(Đề tài NCKH) Nghiên cứu Thiết kế Chế tạo máy băm thái đa năng công suất 1,5 tấnh

MỤC LỤC
MỤC LỤC .......................................................................................................................1
DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................................. 3
DANH MỤC CÁC HÌNH ............................................................................................... 4
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ..............................................................................6
THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .......................................................................7
Chương I: MỞ ĐẦU ......................................................................................................11
1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của đề tài ở trong và ngoài nước
....................................................................................................................................11
1.1.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước .................................................................11
1.1.2. Tình hình nghiên cứu ở trong nước.............................................................. 14
1.2 Đánh giá chung về máy băm thái hiện có tại thị trường Việt Nam .....................15
1.3 Phân tích lựa chọn mô hình nghiên cứu .............................................................. 18
1.4 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu .......................................................................19
1.4.1 Đối tượng nghiên cứu ...................................................................................19
1.4.2 Phạm vi nghiên cứu ...................................................................................19
1.4. Cách tiếp cận, phương pháp nghiên cứu ............................................................. 19
1.4.1 Cách tiếp cận .................................................................................................19
1.4.2 Phương pháp nghiên cứu...............................................................................20
1.5 Nội dung nghiên cứu ............................................................................................... 20
Chương II: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC MÁY BTV .........................................................21
2.1 Lựa chọn sơ đồ băm thái (Sơ đồ động học cắt) ...................................................21
2.2 Xác định kiểu dẫn động chính .............................................................................21
2.2.1 Xác định kiểu dẫn động cho trục chính.........................................................21
2.2.2 Lựa chọn kiểu cấp nguyên liệu để đưa vào vùng cắt ....................................23
2.3 Xác định sơ đồ cấu trúc động học ........................................................................25
2.4 Điều chỉnh động học máy ....................................................................................26
2.5 Tính toán thiết kế động học của máy ...................................................................28
2.5.1 Chọn sơ bộ một số thông số .........................................................................28
2.5.2 Đặc trưng động học .......................................................................................28
Chương III: THIẾT KẾ ĐỘNG LỰC HỌC MÁY BTV ..............................................34

3.1 Những yêu cầu và dữ liệu ban đầu.......................................................................34
3.2 Xác định kết cấu và kích thước các bộ phận chính của máy ............................... 35
3.2.1. Chọn các động cơ truyền động cho máy ......................................................35
3.2.2 Số dao và kết cấu mâm dao ...........................................................................40
3.2.2. Thiết kế các trục truyền dẫn chính ............................................................... 47
3.3.3 Thiết kế bộ truyền đai ...................................................................................63
3.3.4 Thiết kế cụm thân máy, khung và vỏ máy ....................................................66
Chương IV: TIẾN TRÌNH GIA CÔNG MỘT SỐ CHI TIẾT QUAN TRỌNG ...........68
4.1 Cụm mâm gá dao .................................................................................................68
4.1.1. Trục chính ....................................................................................................68
4.1.2 Mâm gá dao ...................................................................................................70
4.2 Dao đế ..................................................................................................................72
4.3 Lô kéo liệu ...........................................................................................................73
4.4 Một số chi tiết thuộc hộp tốc độ ..........................................................................74
4.4.1 Trục hộp tốc độ. ............................................................................................ 75
1


4.4.1 Bánh răng hộp tốc độ ....................................................................................76
Chương V: KHẢO NGHIỆM MÁY BTV ....................................................................77
5.1 Chế tạo mẫu máy thủ nghiệm ..............................................................................77
5.2 Các chỉ tiêu đầu ra của máy cần khảo nghiệm.....................................................78
5.3 Kết quả khảo nghiệm ........................................................................................... 78
KẾT LUẬN ...................................................................................................................79
1. Mục tiêu của đề tài .............................................................................................. 79
2. Sản phẩm của đề tài ............................................................................................. 79
3. Hướng nghiên cứu tiếp theo...................................................................................79
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 80

2

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 4.1: Tiến trình gia công trục chính ......................................................................69
Bảng 4.2: Tiến trình gia công mâm gá dao ...................................................................70
Bảng 4.3: Tiến trình gia công dao bay ..........................................................................71
Bảng 4.4: Tiến trình gia công Dao đế ...........................................................................72
Bảng 4.5: Tiến trình gia công lô cuốn liệu ....................................................................73
Hình 4.7: Cụm hộp tốc độ - Động cơ liền giảm tốc ......................................................74
Bảng 4.6: Tiến trình gia công trục HTĐ .......................................................................75
Bảng 4.7: Tiến trình gia công bánh răng HTĐ ............................................................. 76

3


DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1: Máy băm thái thức ăn gia súc theo kiểu lô trụ răng thẳng ........................... 15
Hình 1.2: Máy băm thái thức ăn gia súc lô dao trụ, dao gá nghiêng kiểu Yash H2 .....15
Hình 1.3: Máy băm thái thức ăn gia súc trên mặt đầu theo kiểu Yash-T-75 dao gá mặt
đầu mâm quay ................................................................................................................17
Hình 1.4: Máy băm thái thức ăn gia súc trên mặt đầu theo kiểu EC 4000 dao gá mặt
đầu mâm quay ................................................................................................................17
Hình 1.5: Máy băm thức ăn gia súc trên mặt đầu theo kiểu TQ9 dao gá mặt đầu mâm
quay .............................................................................................................................. 18
Hình 1.6: Máy băm thái kiểu KOHINOOR dao gá mặt đầu mâm quay .......................18
Hình 2.1: Kiểu dẫn động sử dụng sức của chân người ................................................21
Hình 2.2: Kiểu dẫn động trực tiếp từ động cơ đến dao băm thái .................................22
Hình 2.3: Kiểu dẫn động bằng động cơ qua bộ truyền đai ...........................................22
Hình 2.4: Cấp liệu trực tiếp bằng tay............................................................................23

Hình 2.5: Cấp liệu bằng máng nghiêng ........................................................................24
Hình 2.6: Sơ đồ máy cắt được lựa chọn để thiết kế ......................................................24
Hình 2.7: Sơ đồ nguyên lý dẫn động cho máy băm thái đa năng .................................25
Hình 2.8: Sơ đồ xích tốc độ máy băm thái đa năng thiết kế..........................................26
Hình 2.9: Sơ đồ xích chạy dao máy băm thái đa năng thiết kế .....................................26
Hình 2.10: Sơ đồ cấu trúc động học máy băm thái đa năng thiết kế ............................ 26
Hình 2.11: Sơ đồ cấu trúc động học xích tốc độ máy băm thái đa năng thiết kế .........29
Hình 2.12: Sơ đồ xác định sơ bộ đường kính mâm gá dao băm thái D=2R. ................31
Hình 2.13: Sơ đồ cấu trúc động học xích chạy dao máy băm thái đa năng thiết kế .....32
Hình 2.14: Sơ đồ cấu trúc động học máy băm thái đa năng thiết kế ............................ 33
Hình 3.1: Sơ đồ cắt được lựa chọn để thiết kế .............................................................. 34
Hình 3.2. Sơ đồ nguyên lý máy băm thái đa năng .........................................................35
Hình 3.3. Sơ đồ xác định công suất cắt .........................................................................36
Hình 3.4: Nguyên lý kéo và giữ liệu ..............................................................................38
Hình 3.5: Lực tác dụng lên quả lô .................................................................................38
Hình 3.6. Kết cấu mâm dao ........................................................................................... 42
Hình 3.7. Sơ đồ chịu tải trọng và biểu đồ nội lực của cánh mâm dao ..........................43
Hình 3.8. Dao băm cho máy ..........................................................................................45
Hình 3.9: Sơ đồ gá đặt dao lên mâm dao ......................................................................45
Hình 3.10: Phương án cố định bu lông kẹp trên mâm gá .............................................46
Hình 3.11: Phương án kẹp dao bằng bu lông rời .........................................................46
Hình 3.12: Các lực tác dụng lên trục chính ..................................................................47
Hình 3.13: Biểu đồ nội lực của trục chính ....................................................................49
Hình 3.14: Bản vẽ chi tiết trục chính ............................................................................50
4


Hình 3.15: Kiểu ổ lăn tự lựa, liền gối ...........................................................................50
Hình 3.16: Các lực tác dụng lên ổ lăn ..........................................................................51
Hình 3.17: Thông số gối bi đỡ 1 dãy tự lựa UCP 210 ..................................................52

Hình 3.18: Lô trụ không có răng ...................................................................................52
Hình 3.19: Lô trụ không, răng thẳng, không có khía ....................................................53
Hình 3.20: Lô trụ răng nghiêng, không có khía ............................................................ 53
Hình 3.21: Lô trụ răng thẳng và có khía .......................................................................53
Hình 3.22: Kiểu lô cuốn răng thẳng, chế tạo liền khối .................................................54
Hình 3.23: Trục lô cố định ............................................................................................ 54
Hình 3.24: Cụm lô kéo cố định ......................................................................................55
Hình 3.25: Cụm lô cuốn di động ...................................................................................55
Hình 3.26: Ổ lăn cho trục lô cố định.............................................................................56
Hình 3.27: Ổ lăn cho trục lô di động ............................................................................56
Hình 3.28: Sơ đồ cắt phần đuôi của nguyên liệu ..........................................................57
Hình 3.29: Sơ đồ cơ cấu kẹp đuôi của nguyên liệu .......................................................57
Hình 3.30: Trục thẳng nối lô cuốn-hộp tốc độ .............................................................. 58
Hình 3.31: Làm đồng tốc với khớp Các đăng khác tốc kép ..........................................58
Hình 3.32: Khớp Các đăng khác tốc kép-đồng tốc .......................................................59
Hình 3.33: Sơ đồ bố trí hộp tốc độ ................................................................................60
Hình 3.34: Các thông số của 2 bánh răng trong hộp tốc độ .........................................61
Hình 3.35: Trục chủ động ............................................................................................. 62
Hình 3.36: Trục bị động ................................................................................................ 62
Hình 3.37: Thông số ổ lăn liền gối UCFL 205 ............................................................. 63
Hình 3.38: Bánh răng Z1 ............................................................................................... 64
Hình 3.39: Bánh răng Z2 ............................................................................................... 64
Hình 3.40: Truyền động đai thang ................................................................................64
Hình 4.1: Sơ đồ gá dao máy BTV ..................................................................................68
Hình 4.2: Bản vẽ chế tạo trục chính ..............................................................................69
Hình 4.3: Bản vẽ chế tạo mâm gá dao ..........................................................................70
Hình 4.4: Bản vẽ Dao bay ............................................................................................. 71
Hình 4.5: Bản vẽ chế tạo Dao đế ..................................................................................72
Hình 4.6: Bản vẽ chế tạo lô cuốn liệu ...........................................................................73
Hình 4.7: Cụm hộp tốc độ - Động cơ liền giảm tốc ......................................................74

Hình 4.8: Bản vẽ chế tạo trục HTĐ ...............................................................................75
Hình 4.9: Bản vẽ chế tạo bánh răng HTĐ ....................................................................76
Hình 5.1: Máy BTV chế thử ........................................................................................... 77
Hình 5.2: Máy BTV chế thử được chuyển cho DNTN Tuấn Tùng sử dụng ...................77

5


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

BTV

Máy băm thái vạn năng

CĐ

Cơ điện

CGH

Cơ giới hóa

CG&ĐKHNN

Cơ giới hóa và điện khí hóa nông nghiệp

CKH

Cơ khí hóa

CN

Công nghiệp

CNH – HĐH

Công nghiệp hóa – Hiện đại hóa

DNTN

Doanh nghiệp tư nhân

ĐKH

Điện khí hóa

ĐHTN

Đại học Thái Nguyên

KT-XH

Kinh tế - Xã hội

LĐ

Lao động

LN

Lâm nghiệp

NLĐ

Người lao động

NN

Nông nghiệp

NT

Nông thôn

TT

Trang trại

6


THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
1.Thông tin chung:
- Tên đề tài: Nghiên cứu Thiết kế - Chế tạo máy băm thái đa năng công suất 1,5
tấn/h
- Mã số: ĐH2015-TN01-03
- Chủ trì: ThS. Cao Thanh Long
- Cơ quan chủ trì: Đại học Thái Nguyên
- Thời gian thực hiện: Từ 1/2015 đến 6/2016
2. Mục tiêu của đề tài:

- Thiết kế hoàn chỉnh 01 máy băm thái vạn năng có công suất 1,5 tấn/h.
- Chế tạo thử nghiệm 01 máy băm thái vạn năng và chuyển giao cho người dân sử
dụng, đánh giá chất lượng.
3. Kết quả thực hiện:
Hoàn thành mục tiêu đề ra, cụ thể:
- Đã thiết kế được 01 mẫu máy băm thái vạn năng có công suất 1,5 tấn/h. Máy có
thể cắt nhiều loại nguyên liệu: Thân cây ngô, cỏ voi ...dùng làm thức ăn cho đại gia
súc; nứa, vầu và ván C (dư lượng sau quá trình sản xuất ván bóc) ... dùng cho quá
trình sản xuất giấy và nguyên liệu đốt lò hơi.
- Đã chế tạo thử nghiệm 01 máy băm thái vạn năng có công suất nêu trên. Thực hiện
chuyển giao sản phẩm cho Công ty TNHH Thương mại và Sản xuất Định Hóa tại
thị trấn Chợ Chu, huyện Định Hóa, tỉnh Thái Nguyên sử dụng từ tháng 8/2015.
- Đã đăng được 01 bài báo trên tạp chí KHCN, Đại học Thái Nguyên.
4. Sản phẩm của đề tài:
01 bài báo đăng trên tạp chí KHCN, Đại học Thái Nguyên
01 bộ bản vẽ thiết kế máy cắt thái có công suất 1,5 tấn/h.
01 máy băm thái có công suất cắt 1,5 tấn/h (đã chuyển giao cho Công ty
TNHH Thương mại và Sản xuất Định Hóa sử dụng trực tiếp trong sản xuất
từ 8/2015).
- 01 chương trình phóng sự truyền hình đã được phát sóng trên Đài Phát thanh
và Truyền hình Thái Nguyên.
- 01 Báo cáo tổng kết đề tài.
5. Hiệu quả đề tài:
-

- Trong lĩnh vực giáo dục và đào tạo: Đề tài đã góp phần nâng cao trình độ về thiết
kế lý thuyết và kĩ năng thực hành cho các giảng viên trẻ tại khoa Cơ khí, Trường
Đại học Kỹ thuật Công nghiệp, Đại học Thái Nguyên.

7

- Trong lĩnh vực kinh tế và xã hội: Đề tài đã góp phần thúc đẩy sản xuất máy móc,
thiết bị cơ khí và thiết bị đồng bộ trong nước nhằm thay thế các sản phẩm nhập khẩu
có tính năng tương tự.
- Đề tài đã tạo điều kiện cho người dân ở các vùng nông thôn sử dụng các công cụ
sản xuất hiện đại với năng suất và hiệu quả cao hơn. Ngoài ra, đề tài cải thiện việc
sử dụng các chất dư lượng trong quá trình sản xuất, chế biến các sản phẩm nông
nghiệp và lâm nghiệp hiệu quả hơn, đồng thời giảm ô nhiễm môi trường.
6. Khả năng ứng dụng và chuyển giao kết quả nghiên cứu:
Những kết quả đề tài có tiềm năng để CGCN cho các doanh nghiệp cơ khí vừa và
nhỏ trong nước áp dụng để chế tạo đại trà mẫu máy này.
Ngày 14 tháng 6 năm 2016
Cơ quan chủ trì
(ký, họ và tên, đóng dấu)

Chủ nhiệm đề tài
(ký, họ và tên)

Cao Thanh Long

8


INFORMATION ON RESEARCH RESULTS
1. General information:
Project title: A study on designing and manufacturing a multifunction
chop machine with a capacity of 1.5 tons/hr.
Code number: ĐH2015-TN01-03
Coordinator: Mr. Cao Thanh Long, MSc.

Implementing institution: Thai Nguyen University
Duration: from Jan 2015

to June 2016

2. Objective(s):
- Designing a multifunction chop machine with a capacity of 1.5 tons/hr.
- Manufacturing 01 sample of the chopper designed, and then transferred to users.
3. Research results:
The project has successfully achieved its objectives as belows:
- Designed 01 multifunction chop machine with a capacity of 1.5 tons /hr. It can cut
many kinds of materials: Body corn, napier... used as feed for cattle; bamboos, canes
and residues after stripping board production process (boarding peeled of level C)
... used for paper production process and raw materials burning boilers.
- Manufactured a prototype chopper that is a result of the project. Have been
transferring the machine for the Dinh Hoa Trading and Manufacturing Co. Ltd.
located in the Cho Chu town, Dinh Hoa district, Thai Nguyen province from August
2015.
- 01 article published in Journal of Science and Technology, Thai Nguyen
University
4. Products of the project:
- 01 sets of blue printed for a desired chop machine with a capacity of 1.5 tons / hr.
- 01 choping cutter machine made and transferred to the Dinh Hoa Trading and
Manufacturing Co. Ltd. used directly in practice from 8/2015.
- 01 reportage program were shown on The Radio and Television Broadcast of Thai
Nguyen.
- 01 article published in Journal of Science and Technology, Thai Nguyen
University
- 01 final report for the project.
5. Effects:

- In the field of Education and Training: The project has been contributing to
improve the level in terms of technical designing and practicing for young faculty
9


members at the faculty of Mechnical Engineering, Thai Nguyen College of
Technology, Thai Nguyen University.
- In the field of Economic and Social: It has been contributing to promote domestic
mechanical manufacturing machineries, synchronizational equipments, which
replace the imported similar products.
- The topic also hasbeen creating conditions for people in rural areas, those use
modern production tools for greater productivity and efficiency. In addition, the
project improves the use of residual substances in the production and processing of
agricultural and forestry products more effectively, while reducing environmental
pollution.
6. Transfer alternatives of reserach results and application ability:
These results of the project have lots of potential for technology transfers to small
and medium mechanical enterprises to make largely this model.

10


Chương I: MỞ ĐẦU
Nội dung của chương I gồm:
- Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của đề tài ở trong và ngoài
nước;
- Đánh giá chung về máy băm thái hiện có tại thị trường Việt Nam;
- Phân tích lựa chọn mô hình nghiên cứu;
- Đối tượng, phạm vi nghiên cứu;
- Cách tiếp cận, phương pháp nghiên cứu;

- Các nội dung cần nghiên cứu.
1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của đề tài ở trong và ngoài
nước
1.1.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước
Việc nghiên cứu chế biến và bảo quản thức ăn chăn nuôi cho trâu bò vào mùa
rét đã và đang thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa học trên thế giới.
Thức ăn cho đại gia súc chiếm tới 60% chi phí chăm sóc (Nicolas DiLorenzo,
2012). Việc đảm bảo cung cấp đủ thức ăn trong thời kỳ khan hiếm là một vấn đề rất
được quan tâm trong lĩnh vực chăn nuôi ở các nước có mùa đông. Bình quân mỗi
ngày, một con trâu/ bò cần khoảng 2- 4 kg thức ăn dạng cỏ ứng với khối lượng
100kg (N. DiLorenzo, 2012). Chẳng hạn, một con bò khối lượng 700 kg sẽ cần 1428 kg cỏ mỗi ngày. Một cách tính đơn giản khác: Lượng thức ăn cần thiết cho trâu
bò được ước tính khoảng 2,5% khối lượng bản thân gia súc (M.Poore, 2010). Trong
mùa đông, lượng thức ăn này cần được cung cấp nhiều hơn để trâu bò có thể chống
lại được giá rét.
Cho đến nay, ở các nước phát triển, những phương pháp chủ yếu được sử dụng
để dự trữ và cung cấp thức ăn cho đại gia súc trong mùa đông là (W.Travis, 2012):
(1) Chăn thả trực tiếp trâu bò trên khu vực đã thu hoạch, để lại rơm/rạ hoặc thân cây
ngô (grazing); (2) Trồng các loại cây phát triển trước mùa đông và sống được đầu
đông (Stockpilling, 2010) và (3) chế biến và bảo quản thức ăn khô (Braungardt et
al., 2005). Hai phương pháp đầu chỉ phù hợp khi đàn gia súc được chăn nuôi với
quy mô công nghiệp, có diện tích trang trại rất lớn. Các nghiên cứu cho thấy, dự trữ
cỏ/rơm khô ngoài trời có thể làm thất thoát 25% khối lượng, còn bảo quản trong túi
đóng kín chỉ thất thoát khoảng 10% (Travis Meteer, 2012).
Bên cạnh nguồn nguyên liệu rơm, cỏ, thân và lá ngô sau khi thu hoạch cũng là
một nguồn nguyên liệu được khai thác phổ biến. Các phế thải từ thu hoạch ngô, chủ
yếu là thân và phần cuống bắp thường được sử dụng làm thức ăn dự trữ cho trâu bò
vào mùa đông. Điểm đặc biệt là thân cây ngô còn chứa khá nhiều nước sau khi thu
hoạch. Các nghiên cứu cho thấy, độ ẩm phù hợp cho việc bảo quản dài ngày cần ở

11

mức không quá 15% (G. Lardy, 2011). Hạt ngô xay được sử dụng cho việc chế biến
thức ăn tổ hợp cho trâu bò (A. Stalker, 2010).
Chăn nuôi đại gia súc theo qui mô hộ gia đình là mô hình phổ biến và phù hợp ở
những nước đang phát triển. Chẳng hạn, tại Bangladesh, Ấn Độ, Trung Quốc, qui
mô chăn nuôi theo hộ thường có từ 10 đến 30 con trâu bò. Một khó khăn lớn cho
việc mở rộng qui mô chăn nuôi đến mức có hiệu quả cao là sự khan hiếm và chất
lượng thức ăn gia súc, đặc biệt là trong mùa Đông. Ở các nước này, rơm từ lúa nước
là nguồn chính để làm thức ăn cho gia súc, tuy có chất lượng chưa cao nhưng có
sản lượng dồi dào. Cỏ voi (Napier), thức ăn chế biến từ cây ngô, cây mía và một số
loại cỏ khác được trồng làm thức ăn gia súc chất lượng cao, bổ sung thức ăn tươi
vào rơm rạ dự trữ. Nông dân cắt cỏ tươi, rơm và cỏ khô bằng tay, cho năng suất
thấp, mất thời gian và tốn nhiều nhân công. Mặt khác, do chỉ dừng ở khâu cắt thái
các loại thức ăn sẵn có trong tự nhiên hoặc nuôi trồng qui mô nhỏ làm thức ăn chăn
nuôi, nên việc đảm bảo đủ chất dinh dưỡng cho sự phát triển ổn định của đại gia
súc, đặc biệt tại khu vực vùng núi cao, còn gặp nhiều hạn chế: Bảo quản kém, thức
ăn không đủ chất dinh dưỡng, chi phí vận chuyển chiếm tỉ trọng lớn trong giá thành
thức ăn chăn nuôi.
Do vậy, công nghệ và thiết bị thu hoạch và chế biến sau thu hoạch thức ăn gia
súc, trong đó, các thiết bị cắt thái nguyên liệu, trộn các vi chất vào thức ăn sơ, đóng
gói để bảo quản thức ăn trong thời gian dài và dễ vận chuyển đến những khu vực
thiếu thức ăn về mùa Đông là những nội dung được nhiều nhà khoa học quan tâm
nghiên cứu.
Từ đầu thế kỉ XX, ở các nước phương Tây và từ những năm 80 thế kỉ XX ở các
nước đang phát triển, các nhà khoa học đã tập trung nghiên cứu, phát triển nhiều
máy cắt thái thức ăn gia súc, máy trộn, máy đóng gói thức ăn gia súc, sử dụng nhiều
nguồn năng lượng khác nhau: Sức người, điện, động cơ Diesel với công suất từ vài
trăm kg/giờ đến hàng chục tấn nguyên liệu/giờ.
Trong bối cảnh hiện tại, do thiếu điện và cạn kiệt nguồn dự trữ than và nạn thất

nghiệp, việc phát triển máy cắt thức ăn gia súc sử dụng sức người được một số nhà
khoa học Ấn Độ quan tâm. Tuy nhiên, để vận hành chiếc máy như vậy, đòi hỏi
người lao động phải có thể chất tốt và chấp nhận việc làm vất vả. Một trong những
mô hình máy dùng sức người thành công bao gồm một cơ cấu bánh đà thông qua
sức người sử dụng cơ chế xe đạp để chạy máy cắt thái. Loại máy này có ưu điểm
không sử dụng điện và các nguồn năng lượng khác, giá thành rẻ, dễ chế tạo và
chuyển giao; không ô nhiễm môi trường.
Các nhà khoa học ở nhiều nước đã chứng minh: Thu hoạch là một trong những
hoạt động nông nghiệp tiêu thụ năng lượng cao nhất, đặc biệt là cắt thái, trộn thân
cây sau cắt với các chất khoáng và dinh dưỡng khác làm thức ăn cho gia súc. Có rất
12


nhiều nghiên cứu tập trung theo hướng phát triển các máy cắt thái, máy trộn thức
ăn gia súc tiêu tốn ít nhiên liệu diesel hoặc tiết kiệm điện năng. Với mức giá hiện
tại cho nhiên liệu Diesel, việc tiết kiệm 10% lượng tiêu thụ trên một đơn vị cắt thái
trộn sẽ tạo ra một sự giảm đáng kể chi phí nhiên liệu. Có nhiều yếu tố ảnh hưởng
đến mức tiêu thụ nhiên liệu của máy cắt và máy trộn. Trong thực tế, năng lượng cần
thiết cho đầu cắt, đầu trộn có thể chiếm đến 75% tổng năng lượng tiêu hao khi làm
việc, tùy thuộc vào điều kiện cụ thể. Nhiều nhà khoa học đã và đang tập trung nghiên
cứu giảm mức tiêu thụ nhiên liệu vào khu vực này. Công suất tiêu thụ của đầu cắt,
trộn chịu ảnh hưởng bởi một số thông số khác nhau, đặc biệt là loại cây dùng để
làm thức ăn gia súc và thuộc tính của nó. Dễ thấy, các yếu tố này, không có khả
năng điều khiển để giảm mức tiêu hao năng lượng. Tuy nhiên, có thể giảm tiêu hao
năng lượng bằng cách giảm mức tiêu thụ năng lượng riêng (là năng lượng tiêu
hao cho mỗi đơn vị khối lượng sản phẩm). Nghiên cứu này được tiến hành bởi các
tác giả tại Đại học Khoa học ứng dụng Dresden, CHLB Đức, phối hợp với nhà sản
xuất dao cắt Busatis, Áo. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng: Độ sắc của dao và sự dễ/khó
thoát các mảnh thức ăn sau khi cắt, có ảnh hưởng nhiều đến mức năng lượng cần
thiết để cắt và giúp đảm bảo chất lượng cho nguyên liệu được băm nhỏ. Kết quả

công bố này cho thấy các thông số sau đây sẽ ảnh hưởng đến chất lượng nguyên
liệu được cắt, mức tiêu hao năng lượng, chi phí dao cắt, gồm: Thông số hình học
của dao cắt, mức độ mài sắc và tuổi bền dao.
Chất lượng của thức ăn gia súc là mối quan tâm chính của các nhà nghiên cứu tại
các nước phát triển và được quyết định bởi công nghệ chế biến và thiết bị kèm theo.
Máy cắt hoặc máy trộn phải có chất lượng cao, bền và dễ dàng trong sử dụng và bảo
dưỡng. Tuy nhiên, loại máy này chưa phù hợp với qui mô, trình độ sản xuất, sức
mua của ngành chăn nuôi gia súc và hộ nông dân Việt Nam.
Một khía cạnh cũng được các nhà khoa học quan tâm: Đó là vấn đề an toàn khi
vận hành và sử dụng hệ thống máy chế biến thức ăn dự trữ. Từ kinh nghiệm thực
tiễn của Ấn Độ, số lượng máy cắt thái cỏ ước tính là 0,62 triệu chiếc trong 19861987. Cơ giới hóa các hoạt động nông nghiệp đã dẫn đến tăng năng suất nông nghiệp
ở Ấn Độ, nhưng đồng thời tỷ lệ chấn thương trong lao động nông nghiệp cũng tăng
lên. Người ta ước tính rằng mỗi năm ở Haryana, Punjab và Uttar Pradesh (ba tiểu
bang miền bắc Ấn Độ), số trường hợp tử vong có thể là 5.000 -10.000, có khoảng
15.000 - 20.000 người bị cắt cụt tay và 150.000 - 200.000 người bị chấn thương
nghiêm trọng do các hoạt động liên quan đến nông nghiệp, đặc biệt với máy cắt thái.
Một nghiên cứu khác từ Madya Pradesh, Ấn Độ báo cáo tỷ lệ thương tích chung của
toàn ngành nông nghiệp của nước này liên quan đến sản xuất nông nghiệp là
1,25/1.000 công nhân/năm. Trong đó, 77,6% là do máy móc nông nghiệp, 11,8% là
do dụng cụ cầm tay, và còn lại 10,6% là do các yếu tố khác. Vì vậy, yêu cầu về an
13


toàn cho người sử dụng là một trong những ưu tiên hàng đầu khi nghiên cứu thiết
kế máy băm thái đa năng.
Cho đến thời điểm hiện tại, các nhà khoa học và các chuyên gia trong lĩnh vực
máy nông nghiệp thống nhất nhận định máy cắt thái là loại máy phù hợp để cắt lá,
cành ngọn, thân cây (tươi và khô), các loại cây và phụ phẩm nông nghiệp như ngô,
rơm rạ, bông và các loại thân cây và cỏ khác làm thức ăn cho gia súc. Nói chung,
hệ thống máy chế biến thức ăn gia súc theo tiến trình cắt thái, trộn phải đáp ứng các

yêu cầu sau:
1. Cơ cấu khung thép vững chắc, nhỏ, nhẹ và dễ di chuyển.
2. Có thiết bị an toàn để tránh tai nạn lao động; toàn bộ máy phải đảm bảo an toàn
cơ khí, điện và đáng tin cậy để hoạt động.
3. Có cơ cấu cấp nguyên liệu tự động và bán tự động; không phá vỡ cấu trúc cơ
bản của nguyên liệu, đảm bảo sản xuất có hiệu quả cao.
4. Có thiết kế phù hợp với nhu cầu người sử dụng.
5. Có lựa chọn đa dạng về nguồn cung cấp năng lượng chạy máy. Có khả năng tích
hợp với các máy công tác khác như máy kéo và máy gặt.
6. Lưỡi dao cắt hoặc dao trộn có tính năng siêu chịu mài mòn và độ dẻo dai cao để
an toàn khi vận hành.
7. Vỏ của máy cần đủ độ bền để bảo vệ người vận hành nếu dao gặp sự cố khi làm
việc.
8. Máy cắt thái, máy trộn, máy đóng gói thức ăn gia súc được cung cấp cho nông
dân theo sự lựa chọn tốt nhất trong tỷ lệ giá bán /hiệu suất cắt thái, trộn và đóng
gói.
1.1.2. Tình hình nghiên cứu ở trong nước
Để góp phần xây dựng nông thôn mới, việc phát triển chăn nuôi đại gia súc
là một yêu cầu không thể bỏ qua tại Việt Nam. Vấn đề thiếu thức ăn cho chăn nuôi
đại gia súc về mùa Đông ở miền Bắc, về mùa khô ở miền Trung và Tây Nguyên,
ngày càng trở lên đặc biệt nghiêm trọng trong thời gian gần đây do sự biến đổi khí
hậu toàn cầu. Điều này, một lần nữa, cho thấy tính cấp thiết của việc nghiên cứu
thiết kế và chế tạo hệ thống chế biến thức ăn dự trữ cho đại gia súc. Trong hệ thống
đó, máy cắt thái đa cây nguyên liệu là một yếu tố đóng vai trò quan trọng nhất như
đã nêu ở trên. Máy cắt này ngoài việc phải đáp ứng được những yêu cầu như đã nêu
ở phần trên, còn phải có khả năng cắt được nhiều loại nguyên liệu: Cỏ, thân cây
ngô sau khi thu hoạch bắp, thân và củ sắn v.v...Ngoài ra, máy cắt thái đa năng này
còn có thể cắt dư lượng thừa sau quá trình chế biến lâm sản như ván bóc, cành và
ngọn cây rừng trồng thành sản phẩm hàng hóa dùng trong chế biến giấy, nhiên liệu
14

đốt các lò hơi, và giảm thiểu ô nhiễm môi trường, nâng cao giá trị kinh tế trên một
đơn vị diện tích rừng trồng.
Tại Việt Nam, đã có một số công ty, doanh nghiệp cơ khí trong nước tham
gia chế tạo máy băm thái cỏ hoặc băm dăm gỗ từ đầu những năm 90 thế kỷ 20. Tuy
nhiên, theo khảo sát thực tế của nhóm tác giả và thông tin trên mạng Internet, cho
đến nay, tại Việt Nam vẫn chưa có tác giả/nhóm tác giả nào đăng ký bảo hộ quyền
sở hữu trí tuệ máy băm thái vạn năng có khả năng công nghệ và phạm vi sử dụng
hiệu quả như đề xuất của nhóm nghiên cứu.
1.2 Đánh giá chung về máy băm thái hiện có tại thị trường Việt Nam
Như phân tích ở trên, máy cắt thái nguyên liệu là thiết bị tiêu tốn năng lượng
nhiều nhất, có ảnh hưởng lớn nhất đến chất lượng thức ăn gia súc, và là vị trí dễ xảy
ra mất an toàn nhất của hệ thống chế biến thức ăn theo qui trình cắt, trộn, ủ urea. Vì
vậy, đề tài sẽ tập trung nghiên cứu các thiết kế dựa trên nguyên lý cắt và mẫu máy
như mô tả dưới đây.

Hình 1.2: Máy băm thái thức ăn gia
Hình 1.1: Máy băm thái thức ăn gia
súc lô dao trụ, dao gá nghiêng kiểu
súc theo kiểu lô trụ răng thẳng (Nguồn
Yash H2 (Nguồn: IndiaMart)
Jiao Zhuofeng Machinery Co., Ltd.)
* Một số máy cắt nguyên liệu thông dụng:
+ Máy cắt kiểu A: Dao băm được bố trí song song với đường tâm trục chính và
trên mặt trụ (Hình 1.1).
- Ưu điểm: Dễ chế tạo, vận hành, bảo dưỡng; chiều dài nguyên liệu sau cắt đồng
đều; vết cắt gọn; vận tốc cắt gần bằng nhau trên toàn chiều dài lưỡi cắt.
- Nhược điểm: Cắt có va đập, lực cắt thay đổi trong phạm vi rất lớn, lực cắt tăng
tỉ lệ với chiều dài dao.

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

15


+ Máy cắt kiểu B: Dao băm được bố trí nghiêng với đường tâm trục chính và trên
mặt trụ (Hình 1.2).
- Ưu điểm: Lực cắt và công suất cắt nhỏ; vận tốc cắt gần bằng nhau trên toàn
chiều dài lưỡi cắt; quá trình cắt êm, lực cắt ít thay đổi nên giảm rung động khi
cắt.
- Nhược điểm: Chiều dài nguyên liệu thay đổi khi tăng chiều dài dao; khó chế
tạo và tháo lắp dao. Giá thành chế tạo máy cao hơn kiểu A.
* Đánh giá máy Yash H2:
- Máy có kết cấu nhỏ gọn và di chuyển được;
- Kích thước nguyên liệu cắt không điều chỉnh được, không phù hợp với công nghệ
chế biến thức ăn từ thân cây ngô khô ủ urea.
- Mức tiêu hao năng lượng riêng quá lớn (hơn 20 kW/tấn cỏ khô).
+ Máy cắt kiểu C: Dao băm được bố trí trên mặt đầu mâm quay trục chính (Hình
1.3).
- Ưu điểm: Dễ chế tạo, vận hành, bảo dưỡng; quá trình cắt ổn định do sự tiếp
xúc giữa dao và nguyên liệu xảy ra từ từ (kiểu cắt kéo) và do có sự ổn định máy
bởi mô men quán tính mâm dao (có vai trò như bánh đà).
- Nhược điểm: Vận tốc cắt thay đổi theo chiều dài lưỡi cắt của dao; vết cắt không
gọn; dễ phát sinh các đoạn nguyên liệu có chiều dài lớn ở cuối bó nguyên liệu
do thiếu cơ cấu kẹp chặt; giá thành chế tạo cao hơn kiểu A và B.
- Phạm vi sử dụng: Máy cắt công suất trung bình và lớn (từ 1.000 kg/h trở lên).
Dưới đây trình bày hình ảnh và thông số kĩ thuật của một số máy được thiết kế
theo sơ đồ cắt kiểu C và được đề tài sử dụng làm tham chiếu khi thiết kế và nghiệm
thu máy băm của đề tài.
*Đánh giá máy Yash-T-75 (xem Hình 1.3):

- Máy có cấu tạo đơn giản, dễ sử dụng;
- Công suất cắt cỏ tươi phù hợp với qui mô chăn nuôi trâu bò theo hộ ở Tây Bắc;
- Hai dao có kết cấu phức tạp, khó chế tạo và mài lại;
- Kích thước nguyên liệu cắt không điều chỉnh được do cấp liệu bằng tay..
- Khó đảm bảo an toàn cho người sử dụng.

16


Hình 1.3: Máy băm thái thức ăn gia súc
trên mặt đầu theo kiểu Yash-T-75 dao gá
mặt đầu mâm quay (Nguồn: IndiaMart)

Hình 1.4: Máy băm thái thức ăn gia
súc trên mặt đầu theo kiểu EC 4000
dao gá mặt đầu mâm quay (Nguồn:
DEP AGRO MACHINERIES PVT.
LTD. - INDIA)

* Đánh giá máy EC 4000 xem Hình 1.4):
- Máy cứng vững nhưng không di chuyển được;
- Kích thước nguyên liệu cắt là 15 mm, không điều chỉnh được.
- Nhà sản xuất không nêu rõ công suất đầu ra/đơn vị thời gian nên không xác định
được mức tiêu hao năng lượng riêng.
* Đánh giá máy TQ9 xem Hình 1.5):
- Máy có mức năng lượng riêng đạt gần 10kW/tấn; có khả năng cơ động cao.
- Kích thước nguyên liệu cắt điều chỉnh được và phù hợp với công nghệ chế biến
thức ăn từ thân cây ngô khô ủ urea.
- Công suất tiêu thụ điện (tới 18,5 kW), năng suất quá lớn và giá bán máy quá cao
nên không phù hợp với qui mô chăn nuôi hộ Tây Bắc.

* Đánh giá máy kiểu KOHINOOR
Máy băm thái nguyên liệu kiểu KOHINOOR do Hãng Kohinoor Engineering
& Iron Works, India (xem Hình 1.6) có những ưu điểm như sau:

17


Hình 1.5: Máy băm thức ăn gia súc
trên mặt đầu theo kiểu TQ9 dao gá
Hình 1.6: Máy băm thái kiểu
mặt đầu mâm quay (Nguồn: Nhập
KOHINOOR dao gá mặt đầu mâm quay
khẩu từ Trung Quốc – Nhà phân
(Nguồn: Kohinoor Engineering & Iron
phối Công ty CP Đầu Tư Tuấn Tú,
Works)
Hà Nội)
- Cơ cấu kéo nguyên liệu đầu vào bằng truyền động Các đăng nên vừa đảm bảo tính
lực ép ổn định khi kéo, vừa cho phép thay đổi chiều dày lớp nguyên liệu đầu vào
một cách mềm dẻo;
- Có thể điều chỉnh chiều dài nguyên liệu cắt ra khi thay đổi lượng di động tính toán
giữa số vòng quay của mâm gá dao và vận tốc dài của hai lô kéo liệu;
- Cho phép chỉ dùng 01 động cơ để vừa quay dao băm, vừa dẫn động hộp số quay
cơ cấu Các đăng.
- Dễ dàng thiết kế máy đảm bảo năng suất phù hợp với qui mô chăn nuôi hộ (từ 500
kg/h đến 5000 kg/h).
- Máy đảm bảo các yếu tố về an toàn cho người sử dụng nếu được huấn luyện.
1.3 Phân tích lựa chọn mô hình nghiên cứu
Từ những phân tích ở mục 1.2, có thể rút ra những nhận xét sau:
- Nguồn cung cấp máy đa dạng (chế tạo trong nước và từ nước ngoài, đặc biệt là từ

Trung Quốc);
- Giá bán máy thay đổi từ rất rẻ (khoảng hơn mười triệu đồng/máy) đến rất đắt (hàng
trăm triệu đồng/máy);
- Dùng sơ đồ cắt theo kiểu dao lắp mặt đầu (số lượng dao từ 2 – 6 con/máy);
- Các hệ thống hiện có còn một số tồn tại sau:
+ Chất lượng băm nguyên liệu không đạt yêu cầu về năng suất, mức tiêu hao năng
lượng riêng, tính toàn vẹn nguyên liệu sau cắt v.v...

18


+ Các vấn đề về dao băm, mâm máy, trục chính, thông số hình học, độ bền và độ
chịu mài mòn .... chưa đạt thông số tối ưu;
+ Vấn đề an toàn lao động cho người vận hành chưa được quan tâm: thiếu cơ cấu
cân bằng (tĩnh và động) mâm dao quay, độ bền và khả năng chống gỉ bulon kẹp dao
chưa đạt yêu cầu; độ bền cơ học của dao khi gặp vật thể cứng trong nguyên liệu
v.v....
+ Không có cơ cấu điều chỉnh chiều dài nguyên liệu theo yêu cầu của người sử
dụng;
+ Không có cơ cấu kẹp nguyên liệu để đảm bảo nguyên liệu cắt ra có chiều dài đồng
đều.
1.4 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu
1.4.1 Đối tượng nghiên cứu
Căn cứ vào những phân tích nêu trong Mục 1.3, Đề tài sẽ tập trung nghiên
cứu, giải mã công nghệ máy băm thái nguyên liệu kiểu KOHINOOR do Hãng
Kohinoor Engineering & Iron Works, India để thiết kế Máy băm thái vạn năng BTV.
1.4.2 Phạm vi nghiên cứu
Máy công suất 1,5 tấn/h phù hợp với qui mô trang trại và hộ dân khu vực
trung du và miền núi phía Bắc và có khả năng cắt, thái được nhiều loại nguyên liệu
đầu vào: Dư lượng và chất thải nông nghiệp: Cỏ, thân cây ngô, ngọn mía, rơm, rạ,

cây khoai lang.v.v... Ngoài ra, máy này còn có khả năng cắt dư lượng chế biến gỗ
làm dăm, nguyên liệu cho các lò đốt sinh hơi và nguyên liệu chế biến viên nén mùn
cưa và các dư lượng nông nghiệp khác.
1.4. Cách tiếp cận, phương pháp nghiên cứu
1.4.1 Cách tiếp cận
+ Khảo sát các mô hình, máy thực hiện có tại Việt Nam và tham khảo các lý thuyết
thiết kế đã có, phân tích ưu nhược điểm để đề xuất cách thiết kế cải tiến máy băm
thái đa năng.
+ Ứng dụng các kiến thức chuyên ngành chế tạo máy để lựa chọn quy trình công
nghệ gia công chi tiết phù hợp.
+ Chế tạo tạo, chạy khảo nghiệm 01 máy để hoàn chỉnh thiết kế máy và qui trình
công nghệ chế tạo máy.
+ Hoàn thiện thiết kế và chế tạo máy tiếp theo đáp ứng nhu cầu của NSD.

19


1.4.2 Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết: Sử dụng các mô hình toán học và kỹ thuật để xây dựng bài
toán thiết kế căn cứ kết quả đầu ra dựa trên các thông số đầu vào đa dạng.
- Nghiên cứu thực nghiệm: Chế tạo mô hình thực (Máy thực), làm việc trong điều
kiện thực tế sau đó đo lường các thông số đầu ra: Chiều dài cắt, năng xuất cắt, chất
lượng nguyên liệu sau cắt; cường độ dòng điện tối đa; mức độ an toàn cơ khí và
điện; sự làm việc ổn định của máy.
Xuất phát từ những lý do trên, đề tài NCKH cấp Đại học: “Nghiên cứu Thiết
kế - Chế tạo máy băm thái đa năng công suất 1,5 tấn/h” được tiến hành để đạt hai
mục tiêu cơ bản sau:
- Thiết kế hoàn chỉnh 01 máy băm thái vạn năng có công suất 1,5 tấn/h.
- Chế tạo thử nghiệm 01 máy băm thái vạn năng và chuyển giao cho người dân sử
dụng, đánh giá chất lượng.

1.5 Nội dung nghiên cứu
*Tổng quan về máy băm thái vạn năng (BTV)
* Thiết kế động học máy BTV
* Tính toán thiết kế động lực học máy BTV
* Thiết kế tiến trình công nghệ chế tạo một số bộ phận quan trọng của máy BTV
* Khảo nghiệm máy BTV chế thử

20


Chương II: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC MÁY BTV
Nội dung chương II bao gồm:
- Lựa chọn sơ đồ động học cắt;
- Xác định kiểu dẫn động chính;
- Xác định sơ đồ cấu trúc động học;
- Điều chỉnh động học máy;
- Tính toán thiết kế động học của máy.
2.1 Lựa chọn sơ đồ băm thái (Sơ đồ động học cắt)
Sơ đồ băm thái ảnh hưởng quyết định đến năng suất, chất lượng và kết cấu
cũng như giá thành của máy băm thái. Vì vậy, việc lựa chọn sơ đồ băm thái hợp lý
là công việc đầu tiên khi thiết kế máy nói chung và thiết kế động học máy nói riêng.
Qua việc phân tích ưu nhược điểm cũng như phạm vi sử dụng của các dạng
máy cắt đã trình bày trong Chương 1, với yêu cầu thiết kế máy cắt với năng suất 1.5
tấn/giờ, nhóm nghiên cứu quyết định chọn sơ đồ băm thái kiểu dao phay mặt đầu
(dao băm được bố trí trên mâm quay).
2.2 Xác định kiểu dẫn động chính
2.2.1 Xác định kiểu dẫn động cho trục chính
Trong thực tế hiện sử dụng một số kiểu dẫn động cho trục chính (trục mang
dao) như sau:
a.

Kiểu dẫn động sử dụng sức người: Kiểu vận hành bằng chân được cho là
phù hợp với những khu vực thiếu điện, thừa LĐ nông nhàn, đặc biệt là phụ nữ.

Hình 2.1: Kiểu dẫn động sử dụng sức của chân người
1. Trụ đứng 2. Xích 3. Giá đỡ 4. Cặp bánh răng tăng tốc 5. Bánh đà
6. Ổ bi 7. Ly hợp 8. Cặp bánh răng khuếch đại mô men 9. Khớp nối
10. Lưỡi máy cắt 11. Cánh máy cắt 12. Khung máy cắt.
- Ưu điểm: Chế tạo và vận hành tương đối đơn giản.
- Nhược điểm: Cần 2 người vận hành; năng suất thấp nhưng vẫn cao hơn kiểu
sử dụng sức tay người và phụ thuộc vào sức của chân người.
21


- Phạm vi sử dụng: Thường sử dụng để cắt các loại thân mềm phù hợp với sức
của chân người; năng suất nhỏ hơn 150 kg/giờ.
b. Kiểu dẫn động sử dụng động cơ: Động cơ dẫn động có thể sử dụng là động
cơ điện hoặc động cơ nổ (chạy bằng xăng hoặc dầu diezen). Việc sử dụng dẫn động
bằng động cơ nổ tuy có tính cơ động cao nhưng do hiệu suất thấp, chi phí vận hành
cao và năng suất thấp nên ít sử dụng trong thực tế. Do đó, trong các phân tích sau
đây sử dụng động cơ điện.
* Dẫn động trực tiếp từ động cơ đến dao băm thái.

Hình 2.2: Kiểu dẫn động trực tiếp từ động cơ đến dao băm thái
- Ưu điểm: Chế tạo và vận hành tương đối đơn giản; giá thành thấp.
- Nhược điểm: Không phòng được quá tải; tốc độ cắt cao làm dập nát phôi liệu.
- Phạm vi sử dụng: Sử dụng cho các máy có năng suất thấp, thường băm thái các
loại cây thân mềm và phù hợp với kiểu sản xuất hộ gia đình.
* Dẫn động bằng động cơ qua bộ truyền đai đến trục chính:

Hình 2.3: Kiểu dẫn động bằng động cơ qua bộ truyền đai

- Ưu điểm: Truyền được chuyển động có khoảng cách trục xa nhau, kết cấu đơn
giản, êm, có khả năng đảm bảo an toàn cho các chi tiết máy do trượt khi quá tải.

22


- Nhược điểm: Kích thước cồng kềnh, tỉ số truyền không ổn định do có trượt đàn
hồi, lực tác dụng lên trục và ổ tăng do có lực căng đai. Tuổi thọ thấp do làm việc
với tốc độ cao.
- Phạm vi sử dụng: Hầu hết các loại máy băm thái cho năng suất cao hiện nay
đều sử dụng truyền động đai (thường lớn hơn 1000 kg/giờ). Thường sử dụng động
cơ điện 3 pha để dẫn động.
* Ngoài ra, dẫn động bằng động cơ điện đến trục chính có thể sử dụng bộ truyền
xích hoặc bộ truyền bánh răng. Tuy nhiên, các kiểu truyền dẫn này khó phòng quá
tải, thường gây ồn và gặp khó khăn trong việc bôi trơn và che chắn nên ít được sử
dụng trong thực tế.
c. Lựa chọn kiểu dẫn động và truyền động: Qua việc phân tích ưu nhược điểm
cũng như phạm vi sử dụng của các kiểu dẫn động và truyền động đến trục chính
trên, với yêu cầu thiết kế máy cắt với năng suất 1.5 tấn/giờ, nhóm nghiên cứu quyết
định chọn kiểu dẫn động sử dụng động cơ 3 pha và truyền động bằng bộ truyền
đai đến trục để thiết kế máy.
2.2.2 Lựa chọn kiểu cấp nguyên liệu để đưa vào vùng cắt
Hiện nay, các dạng máy băm thái đa năng có các dạng cấp liệu thường dùng như
sau:
a. Cấp liệu trực tiếp bằng tay vào vùng cắt (hình 2.4): Liệu được người vận
hành trực tiếp cầm, giữ và đưa vào vùng cắt để cắt đứt. Phương pháp cấp liệu này
thực hiện rất đơn giản, không cần cơ cấu máy nhưng rất mất an toàn, năng suất thấp
và kích thước chiều dài của sản phẩm rất không đồng đều phụ thuộc vào lực tác
động của tay người. Phương pháp này chỉ thích hợp với các máy vận hành thủ công,
các máy chạy bằng sức kéo động vật, bằng động cơ Diezen,…với năng suất thấp.

Hình 2.4: Cấp liệu trực tiếp bằng tay
b. Cấp liệu bằng máng nghiêng (hình 2.5): Liệu được đưa vào vùng cắt do
việc tận dụng trọng lượng của chúng và được đặt trên mặt phẳng nghiêng. Với
phương pháp này, nguyên liệu được cấp vào một miệng đặt nghiêng và chúng tự
trôi vào vùng cắt. Phương pháp này yêu cầu bộ phận cấp liệu rất đơn giản, cấp liệu
tương đối dễ dàng và an toàn cho người vận hành. Tuy nhiên, không có bộ phận giữ
23


liệu nên không khống chế được chiều dài liệu cần cắt. Do vậy, phương pháp này chỉ
phù hợp với liệu dạng thân cây, cành lớn; không phù hợp với liệu tấm mỏng, thân
cây mềm.

Hình 2.5: Cấp liệu bằng máng nghiêng
c.
Cấp liệu cơ cấu cấp liệu chủ động: Để khắc phục các nhược điểm
của hai kiểu cấp liệu trên, với dạng liệu đưa vào là dạng tấm mỏng, thân cây mềm
và năng suất 1,5 tấn/giờ theo yêu cầu thì cần thiết kế cơ cấu cấp liệu chủ động kẹp,
di chuyển và giữ chặt liệu để dao bay tác động cắt. Cơ cấu này được thể hiện trên
hình 2.6, gồm 2 quả lô cuốn quay ngược chiều nhau, luôn có áp lực lên nhau để kéo
và giữ liệu cho quá trình cắt. Kiểu cấp liệu này có thể thiết kế 2 quả lô cố định hoặc
một quả lô trên di chuyển lên xuống tạo lực nén lên liệu.

2

5

1

5
2
4
3

4

Hình 2.6: Sơ đồ máy cắt được lựa chọn để thiết kế
1. Mâm gá dao bay 2. Dao bay 3. Dao đế 4. Liệu vào 5. Quả lô kéo và kẹp liệu
Kết luận: Qua các phân tích lựa chọn sơ đồ cắt và phương án cấp liệu, nhóm
tác giả thống nhất lựa chọn sơ đồ nguyên lý làm việc của máy băm thái đa năng
công suất 1.5 tấn/giờ như được thể hiện trên hình 2.7. Theo đó, mâm gá dao được
dẫn động quay bởi động cơ chính thông qua bộ truyền đai. Một động cơ cấp liệu có
công suất nhỏ hơn được dùng để truyền chuyển động và mô men xoắn cho cơ cấu
24


cấp liệu (gồm 2 quả lô quay ngược chiều nhau) thông qua hộp tốc độ. Quả lô trên
có thể chuyển động lên xuống để luôn tạo ra lực nén lên liệu nhờ cơ cấu lò xo.
2

3

1

4
5

6

Hình 2.7: Sơ đồ nguyên lý dẫn động cho máy băm thái đa năng
1.Động cơ chính 2. Bộ truyền đai 3. Mâm gá dao 4. Động cơ cấp liệu
5. Hộp tốc độ
6. Liệu vào
2.3 Xác định sơ đồ cấu trúc động học
Trên máy băm thái đa năng, chuyển động cắt chính là chuyển động quay tròn
của dao và chuyển động chạy dao là chuyển động tịnh tiến của phôi liệu. Hai chuyển
động này độc lập nhau về nguồn dẫn động nhưng quan hệ với nhau về thời gian để
tạo ra chiều dài liệu theo yêu cầu. Vì vậy, cần thiết kế xích tốc độ và xích chạy dao
riêng biệt.
+ Xích tốc độ tạo ra chuyển động quay của dao.
+ Xích chạy dao tạo ra chuyển động tịnh tiến của phôi liệu.
Các nhóm động học: Có hai nhóm tạo hình là tạo hình đường sinh (s) và
tạo hình đường chuẩn (c). Đường sinh được tạo ra từ chuyển động quay tròn của
dao. Đường chuẩn được tạo ra từ chuyển động tịnh tiến của phôi. Theo yêu cầu thì
có chuyển động tạo hình đường chuẩn c(s), đường sinh s(n), đảm bảo dao quay
1/z vòng thì phôi tịnh tiến được một lượng a [mm]. Trong đó, z là số dao bay băm
được lắp trên đài dao.
a) Xích tốc độ: Nối từ động cơ M1 tới trục chính mang dao.
nđc1.i1-2.iv.i3-4 = nd
Công thức điều chỉnh iv=Cv.nd
b) Xích chạy dao: Để thực hiện duy trì quá trình băm thái, phôi liệu thực hiện
chuyển động tịnh tiến vào để cắt nhờ hai quả lô ép và kéo phôi liệu vào vùng cắt.
Chuyển động này được truyền từ động cơ chạy dao đến hai quả lô kéo liệu.

25