Nghiên cứu hoàn thiện thiết kế máy chuẩn bị hom sắn giống ứng dụng vào mô hình cơ giới hoá sản xuất sắn

B GIO DC V O TO
TRNG I HC NễNG NGHIP H NI





VN HOAN


NGHIấN CU HON THIN THIT K MY
CHUN B HOM SN GING, NG DNG VO Mễ HèNH
C GII HO SN XUT SN





luận văn thạc sĩ K THUT



Chuyờn ngnh
:
Kỹ thuật máy và thiết bị
cơ giới hoá nông lâm nghiệp
Mó s

: 60 - 52 - 14

Ngi hng dn khoa hc:

ts. hà đức thái






H NI - 2010
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật .................
i


LỜI CAM ðOAN

- Tôi xin cam ñoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn
là trung thực và chưa từng ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào.
- Tôi xin cam ñoan rằng các thông tin trích dẫn trong luận văn này ñã
ñược chỉ rõ nguồn gốc.



Tác giả luận văn







ðỗ Văn Hoan

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật .................
ii


LỜI CẢM ƠN



ðể hoàn thành ñề tài này tôi ñã nhận ñược sự quan tâm, tạo ñiều kiện
thuận lợi của các thầy cô giáo Khoa Cơ ðiện, Viện sau ñại học - Trường ñại
học nông nghiệp Hà Nội, ñặc biệt là các thầy các cô giáo trong Bộ môn Máy

nông nghiệp - Khoa Cơ ðiện những người ñã truyền ñạt cho tôi nhiều kiến
thức và ñã tạo ñiều kiện giúp tôi thực hiện bản luận văn này.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu xắc ñến TS. Hà ðức Thái ñã dành nhiều
thời gian tâm huyết, tận tình hướng dẫn chỉ bảo cho tôi trong suốt quá trình
thực hiện ñề tài .
Tôi xin chân thành cảm ơn lãnh ñạo cơ quan nơi tôi công tác, thực tập,
khảo nghiệm cùng gia ñình, bạn bè và ñồng nghiệp ñã ñộng viên khích lệ và
giúp ñỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu.


Tác giả luận văn







ðỗ Văn Hoan




Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật .................
iii


MỤC LỤC

Lời cam ñoan i

Lời cảm ơn ii

Mục lục iii

Danh mục bảng vi

Danh mục hình vii

MỞ ðẦU 1

1 Cơ sở thực tiễn và khoa học của ñề tài 1

2 Mục tiêu của ñề tài 2

CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU MÁY
CHUẨN BỊ HOM SẮN (MÁY CẮT HOM SẮN GIỐNG) 3

1.1 ðặt vấn ñề 3

1.2 Tình hình nghiên cứu máy cắt hom sắn giống trên thế giới 3

1.2.1 Máy cắt hom sắn giống của malaysia 4

1.2.2 Máy cắt hom sắn giống của Thái Lan 6

1.3 Tình hình nghiên cứu máy cắt hom sắn giống ở Việt Nam 8

CHƯƠNG II LỰA CHỌN NGUYÊN LÝ CỦA CẤU TRÚC MÁY
CHUẨN BỊ HOM SẮN 9

2.1 Khảo sát các thông số hình học và cấu tạo thân cây sắn ñể cắt hom 9

2.2 Yêu cầu kỹ thuật của máy cắt hom sắn giống 9

2.3 Những nét cơ bản về cơ sở lý thuyết của quá trình cắt thái bằng dao 10

2.3.1 Cắt bổ và cắt có trượt 10

2.3.2

Những yếu tố ảnh hưởng ñến quá trình cắt bằng lưỡi dao 11

2.4 Nghiên cứu lựa chọn sơ ñồ nguyên lý cấu trúc máy cắt hom sắn giống 17

2.4.1 Sơ ñồ nguyên lý cấu trúc mẫu máy tổng thể 17

2.4.2 Lựa chọn Sơ ñồ nguyên lý cụm dao cắt hom 21

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật .................
iv


2.4.3 Lựa chọn nguyên lý truyền ñộng cho dao cắt 23

2.4.4 Lựa chọn nguyên lý cơ cấu xếp hom vào thùng 24

2.5 Lựa chọn nguồn ñộng lực và truyền ñộng cho máy chuẩn bị hom sắn 28

2.6 Nhận xét 30

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MỘT SỐ BỘ PHẬN CHÍNH
CỦA MÁY CHUẨN BỊ HOM SẮN 31

3.1 ðặt vấn ñề 31

3.2 Tính toán thiết kế dao cắt 31

3.3 Tính toán kích thước cửa thoát hom trên ñĩa ñỡ 33

3.4 Tính toán biên dạng cam kẹp hom sắn 35

3.4.1 Biên dạng cam cần ñáy lăn 35

3.4.2 Biên dạng cam 35

3.4.3 Bán kính con lăn r
L
36

3.5 Tính toán cơ cấu biên tay quay 39

3.6 Tính sơ bộ công suất cần thiết của máy 40

3.7 Thiết kế trục bộ phận cắt 43

3.8 Tính toán cơ cấu truyền ñộng cho dao 44

3.8.1 Sơ ñồ truyền ñộng 44

3.8.2 Tính toán bộ truyền ñai ( Số 1) 45

3.9 Tính toán truyền ñộng cho cơ cấu biên tay quay 47

3.9.1 Sơ ñồ truyền ñộng 47

3.9.2 Tính toán bộ truyền ñai ( Số 2) 49

3.9.3 Tính toán bộ truyền ñai ( Số 3 ) 50

3.10 Nhận xét 53

CHƯƠNG IV TỔ CHỨC KHẢO NGHIỆM ðÁNH GIÁ CHẤT
LƯỢNG CỦA MÁY CHUẨN BỊ HOM SẮN 54

4.1 ðặt vấn ñề 54

4.2 Nội dung khảo nghiệm 54

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật .................
v


4.2.1 Khảo nghiệm trong phòng thí nghiệm ( khảo nghiệm lần 1) 55

4.2.2 Khảo nghiệm ứng dụng máy cắt hom sắn giống CBH 3600 phục
vụ cho máy trồng hom trên diện tích mô hình thâm canh (khảo
nghiệm lần 2) 65

CHƯƠNG V TÍNH TOÁN HIỆU QUẢ KINH TẾ CỦA MÁY CHUẨN

BỊ HOM SẮN TRÊN MÔ HÌNH KHẢO NGHIỆM 70

5.1 ðặt vấn ñề 70

5.2 Mục ñích, nội dung, phương pháp nghiên cứu 71

5.2.1 Mục ñích 71

5.2.2 Nội dung 71

5.2.3 Phương pháp nghiên cứu 71

5.3 Kết quả tính toán chi phí các khâu công việc 75

5.3.1 Mô hình Bắc trung bộ 75

5.4 Nhận xét 79

KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 80

I Kết luận 80

2 ðề nghị 81

TÀI LIỆU THAM KHẢO 82

PHỤ LỤC 83

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật .................
vi


DANH MỤC BẢNG

STT Tên bảng Trang
4.1 Loại dao răng cưa có mở mạch 56
4.2 Loại dao răng cưa không mở mạch 57
4.3 Loại dao có băm chấu 57
4.4 Tỷ lệ ñộ dập ñầu và xước thân hom(%) 58
4.5 Tỷ lệ xếp hom vào thùng theo trật tự ñầu ñuôi(%) 59
4.6 Loại dao răng cưa có mở mạch 60
4.7 Loại dao răng cưa không mở mạch 60
4.8 Loại dao có băm chấu 61
4.9 ðộ dập ñầu và ñộ xước thân hom(%) 61
4.10 Tỷ lệ xếp hom theo trật tư ñầu ñuôi vào thùng(%) 62
4.11 kết quả khảo nghiệm tính năng làm việc của máy 69
5.1 Tổng hợp công lao ñộng, vật tư, chi phí và hiệu quả trên một ha
bằng công nghệ truyền thống 76
5.2 Tổng hợp so sánh công lao ñộng, hiệu quả của hai công nghệ cắt
hom truyền thống và công nghệ cắt hom của ñề tài KC.07.07/06-10 79


Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật .................
vii


DANH MỤC HÌNH

STT Tên hình Trang
1.1 Máy cắt hom sắn giống của malaysia 4
1.2 Sơ ñồ nguyên lý máy cắt hom sắn giống của malaysia 5
1.3 Máy cắt hom sắn giống của Thái Lan 7
1.4 Máy cắt hom sắn giống của
n
n
h
h
ó
ó
m
m


c
c
á
á
n
n


b
b
ộ
ộ


ñ

ñ
ề
ề


t
t
à
à
i
i


c
c
ấ
ấ
p
p


n
n
h
h
à
à


n

n
ư
ư
ớ
ớ
c
c 8
2.1 Tác dụng cắt thái của lưỡi dao 10
2.2 Góc cắt 12
2.3 ðồ thị phụ thuộc giữa áp suất cắt thái riêng và vận tốc dao thái 13
2.4 Vận tốc của ñiểm cạnh sắc lưỡi dao AB tác ñộng vào vật liệu 13
2.5 ðồ thị phụ thuộc của N với δ 14
2.6 Góc kẹp χ và ñiều kiện kẹp χ 15
2.7 Một số kiểu băm chấu trên cạnh sắc lưỡi dao 16
2.8 ðồ thị phụ thuộc của q với W% 16
2.9 Sơ ñồ nguyên lý máy chuẩn bị hom sắn 19
2.10 Máy cắt hom ñang làm việc 20
2.11 Sơ ñồ lắp dao cắt hom 21
2.12 Sơ ñồ nguyên lý bộ phận kẹp hom 23
2.13 Sơ ñồ truyền ñộng cho dao cắt 24
2.14 Sơ ñồ cấu tạo cơ cấu cung cấp mạ theo hướng ngang 26
2.15 Sơ ñồ nguyên lý cơ cấu xếp hom 27
2.16 Trục thu công suất của máy kéo 29
3.1 Dao cắt hom 32
3.2 ðĩa ñỡ trong cụm cắt hom 34
3.3 Biên dạng cam 36
3.4 Quỹ ñạo con lăn 36
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật .................
viii

3.5 Sơ ñồ hành trình bộ phận kẹp 38
3.6 Biên dạng cam 38
3.7 Sơ ñồ chuyển ñộng của thùng ñựng hom. 39
3.8 Sơ ñồ cơ cấu biên tay quay 39
3.9 Sơ ñồ dao thái ñể tính năng lượng 41
3.10 Sơ ñồ tính lực cắt hom sắn 42
3.11 Mặt cắt ngang ñai thang 45
3.12 Mặt cắt bánh ñai 47
3.13 Sơ ñồ truyền ñộng cho cơ cấu biên tay quay 48
3.14 Mặt cắt bánh ñai 50
3.15 Mặt cắt ngang ñai thang 51
3.16 Mặt cắt bánh ñai 52
4.1 Khảo nghiệm trong phòng thí nghiệm 55
4.2 Cơ cấu cam kẹp 59
4.3 ðầu hom khi cắt bằng lưỡi răng cưa có mở mạch 64
4.4 ðầu hom khi cắt bằng lưỡi răng cưa không mở mạch 65
4.5 Hom sắn cắt bằng lưỡi dao băm chấu 65
4.6 Mẫu máy cắt hom sắn giống 66
4.7 Mẫu máy ñang cắt hom sắn 67
5.1 Chuẩn bị hom sắn giống bằng phương pháp truyền thống 72
5.2 Mẫu máy cắt hom sắn giống 72
5.3 Mẫu máy ñang cắt hom sắn 73



Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật .................
1

MỞ ðẦU

1. Cơ sở thực tiễn và khoa học của ñề tài
Ở nước ta, sắn là cây lương thực, thức ăn gia súc quan trọng sau lúa và
ngô. Cây sắn là nguồn thu nhập quan trọng của các hộ nông dân nghèo do sắn
dễ trồng, ít kén ñất, ít vốn ñầu tư, phù hợp sinh thái và ñiều kiện kinh tế nông
hộ. Sắn chủ yếu dùng ñể bán (48,6%) kế ñến dùng làm thức ăn gia súc
(22,4%), chế biến thủ công (16,8%), chỉ có 12,2% dùng tiêu thụ tươi.

Sắn cũng là cây công nghiệp có giá trị xuất khẩu và tiêu thụ trong nước.
Sắn là nguyên liệu chính ñể chế biến bột ngọt, bio- ethanol, mì ăn liền, bánh
kẹo, siro, nước giải khát, bao bì, ván ép, phụ gia dược phẩm, màng phủ sinh
học và chất giữ ẩm cho ñất. Sản phẩm sắn xuất khẩu của Việt Nam chủ yếu
là tinh bột, sắn lát và bột sắn. Thị trường chính là Trung Quốc, ðài Loan,
Nhật Bản, Singapo, Hàn Quốc. ðầu tư nhà máy chế biến bio- etanol là
một hướng lớn triển vọng.

Hiện nay cả nước có trên 50 nhà máy chế biến tinh bột sắn, công suất
bình quân mỗi nhà máy trên 50 tấn tinh bột/ ngày, tuơng ñương trên 200 tấn
củ tươi/ ngày. Trong khi ñó, không những nguồn nguyên liệu sắn cung cấp
ñến nhà máy không ổn ñịnh, chỉ ñáp ứng 50% công suất máy, mà còn chất
lượng củ tươi thấp, nhiều củ bị chạy nhựa do sắn ñào lên vận chuyển ñến nhà
máy chậm; dẫn ñến chất lượng tinh bột kém. ðể có ñủ củ sắn tươi cung cấp
ổn ñịnh cho các nhà máy, chỉ có con ñường cơ giới hóa ñồng bộ , trồng và chế
biến sắn tập trung.
Việc cơ giới hóa ñồng bộ sản xuất sắn nguyên liệu ñã ñược nhiều nước
quan tâm, các khâu canh tác khác như làm ñất, chăm sóc, thu hoạch ñã có
máy. ðể tiến hành cơ giới hóa ñồng bộ cần thiết phải tiến hành cơ giới hóa
khâu chuẩn bị hom bằng máy.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật .................

2


Trên thế giới ñã có một số nước nghiên cứu máy cắt hom sắn, song ñầu
hom cắt bị sơ, dập nhiều, hom cắt xong không ñược xếp theo trật tự ñầu ñuôi,
nên chỉ trồng ñược hom nằm, nếu trồng nghiêng không may ngược ñầu thì
năng suất giảm tới 30%.
Gần ñây nhóm cán bộ ñề tài KC.07.07/ 06-10 ñã ñưa ra cấu trúc máy
chuẩn bị hom sắn: cắt hom và xếp hom theo trật tự ñầu ñuôi ñã làm việc tốt;
song còn một vài ñiểm hạn chế, cần thiết phải hoàn thiện hơn. Vì vậy tôi chọn
ñề tài: "Nghiên cứu hoàn thiện thiết kế máy chuẩn bị hom sắn giống, ứng
dụng vào mô hình cơ giới hoá sản xuất sắn".
2. Mục tiêu của ñề tài
Mục tiêu nghiên cứu của ñề tài là hoàn thiện thiết kế máy chuẩn bị hom
sắn giống, ứng dụng việc chuẩn bị hom sắn giống bằng máy trên vào mô hình
cơ giới hoá sản xuất sắn qui mô 20 ha và tính hiệu quả kinh tế.
3. Yêu cầu của ñề tài.
Tìm hiểu một số máy cắt hom sắn giống trên thế giới, trong nước và máy
của nhóm ñề tài KC.07.07/ 06 -10 hiện có. Từ ñó hoàn thiện thiết kế một số
bộ phận chính của máy chuẩn bị hom sắn giống; xây dựng mô hình thí
nghiệm và tính hiệu quả kinh tế.





Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật .................
3

CHƯƠNG I
TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU
MÁY CHUẨN BỊ HOM SẮN (MÁY CẮT HOM SẮN GIỐNG)

1.1 ðặt vấn ñề
Hiện nay sản xuất sắn nguyên liệu chủ yếu tiến hành cơ giới hóa khâu
làm ñất, khối lượng công việc chiếm khoảng 20% trên toàn bộ số công lao
ñộng ñể sản xuất nguyên liệu sắn củ; do vậy hệ số sử dụng thời gian của
máy và lao ñộng kỹ thuật rất thấp, gây lãng phí không nhỏ về sức máy và
sức người.
ðể tăng năng suất lao ñộng, tăng hệ số sử dụng thời gian của máy và lao
ñộng kỹ thuật cơ khí,cung cấp ñầy ñủ, kịp thời nguyên liệu cho nhà máy chế
biến tinh bột sắn, giảm cường ñộ lao ñộng cho người dân vùng trồng sắn nhà
nước cho tiến hành nghiên cứu ñề tài “ Nghiên cứu lựa chọn công nghệ, thiết
kế, chế tạo các máy ñể cơ giới hóa canh tác và thu hoạch sắn ở vùng sản xuất
sắn tập trung”. Do vậy khâu chuẩn bị hom sắn giống ñúng tiêu chuẩn ñể máy
trồng làm việc là việc rất cần thiết cho quá trình cơ giới hóa ñồng bộ.
Ở một số nước trên thế giới ñã và ñang nghiên cứu máy cắt hom sắn,
nhưng mới giải quyết việc cắt hom sắn thành ñoạn ñều nhau, vết cắt còn dập
nhiều và hom cắt xong chưa xếp ñược theo trật tự ñầu ñuôi. Vì vậy nhiệm vụ
của chuyên ñề là: nghiên cứu cắt hom sắn giống cho ñều, vết cắt không dập,
hom cắt xong xếp theo trật tự ñầu ñuôi, ñể máy trồng làm việc tốt nhất.
1.2 Tình hình nghiên cứu máy cắt hom sắn giống trên thế giới
Hiện nay trên Thế giới có khoảng trên 100 quốc gia có trồng sắn trong ñó
diện tích trồng sắn nhiều nhất tập trung ở các nước: Nigiênia, Brazin, Côngô,
Thái Lan, Indônêxia. Sản lượng sắn trên Thế giới hàng năm ñạt khoảng trên
120 triệu tấn. Những nước trồng nhiều sắn như Braxin, Malayxia... cũng ñang
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật .................
4

ñầu tư nghiên cứu cơ giới hóa khâu sản xuất sắn trong ñó có máy cắt hom sắn
giống; việc nghiên cứu cũng ñang ở bước ñầu nên còn nhiều ñiểm hạn chế.
Dưới ñây chúng tôi giới thiệu kết quả nghiên cứu của hai nước
Malayxia, Thái Lan ñã có nhiều ñầu tư nghiên cứu về máy cắt hom sắn giống
1.2.1 Máy cắt hom sắn giống của malaysia
M
M
á
á
y
y
c
c
ắ
ắ
t
t
hom
hom
c
c
ủ
ủ
a
a
Malaysia
Malaysia

Lư

Lư
ỡ
ỡ
i
i
c
c
ắ
ắ
t
t
b
b
ằ
ằ
ng
ng
cưa
cưa
ñ
ñ
ĩ
ĩ
a
a
c
c
ủ
ủ
a

a
Malaixia
Malaixia

Hình 1.1 Máy cắt hom sắn giống của malaysia
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật .................
5


- Cấu tạo máy:
Gồm 7 ñĩa cắt dạng ñĩa răng cưa, hai bộ truyền xích có gắn các tay gạt
làm nhiệm vụ như một băng truyền gạt cây sắn về phía ñĩa cắt. Hệ thống kẹp
cây khi cắt bao gồm phần kẹp và tay kẹp, tay kẹp quay quanh một trục và kẹp
ép cây sắn vào lưỡi dao khi cây sắn trên băng truyền di chuyển ñến ñĩa cắt.
Các bộ phận ñược truyền chuyển ñộng từ một ñộng cơ xăng loại nhỏ.
Cây sắn ñược ñặt trên băng chuyền và ñược băng chuyền ñưa gần về
phía bộ phận cắt. Bộ phận ép quay và ñến thời ñiểm cây sắn ở sát ñĩa cắt, tay
gạt ép cây sắn ñể lưỡi cắt làm việc cắt cây sắn.
Hom sắn rơi xuống máng nghiêng và rơi vào thùng chứa hom.
Với 7 ñĩa cắt máy cắt ñược 6 hom ñồng thời, ñồng thời loại bỏ phần
ngọn và phần gốc thân cây sắn.

Hình 1.2 Sơ ñồ nguyên lý máy cắt hom sắn giống của malaysia
Năng suất máy : 3300 hom/h.
Giá thành máy ( tham khảo ): $1,316
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật .................
6


( Theo Mechanization possibilities for cassava production in Malaysia, H.Md.

Akhir and A.B. Sukra)
- Nhận xét: Máy của malaysia bước ñầu nghiên cứu nên có nhược ñiểm
sau:
Hom sắn rơi xuống không ñược xếp theo trật ñầu ñuôi, theo các nhà
nông học: nếu hom sắn không ñược xếp theo trật tự ñầu ñuôi, những hom
trồng ngược năng suất sẽ giảm 30%
Bộ phận cắt dùng lưỡi cưa nên ñầu hom bị sơ, vỡ nhiều, tạo ñiều kiện
cho nấm bệnh phát triển
Các hom sắn cắt ñồng thời, nếu cây sắn giống cong, việc kẹp giữ và cắt
rất khó khăn.
1.2.2 Máy cắt hom sắn giống của Thái Lan
- Cấu tạo của máy:
Gồm khung máy, trên ñó lắp ñĩa cắt, ñĩa ñỡ hom, ống nạp hom và ống
thoát hom, trục cắt, trục cam, cơ cấu cam và ñộng cơ ñiện 0,75 kw cùng với
ñộng cơ cam 0,37 kw. ðĩa cắt ñược truyền ñộng từ ñộng cơ ñiện ñể ñạt tốc ñộ
quay trong khoảng từ 1200 ñến 1800 vg/ph; Hom sắn ñược thả vào ống nạp
liệu và ñược chặn lại bởi ñĩa ñỡ, sau ñó sẽ ñược cắt bởi ñĩa cắt. Cơ cấu cam
ñược truyền ñộng bởi ñộng cơ cam, ñiều khiển số lần cắt bởi ñĩa cắt. Máy cắt
ñược hom với ñộ dài trong khoảng từ 150 – 300 mm và năng suất cực ñại là
5034 hom/ giờ khi ñộng cơ ñiện quay với vận tốc tối ña 1800 vg/ph, ñộng cơ
cam quay với vận tốc tối ña 50 vg/ph và sử dụng ñĩa cắt lớn hơn 100 răng.
Tuy nhiên với năng suất này chất lượng cắt tương ñối kém chỉ ñạt 83,1%.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật .................
7



Hình 1.3 Máy cắt hom sắn giống của Thái Lan
a) Sơ ñồ truyền lực b) Mẫu máy cắt hom
1 – motor cam; 2 – cơ cấu cam ; 3 – trục ñĩa cắt; 4 – phễu cấp liệu;

5 – ñĩa cắt; 6 – ñĩa phía dưới; 7 – ñộng cơ ñiện; 8 – trục cam.
(Theo Development of a Stem Cutting Unit for a Cassaca Planter, J. Lungkapin,
V.M. Solokhe, R. Kalsirisilp and H. Nakashima, 2007)
- Nhận xét:
Máy ñang ở giai ñoạn nghiên cứu bộ phận cắt ñều sử dụng nguyên lý
cắt cưa, sử dụng dao lưỡi cưa, khi cắt dao thực hiện 2 chuyển ñộng là chuyển
ñộng quay tròn quanh trục cắt và chuyển ñộng tịnh tiến so với vị trí của thân
cây sắn. Quá trình cắt thực chất là quá trình cưa với lưỡi cưa quay tròn.
Việc cắt bằng lưỡi cưa sẽ gây ra sự trầy xước ñầu hom cao do tác ñộng
của lưỡi cưa nhất là ñối với lưỡi cưa có mở mạch.
Bộ phận cắt không có bộ phận kẹp giữ cây sắn nên cây sắn sẽ quay
hoặc nghiêng ngả trong quá trình cắt làm mặt cắt hom không phẳng và dễ vỡ
ñầu hom
Máy có cấu tạo phức tạp, giá thành máy cao trong khi việc chuẩn bị
hom chỉ chiếm một phần nhỏ trong toàn bộ công việc sản xuất sắn do ñó chi
phí ñầu tư ban ñầu cao. Do ñó không phù hợp với nền nông nghiệp ở nước ta
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật .................
8


hiện nay khi mà thu nhập của người nông dân còn thấp lên sẽ không có ñiều
kiện ñể ñầu tư máy móc với chi phí quá cao.
1.3 Tình hình nghiên cứu máy cắt hom sắn giống ở Việt Nam
Mẫu máy của nhóm cán bộ ñề tài trọng ñiểm cấp nhà nước, qua thử
nghiệm máy cắt hom phẳng, mịn, hom xếp ñược theo trật tự ñầu ñuôi;
Tuy vậy, mẫu máy sau khi cắt hom, còn nhiều hom sắn giống bị dập
mầm hom, vỡ ñầu hom.

Hình 1.4 Máy cắt hom sắn giống của nhóm cán bộ ñề tài cấp nhà nước

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật .................
9


CHƯƠNG II
LỰA CHỌN NGUYÊN LÝ CỦA CẤU TRÚC
MÁY CHUẨN BỊ HOM SẮN

2.1 Khảo sát các thông số hình học và cấu tạo thân cây sắn ñể cắt hom
Cây sắn giống ñược lấy từ các ruộng sắn sản xuất tốt, ñã ñủ 8 tháng
tuổi trở lên, chọn các cây khẻo mạnh, không bị nhiễm bệnh, cây có ñộ cong
vừa phải.
Cây sắn có thân gỗ mảnh khảnh. ðường kính thân phụ thuộc vào giống, ñiều
kiện ñất ñai, khí hậu và kỹ thuật trồng trọt. Thường ñường kính từ 15 – 30 mm.
Thân cây sắn ở Việt Nam có chiều cao phổ biến khoảng 2- 2,5 m. Thân
cây sắn mọc ñứng từ ñất lên, nhưng do ñiều kiện môi trường ñất ñai, khí hậu
mà nó có thể mọc thẳng ñứng hoặc nghiêng 90° - 60° so với mặt ñất (do
hướng gió hoặc ánh sáng mặt trời). Một số giống sắn có phân nhánh ở chiều
cao 1/3 hay 2/3 thân cây. Thân và cành phân thành nhiều lóng, lóng của thân
dài 1–4 cm, lóng của cành dài từ 1,7-7 cm. Sự phát triển của cành tạo nên
hình dáng của cây: có hình trụ, hình trụ dài nhưng ña số hình tròn.
2.2 Yêu cầu kỹ thuật của máy cắt hom sắn giống

- Cắt không làm dập nát, mầm hom, ñầu hom và thân hom.
- Chiều dài hom ñồng ñều và ñiều chỉnh ñược chiều dài hom từ 150-
200 mm theo yêu cầu nông học.
- Hom sắn sau khi cắt ñược xếp vào thùng theo trật tự ñầu ñuôi.
- Máy ñạt ñược năng suất kỹ thuật 3600 hom/h.
- Kết cấu máy ñơn giản, nhỏ gọn.
- Giá thành máy thấp.
- Sử dụng ñơn giản, thuận tiện và an toàn.
- Hiệu quả kinh tế cao
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật .................
10


2.3 Những nét cơ bản về cơ sở lý thuyết của quá trình cắt thái bằng dao
2.3.1 Cắt bổ và cắt có trượt
- Cắt bổ:
Là quá trình cắt thái thường ñược thực hiện bằng cách di chuyển cạnh
sắc AB theo hướng p vuông góc với cạnh sắc ñó ( hình 2.1a)
- Cắt có trượt:
Là bằng cách di chuyển cạnh sắc AB trựơt trên bề mặt vật thái
(hình 4.b)

Hình 2.1 Tác dụng cắt thái của lưỡi dao

Viện sỹ Gơriatskin tiến hành thí nghiệm kết quả cho thấy cắt có trượt
lực cần thiết ñể cắt giảm so với khi cắt không có trượt. Giải thích ñiều này
bằng một số cơ sở vật lý của quá trình cắt bằng lưỡi dao như sau:
Lưỡi dao dù rất sắc ñi nữa thì khi soi dưới kính hiển vi vẫn thấy những
răng lồi lõm như lưỡi cưa. Do ñó, khi lưỡi dao di chuyển có thêm hướng tiếp
tuyến, nghĩa là có trượt, thì dao sẽ phát huy tác dụng cưa ñứt vật thái. Nếu

lưỡi dao chỉ cắt theo hướng pháp tuyến ( chặt, bổ ), khi ñó lực cắt phải hoàn
dùng ứng suất nén ñể cắt ñứt vật thái. Còn khi cắt có trượt thì dùng ứng suất
kéo ñể kéo ñứt vật liệu, dùng ứng suất kéo ñể phá hủy vật liệu chỉ cần trị số
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật .................
11


lực nhỏ hơn, nhất là các loại vật liệu có sợi, ñàn hồi thì ứng suất kéo nhỏ hơn
ứng suất nén ñáng kể, như vậy tổng lực cắt sẽ nhỏ.
Do ñó quá trình cắt thái dễ dàng hơn.
2.3.2 Những yếu tố ảnh hưởng ñến quá trình cắt bằng lưỡi dao
2.3.2.1 Áp suất cắt thái riên của cạnh sắc lưỡi dao trên vật liệu q (N/cm)
ðây là yếu tố chủ yếu ñảm bảo quá trình cắt ñứt vật liệu. Nếu gọi lực cắt
cần thiết là Q(N) và ñộ dài ñoạn lưỡi dao là
∆
S (cm) thì áp suất cắt thái riêng
ñược tính theo công thức:
S
Q
q
∆
=
, N/cm
Lực cắt cần thiết Q (N) ñược tính theo công thức:
σ
cos.
21
TTPQ
t
++=

Trong ñó: P
t
là lực cản cắt
T
1-
lực ma sát của dao với vật thái
T
2
- áp lực cản của vật thái vào mặt mài của dao

σ
- Góc mài của dao.
2.3.2.2 Ảnh hưởng cấu trúc của dao thái và các thông số sử dụng tới quá
trình cắt thái
- Chiều dày cạnh sắc lưỡi dao s:
Thông thường chiều dày cạnh sắc cực tiểu ñạt tới s = 20
÷
40 µm. chiều
dày s càng lớn thì áp suất riêng cắt thái q càng tăng.
Nếu gọi ứng suất của vật thái là
c
σ
thì:
c
sq
σ
.=

- Góc cắt thái

α
: là góc hợp bởi góc ñặt dao
β
và góc mài dao
σ

σβα
+=
( Hình 2.2)
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật .................
12



Hình 2.2 Góc cắt

- Góc ñặt dao
β
phải tính toán thiết kế sao cho lớp vật liệu sau khi cắt
thì sẽ không chạm vào mặt dao, tránh ma sát vô ích, góc ñặt dao
β
cũng phải
tính toán dựa vào vận tốc thái.
- Góc mài dao
σ
ñã ñược Reznik N.E nghiên cứu và ñề xuất công thức
thể hiện ảnh hưởng ñến lực cắt thái:
σ
tgcPQ
tth

.+=
(N)
Trong ñó:
c – Hệ số có thứ nguyên
Q
th
– Lực cắt tới hạn cần thiết
P
t
– Lực cản cắt, N
Góc mài
σ
nói chung nhỏ, nhưng vì ñộ bền của vật liệu làm dao có ñộ
bền tới hạn nên góc mài thường
≥ 12
0
.
- Vận tốc của dao cắt V (m/s)
Vận tốc dao ảnh hưởng ñến quá trình cắt, thể hiện bằng những ñồ thị
thực nghiệm biểu diễn sự biến thiên áp suất riêng q hoặc lực cắt P
t
và công cắt
A
ct
với vận tốc của dao thái.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật .................
13


Theo Reznik N.E, ta có thể tính theo công thức thực nghiệm:

40.10.75
6,20019,0
+=
−
qVP
t

V
ậ
n t
ố
c t
ố
i
ư
u b
ằ
ng 35
÷
40 m/s.

Hình 2.3 ðồ thị phụ thuộc giữa áp suất cắt thái riêng và vận tốc dao thái

-
ð
i
ề
u ki
ệ
n tr

ượ
t c
ủ
a l
ưỡ
i dao trên v
ậ
t thái:
Nh
ữ
ng thí nghi
ệ
m c
ủ
a vi
ệ
n s
ĩ
G
ơ
riantskin V.P
ñ
ã ch
ứ
ng minh r
ằ
ng n
ế
u
c

ắ
t theo ph
ươ
ng nghiêng s
ẽ
gi
ả
m
ñượ
c l
ự
c c
ắ
t c
ầ
n thi
ế
t và t
ă
ng ch
ấ
t l
ượ
ng c
ắ
t
so v
ớ
i c
ắ

t theo ph
ươ
ng pháp tuy
ế
n.
V
ậ
n t
ố
c tuy
ệ
t
ñố
i c
ủ
a l
ưỡ
i dao
ñượ
c chia làm 2 ph
ầ
n là v
ậ
n t
ố
c theo
ph
ươ
ng pháp tuy
ế

n V
n
và thành ph
ầ
n v
ậ
n t
ố
c theo ph
ươ
ng ti
ế
p tuy
ế
n V
t
.
Góc h
ợ
p b
ở
i v
ậ
n t
ố
c tuy
ệ
t
ñố
i V và thành ph

ầ
n v
ậ
n t
ố
c theo ph
ươ
ng
pháp tuy
ế
n V
n

ñượ
c g
ọ
i là góc tr
ượ
t
τ
.








Hình 2.4 Vận tốc của ñiểm cạnh sắc lưỡi dao AB tác ñộng vào vật liệu

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật .................
14


B
ằ
ng th
ự
c nghi
ệ
m vi
ệ
n s
ĩ
G
ơ
riatskin V.P
ñ
ã ch
ứ
ng minh r
ằ
ng l
ự
c c
ắ
t
gi
ả

m nhi
ề
u
ứ
ng v
ớ
i
τ

≥
30
0
.
- Quan h
ệ
gi
ữ
a dao và t
ấ
m kê
δ
:
Khe h
ở

δ
gi
ữ
a c
ạ

nh s
ắ
c c
ủ
a l
ưỡ
i dao và c
ạ
nh s
ắ
c c
ủ
a t
ấ
m kê. Th
ự
c
nghi
ệ
m
ñ
ã cho th
ấ
y
ả
nh h
ưở
ng th
ể
hi

ệ
n s
ự
ph
ụ
thu
ộ
c c
ủ
a công su
ấ
t c
ắ
t thái N
v
ớ
i khe h
ở

δ
;
δ
có m
ộ
t gi
ớ
i h
ạ
n thích h
ợ

p
ñể

ñả
m b
ả
o cho N nh
ỏ
.

Hình 2.5 ðồ thị phụ thuộc của N với δ
δδ
δ

- Góc k
ẹ
p
χ
và
ñ
i
ề
u ki
ệ
n k
ẹ
p v
ậ
t li
ệ

u gi
ữ
a c
ạ
nh s
ắ
c l
ưỡ
i dao và c
ạ
nh
s
ắ
c t
ấ
m kê:
Ta có th
ể
xác
ñị
nh
ñượ
c
ñ
i
ề
u ki
ệ
n k
ẹ

p nh
ư
sau: xét v
ị
trí c
ạ
nh s
ắ
c AC
c
ủ
a l
ưỡ
i dao và c
ạ
nh s
ắ
c AB c
ủ
a t
ấ
m kê nh
ư
(hình 2.6), v
ớ
i các l
ự
c tác
ñộ
ng

vào v
ậ
t li
ệ
u (
ñượ
c mô ph
ỏ
ng có ti
ế
t di
ệ
n tròn tâm 0); do l
ưỡ
i dao
ở
ti
ế
p
ñ
i
ể
m
M là l
ự
c pháp tuy
ế
n N và l
ự
c ma sát F; do t

ấ
m kê
ở
ti
ế
p
ñ
i
ể
m M
′
t
ươ
ng
ứ
ng là
N
′
và F
′
.
L
ự
c t
ổ
ng h
ợ
p do l
ưỡ
i dao là R và do t

ấ
m kê là R
′
. Góc NMR =
ϕ′
1
là
góc c
ắ
t tr
ượ
t (t
ươ
ng t
ự
góc ma sát) c
ủ
a c
ạ
nh s
ắ
c l
ưỡ
i dao v
ớ
i v
ậ
t li
ệ
u.

F = Ntg
ϕ′
1
; Góc N
′
M
′
R
′
=
ϕ′
2
là góc c
ắ
t tr
ượ
t (t
ươ
ng t
ự
góc ma sát) c
ủ
a
c
ạ
nh s
ắ
c t
ấ
m kê v

ớ
i v
ậ
t li
ệ
u và F
′
=
N′tgϕ′
2
.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật .................
15



Hình 2.6 Góc kẹp χ và ñiều kiện kẹp χ

Lực N ñược phân tích thành 2 thành phần: S theo hướng vuông góc với
ñường phân giác AO của góc mở χ và T theo hướng cạnh sắc AC.
T = Ntg
2
x
. Lực N′ cũng ñược phân tích tương tự thành S′ theo hướng
vuông góc với phân giác AO và T theo hướng cạnh sắc AB, T = Ntg
2
x
.
ðiều kiện kẹp vật liệu giữa cạnh sắc lưỡi dao và cạnh sắc tấm kê là góc
kẹp:

χ ≤ ϕ′
1 +
ϕ′
2

Trong ñó : ϕ′
1
và ϕ′
2
- góc cắt trượt của lưỡi dao và tấm kê.
Ta cũng cần chú ý rằng trong trường hợp χ > ϕ′
1 +
ϕ′
2
thì vật liệu bị
ñẩy ra ngoài cho tới khi góc mở giảm xuống tới trị số góc kẹp χ = ϕ′
1 +
ϕ′
2

lại ñảm bảo ñiều kiên kẹp.
- Nghiên cứu việc băm chấu cạnh sắc lưỡi dao:
Nhiệm vụ của bộ phận cắt là thực hiện việc cắt cây, tùy theo yêu cầu
của công việc và ñặc ñiểm cấu trúc của từng máy, người ta lắp bộ phận cắt có
lưỡi cắt mài trơn hay băm chấu. Với các loại thân mềm cần cắt ngọt thường
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật .................
16


chọn loại dao không băm chấu còn với loại thân gỗ thì người ta thường chọn

loại lưỡi cắt có băm chấu.
Theo nghiên cứu của Kapenco thì trong những ñiều kiện làm việc như
nhau, thời gian làm việc như nhau, lưỡi cắt có băm chấu chỉ mòn 3% còn lưỡi
cắt mài trơn mòn tới 25%.
I
5
4
°
3
0
'
9
0
°

Hình 2.7 Một số kiểu băm chấu trên cạnh sắc lưỡi dao

2.3.2.3 Ảnh hưởng ñộ ẩm vật liệu ñến áp suất cắt thái riêng
Nghiên cứu ảnh hưởng của ñộ ẩm tới lực cắt thái người ta vẽ ñược ñồ thị
(hình 2.8)









Hình 2.8 ðồ thị phụ thuộc của q với W%