l
h

ϕϕϕ
Nếu sử dụng 2 thành phần đầu của chuỗi
5