NGHIÊN CỨU BỘ PHẬN CẮT HOM CHO MÁY TRỒNG KHOAI MÌ TỰ ĐỘNG

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

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU BỘ PHẬN CẮT HOM CHO MÁY TRỒNG
KHOAI MÌ TỰ ĐỘNG

Họ và tên sinh viên: NGUYỄN THANH DANH
Ngành: CƠ KHÍ CHẾ BIẾN VÀ BẢO QUẢN NSTP
Niên khóa: 2009 – 2013

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 6/2013

1 
 


NGHIÊN CỨU BỘ PHẬN CẮT HOM CHO MÁY TRỒNG KHOAI
MÌ TỰ ĐỘNG

Tác giả

NGUYỄN THANH DANH

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng Kỹ sư Ngành Cơ khí chế
biến và bảo quản nông sản thực phẩm

Giáo viên hướng dẫn:
Tiến sĩ. Nguyễn Như Nam

Tháng 6 năm 2013

2 
 


CẢM TẠ
Em xin chân thành cảm tạ:
Ban Giám Hiệu Trường Đại học Nông Lâm TPHCM
Ban chủ nhiệm Khoa Cơ khí – Công nghệ cùng toàn thể quý thầy cô đã
tận tình, tận tâm dạy dỗ và truyền đạt cho chúng em những kiến thức quý báu
trong suốt thời gian học tập tại trường.
Em xin chân thành cảm ơn:
Thầy Tiến sĩ Nguyễn Như Nam, giảng viên Khoa Cơ khí – Công nghệ
Trường Đại học Nông Lâm TPHCM đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đề tài này.
Tập thể sinh viên lớp DH09CC đã nhiệt tình giúp đỡ và đóng góp ý kiến
trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài này.

3 
 


TÓM TẮT
Đề tài “ Nghiên cứu bộ phận cắt hom cho máy trồng khoai mì tự động”
được tiến hành tại xưởng cơ khí của Bộ môn Máy sau thu hoạch và chế biến từ
tháng 2 năm 2013 đến tháng 6 năm 2013.
Kết quả thực hiện:
 Lựa chọn được nguyên lý cắt hom theo kiểu dao quay lưỡi thẳng hướng
tâm hai trống dao
 Tính toán thiết kế và chế tạo thành công bộ phận cắt hom đạt được yêu

cầu nông học mà cây khoai mì đặt ra.

4 
 


MỤC LỤC
Trang
Trang tựa ................................................................................................................... i
Cảm tạ ...................................................................................................................... ii
Tóm tắt ................................................................................................................... iii
Mục lục.................................................................................................................... iv
Danh sách các hình................................................................................................. vii
Danh sách các bảng ................................................................................................. ix
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU ........................................................................................... 1 
1.1.Đặt vấn đề ....................................................................................................... 1 
1.2.Mục đích đề tài ............................................................................................... 2 
1.3.Nội dung nghiên cứu....................................................................................... 2 
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN.................................................................................... 3 
2.1.Đối tượng nghiên cứu ..................................................................................... 3 
2.1.1.Cây khoai mì (cây sắn) ............................................................................ 3 
2.1.1.1.Lịch sử phát triển ............................................................................... 3 
2.1.1.2.Công dụng của cây khoai mì .............................................................. 4 
2.1.1.3.Yêu cầu nông học hom giống khoai mì ............................................. 5 
2.1.1.4.Một số tính chất cơ lý của cây khoai mì làm hom trồng.................... 6 
2.1.2.Bộ phận cắt hom giống kiểu dao quay lưỡi thẳng hướng tâm hai trống
dao. ................................................................................................................... 6 
2.1.2.1.Cơ sở lý thuyết quá trình cắt thái vật thể ........................................... 6 
2.1.2.2.Cấu tạo ............................................................................................. 12 
2.1.2.3.Nguyên lý làm việc .......................................................................... 13 

2.2.Các kết quả nghiên cứu ở trong và ngoài nước về đối tượng nghiên cứu ... .13 

5 
 


2.2.1.Các kết quả nghiên cứu ở trong nước về đối tượng nghiên cứu ............ 13 
2.2.2.Các kết quả nghiên cứu ở ngoài nước về đối tượng nghiên cứu ............ 19 
2.3.Ý kiến thảo luận và nhiệm vụ nghiên cứu .................................................... 20 
2.3.1.Ý kiến thảo luận ..................................................................................... 20 
2.3.2.Nhiệm vụ nghiên cứu ............................................................................. 21 
CHƯƠNG 3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................ 22 
3.1.Nội dung nghiên cứu..................................................................................... 22 
3.2.Phương pháp nghiên cứu .............................................................................. 22 
3.2.1.  Phương pháp thiết kế mô hình bộ phận cắt hom giống khoai mì kiểu dao
quay lưỡi thẳng hướng tâm hai trống dao ...................................................... .22 
3.2.2. . Phương pháp chế tạo mô hình bộ phận cắt hom giống khoai mì kiểu dao
quay lưỡi thẳng hướng tâm hai trống dao ...................................................... .22 
3.2.3.Phương pháp khảo nghiệm ..................................................................... 23 
3.2.3.1.Các thông số khảo nghiệm ............................................................... 23 
3.2.3.2.Dụng cụ và phương pháp đo ............................................................ 23 
3.2.3.3.Phương pháp bố trí thí nghiệm ........................................................ 24 
3.2.3.4.Phương pháp xử lý số liệu ............................................................... 24 
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................... 25 
4.1Cơ sở thiết kế ................................................................................................. 25 
4.1.1Các dữ liệu thiết kế ................................................................................. .25 
4.1.2Xác định bộ phận cắt hom giống khoai mì kiểu sao quay lưỡi thẳng
hướng tâm hai trống dao.................................................................................. 25 
4.2Tính toán thiết kế mô hình bộ phận cắt hom giống khoai mì kiểu sao quay
lưỡi thẳng hướng tâm hai trống dao.................................................................... 26 

4.2.1Tính toán các thông số hình học cho mô hình bộ phận cắt hom giống
khoai mì kiều sao quay lưỡi thẳng hướng tâm hai trống dao .......................... 26 
4.2.2Tính toán các thông số động học cho mô hình bộ phận cắt hom giống
khoai mì kiểu sao quay lưỡi thẳng hướng tâm hai trống dao .......................... 35 

6 
 


4.2.3 Tính toán các thông số động lực học cho mô hình bộ phận cắt hom giống
khoai mì kiểu sao quay lưỡi thẳng hướng tâm hai trống dao .......................... 36 
4.3Công nghệ chế tạo.......................................................................................... 37 
4.3.1Công nghệ chế tạo dao cắt hom .............................................................. 37 
4.3.2Công nghệ chế tạo trục trống dao cắt hom .............................................. 38 
4.3.3Công nghệ chế tạo trống cắt hom ............................................................ 39 
4.3.4Công nghệ chế tạo khung máy ............................................................... .41 
4.3.5Công nghệ chế tạo bộ phận truyền động ................................................. 42 
4.3.6Công nghệ lắp rắp.................................................................................... 43 
4.3.7Công nghệ sơn máy ................................................................................. 44 
CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ ĐỀ NGHỊ ................................................................ 45 
5.1Kết luận .......................................................................................................... 45 
5.2Đề nghị ........................................................................................................... 45 
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 46 

 
 
 
 
 
 

 
 
 

7 
 


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1

Hình ảnh về cây khoai mì.

Hình 2.2

Lưỡi dao cắt thái

Hình 2.3

Thí nghiệm cắt trượt của V.P.Goriatxkin

Hình 2.4

Sơ đồ dịch chuyển tương đối của dao với vật liệu

Hình 2.5

Góc cắt thái

Hình 2.6

Sơ đồ cấu tạo của bộ phận cắt hom giống kiểu dao quay lưỡi thẳng
hướng tâm hai trống dao

Hình 2.7

Sơ đồ cấu tạo bộ phận cắt hom mía trên máy trồng mía từ nguyên
liệu cây hom

Hình 2.8

Lực tác động lên dao trong quá trình cắt hom mía ở trống 1.

Hình 2.9

Lực tác động lên dao trong quá trình cắt hom mía ở trống 2.

Hình 2.10 Sơ đồ hình học xác định độ biến dạng của hom trong quá trình cắt.
Hình 2.11 Mô hình thực nghiệm bộ phận cắt kiểu dao quay lưỡi thẳng hướng
tâm hai trống dao của R.N.S. Yaday, D. Chaudhuri, M.P. Sharma,
P.R. Kamthe và A. Tajuddin.
Hình 2.12 Bộ phận cắt kiểu dao quay lưỡi thẳng hướng tâm hai trống dao
phục vụ thực nghiệm của R.N.S. Yaday, D. Chaudhuri, M.P.
Sharma, P.R. Kamthe và Tajuddin.
Hình 2.13 Kết quả nghiên cứu thực nghiệm của R.N.S Yaday, D. Chaudhuri,
M. P. Sharma, P. R . Kamthe và A. Tajuddin.
Hình 4.1

Thông số hình học trục 1

Hình 4.2

Thông số hình học khung máy.

8 
 


Hình 4.3

Dao cắt hom

Hình 4.4

Thông số hình học của dao cắt hom

Hình 4.5

Trục 1

Hình 4.6

Trống cắt hom

Hình 4.7

Thông số hình học của trống cắt hom

Hình 4.8

Khung máy

9 
 


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1

Đặc tính nông học của một số giống khoai mì.

Bảng 2.2

Kết quả thí nghiệm cắt trượt (theo V.P.Goriatxkin).

Bảng 2.3

Bảng khảo sát biến thiên biến dạng cắt của hom

Bảng 4.1

Thông số động cơ

Bảng 4.4

Các thông số cơ bản của bộ truyền bánh răng trụ

Bảng 4.3

Thông số của ổ lăn

10 
 


CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU
 
 

1.1.

Đặt vấn đề
Sắn còn gọi là khoai mì, là cây bụi thuộc thân mộc thuộc họ Đại kích

(Euphorbiaceae) có nguồn gốc từ Nam Mỹ. Ngày nay, sắn được trồng làm cây
lương thực tại nhiều nước nhiệt đới và cận nhiệt đới do củ có nhiều tinh bột. Cây
sắn cao trung bình từ 2-3m, tán rộng có đường kính 50-100 cm. Lá sắn có thể
dùng làm thức ăn chăn nuôi gia súc. Củ sắn dài 20-50 cm.
Sắn hiện được trồng trên 100 nước có khí hậu nhiệt đới và cận nhiệt đới
thuộc ba châu lục: châu Á, châu Phi và châu Mỹ Latinh. Tổ chức Lương thực và
Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc xếp sắn là cây lương thực quan trọng ở các nước
đang phát triển sau lúa gạo, ngô và lúa mì. Tinh bột sắn là một thành phần quan
trọng trong chế độ ăn của hơn một tỷ người trên thế giới. Đồng thời, sắn cũng là
cây thức ăn gia súc quan trọng tại nhiều nước trên thế giới và cũng là cây hàng
hóa xuất khẩu có giá trị để chế biến bột ngọt, bánh kẹo, mì ăn liền, ván ép, bao bì,
màng phủ sinh học và phụ gia dược phẩm.
Hiện nay ở cao nguyên Trung Bộ và miền Đông Nam Bộ ở nước ta, cây
khoai mì đã được canh tác ở quy mô vừa và lớn. Song, khác với các cây trồng
khác như: cây lúa, cây bắp,… đã có quy trình cơ giới hóa canh tác cây trồng tương
đối hoàn chỉnh. Riêng đối với cây khoai mì, cả quy trình sản xuất nói chung cũng

như khâu trồng nói riêng, đa số thực hiện theo phương pháp thủ công có năng suất
thấp, chi phí nhân công cao và khó đảm bảo tính thời vụ ở quy mô lớn. Do đó, để
canh tác khoai mì với quy mô vừa và lớn, một yêu cầu cấp thiết đặt ra là phải tiến
hành cơ giới hóa, đưa máy móc vào trong sản xuất từ khâu trồng, chăm sóc, thu
hoạch đến chế biến. Hiện nay, máy trồng khoai mì đã được nghiên cứu và đưa ra
nhiều mẫu. Nhưng về năng suất vẫn chưa được cao, do đó cần phải nghiên cứu
thêm để nâng cao năng suất của máy nhằm giảm chi phí đặc biệt là ở khâu cắt
hom.

11 
 


Được sự đồng ý của ban chủ nhiệm Khoa Cơ Khí Công Nghệ, với sự
hướng dẫn tận tình của thầy TS. Nguyễn Như Nam đã giúp tôi thực hiện nghiên
cứu đề tài:” NGHIÊN CỨU BỘ PHẬN CẮT HOM CHO MÁY TRỒNG KHOAI
MÌ TỰ ĐỘNG”.
1.2.

Mục đích đề tài
Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu cơ bản bộ phận cắt hom cho máy trồng

khoai mì tự động làm cơ sở tính toán thiết kế và chế tạo máy trồng khoai mì.
1.3.

Nội dung nghiên cứu



Tìm hiểu kỹ thuật canh tác cây khoai mì.



Tìm hiểu về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bộ phận cắt hom giống
kiểu dao quay lưỡi thẳng hướng tâm hai trống dao



Tính toán thiết kế và chế tạo bộ phận cắt hom giống kiểu dao quay lưỡi
thẳng hướng tâm hai trống dao

12 
 


CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN
 
 

2.1.

Đối tượng nghiên cứu

2.1.1. Cây khoai mì (cây sắn)
2.1.1.1.

Lịch sử phát triển

Hình 2.1. Hình ảnh về cây khoai mì.
Cây khoai mì có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới của châu Mỹ La tinh ( theo

Crantz, 1976) và được trồng cách đây khoảng 5.000 năm (CIAT, 1993). Trung
tâm phát sinh cây khoai mì được giả thiết tại vùng đông bắc của nước Brasil thuộc
lưu vực sông Amazon, nơi có nhiều chủng loại khoai mì trồng và hoang dại ( theo
De Candolle 1886; Rogers, 1965). Trung tâm phân hóa phụ có thể tại Mexico và
vùng ven biển phía bắc của Nam Mỹ. Bằng chứng về nguồn gốc khoai mì trồng là
những di tích khảo cổ ở Venezuela niên đại 2.700 năm trước Công nguyên, di vật
thể hiện củ khoai mì ở vùng ven biển Peru khoảng 2000 năm trước Công nguyên,
những lò nướng bánh khoai mì trong phức hệ Malabo ở phía Bắc Colombia niên

13 
 


đại khoảng 1.200 năm trước Công nguyên, những hạt tinh bột trong phân hóa
thạch được phát hiện tại Mexico có tuổi từ năm 900 đến năm 200 trước Công
nguyên (Rogers 1963, 1965).
Hiện tại, cây khoai mì được trồng trên 100 nước của vùng nhiệt đới, cận
nhiệt đới, tập trung nhiều ở châu Phi, châu Á và Nam Mỹ, là nguồn thực phẩm của
hơn 500 triệu người (CIAT, 1993).
Cây khoai mì được người Bồ Đào Nha đưa đến Congo của châu Phi vào thế
kỷ 16. Tài liệu nói tới cây khoai mì ở vùng này là của Barre và Thevet viết năm
1558. Ở châu Á, cây khoai mì được du nhập vào Ấn Độ khoảng thế kỷ 17 ( theo
P.G. Rajendran et al, 1995) và SriLanka đầu thế kỹ 18 (W.M.S.M Bandara và M
Sikurajapathy, 1992). Sau đó, cây khoai mì được trồng ở Trung Quốc, Myamar và
các nước châu Á khác ở cuối thế kỷ 18, đầu thế kỷ 19 (Fang Baiping 1992. U
Thun Than 1992).
Cây khoai mì đựơc du nhập vào Việt Nam khoảng giữa thế kỷ 18, (Phạm
Văn Biên, Hoàng Kim, 1991). Hiện chưa có tài liệu chắc chắn về nơi trồng và năm
trồng đầu tiên. Cây khoai mì được canh tác phổ biến tại hầu hết các tỉnh của Việt
Nam từ Bắc đến Nam. Diện tích cây khoai mì trồng nhiều nhất ở vùng Đông Nam

Bộ, vùng Tây Nguyên, vùng núi và trung du phía bắc, vùng ven biển nam Trung
Bộ và vùng ven biển bắc Trung Bộ.
2.1.1.2.

Công dụng của cây khoai mì

Đối với nhiều nước khoai mì được xem như là cây dự trữ cứu đói, bổ sung
cho cây lúa trong những năm mất mùa. Về mặt lương thực, khoai mì là nguồn
cung cấp chất bột quan trọng cho người dưới hình thức củ tươi luộc chin, nấu với
gạo, khoai mì lát khô hay chế biến thành bột khoai, bột năng…
Bột mì sau khi chế biến là thức ăn tốt cho người, có thể thay thế một phần
gạo nếu biết chế biến và nấu nướng. Khoai mì cung cấp chất lượng bột và năng
lượng cho người không kém các hoa màu khác. Một số địa phương đã coi khoai
mì là cây chủ lực, sử dụng đến 40 – 50% là khoai mì trong bữa ăn hằng ngày.

14 
 


Ngày nay, trên thế giới đã sử dụng 102.587.000 tấn khoai mì được sản xuất
(chiếm 54,83%) làm lương thực thực phẩm. Mức sử dụng bình quân là 16,8
kg/người/năm. Ở châu Phi và một phần của châu Mỹ La tinh, khoai mì được sử
dụng như khẩu phần ăn hằng ngày. Hằng năm trên thế giới có khoảng hơn 300
triệu người dùng khoai mì làm lương thực chính.
Hiện nay ngoài giá trị làm lương thực, khoai mì là nguyên liệu để chế biến
thực phẩm.
Khoai mì là nguyên liệu thô phổ biến trong sản xuất tinh bột. Bột khoai mì
sử dụng trong công nghiệp thực phẩm (miến, mì sợi, mì ống, bánh tráng, mạch
nha, bột mì được sử dụng dùng làm bánh quy, bánh khoai mì, trộn với bột mì làm
bánh, kem…), làm giấy và trong công nghiệp dệt, sản xuất hồ dán, bột ngột, dược

phẩm, đồ dùng làm nhựa, một số dạng sản phẩm chế biến khác: Cồn…
Khoai mì là nguồn thức ăn gia súc (nuôi heo, trâu, bò, gà, vịt,…) dưới dạng
củ tươi, khô, bã khoai mì. Giá thành thức ăn từ khoai mì rẻ nên đem lại hiệu quả
kinh tế cho ngành chăn nuôi rõ rệt. Năm 2001, có khoảng 50.634.000 tấn khoai mì
dùng cho thức ăn chăn nuôi gia súc.
Khoai mì là mặt hàng xuất nhập khẩu dưới dạng lát khô, bột khô, dạng
viên…
2.1.1.3.


Yêu cầu nông học hom giống khoai mì

Chuẩn bị giống mì có năng suất cao: KM 60, KM 95, SM 937-26; KM 981, KM 98-5, KM 140, KM94 và các giống có năng suất trung bình từ 28 –
30 tấn, hàm lượng tinh bột từ 28% - 30%, dạng cây gọn.



Hom phải được lấy từ các cây to (đường kính hom trung bình từ 2,1 – 4
cm), khỏe, trên những cây mập, nhiều củ to, ít sâu bệnh và trên những đám
khoai mì tốt, đều cây.



Các mắt trên hom mì phải còn nguyên vẹn, không bị dập.



Thời gian bảo quản cây giống không quá 60.



Hom mì phải còn tươi, những cây giống không có nhựa ngày tính từ lúc thu
hoạch mủ hay mọc tược dài nên loại bỏ.

15 
 




Hom mì để trồng phải được lấy từ 1/3 ở đoạn giữa thân cây mì và khi cắt
hom phải dùng các dụng cụ sắt bén.



Xử lý hom trước khi trồng bằng cách nhúng vào các hỗn hợp diệt nấm.
Bảng 2.1. Đặc tính nông học của một số giống khoai mì
Đặc tính nông học

KM 94

SM 937-26

KM 98-1

KM 98-5

Nhóm khoai mì

Đắng

Đắng

Ngọt

Ngọt

Thời gian sinh trưởng

10 – 12

9 – 11

8 - 10

8 - 10

Năng suất củ tươi (tấn/ha)

38,6

38,2

37,5

39,1

Hàm lượng tinh bột(%)

28,6

28,5

27,6

28,3

(tháng)

2.1.1.4.

Một số tính chất cơ lý của cây khoai mì làm hom trồng



Chiều dài hom 15 – 20 cm



Đạt 4 – 6 mắt



Cây giòn, tương đối cứng, thân hình trụ, thẳng nghiêng, cong hay khúc
khuỷu, ở giữa có lõi xốp.



Bề mặt cây sần sùi

2.1.2. Bộ phận cắt hom giống kiểu dao quay lưỡi thẳng hướng tâm hai trống
dao
2.1.2.1.

Cơ sở lý thuyết quá trình cắt thái vật thể

Người đặt nền tảng cho việc nghiên cứu về quá trình cắt thái bằng lưỡi dao
là V.P. Gơriatskin (1936, [6]).
Quá trình cắt thái tạo ra lực cắt hay một áp suất riêng đáng kể giữa lưỡi dao
và vật liệu cắt, dẫn đễn sự phá huỷ mối liên kết giữa các phần vật liệu làm tách rời
chúng ra. Dao thực hiện quá trình cắt thái có dạng nêm phẳng hoặc nêm không
gian. Quá trình cắt thái bằng lưỡi dao phụ thuộc nhiều yếu tố như: hình dạng hình
học của dao (độ sắc, góc mài, chiều dày và dạng cạnh sắc của dao), đặc tính vật
liệu cắt (các tính chất cơ lý vật liệu cắt), các chế độ động học, động lực học của bộ
phận cắt, thái,v.v …

16 
 


Lưỡi dao có thể xem như đỉnh một góc nhị diện được tạo thành bởi những
mặt vát. Nếu khảo sát dao khi phóng đại lên thì thấy rằng: lưỡi dao không phải là
một đường thẳng hình học, bởi vì các mặt vát không cắt nhau để tạo thành góc nhị
diện. Nghĩa là lưỡi dao có độ dày nhất định.
Độ sắc của dao được xác định không phải bằng trị số của góc nhị diện tạo
thành bởi những mặt vát mà bằng bản thân chiều dày của lưỡi. Nếu nhìn vào
đường lưỡi dao khi phóng đại thì nó có dạng một đường răng cưa ít hoặc nhiều
(hình 2.2). Hình dạng răng cưa tạo thành do hai nguyên nhân sau đây:
+

Mặt vát được đúc bằng khuôn. Hạt của khuôn để lại những rảnh nhỏ và

giữa chúng là những gờ nổi. Giao tuyến của những mặt không phẳng không thể là
một đường thẳng và luôn luôn là một đường răng khía.
Be day cua luoi

Hình 2.2. Lưỡi dao cắt thái.
+

Nếu mài lưỡi rất sắc mà không có thép hạt mịn thì trong khi mài một số

tinh thể được giữ lại và nằm tại chỗ, một số lại tách ra và đó cũng là nguyên nhân
sinh ra dạng răng khía.

17 
 


Q

Hình 2.3. Thí nghiệm cắt trượt của V.P. Goriatxkin.
Sự cắt của dao ngoài tác dụng bề mặt vát nêm còn do chính bằng cạnh sắc
lưỡi dao. Nguyên lý cơ bản của việc cắt bằng lưỡi đã được V.P.Goriatxkin nghiên
cứu. Dụng cụ mà ông dùng để nghiên cứu là cân Robecval (hình 2.3).
V.P.Goriatxkin đã phân chia thành hai phương pháp cắt thái: cắt thái chặt
bổ (chặt) và cắt thái có trượt. Tương ứng với phương pháp đầu vt=0 còn phương
pháp thứ hai vt ≠0 (hình 2.4).

Q

P

P

R

A

B

Hình 2.4. Sơ đồ dịch chuyển tương đối của dao với vật liệu.
Quá trình khảo nghiệm bộ phận cắt thái cho thấy quá trình cắt thái có trượt
làm giảm lực cắt thái và tăng chất lượng thái. Thật vậy bằng cách thay đổi các quả
cân có trọng lượng thay đổi Ns và hành trình dịch chuyển tương đối của lưỡi dao

18 
 


trên vật liệu cho kết quả biểu diễn như bảng 2.1 và được mô tả bằng phương trình
có dạng: N3S=const hoặc S = A.e-N.
Bảng 2.2. Kết quả thí nghiệm cắt trượt (theo V.P.Goriatxkin)
STT

Khối lượng quả cân Ng
(g)

Hành trình tương đối của lưỡi
dao khi cắt đứt vật liệu S (mm)

1

600

1,5

2

500

2,0

3

400

8,0

4

300

20,0

5

200

100,0

6

100

160,0

Theo V.P. Gơriatskin thì cắt thái có trượt giảm được áp lực cắt thái có thể
thấy ở hai nguyên nhân cơ bản sau:
+

Bất cứ một cạnh sắc dao nào của lưỡi cũng không phải là một đường thẳng

mà trên kính hiển vi ta thấy đều có hình răng cưa. Nếu cắt không trượt thì dao đè
lên vật liệu, sơ bộ nén chặt trước khi phá huỷ, do đó làm tăng sức cản cắt của nó.
Nếu khi cắt, lưỡi dao trượt trên vật liệu thì các khía lồi sẽ lấy những phần tử vật
liệu, cố định những phần tử này dời khỏi chỗ. Giữa những phần tử nằm cạnh nhau
và xen kẻ nhau sẽ phát sinh ra ứng suất kéo pháp tuyến thay cho ứng suất nén. Đại
đa số các vật liệu (vật liệu mềm – đàn hôi, dẻo) khi chịu kéo, chịu cắt có sức cản
tức thời nhỏ hơn so với khi nén (ép). Nếu ta tạo sự trượt dọc của lưỡi vào quá trình
cắt thái thì sự phá huỷ mối liên hệ nguyên thuỷ các phần tử vật liệu bằng cách kéo
chứ không phải bằng cách nén.
+

Nguyên nhân thứ hai có tính chất hình học. Chúng ta khảo sát 1 cm chiều

dài của lưỡi dao và một dải vật liệu bị cắt chuyển dịch trên đó. Nếu dao chuyển
dịch thẳng góc với chiều dài của nó thì đoạn dao sẽ cắt vào vật liệu bị cắt một dải
có chiều dài bằng chiều dài của đoạn lưỡi dao đã cho. Nếu cắt có trượt do phải
chuyển dịch dưới một góc α đối với pháp tuyến, nên chiều dài dải vật liệu trên
1cm chiều dài lưỡi dao trở nên hẹp hơn. Điều này có nghĩa là cùng 1 cm chiều dài

19 
 


đoạn lưỡi dao thì cắt thái có trượt chỉ phá huỷ một lượng ít hơn các thớ hoặc hạt
vật liệu
V.I. Gơriatskin đã đưa ra khái niệm áp suất cắt thái riêng của lưỡi dao trên
vật thái đượcđịnh nghĩa theo công thức:
, (N/cm)
Trong đó:

(2.1) 

N – lực ép pháp tuyến của dao lên vật liệu, [N];
S – chiều dài đoạn lưỡi dao chìm vào vật thái, [cm];

Áp suất phụ thuộc vào độ sắc của dao, góc mài dao, các tính chất cơ lý của
vật thái, chế độ động học của dao,…


Độ sắc của dao:
Độ sắc của lưỡi dao được đo bằng bề dày y của cạnh sắc lưỡi dao. Yêu cầu

độ sắc y= 20  40 m . Nếu y  100 m coi như dao cùn, cắt thái khó khăn.


Góc cắt thái  :
Góc cắt thái  ảnh hưởng đến áp suất cắt thái. Góc này bẳng tổng của hai

góc: góc đặt dao  và góc mài  (hình 2.5).

ß

a

s

s

?

Hình 2.5. Góc cắt thái.

20 
 


Ta có  =  + .
Góc cắt thái  càng nhỏ thì áp suất cắt thái càng bé. Tuy nhiên, độ lớn góc
 phụ thuộc vào góc mài dao và góc đặt dao. Góc mài dao  nói chung cần nhỏ,

nhưng do điều kiện về độ bền nên ở máy thái rau, cỏ, rơm  =12 – 150 (riêng 
của tấm kê thái bằng 25 – 300), đối với máy thái củ quả  = 18 – 250.
Đối với góc đặt dao  phải tính toán sao cho lớp rau, cỏ, rơm khi được dao
thái xong và tiếp tục cuốn vào, sẽ không chạm vào mặt dao, nhằm tránh gây ma
sát vô ích.


Khe hở ở giữa cạnh sắc lưỡi dao và cạnh sắc tấm kê

Khe hở  càng bé thì hiệu quả cắt càng cao. Khe hở tối ưu đảm bảo sự cắt

xảy ra với lực ma sát tối thiểu của lớp vật liệu.
Các máy cắt thái kiểu đĩa có khe hở  1 mm. Các máy cắt thái kiểu trống
có khe hở  = 1,5 – 4,5 mm.


Điều kiện kẹp vật thái
Khảo sát điều kiện kẹp chặt vật thái khi cắt thái cho thấy rằng điều kiện cần

và đủ để kẹp chặt vật liệu là thoả mãn bất đẳng thức:
  2.min

(2.2)

Trong đó:  – góc hợp bởi cạnh sắc lưỡi dao thái và cạnh sắc tấm kê;
min – góc ma sát nhỏ nhất giữa dao, tấm kê với vật liệu thái.


Độ bền của vật liệu làm dao
Dao có chất lượng tốt thì lâu cùn, thái tốt, khi đó công để lưỡi dao nén lên

vật thái sẽ tốn ít hơn và công cản cắt thái cũng nhỏ hơn.


Độ bền và chất lượng của vật thái
Vật thái có độ bền cao thì khó cắt thái. Đặc biệt độ ẩm W của vật thái ảnh

hưởng đến áp suất cắt thái riêng q.


Vận tốc của dao thái
Vận tốc góc của dao thái ảnh hưởng đến quá trình cắt thái. Nếu vận tốc quá

lớn thì gây lên va đập, còn vận tốc quá bé thì công chi phí cho nén nhiều.


Điều kiện trượt của lưỡi dao trên vật thái

21 
 


Điệu kiện cắt thái có trượt của lưỡi dao trên vật thái được xác định trên cơ
sở phân tích vật lý quá trình cắt thái bằng lưỡi dao như sau:


(2.3)

Trong đó:
 – góc hợp bởi giữa thành phần vận tốc tuyệt đối v và thành phần pháp

tuyến vn, gọi là góc trượt;
 – góc ma sát giữa lưỡi dao và vật thái, còn gọi là góc cắt trượt.
2.1.2.2.

Cấu tạo

Bộ phận cắt hom mì gồm hai trống dao 1 quay ngược chiều nhau (hình
2.6). Để đảm bảo góc quay giữa hai trống không đổi, hai trống được truyền động

thông qua hai bánh răng ăn khớp ngoài. Trên mỗi trống dao lắp các dao cắt 3. Dao
cắt 3 là các dao lưỡi thẳng có bề mặt và cạnh sắc song song với trục trống dao.
Các dao này có thể điều chỉnh để đảm bảo quá trình cắt chập và không tì hay
chạm nhau khi chuyển động. Dao phân bố đều trên trống dao. Số lượng dao trên
trống có thể là 1, 2, 3, 4 dao. Số lượng dao tăng yêu cầu đường kính trống dao
cũng tăng.
1

3

4

Hình 2.6. Sơ đồ cấu tạo của bộ phận cắt hom giống kiểu dao quay lưỡi thẳng
hướng tâm hai trống dao.
1. Trục trống dao cắt hom; 2. Bộ phận truyền động bánh răng trụ răng thẳng;

22 
 


3. Dao cắt hom; 4. Ru lô kẹp.
2.1.2.3.

Nguyên lý làm việc

Khi mở máy, động cơ sẽ truyền động cho hộp số, thông qua bộ truyền động
xích và bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng 2 trống quay có đường kính bằng nhau
sẽ quay ngược chiều nhau. Trên 2 trống quay có bố trí các dao cắt và các rulô kẹp
khi bỏ hom mì vào nhờ chuyển động ngược chiều của 2 trống quay mà hom mì
được cắt thành từng đoạn theo yêu cầu nông học của cây khoai mì. Chiều dài của

hom phụ thuộc vào số dao bố trí trên trống và đường kính trống.
2.2.

Các kết quả nghiên cứu ở trong và ngoài nước về đối tượng nghiên cứu

2.2.1. Các kết quả nghiên cứu ở trong nước về đối tượng nghiên cứu
Bộ phận cắt kiểu dao quay lưỡi thẳng hướng tâm hai trống dao chỉ bắt đầu
được nghiên cứu vào năm 2008, khi nước ta nhập máy trồng mía từ nguyên liệu
cây hom từ Thái Lan. Trước đó ở trong nước chưa có bất cứ thông tin nào về bộ
phận cắt này. Ngay cả ở những công trình biên soạn, hay bất cứ tạp chí, tập san,
kỷ yếu hội nghị khoa học chuyên ngành ở trong nước không có một công trình
khoa học công bố hay giới thiệu về bộ phận cắt kiểu dao quay lưỡi thẳng hướng
tâm hai trống dao.
Từ mẫu máy trồng mía nhập, các nhà sản xuất cơ khí trong nước thực hiện
“thiết kế ngược”, hay chép mẫu về bộ phận cắt kiểu dao quay lưỡi thẳng hướng
tâm hai trống dao cho các máy trồng mía. Sản phẩm máy trồng mía có bộ phận cắt
kiểu dao quay lưỡi thẳng hướng tâm hai trống dao cho các máy trồng mía do trong
nước sản xuất đầu tiên phải kể đến công ty Cơ khí Tây Ninh. Từ mẫu máy của
công ty Cơ khí Tây Ninh, nhiều đơn vị sản xuất cơ khí trong nước tiếp tục “thiết
kế ngược” theo mẫu máy của công ty Cơ khí Tây Ninh đã “thiết kế ngược trước
đó”.
Đầu năm 2013, TS. Nguyễn Như Nam và ThS. Lê Văn Cựu, lần đầu tiên đã
có công bố những nghiên cứu đầu tiên về lý thuyết và thực nghiệm về bộ phận cắt
kiểu dao quay lưỡi thẳng hướng tâm hai trống dao với đối tượng cắt là cây mía tại

23 
 


Hội thảo cơ khí toàn quốc lần thứ 3 tổ chức tại trường đại học Công nghiệp Hà

Nội. Mô hình cắt được trình bày như hình 2.7.

 
Hình 2.7. Sơ đồ cấu tạo bộ phận cắt hom mía trên máy trồng mía
từ nguyên liệu cây hom.
Mô hình động lực học quá trình cắt khi bỏ qua lực quán tính, biểu diễn như
hình 2.8 và 2.9 lần lượt cho hai trống dao.
Các dao cắt của hai trống dao có dạng nêm ăn sâu vào cây hom. Chuyển
động quay của trống dao bị cản bởi các lực được tổng hợp từ các lực sau: lực liên
kết của vật liệu cắt ( là cây hom), lực xuất hiện trong biến dạng đàn hồi và biến
dạng dẻo của vật liệu cắt, lực ma sát giữa dao và nguyên liệu.

Hình 2.8. Lực tác động lên dao trong

Hình 2.9. Lực tác động lên dao trong

quá trình cắt hom mía ở trống 1.

quá trình cắt hom mía ở trống 2.

Mô men cắt ở các trống dao là:
   

 
M = - M O (N O  N1  F1  N 2  F2 )
C
Trong đó:

24 
 

(2.4)



N O – lực xuất hiện khi phân chia vật liệu. Nó phụ thuộc vào độ bền (cả độ
cứng) của vật liệu, vào hình dạng dao, vào vận tốc và quỹ đạo chuyển động của
dao;

 
N1 , N 2 – lực xuất hiện khi dao ngập sâu vào nguyên liệu (cây hom). Nó

phụ thuộc vào tính đàn hồi và dẻo của vật liệu, vào hình dạng dao, vào hình dạng
và quỹ đạo chuyển động của dao;

 
F1 , F2 – các lực ma sát xuất hiện trên bề mặt cắt và trên mặt phẳng dưới của

bề mặt dao. Nó phụ thuộc vào áp lực có được bởi biến dạng của vật liệu, phụ
thuộc vào lực dính bám và lực ma sát giữa dao và vật liệu cắt, vào độ gồ ghề của
bề mặt dao, vào vật liệu làm dao, vào hình dạng và quỹ đạo chuyển động của dao.





   

Chiều của M C , N O , N1 , F1 , N 2 , F2 cho trống dao 1 như hình 2.8, cho trống
dao 2 như hình 2.9.

 

Tùy thuộc góc mài dao mà ở trống dao 2 các lực N1 , F1 có thể có hoặc





không có. Lực F1 chỉ xuất hiện khi hiện hữu lực N1 . Vì độ biến dạng đàn hồi theo
chiều dọc hom mía cắt nhỏ, nên nếu góc hợp bởi bán kính quay tính đến đỉnh dao
với bề mặt bên trên của dao nhỏ hơn góc quay của dao hợp bởi bán kính quay tính
đến đỉnh dao với phương ngang thì sẽ tạo ra khoảng không giữa bề mặt dao và cây

 

hom ở phía trên. Vì vậy các lực N1 , F1 không xuất hiện. Trường hợp này xuất
hiện tùy thuộc vào cấu tạo dao, bán kính của trống dao, đường kính cây hom và
xảy ra vào giai đoạn đầu quá trình cắt và kết thúc khi bề mặt dao bắt đầu chạm vào
bề mặt tiết diện hom mía vừa được cắt.
Trong công trình khoa học này, các tác giả đã đi sâu nghiên cứu độ biến
dạng của đối tượng cắt với dao cắt được mô phỏng dạng tấm phỏng có bề dày
bằng 0, hay bỏ qua biến dạng cắt hom mía do chiều dày dao gây nên.
Thời điểm ban đầu lưỡi dao chạm vào cây hom tại điểm A (hình 2.10). Khi
dao quay được một góc , lúc này lưỡi dao dịch chuyển đến điểm M. Điểm A dịch
chuyển đến điểm A’. Phần trên cây hom có mặt cắt bởi dao theo A’M, còn phần

25