Chương 5 : Thiết Bị Làm Nhỏ

Chương 5
THIẾT BỊ LÀM NHỎ
5.1. MÁY CẮT THÁI
5.1.1. Nhiệm vụ, yêu cầu kỹ thuật và phân loại
a) Nhiệm vụ
Máy cắt thái có nhiệm vụ phân chia nguyên liệu thành các phần tử có hình dạng và
kích thước phù hợp với yêu cầu công nghệ chế biến
b) Yêu cầu kỹ thuật
- Có tính vạn năng, nghĩa là có thể thái được nhiều loại vật liệu khác nhau.
- Có thể điều chỉnh để thái được nhiều kích thước khác nhau phù hợp với từng loại gia
súc gia cầm
- Khi thái củ quả ít bị gẫy vụn, rau cỏ tươi tránh bị ép mất nước. Với những thân cây
cứng máy có khả năng làm mềm ra.
- Có khả năng cơ khí hoá việc cung cấp nguyên liệu vào máy và thu sản phẩm thái ra
mà không cần nhiều người phục vụ đẻ đảm bảo công việc liên tục điều hoà.
- Năng suất cao
- Mức tiêu thụ năng lượng riêng thấp.
- Cấu tạo đơn giản, sử dụng thuận tiện, dễ chăm sóc điều chỉnh, dễ tháo lắp để mài
dao.
c) Phân loại
- Theo nhiệm vụ: máy cắt thái rau cỏ, máy cắt thái củ quả, máy cắt thái thịt cá
- Theo loại cấu tạo của bộ phận làm việc: máy thái kiểu đĩa, máy thái kiểu trống, máy
thái kiểu li tâm
- Theo vị trí của bộ phận làm việc: máy có bộ phận làm việc đặt thẳng đứng, máy có bộ
phận làm việc đặt nằm ngang
- Theo cách truyền động: máy thái tay quay, máy thái đạp chân, máy thái dùng động cơ
- Theo nguyên tắc sử dụng: máy thái tĩnh tại, máy thái di động
5.1.2. Nguyên lý làm việc và nguyên lý cấu tạo
a) Máy thái rau cỏ
Máy thái rau cỏ thướng có nguyên lý làm việc của “dao cầu thái thuốc”, nghĩa là quá
trình cắt thái được thực hiện bằng một lưỡi dao chuyển động quay và một lưỡi dao cố định

(tấm kê) đồng thời vật thái được đưa vào cho dao thái (hình 5.1a). Như vậy, về nguyên lý
cấu tạo, máy thái rau cỏ gồm:
- Bộ phận cung cấp gồm cặp trục cuốn 4 kết hợp với băng chuyền 5 để nén và đưa rau
cỏ vào bộ phận thái.
- Bộ phận thái gồm một số dao thái 1 (thường chuyển động quay) và một tấm kê 2. Dao
thái được lắp vào đĩa hay cánh lắp dao 3 đối với dao thẳng và dao cong (hình 5.1b) hoặc
lắp vào trống lắp dao 6 với dao dạng xoắn (hình 5.1c).
-130-

Hình 5.1. Sơ đồ các bộ phận thái rau cỏ
a) sơ đồ máy; b) bộ phận thái kiểu đĩa, c) bộ phận thái kiểu trống
1- băng chuyền; 2- trục cuốn; 3- tấm kê; 4- dao thái
Ngoài ra máy có trang bị dây chuyền thu sản phẩm thái, bộ phận động lực, bộ phận
truyền động và khung. Việc điều chỉnh độ dài đoạn thái được thực hiện bằng hai cách:
hoặc thay đổi số dao lắp trên đĩa hay trống hoặc thay đổi vận tốc đưa rau cỏ vào bộ phận
thái. Muốn có độ dài đoạn thái ngắn ta có thể giảm vận tốc đưa rau hoặc lắp tăng thêm số
dao, muốn có độ dài đoạn thái dài hơn thì làm ngược lại. Ngoài ra cần phải giải quyết vấn
đề điều chỉnh khe hở giữa lưỡi dao và tấm kê khoảng 0,5÷1mm để thái được gọn và dễ.
Dao thái rau cỏ có cạnh sắc dạng lưỡi thẳng, lưỡi cong
b) Máy thái củ quả
Các máy thái củ quả thường theo nguyên lý làm việc của dao “bào gỗ” nghĩa là lưỡi
dao được lắp ở khe thủng của thân đĩa hay trống lắp dao sẽ cắt nạo vật thái đang tựa vào
mặt thân đĩa hay trống lắp dao đó thành những lát thái (dày mỏng tuỳ theo độ nhô của lưỡi
dao so với mặt đĩa hay trống lắp dao). Lát thái sẽ trượt trên mặt dao chui qua khe thủng mà
thoát ra phía mặt kia của thân đĩa hay trống lắp dao (hình 5.2). Như vậy, về nguyên lý cấu
tạo, máy thái củ quả thường có các bộ phận chính như sau:
Bộ phận thái gồm một số lưỡi dao 1 được lắp trên đĩa 2 hay trống 4 ở những khe thủng
(để lát thái chui qua). Muốn có lát thái có độ dày mỏng khác nhau người ta có thể điều
chỉnh độ nhô của dao so với mặt điã hay trống Để thái thành những lát rộng bản dao tháI
có dạng lưỡi thẳng liền. Để thái thành những lát thái hẹp dao thái có dạng lưỡi răng lược.

Hai lưỡi dao răng lược liên tiếp nhau được bố trí xen kẽ nhau sao cho phần có cạnh sắc của
lưỡi dao này trùng với phần không có cạnh sắc của lưỡi dao kia. Như vậy, sau một vòng
quay của đĩa cứ hai dao mới cắt hết một lớp vật thái, do đó số dao lắp trên điã phải chẵn.
Bộ phận cấp liệu là một thùng đựng củ quả 3, thành thùng có độ nghiêng nhất định để
củ quả tự cung cấp vào bộ phận thái nhờ trọng lượng bản thân. Thành tiếp giáp với đĩa hay
trống có một khoảng diện tích hở để củ quả tiếp xúc với mặt đĩa và được lưỡi dao nạo
thành lát.
Bộ phận động lực có thể là động cơ hoặc quay tay, đạp chân, bộ phận truyền động có
thể là truyền động đai hoặc bánh răng.
-131-
a) b)
Hình 5.2. Sơ đồ cấu tạo bộ phận thái củ quả
a) bộ phận thái kiểu đĩa; b) bộ phận thái kiểu trống
Ưu điểm: làm việc bền vững, năng suất cao, cấu tạo đơn giản dễ sử dụng, điều chỉnh bề
dày lát thái thuận tiện
Nhược điểm: lát thái còn bị vụn do củ quả bị xoay khi thái độ tự ép của lớp củ quả
chưa đủ giữ chặt cho củ quả khỏi bị xoay trượt đi. Trường hợp dao lưỡi răng lược thì thái
ra nhiều mảnh vụn gây tăng chi phí năng lượng giảm năng suất so với thái bằng lưỡi dao
thẳng liền.
Máy thái củ quả kiểu li tâm theo nguyên lý là củ quả xoay theo mâm 1, do lực ly tâm
văng ra tựa sát vào thành thùng chứa củ quả 3 gặp lưỡi dao 2 lắp ở khe thủng của thành
thùng sẽ được nạo thành lát lọt ra ngoài thành thùng (hình 5.3). Kiểu ly tâm này nói chung
có nhược điểm lát thái kém đều, mức tiêu thụ năng lượng riêng cao.
Hình 5.3. Sơ đồ bộ phận thái củ quả kiểu ly tâm
5.1.2.3. Máy cắt thái thịt cá
Để phân chia thịt cá thành các mảnh, khối, khúc người ta thường dùng nhiều loại máy
cắt thịt cá khác nhau (hình 5.4).
Trên hình 5.4a là sơ đồ máy cắt thịt, cá kiểu dao đĩa. Vật liệu cắt 2 được cung cấp
cưỡng bức vào bộ phận cắt nhờ băng truyền 4 đặt nằm ngang. Để vật liệu được giữ chặt
không bị xoay trượt khi cắt, trên băng tải có gân vấu tựa 3. Dao cắt có dạng đĩa tròn, gồm

một số đĩa lắp trên một trục đặt vuông góc với hướng chuyển động của nguyên liệu. Muốn
có chất lượng lát cắt tốt, vật liệu ít biến dạng thì tỷ số vận tốc vòng của dao v
t
và vận tốc
của vật liệu v
n
thường lấy bằng 20 ÷30.
Trên hình 5.4b là sơ đồ máy cắt nhiều dao. Cấu tạo gồm trục 1 trên đó có lắp bộ dao
đĩa 2 quay với vận tốc vòng v
t
. Rulo 4 lắp trên trục 3 có nhiệm vụ cung cấp vật liệu vào
cho dao cắt với tốc độ cấp liệu v
n
tỷ lệ v
t
: v
n
= 3÷5. Trên bề mặt rulô có những rãnh vòng
tương ứng với mỗi rãng vòng có một lưỡi dao đi qua, khoảng cách giữa các rãnh vòng qui
-132-
định bề rộng lát cắt.
Hình 5.4. Sơ đồ cấu tạo máy cắt thịt cá
Trên hình 5.4c là sơ đồ cơ cấu làm việc của dao đĩa lắp trên một trục, nguyên liệu tự ăn
dao qua vùng làm việc do ma sát sinh ra giữa vật liệu cắt và dao. Ở đây mô men lực cản cắt
phải nhỏ hơn mô men lực ma sát xuất hiện trên bề mặt tiếp xúc của dao với vật liệu cắt.
Trên hình 5.4e là sơ đồ cấu tạo của cơ cấu làm việc có dao đĩa lắp trên 2 trục song song
và vật liệu cắt tự ăn dao qua vùng làm việc. Tự ăn dao được thực hiện nhờ ma sát sinh ra
giữa vật liệu và dao. Tốc độ cho vật liệu ăn dao sẽ nhỏ nhất ở thời điểm ăn dao trung bình
khi ngập hết nửa thứ nhất của đĩa suốt hành trình chuyển động và lớn nhất khi vật liệu cắt
chứa đầy hoàn toàn tiết diện của rãnh đặt đĩa.

Trên hình 5.4f là sơ đồ các bộ phận làm việc của máy cắt có dạng băng lưỡi cưa. Ở đây
băng lưỡi cưa chuyển động với vận tốc v
t
, băng tải cấp vật liệu chuyển động với vận tốc là
v
n
. Tỷ lệ giữa các tốc độ từ 50 ÷ 5.000, trong đó tốc độ chuyển động của băng tải thường
lấy trong phạm vi từ 10 ÷ 50m/s. Bánh đai chủ động đặt phía dưới còn bánh đai kéo căng
thì ở phía trên. Trên máy có thể lắp một hay một số lưỡi cưa làm việc đồng thời hoặc liên
tiếp nhau.
Như vậy, về nguyên lý cấu tạo máy cắt thịt cá gồm có các bộ phận chính như sau:
- Bộ phận cấp liệu: Việc cấp liệu vào bộ phận cắt có thể là cưỡng bức hoặc tự kéo.
Cung cấp cưỡng bức được thực hiện chủ yếu nhờ băng tải, khi đó vật liệu được nạp lên
băng và băng sẽ vận chuyển đến bộ phận cắt (hình 5.4a,b,e,f). Cung cấp kiểu tự kéo được
thực hiện do ma sát của dao với vật liệu, khi đó vật liệu tự di chuyển vào bộ phận cắt.
Trong một số trường hợp, vật liệu tự cung cấp nhờ trọng lượng của bản thân và lực ma sát
xuất hiện khi nó tiếp xúc với bộ phận cắt có ở những máy cắt có sử dụng phểu cấp liệu
dạng hình chóp hoặc hình nón (hình 5.4c).
- Bộ phận cắt: Để cắt thịt, cá người ta thường dùng các loại dao như trên hình 5.5. Tuỳ
thuộc vào loại nguyên liệu, tính chất cơ lý và cấu trúc của chúng, chất lượng cắt và hình
dạng sản phẩm nhận được sau khi cắt mà lựa chọn dạng dao, góc mài dao, độ sắc, độ dày
của dao cho thích hợp.
Để phân chia vật liệu theo mặt phẳng thành những mẩu miếng có kích thước xác định
người ta thường dùng dao đĩa (hình 5.5a,b) và dao lưỡi cưa (hình 5.5e,f). Dao đĩa thường
-133-
được lắp trên trục quay, người ta cũng có thể lắp nhiều đĩa dao song song, khi đó với cùng
một lần cắt nguyên liệu được phân chia thành nhiều phần. Dao lưỡi cưa thường được liên
kết với cơ cấu truyền động tay quay-thanh truyền hoặc bánh lệch tâm để thực hiện chuyển
động tịnh tiến qua lại.
Để băm nhuyễn thịt cá người ta thường dùng các loại dao cong (hình 5.5c,d). Các loại

dao này được lắp thành hàng trên trục quay.
Hình 5.5. Các loại dao cắt
a) dao đĩa răng; b) dao đĩa trơn; c, d) dao cong; e,f) dao lưỡi cưa
- Bộ phận truyền động: Để thực hiện quá trình cắt, dao có thể thực hiện chuyển động
quay, tịnh tiến hay chuyển động phức tạp nhờ cơ cấu dẫn động tay quay- thanh truyền,
bánh lệch tâm hay dẫn động bằng thuỷ lực và khí nén (hình 5.6).
Hình 5.6. Cơ cấu truyền động cho dao
a) cơ cấu thay quay - thanh truyền; b) thanh trượt; c) dẫn động
bằng khí nén hay thuỷ lực; d) một cánh tay đòn; e) hai cánh tay
đòn; f) cơ cấu lệch tâm.
-134-
5.1.3. Cấu tạo và cách sử dụng của một số máy thái
a) Máy thái rau cỏ PCC-6.
Là máy thái kiểu đĩa, di động được, chuyển và thu vật thái đều được cơ khí hoá do Liên
Xô (cũ) chế tạo (hình 5.7)
Hình 5.7. Máy thái rau cỏ PCC-6
1- khung máy; 2- băng chuyền cung cấp vật thái; 3 – vít điều chỉnh độ căng băng
chuyền; 4- trục cuốn dưới; 5- trục cuốn trên; 6- lò xo điều chỉnh độ nén; 7- tấm kê
thái; 8- cánh lắp dao; 9- cánh quạt; 10- bu lông lắp dao; 11- vít điều chỉnh khe hở
giữa dao và tấm kê; 12- ống dẫn không khí; 13- động cơ đIửn; 14- bánh đai; 15-
bộ li hợp; 16- các cặp bắnh răng điều chỉnh độ dài đoạn thái.
Theo kiểu chuyền bằng không khí gồm có 2 cánh quạt 3 được lắp vào mặt bên của thân
cánh lắp dao 24 dùng để tạo nên luồng gió đẩy thức ăn vào ống dẫn của bộ phận thu thức
ăn và ra ngoài.
Bộ phận truyền động: truyền động từ động cơ điện 1,6kW tới trục chính lắp dao 25 nhờ
đai chuyền 2. Truyền động quay của trục chính được truyền qua 3 cặp bánh răng trụ 8-9,
14-15, 16-17 một cặp bánh xích 18- 19 để truyền chuyển động cho hai trục cuốn và băng
truyền cung cấp. Để đóng mở bộ phận truyền động tới trục cuốn nhờ một khớp li hợp 13
bằng cách thay đổi cặp bánh răng 14- 15 ta có thể được 6 độ dài đoạn thái khác nhau 6, 15,
25, 27, 40, 104

Khi sử dụng, rau cỏ do người phục vụ xếp lên băng truyền đều đặn tự động đưa rau vào
hai trục cuốn, trục cuốn cuốn vào họng thái. dao sẽ thái thành từng đoạn rơi xuống đáy của
vỏ máy các cánh quạt sẽ hất văng rau đã thái lên đồng thời nhờ gió do quạt tạo ra thổi theo
ống dẫn đưa lên cao và ra ngoài.
b) Máy thái củ quả PKP-2,0
Máy tháI PKP-2,0 là loại máy thái kiểu đĩa, đặt thẳng đứng có thể quay tay hoặc dùng
động cơ (hình 5.8). Máy gồm có thùng đựng củ quả 1 có dạng nón cụt, phần dưới lắp về
một bên trục máy, cửa cấp liệu kề sát với vùng quay của dao. Củ quả chất vào thùng, do
trọng lượng bản thân sẽ ép sát vào mặt đĩa lắp dao. Đĩa dao 2 bằng gang, đường kính
600mm, trên đó có lắp 4 dao lưỡi thẳng ở 4 khe thoát lát thái. Dao thái có 2 lưỡi: lưỡi
thẳng liền dùng để thái thành lát rộng, lưỡi răng lược dùng để thái thành lát hẹp (bề rộng
lát thái 15-20mm). Các dao thái lắp nghiêng 30
o
so với mặt đĩa. Máng thoát sản phẩm thái
-135-
4 đặt phía dưới đĩa dao gắn liền với vỏ bao đĩa. Trục quay 5 có hai gối đỡ bi. Tay quay 6
lắp với bánh đai 7.
Hình 5.8. Máy thái củ quả PKP-2,0
1- thùng đựng củ quả; 2- đĩa lắp dao; 3- dao thái; 4- máng thoát sản
phẩm thái; 5- trục quay; 6- tay quay; 7- bánh đai.
Để điều chỉnh chiều dày lát thái, trên dao có các lỗ dài vặn bu lông để có thể dịch vị trí
dao so với mặt đĩa. Khi sử dụng có thể cho máy chạy bằng động cơ hoặc quay tay. Đổ đầy
củ quả vào thùng chứa. Củ quả sẽ dồn vào cửa cấp liệu, ép vào mặt đĩa, được các dao nạo
thành lát. Các lát thái chui qua khe hở, thoát ra ngoài qua máng thoát 4. Khi cần thái lát
hẹp thì thao lắp dao cho các lưỡi răng lược làm việc. Chú ý trong trường hợp này, cứ hai
dao răng lược mới cắt hết một lớp vật thái, nghĩa là phải lắp số dao chẵn. Máy thái PKP-
2,0 có khả năng thái tốt đối với nhiều loại củ quả. Tuy nhiên khi thái lát hẹp thì bị gãy vụn
nhiều.
c) Máy cắt nghiền thịt kiểu vít xoắn
Máy cắt nghiền thịt kiểu vít xoắn là loại máy này làm việc liên tục dùng để cắt nghiền

nhỏ thịt và đùn thành sợi (hình 5.9).
Hình 5.9. Máy nghiền thịt kiểu vít xoắn
1- vít xoắn; 2- vỏ máy; 3- bộ lưỡi dao; 4- lưới sàng; 5- vòng ép; 6- đai ốc điều chỉnh.
Bộ phận cung cấp là vít xoắn 1 có bước xoắn giảm dần theo hướng chuyển động để vừa
-136-
nạp liệu tốt ở phía phễu cấp liệu vừa tăng khả năng nén ép ở phía sản phẩm đi ra.
Vít xoắn quay trong vỏ máy 2 đảm bảo việc đẩy vật liệu di chuyển theo chiều dọc trục,
tạo ra lực ép cần thiết để đùn sản phẩm qua bộ phận cắt và lưới sàng ra ngoài. Bộ phận
nghiền gồm các lưỡi dao quay 3 lắp từng cặp với các lưới sàng kim loại 4 có kích thước lỗ
sàng giảm dần theo hướng chuyển động của sản phẩm.
Ở cửa ra có đặt vòng ép 5, khi vặn đai ốc 6 vào thì sẽ xiết chặt dao trên lưới sàng đảm
bảo cắt tốt hơn và có thể cắt được cả các màng mỏng của thịt.
5.1.4. Lý thuyết tính toán quá trình cắt thái
5.1.4.1. Cơ sở lý thuyết của quá trình cắt thái bằng lưỡi dao
Các bộ phận làm việc của những máy cắt thái rau cỏ 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 (hình 5.10a) hoặc theo hai hướng vuông góc với nhau: vừa theo
hướng p (hướng cắt pháp tuyến), vừa theo hướng q vuông góc với p (hướng cắt tiếp tuyến),
nghĩa là theo hướng chéo tổng hợp r (hình 5.10b).
Hình 5.10. Tác dụng cắt thái của lưỡi dao.
Những thí nghiệm của Viện sĩ Gơriatskin V.P. đã chứng minh rằng nếu cắt thái theo
hướng nghiêng sẽ giảm được lực cắt thái và tăng chất lượng thái so với cắt thái theo hướng
pháp tuyến.
Dùng một cân Rôbécval (hình 5.11a), trên đĩa A lần lượt đặt những quả cân N, (g)
nặng khác nhau, bên đĩa kia thay bằng lưỡi dao B, lắp lưỡi quay lên trên. Thí nghiệm cắt
những cọng rơm C có bộ phận D giữ và đè cọng rơm vào lưỡi dao, đồng thời di chuyển
được cùng với cọng rơm theo tay kéo E dọc theo cạnh sắc lưỡi dao với những độ dịch
chuyển S mm. Kết quả thí nghiệm được ghi trong bảng 5.1.
Hình 5.11. Thí nghiệm cắt thái của Gơriatskin VP.

a - dụng cụ thí nghiệm; b - đồ thị phụ thuộc của lực cắt N vào độ dịch chuyển S.
-137-
Bảng 1.1. Mối quan hệ giữa lực cắt N và độ dịch chuyển của dao S
N 600 500 400 300 200 100
S 1,5 2 8 20 100 160
Từ số liệu thí nghiệm trong bảng 1.1, có thể xây dựng được mối quan hệ giữa lực cắt N
và độ dịch chuyển S theo phương trình:
S = Ae
-N
hoặc N
3
S = C
te
(5.1)
Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lực cắt N và độ dịch chuyển S được thể hiện trên
hình 5.11b.
Gơriatskin V.P. gọi trường hợp cắt pháp tuyến (theo thí nghiệm S = 0) là quá trrình cắt
thái không trượt (hay chặt bổ); trường hợp cắt nghiêng (theo thí nghiệm S > 0) là quá trình
cắt thái có trượt. Rõ ràng là khi cắt thái có trượt, lực cần thiết để cắt thái giảm so với khi
cắt thái không trượt. Ta cũng có thể giải thích điều này bằng một số cơ sở vật lý của quá
trình cắt thái bằng lưỡi dao như sau:
- Quá trình cắt thái có trượt là quá trình lưỡi dao cưa đứt vật thái vì lưỡi dao dù màI sắc
đến đâu nhưng khi soi qua kính hiển vi vẫn có độ nhấp nhô như những răng cưa
Nếu lưỡi dao chỉ cắt theo hướng pháp tuyến (chặt bổ), đó là quá trình cắt thái bằng
nêm, lực cắt thái phải hoàn toàn khắc phục ứng suất nén để cắt đứt vật thể. Còn khi cắt thái
có trượt thì một phần lực cắt thái sẽ chỉ khắc phục ứng suất kéo, mà các vật liệu, nhất là
các loại có sợi, đàn hồi như rau củ thì ứng suất kéo luôn luôn nhỏ hơn ứng suất nén, nhờ
đó, tổng hợp lực cắt thái sẽ nhỏ. Ví dụ, đối với củ quả ứng suất nén σ
n
= 86÷104N/cm

2
, ứng
suất kéo σ
k
= 45÷85 N/cm
2
.
- Khi cắt thái có trượt bề rộng lát thái giảm, do đó quá trình cắt thái dễ dàng hơn. Lát
thái do đoạn ∆S của lưỡi dao thái trượt theo phương P với diện tích F (cm
2
) sẽ có bề rộng
b
p
nhỏ hơn bề rộng b
n
khi đoạn thái ∆S thái không trượt (theo phương N) cùng với diện
tích F đó. Trên hình hình 5.12 ta có:
b
p
=
p
n
n
p
AA
AA
b
AA
F
=

= b
n
cosτ (5.2)
Hình 5.12. 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 phát huy được tác dụng.
5.1.4.2. Áp suất cắt thái riêng
Áp suất cắt thái riêng q là yếu tố chủ yếu 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. Nếu gọi lực cắt thái
cần thiết là Q(N) và độ dài đoạn lưỡi dao là ∆S (cm) thì :
-138-
q =
Q
S∆
, N/cm (5.3)
Nếu thái chặt bổ (không trượt):
- Đối với rơm q = 50÷120 N/cm
- Đối với rau cỏ q = 40÷80 N/cm
- Đối với củ quả q = 20÷40 N/cm
Khi cắt thái các vật đàn hồi, áp suất riêng gây ra hai giai đoạn: đầu tiên là lưỡi dao nén
ép vào vật thái một đoạn, rồi cắt đứt vật thái (hình 5.13). Trong quá trình lưỡi dao đi vào
vật thái còn phải khắc phục các lực ma sát T
1
do áp lực cản của vật thái tác động vào mặt
bên của dao và T
2
do vật thái dịch chuyển bị nén ép tác động vào mặt vát của cạnh sắc lưỡi
dao.

Nếu gọi P
t
là lực cản cắt thái thì:
Q = P
t
+ T
1
+ T
2
cos σ (5.4)
σ- góc mài dao của lưỡi dao.
Hình 5.13. Sơ đồ quá trình cắt thái bằng lưỡi dao.
a- lưỡi dao nén ép và cắt đứt; b- lưỡi dao có góc mài σ (ở một phía)
5.1.4.3. Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cắt thái
a) 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 σ
c
thì:

q = sσ
c
.
b) Góc cắt thái
Góc cắt thái α là góc hợp bởi góc đặt dao β và góc mài dao σ (hình 5.14). Trị số góc
cắt thái được xác định như sau:
α = β + σ (5.5)
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. Vấn đề tính toán
góc đặt dao β sẽ phụ thuộc vào vận tốc quay của dao thái, vận tốc cuốn rau vào bộ phận
thái và dạng cạnh sắc của lưỡi dao,
-139-
Hình 5.14. Góc cắt thái
c) 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 5.15).
Hình 5.15. Đồ thị phụ thuộc của lực cắt với độ thái sâu
λ
.
d) Vận tốc của 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 P
t
và công cắt thái A
ct
) với
vận tốc của dao thái v
t
(hình 5.16). Vận tốc tối ưu v
t
= 35÷40m/s.
-140-
Hình 5.16. Đồ thị phụ thuộc giữa áp suất cắt thái riêng và vận tốc dao thái
e) 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 5.17).
Hình 5.17. 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 v
t
và vận tốc pháp tuyến v
n
gọi là hệ
số trượt ε:
τ==ε tg
V
V
n
t
Theo thực nghiệm, Gơriatskin đã chứng minh rằng lực cắt thái bắt đầu giảm nhiều ứng
với trị số góc trượt nhất định của dao. Theo thí nghiệm của Viện sĩ Ziablov V.A, lực cắt
thái sẽ giảm nhiều với góc trượt τ ≥ 30

0
. Như vậy có nghĩa là hiện cắt của dao đối với vật
thái sẽ có một điều kiện chung để phát huy thật sự mạnh mẽ tác dụng cắt trượt, để giảm lực
cắt thái được nhiều hơn.
-141-
Phát triển các lý luận nghiên cứu về cắt thái của Gơriatskin V.P, viện sĩ Giưligốpski
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 5.18).
Hình 5.18. Phân tích các lực tác động giữa lưỡi dao và vật thái
a) các lực do rau tác động vào dao; b) các lực do dao tác động vào rau với
góc τ < ϕ’; c) các lực do dao tác động vào rau với góc τ > ϕ’
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.
Trường hợp chúng ta cần nghiên cứu là góc trượt τ ≠ 0. Để đơn giản ta xét một lưỡi
dao thẳng AB quay quanh một tâm quay O và cách tâm quay một đoạn r. Để dễ phân tích,
chúng ta sẽ vẽ tách riêng và xét các lực do vật thái (cuộng rau chẳng hạn) tác động vào dao
thái (hình 5.18a) và các lực do dao tác động vào vật thái (hình 5.183b,c).
Trước hết, khi lưỡi dao tác động vào cuộng rau thì ở chỗ tiếp xúc M sẽ sinh ra lực pháp
tuyến chống đỡ ngược chiều theo nguyên lý “lực và phản lực”. Ở hình 5.18a, cuộng rau tác
động vào lưỡi dao ở điểm M
d
với lực pháp tuyến N, còn ở hình 5.18b,c thì lưỡi dao tác
động vào cuộng rau ở điểm M
r
với lực pháp tuyến N = N’ nhưng ngược chiều. Vì phương
chuyển động của điểm M
d
ở lưỡi dao (theo véc tơ vận tốc v) không trùng với phương pháp
tuyến (vì τ ≠ 0), cho nên lực pháp tuyến N’ có thể phân tích thành hai thành phần: lực P’

theo phương vận tốc chuyển động v, và T’ theo phương của lưỡi dao AB. Ở đây, ta thấy
rằng lực T’ này có xu hướng làm cho điểm M
d
của lưỡi dao trượt trên cuộng rau xuống
phía dưới, khi đó sẽ xuất hiện lực ma sát F’ giữa lưỡi dao và cuộng rau hướng lên phía trên
cản lại hiện tương đó, với trị số F’ = T’. Cũng xét như vậy theo hình 3b và 3c thì lực pháp
tuyến N do lưỡi dao tác động vào điểm M
r
của cuộng rau cũng có thể phân tích thành hai
thành phần: lực P theo phương vận tốc v và lực T theo phương của lưỡi dao AB. Ở đây,
đối với cuộng rau, lực T có xu hướng làm cho điểm M
r
của cuộng rau trượt theo lưỡi dao
lên phía trên và cũng xuất hiện lực ma sát F giữa lưỡi dao và cuộng rau hướng xuống phía
dưới, cản lại hiện tượng trượt đó với trị số F = T.
Trên hình vẽ chúng 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 điểm M
r
của
cuộng rau không thể trượt theo lưỡi dao được. Nghĩa là, mặc dù cắt thái với góc trượt τ ≠
0, nhưng hai điểm M
r
của rau và M
d
của dao vẫn không tách rời nhau. Trái lại, trong quá
trình thái, điểm M
d
của dao vẫn cứ bám chặt lấy điểm M
r
của rau mà nén xuống với lực tác

-142-
động P cho đến khi cắt đứt (tuy lúc này

ở M
r
của rau có ba lực tác động P, T và F, nhưng F
= T và hợp lực của chúng là lực P).
Khi T tăng thì F sẽ tăng theo nhưng F chỉ tăng tới trị số lực ma sát cực đại F
max
(theo
khái niệm về lực ma sát và góc ma sát). Trị số F
max
= Ntgϕ’ = N.f’, trong đó ϕ’ là góc ma
sát giữa lưỡi dao và vật thái, f’ = tgϕ’ là hệ số ma sát. Điều đặc biệt chú ý là trong trường
hợp ma sát giữa lưỡi dao và vật thái này (coi như ma sát giữa đường thẳng và bề mặt) thì
ϕ’ (hay f’) không cố định như các trường hợp ma sát thông thường giữa bề mặt với bề mặt
mà có thay đổi trị số ít nhiều. Vì vậy, để phân biệt hiện tượng ma sát của lưỡi dao với vật
thái, Gơriatskin gọi góc ϕ’ là góc cắt trượt và f’ là hệ số cắt trượt.
Vậy khi τ tăng thì T và F tăng lên trong giới hạn T = F < F
max
nghĩa là khi τ < ϕ’ thì quá
trình cắt thái chưa có hiện tượng “trượt tương đối” giữa các điểm của lưỡi dao tiếp xúc với
các của cuộng rau (vì bị hiện tượng ma sát chống lại).
Nhưng khi τ tăng lên nữa (hình 4c) thì T tiếp tục tăng, trong lúc đó lực ma sát chỉ tăng
tới trị số F
max
là không tăng được nữa, nghĩa là T> F
max
(hay τ > ϕ’), thì hiệu số lực T - F
max

sẽ có xu hướng làm cho M
r
của rau trượt đi, rời điểm M
d
của dao lên phía trên, ngược lại,
điểm M
d
của dao trượt đi, rời điểm M
r
của rau xuống phía dưới, bây giờ mới bắt đầu có
hiện tượng “trượt tương đối” giữa dao và rau. Khi đó quá trình cắt thái mới thực sự có
trượt, dao mới phát huy được khả năng “cưa” cuộng rau bằng những lưỡi răng cưa rất nhỏ
và lực cắt thái mới giảm được nhiều. Lúc này hợp lực của ba lực P, T và F
max
do dao tác
động vào rau, không phải là lực P mà luôn luôn là lực R, nghĩa là dù τ lớn bao nhiêu đi
nữa, dao cũng tác động vào rau bằng lực tổng hợp R mà thôi.
Tóm lại, qua việc phân tích trên, Giưligốpski đã đề xuất ra ba trường hợp của quá trình
cắt thái bằng lưỡi dao như sau:
- Trường hợp góc trượt τ = 0, quá trình cắt thái chặt bổ, chỉ có lực pháp tuyến và không
có lực tiếp tuyến.
- Trường hợp góc trượt τ < ϕ’ 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).
- Trường hợp góc trượt τ > ϕ’ quá trình cắt thái có trượt tương đối giữa dao và vật thái,
do tác dụng của lực tiếp tuyến đủ lớn thắng được hiện tượng ma sát.
e) Quan hệ giữa dao thái tấm kê thái
- Khe hở
δ
giữa cạnh sắc của lưỡi dao và cạnh sắc của tấm kê

Thực nghiệm đã cho ta thấy ảnh hưởng thể hiện bằng sự phụ thuộc của công suất cắt N
với khe hở δ (hình 5.19). Trị số δ có một giới hạn thích hợp để đảm bảo cho N tương đối
nhỏ.
Hình 5.19. Đồ thị phụ thuộc của
δ
với N
-143-
Vật thái càng mảnh thì khe hở δ càng nhỏ, vì nếu không, lưỡi dao có thể bẻ gập thân
vật thái xuống lọt vào khe hở và kéo đứt nó, giảm chất lượng cắt. Nhưng δ cũng không thể
nhỏ quá được, vì đĩa lắp dao và gối đỡ đều có độ dịch chuyển dọc trục cho phép, nếu độ
dịch chuyển vượt quá giới hạn lưỡi dao có thể va vào tấm kê gây hư hỏng máy.
Ngoài ra, ở trống lắp dao quay với số vòng lớn, do lực ly tâm, dao cũng có độ võng ra
phia ngoài. Đối với máy thái rau cỏ, δ không quá 0,5 mm thì thái mới tốt. Trường hợp dao
kiểu trống quay với vận tốc lớn thì δ = 1÷4 mm.
- Góc kẹp χ và điều kiện kẹp vật thái giữa cạnh sắc lưỡi dao và cạnh sắc tấm kê
Đây là một yếu tố ảnh hưởng trong trường hợp cắt thái kiểu “kéo cắt”, có một cạnh sắc
lưỡi dao nữa (ở đây là cạnh sắc tấm kê) cùng phối hợp kẹp và cắt vật thái. Góc BAC hợp
bởi cạnh sắc lưỡi dao AC và cạnh sắc tấm kê AB nói chung là góc mở χ.
Khi góc mở lớn hai cạnh sắc không kẹp giữ yên được vật thái mà có tác động đẩy nó
ra, khó cắt thái được. Với một trị số góc mở nhỏ hơn đủ để hai cạnh sắc kẹp giỡ yên được
vật thái để cắt được nó thì góc mở đó được gọi là góc kẹp χ. Giá trị góc kẹp χ phải được
bảo đảm khi thiết kế bộ phận dao thái có tấm kê và là điều kiện để dao và tấm kê kẹp được
vật thái.
Ta có thể xác định được điều kiện kẹp như sau: Xét vị trí cạnh sắc AC của lưỡi dao và
cạnh sắc AB của tấm kê đang kẹp vật thái với giả thiết vật thái là hình tròn tâm O (hình
5.20).
Hình 5.20. Góc kẹp và điều kiện kẹp
Góc BAC là góc kẹp, ký hiệu là χ. Lực N được phân tích thành hai thành phần: S theo
hướng vuông góc với đường phân giác AO của góc kẹp χ và T theo hướng cạnh sắc AC.
Lực N’ cũng được phân tích tương tự thành S’ theo hướng vuông góc với phân giác AO và

T’ theo hướng cạnh sắc AB. Các thành phần S, S’ không làm cho vật thái chuyển động
nhưng T và T’ thì có xu hướng đẩy vật thái ra ngoài. Đồng thời các lực N và N’ gây ra các
lực ma sát F và F’ tại các tiếp điểm M và M’ để chống lại các thành phần lực T và T’. Lực
tổng hợp, do lưỡi dao tác động vào vật thái là R, do tấm kê tác động vào vật thái là R’.
Theo sơ đồ ta có:
Góc NMR = ϕ
1
’ và góc N’M’R’ = ϕ
2
’
ϕ
1
’ và ϕ
2
’ là góc ma sát giữa vật thái với cạnh sắc lưỡi dao và cạnh sắc tấm kê.
T = Ntg
2
χ
và T’ = N’tg
2
χ
(5.6)
F = Ntgϕ
1
’ và F’ = N’tgϕ
2
’ (5.7)
Đó là các trị số ma sát cực đại. Ta rất dễ nhận thấy rằng:
-144-
Khi T > F và T’ > F’ (F và F’ đạt trị số cực đại), nghĩa là khi:

Ntg
2
χ
> Ntgϕ
1
’
2
χ
> ϕ
1
’ (5.8)
N’tg
2
χ
> N’tgϕ
2
’
2
χ
> ϕ
2
’ (5.9)
Tức là χ > ϕ
1
’ + ϕ
1
’ thì các lực ma sát cực đại F và F’ không chống nổi các thành phần
lực T và T’ đẩy vật thái bị đẩy ra phía ngoài, vật thái không được kẹp yên, khi đó dao thái
không tốt hoặc không thái được.
Khi T = F và T’ = F’ nghĩa là χ = ϕ

1
’ + ϕ
2
’ thì các lực ma sát F và F’ đủ cản các lực T
và T’ và vật thái được kẹp yên.
Khi T < F và T’ < F’ nghĩa là χ < ϕ
1
’ + ϕ
2
’ thì các lực ma sát thực tế không đạt được trị
số cực đại F và F’ nữa, mà chỉ đạt tới trị số cân bằng với các lực T và T’ đủ để chống lại
hiện tượng đẩy vật thái ra ngoài. Như vậy, vật thái càng được kẹp chặt hơn.
Tóm lại điều kiện kẹp vật thái giữa cạnh sắc lưỡi dao và cạnh sắc tấm kê là góc kẹp χ <
ϕ
1
’ + ϕ
2
’. Đối với kiểu dao đĩa χ = 40÷45
0
, dao trống χ = 20÷30
0
.
Nếu một trong hai góc cắt trượt ϕ
1
’ và ϕ
2
’có trị số nhỏ nhất, gọi là ϕ’
min
thì theo Viện sĩ
Xablikôv, điều kiện kẹp hoàn toàn là χ<2ϕ’

min.
, nếu ϕ
1
’=ϕ
2
’=ϕ’ thì điều kiện kẹp là χ<2ϕ’,
nếu ϕ
1
’<
2
χ
< ϕ
2
’, nghĩa là 2ϕ
1
’<χ<2ϕ
2
’ thì xảy ra hiện tượng vật thái bị xoay tròn tại chỗ
và cắt thái cũng khó.
Ta cũng cần chú ý rằng trong trường hợp χ > ϕ
1
’ + ϕ
2
’ thì vật thái bị đẩy ra ngoài cho
tới khi góc kẹp χ giảm xuống tới trị số χ = ϕ
1
’+ϕ
2
’ lại bảo đảm điều kiện kẹp.
e) Độ bền và chất lượng của vật thái

Cụ thể ở đây là vấn đề lực cản cắt thái P của vật thái, độ ẩm W% của vật thái. Thực
nghiệm cho ta đồ thị chỉ sự phụ thuộc của áp suất cắt thái riêng q N/cm ới độ ẩm W% của
vật tháI (hình 5.21).Khi độ ẩm còn thấp (8÷15%) áp suất cắt thái riêng tăng dần, nhưng khi
W > 15% thì áp suất riêng lại giảm đi.
Hình 5.21. Đồ thị phụ thuộc của q với W%.
5.1.4.4. Năng lượng cắt thái và công cắt thái riêng
Năng lượng cắt thái và đặc biệt công cắt thái riêng A
r
là thông số quan trọng nhất của
quá trình cắt thái.
a) Năng lượng cắt thái
Để xác định năng lượng cắt thái trước hết ta cần giả thiết rằng nhờ có các trục cuốn ép
vật thái trước(ở các máy thái rau cỏ rơm đều có các cặp trục cuốn) nên có thể bỏ qua phần
-145-
năng lượng nén ép do lưỡi dao tác động vào vật thái trước khi cắt đứt. Ngoài ra, ta cũng chỉ
xét và tính toán trường hợp cắt thái có trượt (τ > ϕ’).
Để tính toán trong điều kiện đơn giản nhất, ta xét dao AB cách tâm 0 một đoạn p (hình
5.22). Mô men cắt thái được tính theo công thức:
M
ct
= Nrcosτ+ F’rsinτ (5.10)
τ - góc trượt hợp bởi hai vận tốc v và v
n
, đồng thời τ cũng bằng góc 0CA;
rcosτ và rsinτ - hai cánh đòn của hai lực N và F’.
Hình 5.22. Sơ đồ tính năng lượng cắt thái.
Ta lại có:
N
F'
= tgϕ’ = f’ là hệ số cắt trượt. Do đó, đặt Nrcosτ làm thừa số chung, đồng

thời thay thế trị số F’ = N tgϕ’ = Nf’ và sinτ/cosτ = tgτ, phương trình (5.10) sẽ thành:
M
ct
= Nrcosτ (1 + f’tgτ) (5.11)
Ngoài ra, ở trên ta đã biết: N = q∆ S
Thay vào phương trình (5.11) ta sẽ được công thức chung tính mô men cản cắt thái:
M
ct
= q∆ Srcosτ (1 + f’tgτ) (5.12)
Công suất cắt thái có thể tính bằng tích M
ct
ϖ, trong đó ω là vận tốc góc, tức là ω =
dt
d
θ

(θ - góc quay của dao; t - thời gian quay). Vậy công suất cắt thái bằng:
M
ct
.ω = q∆S rωcosτ (1 + f’tgτ)
= q∆Sr
dt
d
θ
.cosτ (1 + f’tgτ) (5.13)
Theo hình 5.23 ta thấy hình tứ giác ABCD có thể coi là một hình bình hành và diện
tích của nó được tính như sau:
dF = ∆Srdθcosτ
dF - độ tăng vi phân của diện tích được thái. Do đó, thay thế trị số này vào phương
trình (5.13) ta có:

M
ct
ω = q
dt
dF
(1+ f’tgτ) (5.14)
Người ta gọi hệ số (1 + f’tgτ) là hệ số đặc tính của dao thái.
-146-


Hình 5.23. Xét đoạn dao thái
∆
S với góc quay d
θ
.
Như vậy công suất cắt thái cần thiết được xác định bằng áp suất riêng q trên mỗi đơn vị
độ dài của lưỡi dao đã thái, diện tích được thái trong mỗi đơn vị thời gian
dt
dF
(có thể gọi
là “vận tốc cắt thái”) và hệ số đặc tính của dao.
b) Công cắt thái riêng
Công cắt thái riêng là năng lượng cần tiêu thụ để cắt thái một đơn vị diện tích vật thái,
sẽ được suy từ công thức tính công suất:
A
r
=
dF
dtM
ct

ω
= q(1+ f’tgτ) (5.15)
Yêu cầu cần thiết đối với việc thiết kế dao thái là phải đạt được công suất cắt thái riêng
A
r
nhỏ nhất đối với các loại dao thái hoặc A
r
tương đối nhỏ. Các trị số q, f’ và τ có những
mối liên hệ phụ thuộc lẫn nhau (hình 5.24). Các trị số đó có thể xác định bằng thực
nghiệm.
-147-
a) b)
c)
Hình 5.24. Các đồ thị phụ thuộc
a) q = f(τ); b) f’ = f(tgτ); c) A
r
= f(τ)
5.1.5. Lý thuyết tính toán máy cắt thái
5.1.5.1. Máy thái rau cỏ
a) Phân tích tổng quát sơ đồ dao thái
Một sơ đồ dao thái hợp lý ít nhất phải đáp ứng những như cầu sau đây:
- Năng lượng tiêu thụ để thái tốn ít nhất.
- Tải trọng tác dụng lên trục máy phải tương đối đều đặn.
- Vật thái phải được kẹp theo toàn bộ chiều dài làm việc của lưỡi dao.
Gơriatskin đã nghiên cứu sơ đồ dao thái theo 9 đường cong toán học: đường xoắn
hypécbôn, đường xoắn lôgarit, đường xoắn ácsimet, đường tròn lệch tâm, đường tròn khai
triển, đường khai triển nghịch đảo của đường tròn, đường thẳng, đường ξ = C
te
, đường
r.cos(τ - ϕ) = C

te
.
Trong phạm vi giáo trình này chúng ta chỉ nghiên cứu hai dạng đường thông dụng nhất
của lưỡi dao ở các máy thái rau cỏ: đường thẳng và đường tròn lệch tâm.
Sơ đồ và các kích thước cơ bản của hai loại dao thẳng và dao cong của hai đường lệch
tâm này được trình bày trên hình 5.25.
Ký hiệu các kích thước trên hình vẽ được quy định chung như sau:
a - chiều cao họng thái;
b - chiều rộnghọng thái;
h - khoảng cách từ trục quay tới lưỡi tấm kê thái theo đường thẳng đứng;

-148-
Hình 5.25. Sơ đồ tổng quát của dao thái lưỡi thẳng và cong
c - khoảng cách từ trục quay tới mép họng thái;
Ψ - góc quay của dao;
θ- góc quay của bán kính véctơ (trong toạ độ cực);
u - khoảng cách từ trục quay của đường nằm ngang đến điểm dịch chuyển của lưỡi
dao theo cạnh sắc của họng thái;
ν - khoảng cách từ đường thẳng góc với lưỡi dao (kẻ từ tâm quay tới điểm của lưỡi
dao mà ta xét;
τ - góc trượt;
χ - góc kẹp.
Theo các sơ đồ trên, ta thấy ở dao thẳng, góc kẹp hợp bởi lưỡi dao và cạnh tấm kê thái
của họng thái và ghóc trượt chínha là bằng góc hợp bởi lưỡi dao và bán kính véctơ. ở dao
cong, các góc này xác định bằng đường tiếp tuyến ở điểm của lưỡi dao mà ta xét. Các kích
thước cơ bản của sơ đồ dao thái này liên hệ với nhau theo các hệ thức chung như sau:
r = u
2
+ h
2

(5.16)
u = rcos(τ - χ) (5.17)
h = rsin(τ - χ) = utg(τ - χ) (5.18)
Từ các biểu thức trên ta rút ra:
χ = τ - arccos
r
u
= τ - arcsin
r
h
= τ - arctg
u
h
(5.19)
-149-
Theo những yêu cầu chung của sơ đồ dao thái nói trên, chúng ta có thể rút ra những
yêu cầu cụ thể như sau:
- Góc trượt τ của các điểm trên lưỡi dao phải tăng dần cùng với bán kính vectơ r hay
với u (u =
22
h-r
).
- Góc χ phải nhỏ hơn hay bằng 2ϕ’.
- Độ dài của cung thái ∆S phải nhỏ (và nhỏ dần khi bán kính r tăng lên thì càng hay)
- Đại lượng
du
dΨ
phải tăng lên theo u.
Hai yêu cầu cuối bảo đảm cho tải trọng tác động lên trục máy được điều đặn, vì khi đó
cùng một góc quay dΨ, độ ngậm sâu của lưỡi dao cắt vào vật thái sẽ giảm đi, đồng thời ∆S

cũng nhỏ dần, nhờ vậy lực cản cắt thái sẽ gây ra những mômen cản cắt thái đều đặn hơn.
Đối với mỗi sơ đồ dao thái cụ thể muốn chọn, ta cần phân tích 4 yêu cầu nói trên để
xem loại dao đó thiết kế có hợp lý không.
Trong sơ đồ tổng quát, chúng ta cần xét một vấn đề nữa là vị trí đặt họng thái so với
tâm quay, tức là độ cao h đặt họng thái.
Độ cao h là khoảng cách từ tâm quay theo đường thẳng đứng tới cạnh tấm kê thái của
hang thái, đều có ảnh hưởng đến các đại lượng τ, χ và Ψ. Vì vậy có thể coi nó là một đại
lượng cơ bản để tính toán thiết kế.
Thường cạnh đáy của họng thái đặt thấp hơn tâm quay, vì nếu ngược lại ta sẽ có góc
kẹp bằng:
χ = τ - arctg
u
h
(5.20)
Nghĩa là góc kẹp χ sẽ lớn quá, khó đảm bảo điều kiện kẹp (vì điều kiện này đòi hỏi χ<
ϕ’).
Ngoài ra, nếu họng thái đặt thấp hơn tâm quay thì khi tăng h, trị só góc trượt cực
đại τ
max
cũng sẽ tăng và thuận lợi hơn cho điều kiện thái hơn vì:
τ
max
≤ χ
kẹp
+ arctg
max
u
h
Do đó:
max

u
h
=
cb
h
+
≥ tg(τ
max
- χ
kẹp
) (5.21)
Tuy nhiên, h cũng không thể vượt quá một giới hạn nào đó, vì góc kẹp χ không thể
bằng hoặc bé hơn không được, lưỡi dao sẽ có thể bị chạm vào cạnh sắc của tấm kê thái là
điều cần tránh, khi khe hở lưỡi dao và tấm kê thái quá nhỏ.
Từ phương trình:
χ = τ - arctg
u
h
Ta có: tgχ =
τ
τ
htgu
h-utg
+
(5.22)
Với điều kiện tgχ > 0 ta sẽ được tgτ >
u
h
. Trong dao thái, thường tgτ
min

< 1, và vì u
min
=
c cho nên theo hình 5.26 ta sẽ được:
h = c.tg(τ
min
- χ
min
) (5.23)
Nhưng 1> tg(τ
min
- χ
min
) > 0, do đó ta có điều kiện:
h < c (5.24)
Kết hợp bất đẳng thức (5.21) và (5.24), ta xác định trị số giới hạn của chiều cao đặt
họng thái như sau:
c > h > (b + c) tg(τ
min
- χ
min
) (5.25)
-150-
Kích thước c cũng đóng vai trò quan trọng khi thiết kế dao thái. Không được lấy c quá
nhỏ vì phải chú ý khoảng lắp trục, gối đỡ,… Thường c = 75÷100 mm.
Hình 5.26. Tính chiều cao đặt họng thái.
b) Phân tích tính toán sơ đồ dao thái lưỡi thẳng
Ta sẽ phân tích tính toán 4 yêu cầu cụ thể về tính chất biến thiên của góc trượt τ, góc
kẹp χ, đoạn dao thái ∆S và đại lượng
du

dΨ
đối với sơ đồ dao lưỡi thẳng (từ lúc dao bắt đầu
cắt vào họng thái đến lúc dao cắt xong lớp vật thái ở họng thái). Hình 5.27 trình bày sơ đồ
dao lưỡi thẳng AB với tâm quay O, cách tâm quay O một đoạn p (với các ký hiệu đã nêu
chung ở trên).
- Góc trượt
τ
: Ta có thể viết phương trình cơ bản của đường thẳng AB cạnh sắc lưỡi
dao trong toạ độ cực (θ, r) như sau:
P = rcosθ hay tgτ = r
dr
d
θ
(5.26)
Tuy nhiên, từ tam giác MA’O ta có thể thấy ngay là tgτ =
ν
p
MA
OA
=
'
'

Như vậy, suốt quá trình thái, trong khi ν tăng thì vì p = C
te
nên tgτ giảm và đường biểu
diễn của tgτ =
ν
p
là một hypecbôn đều, nghĩa là càng về cuối quá trình thái, góc trượt τ

càng giảm, trong khi ν hay bán kính véctơ r càng tăng.
Điều đó là không hợp lý, không thuận lợi, vì ta biết rằng lực của dao tác dộng vào vật
thái bằng p =
r
Μ
với M là mômen quay của dao thay đổi rất ít mà r càng lớn thì p nhỏ dần,
trong khi góc trượt τ lại giảm làm cho lực pháp tuyến cản cắt thái sẽ lớn hơn, gây khó khăn
cho quá trình cắt thái.
-151-
Hình 5.27. Sơ đồ dao thái lưỡi thẳng
- Góc kẹp
χ
: Từ công thức chung (5.19), ta có:
tgχ =
τ
τ
htgu
hutg
+
−
(5.27)
Ở lưỡi dao thẳng, tgτ thường nhỏ hơn 1, cho nên xét hệ số của biến u trên tử số thường
bé hơn hệ số của biến u dưới mẫu số của hàm. Vì vậy, khi u tăng thì tgχ giảm, nghĩa là góc
kẹp χ giảm: càng về cuối quá trình cắt thái, điều kiện kẹp càng đảm bảo. Về mặt hình học,
xét hình 5.27, ta cũng thấy ngay rằng góc kẹp χ = góc A’OH và khi lưỡi dao AB càng quay
xuống để thái tiếp thì góc A’OH càng giảm. Như vậy chỉ cần chú ý đảm bảo sao cho lúc
bắt đầu dao cắt vào vật thái, tức là góc kẹp χ cực đại, thì phải có χ
max
≤ 2ϕ’ là đảm bảo
được đIều kiện kẹp.

- Độ dài đoạn dao
∆
S: Trên hình 5.28, ta có thể tính ∆S ở ba vị trí:
Vị trí I từ lúc dao bắt đầu cắt đến điểm A (từ u = u
1
đến u = c), ta có:
∆S
1
=
11
cossin
χχ
uca −
−
(5.28)
Hình 5.28. Tính các độ dài đoạn thái
∆
S.
-152-
Vị trí II từ điểm A đến điểm C (từ u = c đến u = u
2
), ta có:
∆S
2
=
2
sin
χ
a
(5.29)

Vị trí III từ điểm C đến điểm B cuối lúc cắt (từ u = u
2
đến u = b + c), ta có:
∆S
3
=
3
cos
χ
ucb −+
(5.30)
Ta thấy rằng ∆S thay đổi nhiều do dạng đường thẳng của lưỡi dao, nếu muốn giảm độ
lớn của ∆S cho đều hơn mà không thay đổi dạng lưỡi dao hay dạng họng thái thì không thể
đạt được.
- Tỷ số
du
dΨ
: Theo hình 5.27, góc quay Ψ của dao bằng:
Ψ =






−− )(
2
χτ
π
- θ (5.31)

Ta lại có đoạn dịch chuyển của dao theo cạnh đáy của họng thái bằng:
u = h.tg






−− )(
2
χτ
π
, do đó






−− )(
2
χτ
π
= arctg
h
u
(5.32)
Vậy: Ψ + θ = arctg
h
u

(5.33)
Lấy vi phân hai vế, ta được: dΨ =
2
1






+
h
u
h
du
- dθ (5.34)
Mặt khác, ta lại có tgτ =
ν
θ
p
dr
rd
=
, vậy dθ =
ν
θ
.

r
drp

r
drtg
=
Ngoài ra, do r
2
= u
2
+ h
2
nên r.dr = u.du.
Thay các trị số liên quan vào phương trình dΨ và đơn giản ta được:

du
dΨ
=
)(

22
uh
uph
+
−
ν
ν
(5.35)
Từ biểu thức này cho thấy khi khoảng cách u tăng, nghĩa là khi dao dịch chuyển dần
theo cạnh đáy của tấm kê thái thì
du
dΨ
giảm xuống. Trong khi đó, cùng một góc quay của

dao, độ ngập sâu để thái tăng lên, như vậy không thuận lợi cho yêu cầu tải trọng đều lên
trục.
Tóm lại, qua những phân tích tính toán trên, ta có thể rút ra những kết luận về sơ đồ
dao lưỡi thẳng như sau:
- Hiện tượng cắt thái trượt kém, càng về cuối quá trình cắt thái càng bất lợi.
- Mômen cản cắt thái thay đổi đột ngột quá lớn, tải trọng tác động lên trục không đều.
- Dao lưỡi thẳng có một số ưu điểm như: càng về cuối quá trình thái, hiện tượng kẹp
càng tốt; dao có hình dạng đơn giản, dễ chế tạo, dễ lắp, mài và điều chỉnh, bền; khi máy
thái làm việc với số vòng quay lớn, dao đỡ phải nén ép vật thái trước khi cắt đứt, nhờ đó
thái rau cỏ tươi đỡ bị ép mất nhiều nước.
- Khi thiết kế dao cần chú ý khoảng cách p từ lưỡi dao đến tâm quay được coi là một
đại lượng cơ bản của sơ đồ dao thái và dựa vào dó mà tính toán một số kích thước khác.
- Kích thước c phải lớn hơn p, thường lấy c = 1,2p.
- Độ cao h phải nhỏ hơn p, vì nếu ngược lại thì độ dài đoạn dao thái ∆S sẽ tăng lớn, có
khi bằng cả bề rộng b của họng thái. Ngoài ra, dao sẽ phải cắt thay đổi hướng, bất lợi về tải
-153-
trọng. Thường h =
2
p
nhưng cũng không nên lấy nhỏ hơn nữa, nếu không sẽ tăng góc kẹp
χ, bất lợi cho hiện tượng kẹp.
c) Tính toán sơ đồ dao thái lưỡi cong
Trong các loại dao thái lưỡi cong, đơn giản và phổ biến hơn cả là loại lưỡi cong theo
đường tròng lệch tâm (hình 5.29).
Hình 5.29. Sơ đồ dao lưỡi cong theo vòng tròn lệch tâm.
- Góc trượt
τ
: Phương trình cơ bản của đường tròn O
1
có bán kính R và tâm quay O với

độ lệch tâm e =OO
1
trong toạ độ cực (θ, r) là:
R
2
= e
2
+ r
2
+ 2.e.rcosθ (5.36)
(Suy từ tam giác OMO
1
với OO
1
= e; OM = r; O
1
= R và góc (e,r) = góc O
1
OM = π - θ);
θ là góc cực của điểm M, tức là góc hợp bởi bán kính vectơ OM với đường chuẩn OO
1
kéo
dài xuống phía dưới.
-154-