TÍNH TOÁN MỘT SỐ CỤM CHI TIẾT VÀ KHẢO NGHIỆM MÁY PHAY GỐC DỨA Ở TÂN PHƯỚCTIỀN GIANG.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH.

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

TÍNH TOÁN MỘT SỐ CỤM CHI TIẾT VÀ KHẢO NGHIỆM
MÁY PHAY GỐC DỨA Ở TÂN PHƯỚC-TIỀN GIANG.

Họ và tên sinh viên: LÊ ANH DƯỠNG
NGUYỄN VĂN TOÀN
Ngành: CƠ KHÍ NÔNG LÂM
Niên khóa: 2007-2011

Tháng 6/2011


TÍNH TOÁN MỘT SỐ CỤM CHI TIẾT VÀ KHẢO NGHIỆM MÁY
PHAY GỐC DỨA Ở TÂN PHƯỚC-TIỀN GIANG.

Tác giả:

LÊ ANH DƯỠNG
NGUYỄN VĂN TOÀN

Luận văn được đệ trình để đáp ứng yêu cầu
cấp bằng kĩ sư ngành:
Cơ Khí Nông Lâm

Giáo viên hướng dẫn:
Thầy Thạc sĩ Võ Văn Thưa
Thầy Kỹ sư Võ Hùng Anh

Tháng 6 năm 2011
i


LỜI CẢM ƠN

Xin gởi lời cảm ơn chân thành đến tất cả các thầy cô trường Đại Học Nông Lâm
TP.Hồ Chí Minh đã truyền đạt kiến thức cho chúng em trong khi theo học tại trường,
cùng xin gởi lời cảm ơn đến gia đình đã sinh thành, động viên trong suốt quá trình học
tập.
Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, chúng em đã nhận được sự hướng dẫn
tận tình của thầy Th.s Võ Văn Thưa và thầy Ks Võ Hùng Anh trong việc chọn đề tài,
tìm tài liệu tham khảo, nơi thực hiện luận văn...
Gởi lời cảm ơn đến các anh, các chú trong HTX Quyết Thắng, xã Tân Lập 2,
Tân Phước, Tiền Giang đã tạo điều kiện cho chúng em tiếp xúc với thực tiễn, giúp em
có nhiều kiến thức thực tế.
Cũng xin gởi lời cảm ơn đến các bạn lớp DH07CK và các bạn trong nhóm đã
động viên, nhiệt tình giúp đỡ.

ii


TÓM TẮT
Luận văn: “Tính toán một số cụm chi tiết và khảo nghiệm máy phay gốc dứa ở
Tân Phước-Tiền Giang” nhằm nghiên cứu máy phay gốc dứa liên hợp với máy kéo
bánh hơi. Sử dụng nguồn động lực là máy kéo công suất cỡ 20 ÷ 26 HP để phục vụ
cho việc cắt, phá, băm nhỏ đất và thân cây còn lại sau thu hoạch để chuẩn bị đất trồng
cây mới. Ngoài ra máy còn phụ vụ cho việc làm đất tại những liếp mới (liếp chưa
trồng dứa) do máy KOBE tạo thành.

Việc nghiên cứu thiết kế được tiến hành theo các phương pháp: kế thừa, thực
nghiệm và phương pháp đánh giá các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật.
Sau khi dứa đã được cắt bằng máy, kết hợp với việc phun thuốc nấm
Trichoderma thì máy phay sẽ phay nát, đảo trộn và vùi vào trong lớp đất trồng để tạo
nguồn phân xanh cho vụ nùa tiếp theo. Quá trình khảo nghiệm được thực hiện trên khu
đất tại xã Tân Lập 2, Tân Phước, Tiền Giang, từ ngày 28 tháng 03 đến ngày 29 tháng
04 năm 2011.
Với bề rộng làm việc: 1,6 m, số lượng dao: 16, năng suất: 0,2 ha/h.

iii


MỤC LỤC
Trang
Trang tựa.................................................................................................................... i
Cảm tạ ....................................................................................................................... ii
Tóm tắt ..................................................................................................................... iii
Mục lục .................................................................................................................... iv
Mục lục hình ........................................................................................................... vii
Mục lục bảng ......................................................................................................... viii
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU............................................................................................ 1
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN .................................................................................... 2
2.1.Mục đích. ............................................................................................................ 2
2.2.Nhiệm vụ. ........................................................................................................... 2
2.3.Đối tượng nghiên cứu. ........................................................................................ 2
2.4. Tính chất cơ lý của đất. ..................................................................................... 4
2.4.1. Thành phần cơ học đất.................................................................................... 4
2.4.2. Khối lượng của đất ......................................................................................... 4
2.4.3. Độ ẩm ............................................................................................................. 4
2.4.4. Độ chặt............................................................................................................ 5

2.4.5. Hệ số ma sát.................................................................................................... 5
2.4.6. Tính mài mòn của đất ..................................................................................... 6
2.5. Phay đất ............................................................................................................. 6
2.5.1. Sự làm việc của máy phay đất. ....................................................................... 6
2.5.2. Lý thuyết về lưỡi phay.................................................................................. 10
2.5.3. Trống phay.................................................................................................... 13
2.5.4. Công chi phí cho phay đất ............................................................................ 13
2.6. Một số phay tiêu biểu ...................................................................................... 17
2.6.1. Phay lắp trên máy kéo Bông Sen 2............................................................... 17
2.6.2. Phay bùn PB-1,6 ........................................................................................... 17
2.6.3. Phay Howard HB 180-540.T ........................................................................ 18
2.7. Giới thiệu một số máy kéo công suất 20-25HP ở Nam Bộ ............................. 18
iv


CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP – PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU .................... 20
3.1. Phương pháp nghiên cứu. ................................................................................ 20
3.2. Phương tiện. ..................................................................................................... 20
3.3. Phương pháp lấy chỉ tiêu làm đất .................................................................... 20
a. Chỉ tiêu chất lượng.............................................................................................. 20
b. Chỉ têu kĩ thuật ................................................................................................... 20
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................... 24
4.1. Tổng quan về điều tra khảo sát ruộng dứa. ..................................................... 24
4.1.1. Ruộng dứa..................................................................................................... 24
4.1.2. Các phương pháp phá gốc dứa đã có trong dân ........................................... 24
4.1.3. Các phương pháp trồng cây dứa ................................................................... 25
4.2. Khảo nghiệm máy phay ................................................................................... 26
4.2.1. Mục đích ....................................................................................................... 26
4.2.2. Phương tiện khảo nghiệm ............................................................................. 26
4.2.3. Đặc tính kĩ thuật của phay lúa ...................................................................... 26

4.2.4. Tiến hành khảo nghiệm ................................................................................ 26
4.3. Yêu cầu kĩ thuật nông học đối với việc phá gốc dứa. ..................................... 28
4.4. Yêu cầu kĩ thuật đối với máy phá gốc dứa. ..................................................... 29
4.5. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động máy phá gốc dứa. ............................................ 29
4.6. Tính toán bộ truyền ......................................................................................... 30
4.6.1. Sơ đồ động. ................................................................................................... 30
4.6.2. Công suất cần truyền động. .......................................................................... 31
4.6.3. Tỉ số truyền. .................................................................................................. 31
4.6.4. Bộ truyền bánh răng nón răng thẳng. ........................................................... 32
4.6.5. Bộ truyền xích .............................................................................................. 38
4.6.6. Tính toán trục ............................................................................................... 40
4.6.7. Tính toán then ............................................................................................... 47
4.6.8. Tính ổ lăn ...................................................................................................... 47
4.7. Phân tích các chi tiết chế tạo ........................................................................... 49
4.8. Khảo nghiệm liên hợp máy Kubuta L2600 với máy phay gốc dứa ................ 50
4.8.1. Đặc tính kĩ thuật của máy phay gốc dứa ...................................................... 50
v


4.8.2. Tiến hành khảo nghiệm ................................................................................ 51
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ ................................................................. 56
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 57
PHỤ LỤC ...................................................................................................................

vi


MỤC LỤC HÌNH
Trang
Hình 1: Cây dứa. ...................................................................................................... 3

Hình 2: Quỹ đạo chuyển động tuyệt đối của bộ phận làm việc................................ 7
Hình 3: Độ cung cấp cho lưỡi phay. ......................................................................... 8
Hình 4: Các góc của lưỡi phay. .............................................................................. 11
Hình 5: Các dạng lưỡi phay .................................................................................... 13
Hình 6: Mối quan hệ giữa công suất, lực cản riêng và độ sâu ............................... 16
Hình 7: Quan hệ giữa công suất, tốc độ cắt và chuyển dịch cần thiết trong quá trình
làm việc................................................................................................................... 16
Hình 8. Kubota B7510 DTN .................................................................................. 19
Hình 9. Kubota 7610 HSD ..................................................................................... 19
Hình 10. ISEKI TS2420 ......................................................................................... 19
Hình 11: Mô hình trồng dứa ở Tiền Giang ............................................................. 24
Hình 12: Khoảng cách liếp trồng dứa..................................................................... 24
Hình 13: Khảo nghiệm phay lúa ............................................................................. 28
Hình 14: Sơ đồ bố trí lưỡi phay trên trống của phay lúa ........................................ 28
Hình 15: Sơ đồ máy phá gốc dứa ........................................................................... 29
Hình 16. Sơ đồ bố trí lưỡi phay trên trống của phay gốc dứa ................................ 30
Hình 17: Sơ đồ truyền động máy............................................................................ 30
Hình 18: Biểu đồ momen trục II............................................................................. 42
Hình 19: Biểu đồ momen trục I .............................................................................. 44
Hình 20: Sơ đồ bố trí lực cho ổ lăn trục I ............................................................... 48
Hình 21: Sơ đồ bố trí lực cho ổ lăn trục II ............................................................. 49

vii


MỤC LỤC BẢNG
Trang
Bảng 1: Độ chặt của một số loại đất ......................................................................... 5
Bảng 2: Một vài mẫu máy kéo công suất 20-25HP. ............................................... 18
Bảng 3: Kết quả khảo nghiệm. ............................................................................... 27

Bảng 4: Các thông số tính được. ............................................................................ 32
Bảng 5: Thành phần hóa học của thép.................................................................... 50
Bảng 6: Cơ tính của thép. ....................................................................................... 50
Bảng 7: Bề rộng làm việc ....................................................................................... 51
Bảng 8: Đo độ sâu phay.......................................................................................... 52
Bảng 9: Độ tơi vỡ và kích thước đặc trưng của thỏi đất ........................................ 53
Bảng 10: Độ cỏ, cây và độ vùi cỏ, cây ................................................................... 53
Bảng 11: Độ bằng phẳng mặt đồng ........................................................................ 54

viii


Chương 1
MỞ ĐẦU
Sản xuất nông nghiệp cung cấp cho xã hội các nhu cầu thiết yếu như lương
thực, thực phẩm …Trong nông nghiệp ngành trồng trọt chiếm một vai trò quan trọng,
cung cấp lương thực cho con người và cung cấp thực phẩm cho ngành chăn nuôi phát
triển. Để phát triển trồng trọt ngoài giống, kỹ thuật chăm sóc thì máy móc góp phần
quan trọng.
Dứa là cây công nghiệp có giá trị kinh tế cao. Tiền Giang là một tỉnh thuộc đồng
bằng sông Cửu Long, đã và đang phát triển mạnh diện tích trồng dứa. Hiện nay diện
tích dứa ở Tiền Giang khoảng 13.000 ha. Trong các khâu canh tác cây dứa ở Tiền
Giang, phá gốc dứa để trồng mới là việc nặng nhọc, tốn kém nhiều công sức nhất. Và
diện tích cần phá bỏ hằng năm khoảng 3.000 ha. Ở đây nông dân thường phun thuốc
cháy lá Gamoxon, sau đó đốt cháy, dùng thuổng cầm tay xắn gốc và vứt xuống
mương. Với cách làm này đất ngày càng nghèo kiệt do đất bị nung nóng, các vi sinh
vật có ích bị tiêu hủy, để lại tồn dư kim loại nặng cho đất, đồng thời làm ô nhiễm môi
trường.
Vì vậy rất cần có máy phá gốc dứa để vừa phá gốc dứa vừa san phẳng mặt đồng
chuẩn bị trồng mới và trả hữu cơ lại cho đất.

Để đáp ứng nhu cầu trên và được sự phân công của Khoa Cơ Khí Công Nghệ
Trường Đại Học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh, tôi thực hiện luận văn:
“Tính toán một số cụm chi tiết và khảo nghiệm máy phay gốc dứa ở
Tân Phước-Tiền Giang”
Hệ thống máy gồm có:


Máy phá gốc dứa (máy phay trục ngang)



Máy kéo bánh bơm 20÷30 HP

1


Chương 2
TỔNG QUAN
2.1. Mục đích:
- Tính toán một số cụm chi tiết máy phay gốc dứa ở Tân Phước-Tiền Giang.
- Khảo nghiệm máy để đánh giá khả năng làm việc, các chỉ tiêu kinh tế và kỹ
thuật.
2.2. Nhiệm vụ:
- Điều tra khảo sát đất đai và cây dứa, nguồn động lực phổ biến ở Nam Bộ.
- Tìm hiểu tổng quan và tra cứu tài liệu phục vụ đề tài.
- Khảo nghiệm phay lúa.
- Tính toán một số cụm chi tiết của máy phay gốc dứa.
- Khảo nghiệm đánh giá các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật:
+ Độ sâu làm việc của phay.
+ Độ tơi vỡ.

+ Độ bằng phẳng mặt đồng.
+ Chi phí nhiên liệu.
+ Năng suất liên hợp máy.
- Hoàn thành tập bản vẽ.
2.3. Đối tượng nghiên cứu:
Cây dứa:(Hình 1)
Tên khoa học: Ananas comosus
Cây dứa còn có tên gọi khác: cây thơm, cây khóm. Có nguồn gốc ở châu Mỹ
nhiệt đới, tại đây dứa được làm thực phẩm cho dân da đỏ. Ngoài ra dứa là loại quả quý
có giá trị dinh dưỡng cao, mùi vị thơm ngon. Ngoài việc dùng ăn tươi,dứa còn chế
biến như làm dứa lát, nước dứa, kẹo, mức và làm rượu.
Đặc điểm :
- Cây dứa : là một loài đơn tử điệp đa niên, toàn thể cây trưởng thành cao chừng
1 ÷ 1,2m có hình như một con cù ( con quay hay bông vụ ), đường kính 1,3 ÷ 1,5 m.
2


Toàn cây có các lá hình lòng máng xếp thành hoa nhị. Quả là một quả kép bên trên có
chồi ngọn và có nhiều loại chồi xếp dọc theo trục cây.
- Rễ dứa : toàn bộ hệ thống rễ của cây dứa trưởng thành nằm trong lòng đất với
độ sâu từ 0 ÷ 15 cm, ở độ sâu 30 cm có vài rễ.
- Thân dứa : có hình chùy, dài ngắn tùy giống, thường thì từ 20 ÷ 30 cm, giống
Queen thường ngắn hơn giống Cayene. Ngọn thân to hơn phần gốc, ngọn ở giống
Cayene thường từ 5 ÷ 5,5 cm, ở giống Queen hơi bé hơn ngọn chỉ có đường kính từ
4 ÷ 5 cm, gốc 2 ÷ 2,5 cm.
- Lá dứa : có hình mũi lao,gốc lá phình ra ở lá già hay nhọn ở lá non. Lá dứa có
hình lòng máng xếp thành hình hoa nhị. Số lượng lá thay đổi theo giống, nếu để tự
nhiên toàn vòng đời cây có thể đạt 50 ÷ 120 lá.
- Quả dứa : qua khảo sát quả dứa chín bình thường nặng 1 ÷ 1,7 kg, trong sản
xuất thì duy trì 1 ÷ 1.3kg, độ dài 20 cm và đường kính khỏang 14 cm.

Hình 1: Cây dứa.
Một số nhóm và giống dứa phổ biến :
- Nhóm Cayene
- Nhóm Queen ( victoria ) : Hoàng Hậu
- Nhóm Spanish ( Tây Ban Nha )
- Nhóm Abacaxi
- Abalka : dứa của Florida trái lớn, ruột vàng
3


- Pernambuco : là dứa xuất khẩu tươi của Brasil
- Sugar loaf : trái nhỏ, ngọt, nhiều nước, ít xơ...
- Monte Lirio : trồng ở Nam Mỹ, lá hoàn toàn không gai, trái bầu, ruột
trắng, rất thơm hương vị đặc biệt...
2.4.Tính chất cơ lý của đất :
2.4.1.Thành phần cơ học của đất :
Thành phần cơ học của đất là tỷ lệ các cấp hạt có kích thước này hay kích thước
khác chứa trong đất.
Phân biệt ba cấp hạt trong đất :
- Cát : hạt có kích thước từ 0,05 ÷ 1 mm.
- Limông : hạt có kích thước từ 0,001 ÷ 0,005 mm.
- Sét : hạt có kích thước nhỏ hơn 0,001 mm.
Thành phần cơ học của đất có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình làm việc của máy
làm đất. Nếu số phần tử hạt nhỏ chứa trong đất càng nhiều thì đất càng nặng, theo
thành phần cơ học của đất chia ra :
- Đất có thành phần cát trong đất chiếm 90%
- Đất cát pha có thành phần cát chiếm 60 ÷ 90%
- Đất thịt có thành phần cát chiếm 25 ÷ 60%
- Đất sét có thành phần hạt có kích thước nhỏ hơn 0,02 mm chiếm trên 40%

2.4.2.Khối lượng của đất :
Người ta phân biệt hai loại khối lượng : khối lượng riêng và khối lượng thể tích.
Khối lượng riêng của đất được tính trên đơn vị thể tích không có khe hở tự
nhiên, nó thay đổi trong giới hạn 2,4 ÷ 2,8 kg/dm3.
Khối lượng thể tích được tính trên đơn vị thể tích đất tự nhiên, nó thay đổi trong
giới hạn 1 ÷ 1,5 kg/dm3. Khối lượng thể tích có quan hệ trực tiếp đến việc tính toán và
xác định chế độ làm việc của công cụ làm đất.
2.4.3.Độ ẩm :
Độ ẩm biểu thị lượng nước trong đất. Nó đặc trưng bởi lượng chứa nước trong
mỗi đơn vị khối lượng đất khô và được xác định bởi tỉ số sau :
w

qam  qkho
.100%
qkho

(2-1)

4


Độ ẩm có ảnh hưởng rất lớn đến các tính chất cơ lý khác của đất và trạng thái
của đất cũng thay đổi theo. Tùy theo độ ẩm mà đất sẽ ở trạng thái khô cứng đến nhão
và dẻo.
2.4.4.Độ chặt :
Độ chặt của đất là khả năng chống lại tác động cơ học của nó. Theo đó người ta
chia ra đất nặng cần một lực lớn để phá vỡ, đất nhẹ cần một lực nhỏ để phá vỡ, đất
trong bình nằm giữa hai loại trên.
Trong cơ giới hóa người ta phải nghiên cứu độ chặt hay ứng lực của đất để cải
tiến bánh xe máy kéo cho thích hợp. Độ chặt có thể đo bằng máy riêng và tính bằng

kg/cm2 , độ chặt của đất phụ thuộc vào thành phần cơ giới, độ ẩm. Đất khô nặng có độ
chặt lớn hơn đất ướt, cùng một loại đất khi ẩm tăng thì độ chặt giảm.
Độ chặt của đất khô (kg/cm2) ở độ sâu (cm)

Loại đất

(0-5)

(5-10)

(10-15)

(15-20)

(20-25)

7,4-20,5

9-22,5

15,8-22,3

17,2-27,3

23,9-29,9

5,4-17,9

6,9-20,2

13,1-23,3

15,3-24,7

16,9-23,5

Đất xám

4,5-16,1

6,5-19,5

14,6-28,4

22,5-35,1

28,1-38,6

Đất đỏ vàng

3,5-14,1

16-17

10-26,2

15-28,9

16,4-33,8

Đất phù sa thịt
nặng
Đất phù sa thịt
trung bình

Bảng 1: Độ chặt của một số loại đất.
2.4.5.Hệ số ma sát :
Trong quá trình làm đất do đất trượt trên bề mặt làm việc của máy và công cụ,
làm xuất hiện lực ma sát
F  f .N

Trong đó

(2-2)

N- áp lực trên bề mặt
f - hệ số ma sát – f  tg (  - góc ma sát)

Lực ma sát vừa đóng vai trò tiêu cực, vừa đóng vai trò tích cực

5


Vai trò tích cực lực ma sát là ở chỗ ma sát làm tăng lực bám của bánh xe với đất,
giảm trượt của bánh xe...Vai trò tiêu cực của lực ma sát là làm tăng lực cản kéo, làm
tăng quá trình mài mòn bề mặt làm việc...
Hệ số ma sát phụ thuộc chủ yếu vào trạng thái của bề mặt tiếp xúc, cụ thể trong
trường hợp máy làm đất như cày, bừa, ban đất...là trạng thái bề mặt làm việc của máy,
trạng thái đất, loại đất, vật liệu chế tạo bộ phận làm việc, áp lực riêng trên bề mặt tiếp
xúc và vận tốc trượt.

2.4.6.Tính mài mòn của đất :
Là khả năng mài mòn kim loại khi làm đất, được đặc trưng bởi khối lượng kim
loại mà bộ phận làm việc bị mòn khi thực hiện một khối lượng công việc nhất định.
Lưỡi và bề mặt làm việc của máy nông nghiệp bị mòn là do những hạt cứng của
đất làm xước kim loại. Trong số các khoáng chất tạo nên đất có Thạnh Anh là cứng
nhất, Thạnh Anh có chứa nhiều trong đất cát. Bởi vậy, tính mài mòn của đất cát cao
hơn đất thịt. Và lưỡi phay cũng bị mài mòn nhiều hay ít tùy thuộc vào từng loại đất.
2.5. Phay đất:
2.5.1. Sự làm việc của máy phay đất :
a. Quỹ đạo chuyển động tuyệt đối của bộ phận làm việc :
Trong quá trình làm việc của phay một điểm bất kỳ của bộ phận làm việc sẽ thực
hiện một chuyển động phức tạp, bao gồm: chuyển động tịnh tiến theo máy kéo và
chuyển động quay tương đối quanh trục phay.
Ta xem hai chuyển động này là đều. Để thành lập phương trình của quỹ đạo
chuyển động một điểm trên bộ phận làm việc có bán kính R và vận tốc góc  , ta đặt
phay vào hệ tọa độ x0y, gốc ở 0. Dễ dàng nhận thấy ngay quỹ đạo chuyển động của nó
có dạng trôcôít, và phương trình thông số của đường cong ấy là :
x  VM t  R. cos t 

y  R(1  sin t ) 

(2-3)

Khi lưỡi phay đi vào trong đất với độ sâu làm việc a, nghĩa là y=a, thì góc quay
 o  to sẽ là (hình 2)

6


Hình 2 : Quỹ đạo chuyển động tuyệt đối của bộ phận làm việc

sin  o  1 

a
R

(2-4)

Điều kiện để phay có thể làm việc được là khi lưỡi phay bắt đầu vào trong đất
vận tốc lưỡi phay phải cùng chiều với hướng quay của nó. Giả sử, khi bắt đầu chạm
đất vận tốc có hướng đứng thẳng lúc bấy giờ :
dx
 VM  R sin  o  0
dt

(2-5)

VM 1

R 

(2-6)

Và ta có :
sin  0 



R
VM

(2-7)

Từ biểu thức (2-4) ta có thể viết :


R
Ra

(2-8)

Ta thấy rằng giá trị   1 , nghĩa là vận tốc quay sẽ lớn hơn vận tốc tịnh tiến. Tùy
thuộc vào độ chênh lệch này mà ta sẽ có độ phay sâu khác nhau; thật vậy, cũng từ
công thức (2-4), ta cũng có thể viết :
a  R (1  sin  o )

(2-9)

1
a  R (1  )

(2-10)



7


Như vậy, với độ phay sâu theo yêu cầu nông học cho trước ta có thể chọn giá trị
 tương ứng. Tuy nhiên, giá trị  còn tùy thuộc vào nhiều yếu tố khác của phay, ta sẽ

lần lượt xét sau.
b. Độ cung cấp cho lưỡi phay :
Khoảng cách giữa hai điểm đi vào đất của hai lưỡi phay kế tiếp nhau lắp trên
một đĩa gọi là độ cung cấp cho lưỡi phay. Độ cung cấp x z sẽ xác định bề dày lớp đất
thái được, độ tươi và hao phí năng lượng phay.
Ta gọi T- thời gian quay một vòng của trống phay, ta có :
T

2

(2-11)



Đoạn đường máy đi được sau thời gian T là :
xv  VM .

2





2R

(2-12)



Nếu trên một đĩa của trống phay có lắp z lưỡi phay, thì

xz 

2R
z

(2-13)

Tiết diện của lớp đất thái được của mỗi lưỡi phay là phần có gạch trên (hình 3),
nó được giới hạn bởi hai phần đường cong quỹ đạo lưỡi phay.

Hình 3 : Độ cung cấp cho lưỡi phay
Độ dày lớp đất thái được theo hướng bán kính R. Dễ dàng thấy rằng  có trị số
lớn nhất ở điểm tiếp xúc A0 của lưỡi phay trước.
Có thể tính gần đúng giá trị  max (theo A.D.Dalin)
8


 max  x z . cos  0

(2-14)

Nếu giá trị
cos  0 

2a a 2

R R2

(2-15)

 max  x z .

2a a 2

R R2

(2-16)

Thì ta có

Công thức trên đây chứng tỏ rằng độ dày  max sẽ giảm với việc giảm

a
(luôn
R

luôn nhỏ hơn 1) nghĩa là khi giảm độ sâu a, hoặc bán kính R, sẽ tăng độ làm nhỏ đất.
Theo B.D.Đôkin để phay có thể làm tươi đất, nên lấy:
a
 0,7  0,8
R

(2-17)

c. Chọn chỉ số  :
Lúc phay làm việc, trên đáy luống tạo thành những gờ có độ cao hB. Trị số hB
phụ thuộc vào độ cung cấp xz và chế độ làm việc của phay.Với quan điểm nông học,
sự tồn tại của gờ trên đáy luống là không có lợi. Thường người ta hạn chế độ cao hB
theo yêu cầu nông học. Nếu giá trị của hB ta có thể tính chỉ số  .
Từ (hình 3) ta có hoành độ của điểm B như sau :

xB  x1 

1
xz
2

(2-18)

Trong đó x1=hoành độ của đầu cuối lưỡi khi  


2

.

Theo phương trình (2-5), ta có thể viết tọa độ điểm B như sau :
xB  VM t B  R cos t B

(2-19)

y B  hB  R(1  sin t B )

Kí hiệu t B   B ta tìm được :
tB 

B
R
; xB   B  R cos  B ; hB  R(1  sin  B )



(2-20)

Mặt khác, vì :
x1  VM

2





R 
.
 2

(2-21)

Nên ta cũng có :
9


xB  x1 

R 1 1
1
xz 
(  )
 2 z
2

(2-22)

Để tìm   f (hB ) , ta có hệ thống phương trình
1 1

(  )   B   cos  B 
2 z


hB  R(1  sin  B )

(2-23)

Trong đó :  B -góc quay của trống khi lưỡi phay đến vị trí B
Từ phương trình thứ 2 của (2-23), ta có :
sin  B  1 

hB
R

(2-24)

Từ đó :
 B  arcsin(1 

hB
)
R

(2-25)

Và
cos  B 

1
2 RhB  hB2
R

(2-26)

Đưa giá trị của  B và cos  B vào phương trình thứ nhất của (2-23), và tính giá trị
của  :
h
1 1
(  )  arcsin(1  B )
R
 2 z
1
2
2 RhB  hB
R

(2-27)

Theo biểu thức (2-27), ta có thể tính giá trị của  theo độ cao hB đã cho. Như
vậy, ta có thể tìm vận tốc của trống phay cần thiết phù hợp với vận tốc của máy đã
chọn sẵn.
Trong thực tế độ cao hBtt nhỏ hơn hBlt lý thuyết, bởi vì khi dao làm việc trong đất
sẽ phá vỡ các gờ, và hBtt = hBlt

Theo B.D.Đôkin, hệ số k dao động trong khoảng từ 0,5 đến 1
2.5.2. Lý thuyết về lưỡi phay :
Khi phay làm việc, lưỡi phay sẽ thái đất thành từng lớp đất mỏng. Khả năng thái
đất của phay được xác định bởi các góc cắt trước (hay góc lưng)  và góc cắt sau 
của lưỡi phay (hình 4). Hai góc này phục thuộc vào góc đặt  giữa bề mặt lưỡi phay
với đường kính trống phay của lưỡi phay và góc mài i.
10


Hình 4 : Các góc của lưỡi phay
Trong quá trình làm việc, lưng lưỡi phay không được tỳ vào đất vì như thế phay
sẽ khó ăn sâu, tăng lực cản, hạ thấp chất lượng làm đất phay chóng mòn.
Đồng thời bụng lưỡi phay cũng không nên tỳ vào lớp đất đã phay nhiều quá, sẽ
làm cho đất bị tung tóe (nếu là đất tơi) hoặc làm dí đất (nếu là đất có độ ẩm cao).
Trên (hình 4), dễ dàng nhận thấy rằng góc lưng  , có trị số nhỏ nhất khi lưỡi
phay bắt đầu đi vào lớp đất và tăng dần cho đến khi ra khỏi đất. Điều kiện chọn góc
đặt  thích hợp là tại điểm A0, lưỡi phay bắt đầu đi vào đất, phải có :
x A0  xB0

(2-28)

Từ hệ phương trình (2-5), ta có thể tìm được hoành độ x A như sau. Vì :
0

sin t A0 

Ra
R

(2-29)

Nên
t A0 

1



. arcsin

Ra
R

(2-30)

Và R cos 
t A0  R 2  ( R  a ) 2  2 Ra  a 2

(2-31)

Cuối cùng
x A0 

VM



. arcsin

Ra

 2 Ra  a 2
R

11

(2-32)


Điểm B0 cách tâm 0 của trống phay một khoảng R1 và quay sau A0 một góc  .
Phương trình quỹ đạo điểm B0 có thể viết dưới dạng :
xB  VM .t B  R1 cos(t B   )

y B  R1[1  sin(t B   )]


(2-33)

Vì :
sin(t B   ) 

Ra
R1

(2-34)

Nên :
t B0 

1



(arcsin

Ra
)
R1

(2-35)

Và
R1 cos(t B 0   )  R12  ( R  a ) 2

(2-36)

Cuối cùng :
xB0 

VM



(arcsin

Ra
  )  R12  ( R  a) 2
R

Giá trị của  nhỏ nên có thể lấy  

(2-37)

2b
trong đó b – bề rộng của lưỡi trên
R1  R

hình vẽ b=AB.
Cân bằng hai biểu thức (2-32), (2-37), ta sẽ có phương trình sau đây :
2 Ra  R 2  R12  ( R  a ) 2 

1 
Ra
2b
Ra
 (2-38)
R arcsin

 arcsin
 
R1
R1  R
R 

Điều kiện (2-38), sẽ cho phép ta tính R1 phụ thuộc vào các thông số đã chọn
trước. Từ đó có thể suy ra góc  của lưỡi phay :
cos  

R 2  b 2  R1
2 Rb

(2-39)

Một số dạng lưỡi phay điển hình: Lưỡi thẳng hình A, lưỡi cong phải hình B, lưỡi
cong trái hình C, lưỡi bẻ đuôi hình D và lưỡi gấp khúc hình E.

12


A

B

D

C

E

Hình 5 : Các dạng lưỡi phay
2.5.3. Trống phay :
a. Đường kính trống phay :
Trống phay có đường kính nhỏ sẽ hạ thấp trị số momen quay, và tránh được việc
đẩy kéo. Mặt khác phải đảm bảo khi làm việc các bộ phận truyền lực, đĩa lắp lưỡi
phay...không sát mặt đồng và bảo đảm tốc độ quay ở đầu lưỡi phay.
Thông thường người ta chọn :
D  3amax

(2-40)

b. Nguyên tắc bố trí lưỡi phay trên trống :

Các lưỡi phay bố trí trên trống phải bảo đảm các yêu cầu sau:
 Lực tác động lên phay thay đổi trong giới hạn nhỏ.
 Phay không dính đất.
 Đảm bảo cho phay đi thẳng không bị xoay.
Để đạt được các yêu cầu trên phải bố trí theo nguyên tắc sau:
 Các lưỡi phay sẽ lần lượt đi vào đất với các khoảng góc bằng nhau, để làm
cho lực cản tác dụng lên phay thay đổi trong giới hạn nhỏ. Thông thường
người ta bố trí theo đường xoắn ốc.
 Khoảng cách góc giữa các lưỡi phay phải lớn để đảm bảo trống phay
không bị dính đất.
 Các lưỡi phay đối xứng hai bên trục dọc của phay đồng thời cắt đất đảm
bảo cho máy kéo và phay đi thẳng tuốt.
2.5.4. Công chi phí cho phay đất :
13


Công chi phí cho phay đất lớn hơn cày bừa vì rằng diện tích cắt trên đơn vị thể
tích tăng lên cao hơn.
Giống như cày bừa rất khó xác định chính xác công chi phí cho phay. Ta có thể
đưa ra một số cách tính cùng chi phí như sau :
Công riêng-công chi phí cho một đơn vị thể tích đất đã phay được theo :
A' 

A M 2

Nm/m3
V 2axz B

(2-41)

Trong đó :
A  M 2 -công chi phí cho việc phay đất trong một vòng của trống.

V- thể tích đất phay được sau một vòng quay của trống.
M- momen quay trên trục phay.
Z- số lượng phay
a-độ sâu phay.
xz- độ cung cấp cho lưỡi phay.
B- bề rộng làm việc của phay.
Theo G.Bêrônatski công riêng A’ bao gồm công chi phí cho lực cản của đất A’c ,
trị số của nó không phụ thuộc vào vận tốc cắt và cho việc chuyển đến đất một động
năng A’đ . Ta có thể viết :
A’=A’c +A’đ

(2-42)

’

Công A đ tỷ lệ với bình phương của vận tốc, ta có thể viết :
A’=A’c +av.v2

(2-43)

Trong đó : av- hệ số phụ thuộc vào hình dạng của bộ phận làm việc-Ns2/m2
Công suất chi phí cho phay đất bao gồm ba thành phần :
AM – để di chuyển máy trên đồng.
Ab – để làm biếng dạng đất.
At – để làm tung lát đất.
A=AM +Ab +At

(2-44)

Thành phần thứ nhất xác định từ biểu thức
AM  10 2 fQ

(2-45)

Trong đó :
Q – trọng lượng của máy (kG)
14


v – vận tốc chuyển động làm việc (m/s)
f – hệ số lăn (f=0,15 ÷ 0,2)
Thành phần thứ hai tính theo công thức (kw)
Ab 

10 4
k .c.c.Z .n
6

(2-46)

Trong đó :
k – lực cản riêng biến dạng đất, Mpa.
c - tiết diện lát đất, cm2.
a - độ sâu làm việc, cm.
z – số lưỡi phay trên trống phay.
n – số vòng quay trống phay, vòng/ph.
Thành phần này có giá trị lớn nhất.

Thành phần thứ ba tìm từ biểu thức (kw)
At  5.10 4  .Qd q2

(2-47)

Trong đó :
 - hệ số phay tung đất phụ thuộc vào dạng lưỡi phay (0,75 ÷ 1)
Qd - khối lượng đất tung sau một giây, m2/s

 q - vận tốc quay của trống, m/s

Khối lượng đất Qd  Blv .s.z.a.
Trong đó :
Blv - bề rộng làm việc của phay, m

s – độ cung cấp trên một lưỡi phay, m
z – số lưỡi trên một đĩa
a –độ sâu làm việc, m
 - khối lượng 1m3 đất, kg

Giữa công chi phí cần thiết cho phay, tốc độ làm việc, độ phay sâu, cũng như số
vòng quay trong một phút có quan hệ gắn bó nhau.
Sau đây là một vài kết quả thực nghiệm biểu thị : bằng đồ thị các quan hệ đó
(theo giáo sư M.Tsuchiya- trường đại học Yamgata).

15


Hình 6 :
a)mối quan hệ giữa công suất và độ sâu

b)quan hệ giữa lực cản riêng và độ sâu
Trên (hình 6) trình bày mối quan hệ giữa công suất và lực cản riêng phụ thuộc
vào độ phay sâu, ta nhận thấy :
-công cần thiết tăng lên theo độ phay sâu và tốc độ làm việc (hình 7a)
-lực cản riêng coi như không phù hợp với loại đất, nhưng nó thay đổi do thay đổi
độ phay sâu, tốc độ làm việc và vận tốc cắt (số vòng quay). Lực cản riêng nhỏ nhất khi
độ phay sâu 12cm và khi tốc độ làm việc tăng lên.

a)

b)
Hình 7 :

a)quan hệ giữa công suất và tốc độ cắt của đầu lưỡi cắt
b)công suất phay và chuyển dịch cần thiết trong quá trình làm việc
16