Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy thái cỏ làm thức ăn cho chăn nuôi hộ gia đình

ĐẠI HỌC HUẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

PHAN VĂN TÂN

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY THÁI CỎ
LÀM THỨC ĂN CHO CHĂN NI HỘ GIA ĐÌNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT CƠ KHÍ VÀ CƠ KỸ THUẬT
Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ

HUẾ - 2018


ĐẠI HỌC HUẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

PHAN VĂN TÂN

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY THÁI CỎ
LÀM THỨC ĂN CHO CHĂN NI HỘ GIA ĐÌNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT CƠ KHÍ VÀ CƠ KỸ THUẬT
Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ
Mã số: 8.52.01.03

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. ĐỖ MINH CƯỜNG

HUẾ - 2018


i

LỜI CAM ĐOAN

Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả được tôi trình bày trong luận văn là trung thực và chưa từng
được ai cơng bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.

Huế, ngày

tháng năm 2018

Tác giả luận văn

Phan Văn Tân


ii

LỜI CẢM ƠN

Để hồn thành luận văn này tơi xin bày tỏ chân thành lòng biết ơn sâu sắc đến
Ban giám hiệu, q Thầy cơ, gia đình và bạn bè, đồng nghiệp.
Lời đầu tiên tôi xin cảm ơn sâu sắc tới Thầy hướng dẫn khoa học TS.Đỗ Minh
Cường, người đã trực tiếp định hướng khoa học trong quá trình nghiên cứu, tận tình
hướng dẫn, giúp đỡ tơi trong suốt q trình thực hiện đề tài này.
Tơi xin trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu, Phịng Đào tạo, Khoa Cơ khí –

Công nghệ, và qúy thầy cô giảng viên Trường Đại học Nông Lâm Huế, đã tạo điều
kiện, truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm quý báu trong thời gian học tập và
nghiên cứu.
Qua đây tôi xin cảm ơn tới BGH trường Cao Đẳng Cơ Điện Xây Dựng & Nông
Lâm Trung Bộ, lãnh đạo khoa Cơ khí chế tạo đã tạo điều kiện giúp đỡ.
Cuối cùng, tôi xin cảm ơn người thân, bạn bè những người luôn động viên tôi
trong quá trình học tập và trong thời gian làm luận văn.
Mặc dù đã hết sức cố gắng với tất cả sự nỗ lực của bản thân nhưng chắc chắn
luận văn vẫn cịn những thiếu sót. Kính mong nhận được những ý kiến đóng góp, phê
bình của q Thầy cơ, các nhà khoa học, đọc giả và các bạn đồng nghiệp.
Tôi xin chân thành cảm ơn!

Huế, ngày 20 tháng 6 năm 2018
Học viên

Phan Văn Tân


iii

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ......................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................ii
MỤC LỤC ................................................................................................................. iii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .............................................................................. v
DANH MỤC BẢNG BIỂU ........................................................................................ vi
DANH MỤC HÌNH ẢNH ......................................................................................... vii
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI ............................................................................ 1

2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI ....................................................................................... 1
3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN ............................................................... 2
3.1. Ý nghĩa khoa học .................................................................................................. 2
3.2. Ý nghĩa thực tiễn .................................................................................................. 2
4. NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA ĐỀ TÀI ........................................................................ 2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU............................................................... 3
1.1. CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU............................................... 3
1.1.1. Tổng quan về thức ăn chăn nuôi trong nước ...................................................... 3
1.1.2.Tình hình trồng cỏ phục vụ chăn ni trâu bị hộ gia đình ................................... 4
1.1.3.Cơ sở lý thuyết của quá trình cắt thái .................................................................. 5
1.2. CƠ SỞ THỰC TIỄN CỦA CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ................................ 12
1.2.1. Tầm quan trọng của máy thái cỏ....................................................................... 12
1.2.2. Một số máy thái rau củ hiện nay....................................................................... 12
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU .......................................................................................................................... 22
2.1. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ..................................................... 22
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu....................................................................................... 22
2.1.2. Phạm vi nghiên cứu ......................................................................................... 22
2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ............................................................................... 22


iv
2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................................................................... 22
2.3.1. Phương pháp nghiên cứu tài liệu về máy thái ................................................... 22
2.3.2. Phương pháp tính tốn thiết kế ......................................................................... 22
2.3.3. Phương pháp gia cơng chế tạo .......................................................................... 22
2.3.4. Phương pháp khảo nghiệm ............................................................................... 23
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN..................................... 24
3.1. PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ ................................................................................. 24
3.1.1. Những yêu cầu cơ bản ...................................................................................... 24

3.1.2. Chọn phương án thiết kế .................................................................................. 24
3.2.TÍNH TỐN ĐỘNG LỰC HỌC THIẾT BỊ ........................................................ 28
3.2.1. Cơ sở tính tốn ................................................................................................. 28
3.2.2. Tính tốn động lực học thiết bị ......................................................................... 31
3.3. TÍNH TỐN THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY ......................................................... 37
3.3.1. Chọn động cơ dẫn động.................................................................................... 37
3.3.2. Thiết kế bộ truyền đai ...................................................................................... 38
3.3.3. Thiết kế bộ bánh răng trụ ................................................................................. 43
3.3.4. Tính chọn cặp bánh răng cơn............................................................................ 48
3.3.5. Thiết kế trục dao .............................................................................................. 48
3.3.6. Tính và chọn then............................................................................................. 54
3.3.7. Chế tạo khung máy và một số bộ phận khác ..................................................... 55
3.4. KHẢO NGHIỆM MÁY ...................................................................................... 58
3.4.1. Mục đích, yêu cầu và tiêu chí thực nghiệm....................................................... 59
3.4.2. Nội dung và kết quả khảo nghiệm. ................................................................... 60
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ........................................................................................ 66
KẾT LUẬN ............................................................................................................... 66
ĐỀ NGHỊ. ................................................................................................................. 66
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................... 67


v

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt
CT
TNHH

Ý nghĩa từ viết tắt

Tên Tiếng anh và đơn vị

Thép cacbon chất lượng thường
Công ty Trách nhiệm hữu hạn

f

Hệ số ma sát

q

Áp suất cắt thái riêng,

N/cm

α

Góc cắt thái

độ (˚)

τ

Góc trượt

độ (˚)

φ

Góc ma sát

độ (˚)

mct

Mơ men trục cuốn

Nm

Mđc

Mơ men động cơ

Nm

A

Cơng cắt thái

J/cm2

R

Bán kính

mm

h

Chiều cao tâm dao

mm

n

Số vòng quay trục dao

v/ph

a

Chiều dài họng thái

mm

b

Chiều cao họng thái

mm

γ

Khối lượng riêng

kg/m3

Qn

Năng suất của máy

kg/h

Nđc

Công suất động cơ

kW

λ

Hiệu suất truyền động

V

Vận tốc

m/s, v/ph

L

Chiều dài

mm

T

Mô men xoắn

Nm

l

Chiều dài dao

mm

i

Tỉ số truyền

A

Khoảng cách trục

Z

Số răng

z

Số đai

W

Độ ẩm

%

σ

Ứng suất

N/mm2

mm


vi

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1. Khẩu phần thức ăn xanh của một số vật nuôi ............................................... 4
Bảng 1.2. Các thông số hình học của máy .................................................................. 19
Bảng 1.3. Các thơng số hình học của máy TC-500 ..................................................... 21
Bảng 2.1. Thơng số và các yếu tố thí nghiệm. ............................................................ 23
Bảng 3.1. Khẩu phần ăn của gia súc. .......................................................................... 28
Bảng 3.2. Chiều dài của đoạn cắt đối với từng loại gia súc......................................... 29
Bảng 3.3. Các thông số của bộ truyền đai thang. ........................................................ 43
Bảng 3.4. Các thơng số hình học chủ yếu của bộ truyền ............................................. 47
Bảng 3.5. Thông số ổ lăn ........................................................................................... 48
Bảng 3.6. Chọn chiều dài trục .................................................................................... 49
Bảng 3.7. Thông số then ........................................................................................... 51
Bảng 3.8. Thông số và các yếu tố thí nghiệm. ............................................................ 60
Bảng 3.9. Số liệu trung bình tại vận tốc dao 650 vịng/phút ....................................... 64
Bảng 3.10. Số liệu trung bình tại vận tốc dao 900 vịng/phút...................................... 64
Bảng 3.11. Số liệu trung bình tại vận tốc dao 1045 vịng/phút.................................... 64
Bảng 3.12. Số liệu trung bình tại vận tốc dao 1200 vòng/phút.................................... 64

vii

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1. Cỏ voi tên khoa học là Penisetum purpuseum............................................... 5
Hình 1.2. Tác dụng cắt thái của lưỡi dao ...................................................................... 6
Hình 1.3. Đồ thị phụ thuộc lực cắt thái R vào độ dịch chuyển S ................................... 6
Hình 1.4. Tác dụng cắt trượt giảm chiều rộng lát thái................................................... 7
Hình 1.5. Sơ đồ quá trình cắt thái bằng lưỡi dao với lưỡi dao có góc mài  ................ 8
Hình 1.6. Cạnh sắc lưỡi dao ......................................................................................... 8
Hình 1.7. Góc cắt thái .................................................................................................. 8
Hình 1.8. Đồ thị phụ thuộc của lực cắt với độ thái sâu ................................................. 9
Hình 1.9. Đồ thị phụ thuộc giữa áp suất cắt thái riêng và vận tốc dao thái ................... 9
Hình 1.10. Vận tốc của điểm M trên cạnh sắc lưỡi dao .............................................. 10
Hình 1.11. Phân tích các lực tác động giữa lưỡi dao và vật thái ................................. 10
Hình 1.12. Máy thái sắn quay tay............................................................................... 12
Hình 1.13. Máy thái chuối cây .................................................................................. 13
Hình 1.14. Máy thái kiểu sợi FC 501 ......................................................................... 14
Hình 1.15. Máy thái cỏ dạng đĩa ................................................................................ 14
Hình 1.16.Máy cắt thái đa năng ................................................................................. 15
Hình 1.17. Máy băm thái thức ăn gia súc theo kiểu lơ trụ răng thẳng ......................... 16
Hình 1.18. Máy băm thái thức ăn gia súc lô dao trụ, dao gá nghiêng kiểu Yash H2.... 16
Hình 1.19.Máy băm thái thức ăn gia súc trên mặt đầu theo kiểu Yash-T-75 dao gá mặt
đầu mâm quay ........................................................................................................... 17
Hình 1.20. Máy băm thái kiểu KOHINOOR dao gá mặt đầu mâm quay .................... 18
Hình 1.21. Máy băm thái rơm do khoa Cơ khí Cơng nghệ, HUAF chế tạo. ................ 18
Hình 1.22. Sơ đồ cấu tạo máy thái chuối TC-500 ....................................................... 20
Hình 3.1. Dao cắt chuyển động tịnh tiến .................................................................... 24
Hình 3.2. Dao cắt được bố trên trục quay ................................................................... 25
Hình 3.3: Sơ đồ cấu tạo máy thái cỏ........................................................................... 26

Hình 3.4: Sơ đồ truyền động bánh răng côn ............................................................... 26


viii
Hình 3.5: Sơ đồ nguyên lý truyền động của máy ........................................................ 27
Hình 3.6: Sơ đồ cấu tạo dao thái ................................................................................ 30
Hình 3.7. Kích thước lưỡi dao .................................................................................... 30
Hình 3.8. Sơ đồ truyền động của bộ phận cắt ............................................................. 31
Hình 3.9. Sơ đồ thí nghiệm cắt cỏ voi ....................................................................... 32
Hình 3.10. Sơ đồ trục cuốn Ru lơ ............................................................................... 35
Hình 3.11. Đai hình thang thường .............................................................................. 39
Hình 3.12. Phản lực tại các nút của trục. .................................................................... 50
Hình 3.13. Biểu đồ mơ men uốn trục ......................................................................... 50
Hình 3.14. Bản vẽ phách trục ..................................................................................... 51
Hình 3.15. Kích thước khung máy ............................................................................. 55
Hình 3.16. Chế tạo khung máy................................................................................... 55
Hình 3.17. Lưỡi dao và trục dao sau khi chế tạo......................................................... 56
Hình 3.18. Tấm kê thái sau khi chế tạo ...................................................................... 56
Hình 3.19. Trục dao sau khi chế tạo ........................................................................... 57
Hình 3.20. Bộ phận cung cấp nguyên liệu vào ........................................................... 57
Hình 3.21. Bộ truyền đai thang .................................................................................. 57
Hình 3.22. Bộ truyền bánh răng cơn răng thẳng ......................................................... 58
Hình 3.23. Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng .......................................................... 58
Hình 3.24. Mẫu máy thái cỏ được chế tạo ................................................................. 59
Hình 3.25. Chuẩn bị nguyên liệu là cỏ voi ................................................................ 59
Hình 3.26. Hình ảnh máy đang làm việc .................................................................... 61
Hình 3.27. Bộ phận dao cắt và tấm kê ........................................................................ 61
Hình 3.28. Bộ phận cung cấp nguyên liệu họng thái .................................................. 62
Hình 3.29. Bộ phận truyền động .............................................................................. 62
Hình 3.30. Sản phẩm sau khi thái .............................................................................. 63

Hình 3.31. Sản phẩm sau khi thay đổi chế độ làm việc............................................... 63
Hình 3.32. Đồ thị biểu diễn các thơng số góc đặt dao ở 00 ......................................... 65


1

MỞ ĐẦU

1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Ngành chăn ni gia súc là một trong số các ngành chăn nuôi đã và đang phát
triển mạnh ở trong nước và thế giới. Hiện nay, sản lượng chăn nuôi ở nước ta cịn thấp
do số lượng và chất lượng thức ăn khơng đảm bảo. Nguồn thức ăn chính cho chăn ni
gia súc chủ yếu là đồng cỏ tự nhiên, một số địa phương đã nghiên cứu trồng một số
giống cỏ có khả năng sinh trưởng tốt và cho hàm lượng dinh dưỡng cao, để bổ sung
vào khẩu phần thức ăn gia súc.
Nước ta là một nước nông nghiệp đang phát triển, trong những năm gần đây do
chính sách đổi mới mà nền nơng nghiệp nước nhà có một bước phát triển vượt bậc.
Tuy nhiên chăn nuôi đại gia súc ở nước ta vẫn chủ yếu theo qui mơ hộ gia đình là mơ
hình phổ biến và đây cũng là mơ hình phù hợp ở những nước đang phát triển.
Để góp phần đẩy mạnh cơ giới hóa trong chăn ni, nhiều mẫu máy đã được
nhập khẩu ở nước ngoài hoặc trong nước thiết kế và đưa vào sử dụng để nâng cao
năng suất, chất lượng và hiệu quả kinh tế như máy băm thái, máy trộn, máy nghiền,
máy sấy... trong đó máy cắt thái ngun liệu đóng vai trị quan trọng nhất. Tuy nhiên,
đối với mỗi vùng miền có tập quán và quy mô chăn nuôi khác nhau, việc nghiên cứu
thiết kế, chế tạo mẫu máy cắt thái phù hợp với vật liệu cắt thái nhằm giảm giá thành,
tăng năng suất và chất lượng cắt thái, góp phần cơ giới hóa chăn ni quy mô nông hộ,
giảm nhẹ sức lao động cho người nơng dân là cấp thiết.
Chính vì vậy, việc nghiên cứu thiết kế chế tạo một mẫu máy thái cỏ để cung cấp
thức ăn cho gia súc cũng là vấn đề được đặt ra.
Xuất phát từ những yêu cầu cấp thiết của thực tiễn nói trên tơi thực hiện luận

văn: “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy thái cỏ làm thức ăn cho chăn ni hộ
gia đình”.
2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
Thiết kế và chế tạo máy thái cỏ cung cấp thức ăn cho trâu, bò với kết cấu gọn
nhẹ, đơn giản, sử dụng cho hộ và nhóm hộ gia đình, các trang trại vừa và nhỏ chăn
ni trâu, bị. Cụ thể như sau:
1. Cơ cấu khung thép vững chắc, nhỏ gọn, dễ sử dụng và di chuyển.
2. Có thiết bị an toàn để tránh tai nạn lao động; toàn bộ máy phải đảm bảo an
tồn cơ khí, điện và đáng tin cậy để hoạt động.
3. Có cơ cấu cấp nguyên liệu tự động và bán tự động; đảm bảo chất lượng vật thái.


2
4. Có thiết kế phù hợp với năng suất quy mơ nơng hộ. Hiệu suất truyền
động cao.
5. Lưỡi dao có tính năng chịu mài mịn và độ dẻo dai cao để an toàn khi vận hành.
6. Vật liệu, phụ tùng sẵn có, giá thành thấp.
3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN
3.1. Ý nghĩa khoa học
Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ góp phần nghiên cứu chuyên sâu về việc thiết
kế chế tạo các máy cắt thái nói chung và máy thái cỏ nói riêng.
3.2. Ý nghĩa thực tiễn
Đề tài đã góp phần tạo ra một sản phẩm thiết thực, góp phần cơ giới hóa trong
chăn ni, đáp ứng kịp thời nhu cầu của đời sống kinh tế - xã hội.
4. NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA ĐỀ TÀI
- Thiết kế và chế tạo được mẫu máy cắt thái cỏ phù hợp quy mô hộ chăn nuôi;
- Nghiên cứu hệ thống điều khiển linh hoạt thay đổi chiều dài đoạn thái phù hợp
với đối tượng vật nuôi.

3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

1.1. CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1.1. Tổng quan về thức ăn chăn nuôi trong nước
Chăn nuôi ở nước ta hiện nay đang được đưa lên thành một ngành chính của
nền nơng nghiệp, nhằm đáp ứng nhu cầu thực phẩm ngày càng tăng cũng như yêu cầu
về sức kéo và phân bón phục vụ cho trồng trọt.
Sản lượng chăn nuôi trước hết phụ thuộc vào việc cung cấp đúng đắn thức ăn
cho gia súc. Việc cung cấp thức ăn đúng đắn có nghĩa là phù hợp với nhu cầu chức
năng của gia súc với mức tiêu thụ thức ăn ít nhất nhưng lại cho sản lượng có ích
lớn nhất.
Thức ăn ở dạng tự nhiên chưa thể đáp ứng được yêu cầu dinh dưỡng đa dạng
theo chức năng và lứa tuổi của gia súc, cho nên phải tiến hành chế biến và thái nhỏ
nhằm đáp ứng nhu cầu trên. Đồng thời với ngành chăn nuôi hiện nay là chăn nuôi với
quy mô lớn theo kiểu trang trại, khơng cịn chăn thả tự nhiên như trước. Nên đòi hỏi
thức ăn xanh phải được trồng trọt với qui mô lớn và năng suất cao mới đủ lượng thức
ăn cho gia súc. Các loài cây cỏ trồng năng suất cao hiện nay, thân cây có kích thước
lớn và khối lượng lớn nên để đáp ứng nhu cầu tiêu hố cho gia súc thì phải có một
thiết bị máy móc cắt thái thành những đoạn thức ăn có độ dài vừa phải.
Từ những yêu cầu bức xúc trên, nên máy thái rau cỏ phục vụ cho trang trại chăn
nuôi được thiết kế và chế tạo.
Hiện nay, trong lĩnh vực máy công tác phục vụ cho chăn nuôi đã có máy thái
rau cỏ. Nhưng máy thái rau cỏ phục vụ cho chăn nuôi được sản xuất ở nước ngồi có
giá rất cao khơng phù hợp với nơng dân nước ta. Còn ở nước ta máy thái rau cỏ phục
vụ cho chăn ni hiện có chỉ hoạt động với năng suất nhỏ, khả năng tự động hóa trong
khâu tiếp liệu không cao và khả năng điều chỉnh độ dài đoạn cắt thái không linh hoạt.
Ở nội dung đề tài này, tôi thiết kế chế tạo một mẫu máy thái rau cỏ mới, với tham khảo
những nguyên lí cắt như những máy hiện có, với năng suất phù hợp. Để công việc thiết

kế được dễ dàng và sát thực tế, việc tìm hiểu về đặc tính của thức ăn xanh là nguyên
liệu của máy thái là hết sức quan trọng.
Thức ăn xanh là tất cả các loại cỏ trồng, cỏ tự nhiên, các loại rau xanh cho gia súc
ăn ở trạng thái tươi xanh bao gồm: rau muống, bèo hoa dâu, lá bắp cải, xu hào, cỏ voi,
cỏ pagola, rau dừa nước, rau dền, rau lắp, cỏ bắp, cỏ sữa. Thức ăn xanh có đặc điểm là
chứa nhiều nước, nhiều chất xơ, tỉ lệ nước trung bình 80-90%, tỉ lệ xơ trung bình ở giai
đoạn non là 2-3%, trưởng thành 6-8%. Theo khảo sát thực tế tại một trang trại cụ thể ở
tỉnh Bình Định, một tỉnh có ngành chăn ni phát triển; cụ thể là chăn ni trâu, bị, dê,


4
cừu, lợn…Các trang trại vừa và nhỏ ở đây có số lượng gia súc khoảng 100-200 con.
Khẩu phần ăn chủ yếu là thức ăn xanh, cụ thể theo bảng điều tra sau:
Bảng 1.1. Khẩu phần thức ăn xanh của một số vật ni
Loại gia súc

% tính theo khẩu phần ăn

Lợn

20-30

Trâu bò (cao sản)

70-80

Trâu bò (thấp sản)

100

Dê cừu

100

Gia cầm lớn

5-10

Gà thịt

2

Các loại thức ăn xanh được trồng ở đây để phục vụ cho chăn nuôi ở các trang
trại này chủ yếu là: Cỏ voi, cỏ bắp, cỏ sữa, rau muống, rau dền, rau lang… Do ở các
trang trại này hầu hết chưa có máy thái rau cỏ, tình trạng sử dụng trang thiết bị cơ giới
không mạnh lắm. Cho nên người nông dân cho gia súc ăn bằng cách bỏ trực tiếp vào
với kích thước lớn, mà khơng cắt thái có kích thước vừa phải, nên gia súc ăn khơng
hết. Vì vậy phần thức ăn thừa lại rất nhiều, gây lãng phí rất lớn.
Vì vậy khi đưa máy thái rau cỏ vào thực tế tại các trang trại chăn nuôi này, sẽ
giảm một khối lượng thức ăn rất lớn, mang lại nguồn lợi kinh tế cao cho người nông
dân trong ngành chăn ni.
1.1.2.Tình hình trồng cỏ phục vụ chăn ni trâu bị hộ gia đình
Hoạt động chăn ni trâu, bị tại địa phương được người dân tiến hành từ lâu
với nhiều hình thức khác nhau. Tuy nhiên mơ hình chăn ni chỉ dừng lại ở quy mơ hộ
gia đình và nhằm mục đích phục vụ cho hoạt động trồng trọt, sử dụng trâu bị làm sức
kéo. Chính vì vậy mà người dân chỉ chú trọng đến lợi ích từ gia súc đem lại chứ người
dân đã không chú trọng vào vấn đề dinh dưỡng cho gia súc (trâu, bò) mà chỉ tận dụng
những sản phẩm phụ trong quá trình sản xuất và sinh hoạt làm thức ăn cho chúng.
Thời gian gần đây với sự đổi thay về nhận thức và nhu cầu về sản phẩm từ trâu bò của
thị trường nên tình hình chăn ni bị của người dân trên địa bàn xã đã có nhiều thay

đổi. Số trang trại chăn nuôi tập trung với số lượng lớn tăng lên nhanh chóng, số hộ
chăn ni theo tính chất hàng hóa cũng xuất hiện ngày càng nhiều. Khi loại hình chăn
ni theo hình thức hàng hóa phát triển và do áp lực của thị trường địi hỏi người dân
phải tính đến những giải pháp làm sao để tăng thêm hiệu quả sản xuất đồng thời giảm


5
thiểu các chi phí. Và một trong các vấn đề được người dân quan tâm đó là tìm kiếm
nguồn thức ăn cho chăn ni vừa có giá trị dinh dưỡng cao và chi phí đầu vào cho
chăn ni thấp.
Trước đây, người dân địa phương thường sử dụng các nguồn thức ăn có giá trị
dinh dưỡng thấp chủ yếu là các nguồn thức ăn được tận dụng lại từ các hoạt động
khác. Cỏ là một loại thức ăn không thể thiếu trong khẩu phần ăn của chăn ni trâu bị,
với loại hình chăn thả tận dụng sức kéo thì người dân sử dụng các đồng cỏ tự nhiên để
chăn thả. Tuy nhiên hiện nay diện tích đồng cỏ tự nhiên đang ngày một giảm dần do
nhu cầu sử dụng đất của người dân ngày một tăng. Hình thức sử dụng các đồng cỏ tự
nhiên chỉ phù hợp với các hộ chăn ni nhỏ lẻ khơng thích hợp với hình thức chăn
ni cơng nghiệp, mang tính hàng hóa cao. Hiện nay tình hình chăn ni trâu bị trên
địa bàn Bình Định đã chuyển sang hình thức sản xuất hàng hóa, nên địi hỏi người dân
cần quan tâm đến việc giải quyết các vấn đề về thức ăn trong chăn nuôi. Người dân đã
được tiếp cận với nhiều loại giống cỏ có giá trị dinh dưỡng khác nhau thông qua các
khuyến cáo của trung tâm khuyến nông huyện và các cán bộ phụ trách khuyến nông
của xã. Nhiều loại cỏ đã được người dân tiến hành trồng thử nghiệm như cỏ voi, cỏ sả
và dần mang lại những hiệu quả nhất định trong chăn nuôi, phần nào đáp ứng được
yêu cầu của người dân về nguồn thức ăn cho trâu bò vừa đem lại hiệu quả kinh tế cao
vừa giảm thiểu chi phí cho chăn ni.

Hình 1.1. Cỏ voi tên khoa học là Penisetum purpuseum
1.1.3.Cơ sở lý thuyết của quá trình cắt thái
1.1.3.1.Cơ sở lý thuyết của quá trình cắt thái

Các bộ phận làm việc của máy cắt thái rau cỏ, củ quả thường dựa theo nguyên lý
cắt thái bằng cạnh sắc của lưỡi dao. Quá trình cắt thái thường được thực hiện bằng cách
di chuyển cạnh góc nhị diện AB (cạnh sắc) hợp bởi hai mặt phẳng của lưỡi dao theo
hướng P pháp tuyến với cạnh đó hoặc theo hai hướng vng góc với cạnh đó: Vừa theo
hướng P (hướng cắt pháp tuyến), vừa theo hướng q vng góc với hướng P (hướng cắt
tiếp tuyến), nghĩa là theo hướng chéo tổng hợp r, hướng cắt nghiêng (hình 1.2).


6

Hình 1.2. Tác dụng cắt thái của lưỡi dao
Viện sĩ V.P.Gơriatkin đã chứng minh rằng q trình cắt thí nghiệm có trượt làm
giảm đáng kể lực cắt và tăng chất lượng thái và được mơ tả bằng phương trình có dạng:
3.

S  A.e  N hoặc N S = C

Trong đó:

te

(1.1)

A- hằng số

S – độ dịch chuyển (mm)
N – lực cắt thái (N)
V.P.Gơriatkin gọi trường hợp cắt pháp tuyến (theo thí nghiệm S = 0) là q
trình chặt bổ, cắt thái khơng có trượt; (máy thái trống dao thẳng) trường hợp cắt
nghiêng (theo thí nghiệm S ≠0) là q trình cắt thái có trượt (máy thái kiểu đĩa dao

hoặc trống dao cong). Rõ ràng là khi cắt thái có trượt, lực cần thiết để cắt thái giảm so
với khi cắt thái khơng trượt. (Hình 1.3)

Hình 1.3. Đồ thị phụ thuộc lực cắt thái R vào độ dịch chuyển S
bp = = b ncos
F
AA

 bn
p

AA
AA

(2.2)
n
p


7

Hình 1.4. Tác dụng cắt trượt giảm chiều rộng lát thái
Do tính chất đàn hồi của vật thái cũng làm giảm lực cắt thái. Các vật thái trong
nông nghiệp thường có tính đàn hồi và nhiều thớ tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình
lưỡi dao vừa nén vừa trượt tương đối với chỗ tiếp xúc với vật thái. Nếu vật cứng rắn
khơng đàn hồi, ít thớ thì cắt trượt bằng lưỡi dao khơng có tác dụng.
1.1.3.2. Những yếu tố chính ảnh hưởng đến q trình cắt thái bằng lưỡi dao
a. Áp suất cắt thái riêng
Áp suất cắt thái riêng q là yếu tố trực tiếp đảm bảo quá trình cắt đứt vật liệu và
liên quan đến các yếu tố khác thuộc phạm vi dao thái và vật liệu thái.

q

Q
N/cm
S

Trong đó:

(1.2)

Q – lực cắt thái cần thiết (N)
– độ dài đoạn lưỡi dao (cm)

Theo viện sĩ V.P.Gơriatkin thì khi cắt thái khơng có trượt (chặt bổ τ= 0), đối với
rau cỏ là q= 30 - 80 (N/cm), còn đối với củ quả thì q= 20 - 40 (N/cm). Cịn khi cắt có
trượt thì q thay đổi phụ thuộc vào góc trượt τ.
Trong quá trình thái lưỡi dao đi vào vật thái còn phải khắc phục lực ma sát T1
do áp lực cản của vật thái tác dụng vào mặt bên của dao và T2 do vật thái dịch chuyển
bị nén ép tác động vào mặt vát của cạnh sắc lưỡi dao.
Nếu gọi Pt là lực cản cắt thái thì:
Q = Pt + T1 + T2cos 


- Góc mài dao của lưỡi dao

(1.3)


8

Hình 1.5. Sơ đồ quá trình cắt thái bằng lưỡi dao với lưỡi dao có góc mài 
b. Các yếu tố ảnh hưởng chính của dao thái
- Độ sắc của lưỡi dao
Độ sắc của lưỡi dao chính là bề dày s (mm) của cạnh sắc lưỡi dao. Đối với các
máy cắt thái s không vượt quá 100μm, nếu s quá 100μm lưỡi dao coi như bắt đầu cùn
và thái kém. Rõ ràng là độ sắc s càng lớn thì áp suất riêng q càng tăng. Nếu gọi ứng
suất cắt của vật liệu là  c thì q  s. c

Hình 1.6. Cạnh sắc lưỡi dao
- Góc cắt thái
Góc cắt thái α là góc hợp bởi góc đặt dao β và góc mài dao σ. Trị số góc cắt thái
được xác định như sau:
(1.4)

   

Hình 1.7. Góc cắt thái


9
Góc đặt dao β phải tính tốn thiết kế sao cho lớp rau củ khi được dao thái xong
và tiếp tục được cuốn vào sẽ không chạm vào mặt dao, tránh ma sát vơ ích, hoặc đối
với dao thái kiểu đĩa dao dùng cắt thái củ quả: góc β phải tính tốn để khi lớp của quả
trượt tỳ êm nhẹ lên mặt dao mà không gây hiện tưởng nảy ra khỏi mặt dao, đảm bảo
quá trình cắt ổn định. Vấn đề tính tốn góc đặt dao β sẽ phụ thuộc vào vận tốc quay
của dao thái, vận tốc đưa vật thái vào bộ phận thái và dạng cạnh sắc của lưỡi dao...
Còn đối với dao thẳng tuỳ theo cách lắp dao mà có thể thực hiện cắt thái có
trượt hoặc cắt thái chặt bổ (lắp dao theo hướng kính ).
Số dao lắp trên đĩa hay trống thường là 2, 4 hoặc 6 dao. Khi lắp vào máy vị

trí dao đặt nghiêng so với mặt phẳng thẳng đứng của tấm kê một góc  ( gọi là
góc đặt dao).
Nếu gọi α là góc cắt thái thì α =  +.
Thơng thường = 1218 0 và góc  =360.
Đối với các máy thái củ quả, góc mài dao  = 18  25 o.
- Độ bền của vật liệu làm dao
Dao có độ bền cao thì lâu cùn, thái tốt. Khi đó công nén lớp vật thái do lưỡi dao
tác động lúc bắt đầu cắt sẽ tốn ít hơn và cơng cản cắt thái cũng nhỏ hơn. Các lực và
công này thể hiện bằng đồ thị phụ thuộc vào độ thái sâu λ của lưỡi dao vào vật thái.

Hình 1.8. Đồ thị phụ thuộc của lực cắt với độ thái sâu
- Vận tốc của dao thái

Hình 1.9. Đồ thị phụ thuộc giữa áp suất cắt thái riêng và vận tốc dao thái


10
Vận tốc dao thái ảnh hưởng quá trình cắt thái, thể hiện cụ thể bằng đồ thị thực
nghiệm biểu diễn sự biến thiên của áp suất riêng q (hoặc lực cắt thái pt và công cắt thái
Act) với vận tốc của dao thái vt. Vận tốc tối ưu vt = 35÷40 m/s
- Điều kiện trượt của lưỡi dao trên vật liệu
Khi đường trượt của lưỡi dao trên vật thái hay của vật thái trên lưỡi dao càng
dài thì lực cản cắt càng giảm. Để thể hiện hiện tượng trượt nói chung của lưỡi dao trên
lớp vật thái, ta hãy vẽ và phân tích vận tốc v của một điểm M ở trên cạnh sắc lưỡi dao
cong AB khi tác động vào lớp vật thái.

Hình 1.10. Vận tốc của điểm M trên cạnh sắc lưỡi dao
Vận tốc v có thể phân tích làm 2 thành phần: thành phần vận tốc pháp tuyến vn
(vng góc với lưỡi dao) và thành phần vận tốc tiếp tuyến vt (theo cạnh sắc lưỡi dao).
Vận tốc pháp tuyến vn chính là vận tốc của dao thái gập sâu vào vật thái gây nên tác

động cắt thái. Vận tốc tiếp tuyến vt gây nên chuyển động trượt tương đối của lưỡi dao
trên vật thái.
Theo định nghĩa của Gơriatskin, góc hợp bởi vận tốc v với thành phần pháp
tuyến vn gọi là góc trượt τ, tỷ số giữa trị số vận tốc tiếp tuyến vt và vận tốc pháp tuyến
vn gọi là hệ số trượt  :



vt
 tg
vn

Hình 1.11. Phân tích các lực tác động giữa lưỡi dao và vật thái

(1.5)


11
Thực nghiệm cho thấy lực cắt thái sẽ giảm nhiều với góc trượt   30 0 . Hiện
tượng cắt thái của dao đối với vật thái sẽ có một điều kiện chung để phát huy tác dụng
cắt trượt, giảm lực cắt thái được nhiều hơn.
Phát triển các lý luận nghiên cứu về cắt thái của Gơriatskin V.P, viện sĩ
Giưligopski V.A đã phân tích bản chất vật lý và đi đến xác định điều kiện trượt của
lưỡi dao trên vật thái như sau:
Xét các lực tác động giữa lưỡi dao với vật thái (hình 3.10). Khi cắt thái chặt bổ,
góc trượt τ = 0 thì lực tác động giữa lưỡi dao với vật thái chỉ có một lực pháp tuyến cắt
thái (thẳng góc với lưỡi dao) theo phương vận tốc của lưỡi dao.
Xét trường hợp   o .Trên hình vẽ ta thấy rằng góc trượt τ càng lớn thì lực T
(hay T’) càng tăng, đồng thời lực ma sát F (hay F’) cũng vẫn có khả năng tăng theo,
bằng T khiến cho Mr của cuộng rau không thể trượt theo lưỡi dao được. Nghĩa là mặc

dủ cắt thái với góc trượt   o , nhưng 2 điểm Mr của rau và Md của dao vẫn không
tách rời nhau. Trái lại trong quá trình thái điểm Md của dao vẫn cứ bám chặt lấy điểm
Mr của rau mà nén xuống với lực tác động là P cho đến khi cắt đứt.
Khi T tăng thì F cũng tăng theo nhưng chỉ tăng tới trị số lực ma sát cực đại Fmax.
Trị số Fmax = N.tgφ’ = N.f’
Trong đó: φ’– Là góc ma sát giữa lưỡi dao và vật thái (góc cắt trượt)
Nhưng khi τ tăng lên nữa thì T tiếp tục tăng, trong lúc đó lực ma sát chỉ
tăng tới trị số Fmax là không tăng được nữa, nghĩa là T > Fmax, thì hiệu số lực T –
Fmax sẽ có xu hướng làm cho Mr của rau trượt đi, rời điểm Md của dao lên phía
trên, ngược lại, điểm M d của dao trượt đi rời điểm Mr của rau xuống dưới, bây giờ
mới có hiện tượng “trượt trơn”.
f’ = tgφ’ – Hệ số ma sát (Hệ số cắt trượt)
Vậy khi τ tăng thì T và F tăng lên trong giới hạn T = F < Fmax nghĩa là khi    '
thì quá trình cắt thái chưa có hiện tượng “trượt tương đối” giữa các điểm của lưỡi dao
tiếp xúc với các cuộng rau. Khi đó quá trình cắt thái mới thực sự có trượt, dao mới
phát huy được khả năng cưa cuộng rau bằng những lưỡi răng cưa rất nhỏ và lực cắt
thái mới giảm được nhiều.
Kết quả nghiên cứu cho thấy:
-Trường hợp góc trượt τ = 0, q trình cắt thái chặt bổ, có lực pháp tuyến và
khơng có lực tiếp tuyến.
- Trường hợp góc trượt    ' , quá trình cắt thái vẫn chưa có trượt, tuy nhiên có
cả lực tiếp tuyến và lực pháp tuyến (nhưng lực tiếp tuyến này chưa gây được hiện
tượng trượt vì ma sát).
- Trường hợp góc trượt    ' , quá trình cắt thái có trượt tương đối giữa dao và
vật thái, do tác dụng của lực tiếp tuyến đủ lớn thắng được lực ma sát.


12
1.2. CƠ SỞ THỰC TIỄN CỦA CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.2.1. Tầm quan trọng của máy thái cỏ

Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ việc áp dụng các máy cắt rau,
củ, quả đã được thị trường tiêu dùng ưa chuộng, không chỉ các nhà hàng, khách sạn,
xưởng chế biến thực phẩm mà còn được ứng dụng ở các hộ gia đình, hộ chăn ni,
trồng trọt. Nâng cao năng suất trong sản xuất nơng nghiệp nói chung và trong khâu
thái cỏ nói riêng. Sản lượng thái trong một đơn vị thời gian sẽ tăng gấp nhiều lần, vừa
thuận lợi cho q trình sản xuất mà cịn đảm bảo được chất lượng. Khi áp dụng máy
thái sẽ giảm thời gian và chi phí cho một đơn vị cơng việc góp phần làm giảm đáng kể
sức lao động, nâng cao năng suất, mang lại hiệu quả kinh tế cao cho người nông dân.
1.2.2. Một số máy thái rau củ hiện nay
Để giảm chi phí trong q trình sản suất và tăng năng suất cho người lao động,
hiện nay ở các nhà máy sản xuất thực phẩm hầu hết đều sử dụng máy cắt thái trong
dây chuyền sản xuất như: máy thái gia vị trong dây chuyền sản xuất mì tơm; máy thái
khoai tây, bí đỏ trong dây chuyền sản xuất bim bim, máy thái lát thịt, máy thái sắn,
máy thái măng ... Những chiếc máy đó có thể làm việc bằng thủ công hoặc tự động
đều tùy thuộc vào nhà sản suất và nhu cầu của người sử dụng.
Từ nguyên lý cắt thái chung, nhiều cơ sở trong nước cũng đã chế tạo ra một số
máy cắt thái phục vụ sản xuất. Tuy khả năng làm việc còn hạn chế so với máy nhập từ
nước ngồi nhưng góp phần làm giảm chi phí nhập khẩu. Mặt khác, chúng ta chế tạo
ra máy móc dựa trên tính chất của ngun liệu trong nước nên rất phù hợp và dễ sử
dụng. Nhưng do yêu cầu của sản xuất, một số nhà máy cũng đã nhập khẩu máy của
nước ngoài. Sau đây là một số máy đang được sử dụng hiện nay.
1.2.2.1. Máy thái sắn quay tay

Hình 1.12. Máy thái sắn quay tay


13
Đây là máy thái sắn được cơ sở Bình Quân sản xuất, model 2008. Cấu tạo của
máy gồm một giá đỡ, vòng bi gối đỡ, một tay quay lắp cố định vào đĩa, trên đĩa được
gắn các lưỡi dao. Khi làm việc người ta sẽ tác động vào tay quay và truyền chuyển

động quay này làm cho các lưỡi dao quay theo. Sắn được đưa vào và dao sẽ cắt thành
từng lát mỏng rồi được thốt ra ngồi qua khe hở.
Với loại máy này có ưu điểm là cấu tạo đơn giản, giá thành hạ và dễ sử dụng.
Nhưng nhược điểm là làm việc bằng thủ công, năng suất thấp, chất lượng cắt còn kém,
mức độ ứng dụng chưa cao. Do đó máy thái sắn loại này chỉ được sử dụng ở các cơ sở
sản xuất nhỏ lẻ, phần lớn được sử dụng ở các hộ gia đình.
1.2.2.2. Máy thái chuối
Đây là loại máy dùng để thái chuối cây. Cấu tạo máy thái chuối gồm: động cơ
điện, bốn vòng bi gối đỡ, hai lưỡi dao cắt, trục trung gian, trục chính và khung máy.
Máy làm việc được nhờ nguồn điện 220V, khi bật công tắc động cơ điện hoạt động
làm các lưỡi dao quay theo, người ta chỉ cần đưa thân cây chuối vào máy sẽ tự động
cắt ra những lát chuối mỏng và rơi ra ngồi. Để có những lát chuối dầy mỏng theo u
cầu thì có thể điều chỉnh kích cỡ có sẵn trên máy theo ý muốn của người dùng.
Khi sử dụng loại máy này việc cắt thái nhanh hơn, điều chỉnh được lát thái dày
mỏng tùy theo yêu cầu sử dụng, tuy nhiên việc tiếp thị chưa tốt nên chưa được sử dụng
rộng rãi trong từng hộ gia đình.

Hình 1.13. Máy thái chuối cây
1.2.2.3. Máy thái củ quả FC 501
Hiện nay trên thị trường cũng đã có một số kiểu máy thái củ quả được nhập
khẩu từ nước ngoài như kiểu máy thái dạng sợi, thái dạng lát mỏng, nhưng số lượng
không nhiều. Máy thái kiểu sợi FC 501 làm việc nhờ vào dao cắt của máy có hệ thống
chuyển động quay quanh trục một cách liên tục, sản phẩm được cắt bỡi dao quay


14
giống như thái bằng tay vậy, có thể chế biến các loại lát đông dược hoặc trong ngành
thực phẩm như thái sợi hoặc thái lát măng, khoai, cà rốt, củ cải, gừng và các loại củ
khác cho ra những sản phẩm có độ dày mỏng khác nhau.

Hình 1.14. Máy thái kiểu sợi FC 501
1.2.2.4. Máy thái cỏ CT1, CT2, CT5

Hình 1.15. Máy thái cỏ dạng đĩa
Máy thái cỏ (CT1, CT2, CT5) do Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ sau
thu hoạch thiết kế chế tạo (dạng đĩa) (hình 1.15): chủ yếu là thái cỏ voi cho bò, làm
thức ăn ủ chua năng suất 5 tấn/giờ và một số các máy thái cỏ cỡ nhỏ máy làm việc trên
nguyên lý dạng đĩa lắp từ 2 - 4 dao dạng thẳng có lắp bánh đà hoặc lấy trọng lượng
của đĩa làm bánh đà.


15
Máy thái cỏ CT5 có các thơng số kỹ thuật.
- Đường kính rơ to thái: 900 mm
- Tốc độ quay của rô to thái: 500 vg/ph
- Số lượng dao: 2
- Khe hở cắt: 2 – 6 mm
- Góc cắt: 21°
- Tổng cơng suất: 10,5kW; Chi phí năng lượng riêng: 2,1 kWh/t
- Độ dài đoạn thái: 30-150 mm
Mẫu máy thái CT5 có nhiều ưu điểm: năng suất cao, chất lượng thái tốt, bộ
phận cấp liệu an tồn, các thơng số làm việc phù hợp với điều kiện chế tạo trong nước.
Máy có nhược điểm là khơng thái được cỏ khơ.
1.2.2.5. Máy thái đa năng của cơng ty TNHH cơ khí Tồn Phát
Máy cắt thái đa năng (hình 1.16) của chế tạo, máy dùng để thái các vật liệu hữu
cơ như: cỏ, rau, chuối, bèo với công suất 200 kg/h đối với băm nhỏ và 100 kg/h đối
với nghiền nát nhuyễn. Máy có nhược điểm là khơng thái được cỏ khơ và rơm khô.
Thông số của máy:
- Động cơ 0,75kW
- Nguồn điện AC 220V

- Tốc độ trục dao: 2800V/ph
- Công suất 200 kg/h đối với băm nhỏ; 100 kg/h đối với nghiền nát nhuyễn
- Kích thước (dài x rộng x cao): 500 x 390 x 720 mm
- Trọng lượng máy: 21 kg

Hình 1.16.Máy cắt thái đa năng