TÍNH TOÁN THIẾT kế máy đào KHOAI LANG gắn TRÊN máy kéo 20 hp

Đề tài: Tính toán thiết kế máy đào khoai lang gắn trên máy kéo 20 hp.. Đề tài: Tính toán thiết kế máy đào khoai lang gắn trên máy kéo 20 hp.. Mục tiêu của đề tài: – Mục tiêu tổng quát:

KHOA CÔNG NGHỆ

BỘ MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY ĐÀO KHOAI LANG GẮN TRÊN MÁY KÉO

20 hp

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN

Trương Văn Thảo Nguyễn Thị Mỹ Linh (MSSV: 1107686)

Ngành: Cơ Khí Chế Biến – Khóa: 36

Cần Thơ, Tháng 05 năm 2014

- -

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

1 Cán bộ hướng dẫn: Trương Văn Thảo

2 Đề tài: Tính toán thiết kế máy đào khoai lang gắn trên máy kéo 20 hp.

3 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Mỹ Linh MSSV: 1107686

4 Lớp: Cơ Khí Chế Biến Khóa: 36

b Nhận xét về nội dung của LVTN:

 Đánh giá nội dung thực hiện đề tài:

Trương Văn Thảo

- -

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ CHẤM PHẢN BIỆN

1 Cán bộ chấm phản biện:

2 Đề tài: Tính toán thiết kế máy đào khoai lang gắn trên máy kéo 20 hp

3 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Mỹ Linh MSSV: 1107686

4 Lớp: Cơ Khí Chế Biến Khóa: 36

b Nhận xét về nội dung của LVTN:

 Đánh giá nội dung thực hiện đề tài:

Cán bộ chấm phản biện

BỘ MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ ===== O0O =====

Cần Thơ, ngày 30 tháng 12 năm 2013

PHIẾU ĐỀ NGHỊ ĐỀ TÀI LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

HK2 (2013 – 2014)

Ngành: Cơ Khí Chế Biến Khóa: 36

2 Tên đề tài: Tính toán thiết kế máy đào khoai lang gắn trên máy kéo 20 hp

3 Thời gian thực hiện: Học kỳ II, năm học 2013 - 2014

5 Địa điểm thực hiện: Khoa Công Nghệ, ĐHCT

6 Mục tiêu của đề tài:

– Mục tiêu tổng quát: Tính toán thiết kế máy đào khoai lang gắn trên máy kéo 20 hp

– Mục tiêu cụ thể:

+ Thu thập số liệu đất trồng khoai thực tế (ở 3 địa điểm) và trong tài liệu,

+ Xử lý số liệu và tính tóan thiết kế máy,

+ Hoàn thành bản vẽ và thiết minh

8 Các yêu cầu hỗ trợ cho việc thực hiện đề tài: Phòng máy và thiết bị chế biến lương

thực

9 Kinh phí dự trù cho việc thực hiện đề tài:

Bộ môn Cán bộ hướng dẫn Sinh viên

ThS Trương Văn Thảo Nguyễn Thị Mỹ Linh

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt khoảng thời gian học tập tại trường em đã nhận được rất nhiều tình

cảm và sự giúp đỡ chân thành từ quý thầy cô, bạn bè và những người thân bên cạnh

Em xin gửi đến tất cả lời cảm ơn chân thành nhất! Đặc biệt em xin chân thành gửi lời

cảm ơn đến quý thầy cô trong Bộ Môn Kỹ Thuật Cơ Khí, Khoa Công Nghệ, Trường

Đại Học Cần Thơ đã tận tình chỉ dạy và giúp đỡ em trong suốt quá trình em thực hiện

đề tài luận văn tốt nghiệp cũng như trong việc học của mình!

Bằng tình thương và sự tận tụy của người thầy, thầy Trương Văn Thảo người

thầy đã dẫn dắt em trong suốt khoảng thời gian em thực hiện đề tài luận văn tốt nghiệp

“Tính toán thiết kế máy đào khoai lang gắn trên máy kéo 20 hp” người đã dành nhiều

thời gian và tâm quyết, tận tình hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành luận văn tốt nghiệp

này Em xin chân thành gửi đến thầy lời cảm ơn sâu sắc nhất của một người học trò!

Em xin chúc thầy được dồi dào sức khỏe và vẫn mãi thành công trên con đường giảng

dạy của mình cũng như gặt hái được nhiều thành công hơn nữa trong công việc cũng

như trong cuộc sống!

Em xin chân thành cảm ơn quý thầy trong Phòng Thí Nghiệm Máy Và Thiết Bị

Chế Biến Lương Thực, Thực Phẩm đã tạo điều kiện cho em được tiếp cận với máy móc

thiết bị, giúp em có thêm nhiều kiến thức và học hỏi nhiều kinh nghiệm từ quý thầy nơi

đây! Đặc biệt em cũng xin gửi lời cảm ơn đến thầy Phạm Phi Long, người thầy đã tận

tụy dạy bảo góp cho em có được nhiều kiến thức thực tế bổ ích trong quá trình em thực

hiện đề tài, em xin gửi đến thầy lời cảm ơn chân thành nhất!

Đồng thời em cũng xin chân thành cảm ơn Ba Mẹ đã nuôi nấng dạy dỗ, tạo mọi

điều kiện và động viên để em hoàn thành đề tài luận văn tốt nghiệp này

Bằng tất cả sự nỗ lực và cố gắng của bản thân, trong suốt quá trình nghiên cứu

thực hiện hoàn thành đề tài, nhưng chắc chắn đề tài vẫn không tránh khỏi những thiếu

sót Em rất mong nhận được sự đóng góp quý báu của quý thầy cô!

Nguyễn Thị Mỹ Linh

LỜI NÓI ĐẦU

Khoai lang là một loại rau củ được trồng phổ biến ở nhiều nơi trên thế giới nhất

là ở các nước châu Á trong đó có Việt Nam và đặc biệt là các vùng nông thôn Nó rất

dễ trồng, không mất nhiều công sức chăm sóc, vốn đầu tư ban đầu thấp nhưng vẫn luôn đạt năng suất cao đem lại nguồn thu nhập đáng kể cho bà con nghèo

Ngày nay khoai lang không những là sản phẩm được tiêu thụ mạnh ngay cả ở trong nước và nước ngoài Các sản phẩm từ khoai như khoai chiên, nướng ngoài ra còn lấy tinh bột và làm thức ăn cho gia súc…

Tuy vậy nhưng vẫn trải qua rất nhiều giai đoạn mới có được một củ khoai Từ khâu làm đất, vun luống, trồng, tưới… thu hoạch thì trong đó thu hoạch khoai là một công đoạn mất nhiều thời gian, công sức nhất, dẫn đến việc thu hoạch hết sức khó khăn

do thu hoạch bằng thủ công là chính và một phần là do tại các vùng nông thôn chưa được tiếp cận với khoa hoc kỹ thuật, trình độ còn hạn chế

Để giải quyết thực trạng ấy đòi hỏi phải có thiết bị hỗ trợ cho thu hoạch khoai, giảm giá thành nhân công, chi phí, công sức…mà vẫn mang lại hiệu quả cao Vì vậy

em chọn đề tài “Tính toán thiết kế máy đào khoai lang gắn trên máy kéo 20 hp”

BỘ MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ

*****

Cần Thơ, ngày 08 tháng 01 năm 2014

ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Nó là một cây trồng có thu nhập cao Nghề trồng khoai lang thích hợp với những hộ nông dân nhất là nông dân nghèo, ít vốn

Ở Việt Nam, khoai lang đã và đang chuyển đổi nhanh chóng từ sử dụng trong nước sang xuất khẩu Theo số liệu của Bộ thương mại thì 6 tháng đầu năm 2010 đạt cao nhất với hơn 1,2 triệu USD, khoai lang Nhật Bản tươi đạt 1,1 triệu USD, tăng 113,9% Kim ngạch xuất khẩu khoai lang năm 2010 đạt cao nhất với gần 3,8 triệu USD So với năm 2009 tăng hơn 1,6% Và trở thành nước xuất khẩu khoai lang lớn trên thế giới

Nhưng bên cạnh đó thì họ phải trả cho chi phí mướn nhân công khá nhiều từ khâu làm đất, trồng, tưới nước, bón phân đến thu hoạch… thì trong đó thu hoạch là khâu chiếm phần lớn Để góp phần làm giảm gánh nặng, nâng cao năng suất lao động,

hạ giá thành sản phẩm, tăng thu nhập, thì họ phải chủ động hơn thay vì chịu phụ thuộc nhiều vào người thu hoạch thuê Để làm được việc đó người dân cần các thiết bị phục

vụ cho khâu thu hoạch

Vì vậy việc nghiên cứu tính toán thiết kế thành công máy đào khoai lang là vô

5 Mục tiêu của đề tài:

– Mục tiêu tổng quát: Tính toán thiết kế máy đào khoai lang gắn trên máy kéo

20 hp

– Mục tiêu cụ thể:

+ Thu thập số liệu đất trồng khoai thực tế (ở 3 địa điểm) và trong tài liệu, + Xử lý số liệu và tính tóan thiết kế máy,

+ Hòan thành bản vẽ và thiết minh

6 Địa điểm, thời gian thực hiện:

 Địa điểm thực hiện: khoa Công Nghệ trường Đại học Cần Thơ

 Thời gian thực hiện: từ tuần 1 - tuần 15

7 Giới thiệu về thực trạng có liên quan đến vấn đề trong đề tài:

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại máy đào nhưng đa phần là do tự chế máy, không qua tính toán ví dụ như máy đào Ba Hạo Kế đến là một nghiên cứu gần đây nhất (09/2012) của Tiến Sĩ Hoàng Bắc Quốc ở Viện lúa đồng bằng sông Cửu Long với đề tài: “Nghiên cứu cơ giới hoá khâu vun luống, tưới và thu hoạch khoai lang” Và ngoài thị trường đã có mặt máy thu hoạch khoai tây, khoai lang một sản phẩm của Tân An Phát Ngoài ra còn có máy thu hoạch củ do Công ty cổ phần xây dựng và công nghiệp Việt Hưng nghiên cứu thiết kế và chế tạo nhưng cả hai đề hoạt động theo nguyên lý chung: khoai được đào bằng lưỡi đào phẳng sau đó được chuyển qua sàng để phân ly đất đá tiếp đó khoai theo sàng đưa ra sau và có người theo sau thu gom lại Còn phần lớn là thu hoạch thủ công là chính, từ đó dẫn đến việc tốn sức lao động, thời gian và cực nhọc

8 Các nội dung chính và giới hạn của đề tài:

Các nội dung chính:

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 Đặt vấn đề

1.2.Thực trạng của đề tài

1.3 Tính cấp thiết của đề tài

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 Giới thiệu chung

2.1.1 Khái quát về tình hình khoai lang

2.4.1 Lý thuyết tính toán về lưỡi đào

2.4.2 Xác định chiều dài lưỡi đào L

2.4.3 Bộ phận phân ly đất: sàng phân loại

2.4.3.1 Cơ sở của quá trình sàng

2.4.3.2 Kích thước lỗ lưới và tốc độ vật liệu

2.4.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sàng

a Độ ẩm của vật liệu

b Hình dạng và kích thước lỗ

2.4.3.4 Chuyển động của hạt trên mặt sàng

2.4.3.5 Năng suất sàng

2.4.3.6 Công suất tiêu thụ của sàng

a Khối lượng của đĩa xích

b Khối lượng xích

c Khối lượng thanh gắn trên sàng

d Khối lượng đất đào trên sàng

2.4.4 Cấu tạo bộ phận phụ của máy

2.4.4.1 Cấu tạo bộ phận phá vỡ và tách đất tảng

2.4.4.2 Cấu tạo cơ cấu treo

2.4.4.3 Cấu tạo bộ phận đào

2.4.4.4 Cơ cấu nâng hạ

2.4.4.5 Bộ phận tháo liệu

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY

3.1 Nguyên lý làm việc của máy đào

3.1.1 Yêu cầu kỹ thuật của máy đào

3.1.2 Nguyên lý làm việc của máy đào

3.2 Tính toán thiết kế lưỡi đào phẳng

3.2.1 Tính toán góc nâng đất (α)

3.2.2 Tính toán góc tách đất (γ)

3.2.3 Tính toán xác định chiều dài lưỡi đào L

3.3 Tính toán thiết kế sàng

3.3.1 Tính toán các thông số cấu tạo nên sàng

3.3.2 Tính toán thông số làm việc của sàng

3.3.2.1 Khối lượng của đĩa xích

3.3.2.2 Khối lượng xích

3.3.2.3 Khối lượng thanh gắn trên sàng

3.4.1 Bộ truyền động bánh răng côn răng thẳng

3.4.1.1 Chọn vật liệu chế tạo bánh răng

3.4.1.2 Định ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép

3.4.1.9 Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng

3.4.1.10 Kiểm nghiệm sức bền của bánh răng khi chịu quá tải trong thời gian ngắn 3.4.1.11 Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền

3.8 Chọn kiểu lắp cho ổ lăn, bánh răng và then

3.9 Vỏ hộp

3.10 Tính toán khớp nối

3.11 Khung máy

3.12 cơ cấu treo

CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ VÀ KIẾN NGHỊ

4.1 Kết Quả

4.2 Kiến nghị

9 Phương pháp thực hiện đề tài

+ Nghiên cứu lý thuyết,

+ Thu thập số liệu đất trồng khoai thực tế (ở 3 địa điểm) và trong tài liệu, + Xử lý số liệu và tính toán thiết kế máy,

+ Hoàn thành bản vẽ và thuyết minh

10 Kế hoạch thực hiện:

Đề tài được thực hiện trong vòng 15 tuần:

Tuần 1, 2: nộp phiếu đăng ký và đề cương

Tuần 3, 4: hoàn thành chương I

Tuần 5, 6: hoàn thành chương II

Tuần 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13: hoàn thành chương III và bản vẽ

Tuần 14, 15 hoàn thành chương IV Nộp bài hoàn chỉnh

SINH VIÊN THỰC HIỆN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Nguyễn Thị Mỹ Linh Trương Văn Thảo

DUYỆT CỦA BỘ MÔN

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

MỤC LỤC HÌNH vi

MỤC LỤC BẢNG vii

PHỤ LỤC viii

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Thực trạng đề tài 1

1.3 Tính cấp thiết của đề tài 3

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Giới thiệu chung 5

2.1.1 Khái quát về tình hình khoai lang 5

2.1.2 Tầm quan trọng của máy đào hiện nay 5

2.2 Các yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến quá trình thu hoạch 6

2.2.1 Khối lượng 6

2.2.2 Độ ẩm 7

2.2.3 Độ chặt 7

2.2.4 Hệ số ma sát 7

2.2.5 Thành phần cơ học của đất 7

2.2.6 Số liệu đất trồng khoai thực tế 8

2.3 Một số loại máy đào có mặt trên thị trường hiện nay 8

2.4 Lý thuyết tính toán máy 11

2.4.1 Lý thuyết tính toán về lưỡi đào 12

2.4.2 Xác định chiều dài lưỡi đào L 13

2.4.3 Bộ phận phân ly đất (sàng phân loại) 13

2.4.3.1 Cơ sở của quá trình sàng 14

2.4.3.2 Kích thước lỗ lưới và tốc độ vật liệu 14

2.4.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sàng 16

a Độ ẩm của vật liệu 16

b Hình dạng và kích thước lỗ 16

2.4.3.4 Chuyển động của hạt trên mặt sàng 16

2.4.3.5 Năng suất sàng 17

2.4.3.6 Công suất tiêu thụ của sàng 18

b Khối lượng xích 18

c Khối lượng thanh gắn trên sàng 18

d Khối lượng đất đào trên sàng 18

2.4.4 Cấu tạo bộ phận phụ của máy 19

2.4.4.1 Cấu tạo bộ phận phá vỡ và tách đất tảng 19

2.4.4.2 Cấu tạo cơ cấu treo 19

2.4.4.3 Cấu tạo bộ phận đào 19

2.4.4.4 Cơ cấu nâng hạ 19

2.4.4.5 Bộ phận tháo liệu 19

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY 3.1 Nguyên lý làm việc của máy đào 20

3.1.1 Yêu cầu kỹ thuật của máy đào 20

3.1.2 Nguyên lý làm việc của máy đào 20

3.2 Tính toán thiết kế lưỡi đào phẳng 20

3.2.1 Tính toán góc nâng đất (α) 22

3.2.2 Tính toán góc tách đất (γ) 22

3.2.3 Tính toán xác định chiều dài lưỡi đào L 23

3.3 Tính toán thiết kế sàng 24

3.3.1 Tính toán các thông số cấu tạo nên sàng 24

3.3.2 Công suất tiêu thụ của sàng 25

3.3.2.1 Khối lượng của đĩa xích 25

3.3.2.2 Khối lượng xích 26

3.3.2.3 Khối lượng thanh gắn trên sàng 26

3.3.2.4 Khối lượng đất đào trên sàng 26

3.4 Tính toán và thiết kế các bộ truyền động 27

3.4.1 Bộ truyền động bánh răng côn răng thẳng 29

3.4.1.1 Chọn vật liệu chế tạo bánh răng 29

3.4.1.2 Định ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép 29

3.4.1.3 Chọn sơ bộ hệ số tải trọng (K = Ktt  Kđ) 31

3.4.1.4 Chọn hệ số chiều rộng bánh răng L b L   31

3.4.1.5 Tính chiều dài nón 31

3.4.1.6 Tính vận tốc vòng và cấp chính xác chế tạo bánh răng 31

3.4.1.7 Định chính xác hệ số tải trọng K và chiều dài nón L 32

3.4.1.8 Xác định môđun và số răng 32

3.4.1.9 Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng 32

3.4.1.10 Kiểm nghiệm sức bền của bánh răng khi chịu quá tải trong thời gian ngắn .33

3.4.1.11 Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền 34

3.4.2 Bộ truyền động đai 34

3.4.3 Bộ truyền động xích 40

3.4.3.1 Chọn loại xích 40

3.4.3.2 Định số răng đĩa xích 41

3.4.3.3 Định bước xích 41

3.4.3.4 Định khoảng cách trục A và số mắt xích X 41

3.4.3.5 Tính đường kính vòng chia của đĩa xích 42

3.4.3.6 Lực tác dụng lên trục 42

3.4.3.7 Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền xích .43

3.5 Tính toán trục 43

3.5.1 Chọn vật liệu 43

3.5.2 Tính đường kính sơ bộ 43

3.5.2.1 Tính toán trục I, II của hộp giảm tốc 44

3.5.2.2 Tính toán trục III, IV 48

3.5.3 Tính gần đúng trục 52

3.5.3.1 Tính gần đúng trục 52

a Trục I: 52

b Trục II: 53

c Trục III: 54

d Trục IV: 56

3.6 Tính toán then để lắp trên trục 56

3.6.1 Trục I 57

3.6.2 Trục II 57

3.6.3 Trục III 58

3.6.4 Trục IV 59

3.7 Tính toán gối đỡ trục 60

3.7.1 Chọn ổ lăn 60

3.7.2 Những vấn đề liên quan đến ổ lăn 64

3.7.2.1 Cố định ổ trên trục 64

3.7.2.2 Cố định ổ trong vỏ hộp 64

3.7.2.3 Bôi trơn ổ lăn: 65

3.7.2.4 Che kín ổ lăn 65

3.8 Chọn kiểu lắp cho ổ lăn, bánh răng và then 65

3.9 Vỏ hộp: 66

3.10 Tính toán khớp nối 68

3.11 Khung máy 69

3.12 cơ cấu treo 69

CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết Quả 70

4.2 Kiến nghị 71

TÀI LIỆU THAM KHẢO 72

PHỤ LỤC 73

MỤC LỤC BẢNG

Bảng 2.1: Độ nhỏ của hạt 8 Bảng 2.2: Số liệu thực tế 8

MỤC LỤC HÌNH

Hình 1.1: Máy thu hoạch khoai tây, khoai lang của Tân An Phát 2

Hình 1.2: Máy đào Ba Hạo 2

Hình 1.3: Người dân thu hoạch bằng tay 3

Hình 1.4: Người dân thu hoạch bằng cào 3

Hình 2.1: Cách người dân thu hoạch khoai lang bằng thủ công 6

Hình 2.2: Máy đào Việt Hưng 9

Hình 2.3: Máy thu hoạch củ Tân An Phát 9

Hình 2.4: Máy đào Ba Hạo 10

Hình 2.5: Máy đào kiểu hất 10

Hình 2.6: Máy đào liên hợp thu hoạch củ KKP – 2 11

Hình 2.7:Sơ đồ tính toán lưỡi đào 13

Hình 2.8: Sơ đồ chuyển động của vật liệu trên sàng 15

Hình 3.1: Sơ đồ cấu tạo lưỡi đào phẳng 21

Hình 3.2: Sơ đồ phân tích lực lưỡi đào phẳng 24

Hình 3.3: Phát thảo tính toán lưỡi đào 24

Hình 3.4: Sơ đồ sàng 25

Hình 3.5: Sơ đồ truyền động 28

Nam là 1,6%

Ở nước ta thì cây khoai lang là cây lương thực xếp thứ ba đứng sau lúa, ngô (bắp) diện tích trồng 250 – 260 nghìn ha, năng suất đạt 50 – 60 tạ/ha và nó đang có xu hướng chuyển dần từ cây lương thực sang cây thức ăn gia súc Theo Sở Công Thương thì diện tích sản xuất khoai lang của tỉnh Vĩnh Long năm 2012: 9,225 ha, sản lượng thu hoạch ước đạt 267,525 tấn Đến tháng 7/2013, diện tích trồng khoai lang trên địa bàn thị xã Bình Minh và huyện Bình Tân là 7.661,2 ha; diện tích khoai còn trên đồng là 3.679,1 ha; năng suất bình quân ước đạt 20 – 30 tấn/ha, sản lượng ước đạt 191.530 tấn

So với nhiều loại cây nông nghiệp khác thì khoai lang là một loại cây dễ thích ứng với khí hậu và thổ nhưỡng khác nhau,nhưng tốt nhất là trồng trên đất pha cát Vốn đầu tư ban đầu ít, thích hợp cho nông dân nhất là những người dân nghèo Để tăng thêm hiệu quả giảm chi phí khi trồng nhiều như hiện nay thì phải áp dụng cơ giới hóa

mà đặc biệt là khâu thu hoạch

Vì vậy việc nghiên cứu tính toán thiết kế thành công máy đào khoai lang là vô cùng cần thiết và cần sớm hoàn thiện để đưa vào sản xuất đại trà để phục vụ nông dân

1.2 Thực trạng đề tài

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại máy đào nhưng đa phần là do tự chế máy, không qua tính toán ví dụ như máy đào Ba Hạo Kế đến là một nghiên cứu gần đây nhất (09/2012) của Tiến Sĩ Hoàng Bắc Quốc ở Viện lúa đồng bằng sông Cửu Long với đề tài: “Nghiên cứu cơ giới hoá khâu vun luống, tưới và thu hoạch khoai lang” Và

ngoài thị trường đã có mặt máy thu hoạch khoai tây, khoai lang một sản phẩm của Tân

An Phát Ngoài ra còn có máy thu hoạch củ do công ty cổ phần xây dựng và công nghiệp Việt Hưng nghiên cứu thiết kế và chế tạo nhưng cả hai đề hoạt động theo

nguyên lý chung: khoai được đào bằng lưỡi đào phẳng sau đó được chuyển qua sàng để phân ly đất đá tiếp đó khoai theo sàng đưa ra sau và có người theo sau thu gom lại Còn lại phần lớn người dân thu hoạch thủ công là chính, từ đó dẫn đến việc tốn sức lao

động, thời gian và cực nhọc

Hình 1.1: Máy thu hoạch khoai tây, khoai lang của Tân An Phát

Hình 1.2: Máy đào Ba Hạo

Hình 1.3: Người dân thu hoạch bằng tay

Hình 1.4: Người dân thu hoạch bằng cào

1.3 Tính cấp thiết của đề tài

Ngày nay nhu cầu khoai lang xuất khẩu rất cao, chưa kể đến là nhu cầu sử dung trong nước Mục tiêu của đề tài là tạo ra được mẫu máy gọn, năng suất phù hợp, giá thành vừa phải, làm việc chắc chắn và sử dụng an toàn, dễ chăm sóc và sửa chữa Mong giúp đỡ phần nào sự khổ cực cho người dân miền tây nói riêng cũng như Việt

Nam nói chung

Xuất phát từ thực tế, em tiến hành thực hiện đề tài: “Tính toán thiết kế máy đào khoai lang gắn trên máy kéo 20 hp”

CHƯƠNG II

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 Giới thiệu chung

2.1.1 Khái quát về tình hình khoai lang

Khoai lang (Ipomoea batatas L) là một loài cây nông nghiệp, được trồng ở khắp các vùng nhiệt đới và một số vùng cận nhiệt đới, ôn đới nói chung và khắp đất nước Việt Nam nói riêng Theo thống kê của FAO năm 2008 thì sản lượng khoai lang của nước ta là 1,32 triệu tấn và là một trong 4 loại cây lượng thực chính sau lúa, ngô (bắp), sắn (khoai mì)

Nó là một cây trồng có thu nhập cao Nghề trồng khoai lang thích hợp với những hộ nông dân nhất là nông dân nghèo, ít vốn

Ở Việt Nam, khoai lang đã và đang chuyển đổi nhanh chóng từ sử dụng trong nước sang xuất khẩu Theo số liệu của Bộ thương mại thì 6 tháng đầu năm 2010 đạt cao nhất với hơn 1,2 triệu USD, khoai lang Nhật Bản tươi đạt 1,1 triệu USD, tăng 113,9% Kim ngạch xuất khẩu khoai lang năm 2010 đạt cao nhất với gần 3,8 triệu USD So với năm 2009 tăng hơn 1,6% Và trở thành nước xuất khẩu khoai lang lớn trên thế giới

Gần đây nhất là báo cáo về sản xuất nông nghiệp đến ngày 15/09/2013 về tình hình gieo trồng khoai lang ở nước ta Thực hiện cùng kỳ năm trước là 130,5 nghìn ha;

kỳ này 131,5 nghìn ha, tập trung nhiều ở hai huyện Bình Tân và Bình Minh (Vĩnh Long)

2.1.2 Tầm quan trọng của máy đào hiện nay

Như chúng ta cũng biết nhu cầu tiêu thụ khoai lang trong và ngoài nước hiện nay ngày càng tăng Ngày nay cơ giới hóa phát triển rất mạnh nhằm phục vụ tối đa mang lại hiệu quả cao nhất từ khâu lên luống, tưới nước, thu hoạch… Nhưng thực tế nhìn chung thì người dân còn làm thủ công là chính nhất là khâu thu hoạch củ, công việc vừa mất nhiều thời gian và công sức

Hình 2.1 Cách người dân thu hoạch khoai lang bằng thủ công

2.2 Các yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến quá trình thu hoạch

Đất trồng rất da dạng, có thể bao gồm nhiều loại khác nhau, mỗi loại có những tính chất riêng của nó, có khả năng khác nhau chống lại tác động cơ học của công cụ Khả năng đó phụ thuộc vào trạng thái, thành phần cơ học của đất…

2.2.1 Khối lượng

Người ta phân biệt hai loại khối lượng: khối lượng riêng và khối lượng thể tích Khối lượng riêng của đất được tính trên đơn vị thể tích không có khe hở tự nhiên, nó thay đổi từ 2,4 – 2,8 kg/dm3 (hoặc T/m3)

Khối lượng thể tích được tính trên đơn vị thể tích đất tự nhiên nó thay đổi từ 1 – 1,8 kg/dm3 (hoặc T/m3)

Thường thì ở đất không có hoặc mất kết cấu có khối lượng thể tích nhỏ hơn 1 kg/dm3 (đất tơi thành bụi)

Ở đất có kết cấu tốt khối lượng thể tích từ 1,1 – 1,3 kg/dm3 là đất có khả năng giữ ẩm tốt Ở đất có khối lượng lớn hơn 1,3 kg/dm3, đất dễ chặt thành tảng – nói chung

là các loại đất nằm ngoài khoảng 1,1 – 1,3 kg/dm3 đều là đất mất kết cấu và không khả năng giữ ẩm

2.2.2 Độ ẩm

Độ ẩm biểu thị cho lượng nước có trong đất, là yếu tố vật lý thay đổi nhanh

chóng cơ – lý tính của đất Phụ thuộc vào độ ngậm nước mà đất có thể ở trạng thái

cứng, mềm hay dẻo

Độ ẩm của đất được xác định bằng công thức (2 – 1):

% 100

0 2

2 1

g g

W

(trang 14, [6])Trong đó: g1 – Khối lượng hộp + mẫu đất trước khi sấy (g)

g2 – Khối lượng hộp + mẫu đất sau khi sấy khô kiệt (g)

g0 – Khối lượng hộp (g)

W – Độ ẩm của đất

2.2.3 Độ chặt

Độ chặt (độ cứng) của đất là khả năng chống lại tác động cơ học cơ học của nó

Lực này phụ thuộc vào loại đất, độ ẩm, thành phần cơ giới của đất… Theo đó người ta

chia ra đất nặng – cần một lực lớn để phá vỡ nó; đất nhẹ – chỉ cần một lực nhỏ để phá

vỡ liên kết; đất trung bình – nằm giữa hai loại trên

Độ cứng của đất được tính bằng công thức (2 – 2):

)/(

; N cm2q

h P

Hai vật trượt lên nhau sẽ xuất hiện lực ma sát giữa hai bề mặt tiếp xúc, làm cản

trở chuyển động Đất trượt trên bề mặt làm việc của máy và các công cụ làm đất cũng

thế, lực ma sát xuất hiện trên bề mặt làm việc và làm ảnh hưởng đến quá trình làm việc

Fmax = f  N; (N) (2 – 3) (trang 14, [6])

Trong đó: Fmax – L ực ma sát (N)

N – Áp lực trên bề mặt (N)

f – Hệ số ma sát f = tgφ (φ – góc ma sát)

Hệ số ma sát phụ thuộc vào trạng thái của bề mặt tiếp xúc (đất, trạng thái đất,

vật liệu cấu tạo… trạng thái làm việc của công cụ

0,25÷0,05 (mm)

0,05÷0,01 (mm)

0,01÷0,005 (mm)

0,005÷0,001 (mm)

< 0,001 (mm)

Đất cát pha 22,12 63,13 6,55 2,39 3,85 0,95 Đất sét 33,5 16,42 15,50 19,50 4,40 10,69 Đất thịt 0,27 8,10 33,91 7,76 15,23 30,10 (Trang 15, [6])

Khoảng cách hai luống cạnh nhau

2.3 Một số loại máy đào có mặt trên thị trường hiện nay

Dưới đây là một số máy đào đã có mặt trên thị trường:

Đầu tiên là một sản phẩm của Công ty cổ phần xây dựng và công nghiệp Việt Hưng nghiên cứu thiết kế và chế tạo Hoạt động dựa vào sức kéo của máy lớn, truyền động cho sàng giũ chủ yếu là xích

Kích thước hạt

Hình 2.2: Máy đào Việt Hưng

Hình 2.3: Máy thu hoạch củ Tân An Phát

Cả hai máy của Việt Hưng và Tân An Phátđều hoạt động theo nguyên lý chung: khoai được đào bằng lưỡi đào phẳng sau đó được chuyển qua sàng để phân ly đất đá tiếp đó khoai theo sàng đưa ra sau và có người theo sau thu gom lại

Hình 2.4: Máy đào Ba Hạo

Cuối cùng là máy đào Ba Hạo làm chủ yếu là do kinh nghiệm là chính chưa đi sâu vào thiết kế chi tiết

Hình 2.5: Máy đào kiểu hất

1 – lưỡi đào; 2 – bánh xe hất; 3 – hộp giảm tốc; 4 – bánh tựa; 5 – trục các đăng (Hình 7.1 Sơ đồ kỹ thuật máy đào kiểu hất, trang 185, [9])

Máy đào cấu tạo khá đơn giản dễ sử dụng nhưng nhược điểm lớn nhất của loại máy đào này là bánh hất gây hư hỏng củ khá lớn, nên cũng ít được phổ biến rộng rãi

Hình 2.6: Máy đào liên hợp thu hoạch củ KKP – 2

1 – lưỡi đào; 2 – băng giũ chính; 3 – băng giũ phụ; 4 – băng giũ nâng; 5 – trống hơi; 6 – bộ phận tách cỏ; 7 – băng truyền dưới sàng; 8 – băng dốc; 9 – băng chuyền củ;

10 – thùng đựng củ.(Hình 7.4 Sơ đồ kỹ thuật máy liên hợp thu hoạch củ KKP – 2, trang 187, [9])

Nguyên lý hoạt động: khoai được lưỡi đào (1) đào lên khỏi đất trồng kế đến được chuyển sang băng giũ chính (2) phân ly phần lớn đất bám vào củ hết băng giũ (2) tiếp đến băng giũ phụ (3) phân ly thêm một lần nữa, băng giũ nâng (4) có nhiệm vụ đưa những củ khoai bám đất tảng qua trống hơi (5), tách đất tảng xong thì chuyển sang bộ phận tách cỏ (6) lần lượt khoai đi qua băng truyền dưới sàng (7), qua băng dốc (8), cuối cùng khoai được chuyển đến thùng đựng củ (10) nhờ băng chuyền củ (9)

Ưu điểm: đảm bảo củ sau khi được đào lên cơ bản được làm sạch nhất so với các máy khác, nhưng bù lại máy có trọng lượng khá lớn, chi phí năng lượng nhiều

2.4 Lý thuyết tính toán máy

Khác với các sản phẩm thu hoạch trong nông nghiệp, củ hoàn toàn nằm sâu trong đất Đặc điểm này có liên quan nhiều tới chất lượng thu hoạch sau cùng Chất lượng thu hoạch củ tốt nhất với trường hợp đất tơi xốp, không có đất tảng Ngay khi

bắt đầu trồng, cây được trồng thẳng hàng, độ sâu củ không quá lớn Trước khi thu hoạch củ, cần phải phá hủy hoàn toàn thân lá bằng nhiều biện pháp như sau: cắt, đốt, phun thuốc Kế đến, khâu thu hoạch làm bằng thủ công là chính Nhưng mất rất nhiều thời gian mà năng suất lại không cao Với thực trạng ấy, cần tính toán thiết kế máy đào

để phần nào giúp đỡ họ Việc thiết kế máy đào cần dựa trên một số lý thuyết cơ bản

2.4.1 Lý thuyết tính toán về lưỡi đào

Bộ phận đào dùng để đào ngầm đất dưới lớp củ với độ sâu cần thiết

- Theo hình dạng của lưỡi đào chia ra: lưỡi đào phẳng, phân đoạn, lòng máng + Lưỡi đào phẳng thường thì có dạng thẳng, phẳng mũi nhọn, đặt nghiêng so với mặt phẳng ngang (mặt đất) 1 góc α = 5 ÷ 200, góc nhọn γ = 40 ÷ 450 Bề rộng lưỡi đào dành cho một hàng thường khoảng 450 ÷ 600 mm (xem thêm hình 7.5, trang 187, [9]) Các thông số cơ bản của lưỡi đào phẳng là góc α, γ và chiều dài L

+ Lưỡi đào phân đoạn (xem thêm hình 7.6, trang 188, [9])

+ Lưỡi đào lòng máng (xem thêm hình 7.6, trang 188, [9])

- Theo nguyên tắc hoạt động:

+ Lưỡi đào chủ động: làm việc có rung, làm tơi đất dễ dàng hơn

+ Lưỡi đào thụ động: làm việc không rung

Khi làm việc thì máy cần một số năng lượng để thắng lực cản khi di chuyển các

bộ phận làm việc chính và phụ trợ Thường thì lực cản ấy chia làm hai loại: loại có ích

và loại vô ích Loại có ích thường làm biến dạng (phá vỡ) đất, loại vô ích là chi phí cho

ma sát, cản lăn bánh xe…

Để tính lực cản kéo lên máy có nhiều công thức Đa số là dựa trên công thức của viện sĩ V.P Gơriatskin phát triển thêm Công thức có cơ sở lý luận và được chứng minh

Thành phần thứ hai: kabn là đặc trưng cho lực cản có ích Xuất hiện khi lưỡi đào làm biến dạng và phá vỡ thỏi đất có tiết diện (a x b), (k là hệ số đặc trưng khả năng chống biến dạng của đất tính bằng N/cm2, n là số lưỡi đào)

2.4.2 Xác định chiều dài lưỡi đào L

Cách xác định chiều dài lưỡi đào bằng công thức sau:

L = h + x; (mm) (2 – 5) (trang 73, [10])

Hình 2.7: Sơ đồ tính toán lưỡi đào

2.4.3 Bộ phận phân ly đất (sàng phân loại)

Để tách đất khỏi củ sau khi đã đào lên, trên máy đào củ thường dùng thêm bộ phận phân ly đất

Dựa theo nguyên tắc làm việc chia ra:

+ Băng giũ kiểu thanh: phân ly đất khỏi củ và chuyển (nhánh trên băng giũ tựa lên đĩa xích elip → tạo nên lực giũ mạnh (loại bị động và chủ động)

+ Sàng lắc: sử dung cơ cấu lệch tâm hoặc cơ cấu hình bình hành lắc sàng nhằm phân ly đất đá tốt hơn

+ Sàng rung: biên độ nhỏ, tần số cao hơn sàng lắc dựa vào bộ phận gây rung: kiểu quán tính, kiểu va đập, kiểu dao động điện (ít thuận tiện vì dao động thuộc tải trọng sàng], và kiểu tuần hoàn (dễ cân bằng nhờ đối trọng) Các kiểu sàng rung với chế

độ động học nào đó có thể tạo cho các phần tử đất nhảy lên khỏi sàng Các thông số chính: góc nghiêng của mặt sàng (100  150), biên độ và tần số dao động (bán kính lệch tâm 4  6 mm, rpm [trục] 100  1200)

+ Sàng trống: thường dùng trống thông thường, trống có đường xoắn bên trong,

có cánh gạt nâng củ, có thể dùng trống 2 tầng: tầng trên được tạo thành để tách cây cỏ, còn củ chui qua khe hở rơi trên sàng chính của trống và lăn xuống theo mặt phẳng

b

nghiêng – sàng trống thường đặt ngiêng về phía dịch chuyển của vật liệu, trục của trống còn có thể đặt nằm ngang Góc nghiêng của thành trống thường 100  150, khi d =

600  2200 m và l = 1000  2000 mm, sàng trống có đường xoắn bên trong: nghiêng

100  150, góc nghiêng của đường xoắn so với trục không được lớn hơn góc ma sát của đất với vật liệu chế tạo sàng Ưu điểm là vững chắc, chi phí năng lượng riêng nhỏ và không có lực quán tính mất cân bằng nhưng khả năng phân ly thấp

2.4.3.1 Cơ sở của quá trình sàng

Bề mặt làm việc của sàng là bộ phận chính để phân loại Hiện nay người ta thường sử dụng là lưới đan, tấm đục lỗ và thanh ghi

+ Lưới đan: Được sử dụng để sàng mịn và sàng nhỏ các vật liệu rời, khô Lưới đan có các lỗ dạng hình vuông, chữ nhật và hình lục giác Những sợi này được đan thành lưới thường dùng các sợi vải, sợi lụa, sợi kim loại (thép, đồng thau)… Mặt sàng bằng kim loại được đan thành các lỗ dạng vuông hoặc chữ nhật

+ Tấm đục lỗ: Được chế tạo bằng thép tấm hay đồng tấm Lỗ sàng có thể là hình tròn, hình vuông, hình chữ nhật hoặc hình bầu dục Tấm đục lỗ thường được sử dụng

để phân loại đến kích thước lớn hơn 5 mm Các lỗ thường có kích thước từ 5 ÷ 10 mm

và được bố trí trên tấm song song hoặc xen kẽ

+ Thanh ghi: Dùng để phân loại bằng sàng vật liệu có kích thước lớn hơn 80

mm Cấu tạo măt sàng bao gồm các thanh ghi đặt theo chiều dọc có khe hở giữa chúng bằng kích thước của vật liệu dưới sàng để cố định các thanh ghi với nhau người ta thường hàn chúng vào một số thanh ngang đặt phía dưới hoặc khét lỗ các thanh ghi để liên kết với nhau Kích thước của tiết diện thanh ghi được chọn theo kích thước sản phẩm dưới sàng

2.4.3.2 Kích thước lỗ lưới và tốc độ vật liệu

Giả thuyết cục vật liệu hình cầu sàng đặt nghiêng một góc α Khi vận tốc ngang của vật liệu bằng 0, do trọng lực nó sẽ rơi thẳng đứng qua lỗ sàng, nên cần xác định kích thước lỗ lưới phù hợp

Xét sơ đồ chuyển động:

Trong trường hợp này ta có:

d = l  cosα – h  sin; (2 – 6) (công thức 3 – 7, trang 59, [5])

Với α = 450 và h = 1/2 thì d = 0,35  l hay l = 2,85  d

Trong đó: d – Kích thước của sản phẩm dưới sàng, mm

l – Chiều dài của lỗ sàng, mm Khi hạt vật liệu có vận tốc v ≠ 0 thì hạt vật liệu sẽ chuyển động theo đường parabol Để cho hạt vật liệu lọt qua lỗ thì điểm chạm cần phải bằng hoặc thấp hơn điểm

B, còn điểm bắt đầu của nó là A Phương trình quỹ đạo chuyển động rơi của hạt vật liệu là:

Để cho cục vật liệu gặp điểm B của lỗ dưới thì tọa độ tâm của nó phải thỏa mãn:

x1 = (1 – r )  cosα – sinα; (2 – 8) (công thức 3 – 9, trang 59, [5])

y1 = (1 – r)  sinα – cosα

Trong đó: r – Bán kính cục vật liệu

α – Góc nghiêng giữa sàng và mặt phẳng nằm ngang

Thay (2 – 7) vào (2 – 8), sau đó biến đổi ta có vận tốc cần thiết của hạt vật liệu là:

v = [1 – r (1 + tanα)]





 sin tancos

v  [1 – r(1 + tanα)]





 sin tancos

g

; (2 – 10) (công thức 3 – 10, trang 60, [5])

Khi 0điều kiện trở thành:

v(1 – r)

r

g

2 ; (m/s) (2 – 11) (công thức 3 – 11; trang 60, [5]) Cho biết, tốc độ chuyển động của vật liệu lớn hơn giá trị đã xác lập thì cục vật liệu sẽ nhảy qua lỗ sàng và sự sàng không xảy ra, hiệu xuất phân ly thấp Khi tốc độ chuyển động của vật liệu nhỏ hơn giá trị xác lập thì vật liệu sẽ dễ dàng lọt qua sàng, nhưng năng suất lại giảm đi Để đảm bảo cả hai điều kiện trên thì trong thiết kế và sử dụng, người ta thường chọn vận tốc làm việc bằng 0,7 ÷ 0,8 vận tốc tới hạn đã được xác lập

2.4.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sàng

a Độ ẩm của vật liệu

Độ ẩm của vật liệu ảnh hưởng đến quá trình sàng Đặc biệt là lớp nước nằm mặt ngoài vật liệu, khi sàng vật liệu sẽ liên kết với nhau thành những vật liệu lớn hơn kích thước ban đầu và làm cho nó không lọt qua lỗ sàng và bịt kín lỗ lại Ngoài ra nước của vật liệu sẽ làm ướt dây của lưới, dưới tác động của sức căng bề mặt tạo nên màng làm cản trở sự lọt qua của vật liệu

+ Khi d = 5 ÷ 25 mm, lấy lớn hơn 1 ÷ 3 mm

+ Khi d > 25 mm, lấy lớn hơn 3 ÷ 5 mm

2.4.3.4 Chuyển động của hạt trên mặt sàng

Đối với lưới sàng nghiêng dao động dọc theo đường nằm ngang, điều kiện cần

để hạt chuyển động trên lưới đi lên trên là:

n1 ≥ 30

r

)tan(  

; (vg/ph) (2 – 12) (công thức 6 – 5, trang 140, [4])

Hạt chuyển động trên lưới sàng đi xuống phía dưới khi:

nx ≥ 30

r

)tan(  

; (vg/ph) (2 – 13) (công thức 6 – 6, trang 140, [4]) Hạt không nẩy trên mặt lưới (luôn luôn bám sát vào mặt lưới) khi:

r – Bán kính tay quay, (m)

α – Độ dốc của mặt lưới, độ (0)

f – Góc ma sát của hạt với mặt lưới sàng, độ (0)

Vậy muốn sàng hoạt động được thì

Đối với sàng nằm ngang dao động dọc theo đường thẳng nằm nghiêng:

ne ≥ 30

)sin(cos  

Đối với lưới sàng nằm nghiêng dao động dọc theo đường nằm nghiêng khi β = α:





r ; (vg/ph) (2 – 19) (công thức 6 – 13, trang 141, [4]) Trong trường hợp này không có hiện tượng hạt nẩy trên mặt lưới sàng vì thành phần pháp tuyến của lực quán tính bằng không

Sàng làm việc hiệu quả tốt nhất, hư hỏng ít nhất tương ứng với số vòng quay của trục 100 ÷ 1200 vg/ph, (trang 191, [10])

2.4.3.5 Năng suất sàng

q B

 )

2.4.3.6 Công suất tiêu thụ của sàng

Tổng khối lượng của sàng:

Khối lượng của đĩa xích + khối lượng xích + khối lượng thanh + khối lượng đất đào trên sàng

a Khối lượng của đĩa xích

mđĩa xích = ρ    (rđĩa xích sàng)2 c, (kg) (2 – 21)

Trong đó:

c – Bề dày của đĩa xích

ρ – Khối lượng riêng thể tích của sắt, thép (7850 kg/m3)

rđĩa xích sàng – Bán kính đĩa xích của sàng

b Khối lượng xích

Tổng chiều dài xích = 2 + (   dđĩa xích), (2 – 22)

c Khối lượng thanh gắn trên sàng

2.4.4 Cấu tạo bộ phận phụ của máy

Bộ phận phụ gồm bộ phận phá vỡ và tách đất tảng; cơ cấu treo; cơ cấu nâng hạ;

bộ phận thoát liệu…

2.4.4.1 Cấu tạo bộ phận phá vỡ và tách đất tảng

Yêu cầu: đất có độ ẩm trung bình

Cấu tạo: vỏ cao su dày 5 mm, áp suất hơi là: 0,1  0,2 at

2.4.4.2 Cấu tạo cơ cấu treo

Cơ cấu treo được chia làm: nửa treo, treo và kéo

+ Nửa treo có 2, 3 hoặc 4 bánh xe – giảm trọng lượng máy và cơ động dễ dàng + Treo chỉ 3 điểm treo

+ Kéo 1 điểm treo và tự chạy

2.4.4.4 Cơ cấu nâng hạ

Bộ phận nâng hạ (nửa treo và treo) dùng hệ thống thủy lực hoặc cơ

2.4.4.5 Bộ phận tháo liệu

Củ sau khi được làm sạch được đổ vào thùng chứa (có đáy di động cho phép thoát tải), hoặc xả trực tiếp xuống đồng, hoặc đóng bao (công nhân – chỉ đóng củ nguyên), hoặc chuyển vào phương tiện vận chuyển

CHƯƠNG III

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY

3.1 Nguyên lý làm việc của máy đào

Hiện nay, các loại máy đào chủ yếu sử dụng các bộ phận đào theo nguyên lý phối hợp

3.1.1 Yêu cầu kỹ thuật của máy đào

Máy đào khoai phải đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật chủ yếu sau:

+ Phải đào được toàn bộ lớp đất chứa củ và hạn chế bị sót củ

+ Phải phân ly được tương đối đất bám vào củ

+ Giảm thiểu hư hỏng củ trong quá trình thu hoạch (hư hỏng về kỹ thuật như: đào phạm vào củ gây trầy bề mặt, đứt củ)

+ Tạo điều kiện thuận lợi cho khâu thu gom bằng tay tiếp theo

+ Máy cấu tạo gọn nhẹ, chắc chắn, dễ sử dụng, an toàn và giá thành hợp

lý

3.1.2 Nguyên lý làm việc của máy đào

Bộ phận đào phối hợp có lưỡi đào phẳng được gắn cố định trên khung máy Khi làm việc, máy đào có nhiệm vụ cắt và nâng lớp đất chứa củ trượt trên bề mặt lưỡi sau đó kết hợp với bộ phận làm việc chủ động lắp phía sau lưỡi đào để tích cực phá vỡ liên kết và phân ly một phần đất đào Bộ phận làm việc chủ động lắp sau lưỡi đào là sàng phẳng

3.2 Tính toán thiết kế lưỡi đào phẳng

Hình 3.1: Sơ đồ cấu tạo lưỡi đào phẳng [10]

Quá trình làm việc của lưỡi đào phẳng là quá trình làm việc của nêm 2 mặt với

các thông số cơ bản: Góc nâng đất α, góc tách đất γ, bề rộng B và chiều dài L

Qua khảo sát ta thấy bề rộng trung bình của luống khoai là 843 mm và chiều cao (sâu) phân bố củ trung bình cách mặt đất dưới là khoảng 10 cm vậy chọn không quá

266 mm Tuy nhiên, trong quá trình đào lớp đất xung quanh gốc khoai lang để đảm bảo không sót củ, trong khi khoảng cách trung bình giữa 2 luống là 234 mm Do đó, chọn

bề rộng một lưỡi đào b = 800 mm và số lưỡi n = 1 (vì đào 1 hàng) Như vậy, bề rộng toàn bộ lưỡi đào:

xe, ma sát của lưỡi đào với thành luống v.v…)

Thành phần thứ ba: εabnv2 là lực cản chi phí để hất lật thỏi đất có tiết diện (a x b) sang bên cạnh khi đào với vận tốc chuyển động của lưỡi đào là v (vì mục đích chính

là chỉ cần đào đất chứa củ lên chứ không giống như cày và ε là hệ số vận tốc phụ thuộc vào dạng lưỡi đào, tính chất đất vì là lưỡi đào phẳng nênε = 0)

Thành phần thứ hai: kabn là đặc trưng cho lực cản có ích Xuất hiện khi lưỡi đào làm biến dạng và phá vỡ thỏi đất có tiết diện (a  b), (k là hệ số đặc trưng khả năng chống biến dạng của đất tính bằng N/cm2, n là số lưỡi đào) Với máy đào khoai lang làm việc trên đất đất thịt nhẹ hoặc đất cát pha, ta có k = 5 N/cm2 (trang 69, [10]), và độ đào sâu a = 27 cm

Do đó: P = 5  27 80  1 = 10800 (N)

Với máy kéo công suất 20 hp thì lực kéo hiệu dụng tại móc kéo khi máy chạy trên ruộng khoai với đất thịt nhẹ hoặc đất cát pha với hệ số trượt là 15% (lấy bằng với máy đào lạc từ internet [10] vận tốc của liên hợp máy đào lạc trên đất thịt nhẹ hoặc đất cát pha là 5 km/h ở số 3) và với tốc độ 2,5 km/h (số 3):

)(8,214841000

5,2

36001000

746,020

N v

Lực kéo thực tế của máy kéo (với độ trượt ξ khi làm việc là 15%), [10]: