Đề tài : Máy cắt rau quả ppt

1. Mở đầu
Việt Nam trong tiến trình thực hiện chủ trương CNH – HĐH đã đạt
được những thành tựu vô cùng to lớn trong nhiều lĩnh vực: kinh tế, chính trị,
văn hóa, xã hội… Mặc dù nước ta đang trên con đường hội nhập và trên đà
tiến tới một nước có nền công nghiệp hiện đại nhưng nông nghiệp vẫn là
một trong những ngành chủ lực mà chúng ta cần phải đầu tư và phát triển.
Với việc áp dụng ngày càng cao tiến bộ khoa học kỹ thuật vào sản
xuất. Nông nghiệp đã làm cho năng suất và sản lượng ngày càng tăng lên.
Không những đủ để phục vụ nhu cầu tiêu dùng trong nước mà còn xuất khẩu
ra thị trường nước ngoài. Bên cạnh đó cũng cần phải kể đến đàn gia súc và
gia cầm ngày càng tăng lên nhanh chóng. Với số lượng lớn như vậy thì việc
sản xuất và chế biến thức ăn cho chúng cũng là một yêu cầu hết sức quan
trọng. Để giải quyết vấn đề này chúng ta không thể sản xuất và chế biến thức
ăn chăn nuôi bằng phương pháp thủ công, lạc hậu được mà đòi hỏi phải sử
dụng các loại máy móc để tăng năng suất và giảm bớt gánh nặng cho người
lao động. Trong rất nhiều loại máy dùng để sản xuất và chế biến thức ăn
chăn nuôi thì máy “cắt thái rau, củ quả” là một trong những thiết bị rất cần
thiết bị rất cần thiết để đáp ứng nhu cầu đó.
1
2. Nội dung nghiên cứu
Máy thái thức ăn chăn nuôi
Các loại thức ăn chăn nuôi thường được cắt thái bởi lưỡi dao có dạng
nêm phẳng hoặc nêm không gian. Lực cắt của dao gây một đáng kể vào
nguyên vật liệu cắt dẫn đến sự phá hủy mối liên kết giữa các phân tử và làm
tách rời chúng ra. Quá trình cắt thái phụ thuộc nhiều yếu tố như dạng hình
học của dao, đặc tính nguyên liệu cắt, chế độ động học và động lực học của
bộ phận cắt thái… Hiện nay máy thái được sủ dụng nhiều trong công nghệ
chế biến thức ăn gia súc. Phần lớn các nguyên liệu dùng để làm thức ăn gia
súc, nhất là các thức ăn tươi như các loại rau củ quả đều phải trải qua công
đoạn thái. Vì thế máy thái có ý nghĩa quan trọng trong dây chuyền chế biến
thức ăn trong chăn nuôi.

2.1. Mục đích và yêu cầu kỹ thuật
Máy thái thức ăn chăn nuôi có nhiệm vụ làm nhỏ rau củ tươi, khô
thành những đoạn ( dài, ngắn), hoặc củ quả thành những lát ( dày, mỏng) với
những kích thước đoạn thái hay lát thái điều chỉnh được theo quy định đối
với các loại vật nuôi. Đôi khi yêu cầu có những kích thước nhỏ hơn không
cần điều chỉnh và xác định độ dài đoạn thái, cụ thể: thức ăn thô được thái,
băm so với cáh cho ăn cả cây, cả củ sẽ tốt hơn vì súc vật tận dụng được rau
củ cả non lẫn già, dễ nhai, dễ tiêu hóa hoặc thái rồi phơi sấy sẽ chống khô
hơn, sấy rồi đem băm thái cũng là để nghiềm bột dễ nhỏ hơn.
* Yêu cầu kỹ thuật đối với máy thái thức ăn.
• Phải có tính chất vạn năng: thái được nhiều loại rau cỏ, củ quả
• Điều chỉnh được độ dài đoạn thái hoặc bề dày lát thái phù hợp
với các loại vật nuôi: đối với trâu bò, rau cỏ cần thái dài 40- 50
mm, củ quả cần thái dầy 8 – 12mm; đối với lợn: rau cỏ cần thái
dài 10 – 20mm, củ quả cần thái dày 5 – 8mm với lát hẹp; đối
với gia cầm: rau cỏ cắt thái dài dưới 10mm, củ quả cần băm hay
nạo thành các mảnh vụn độ 3 – 4mm. Rau cỏ xanh cần thái dài
20 – 40mm. Rơm cỏ động chuồng ủ phân cần thái dài khoảng
100mm.
• Khi thái không làm nát, ép mất nhiều nước trong rau, củ nhưng
thái thân cứng cần làm mềm đoạn thái; lát thái củ quả cần bảo
đảm đều, ít vỡ vụn.
• Có đủ bộ phận cơ khí hóa cung cấp rau củ và máy và thu các
đoạn thái, lát thái ra.
• Phải có năng suất cao: trong điều kiện quy mô chăn nuôi hiện
nay của nước ta đòi hỏi năng suất máy thái khoảng 1 – 3 t/h.
2
• Phải có cho phí năng lượng riêng thấp( hiện nay khoảng
1Kwh/t)
• Phải dễ điều khiển, chăm sóc, sử dụng thuận tiện, dễ mài dao.

• Cấu tạo gọn, bền vững, có các bộ phận che chắn, bảo đảm an
toàn lao động.
2.2. Cơ sở lý thuyết của quá trình cắt thái
- Cơ sở lý thuyết của quá trình cắt thái bằng lưỡI dao
Trong quá trình cắt thái lưỡi dao cạnh sắc AB của dao có thể chuyển động
theo hướng pháp tuyến P tức là vuông góc vớI vật cắt hoặc theo hướng R
( vừa chuyển động theo hướng pháp tuyến vừa chuyển động theo hướng tiếp
tuyến của vật cắt)
Những thí nghiệm của viện sĩ Goriatskin V.P đã chứng minh rằng nếu
cắt thái theo hướng nghiêng sẽ giảm được lực cắt cần thiết và tăng chất
lượng vật liệu thái so với cắt thái theo phương pháp tuyến. Thí nghiệm đó
được tiến hành như sau: dùng một cân Rôbecvan, trên đĩa A lần lượt đặt
những quả cân N(g) nặng khác nhau, bên kia đĩa thay bằng lười dao B, lắp
lưỡi dao quay lên trên.
Thí nghiệm cắt những cọng rơm C có bộ phận D giữ và đè cọng rơm
vào lưỡi dao với những độ dịch chuyển S mm. Kết quả được trình bày như
sau:
N 600 500 400 300 200 100
S 1,5 2 8 20 100 160
S = Ac
-N


hoặc N
3
S = C
tc

(1)
 Sự liên hệ giữa lực cắt và độ dịch chuyển của dao.

3
Hình 1: thí nghiệm cắt thái của Gơriatskin
a- dụng cụ thí nghiệm; b- đồ thị phụ thuộc lực cắt N với độ dịch
chuyển S
Goriatskin gọi trường hợp cắt pháp tuyến là quá trình chặt bổ,
cắt thái không trượt; trường hợp cắt nghiêng 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 sỏ vật lý của
quá trình cắt thái bằng lưỡi dao: Lưỡi dao dù rất sắc nhưng khi soi qua kình
hiển vi, cũng thấy rõ ngững 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 sẽ phát huy
được tác dụngcưa đứt vật thái. Còn lưỡi dao chủ lực cắt theo hướng pháp
tuyến đó là quá trình cắt thái bằng nêm, lực cắt tháiphải khắc phục ứng suất
nến để cắt đứt vật thể. Khi cắt có trượt thì một phần lực cắt sẽ chỉ khắc phục
ứng suất kéo mà các nguyên liệu thì ứng suất kéo luôn nhỏ hơn đáng kể so
với ứng suất nén. Nhờ đó tổng hợp lực cắt thái sẽ nhỏ.
Hình 2 : tác dụng cắt trượt giảm chiều rộng lát thái.
Mặt khác khi cắt thái có trượt lưỡi dao theo phương P làm cho đoạn
thái ∆S có bề rộng tháo b
p
nhỏ hơn bề rộng b
n
ứng với trường hợp cắt thái
không trượt có cùng đoạn thái ∆S. Diện tích lát cắt S cả hai trường hợp trên
là bằng nhua những đường dịch chuyển của lưỡi dao ở trường hợp thái có
trượt dài hơn.


rnb
AA

AA
nb
AA
F
b
p
n
p
cos
.
.
.
.
===
(2)
Vì vậy quá trình cắt thái dễ dàng hơn, lực cắt thái nhỏ hơn.
2.3. Các yếu tố ành hưởng đến quá trình cắt thái nói chung:
Để cắt thái vật liệu được thành đoạn (hay lát) bảo đảm chất lượng, giảm
được năng lượng cắt thái, ta cần xét đến một số yếu tố chính thuộc phạm vi
dao thái và vật thái ảnh hưởng đến quá trình cắt thái:
2.3.1. áp suất riêng q (N/cm) của cạnh sắc lưỡi dao trên vật thái:
Đây là yếu tố chủ yếu trực tiếp đảm bảo quá trình cắt đứt vật thái và liên
quan đến các yếu tố khác thuộc phạm vi dao thái và vật thái.
4
Nếu gọi lực cắt thái cần thiết là Q(N) và độ dài lưỡi dao là ∆S (cm) thì:

Q = P
t
+ T
1

+ T
2
.cosσ ,N (4)
Nếu cắt 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 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 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
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
.cosσ (5)
σ – góc mài của lưỡi dao.
2.3.2. Các yếu tố chính thuộc về dao thái:
a. Độ sắc s (mm) của cạnh
sắc lưỡi dao:

Chính là chiều dày s của nó. Độ
sắc cực tiểu đạt tới 20 ÷ 40 μm.
đối với các máy thái trong chăn
nuôi, s không vượt quá 100 μm,
nếu s quá 100 μm 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 thái là σ
c
thì:

q = s.σ
c
(6)
b. Góc cắt thái α là góc hợp bởi góc đặt dao β và góc mài dao σ:
α = β + σ (7)
5
s
Hình 3 : cạnh sắc lưỡi dao
Hình 3 : Góc cắt thái
Hình
4:
góc
cắt
thái
Góc đặt dao β phải tính toán thiết kế sao cho lớp rau củ sau khi được 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, dạng cạnh sắc của lưỡi dao, v.v…
Góc mài dao σ đã được Renznik N.E nghiên cứu và đề suất (1975) công

thức thể hiện ảnh hưởng đến lực cắt thái:
Q
th
= P
t
+ ctgσ ,N (8)
Trong đó: c - hệ số thứ nguyên, N/cm;
Q
th
- lực cắt tới hạn cần thiết;
P
t
- lực cản cắt thái, N.
Góc mài dao σ nói chung nhỏ, nhưng vì độ bền vật liệu làm dao có hạn,
cho nên góc mài của máy thái rau củ thường lớn hơn hay bằng 12˚: đối với
các máy thái rau cỏ rơm, σ = 12 ÷ 15˚ (riêng đối với tấm kê thái, σ’ = 25
÷30˚); đối với các máy thái củ quả, σ = 18 ÷25˚.
c. Độ bền của vật liệu làm dao
Dao có chất lượng bền thì lâu cùn, thái tốt. Khi đó, công nén lớp vật thái
do lưỡi dao tác động lúc ban đầu sẽ tốn ít hơn và công cản thái cũng nhỏ
hơn.
7
N/cmq
V, m/s
Hình 5 : Vận tốc dao thái
11
6
α
σ
β

δ
σ
d. Vận tốc của dao thái v (m/s):
Vận tốc dao thái ảnh hưởng đến quá trình cắt thái, thể hiện cụ thể bằng
những 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.
Theo Renzik, ta có thể tính theo công thức thực nghiệm:
P
t
= 75.10
40.
6,20019,0
+
−
vq
(9)
Vận tốc tối ưu bằng 35 ÷ 40 m/s.
2.3.3. Điều kiện trượt của lưỡi dao trên vật thái
Như chúng ta đã thấy ở trên, đường trượt của lưỡi dao trên vật thái (hay
của vật thái trên lưỡi dao theo quan hệ tương hỗ) càng dài thì lực cản cắt
càng giảm. Để thể hiện hiện tượng trượt nói chung của lưỡi dao trên lớp vật
thái, ta vẽ và phân tích hình vận tốc v của một điểm M ở lưỡi dao khi tác
động vào lớp vật thái.
Vn
Vt
M

A
B
O
τ
Vận tốc v có thể phân thành hai 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 của lưỡi dao). Vận tốc pháp tuyến v
n
chính là vận tốc của dao thái
ngập sâu vào vật thái. Vận tốc tiếp tuyến v
t
gây nên chuyển động trượt của
điểm M thuộc dao tương đối với điểm M thuộc vật thái.
Theo định nghĩa của gơriaskin, góc hợp bởi vận tốc v (vận tốc tuyệt đối)
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:

τε
tg
v

v
n
t
==
(10)
7
Hình 6 : Phân tích vận tốc điểm M ở cạnh sắc lưỡi dao khi thái
Nhưng theo thực nghiệm, Gơriaskin đã chứng minh rằng lực cắt thái bắt
đầu giảm nhiều, đáng kể, không phải ứng với bất kỳ góc trượt τ của dao có
trị số tương đối nhỏ nào đó, mà ứng với trị số góc trượt nhất định của dao.
Theo thí nghiệm của viện sĩ Ziablôv V.A, lực cắt thái sẽ giảm nhiều với góc
trượt τ ≥ 30˚. Như vậy có nghĩa là hiện tượng cắt của dao đối với vật thái sẽ
có một điều kiện chung để phát huy thực sự mạnh mẽ tác dụng của cắt trượt,
để giãm được lực cắt thái nhiều hơn.
Phát triển các lí luận nghiên cứu về cắt thái của Gơriaskin, viện sĩ
Giưligôpski V.A đã phân tích nội dung vật lý của vấn đề này như sau:
Chúng ta hãy xét các lực tác động giữa lưỡi dao và vật thái: tất nhiên,
trong trường hợp cắt thái chặt bổ, góc trượt τ = 0 thì lực tác động giữa lưỡi
dao với vật thái chỉ có một pháp tuyến cắt thái (thẳng góc với lưỡi dao) theo
phương vận tốc của lưỡi dao. Trong trường hợp chúng ta cần xét là góc trượt
τ ≠ 0, đối với lưỡi dao thẳng AB quay quanh một tâm 0 và cách tâm một
đoạn p (lấy trường hợp đơn giản). 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 và các
lực do dao thái tác động vào vật thái.
V
B
F'
P'
N'
T'

Md
P
H
A
τ
Mr
A
Fmax
O
F
R
ϕ
'
V
T
B
τ
ϕ
'
τ
R
V
B
T
Mr
F
max
T-F
max
P

A
O
Hình 7 : 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’
Trước hết, khi lưỡi dao tác động vào cuộn rau thì điểm tiếp xúc M sẽ sinh
ra lực pháp tuyến chống đỡ ngược chiều theo nguyên lý “lực và phản lực”. Ở
8
a) b)
c)
hình 6-b, cuộn rau tác động vào lưỡi ở điểm M
d
với lực pháp tuyến N, còn ở
hình 6-b, c thì lưỡi dao tác động vào cuộn rau ở điềm M
r
với lực pháp tuyến
N = N’ nhưng ngược chiều. Vì phương chuyển động của điểm M
d
ở lưỡi dao
(theo vectơ vận tốc v) không trùng với phương pháp tuyến vì τ ≠ o, cho nên
lực pháp tuyến N’ có thể phân tích thành hai thành phần (hình 6-a) : lực p’
theo phương chuyền động v, và T’ theo phương của lưỡi dao AB. Ở đây
chúng ta thấy ngay rằng lực T’ này có xu hướng làm cho điểm M
d
của lưỡi
dao trượt (xuống phía dưới) trên cuộn rau. Nhưng khi đó sẽ xuất hiện lực ma
sát F’ giữa lưỡi dao và cuộn rau hướng lên phía trên cản lại hiện tượng trượt
đó, với trị số F’= T’. Cũng xét như vậy theo hình 6-b và c thì lực pháp tuyến
do lưỡi dao tác động vào điểm M
r

của cuộn rau có thể phân tích làm hai
thành phần: lực P theo phương chuyển động v và lực T theo phương của lưỡi
dao AB. Ở đây đối với cuộn rau, lực T có xu hướng làm cho điểm M
r
của
cuộn rau trượt theo lưỡi dao lên phía trên và cũng xuất hiện ma sát F giữa
cuộn rau và lưỡi dao (cũng bằng F’) hướng xuống dưới, cản lại hiện tượng
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
τ của
cuộn rau không bị trượt theo lưỡi dao. Nghĩa là
cắt thái với góc trượt τ ≠ 0, nhưng điểm M
τ
của rau và M
d
của dao khi tiếp
xúc với nhau vẫn không trượt đi, không 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 động P, T và F, nhưng F = T và hợp lực của chúng là lực P).
Nhưng chúng ta biết rằng khi T tăng, F sẽ tăng theo và chỉ đạt tới trị số
lực ma sát cực đại F
max
mà thôi ( theo khái niệm lực ma sát và góc ma sát).
Trị số F

max
= N.tgφ’ = N.f’, trong đó φ’ là góc ma sát giữa lưỡi dao và vật
thái f’ = tgφ’ là hệ số ma sát. Có điều là trong trường hợp ma sát giữa lưỡi
dao và vật thái này (coi như ma sát giữa đường thẳng và bề mặt) thì trị số
của góc ma sát φ’ không cố định như các trường hợp ma sát thong thường
(giữa bề mặt với bề mặt). trái lại, theo thực nghiệm, φ’ và f’ thay đổi trị số ít
nhiều. do đó, để phân biệt hiện tượng ma sát của lưỡi dao và vật thái,
Gơriaskin đề nghị gọi góc φ’ là góc trượt φ’, hệ số f’ = tgφ’ là hệ số cắt
trượt.
Vậy khi T và F tăng lên trong giới hạn T = F ≤ F
max
nghĩa là T = F = Ntgτ
hay τ ≤ φ’ thì quá trình cắt thái chưa có hiện tượng “trượt tương đối” giữa
các điểm của lưỡi dao tiếp xúc với các điểm của cuộng rau (vì hiện tượng
ma sát chống lại).
Nhưng khi T tăng lên nữa, do góc trượt τ tăng lên (vi T = Ntgτ), trong lúc
đó lực ma sát không thể tăng lên thêm mà chỉ giữ ở trị số F
max
, nghĩa là khi
T > F
max
hay τ > φ’, thì hiệu số lực T - F
max
sẽ có xu hướng làm cho M
r
của
9
rau trượt đi, rời điểm M
d
của dao, lên phía trên, hay ngược lại. Khi đó quá

trình cắt thái mới thực sự có trượt, dao mới phát huy khả năng “cưa” cuộng
rau và lực cắt thái mới giảm được nhiều, cắt thái mới dễ dàng.
2.3.4. quan hệ giữa dao thái và tấm kê thái
- Khe hở δ giữa cạch sắc của lưỡi dao và cạch sác của tấm kê:
Thực nghiệm đã cho thấy ảnh hưởng thể hiện bằng sự phụ thuộc của
công suất cắt N với khe hở δ; δ có một giới hạn thích hợp để đảm bảo cho N
tương đối nhỏ.
O
N(
kW
)
δ
,mm
Hình 8 : đồ thị phụ thuộc của δ với N.
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 (nhất là trống lắp
dao) đều có độ dịch chuyển dọc trục cho phép và gối đỡ cũng có độ dịch
chuyển dọc trục cho phép.
Ở trống lắp dao quay với số vòng lớn, do lực li tâm, dao cũng sẽ có độ
võng ra phía ngoài. đối với máy thái rau cỏ rơm, δ không quá 0,5 mm thì
thái mới tốt. trong trường hợp dao kiểu trống quay với vận tốc lớn ( máy thái
thức ăn ủ, v.v…) thì δ = 1 ÷ 4mm.
10
A
C
O
B
T'
F'

T
F
M
M'
N
N'
R'
R
L

ì
i

d
a
o
S
S'

ϕ
'
2

ϕ
'
1
Hình 9 : Góc kẹp χ và điều kiện kẹp χ ≤ φ
1
’ + φ
2

’.
- 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
và cắt vật thái. Góc BAC hợp bởi cạnh sắc lưỡi dao AC và cạnh sắc tấm kê
AB nói chung gọi là góc mở χ. Khi góc mở lớn, hai cạnh sác không kẹp giữ
yên được vật thái mà có tác động đẩy nó ra., khó cắt được. với một trị số góc
mở nhỏ hơn đủ để hai cạnh sắc kẹp giử yên vật thái để cắt được nó thì góc
mở đó đuợc 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 như hình trên, với các lực tác động vào
vật thái (được mô phỏng có tiết diện hình tròn tam o): do lưỡi dao có tiếp
điểm M là lực phaps tuyến N và lực ma sát F; do tấm kê ở tiếp điểm M’,
tương ứng là N’ và F’. Lực tổng hợp, do lưỡi dao là R, dao tấm kê là R’. góc
NMR = φ’
1
là góc cắt trượt (tương tự góc ma sát) của cạnh sắc lưới dao với
vật thái và F = N.tgφ’
1
; góc N’M’R’ = φ’
2
.
lực N được phân tích thành hai thành phần: S theo hướng vuông góc với
đường phân giác AO của góc mở χ và T theo hướng cạnh sắc AC,
T = N.tg
2
χ
. Các thành phần S, S’ không gây cho vật thái chuyển động (theo

hướng AO), nhưng T, T’ có xu hướng đẩy vật thái ra ngoài. đồng thời các
lực ma sát F và F’ được gây ra và chống lại các thành phần T và T’. đó là
các trị số ma sát cực đại. ta rất dễ nhận thấy rằng:
11
+ khi T > F và T’ > F’ (F và F’ đạt trị số cực đại : F = N.tgφ’
1
, F’
= N’.tgφ’
2
, nghĩa là khi N.tg
2
χ
> N.tgφ’
1
và N’.tg
2
χ
> N’.tgφ’
2
hay
2
χ
>
φ’
1
,
2
χ
> φ’
2

, tức là χ > φ’
1


+ φ’
2
thì các lực ma sát (đạt cực đại) F, F’ không
chống nổi các thành phần lực T và T’, vật thái bị đẩy ra phía ngoài, không
đựoc 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’
1
, thì các lực ma sát thực
tế không đạt trị số cực đại F và F’ nữa, mà chỉ đạt tới giá trị cân bằng các lực
T và T’ đủ để chống lại hiện tượng đẩy vật thái ra ngoài. Như vậy, vật thái
cũng được kẹp chặc hơn, không bị đẩy ra được.
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˚, dao trống χ =

24 ÷ 30˚.
Nếu một trong hai góc cắt trượt (góc ma sát) 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 < 2.φ’
min
.
Nếu φ’
1
= φ’
2
= φ’ thì điều kiện kẹp là χ ≤ 2.φ’.
Nếu φ’
1
<
2
χ
< φ’
2
, nghĩa là 2φ’
1
< χ < 2φ’
2
, thì ta sẽ thấy có hiện tượng
vật thái bị xoay tròn tại chổ 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 mở giảm xuống tới trị số góc kẹp χ = φ’
1
+ φ’
2
lại
bảo đảm điều kiện kẹp.
2.3.5. 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 với độ ẩm W% của vật thái hình . Khi độ ẩm còn thấp (8 ÷ 15%) áp
suất cắt thái riêng tăng dần, nhưng khi W > 15% thì áp suất cắt thái riêng lại
giảm đi.
12
O
8
15
W,%
35
6
8
11
Hình 10: đồ thị phụ thuộc của q với W%.
2.4. Năng lượng cắt thái và công suất cắt thái riêng A
r
:
a) Năng lượng cắt thái và công suất cắt thái là hai thông số quan

trọng nhất của quá trình cắt thái.
- Năng lượng cắt thái: là năng lượng cần thiết chi phí cho quá trình cắt
thái các nguyên liệu thức ăn gia súc.
Để xác định được năng lượng cắt thái ta giả thiết rằng nhờ các trục
cuốn ép vật thái trước nên có thể bỏ qua phần năng lượng nén ép do lưỡi dao
tác động vào vật thái trước khi cắt đứt. Ngoài ra ta chỉ xét trường hợp cắt
thái có trượt ( T > φ ).
Để tính toán trong điều kiện đơn giản nhất, ta xét dao AB cách tâm
quay O một đoạn p
M
ct
= N. r. cosT +F.r.sinT
Trong đó: N là lực cắt theo phương pháp tuyến (N)
F là lực cắt theo phương tiếp tuyến (N)
r: khoảng cách từ tâm quay của lưỡi dao đến vị trí tiếp
xúc dao và vật thái (m).
T là góc trượt hợp bởi hai vân tốc v và v
n

Nếu đặt hệ số trượt là f’ thì f’= F/N
M
ct
= Nrcosτ+ F’rsinτ (11)
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’.
13
Hình 11. 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 (2.10) sẽ thành:
M
ct
= Nrcosτ (1 + f’tgτ) (12)
Ngoài ra, ở trên ta đã biết: N = q∆ S
Thay vào phương trình (2.11) ta sẽ được công thức chung tính mô men
cản cắt thái:
M
ct
= q∆ Srcosτ (1 + f’tgτ) (13)
Công suất cắt thái có thể tính bằng tích M
ct
, 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) (14)
Theo Hình 2.23 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 (2.13) ta có:
M
ct
ω = q
dt
dF
(1+ f’tgτ) (15)
Người ta gọi hệ số (1 + f’tgτ) là hệ số đặc tính của dao thái.

14

Hình 12. Xét đoạn dao thái ∆S với góc quay dθ.
Như vậy công suất cắt thái cần thiết được xác định bằng 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) (16)
Trong đó: A
r
– là công cắt thái riêng
Mct – là mômen cản thái (N,m);
dF – là độ tăng diện tích cắt thái (m
2
);
ω - vận tốc góc (rad/s).
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 2.24).
Các trị số đó có thể xác định bằng thực nghiệm.
15
Hình 13. Các đồ thị phụ thuộc
2.5. Tính toán sơ đồ dao thái lưỡi xoắn
Trong một số máy thái rau cỏ rơm và máy liên hợp thu hoạch thức ăn
ủ xanh thường dùng kiểu trống dao thái các dao lưỡi xoắn. Loại dao này
thực tế có thể coi là loại dao lưỡi thẳng chuyển động tịnh tiến đối với các
cạnh sắc tấm kê thái của họng thái. Tất nhiên, nếu coi chuyển động quay của
dao lắp trên trống là tịnh tiến trong giới hạn họng thái thì chỉ có thể là chiều
cao của họng thái phải tương đối nhỏ so với chu vi của trống thái. Dạng lưỡi
dao khi đang làm việc là đường xoắn và khi ở thế khai triển là đường thẳng.

Vận tốc tịnh tiến V của dao có thể phân tích làm hai thành phần: pháp tuyến
V
n
và tiếp tuyến V
t
với lưỡi dao. Góc tạo bởi thành phần pháp tuyến V
n
với
vận tốc V là góc trượt T. Góc hợp bởi lưỡi dao với cạnh của tấm kê thái
chính là góc hẹp χ.
16
a) b)
c)
Hình 14. sơ đồ khai triển và đồ thị tính toán trống lắp dao xoắn.
Phân tích sơ đồ,ta thấy ngay một đặc điểm của dao xoắn là

te
c==
χτ
(17)
Nghĩa là trong suốt quá trình cắt, góc trượt và góc kẹp đều bằng
nhauvà không đổi.
Bây giờ ta xét đoạn lưỡi dao ∆S: kết hợp với hình vẽ trên ta thấy đoạn
lưỡi dao chịu tải trọng bắt đầu từ điểm 1 tới điểm 2, tăng dần từ 0 đến trị số
cực đại bằng:

τ
sin
max
a

S =∆
(18)
Từ điểm 2 đến điểm 3, ∆S vẫn giữ trị số cực đại đó, nhưng từ điểm 3
đến điểm 4 lại giảm từ trị số cực đại tới 0. Đồ thị biến thiên của ∆S trong
một lần thái theo góc quay của dao là một hình thanh cân.
Có thể coi là lực cắt thái P tác dụng tỉ lệ thuận với ∆S, do đó ta sẽ kết
luận được rằng lực cắt thái P, mômen cắt thái M
ct
, và công suất cắt thái N
ct
đều biến thiên theo quy luật hình thang cân như ∆S.
Để cho tải trọng tác dụng lên trục được điều hoà và mômen cản cắt
thái được cố định, ta phải bố trí sao cho khi các lưỡi dao lắp trên trống thái
liên tiếp nhau, thì bất cứ ở góc quay ψ nào ( hay ψ R), toàn bộ đoạn dao thái
∆S phải không đổi. Muốn vậy, khi thiết kế phải bố trí lắp các lưỡi dao sao
cho đầu lưỡi dao nàu ngang hàng với cuối lưỡi dao liên tiếp nó theo đường
hình sinh của mặt trống. Như vậy , trên đồ thị biểu diễn ở hình 2.48, các
hình thang cân có chỗ trùng lên nhau một khoảng ứng với đoạn hoành độ
ψR = a. Cũng từ lý luận trên, ta có thể tìm ra điều kiện bố trí lắp dao sao cho
điều hoà được momen và công suất cắt thái M
ct
, N
ct
theo đẳng thức sau đây:
17

K
R
tgb
π

τ
2
. =
(19)

K
akR
R
2
.
1
+
=
π
ψ
(20)
Trong đó: R – bán kính của trống dao
b - chiều rộng của honhgj thái
a - chiều cao của họng thái
K - số dao
ψ
r
– góc quay của dao ( tính bằng radian) ứng với mỗi lần dao
thái xong một lần.
Góc truợt T bằng góc kẹp X, thường lấy 24 - 30
0
Từ các công thức đó có thể tính ra các thông số thiết kế, ví dụ, bán kính B sẽ
bằng :

π

τ
2
tgbK
R =
(21)
Theo Reznhik, chiều cao h đặt tấm kê thái có thể tính như sau:

V
V
Rah
r
.2+=
(22)
v
r
- vận tốc cung cấp vật thái
v - vận tốc dài của dao thái.
Khoảng cách u của cạnh sắc tấm kê có thể tính theo

22
)arcsin(.
hR
R
h
tg
h
u −==
(23)
Hình 15: xác dịnh vị trí tấm kê thái.
18

3. Kết luận và khuyến nghị:
Với việc áp dụng máy cắt thái rau củ quả vào sản xuất, chế biến thức
ăn chăn nuôi đã giúp cho người dân lao động tiết kiệm thời gian, đồng thời
nâng cao năng suất chế biến cũng như chất lượng sản phẩm được chế biến từ
các loại rau củ quả. Với những tính năng vượt trội cần phải áp dụng một ách
rộng rải vào sản xuất nông nghiệp với quy mô hộ gia đình và các nhà máy xí
nghiệp….
Do thời gian có hạn chế và khó khăn trong quá trình tìm tài liệu nên
đề tài chưa được nghiên cứu kỉ mong quý thầy và các bạn sinh viên góp ý để
đề tài có tính khoa học hơn.
19
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Trần Minh Vượng (chủ biên), Nguyễn Thị Minh Thuận: Máy phục vụ
chăn nuôi – nhà suất bản giáo dục – 1999.
20
M ỤC L ỤC
1. Mở đầu 1
2. Nội dung nghiên cứu 2
2.1. Mục đích và yêu cầu kỹ thuật 2
2.2. Cơ sở lý thuyết của quá trình cắt thái 3
2.3. Các yếu tố ành hưởng đến quá trình cắt thái nói chung 4
2.4. Năng lượng cắt thái và công suất cắt thái riêng A
r
: 13
2.5. Tính toán sơ đồ dao thái lưỡi xoắn 16
3. Kết luận và khuyến nghị 19
21