(Đồ án hcmute) tính toán, thiết kế, chế tạo máy băm cỏ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

TÍNH TỐN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY BAM CỎ

GVHD: TS. NGUYỄN MINH KỲ
SVTH: NGUYỄN QUỐC THẠCH
ÐẶNG NGỌC CHIẾN
NGUYỄN VĂN TRUNG

S KL 0 0 4 8 0 8

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2016

do an

MSSV: 12143190
MSSV: 12143011
MSSV: 12143236


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH


KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài:

“TÍNH TỐN, THIẾT KẾ,CHẾ TẠO
MÁY BĂM CỎ”

Giảng viên hướng dẫn: TS. NGUYỄN MINH KỲ
Nhóm sinh viên thực hiện :
NGUYỄN QUỐC THẠCH
ĐẶNG NGỌC CHIẾN
NGUYỄN VĂN TRUNG
Khoá:

12143190
12143011
12143236

2012 - 2016

Tp. Hồ Chí Minh, tháng tháng 8 /2016

do an

LỚP : 121433C
LỚP : 121433C
LỚP : 121433A


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH



BỘ MƠN THIẾT KẾ MÁY

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài:

“ TÍNH TỐN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO
MÁY BĂM CỎ ”
GVHD :

TS. NGUYỄN MINH KỲ

Nhóm SVTH :
NGUYỄN QUỐC THẠCH
ĐẶNG NGỌC CHIẾN
NGUYỄN VĂN TRUNG
Khố:

12143190
12143011
12143236

2012 – 2016

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 8/2016

do an

LỚP : 121433C

LỚP : 121433C
LỚP : 121433A


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY
Bộ mơn THIẾT KẾ MÁY

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Giảng viên hướng dẫn: TS. NGUYỄN MINH KỲ
Sinh viên thực hiện:

ĐẶNG NGỌC CHIẾN

MSSV: 12143011

NGUYỄN QUỐC THẠCH

MSSV: 12143190

NGUYỄN VĂN TRUNG

MSSV: 12143236

1. Tên đề tài:
“ Tính toán, thiết kế, chế tạo máy băm cỏ ”.

2. Các số liệu, tài liệu ban đầu:
+ Năng suất máy 3 ( t/h )
+ Chiều dài đoạn cỏ băm l = 15 (mm)
+ Áp suất riêng của lưỡi dao khi cắt đứt cỏ q = 40 (N/cm)
3. Nội dung chính của đồ án:
 PHẦN I : Phần lý thuyết
 PHẦN II : Chế tạo mơ hình thực tế
4. Các sản phẩm dự kiến
+ Hoàn thiện bộ phận băm cỏ
5. Ngày giao đồ án:

6. Ngày nộp đồ án:

TRƯỞNG BỘ MÔN

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

(Ký, ghi rõ họ tên)

(Ký, ghi rõ họ tên)

 Được phép bảo vệ …………………………………………
(GVHD ký, ghi rõ họ tên)

do an


LỜI CAM KẾT
- Tên đề tài: “ Tính tốn, thiết kế, chế tạo, máy băm cỏ ”.
- GVHD: TS. NGUYỄN MINH KỲ

- Họ tên sinh viên:
1. NGUYỄN QUỐC THẠCH _ 12143190 _ LỚP 121433C
+ Địa chỉ sinh viên : Quận 9 , tp Hồ Chí Minh
+ Số điên thoại liên lạc : 01634392520
+ Email:
2. ĐẶNG NGỌC CHIẾN _12143011 _ LỚP 121433C
+ Địa chỉ sinh viên : Quận 9 , tp Hồ Chí Minh
+ Số điên thoại liên lạc : 01693317630
+ Email:
3. NGUYỄN VĂN TRUNG_12143236 _ LỚP 121433A
+ Địa chỉ sinh viên: Thủ Đức , tp Hồ Chí Minh
+ Số điện thoại liên lạc: 01646042161
+ Email:
- Ngày nộp khố luận tốt nghiệp (ĐATN):
- Lời cam kết: “Tơi xin cam đoan khố luận tốt nghiệp (ĐATN) này là cơng trình do
chính tơi nghiên cứu và thực hiện. Tơi khơng sao chép từ bất kỳ một bài viết nào đã
được cơng bố mà khơng trích dẫn nguồn gốc. Nếu có bất kỳ một sự vi phạm nào,
tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm”.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 6 năm 2016
Ký tên

Nguyễn Quốc Thạch

do an


LỜI CẢM ƠN
Đồ án tốt nghiệp là môn học quan trọng cuối cùng để đánh giá sinh viên có đủ điều kiện tốt
nghiệp hay không. Để thực hiện đồ án sinh viên phải vận dụng những kiến thức đã học trong
suốt những năm đại học và thơng qua đó cũng là cơ hội để sinh viên củng cố và nâng cao

khả năng bản thân trong việc áp dụng kiến thức vào thực tiễn xã hơi.
Do tính quan trọng cũng như phức tạp của đồ án tốt nghiệp, trong quá trình thực hiện đồ án
tốt nghiệp chúng em đã được sự hướng dẫn tận tình của Nhà trường, Thầy cơ trong khoa và
bộ môn Thiết kế máy. Nhờ sự hướng dẫn tận tình đó nhóm chúng em đã thực hiện và hồn
thành đồ án tốt nghiệp đúng thời hạn. Nhóm chúng em muốn gửi lời cảm ơn chân thành đến
Nhà trường , khoa Cơ khí chế tạo máy , bộ mơn Thiết kế máy và đặc biệt là thầy TS Nguyễn
Minh Kỳ đã trực tiếp hướng dẫn chúng em thực hiện đồ án này, Thầy Mang đã cho nhóm
mượn máy phay để gia công một số chi tiết.
Em xin chân thành cảm ơn .

do an


Mục Lục
CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU ...............................................................................................2
I. Tính cấp thiết của đề tài ..................................................................................................2
II. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài .....................................................................3
III. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài. ...................................................................................3
IV. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu................................................................................3
1. Đối tượng nghiên cứu ..................................................................................................3
2. Phạm vi nghiên cứu .....................................................................................................3
V. Phương pháp nghiên cứu ...............................................................................................4
VI. Kết cấu của đồ án tốt nghiệp ........................................................................................4
CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN ..............................................................................................5
I. Giới thiệu về cây cỏ ..........................................................................................................5
II. Những nghiên cứu trong và ngoài nước về máy băm cỏ . ..........................................6
1. Trong nước:..................................................................................................................6
2.2.2 Ngoài nước...............................................................................................................7
CHƯƠNG 3 :CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ LỰA CHỌN NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 10
I. Cơ sở lý thuyết ................................................................................................................10

1. Cơ sở lý thuyết của quá trình cắt thái bằng lưỡi dao .............................................10
2. Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cắt của dao. .............................................12
3. Các dạng nguyên lý cắt trong máy băm cỏ .............................................................16
4. Nguyên lý làm việc của máy bào gỗ : ......................................................................19
5. Nguyên lý cắt gọt kim loại – PHAY ........................................................................19
6. Truyền động bánh ma sát .......................................................................................22
II. Lựa chọn sơ đồ nguyên lý, nguyên lý cắt và mô hình dao băm ............................... 23
CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN, LỰA CHỌN ĐỘNG CƠ, CƠNG SUẤT .........................26
I. Những thơng số ban đầu của máy : ..............................................................................26

do an


II. Lựa chọn động cơ và công suất máy ...........................................................................26
III. Phân phối các tỷ số truyền của các bộ truyền trên động cơ ...................................27
1. Tỷ số truyền thực tế của bộ truyền đai ....................................................................27
2. Tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng ....................................................................27
3. Công suất và momen xoắn trên các trục .................................................................29
CHƯƠNG 5: TÍNH TỐN, LỰA CHỌN, KIỂM NGHIỆM........................................30
MỘT SỐ CHI TIẾT QUAN TRONG ..............................................................................30
I. Tính tốn bộ truyền đai .................................................................................................30
1. Chọn loại đai ..............................................................................................................30
2. Xác định số đai z ........................................................................................................31
3. Xác định lực căn ban đầu và lực căn tác dụng lên trục .........................................32
II. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH ................................................................................33
1.

Chọn loại xích .......................................................................................................33

2.

Xác định các thơng số của xích và bộ truyền. ...................................................33

3.

Tính kiểm nghiệm xích về độ bền .......................................................................34

4.

Đường kính đĩa xích .............................................................................................35

5.

Lực tác dụng lên trục ...........................................................................................36

III. Tính tốn thơng số các bộ truyền bánh răng ..........................................................36
1. Tính tốn cặp bánh răng trục dao và gulo dưới .....................................................36
2. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG ............................... 39
IV. TÍNH TRỤC ................................................................................................................45
1. Thiết kế trục ...............................................................................................................45
TRỤC DAO ....................................................................................................................46
TRỤC GULO .................................................................................................................50
V. CHỌN Ổ LĂN ...............................................................................................................58
TRỤC I ............................................................................................................................... 58

do an


TRỤC II .............................................................................................................................. 60
CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ MÔ PHỎNG VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH .............................62

I. Bộ phận cắt thái ............................................................................................................62
1.

Dao cắt thái ..........................................................................................................62

2.

Tấm kê ..................................................................................................................63

3.

Buồng thái .............................................................................................................64

II. Bộ phận cung cấp .........................................................................................................64
1.

Băng tải .................................................................................................................64

2.

Rulo cuốn ..............................................................................................................65

III. Khung đỡ máy .............................................................................................................66
IV. Mơ hình thực tế ...........................................................................................................67
CHƯƠNG 7: KẾT QUẢ VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................68
I. Kết quả ............................................................................................................................68
II. Kiến nghị .......................................................................................................................68

do an

TĨM TẮT ĐỒ ÁN
1. Tên đề tài tốt nghiệp.
Tính tốn, thiết kế, chế tạo máy băm cỏ.
2. Những nội dung chính
Gồm có 7 chương :
+
+
+
+

Chương 1: Giới thiệu
Chương 2: Tổng quan
Chương 3: Cơ sở lý thuyết và lựa chọn nguyên lý hoạt động
Chương 4: Tính tốn, lựa chọn động cơ, cơng suất và phân phối tỷ số
truyền.

+ Chương 5: Tính toán, lựa chon và kiểm nghiệm một số chi tiết
+ Chương 6: Thiết kế mô phỏng và chế tạo mô hình.
+ Chương 7: Kết quả và kiến nghị.

1

do an


CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU
I. Tính cấp thiết của đề tài
Nước ta là quốc gia có nền kinh tế nơng nghiệp chủ yếu, lâu đời và phát triển. Tuy nhiên
năng suất thật sự đem lại từ phát triển nông nghiệp thì chưa cao. Nghề trồng trọt và chăn

ni nước ta còn chịu ảnh hưởng của truyền thống cũ, làm ăn tự phát, nhỏ lẽ và hầu như
chưa theo một định hướng phát triển. Chính vì thế gặp nhiều rũi ro.
Những năm gần đây, nước ta tập trung phát triển nông nghiệp theo hướng công nghiệp và
hiện đại, mong muốn tạo ra những sản phẩm nơng nghiệp có chất lượng đáp ứng các tiêu
chuẩn quốc tế, giúp cho sản phẩm của nơng dân việt nam có thể xâm nhập và cạnh tranh với
sản phẩm các nước trên thị trường thế giới. Đặc biệt vào ngày 4/2/2016 nước ta gia nhập
TPP – Hiệp định Đối tác Xuyên Thái Bình Dương – thì việc cạnh tranh càng gay gắt, địi
hỏi phải có sự thay đổi để phát triển bền vững .
Nghề chăn nuôi bị ở việt nam cũng đang có những cơ hội và thách thức lớn trong thời kỳ
hội nhập, làm sao để đưa nghề ni bị ở việt nam phát triển, các sản phẩm từ chăn ni bị
như thịt, sữa đảm bảo chất lượng từ đó tăng tính cạnh tranh và chiếm được lòng tin của cả
thị trường trong nước và quốc tế. Để có thể phát triển như mong muốn cần thay đổi cách
chăn ni, giảm hình thức chăn ni nhỏ lẽ đẩy mạng hình thức chăn ni trang trại công
nghiệp, áp dụng khoa học kỹ thuật vào chăn nuôi. Theo thống kê về chăn ni hàng năm số
lượng bị đang ngày một tăng, mở rộng ở nước ta trong những năm gần đây .
Kế hoạch phát triển đàn gia súc, gia cầm đến năm 202
Năm/ year

Loại vật nuôi

ĐVT

Animals

Unit

2015

2016

2020

Lợn/ Pig
Lợn nái/ Sow

Tr. Con

27.75
4.06

28.78
3.95

29.93
3.48

341.91

356.72

392.39

5.37

5.47

5.80

Gia cầm/ Poultry
Bò/Cattle

Mill.
Tr. Con
Mill.
Tr. Con
Mill.

2

do an


Theo số liệu thống kê trên thì đàn bị ở nước ta đang dần tăng lên và được định hướng phát
triển trong tương lai.
Để phát triển đàn bị thì cần phải đáp ứng lượng thức ăn lớn cho chúng một cách thường
xuyên. Ngày nay, ngoài loại thức ăn hay sử dụng là rơm, rạ, phụ phẩm nông nghiệp,.. việc
trồng cỏ ni bị là cần thiết và cần phát triển và mở rộng ở nhiều nơi.Với những đặc điểm
nổi bậc như dễ trồng, năng suất cỏ thu hoạch cao, bò rất thích thì việc trồng cỏ đã tạo ra cơ
hội tốt để phát triển mở rộng đàn bị theo hướng cơng nghiệp. Mà để sử dụng cỏ hiệu quả
thì việc chế biến cỏ - băm cỏ nhỏ - trước khi cho bò sử dụng là điều hết sức cần thiết. Cần
một loại máy để giúp con người thực hiện quá trình này. Chính vì những lý do trên nhóm
chọn và thực hiên đề tài “Tính tốn, thiết kế, mơ phỏng và chế tạo máy băm cỏ cho bò”
II. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Ý nghĩa khoa học
+ Từ kết quả nghiên cứu của đề tài có thể góp phần làm cơ sở để thực hiện các nghiên
cứu khác nhằm tạo ra sản phẩm thiết thực.
+ Vận dụng những kiến thức học được vào thực tế từ đó cũng cố kiến thức vững chắc,
phát triền khả năng bản thân.
Ý nghĩa thực tế
+ Tạo ra chiếc máy băm cỏ phụ vụ chăn nuôi thay thế sức lao động của con người.

+ Tăng năng suất lao động, nâng cao thu nhập cho người chăn nuôi.
III. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài.
+ Nghiên cứu tình hình thực tế phát triển chung ngành chăn ni bị.
+ Đưa ra giải pháp cho vấn đề nghiên cứu.
+ Cụ thể hóa giải pháp bằng sản phẩm hoàn chỉnh.
IV. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
1. Đối tượng nghiên cứu
+ Máy phục vụ chăn nuôi bò
2. Phạm vi nghiên cứu
+ Trên cơ sở kiến thức học tập tại trường và tìm hiểu trong thực tế
3

do an


+ Thời gian nghiên cứu 5 tháng
V. Phương pháp nghiên cứu
+ Tìm hiểu thu thập thơng tin trong và ngồi nước.
+ Phân tích,tính tốn đưa ra số liệu cần thiết liên quan đề tài.
+ Mơ hình hóa đề tài thơng qua phần mềm chuyên dùng.
+ Chế tạo thực tế và hiệu chỉnh
VI. Kết cấu của đồ án tốt nghiệp
+ Chương 1: Giới thiệu
+ Chương 2 : Tổng quan
+ Chương 3 : Cơ sở lý thuyết và lựa chọn nguyên lý hoạt động
+ Chương 4 : Tính tốn, lưa chọn, động cơ và phân phối tỷ số truyền
+ Chương 5: Tính toán, lựa chọn và kiểm nghiệm một số chi tiết quan trọng
+ Chương 6 : Mô phỏng và chế tạo mơ hình
+ Chương 7 : Kết quả và kiến nghị

4

do an


CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN
I. Giới thiệu về cây cỏ
Có nhiều loại cỏ đang được trồng làm thức ăn chăn ni nhưng chủ yếu là cỏ voi ( Hình
2.1). Cỏ voi là loại cây thân thảo chia đốt (như cây mía), chiều cao cây có thể tới 2m, đẻ
nhánh mạnh, sinh trưởng nhanh. Cây cỏ voi cho năng suất chất xanh rất cao, nhất là vào
mùa mưa, một năm có thể cho thu cắt từ 15-20 lứa, năng suất chất xanh đạt trên 100
tấn/ha/năm. Cỏ voi dễ trồng, dễ chăm sóc, ít sâu bệnh, có thể trồng và cho thu hoạch quanh
năm. Các loại động vật nhai lại như trâu, bị, ngựa, dê, hươu nai... rất thích ăn loại cỏ này.
Cỏ voi dùng cho vật nuôi ăn trực tiếp hoặc có thể mang ủ chua khi lượng cỏ thu hoạch nhiều,
làm thức ăn dự trữ cho mùa đông khô rất tốt.
Khơng dừng lại ở đó, các nhà khoa học đã tạo ra một giống cỏ mới là VA06 được lai tạo
giữa cỏ voi với cỏ đi sói ở châu Mỹ. Cây lai có được những tính trạng vượt trội. Ngay
năm đầu tiên nó đã có thể đạt năng suất từ 225-375 tấn/ha. Tới năm thứ 2, năng suất có thể
đạt tới 480 tấn/ha. Nó sẽ giữ năng suất đó tới tận lúc chúng ta trồng lại (sau 6 năm). Đường
kính thân cây từ 2-3cm. Nó có thể cao tới 3-4m, phiến lá rộng, mềm, hàm lượng dinh dưỡng
cao, trong đó có tới 17 loại axit amin và nhiều loại vitamin cần cho cơ thể vật ni.

Hình 2.1
Tuy trồng cỏ cung cấp đầy đủ lượng thức ăn cho chăn ni bị nhờ những đặc điểm tốt
nêu trên, nhưng để quá trình sử dụng cỏ khơng bị lãng phí thì những cây cỏ phải được băm
nhỏ trước khi cho bò ăn. Việc băm cỏ mang lại nhiều lợi ích như : giúp cho bò dễ dàng tiêu
5

do an

hóa, làm mềm phần thân cây cỏ tránh việc bỏ phí, dễ dàng phối trộn với những loại thức ăn
khác, giúp cho quá trình bảo quản ,dự trữ cỏ dễ dàng ,…Việc băm cỏ mất rất nhiều thời gian
và công sức. Nếu cứ băm thủ cơng thì khơng thể nào phát triển đàn bị ,khơng phát triển
theo hướng cơng nghiệp được.
II. Những nghiên cứu trong và ngoài nước về máy băm cỏ .
1. Trong nước:
+ Máy băm thân cây ngô, cây cỏ voi của nhà sáng chế Nguyễn Hải Châu ( Hình
2.2 ).
Sử dụng nguồn điện 220V với động cơ 2,2Kw và có tốc độ vịng quay 2850 (vịng/phút)
cho ra sản lượng đạt tới 200 (Kg/giờ). Số lượng lưỡi băm là 3 , độ dài sản phẩm từ 1- 5cm,
trọng lượng máy 60 kg , giá 6.500.000 đ .Máy được thiết kế với 2 cửa, 1 cửa dùng để đưa
nguyên liệu vào và 1 cửa dùng để đưa sản phẩm đã được băm nhỏ ra ngồi.

Hình 2.2.

Hình 2.3

+ Máy băm cỏ của anh “ hai lúa ” ( Hình 2.3 )
Máy do anh nông dân Phan Xuân Kiển, 47 tuổi, thơn 1, xã Đạ Rịn, H.Đơn Dương (T.Lâm
Đồng) chế tạo ra. Nó được thiết kế dựa trên nguyên lý hoạt động của máy cắt bắp một hàng
(có hệ thống băm) của Đức và một số loại máy băm khác đang dùng cho nông trường. Máy
nhỏ gọn 80kg, năng suất cao , lưỡi cắt cứng vững , kích thước cỏ đạt từ 1- 3cm, đặc biệt giá
thành rẽ chỉ 2.600.000 đ . Hiện nay, ngồi máy băm cỏ chạy bằng mơ tơ điện, anh Kiển còn

6

do an

thiết kế thành công máy băm cỏ (chạy bằng máy nổ D8) có thể sử dụng cho các vùng nơng
thơn chưa có điện.
2.2.2 Ngồi nước
Máy băm cỏ TQ9Z9 ( Hình 2.4 )
Máy băm cỏ TQ9Z9A nhập từ Trung Quốc thường được dùng để băm các phụ phẩm nông
nghiệp chế biến thức ăn để chăn ni gia súc, trâu bị cừu, hươu, nai, ngựa bằng các phụ
phẩm như cây ngô, cỏ voi, rơm, cây lạc, dây khoai vv.. Máy băm cỏ TQ9Z9A cũng dùng để
băm phế phẩm nông, lâm nghiệp cuống bông, cành cây nhỏ, vỏ cây, vv. Sử dụng xử lý
nguyên liệu cho cho ngành giấy, phân bón, ván ép, sản xuất ethanol và các ngành công
nghiệp khác. Giá của máy này từ 60 đến 100 triệu đồng.

Hình 2.4

7

do an


Thông số kỹ thuật của máy TQ9Z9A
Mã sản phẩm

Động cơ

Động cơ phần băm (Kw)

15

Tốc độ (r / min)

1470

Nguồn điện (V)

380

Kích
Kích thước

3A9Z-9A

thước

đóng

gói:

(dài x rộng x cao)

2620 × 1720 × 1850

Kích thước khi làm việc:
2620 × 2140 × 4110
(dài x rộng x cao)

Trọng lượng máy khơng tính động cơ (kg) 880
Tốc độ băm (r / min)

500

Số lượng lưỡi băm (cái)

3

Độ dài sản
Loại lắp 3 dao
phẩm

12,18, 25, 35(mm)

Sản phẩm được máy phun ra trong bán
kính

10 ~ 15 (m)

Máy băm cỏ của nơng dân các nước khác ( Hình 2.5 ) :

8

do an


Hình 2.5

9

do an


CHƯƠNG 3 :
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ LỰA CHỌN NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

I. Cơ sở lý thuyết
1. Cơ sở lý thuyết của quá trình cắt thái bằng lưỡi dao
Các bộ phận làm việc của máy cắt thái dùng trong chăn nuôi thường dựa theo nguyên lý
cắt thái bằng cạnh sắt của dao. Quá trình cắt thái thường được thực hiện bằng cách di chuyển
cạnh góc nhị diện ( cạnh sắc ) hợp bởi hai mặt phẳng của lưỡi dao. Có hai cách di chuyển
của lưỡi dao là theo hướng p vng góc với vật cắt ( h.1) hoặc theo hai hướng vng góc
với nhau cùng một lúc( h.2), đó là hướng p hướng cắt pháp tuyến và đồng thời theo hướng
q vng góc với p ( hướng cắt tiếp tuyến ), nghĩa là cắt theo hướng tổng hợp r ( hướng cắt
nghiêng ).

Để chứng minh về tác dụng cắt của hai phương pháp, Viện sĩ Gơriatskin tiến hành thí
nghiệm và cho kết quả rằng cắt theo hướng nghiêng sẽ giảm được lực cần thiết và tăng chất
lượng thái so với cắt thái theo hướng pháp tuyến.
Thí nghiệm như sau ( Hình 3.1) : Dùng một cân Roobecval, trên đĩa A lần lượt đặt
những quả cân N (g) khối lượng khác nhau, bên kia đĩa thay bằng lưỡi dao B lắp lưỡi dao
quay lên. Đặt những cọng rơm C có bộ phận D giữ và đè cọng rơm vào lưỡi dao, đồng thời
di chuyển được cùng với cộng rơm bằng tay kéo E dọc cạnh lưỡi sắc dao với những độ dịch
chuyển S mm.

10

do an


Hình 3.1
Kết quả mối liên hệ giữa lực cắt N và độ dịch chuyển S.
N

600

500

400

300

200

100

S

1,5

2

8

20

100

160

Công thức thực nghiệm :

S  Ae
. N hoặc N 3S  C te

Hình 3.2 - Đồ thị phụ thuộc lực cắt N vào độ dịch chuyển S

11

do an


Gơriatskin gọi trường hợp cắt pháp tuyến ( S =0 ) là q trình chặt bổ cắt thái khơng trượt,
trường hợp cắt nghiêng ( S ≠ 0) là quá trình cắt thái trượt. Như vậy cắt thái có trượt lực cần
thiết giảm so với cắt thái khơng trượt.
Lợi ích của q trình cắt thái có trượt cịn được giải thích như sau ( Hình 3.3) :
 Lưỡi dao dù rất sắc nhưng khi soi qua kính hiển vi, cũng thấy những răng lồi lõm
như lưỡi cưa. Do đó khi lưỡi dao di chuyển có thêm hướng tiếp tuyến, nghĩa là có
trượt thì lưỡi dao đã phát huy được tác dụng cưa đứt vật thái. Nếu lưỡi dao chỉ cắt
theo phương pháp tuyến ( chặc bổ ), khi đó lực cắt thái phải khắc phục hoàn toàn ứng
suất nén để cắt đứt vật thể. Cịn khi cắt có trượt thì một phần lực cắt thái sẽ chỉ khắc
phục ứng suất kéo của vật thái mà đối với vật liệu như rau cỏ thì ứng suất kéo nhỏ
hơn ứng suất nén đáng kể. Ở củ quả ứng suất nén σn= 86 -104 N/cm2 , ứng suất kéo
σk = 45-85 N/cm2 .
 Ngoài ra do khi cắt thái có trượt bề rộng
bp nhỏ hơn bề rộng thái khi thái không
trượt bn cho dù có cùng diện tích cắt thái
F.

Hình 3.3 -Tác dụng cắt trượt của chiều rộng cắt thái
Trong nông nghiệp cắt thái có trượt phù hợp với vật thái có nhiều thớ, bản thân có tính
đàn hồi, đối với vật rắn khơng đàn hồi thì cắt trượt bằng lưỡi dao khơng hợp lý.
2. Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cắt của dao.
a. Áp suất cắt riêng q ( N/cm) của cạnh lưỡi dao trên vật thái
Đây là yếu tố trực tiếp chủ yếu đảm bảo quá trình cắt đứt
q = Q/∆S (N/cm) , Công thức 2,-32 ,trang 49 [2]

Q – Lực cắt thái cần thiết (N)
∆S – chiều dài đoạn lưỡi dao cắt vào vật liệu (cm)

12

do an


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...
Theo sơ đồ cắt thái bằng lưỡi dao ( Hình 3.4), thể
hiện quá trình cắt thái các vật thái đàn hồi, áp suất riêng
gây ra hai giai đoạn: đầu tiên lưỡi dao nén ép vật thái
một đoạn rồi đến cắt đứt vật thái. Trong quá trình lưỡi
dao đi vào vật thái còn phải khắc phục các 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 :
Q = Pt + T1 +T2.cosα , 2-33, trang 50 [2]

Hình 3.4

Đối với quá trình cắt thái không trượt ( băm bổ ) thi Q = Pt
Áp suất riêng q (N/cm) của một số vật thái khi cắt thái chặt bổ (không trượt ),Trang 50 [2]
-

Rơm :

q = 50 - 120 N/cm

-

Rau cỏ :

q = 40 - 80 N/cm

-

Củ quả :

q = 20 – 40 N/cm

b. Các yếu tố thuộc về dao thái
 Độ sắc của cạnh sắc lưỡi dao s ( mm ) (Hình 3.5) :
chính là chiều dày s của nó. Độ sắc cực tiểu đạt 20 –
40 µm, đối với các dao thái trong chăn ni s khơng
vượt q 100 µm , nếu lớn hơn thì dao đã bị cùn và
thái kém. Độ sắc thái càng lớn thì ứng suất riêng càng
tăng.

Hình 3.5

 Góc cắt thái α ( Hình 3.6 )
Góc cắt thái α ảnh hưởng đến áp suất cắt thái góc này bằng tổng của 2 góc: góc đặt dao β
và và góc mài σ.

13

do an

Hình 3.6
+ Góc đặt dao β bố trí đảm bảo sao cho lớp rau củ khi được thái xong và tiếp tục được cuốn
vào, không va chạm với dao tránh ma sát vơ ích.
+ Góc mài dao nói chung nhỏ nhưng vì độ bền của vật liệu làm dao có hạn. Đối với máy
thái rau cỏ rơm σ =12 – 15 0 ( tâm kê thái có σ’ = 25- 300 ) , máy thái củ quả σ = 18 -250 .
 Vận tốc cắt thái v (m/s) :
Ảnh hưởng đến áp suất cắt thái q ( Hình 3.7), lực cắt thái Pt và cơng cắt thái Act. (Hình
3.8)

Hình 3.7

Hình 3.8

14

do an


 Khe hở δ giữa cạnh sắc lưỡi dao và cạnh sắc tấm kê
Thực nghiệm đã cho thấy rằng công suất cắt N (Kw) phụ thuộc vào khe hở δ. Khe hở có
một giới hạn để đảm bảo cho N tương đối nhỏ. Đối với máy thái rau rơm cỏ δ = 0,05 mm
thì thái mới tốt.
 Độ bền và chất lượng của vật liệu bị cắt
Vật cắt có độ bền càng cao thì càng khó cắt. Đặt biệt độ ẩm W của vật bị cắt có ảnh hưởng
đến áp suất cắt riêng (q). ( Hình 3.9)

Hình 3.9 - Đồ thị sự phụ thuộc của q với W(%)
 Điều kiện trượt của dao trên vật cắt.

Khi dao cắt quay với vận tốc v(m/s) ( Hình 3.10 ) tác dụng vào vật thái, thì vận tốc v có
thể phân tích thành hai thành phần. Vận tốc pháp tuyến vn vng góc với lưỡi dao, vận tốc
tiếp tuyến vt hướng theo cạnh sắc lưỡi dao.vn gây ra lực cắt chính của dao , vt gây ra hiện
tượng trượt của dao trên vật thái.

Hình 3.10
15

do an


Góc hợp bởi vận tốc v với vn được gọi là góc trượt  , tỷ số giữa vt và vn gọi là hệ số trượt

 . Ta có :



vt
 tg
vn

Hình 3.11
Phân tích lực pháp tuyến N, khi dao tác dụng vào vật thái gồm các lực T, Fms, P, R với các
góc trượt  , góc ma sát φ. Khi Fms đạt cực đại với góc ma sát φ cựa đại, nếu tăng góc trượt
 > φ thì T tăng, lúc này T > Fms suy ra hiện tượng trượt xảy ra. (Hình 3.11)
Các trường hợp cắt thái lưỡi dao như sau :
+  = 0 : quá trình cắt thái chặt bổ khơng trượt chỉ có lực pháp tuyến
+   φ : quá trình cắt thái vẫn chưa trượt, tuy có cả hai lực tiếp tuyến và lực pháp
tuyến, lực tiếp tuyến lúc này chưa thắng được lực ma sát.
+

 > φ : hiện tượng trượt tương đối giữa dao và vật thái xảy ra ( lực tiếp tuyến thắng
được lực ma sát )

Theo thí nghiệm của viện sĩ Ziablôv lực cắt thái sẽ giảm nhiều với góc trượt  > 300.
3. Các dạng nguyên lý cắt trong máy băm cỏ
o Dạng trống
o Dạng đĩa
16

do an