Luận văn thạc sĩ nghiên cứu hoàn thiện thiết kế máy chuẩn bị hom sắn giống ứng dụng vào mô hình cơ giới hoá sản xuất sắn

....

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO
TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

ðỖ VĂN HOAN

NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN THIẾT KẾ MÁY
CHUẨN BỊ HOM SẮN GIỐNG, ỨNG DỤNG VÀO MƠ HÌNH
CƠ GIỚI HO SN XUT SN

luận văn thạc sĩ K THUT

Chuyờn ngnh : Kỹ thuật máy và thiết bị
cơ giới hoá nông l©m nghiƯp

Mã số

: 60 - 52 - 14

Người hướng dẫn khoa hc: ts. hà đức thái

H NI - 2010


LỜI CAM ðOAN
- Tơi xin cam đoan 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.
- Tơi xin cam đoan rằng các thơng tin trích dẫn trong luận văn này đã
được chỉ rõ nguồn gốc.

Tác giả luận văn

ðỗ Văn Hoan

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


LỜI CẢM ƠN

ðể hồn thành đề tài này tơi đã nhận ñược sự quan tâm, tạo ñiều kiện
thuận lợi của các thầy cơ giáo Khoa Cơ ðiện, Viện sau đại học - Trường đại
học nơng nghiệp Hà Nội, đặc biệt là các thầy các cô giáo trong Bộ môn Máy
nông nghiệp - Khoa Cơ ðiện những người ñã truyền ñạt cho tơi nhiều kiến
thức và đã tạo điều kiện giúp tôi thực hiện bản luận văn này.
Tôi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu xắc đến TS. Hà ðức Thái ñã dành nhiều
thời gian tâm huyết, tận tình hướng dẫn chỉ bảo cho tơi trong suốt q trình
thực hiện đề tài .
Tơi xin chân thành cảm ơn lãnh đạo cơ quan nơi tôi công tác, thực tập,
khảo nghiệm cùng gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã động viên khích lệ và
giúp đỡ tơi trong q 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 .................ii


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 đề tài

1

2

Mục tiêu của đề 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 đề

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 thơng 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 đến q 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 .................iii


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 TỐN THIẾT KẾ MỘT SỐ BỘ PHẬN CHÍNH
CỦA MÁY CHUẨN BỊ HOM SẮN

31

3.1

ðặt vấn đề

31

3.2

Tính tốn thiết kế dao cắt

31

3.3

Tính tốn kích thước cửa thốt hom trên đĩa đỡ

33

3.4

Tính tốn biên dạng cam kẹp hom sắn

35

3.4.1

Biên dạng cam cần đáy lăn

35

3.4.2

Biên dạng cam

35

3.4.3

Bán kính con lăn rL

36

3.5

Tính tốn 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 tốn cơ cấu truyền động cho dao

44

3.8.1

Sơ đồ truyền động

44

3.8.2

Tính tốn bộ truyền đai ( Số 1)

45

3.9

Tính tốn truyền ñộng cho cơ cấu biên tay quay

47

3.9.1

Sơ ñồ truyền ñộng

47

3.9.2

Tính tốn bộ truyền đai ( Số 2)

49

3.9.3

Tính tốn 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 đề

54

4.2

Nội dung khảo nghiệm

54

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


4.2.1

Khảo nghiệm trong phịng thí nghiệm ( khảo nghiệm lần 1)

4.2.2

Khảo nghiệm ứng dụng máy cắt hom sắn giống CBH 3600 phục

55

vụ cho máy trồng hom trên diện tích mơ hình thâm canh (khảo
nghiệm lần 2)

65

CHƯƠNG V TÍNH TỐN HIỆU QUẢ KINH TẾ CỦA MÁY CHUẨN
BỊ HOM SẮN TRÊN MÔ HÌNH KHẢO NGHIỆM

70

5.1

ðặt vấn đề

70

5.2

Mục đích, nội dung, phương pháp nghiên cứu

71

5.2.1

Mục đích

71

5.2.2

Nội dung

71

5.2.3

Phương pháp nghiên cứu

71

5.3

Kết quả tính tốn chi phí các khâu cơng việc

75

5.3.1

Mơ 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 .................v


DANH MỤC BẢNG
STT

Tên bảng

Trang

4.1

Loại dao răng cưa có mở mạch

56

4.2

Loại dao răng cưa khơng 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 đầu đi(%)

59

4.6

Loại dao răng cưa có mở mạch

60

4.7

Loại dao răng cưa khơng mở mạch

60

4.8

Loại dao có băm chấu

61

4.9

ðộ dập đầu và độ xước thân hom(%)

61

4.10

Tỷ lệ xếp hom theo trật tư đầu đi vào thùng(%)

62

4.11

kết quả khảo nghiệm tính năng làm việc của máy

69

5.1

Tổng hợp cơng lao động, vật tư, chi phí và hiệu quả trên một ha
bằng công nghệ truyền thống

5.2

76

Tổng hợp so sánh cơng lao động, hiệu quả của hai cơng nghệ cắt
hom truyền thống và cơng nghệ cắt hom của đề tài KC.07.07/06-10

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

79


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 nhóm cán bộ đề tài cấp nhà nước

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 điều 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 .................vii


3.5

Sơ đồ hành trình bộ phận kẹp

38

3.6

Biên dạng cam

38

3.7

Sơ đồ chuyển ñộng của thùng ñựng hom.

39

3.8

Sơ ñồ cơ cấu biên tay quay

39

3.9

Sơ đồ dao thái để tính năng lượng

41

3.10

Sơ đồ tính lực cắt hom sắn

42

3.11

Mặt cắt ngang đai 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 đai

52

4.1

Khảo nghiệm trong phịng 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 đang cắt hom sắn

73

Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật .................viii


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 đất, ít vốn ñầu tư, phù hợp sinh thái và ñiều kiện kinh tế nơng
hộ. Sắn chủ yếu dùng để bán (48,6%) kế ñến dùng làm thức ăn gia súc
(22,4%), chế biến thủ cơng (16,8%), chỉ có 12,2% dùng tiêu thụ tươi.
Sắn cũng là cây cơng nghiệp có giá trị xuất khẩu và tiêu thụ trong nước.
Sắn là ngun liệu chính để 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, cơng suất
bình qn mỗi nhà máy trên 50 tấn tinh bột/ ngày, tuơng ñương trên 200 tấn
củ tươi/ ngày. Trong khi đó, khơng những nguồn ngun liệu sắn cung cấp
đến nhà máy khơng ổn định, chỉ đáp ứng 50% cơng suất máy, mà cịn 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 đủ củ sắn tươi cung cấp
ổn định cho các nhà máy, chỉ có con ñường cơ giới hóa ñồng bộ , trồng và chế
biến sắn tập trung.
Việc cơ giới hóa đồng bộ sản xuất sắn nguyên liệu ñã ñược nhiều nước

quan tâm, các khâu canh tác khác như làm đất, 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 .................1


Trên thế giới đã có một số nước nghiên cứu máy cắt hom sắn, song ñầu
hom cắt bị sơ, dập nhiều, hom cắt xong khơng được xếp theo trật tự ñầu ñuôi,
nên chỉ trồng ñược hom nằm, nếu trồng nghiêng khơng may ngược đầu thì
năng suất giảm tới 30%.
Gần đây nhóm cán bộ đề tài KC.07.07/ 06-10 đã đưa ra cấu trúc máy
chuẩn bị hom sắn: cắt hom và xếp hom theo trật tự đầu đi đã làm việc tốt;
song cịn một vài điểm hạn chế, cần thiết phải hồn thiện hơn. Vì vậy tơi chọn
đề tài: "Nghiên cứu hồn thiện thiết kế máy chuẩn bị hom sắn giống, ứng
dụng vào mơ hình cơ giới hố 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 mơ hình
cơ giới hố sản xuất sắn qui mơ 20 ha và tính hiệu quả kinh tế.
3. u cầu của đề tài.
Tìm hiểu một số máy cắt hom sắn giống trên thế giới, trong nước và máy
của nhóm đề tài KC.07.07/ 06 -10 hiện có. Từ đó hồn thiện thiết kế một số
bộ phận chính của máy chuẩn bị hom sắn giống; xây dựng mơ hình thí
nghiệm và tính hiệu quả kinh tế.

Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật .................2


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 đất, khối lượng cơng việc chiếm khoảng 20% trên tồn bộ số cơng lao
động để 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 khơng nhỏ về sức máy và
sức người.
ðể tăng năng suất lao ñộng, tăng hệ số sử dụng thời gian của máy và lao
động 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 đề tài “ Nghiên cứu lựa chọn cơng nghệ, thiết
kế, chế tạo các máy để 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 q trình cơ giới hóa đồng 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 đoạn đều nhau, vết cắt cịn dập
nhiều và hom cắt xong chưa xếp ñược theo trật tự ñầu đi. Vì vậy nhiệm vụ
của chun đề là: nghiên cứu cắt hom sắn giống cho đều, vết cắt khơng dập,
hom cắt xong xếp theo trật tự đầu đi, để 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 đó
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 .................3


ñầu tư nghiên cứu cơ giới hóa khâu sản xuất sắn trong đó có máy cắt hom sắn

giống; việc nghiên cứu cũng đang ở bước đầu nên cịn nhiều điểm hạn chế.
Dưới đây chúng tơi giới thiệu kết quả nghiên cứu của hai nước
Malayxia, Thái Lan đã có nhiều đầu tư nghiên cứu về máy cắt hom sắn giống
1.2.1 Máy cắt hom sắn giống của malaysia

Máy cắt hom của Malaysia

Lưỡi cắt bằng cưa đĩa của Malaixia

Hình 1.1 Máy cắt hom sắn giống của malaysia

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật .................4


- 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 đĩa 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 đưa 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 đồ ngun 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 .................5


( 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 điểm
sau:
Hom sắn rơi xuống khơng ñược xếp theo trật ñầu ñuôi, theo các nhà
nông học: nếu hom sắn khơng được xếp theo trật tự đầu 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 đối kém chỉ đạt 83,1%.

Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật .................6

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 – đĩa phía dưới; 7 – động cơ điện; 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 động là chuyển
động quay trịn quanh trục cắt và chuyển động 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 khơng có bộ phận kẹp giữ cây sắn nên cây sắn sẽ quay
hoặc nghiêng ngả trong q trình cắt làm mặt cắt hom khơng phẳng và dễ vỡ
đầu hom
Máy có cấu tạo phức tạp, giá thành máy cao trong khi việc chuẩn bị
hom chỉ chiếm một phần nhỏ trong tồn bộ cơng việc sản xuất sắn do đó chi
phí đầu tư ban đầu cao. Do đó khơng phù hợp với nền nơng nghiệp ở nước ta

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật .................7


hiện nay khi mà thu nhập của người nông dân cịn thấp lên sẽ khơng có điều

kiện để đầu tư máy móc với chi phí q cao.
1.3 Tình hình nghiên cứu máy cắt hom sắn giống ở Việt Nam
Mẫu máy của nhóm cán bộ đề tài trọng điểm 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 đầu hom.

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

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật .................8


CHƯƠNG II
LỰA CHỌN NGUYÊN LÝ CỦA CẤU TRÚC
MÁY CHUẨN BỊ HOM SẮN
2.1 Khảo sát các thơng 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, khơng bị nhiễm bệnh, cây có độ cong
vừa phải.
Cây sắn có thân gỗ mảnh khảnh. ðường kính thân phụ thuộc vào giống, điều
kiện đất đai, khí hậu và kỹ thuật trồng trọt. Thường đường 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 điều kiện mơi trường đất đai, khí hậu
mà nó có thể mọc thẳng đứng hoặc nghiêng 90° - 60° so với mặt đất (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 đa số hình trịn.
2.2 u 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 150200 mm theo yêu cầu nông học.
- Hom sắn sau khi cắt ñược xếp vào thùng theo trật tự đầu đi.
- Máy đạt được 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 tồn.
- Hiệu quả kinh tế cao

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


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 q trình cắt thái thường ñược thực hiện bằng cách di chuyển cạnh
sắc AB theo hướng p vng góc với cạnh sắc đó ( 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 để cắt giảm so với khi cắt khơng có trượt. Giải thích điều này
bằng một số cơ sở vật lý của quá trình cắt bằng lưỡi dao như sau:
Lưỡi dao dù rất sắc đi nữa thì khi soi dưới kính hiển vi vẫn thấy những
răng lồi lõm như lưỡi cưa. Do đó, 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 đó lực cắt phải hồn
dùng ứng suất nén để cắt đứt vật thái. Cịn 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 .................10


lực nhỏ hơn, nhất là các loại vật liệu có sợi, đàn hồi thì ứng suất kéo nhỏ hơn
ứng suất nén ñáng kể, như vậy tổng lực cắt sẽ nhỏ.
Do đó q trình cắt thái dễ dàng hơn.
2.3.2 Những yếu tố ảnh hưởng đến q 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
được tính theo cơng thức:
q=

Q
, N/cm
∆S

Lực cắt cần thiết Q (N) được tính theo cơng thức:
Q = Pt + T1 + T2 . cos σ

Trong đó: Pt là lực cản cắt
T1- lực ma sát của dao với vật thái
T2 - 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 q
trình cắt thái
- Chiều dày cạnh sắc lưỡi dao s:

Thơng thường chiều dày cạnh sắc cực tiểu ñạt tới s = 20 ữ 40 àm. chiu
dy s cng ln thỡ áp suất riêng cắt thái q càng tăng.
Nếu gọi ứng suất của vật thái là σ c thì:
q = s.σ c

- Góc cắt thái α : là góc hợp bởi góc đặt dao β và góc mài dao σ

α = β + σ ( Hình 2.2)

Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật .................11


Hình 2.2 Góc cắt

- Góc đặt dao β phải tính toán thiết kế sao cho lớp vật liệu sau khi cắt
thì sẽ khơng chạm vào mặt dao, tránh ma sát vơ ích, góc đặt dao β cũng phải
tính tốn dựa vào vận tốc thái.
- Góc mài dao σ đã được Reznik N.E nghiên cứu và đề xuất cơng thức
thể hiện ảnh hưởng ñến lực cắt thái:
Qth = Pt + c.tgσ (N)

Trong đó:
c – Hệ số có thứ ngun
Qth – Lực cắt tới hạn cần thiết
Pt – Lực cản cắt, N
Góc mài σ nói chung nhỏ, nhưng vì độ bền của vật liệu làm dao có độ
bền tới hạn nên góc mài thường ≥ 120.
- Vận tốc của dao cắt V (m/s)
Vận tốc dao ảnh hưởng đến q trình cắt, thể hiện bằng những ñồ thị
thực nghiệm biểu diễn sự biến thiên áp suất riêng q hoặc lực cắt Pt và công cắt

Act với vận tốc của dao thái.

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật .................12


Theo Reznik N.E, ta có thể tính theo cơng thức thực nghiệm:
Pt = 75.10 −0 , 0019.qV 2 , 6 + 40
Vận tốc tối ưu bằng 35 ÷ 40 m/s.

Hình 2.3 ðồ thị phụ thuộc giữa áp suất cắt thái riêng và vận tốc dao thái
- ðiều kiện trượt của lưỡi dao trên vật thái:
Những thí nghiệm của viện sĩ Gơriantskin V.P ñã chứng minh rằng nếu
cắt theo phương nghiêng sẽ giảm ñược lực cắt cần thiết và tăng chất lượng cắt
so với cắt theo phương pháp tuyến.
Vận tốc tuyệt ñối của lưỡi dao ñược chia làm 2 phần là vận tốc theo
phương pháp tuyến Vn và thành phần vận tốc theo phương tiếp tuyến Vt.
Góc hợp bởi vận tốc tuyệt ñối V và thành phần vận tốc theo phương
pháp tuyến Vn được gọi là góc trượt 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 .................13


Bằng thực nghiệm viện sĩ Gơriatskin V.P ñã chứng minh rằng lực cắt
giảm nhiều ứng với τ ≥ 300.
- Quan hệ giữa dao và tấm kê δ :
Khe hở δ giữa cạnh sắc của lưỡi dao và cạnh sắc của tấm kê. Thực
nghiệm ñã cho thấy ảnh hưởng thể hiện sự phụ thuộc của công suất cắt thái N
với khe hở δ; δ có một giới hạn thích hợp để ñảm bảo cho N nhỏ.

Hình 2.5 ðồ thị phụ thuộc của N với δ
- Góc kẹp χ và điều kiện kẹp vật liệu giữa cạnh sắc lưỡi dao và cạnh
sắc tấm kê:
Ta có thể xác định được điều kiện kẹp như sau: xét vị trí cạnh sắc AC
của lưỡi dao và cạnh sắc AB của tấm kê như (hình 2.6), với các lực tác động
vào vật liệu (được mơ phỏng có tiết diện trịn tâm 0); do lưỡi dao ở tiếp ñiểm
M là lực pháp tuyến N và lực ma sát F; do tấm kê ở tiếp ñiểm M′ tương ứng là
N′ và F′.
Lực tổng hợp do lưỡi dao là R và do tấm kê là R′. Góc NMR = ϕ′1 là
góc cắt trượt (tương tự góc ma sát) của cạnh sắc lưỡi dao với vật liệu.
F = Ntgϕ′1; Góc N′M′R′=ϕ′2 là góc cắt trượt (tương tự góc ma sát) của
cạnh sắc tấm kê với vật liệu và F′ = N′tgϕ′2.

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


Hình 2.6 Góc kẹp χ và điều kiện kẹp χ
Lực N được phân tích thành 2 thành phần: S theo hướng vng góc với
đường phân giác AO của góc mở χ và T theo hướng cạnh sắc AC.
x
2

T = Ntg . Lực N′ cũng được phân tích tương tự thành S′ theo hướng
x
2

vng góc với phân giác AO và T theo hướng cạnh sắc AB, T = Ntg .
ðiều kiện kẹp vật liệu giữa cạnh sắc lưỡi dao và cạnh sắc tấm kê là góc
kẹp:
χ ≤ ϕ′1

+

ϕ′2

Trong đó : 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

đẩy ra ngồi 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 u cầu
của cơng việc và đặc điểm 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 .................15


chọn loại dao khơng băm chấu cịn với loại thân gỗ thì người ta thường chọn
loại lưỡi cắt có băm chấu.
Theo nghiên cứu của Kapenco thì trong những điều kiện làm việc như
nhau, thời gian làm việc như nhau, lưỡi cắt có băm chấu chỉ mịn 3% cịn lưỡi

90°

30'
54°

I

cắt mài trơn mịn tới 25%.
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%

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật .................16