Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đến khả năng di động của liên hợp máy thu hoạch nghêu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

NGUYỄN VĂN VỮ NG

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG
SỐ ĐẾN KHẢ NĂNG DI ĐỘNG CỦA LIÊN HỢP MÁY
THU HOẠCH NGHÊU
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ
MÃ SỐ: 60520103

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CƠ KHÍ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. BÙI VIỆT ĐỨC

Hà Nội, 2014


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của vấn đề nghiên cứu
Nước ta có bờ biển dài, có tiềm năng rất lớn về phát triển nuôi trồng thủy hải
sản.
Trong số các loài thủy hải sản, nuôi ngao (miền Bắc) hay nghêu (miền Nam) là
một trong những nghề đem lại hiệu quả kinh tế rất lớn, làm hồi sinh nhiều vùng đất
ven biển trước đây bị bỏ hoang, tạo việc làm và thu nhập ổn định cho một bộ phận

cư dân nghèo sinh sống ở ven biển, góp phần xóa đói giảm nghèo và đảm bảo an
sinh xã hội.
Tiềm năng và định hướng phát triển của nghề nuôi nghêu được thể hiện rõ qua
quyết định phê duyệt quy hoạch phát triển nuôi nhuyễn thể hàng hóa tập trung đến
năm 2020, của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn; trong đó có Quy hoạch
vùng nuôi nghêu, sò đến năm 2015 và năm 2020 cho các tỉnh đồng bằng sông Cửu
Long (ĐBSCL) như: Cà Mau, Bạc Liêu, Tiền Giang, Sóc Trăng, Kiên Giang, Bến
Tre và Trà Vinh, với tổng diện tích đến năm 2015 là 28.110 ha và năm 2020 phát
triển lên 35.690 ha.
Quyết định Quy hoạch nêu rõ: đến năm 2015, diện tích nuôi nghêu 15.950 ha,
sản lượng 142.700 tấn và đến năm 2020, diện tích nuôi nghêu 20.590 ha, sản lượng
206.300 tấn.
Một trong những công việc tiêu tốn nhiều sức lao động nhất trong quá trình
nuôi nghêu là khâu thu hoạch.
Hiện nay phương pháp thu hoạch nghêu chủ yếu ở vùng chăn nuôi nghêu hoàn
toàn sử dụng phương pháp thu hoạch thủ công, năng suất thấp chi phí lao động cao.
Ngoài phương phương pháp trên hiện nay người dân còn dùng một phương pháp
khác là dùng bơm tạo ra dòng nước có áp lực để phân loại và làm sạch nghêu để thu
hoạch.
Với diện tích và sản lượng lớn, tăng đều hàng năm như vậy, việc cơ giới hóa
khâu thu hoạch nghêu, mà cụ thể là thiết kế, chế tạo máy thu hoạch nghêu đáp ứng
được các yêu cầu kỹ thuật - công nghệ, thay thế cho công việc thu hoạch thủ công


2

hiện nay là một việc làm cấp thiết, nhằm nâng cao năng suất chất lượng sản phẩm,
giảm chi phí sản xuất, thỏa mãn tối đa tính thời vụ cũng như các yêu cầu ngày càng
cao cho tiêu dùng trong nước và xuất khẩu.
Để có thể tạo ra một LHM thu hoạch nghêu hoàn chỉnh với đầy đủ các tính

năng kinh tế - kỹ thuật – công nghệ hoàn chỉnh, đáp ứng tốt các yêu cầu công việc,
cần phải thực hiện đầy đủ nhiều công đoạn phức tạp khác nhau liên quan đến đối
tượng tác động (con nghêu), điều kiện làm việc (nền đất), nguồn động lực (máy
kéo) và bộ phận công tác (máy thu hoạch).
Trên cơ sở thực hiện một phần công việc nằm trong đề án thiết kế chế tạo Liên
hợp máy thu hoạch nghêu, thuộc chương trình hợp tác nghiên cứu khoa học phục
vụ sản xuất cho các vùng nuôi nghêu ven biển phía Nam Việt Nam giữa Trường
Đại học Nông nghiệp Hà Nội và Trường Trung cấp nghề Cơ Điện Đông Nam Bộ
Đồng Nai.
Với những lý do đã được trình bầy ở trên chúng tôi chọn và thực hiện đề tài:
“Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đến khả năng di động của LHM
thu hoạch nghêu ”.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Xuất phát từ những lý do thực hiện đề tài đã nêu ở trên chúng tôi đặt mục tiêu
nghiên cứu là:
Xác định được ảnh hưởng của một số thông số đến khả năng di động của LHM
thu hoạch nghêu khi làm việc nhằm tính toán thông số, xây dựng các quan hệ đất bánh để lựa chọn hệ thống di động hợp lý cho LHM thu hoạch nghêu nhằm nâng
cao khả năng di động cho LHM, góp phần hoàn chỉnh LHM với đầy đủ các tính
năng kinh tế - kỹ thuật – công nghệ, đáp ứng tốt các yêu cầu công việc nhằ m tăng
năng suất và hiệu quả sử dụng máy..
3. Nô ̣i dung nghiên cứu của đề tài
Do thời gian nghiên cứu có hạn, trong đề tài này chỉ giới hạn các nội dung sau:
- Xây dựng mô hình tổ ng quát LHM thu hoa ̣ch nghêu
- Tính toán thông số bô ̣ phâ ̣n di đô ̣ng


3

- Xây dựng mô hiǹ h bô ̣ phâ ̣n di đô ̣ng LHM
+ Mô hình xích cao su không biế n da ̣ng

+ Mô hiǹ h xić h cao su biế n da ̣ng
- Xây dựng mô hiǹ h tính toán
- Khảo sát ảnh hưởng các yế u tố kế t cấ u hê ̣ thố ng di đô ̣ng
Tính mới của đề tài:
Liên hợp máy thu hoạch nghêu được nghiên cứu với tính năng mới là đưa cơ
giới hóa khâu thu hoa ̣ch vào vùng chăn nuôi nghêu thay thế cho viê ̣c thu hoa ̣ch thủ
công như hiê ̣n nay nhưng vẫn đảm bảo năng suấ t và chấ t lươ ̣ng sản phẩ m.
Tính khoa học của đề tài:
Đề tài phát triển các vấn đề khoa học mới cả về lý luận và thực tiễn trong
việc cơ giới hóa khâu thu hoạch nghêu.
Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:
Đề tài góp phần cơ giới hóa khâu thu hoạch nghêu theo hướng nâng cao hiệu
quả kinh tế, kỹ thuật, đảm bảo tính thời vụ trong khâu thu hoạch nghêu.


4

Chương 1
TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quan về tình hình sản xuất, chăn nuôi và thu hoạch nghêu khu vực
phía Nam
Trong chiến lược phát triển Nuôi trồng thuỷ sản hiện nay, nghêu được xem là
đối tượng ưu thế và đầy triển vọng. Với vai trò quan trọng làm thực phẩm, góp phần
làm hồi sinh nhiều vùng đất ven biển trước đây bị bỏ hoang, tạo việc làm và thu
nhập ổn định cho một bộ phận cư dân nghèo sinh sống ở ven biển, góp phần xóa đói
giảm nghèo và đảm bảo an sinh xã hội.
Do đó, nghêu được coi là đối tượng chủ lực cho phát triển nuôi biển trong thế
kỷ XXI. Theo thống kê của FAO (2006) tổng sản lượng động vật thân mềm nuôi
tính đến năm 2004 là 13,25 triệu tấn, chiếm 22,3% tổng sản lượng thuỷ sản nuôi.
Ở nước ta nghêu phân bố tự nhiên ở khu vực vùng triều cửa sông ven biển các

tỉnh miền Tây Nam Bộ như: Gò Công Đông (Tiền Giang), Cầu Ngang, Duyên Hải
(Trà Vinh), Bình Đại, Ba Tri, Thạnh Phú (Bến Tre), Vĩnh Châu (Sóc Trăng); ....
nghêu Bến Tre được người dân đưa vào nuôi thử nghiệm ở một số vùng cửa sông
ven biển và đã cho kết quả tốt.
Nghêu là đối tượng đang được người dân quan tâm bởi giá trị dinh dưỡng của
nó. Thịt thơm ngon có nhiều chất dinh dưỡng trong đó Prôtêin chiếm 15,66%, Lipit
chiếm 3,43%, khoáng chiếm 3-13% (Nguyễn Chính và CTV) và đang là một trong
những mặt hàng hải sản có giá trị xuất khẩu cao. Đặc biệt tháng 10/2008 hội đồng
bảo tồn biển quốc tế vừa cấp giấy chứng nhận tiêu chuẩn thương hiệu MSC
(Marine Sterwarship Council) cho nghêu Bến Tre trở thành đặc sản biển đầu tiên
của cả khu vực Đông Nam Á. Sự công nhận này sẽ giúp con nghêu Bến Tre và các
tỉnh trong khu vực có nhiều cơ hội xuất khẩu sang nhiều thị trường trong khu vực
và trên thế giới.
Tính đến hết tháng 2-2011, tỉnh Bến Tre có 10 hợp tác xã thủy sản với gần
9000 hộ xã viên và 35 tập đoàn nuôi nghêu. Các HTXTS và tập đoàn đã biến gần


5

16.000 ha bãi bồi thành những khu nuôi nghêu, trong đó có khoảng 9650 ha đang
khai thác.
Riêng các huyê ̣n Thạnh Phú, Bình Đại và Ba Tri của tin̉ h Bế n Tre tập trung
hầu hết các HTX và tập đoàn nuôi nghêu với trữ lượng từ 32.000 – 40.000 tấn/năm,
sản lượng thu hoạch là 20.000 tấn/năm.
Ở Trà Vinh có diê ̣n tích nuôi khoảng 1000 ha cho sản lươ ̣ng 5.000 tấ n với năng
suấ t bình quân 5 tấ n/ha
Đế n năm 2006 đầ u năm 2007, diê ̣n tích nuôi nghêu trên 20.000 ha với tổ ng sản
lươ ̣ng ở toàn bô ̣ khu vực Nam Bô ̣ đa ̣t 70 - 80 ngàn tấ n/năm và đã trở thành mă ̣t
hàng xuấ t khẩ u lớn ( Lê Xuân Sinh, 2007 )
Khu vực phiá nam là vùng có bờ biển dài gầ n 6000 Km với diê ̣n tić h bãi bồi

rấ t rô ̣ng lớn. Ven biển thuộc địa phận các tỉnh như Bế n tre, Trà vinh, Cà Mau, Bạc
Liêu, Tiề n Giang, Kiên Giang.......... có nhiề u cửa sông lớn đổ ra biển. Các cửa sông
này hàng năm đã đưa ra biển một lượng phù sa khá lớn, bồi thành các bãi triề u rộng
tương đối bằng phẳng, trong đó cấu tạo trầm tích của baĩ bồi chủ yếu là dạng cát,
sa, sét... thích hợp cho nuôi nghêu và nuôi trồng các loại thủy sản khác.
Với vị trí địa lý và điều kiện tự nhiên thuận lợi, là tiềm năng để phát triển kinh
tế thủy sản, nhất là nghề nuôi trồng thủy sản trong đó có nghề nuôi nghêu. Những
năm gần đây cùng với việc phát triển chung của các ngành kinh tế, nghề nuôi trồng
thủy sản đã có bước phát triển nhanh chóng cả về diện tích, sản lượng và giá trị.
Kết quả phát triển nuôi trồng thủy sản đã đóng góp đáng kể vào sự phát triển kinh
tế của khu vực và góp phần cải thiện đời sống cho nhân dân các xã ven biển.
Mặc dù vùng bãi triều ven biển phiá nam tuy có nhiều tiềm năng về phát triển
nuôi trồng thủy sản, nhưng hiện nay vẫn còn phần lớn diện tích chưa được khai
thác có hiệu quả; Đặc biệt là nghề nuôi nghêu - Nghề mà vốn đầu tư về cơ sở hạ
tầng không nhiều, hiệu quả kinh tế lại cao. Một số năm gần đây, nhân dân các xã
ven biển của các tin̉ h Tiề n Giang, Trà Vinh, Bế n Tre, Sóc Trăng đã tự phát đầu tư
nuôi nghêu. Song, do chưa tổ chức quy hoạch, thiếu kỹ thuật chuyên ngành và cơ
chế chính sách... nên việc nuôi nghêu chưa đạt được kết quả.


6

Theo quyế t đi ̣nh phê duyê ̣t của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn; trong
đó có Quy hoạch vùng nuôi nghêu, sò đến năm 2015 và năm 2020 cho các tỉnh
đồng bằng sông Cửu Long với tổng diện tích đến năm 2015 là 28.110 ha và năm
2020 phát triển lên 35.690 ha với sản lượng tới năm 2020 là 357.300 tấn.
Để khai thác có hiệu quả tiềm năng diện tích đất vùng bãi bồi ven biển phiá
nam vấn đề đặt ra là phải có những nghiên cứu tổng thể từ khâu quy hoa ̣ch baĩ
nuôi, kỹ thuâ ̣t nuôi tới khâu thu hoa ̣ch chi tiết để đưa vào nuôi nghêu, đáp ứng nhu
cầu của thị trường và nguyện vọng của nhân dân các xã ven biển là việc làm cần

thiết, phù hợp với chủ trương phát triển nuôi trồng thủy sản trong những năm tới;
đảm bảo cân bằng sinh thái và phát triển nghề nuôi trồng thủy sản bền vững.
Kỹ thuâ ̣t nuôi nghêu:
Kỹ thuật nuôi:
Cho ̣n baĩ nuôi: Cho ̣n baĩ triề u gầ n cửa sông, it́ sóng gió, bằ ng phẳ ng. Khi triề u
xuố ng thấ p có cả năng phơi baĩ vài giờ/ngày. Chấ t đáy nên cho ̣n là cát bùn. Không
cho ̣n nơi có nguy cơ bi ̣ nước thải ô nhiễm tấ n công vì nghêu rấ t nha ̣y cảm với môi
trường ô nhiễm.
Bãi nuôi là vùng triều tương đối cao, thời gian nước rút tương đối dài, chất
đáy cứng, nhiều bùn, cũng dẫn đến chết nghêu.
Sau khi cho ̣n đươ ̣c baĩ nuôi tiế n hành vê ̣ sinh mă ̣t baĩ , do ̣n ta ̣p chấ t, cây cối ở
nề n đáy. Nế n nề n đấ t cứng phải xới lên cho tơi xố p, mề m giúp nghêu vùi miǹ h tố t.
Dùng đăng tre hoă ̣c lưới chắ n xung quanh, cao 0,6 tới 0,7m, chân đăng vùi sâu 0,2
- 0,3m. Dùng co ̣c cắ m cho đăng lưới đứng nghiêng về phiá trong, các co ̣c cách
nhau 1,2m tới 1,5m. Trong baĩ , căng nhiề u dây ngang do ̣c theo chiề u gió để ha ̣n
chế nghiêng đi theo hướng nước chảy và gió lớn.
Thả giố ng: Thả làm 2 đơ ̣t vào tháng 2, tháng 3 và tháng 7, tháng 8.
Đợt 1: Thả giố ng kić h cỡ 3.000-5000 con/1kg. Sau 5 tới 6 tháng ương thì san
thưa để nuôi lớn.
Đợt 2: Thả giố ng kích cỡ 500 - 800 con/kg. Nên thả nuôi luôn, không cầ n san


7

thưa, mâ ̣t đô ̣ 300-450 con/kg.
Chú ý khi thả lúc triề u lên để nghêu dễ vùi trong lớp bùn đáy.
Chăm sóc: Khi mới rải nghêu ra baĩ nuôi, vỏ nghêu còn yế u, chưa thể vùi sâu
xuố ng đáy nên ha ̣n chế đi la ̣i trên baĩ nghêu. Bắ t hế t các loa ̣i ố c mỡ trơn trên bãi
triề u rồ i mới thả nghêu giố ng. Trong quá trình nuôi thường xuyên kiể m tra bắ t ốc
ha ̣i nghêu con, thường xuyên kiể m tra rào chắ n, chân rào để ngăn chă ̣n nghêu thoát

ra ngoài. Nế u nghêu tâ ̣p trung ở mô ̣t chỗ phải san gian
̃ ra vì mâ ̣t đô ̣ cao sẽ làm cho
nghêu châ ̣m lớn.
Thu hoa ̣ch nghêu.
Nghêu đươ ̣c thu hoạch vào lúc triều rút, lúc chúng đã được ăn no và thải ra các
thức ăn thừa thãi, chỉ giữ lại nước nên thịt nghêu sẽ rất sạch (ngược lại, lúc triều
lên, nghêu thường ngậm cát, bùn).
Sau khi nuôi 8 - 10 tháng có thể thu hoa ̣ch nghêu. Nên lựa cho ̣n cuố i mùa mưa
để thu hoa ̣ch vì lúc này nghêu béo nhấ t.
Năng suấ t nghêu biǹ h quân đa ̣t 20 - 25 tấ n/ha. Nế u người nuôi có kinh nghiê ̣m
và kỹ thuâ ̣t cao có thể đa ̣t 50 - 55 tấ n/ha.
Hiê ̣n nay khâu thu hoa ̣ch ngêu chỉ là thủ công như dùng cào 5 tới 7 răng hoă ̣c
dùng tia nước áp lực để thu hoa ̣ch ngêu nên chi phí cho khâu thu hoa ̣ch là rấ t lớn
đồ ng thời không đảm bảo đươ ̣c tin
́ h thời vu ̣.
Xuất phát từ những vấn đề trên: “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số
đến khả năng di động của LHM thu hoạch nghêu ” góp phầ n hoàn thiê ̣n LHM thu
hoa ̣ch nghêu áp du ̣ng cho những vùng chăn nuôi nghêu trong thời gian tới là một
vấn đề hết sức cần thiết và có ý nghiã thực tiễn.
1.2. Đặc điểm tự nhiên vùng chăn nuôi nghêu
Nghêu là loài sống vùi phân bố trên các bãi biển, eo vịnh có đáy là cát pha
bùn. Theo nghiên cứu chỉ tiêu môi trường của nghêu ở đồng bằng sông Cửu Long
của Nguyễn Hữu phu ̣ng ( 1996 ) cho thấy nghêu thường phân bố ở những vùng có
nền đáy cát hay cát bùn trong đó tỷ lệ cát 68 - 75%, kích thước cỡ ha ̣t từ 0,006 -


8

0,25 mm, tỷ lệ sét 21 - 31%, đất thịt có tỷ trọng thấp < 7%.
Theo Trương Quố c Phú ( 1999 ) Bãi nghêu phân bố thường ở gần cửa sông có

sóng gió nhẹ, có nguồn nước ngọt chảy vào, chủ yế u ở vùng trung triều, hạ triều,
nơi có đô ̣ dố c tương đố i bằ ng phẳ ng.
Theo Nguyễn Tác An và Nguyễn Văn Lu ̣c ( 1994 ) cho rằ ng nghêu phân bố ở
vùng thời gian phơi baĩ từ 2 - 8 giờ/ngày. Đô ̣ sâu cực đa ̣i tim
̀ thấ y nghêu lúc nước
ròng là 2,5m. Nghêu phân bố ở vùng có nề n đáy cát miṇ đế n cát trung có pha lẫn
hàm lươ ̣ng bùn lỏng và xác hữu cơ ( 10 - 18 % ), vào mùa mưa bùn lỏng bao phủ
nề n đáy baĩ nghêu ( 1,5 - 2,5 cm ).
Theo nghiên cứu của Võ Si ̃ Tấ n ( 1999 ) ở Gò Công Đông cho thấ y nghêu tâ ̣p
trung ở đô ̣ cao từ khoảng 0,8 - 1,5 m so với hải đồ .
Nghêu là loài rộng nhiệt: Chúng có thể sống trong điều kiện nhiệt độ từ 5 35oC, khoảng nhiệt độ thích hợp cho nghêu phát triển là 28-31oC, tốc độ dòng chảy
0,1 - 0,25 m/s, hàm lượng oxy hoà tan khoảng 4 - 6 mg/l, pH 6-9, độ mặn dao động
từ 19-26% độ mặn phù hợp cho nghêu phát triển nhất là 22-25%.
Tập tính sống: Nghêu là loài sống đáy nhưng khi gặp điều kiện không thuận
lợi như nhiệt độ giảm, độ mặn thay đổi đột ngột chúng thường nổi lên khỏi đáy và
di chuyển đi nơi khác có điều kiện thích hợp hơn.
Theo Trương Quốc Phú (1999) khi độ mặn giảm xuống 5% thì hầu hết nghêu
di chuyển tới vùng mới nơi có độ muối cao hơn, bãi nghêu có xu hướng dịch
chuyển từ bờ ra xa vào mùa mưa và mùa khô có xu hướng tiến lại gần bờ nên diện
phân bố của nghêu vào mùa khô rộng hơn so với mùa mưa. Nghêu nói riêng và
động vật thân mềm hai mảnh vỏ nói chung, trong quá trình sống đều trải qua 2 giai
đoạn chính.
- Giai đoạn ấu trùng sống trôi nổi và sống đáy: Sau khi trứng nở chuyển sang
giai đoạn ấu trùng phù du . Giai đoạn này, ấu trùng trôi nổi trong nước. Sự phân bố
của chúng phụ thuộc rất lớn vào dòng chảy và thuỷ triều. Kết thúc giai đoạn ấu
trùng phù du là giai đoạn sống đáy. Lúc này đã hình thành chân, màng áo và cơ
khép vỏ. Do đó giai đoạn này cần đáy bằng phẳng và cần có vật bám như cát to, sỏi.


9

- Giai đoạn trưởng thành: nghêu sống vùi mình trong đáy. Để hô hấp và lấy
thức ăn trong nước, nghêu thò ống thoát hút nước lên mặt bãi. ố ng thoát hút nước
của nghêu ngắn nên nghêu không thể chui sâu, thường chỉ cách đáy vài cm. Vào
mùa lạnh nghêu vùi mình xuống sâu, nhưng không quá 10 cm.
Nghêu là loài ăn lọc, chúng bắt mồi theo hình thức thụ động. Khi triều dâng
lên nghêu thò ống thoát hút nước lên cát để lọc mồi ăn. Nghêu thường chọn các
mảnh vụn hữu cơ, các loài thực vật phù du
Đặc điểm sinh trưởng: Sự sinh trưởng của động vật thân mềm hai mảnh vỏ nói
chung và nghêu nói riêng có sự thay đổi theo loài, vị trí địa lý phân bố, thời tiết,
vùng trung triều hay hạ triều, cũng như là sự khác nhau của mỗi cá thể mà do di
truyền tạo ra.
Tốc độ tăng trưởng của nghêu phụ thuộc vào vùng phân bố nhiều hay ít thức
ăn. Nghêu phân bố ở vùng cửa sông phong phú về thành phần thực vật phù du và
các mùn bã hữu cơ, nghêu lớn nhanh. Nghêu sống vùng triều thấp thuờng lớn nhanh
hơn vùng triều cao. Ngoài ra chúng còn phụ thuộc vào nhiều nhân tố như độ mặn,
nhiệt độ, sóng gió. Sự sinh trưởng có thể thay đổi từ năm này đến năm khác ở các
khu vực mà có nhiệt độ biến đổi theo mùa. Vào mùa xuân và mùa hè khi nhiệt độ
nước ấm lên, thức ăn dư thừa thì sự sinh trưởng tăng lên nhanh chóng. Tổng thời
gian từ khi sinh ra đến lúc thu hoạch trải qua 18 - 20 tháng .
Trương Quốc Phú (1999) nghiên cứu về đặc điểm sinh trưởng của nghêu cho
thấy, nghêu sinh trưởng nhanh từ tháng 5 - 9 và sinh trưởng chậm từ tháng 10-4
năm sau vì (tháng 10-11) nước ngọt từ sông Cửu Long đổ ra rất mạnh làm độ mặn
xuống thấp, ngao vùi mình để tránh nước ngọt làm giảm thời gian bắt mồi.
Tốc độ sinh trưởng trung bình là 1,72 mm/tháng và 789,47 mg/tháng. Tốc độ
sinh trưởng khối lượng tương đối nhanh hơn so với tốc độ sinh trưởng chiều dài. Ở
vùng biển khác nhau, tốc độ sinh trưởng của nghêu khác nhau. Cùng một năm tuổi,
nghêu ở Trà Vinh cỡ 20 mm nặng trung bình 2,7 g/con, ở Duyên Hải 3,7 g/con, ở
Tiền Giang ngao cỡ 25 mm nặng 2,8 g/con.

10

Điều này cho thấy tốc độ sinh trưởng của nghêu vào mùa nắng nhanh hơn vào
mùa mưa.
1.3. Tổ ng quan các nghiên cứu về liên hợp máy thu hoạch nghêu
1.3.1. Các nghiên cứu về nguồn động lực là máy kéo di chuyển trên nền đất
yếu.
Việc tăng cường trang bị các nguồn động lực và hệ thống máy móc nuôi trồ ng
và thu hoa ̣ch thủy hải sản khác nhau đã góp phần đáng kể vào sự phát triển chung
của nền nuôi trồ ng và sản xuất thủy hải sản, giảm bớt cường độ lao động cho nông
dân, nâng cao năng xuất và chất lượng sản phẩm của ngành nông lâm ngư nghiệp
và các ngành nghề khác. Do đặc điểm về mặt kinh tế xã hội cũng như khó khăn về
mặt đặc điểm địa lý đất đai, vấn đề cơ giới hoá trong các vùng ven biể n của nước ta
còn ở mức thấp. Tỷ lệ cơ giới hoá các khâu canh tác trong nông lâm ngư nghiệp ở
các khu vực này so với vùng đồng bằng còn một khoảng cách chênh lệch lớn. Việc
nghiên cứu một cách có hệ thống và tổng quát điều kiện tự nhiên, các yếu tố ảnh
hưởng đến vấn đề cơ giới hoá nông lâm ngư nghiệp nói chung, đặc biệt là cơ giới
hoá trên đất có độ ẩm cao trong điều kiện của nước ta hiện nay vẫn chưa được chú ý
và quan tâm đúng mức.
Hiện nay chúng ta mới chế tạo được một số loại máy kéo bánh công suất nhỏ
như: Bông sen 8, Bông sen 10, Bông sen 12 và Bông sen 20, các máy do Việt Nam
sản xuất còn nhiều nhược điểm như tính năng kéo bám thấp, tính ổn định chuyển
động không cao, tính kinh tế về nhiên liệu cũng như các thông số kết cấu khác chưa
hợp lý, đặc biệt khi sử dụng trong điều kiện đất nông nghiệp và đấ t bồ i ven biể n có
độ ẩm cao .
Để nâng cao mức độ cơ giới hóa nông lâm ngư nghiệp Việt Nam trong giai
đoạn trước mắt, cần trang bị hệ thống máy động lực một cách họp lý về chủng loại,
về cỡ công suất cũng như tỷ lệ trang bị giữa máy kéo bánh và máy kéo xích. Theo
một số tài liệu chuyên môn máy kéo xích có nhiều ưu điểm vượt trội so với máy

kéo bánh, đặc biệt về tính ổn định ngang và dọc khi làm việc trên đất yế u, diện tích
tiếp xúc của xích với đất lớn hơn nhiều so với máy kéo bánh vì vậy áp lực riêng


11

trên đất nhỏ, khả năng bám hay hệ số bám của máy kéo xích lớn. Những đặc điểm
này làm cho máy kéo xích phát huy lực kéo lớn với độ trượt nhỏ, máy kéo có thể
làm việc trên đất độ ẩm cao, độ dốc lớn hơn so với máy kéo bánh có công suất
tương đương song vẫn bảo đảm không bị trượt, bị lật và an toàn lao động.
Hiện nay nước ta vẫn chưa chế tạo được một mẫu máy kéo xích nào, các máy
kéo xích dùng trong ngư nghiệp, trong công nghiệp chủ yếu được nhập từ nước
ngoài. Vì vậy nghiên cứu, tính toán thông số, xây dựng các quan hệ đất - bánh để
lựa chọn hệ thống di động hợp lý cho LHM thu hoạch nghêu làm cơ sở khoa học
cho việc tính toán thiết kế chế tạo LHM phục vụ sản xuất nông lâm ngư nghiệp của
Việt Nam là một đề có tính cấp thiết và mang ý nghĩa thực tiễn cao nhằm nâng cao
khả năng di động của LHM, góp phần tăng năng suất và hiệu quả sử dụng máy.
1.3.2. Các nghiên cứu về bộ phận công tác và liên hợp máy thu hoạch nghêu
Máy kéo cũng là các xe tự hành bằng bánh lốp hoặc bằng dải xích, máy kéo
có thể chuyển động trên đường và có thể làm việc cả ở những nơi không có đường
xá hay trên đồng ruộng. Máy kéo được dùng làm nguồn động lực cho các máy công
tác đi theo chúng để hoàn thành các công việc trong nông lâm nghiệp, công nghiệp,
giao thông vận tải, xây dựng v.v...
Trong nông nghiệp máy kéo được sử dụng để thực hiện các công việc khác
nhau như cày, bừa, gieo trồng, chăm sóc cây trồng, thu hoạch, vận chuyển v.v...
Trong lâm nghiệp, máy kéo được sử dụng để thực hiện các công việc như làm
đất trồng rừng, khai thác gỗ, nhổ rễ cây, vận chuyển gỗ...
Trong giao thông vận tải, máy kéo được dùng để vận chuyển hàng hóa trên các
đường xấu hoặc không có đường giao thông.
Đặc điểm chung của loại này là giảm được áp lực riêng trên đất và có khả

năng bám tốt, tuy nhiên kết cấu hệ thống di động phức tạp, giá thành cao. Máy kéo
xích thường được sử dụng để hoàn thành các công việc cần lực kéo lớn như san ủi,
cày bừa trên đất độ ẩm cao, nhổ và ủi gốc cây v.v...
Các loại này dùng để kéo hàng nặng trên nền đất hoặc đường tạm thời. Chúng
còn dùng như một đầu kéo rơmooc hay là máy cơ sở của các máy xây dựng (máy


12

ủi, máy đào, cần trục...). Máy kéo xích có áp lực riêng lên đất nhỏ, hiệu suất kéo và
lực bám cao nên có khả năng thông qua lớn hơn bánh lốp. Tốc độ di chuyển của
chúng không quá 12 km/h, áp lực lên đất của máy kéo xích là 0.1 MPa.
Thông số chủ yếu của máy kéo là lực kéo tại móc kéo, và cũng dựa vào đó mà
phân loại máy kéo thành từng nhóm. Lực kéo của móc kéo được xác định ở tốc độ
2,6 - 3 km/h đối với máy kéo bánh lốp. Lực kéo của máy kéo xích gần bằng trọng
lượng của nó. Các loại máy kéo công nghiệp thường phân thành nhóm có sức kéo
100; 150; 200; 350; 500 kN.
Các bộ phận và hệ thống chính của máy kéo gồm: động cơ, hệ thống truyền
lực, truyền lực cácđăng, cầu chủ động, hệ thống di động, hệ thống treo (hay còn gọi
là hệ thống giảm xóc), hệ thống điều khiển gồm hệ thống lái và hệ thống phanh,
trang bị điện và các trang bị làm việc khác.
Hệ thống truyền lực là tổ hơ ̣p của một loạt các cơ cấu và hệ thống nhằm truyền
mômen quay từ trục khuỷu động cơ đến bánh chủ động của ôtô, máy kéo. Hệ thống
truyền lực có tác dụng nhằm biến đổi về trị số và chiều của mômen quay truyền,
cho phép máy kéo dừng tại chỗ lâu dài mà động cơ vẫn làm việc, hệ thống truyền
lực còn có thể trích một phần công suất của động cơ để truyền đến bộ phận làm việc
của máy công tác, tùy theo đặc điểm cấu tạo của xe máy cụ thể mà trong hệ thống
truyền lực của máy kéo có thể có một hai hay nhiều cầu chủ động.
Cầu chủ động là tổ hơ ̣p của các cụm máy và cơ cấu cho phép các bánh chủ
động quay với tốc độ khác nhau để bảo đảm các bánh lăn êm dịu trên mặt đường

không bằng phẳng hay khi đi vào đường vòng, nó còn làm tăng tỷ số truyền chung
cho hệ thống truyền lực và liên kết bánh xe với khung máy.
Truyền lực cacđăng dùng để truyền mômen từ hộp số hay hộp phân phối đến
các cầu chủ động của ôtô máy kéo, hoặc từ truyền lực chính đến các bánh xe chủ
động trên cùng một cầu khi các bánh xe treo độc lập với nhau. Truyền lực các đăng
cho phép các trục của các bộ phận máy được truyền động không nằm trong cùng
một mặt phẳng và có thể dịch chuyển tương đối với nhau trong một giới hạn nhất
định.


13

Các loại máy kéo bánh lốp hay bánh xích, thường không có bộ vi sai, còn khi
quay vòng sẽ hãm một trong các dải xích. Hệ thống truyền lực của máy kéo có thể
là cơ khí, cơ-thuỷ lực và điện. Hệ thống truyền lực cơ khí của máy kéo xích gồm: ly
hơ ̣p ma sát, hộp số, trục các đăng, truyền lực chính, ly hợp bên hay còn gọi là ly
hợp chuyển hướng với phanh đai, trưyền lực cuối cùng với bánh chủ động. Trên giá
xích ở phía trước là bánh xe chuyển hướng với cơ cấu căng xích. Truyền động cuối
cùng làm tăng mô men quay cho các bánh chủ động. Ly hơ ̣p chuyển hướng là một
khớp nối ma sát nhiều đĩa luôn đóng. Nếu bộ ly hơ ̣p chuyển hướng của một bên
được mở, bên kia quay thì động cơ tới sẽ được trưyền cho bán trục của phía có ly
hơ ̣p đóng. Bánh xích chủ động của bên ly hơ ̣p đóng sẽ quay. Kế t quả là máy kéo sẽ
quay vòng về phía ly hơ ̣p mở.
Thường tại mỗi bộ ly hợp chuyển hướng có trang bị hệ thống phanh để hãm
khi cần thiết. Do đó nếu vừa mở ly hơ ̣p lại vừa phanh bán trục của bên ly hợp mở
thì toàn bộ mômen quay sẽ truyền cho bán trục bên kia. Kết quả là máy kéo có thể
quay vòng tại chỗ. Khi đẩy núm của cần điều khiển về bên trái, đĩa ép bị kéo về bên
phải, các đĩa chủ động và bị động tách nhau ra, ly hợp được mở. Trục bị động của
ly hợp tách khỏi truyền lực chính. Tuyền lực cuối cùng và bánh xích chủ động bên
phía ly hơ ̣p mở không nhận được mômen quay nữa. Trả cần điều khiển về vị trí ban

đầu, ly hơ ̣p được đóng. Truyền lực chính và bánh xích chủ động lại nhận được
mômen quay. Ở bộ truyền cơ khí của máy kéo bánh lốp động cơ đặt ở phía trước rồi
đến ly hợp, trục các đăng, hộp số, truyền lực chính, ly hợp bên với phanh đai,
truyền lực bên làm quay các bánh lốp.
Ở bộ truyền lực máy kéo xích, đầu kéo một trục và hai trục, satxi chuyên dụng
cho xe nâng hàng. Ở các bộ truyền này khớp nối ma sát được thay bằng biến tốc
thuỷ lực. Như vậy mối liên kết động học cứng giữa động cơ và các bánh chủ động
được thay bằng mối liên kết chất lỏng. Hệ truyền thủy lực này là hệ thống thuỷ cơ.
Khi lực cản di chuyển lớn thì việc dùng biến tốc thủy lực sẽ làm tăng mômen quay
của động cơ nhờ hệ số biến đổi lớn. Quá trình làm việc của biến tốc thủy lực
chuyển sang chế độ làm việc với hiệu suất cao hơn hẳn. Khi ấy quá trình sang số


14

được thực hiện một cách tự động, tức là số cao chỉ được thực hiện khi trục thứ đạt
được số vòng quay nhất định. Lúc này động cơ làm việc ở công suất tối đa, còn việc
sang số được thực hiện liên tục mà không cầ n ngắt mô men quay. Nhờ vậy mà giảm
tải trọng động lên động cơ, có nghĩa là làm tăng tuổi thọ của động cơ và bộ truyền
lực.
Với máy kéo có bộ truyền lực điện thì mô men quay được truyền từ động cơ
điện một chiều tới bánh xích chủ động qua bộ ly hơ ̣p bên và bộ truyền lực cuối
cùng. Động cơ điện do động cơ máy kéo làm quay máy phát điện cung cấp điện
năng. Hệ thống dẫn động gồm động cơ điêzen - máy phát - động cơ điện làm cho sơ
đồ động của hệ truyền lực đơn giản hơn (không có hộp số và hộp cacđăng), đặc biệt
là cho phép thay đổi tốc độ và mômen quay một cách vô cấp tuỳ theo lực cản bên
ngoài. Các bộ truyền lực kiểu thuỷ cơ và truyền động điện hoàn toàn đáp ứng chế
độ làm việc của máy kéo có rơmooc và các cơ cấu làm việc của máy xây dựng.
Bố trí hệ thống truyền lực trên máy kéo
Ở máy kéo, do người lái thường ngồi phía sau để quan sát sự làm việc của các

máy công tác đi theo máy kéo, nên khớp nối 2 thường được bố trí giữa ly hơ ̣p 1 và
hộp số 3, bố trí như vậy sẽ giúp cho hộp số máy kéo được đặt ngay phía dưới buồng
lái, nhờ đó cấu tạo cơ cấu điều khiển hộp số đơn giản và thuận tiện khi điều khiển.
Ngoài ra vì máy kéo cần lực kéo lớn, nên trong hệ thống truyền lực thường có
truyền lực cuối cùng 6 để làm tăng tỷ số truyề n chung cho hê ̣ thố ng truyề n lực.

Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống truyền lực máy kéo xích
Hiện chưa có tài liệu công bố nghiên cứu ảnh hưởng của hê ̣ thố ng di đô ̣ng của LHM
thu hoa ̣ch nghêu khi làm viê ̣c trên nề n đấ t là đấ t baĩ bồ i ven biể n.


15

Tóm lại: Có nhiều công trình nghiên cứu về hê ̣ thố ng di đô ̣ng bánh xić h đã
được công bố trong các tài liệu, song các công trình nghiên cứu về ảnh hưởng của
mô ̣t số thông số đế n khả năng di đô ̣ng của LHM thu hoa ̣ch nghêu chưa thấ y có, từ
những phân tích ở trên việc thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số
thông số đế n khả năng di động của LHM thu hoa ̣ch nghêu" là cần thiết và có ý
nghiã thực tiễn.
1.4 Cơ sở lý luâ ̣n của vấ n đề nghiên cứu
1.4.1. Tính chất cơ lý của đất
Các tính chất cơ học của đất có ảnh hưởng trực tiếp đến các thành phần tác
động lên dải xích của máy kéo từ đó làm ảnh hưởng đến khả năng kéo bám của hệ
thống di động máy, ảnh hưởng đến hiệu suất làm việc và các chỉ tiêu kinh tế, kỹ
thuật khác của liên hợp máy kéo.
Việc nghiên cứu sâu về các tính chất cơ lý của đất đã có chuyên ngành riêng,
đó là cơ học đất. Trong phạm vi đề tài luận án, tác giả chỉ tập trung nghiên cứu một
số tính chất cơ bản liên quan đến khả năng và hiệu suất làm việc của các liên hợp
máy kéo.
Nhiều công trình nghiên cứu về sự tương tác giữa hệ thống di động của ô tô,

máy kéo với nền đất đã khẳng định khả năng chống biến dạng của đất theo phương
pháp tuyến (vuông góc với nền đất) và theo phương tiếp tuyến (song song với nền
đất) gây ảnh hưởng lớn nhất đến các chỉ tiêu kéo bám, khả năng lái, hiệu quả phanh,
và ảnh hưởng đến tính ổn định chuyển động của liên hợp máy.
Dưới tác động của hệ thống đi động sẽ làm cho các phần tử đất xê dịch theo
các phương khác nhau và xuất hiện các ứng suất theo các phương đó. Để tiện cho
việc nghiên cứu, thông thường người ta phân tích các ứng suất theo hai thành phần:
thành phần pháp tuyến

 và thành phần tiếp tuyến  . Thông qua các quy luật thay

đổi và các giá trị giới hạn của các ứng suất này ta có thể đánh giá khả năng chống
biến dạng và khả năng mang tải của nền đất tiếp xúc với dải xích của máy kéo. Các
thông số này thường được sử dụng làm thông số đầu vào cho các mô hình nghiên
cứu tính chất kéo bám của hệ thống di động máy kéo.


16

Tóm la ̣i: Các tính chất cơ lý của đất ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng di
chuyển của máy kéo.
1.4.2. Khả năng chống nén của đất
Để nghiên cứu khả năng chống nén của đất thường người ta sử dụng thiết bị
chuẩn để ép đầu đo vào trong đất.
Quan hệ giữa ứng suất pháp tuyến

 và biến dạng h [*][**] trong quá trình

nén được thể hiện trong hình 1.2. Đồ thị này có tên gọi là đặc tính nén của đất hay
đường cong nén đất. Đặc tính nén của đất có thể chia thành 3 phần tương ứng với

ba giai đoạn của quá trình nén đất. Trong giai đoạn thứ nhất chỉ xảy ra sự nén
chặt làm cho các phần tử đất xích lại gần nhau, quan hệ giữa ứng suất và độ biến
dạng là tuyến tính. Trong giai đoạn thứ hai sự nén chặt đất vẫn tiếp tục xảy ra
nhưng đồng thời xuất hiện cục bộ hiện tượng cắt đất ở một số vùng bao quanh
khối đất. Khi đó ứng suất lớn hơn lực nội ma sát và lực dính giữa các hạt đất, do
đó biến dạng sẽ tăng nhanh hơn so với sự tăng ứng suất và quan hệ giữa chúng là
phi tuyến. Cuối giai đoạn hai ứng suất trên toàn bộ vùng bao quanh khối đất lớn
hơn nội lực ma sát và lực dính giữa các phần tử đất, quá trình nén chặt đất kết
thúc và bắt đầu xảy ra hiện tượng trượt hoàn toàn giữa khối đất và vùng đất bao
quanh nó và ứng suất pháp tuyến đạt giá trị cực đại. Trong giai đoạn thứ ba chỉ
xảy ra hiện tượng truợt của khối đất, ứng suất không tăng nhưng biến dạng vẫn
tiếp tục tăng. Ở một số loại đất trong giai đoạn này ứng suất còn giảm xuống
chút ít.
Sự xuất hiện ứng suất pháp tuyến trong đất là do tác động của ngoại lực (lực
nén). Khi tăng lực nén sẽ làm tăng ứng suất cho đến khi đạt đến ứng suất cực đại,
sau đó dù có tăng lực nén ứng suất không tăng nữa. Do đó ứng suất cực đại max
sẽ đặc trưng cho khả năng chống nén của đất. Giá trị cực đại  max và độ sâu h*
phụ thuộc vào loại đất và trạng thái vật lý của nó. Do vậy  max thường được sử
dụng để đánh giá khả năng chống nén và khả năng mang tải của đất.
Sự biến dạng của đất theo phương pháp tuyến liên quan đến độ sâu của vết
bánh xe và do đó ảnh hưởng đến lực cản lăn của máy kéo. Vì vậy đường đặc tính


17

nén đất được sử dụng như một cơ sở khoa học để tính toán thiết kế hệ thống di
động của máy kéo.

σ

σma
x

σ
0

I

II

II
I

0
h
Hình 1.2 Đặc tính nén*của đất

h

Khi chỉ nghiên cứu vùng quan hệ tuyến tính có thể sử dụng công thức đơn giản

  hk ,

nhất:

(1 – 1)

Trong đó:
k – hệ số biến dạng thể tích, N/m3, phụ thuộc vào tính chất cơ lý của đất.
h – Độ biến dạng của đất, m.

Để mô tả toàn bộ đường cong, M.G Becker đã đề suất hàm số mũ:

k



   0  k  hn ,
b

Trong đó:

(1 – 2)

k0 – Hệ số bám, N/m1+n.
b – đường kính đầu đo, m.

k – Hệ số ma sát trong của đất, N/m1+n;
n – Chỉ số mũ.
h – Độ biến dạng của đất, m
Theo V.V Kasưghin, đường cong nén đất được mô tả theo hàm tang
Hypecpolic sẽ phù hợp với thực tế hơn, cụ thể ông đã đề suất công thức:
   0th

Trong đó:

k

0

h

(1 – 3)

 0 – là ứng suất giới hạn của đất khi nén bằng đầu đo, Pa.
k – hệ số biến dạng thể tích, N/m3;


18

h – độ biến dạng của đất.
Công thức (1 – 3) là công thức tổng quát của các công thức (1 – 1) và công
thức (1 – 2) khi khai triển hàm hypecpolic (1 – 3) dạng chuỗi và chỉ lấy số hạng thứ
nhất sau đó sử dụng một vài phép biến đổi sẽ nhận được công thức (1 – 2).
Đô ̣ chă ̣t của nề n đấ t: Vùng bãi chăn nuôi nghêu có nề n đáy cát hay cát bùn
trong đó tỷ lệ cát 68 - 75%, kić h thước cỡ ha ̣t từ 0,006 - 0,25 mm, tỷ lệ sét 21 31%, đất thịt có tỷ trọng thấp < 7%. Địa hình vùng đất bãi tương đối bằng phẳng và
thường xuyên ngập nước, công việc thu hoạch nghêu được thực hiện khi nước rút,
bề mặt nền khá khô ráo nhưng lượng nước còn lại bên trong tương đối nhiều, tuy
nhiên do có thành phần cát rất cao nên sự có mặt của nước lại có tác dụng tăng khả
năng chịu nén của đất, vì vậy các loại máy có trọng lượng nhẹ, bề mặt tiếp xúc giữa
bộ phận di động và nền đất lớn như máy kéo bánh xích có thể di chuyển dễ dàng
trên nền đất bãi này. Qua khảo sát sơ bộ độ chặt của nền đất cát ngập nước được xác
định bằng thiết bị đo, có các thông số theo bảng dưới đây.
Độ chặt (kg/cm2)
Độ sâu (cm)

Cát thô

Cát vừa

Cát nhỏ

5

1.7

1.2

0.9

10

2.3

1.7

1.2

1.4.3. Khả năng chống cắt của đất
Các yếu tố cơ bản để tạo ra lực chống cắt của đất là các thành phần lực liên kết
phần tử và lực liên kết do sức căng của bề mặt và lực nội ma sát trong đất.
Trong quá trình cắt đất theo phương ngang xảy ra sự biến dạng và xuất hiện
các ứng suất tiếp tuyến. Thực nghiệm cho thấy rằng, mối quan hệ giữa biến dạng 
và ứng suất có dạng như đồ thị trên hình 1.3.
Đối với đất chặt, ứng suất cắt cực đại  max và  0 , sau đó giảm dần đến một giá
trị tới hạn nào đó   1 rồi xảy ra trượt hoàn toàn (đường 1). Đối với đất xốp thì ứng


19

suất cắt  tang dần tới giá trị cực đại  max 2 rồi xảy ra hiện tượng trượt hoàn toàn,

nghĩa là giá trị tới hạn bằng bằng giá trị cực đại   2 =  max 2 (đường 2).

τma
τ

x1

1

τδ2
τmax2 τ=ma
τδ2 x1
τmax1

2

δ
0
δ0
τHình 1.3 Đặcτtính
max cắt của đất τ
ma 1

1 2 - Đất xốp
- Đất chặt;

ma
x1

x1

Khả năng chống cắt của đất được đặc trưng bởi ứng suất tới hạn của nó. Giá trị
ứng suất tới hạn   phụ thuộc vào loại đất và ứng suất pháp tuyến  .
Trên hình 1.4a thể hiện đặc tính cắt đất rời khi thay đổi các giá trị ứng suất
pháp khác nhau. Với áp suất ngoài càng lớn thì ứng suất giới hạn   cũng càng lớn.
Quan hệ giữa ứng suất cắt   và ứng suất pháp

 là tuyến tính, thể hiện trên hình

1.4b và được biểu diễn bởi công thức:

   tg .

(1 – 4)

Trong đó:  - Góc ma sát của đất.
Đối với đất dính, quan hệ giữa ứng suất giới hạn và ứng suất pháp có dạng như
hình 1.4c và mối quan hệ đó được thể hiện bằng công thức:

   0   tg ,
Trong đó:  0 - Ứng suất cắt do lực dính gây ra.

(1 – 5)


20

τ

τ

δ

3
τ2
m
τ1
ax
m
τ

τδ = σtgφ
τmax1
φ

1
ax
m

σ

∆

a 1ax
b
0
0
τma
τ
ma
)hưởng của tải

)
τ
Hình
1.4
Ảnh
1
τ
τ
x1
x1
δ
trọng
pháp
tuyến
đến
khả
năng
m
m
chống
cắt
của
đất
ax
ax
a)1Quan hệ giữa ứng suất tiếp τ 1
τ δ = τ0
và chuyển vị ∆ (1, 2, 3 với ba
+σtgφ
mức ứng suất pháp tăng dần).

φ
τmax1
τ
b) Quan hệ giữa ứng suất tiếp τδ
0
và chuyển vị σ khi cắt đất rời.
σ
c
c) Quan hệ giữa ứng suất tiếp τδ 0
τma
)
và chuyển vị σ khi cắt đất dính.
τ
x1
Trong thực tế, điều kiện làm việc của máy kéo thường chuyển động trên các
m

loại đất tự nhiên. Quá trình tương tác giữa hệ thống
di động xích (xích hoặc bánh
ax
1 cắt đất theo 3 mặt: mặt đáy, và 2
xe) với nền đất xảy ra phức tạp hơn. Các mấu bám

mặt cạch. Quan hệ giữa lực cắt T và tải trọng pháp tuyến N có dạng như hình 1.5.
Quá trình cắt đất có thể mô hình hóa như hình 1.6.

v

T

τ
c

τ

m

τ

0
τ

ax

φτ
τm

c

ax1

τm

T0

a
τ

h

p

b

N
τ

max
ax

1 1.5 1Sự phụ thuộc lực cắt đất T
Hình
m 1
m
vào tải
trọng pháp tuyến N

Hình 1.6 Ứng ∆
suất sinh ra trong
đất do tác dụng của mẫu bám
ax
ax
bánh xe
1
Lực chống
cắt của đất biểu thị qua1 công thức :
T = T0 + Ntg 
Trong đó :

T0 – Lực dính.

(1 – 6)


21

N – Tải trọng pháp tuyến.

 - Góc ma sát trong.
Nếu chúng ta ký hiệu lực ma sát nghỉ là Tn = Tmax và fn là hệ số ma sát nghỉ thì
ta có thể xác định chúng theo công thức sau :
Tn = fnN ; fn = tg 

T0
;
N

Chia lực T0 và N cho diện tích tiếp xúc A ta nhận được :

0 

T0
- Là ứng suất chống cắt do lực dính tạo ra.
A

p

N
- Áp suất do tải pháp tuyến N gây ra.
A

Khi đó hệ số ma sát nghỉ có thể tính theo công thức:
fn= tg 

0

(1 – 7)

N

Qua công thức (3 – 7) ta thấy hệ số ma sát nghỉ phụ thuộc vào áp suất p (với sự
tăng p làm giảm fn). Đôi khi người ta còn gọi hệ số ma sát nghỉ là hệ số ma sát nằm
ngoài nhằm phân biệt ma sát trong f = tg ( trong đó  là góc ma sát trong).
Khi ngoại lực tác dụng lên đất bằng hoặc lớn hơn ma sát nghỉ thì sẽ xảy ra sự
trượt tương đối với nhau giữa các phần tử đất. Khi đó lực chống cắt sẽ được tính

T  f N

theo lực ma sát trượt:

Trong đó : f - hệ số ma sát trượt.
Đôi khi hệ số ma sát trượt còn được gọi là hệ số ma sát trong. Hệ số này phụ
thuộc vào áp suất ngoài p. Thực nghiệm cho thấy rằng sự phụ thuộc của các hệ số
ma sát vào áp suất p có dạng như hình 1.7.

fn,
fδ

fn
fδ

p

τ fn
0 Sự phụ thuộc của hệ số ma sát nghỉ
Hình 1.7
vàτ hệ số ma sát trượt fδ vào áp suất pm
m

ax


22

Quan hệ giữa ứng suất cắt

 và độ biến dạng Δ cũng tương tự như thí

nghiệm cắt đất trong hộp kín.

τ

τδ

τmax = τn
τmax2 = τδ2
τmax1

τδ
τma

1
2

τc = τ0 + σfδ
=τmax1

x1

τ0
0
∆0
∆
τm 1.8 Sự phụτthuộc
τm
max
Hình
ứng suất cắt

τmax

0
σ
τ 1.9 Sự phụ thuộc ứng suất cắt
τ
Hình

1

1 dạng
ax1

vào biến
1 - Đất chặt; 2- Đất dẻo
Mô tả toán học đường cong cắt đất

ma hạn τδ và ứng suất pháp σ ma
giới

ax1

x1

x1

Đề mô tả đường cong cắt đất, M.G Becker [*] đề xuất áp dụng dao động điều
hòa có dạng:

X  B1e1t  B2e2t
Trong đó: B1,1, B2 ,2 - Các hệ số đặc trưng quá trình dao động.
M.G. Becker đã biến đổi phương trình trên để mô tả quan hệ giữa ứng suất 
và biến dạng Δ nhận được:

 





 

   0  ptg  exp  k2  k22  1 k1Δ  exp  k2  k22  1 k1Δ ;






(1 – 8)

Trong đó:
k1, k2 – Các hệ số thực nghiệm xác định quá trình trượt của máy kéo xích;
∆ - Biến dạng của đất theo phương ngược với chuyển động của máy.
Công thức trên không được thực tế chấp nhận vì nó tồn tại một số nhược điểm
là công thức quá phức tạp và khó xác định được các hệ số thực nghiệm. Ngoài ra, ý
nghĩa của các hệ số này là không thực tế.
Trên cơ sở phân tích lý thuyết về biến dạng dẻo và giới hạn chảy của đất, ông
G.I. Pokpovski (người Nga) đã đề xuất công thức:


23

c 
 c 

   c1e 2  c3 
1 e 4 






(1 – 9)

Trong đó: c1, c2, c3, c4 – Các hệ số thực nghiệm.
Phân tích công thức này có thể rút ra một số nhật xét:
Khi biến dạng ∆ đủ lớn, ứng suất cắt τ dần đến giá trị hằng số. Quá trình cắt đất
có thể chia thành 2 giai đoạn (2 pha): trong giai đoạn đầu ứng suất và biến dạng
cùng tăng vì



 0 . Giá trị giới
 0 , còn giai đoạn thứ hai ứng suất giảm dần vì



hạn của hàm này tương ứng với quá trình cắt trượt của đất. Hàm này sẽ có giá trị
cực đại tmax và chính là lực ma sát nghỉ.
Theo tính chất của hàm trên cho thấy bản chất về toán học và vật lý không mẫu
thuẫn nhau và tương đối phù hợp với các số liệu thực nghiệm.
Khái quát hoá các công thức (1 – 9) và sử dụng hàm hypebolic, ông V.V.
Kasưghin (người Nga) đã đề xuất công thức cho loại đất chặt:





f
 f p 1 td



 ch  
k

 




 
th
  k
 


,

(1 – 10)

Trong đó: ftd – hệ số ma sát tương đương; kτ – hệ số biến dạng, m; p – áp lực
riêng trên đất, Pa; ∆ - biến dạng của đất, m.
Hệ số ma sát tương đương là hàm của hệ số ma sát nghỉ và ma sát trượt. Đối
với đất có độ ẩm trung bình, hệ số ma sát tương tương có thể xác định theo công
thức thực nghiệm:
 fn  f

f  2,55
td
 f



0,825






,

Hệ số biến dạng tỷ lệ với độ biến dạng ∆0 và phụ thuộc vào hệ số ma sát tương
đương:

k 

0

 1 1 f 

arc 
 2 ftd



2
td

,

24

Với độ chính xác tương đối, đất hoang hoá, độ ẩm trung bình, hệ số biến dạng
có thể tính theo công thức kτ = 0,4t (t – bước mấu xích của xích hoặc của bánh xe).
Đối với đất dẻo (đường cong 2, hình 1.8), khi đó: fn = fδ và ftd = 0, công thức (1
– 10 ) được viết lại:

  f pth 
k

(1 – 11)

Công thức (1 – 10) và (1 – 11) cũng tương tự như công thức (1 – 3) mô tả
đường cong nén đất nhưng V.V. Kasưghin sử dung công thức (1 – 10) và (1 – 11)
để mô tả đường cong và tính toán ứng suất tiếp khi thí nghiệm cắt đất.
1.5. Động học bộ phận di động xích
Khảo sát động học tổng quát của bộ phận di dộng xích [15][16], ở đó dải xích
được coi như một dây đai mềm được truyền động từ hai puly và có các bánh căng
đai là các bánh đè xích, không có độ võng ở nhánh đai phụ động (nhánh trên), khi
Y

đó máy kéo xích chuyển động thẳng (Hình 1.10)

V0

VA

φ

B

A
X

Vt

C

Hình 1.10 Động học của dải xích
Điểm A trên dải xích tham gia vào hai chuyển động:
- Chuyển động quay tương đối so thân máy kéo với vận tốc v 0 , khi đó tâm
hình học của bánh chủ động, các bánh dẫn hướng, bánh đè xích, đỡ xích v.v…được
coi như cố định
- Chuyển động tịnh tiến theo thân máy kéo với tốc độ theo vt , khi đó tất cả các
điểm trên vành bánh chủ động (hay bị động) đều vẽ lên các quỹ đạo giống nhau.