Nghiên cứu thiết kế, chế tạo và khảo nghiệm máy băm thái rơm rạ trong cơ khí hoá các khâu sản xuất nấm và mạ thảm

Thạc sĩ, tiến sĩ, cao học, tự nhiên, kinh tế, nông nghiệp

Bộ giáo dục và đào tạotrường đại học nông nghiệp i

Nguyễn hoàng đại

Nghiên cứu thiết kế, chế tạo và khảo nghiệm máy băm thái rơm rạ trong cơ khí hoá các

khâu sản xuất nấm và mạ thảm

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành: kỹ thuật máy và thiét bị cơ giới hoá

Nông lâm nghiệp Mã số: 60.52.14

Người hướng dẫn khoa học: TS Lê minh lư

Hà nội - 2007

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan rằng những số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa hề sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào

Tôi xin cam ñoan rằng mọi sự giúp cho việc thực hiện luận văn này ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn này ñều ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc

Tác giả

Nguyễn Hoàng ðại

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo TS Lê Minh Lư,

người thầy trực tiếp hướng dẫn và giúp ựỡ tôi trong thời gian thực hiện ựề tài, các thầy giáo PGS-TS Lương Văn Vượt, TS đỗ Hữu Quyết, Thạc sĩ đặng đình Trình và các thầy cô trong bộ môn Cơ học kỹ thuật, Khoa cơ ựiện, Khoa sau đại học trường đại học Nông nghiệp I Ờ Hà Nội ựã giúp ựỡ và tạo ựiều kiện cho tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn này

Tác giả

Nguy ễn Hoàng đại

MỤC LỤC

Trang

LỜI CAM ðOAN i

LỜI CÁM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC BẢNG v

DANH MỤC CÁC HÌNH vi

MỞ ðẦU i

Ch ương 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 3

1.1TỔNG QUAN VỀ PHỤ PHẨM RƠM RẠ TRONG NÔNG NGHIỆP.3 1.2 MỘT SỐ QUY TRÌNH KỸ THUẬT XỬ LÝ RƠM RẠ 5

1.2.1 Xử lý rơm rạ sau thu hoạch thành phân bón cho cây trồng [10] 5

1.2.2 Xử lý rơm rạ sau thu hoạch ưng dụng trong Kỹ thuật trồng nấm [1] 7

1.2.3 Xử lý rơm ra ứng dụng trong quá trình gieo mạ thảm 10

1.3 MỘT SỐ MÁY BĂM THÁI ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP 10

1.3.1 Máy băm cỏ của anh “Hai lúa” (22/03/07) 10

1.3.2 Một số máy băm khác 12

1.4 YÊU CẦU CÔNG NGHỆ CỦA QUÁ TRÌNH BĂM THÁI 12

1.5 MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA LUẬN VĂN 13

Ch ương 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 14

2.1 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT 14

2.2 PHƯƠNG PHÁP ðIỀU TRA KHẢO SÁT 14

2.3 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ðÁNH GIÁ 15

2.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHẢO NGHIỆM [7] 15

Ch ương 3: LỰA CHỌN NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC VÀ TÍNH TOÁN MỘT SỐ THÔNG SỐ CHÍNH CỦA MÁY BĂM THÁI RƠM RẠ 17

3.1 ðẶC ðIỂM CƠ LÝ TÍNH CỦA RƠM RẠ 17

3.1.1 ðộ ẩm yêu cầu của rơm rạ trước khi băm thái 17

3.1.2 Kh ối lượng riêng của rơm khô ở trạng thái tự nhiên 17

3.1.3 Hệ số ma sát tĩnh của rơm rạ 18

3.1.4 Khả năng chịu cắt không có trượt của rơm rạ [7] 18

3.2 LỰA CHỌN NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY 19

3.2.1 Các nguyên lý cắt thái rau, cỏ, rơm 19

3.3 XÁC ðỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA MÁY CẮT THÁI 21

3.3.1 Sơ ñồ cấu tạo nguyên lý làm việc của máy cắt thái 21

3.3.2 Cơ sở lý thuyết về cắt thái 21

3.3.3 Xác ñịnh các thông số chính của máy cắt thái 42

3.3.4 Xác ñịnh mô men cắt thái và công suất ñộng cơ 48

3.4 THÀNH LẬP BÀI TOÁN PASSCAL TÍNH CÁC THÔNG SỐ CỦA MÁY 54

Ch ương 4: THIẾT KẾ CHẾ TẠO VÀ KHẢO NGHIỆM MÁY 60

60

4.1 THIẾT KẾ CHẾ TẠO BỘ PHẬN CẮT THÁI 60

4.1.1 Dao cắt thái 60

4.1.2 Tấm kê 61

4.1.3 Buồng cắt thái 61

4.2 THIẾT KẾ CHẾ TẠO BỘ PHẬN CUNG CẤP 62

4.2.1 Hệ trục cuốn 62

4.2.2 Băng tải 64

4.3 THIẾT KẾ BỘ PHẬN TRUYỀN ðỘNG 64

4.3.1 Chọn ñộng cơ 64

4.3.2 Tính toán bộ truyền cho dao thái 65

4.4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC 72

4.4.1 Thiết kế chế tạo trục dao [3],[4] 72

4.4.2 Trục lô ép, trục trống tang và các trục truyền khác 73

4.5 THIẾT KẾ KHUNG MÁY 74

4.6 KHẢO NGHIỆM MÁY 75

4.6.1 Mục ñích và yêu cầu khảo nghiệm 75

4.6.2 Nội dung khảo nghiệm 76

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 83

TÀI LIỆU THAM KHẢO 84

Ph ụ lục 85

DANH MỤC CÁC BẢNG

S ố bảng Tên bảng Trang

B ảng 1.1 Diện tích và sản lượng lúa của nước ta từ (2001- 2006) [[[[ 8]]]] 3

B ảng 1.2 Khối lượng phụ phẩm sau khi thu hoạch lúa từ năm 2001 ÷ 2006 5

B ảng 3.1 Xác ñịnh khối lượng riêng của rơm 17

B ảng 3.2 Hệ số ma sát của rơm khô với các loại vật liệu 18

B ảng 3.3 Sự liên hệ giữa lực cắt N và ñộ dịch chuyển của dao S 23

B ảng 4.1 Kích thước tiết diện của ñai thang 65

B ảng 4.2 Chiều dài sản phẩm ñối với rơm sóng có ñộ ẩm W = 70% 79

B ảng 4.3 Chiều dài sản phẩm ñối với rơm rối có ñộ ẩm W = 58% 79

B ảng 4.4 Chiều dài sản phẩm ñối với rơm rối có ñộ ẩm W = 85% 79

DANH MỤC CÁC HèNH

S ố hỡnh Tờn hỡnh Trang

Hình 3.2 Sơ đồ quá trình cắt thái bằng l−ỡi dao 18

Hỡnh 3.5 Sơ ủồ cấu tạo cỏc bộ phận chớnh của mỏy cắt thỏi 21

Hỡnh 3.8 ðồ thị phụ thuộc của lực cắt thỏi N vào ủộ dịch chuyển S 23

Hỡnh 3.18 Dụng cụ ủo lực cắt thỏi và ỏp suất cắt thỏi riờng 33 Hỡnh 3.19 Tỏc dụng giảm lực cắt thỏi phỏp tuyến τ ≤ ϕ, 33

Hỡnh 3.21 Gúc kẹp χvà ủiều kiện ,2

1 ,

ϕ ϕ

Hình 3.31 Sơ ñồ dao thái lưỡi cong theo vòng tròn lệch tâm 45

Hình 3.33 Xác ñịnh toạ ñộ các ñiểm trong vùng cắt thái của lưỡi dao 51

Hình 4.6 kết cấu lắp ghép trống băng tải chủ ñộng (a), bị ñộng (b) 64

MỞ đẦU

đất nước ta ựang trong thời kỳ phát triển mạnh mẽ do mở cửa và hội nhập, song môi trường hiện ựang bị ô nhiễm nặng nề đó là những vấn ựề có tắnh thời sự, yêu cầu sự phát triển cân bằng ựang ựược ựặt ra hơn bao giờ hết

Nước ta là một nước nông nghiệp ựang phát triển, trong những năm gần ựây do chắnh sách ựổi mới mà nền nông nghiệp nước nhà có một bước phát triển ngoạn mục, trở thành một trong những nước xuất khẩu gạo hàng ựầu thế giới (trung bình khoảng 3,5 triệu tấn gạo ựược xuất khẩu hàng năm) Nông nghiệp phát triển ựã tạo ra một lượng lớn phụ phẩm và phế thải cả trong thu hoạch và sau chế biến (trên 50 triệu tấn/năm) Nếu ựược khai thác sử dụng thì ựây là nguồn năng lượng có khả năng tái tạo, sử dụng mà không mất ựi khả năng dự trữ đồng bằng sông Cửu Long là vựa lúa của cả nước (chiếm trên 50% sản lượng), nơi có một lượng trấu, rơm rạ dư thừa khá lớn Tuy nhiên, ựốt chúng ở dạng thô thường không hấp dẫn người sử dụng, mặt khác việc vận chuyển ựi xa là khó khăn và không kinh tế Chắnh vì vậy việc sử dụng rơm rạ và phụ phẩm của sản xuất lúa vào sản xuất các sản phẩm nông nghiệp khác là vấn ựề rất cần thiết và mang tắnh cấp thiết Việc sử dụng rơm rạ cho sản xuất nấm là một trong những hướng ựi có triển vọng và ựang ựược phát triển mạnh mẽ , mang lại hiệu quả kinh tế ựáng kể cho sản xuất nông nghiệp Trong qui trình sản xuất nấm và mạ thảm công ựoạn băm thái rơm rạ là khâu rất nặng nhọc và tốn công lao ựộng để phát triển sản xuất nấm và mạ thảm với giá thể rơm rạ ựòi hỏi phải tạo ra các máy băm thái rơm rạ ựáp ứng ựược nhu cầu sản xuất là yêu cầu cấp thiết và có ý nghĩa to lớn

Ngành chăn nuôi hiện nay cũng rất phát triển xuất hiện các nông trại chăn nuôi ựại gia súc (trâu, bòẦ) ngày càng nhiều, vấn ựề ựòi hỏi là phải tắch

trữ thức ăn cho gia súc vào mùa ñông, ñối với trâu, bò thức ăn chủ yếu là rơm

và cỏ, việc băm thái rơm rạ là công ñoạn cần thiết cho quá trình bảo quản, tích trữ rơm rạ vào mùa trái vụ

Chính vì vậy, việc nghiên cứu thiết kế chế tạo một mẫu máy băm thái rơm rạ ñể phục vụ cho sản suất nấm, mạ thảm cũng là một vấn ñề ñược ñặt ra

Xuất phát từ những yêu cầu cấp thiết của thực tiễn nói trên chúng tôi thực hiện luận văn:

“Nghiên cứu thiết kế, chế tạo và khảo nghiệm máy băm thái rơm rạ

trong cơ khí hoá các khâu sản xuất nấm và mạ thảm” do giảng viên TS

Lê Minh Lư hướng dẫn

B ảng 1.1 Diện tắch và sản lượng lúa của nước ta từ (2001- 2006) [[[[ 8]]]]

DIỆN TÍCH LÚA CẢ NĂM PHÂN THEO VÙNG - MIỀN

1 đồng bằng Sông Hồng

Red River Delta 1.202,5 1.196,5 1.183,5 1.161,6 1.138,8 1.123,9

2 đông Bắc - North East 558,0 562,4 566,1 557,2 555,5 553,6

3 Tây Bắc - North West 139,6 140,1 139,5 151,1 152,7 154,4

4 Bắc Trung Bộ

North Central Coast 701,2 700,5 694,6 685,5 674,1 683,6

Miền Nam - South 4.891,4 4.904,8 4.868,4 4.889 4.805,3 4.809,1

5 Duyên Hải Nam Trung Bộ

South Central Coast 414,0 399,5 408,4 401,1 370,2 392,5

6 Tây Nguyên - Central Highlands 180,8 186,6 193,8 197,9 190,7 207,6

7 đông Nam Bộ

South Central Coast 504,6 483,9 478,8 475,2 418,1 435,5

8 đồng bằng sông Cửu Long

Mekong River Delta 3.792,0 3.834,8 3.787,3 3.815,7 3.826,3 3.773,4

SẢN LƯỢNG LÚA CẢ NĂM PHÂN THEO VÙNG - MIỀN

đơn vị:1000 tấn - Unit: 1000 tons

Red River Delta 6.419,4 6.752,2 6.487,3 6.710,2 6.199,0 6.528,8

2 đông Bắc - North East 2.249,9 2.374,6 2.475,2 2.490,6 2.537,7 2.512,4

3 Tây Bắc - North West 440,7 457,5 488,2 548,8 546,2 587,0

4 Bắc Trung Bộ

North Central Coast 2.966,9 3.156,0 3.221,1 3.377,8 3.165,8 3.484,8

Miền Nam - South 20.031,5 21.706,9 21.897,0 23.021,5 23.342,1 22.714,6

5 Duyên Hải Nam Trung Bộ

South Central Coast 1.707,1 1.711,0 1.878,3 1.890,8 1.774,8 1.928,2

6 Tây Nguyên

Central Highlands 646,2 606,6 748,2 781,4 714,5 891,5

7 đông Nam Bộ

South Central Coast 1.680,7 1.679,7 1.742,7 1.782,1 1.618,3 1.701,4

8 đồng bằng sông Cửu Long

Mekong River Delta 15.997,5 17.709,6 17.527,8 18.567,2 19.234,5 18.193,5 Cây lúa ngoài hạt thu hoạch làm lương thực còn có rơm rạ, vỏ trấu là phụ phẩm Thông thường cây lúa có ựộ hạt β = 1/7 ọ 1/5 tức là khối lượng hạt chiếm 14,3% ọ 20% khối lượng cây lúa [8] lượng còn lại là rơm rạ do ựó cũng có thể thấy lượng phụ phẩm từ cây lúa là rất lớn Từ bảng 1.1 ta có kết quả khối lượng phụ phẩm nông nghiệp sau khi thu hoạch lúa ựược trình bầy trên bảng 1.2

B ảng 1.2 Khối lượng phụ phẩm sau khi thu hoạch lúa từ năm 2001 ÷ 2006

Năm – Year (triệu tấn)

ép rơm rạ lại thành kiện và tận dụng vào việc chăn nuôi gia súc, sử dụng tái tạo làm chất ñốt, …

1.2 MỘT SỐ QUY TRÌNH KỸ THUẬT XỬ LÝ RƠM RẠ

1.2.1 Xử lý rơm rạ sau thu hoạch thành phân bón cho cây trồng [10]

Mục ñích và ý nghĩa

Các loại cây trồng nói chung cây lúa nói riêng sau khi thu hoạch ñã lấy

ñi của ñất nguồn dinh dưỡng lớn Một phần dinh dưỡng ñó nằm trong sản

phẩm thu hoạch phục vụ con người, phần còn lại (không nhỏ) ở trong phế thải

nông nghiệp Hiện nay những phế thải nông nghiệp này thường ñược nông

dân ñốt (do chăn nuôi kiểu chuồng chìm không còn, thay vào ñó là hình thức

chăn nuôi bán công nghiệp bằng chuồng nổi) Biện pháp này ñã: gây ô nhiễm môi trường ảnh hưởng ñến người – gia súc, gia cầm – các loại cây trồng khác,

làm mất ñi vĩnh viễn nhiều nguyên tố quan trọng mà cây trồng ñã lấy ñi từ ñất ðặc biệt là Cacbon Nếu tình trạng này cứ tiếp tục tiếp diễn thì cùng với

sự lạm dụng phân hóa học ñất sẽ càng ngày càng cằn cỗi & chai cứng Hậu quả lâu dài sẽ không lường trước ñược Trả lại cho ñất những gì ñã lấy ñi của

nó là việc làm cần thiết cấp bách của con người

Làm ñược việc này chúng ta sẽ hạn chế ñược việc lạm dụng phân hóa học và thuốc hóa học trên ñồng ruộng mà vẫn ñảm bảo ñược năng suất & ngày nâng cao chất lượng nông sản Dần dần chúng ta sẽ lấy lại ñược ñộ phì nhiêu cho ñất – làm tăng hàm lượng các chất khoảng – tăng ñộ tơi xốp của ñất – tăng hàm lượng vi sinh vật hữu hiệu trong ñất vi sinh là yếu tố vô cùng quan trọng trong việc chuyển hóa phân bón thành thức ăn cho cây trồng) - giảm tối thiểu các loại vi khuẩn có hại các loại mầm mống sâu & nấm gây hại cho cây ðây cũng là giải pháp quan trọng tạo nên một nền nông nghiệp sạch – an toàn

và bền vững

Phương pháp ủ

- Th ời vụ: Cần tập trung làm tốt trong vụ mùa Vì từ khi thu hoạch lúa

mùa ñến khi cấy lúa xuân, thời gian là tương ñối dài Trong thời gian ủ, nông dân vẫn cứ cầy ải hoặc trồng các loại cây vụ ñông bình thường

- Chế phẩm EMUNIV Lượng dùng 500 gam/1000 kg rơm rạ

- ðạm U RÊ (100 gam/1000 kg rơm rạ), hoặc phân chuồng (càng nhiều càng tốt)

- Nilon, cót rách, vỏ bao xi măng loại nilon, bạt rách… ñể che ñậy

- Ô doa hoặc bình bơm thuốc sâu ñể tưới

- Khi thu hoạch lúa, cần xén thêm 2-3 nhát ñể rơm rạ thêm vụn

- Khi rơm rạ ñã nỏ thì làm ướt rồi xếp vào xung quanh bờ ruộng, chiều rộng khoảng 2m, cứ mỗi lớp 30cm rơm rạ thì tưới một lượt dung dịch chế phẩm EMUNIV (ñộ ñậm ñặc của dung dịch tùy thuộc vào ñộ ẩm của rơm rạ sao cho khi ủ rơm rạ có ñộ ẩm 50% Nếu có phân chuồng thì bổ sung luôn – cách kiểm tra ñộ ẩm khi ủ: Nếu thấy nước ngấm ñều trong rơm rạ và khi cầm vào thấy mềm là ñạt ñộ ẩm cần thiết Tiếp tục rải cho ñến khi chiều cao ñạt 1,5-1,6m

- Dùng các loại vật liệu ñã chuẩn bị ñể che ñậy Phải che kín cả trên nóc lẫn ở cạnh ðảm bảo duy trì nhiệt ñộ ñống ủ luôn ở mức 40oC

- Sau 10 ngày kiểm tra và ñảo trộn Công việc này có ý nghĩa quan trọng: ðảo trộn sẽ làm cho rơm rạ vụn thêm do tác ñộng cơ học – Làm cho các loại

vi sinh vật phân bố ñều hơn – Phát hiện chỗ nào chưa ñảm bảo ñộ ẩm thì tưới

bổ sung thêm - chỗ chưa thối thì trộn ñều với chỗ thối Cách kiểm tra ñộ ẩm: Cầm nắm rơm rạ vắt ñều thấy nước rỉ ra theo kỹ tay là ñược Trong ñợt ñảo ủ này cần tưới bổ sung dung dịch ñạm U RÊ với liều lượng 100gam/1000kg rơm rạ (hòa vào nước sạch ñể tưới)

Nếu làm ñúng quy trình thì sau 45-50 ngày rơm rạ ñã phân hủy rất tốt

* Chú ý

- Trong quá trình xử lý phải che ñậy kín, ñảm bảo nhiệt ñộ và ẩm ñộ

- Dụng cụ ñể pha chế và tưới phải là dụng cụ sạch chưa ñựng thuốc sâu thuốc bệnh lần nào

- Nước dùng ñể pha chế phải là nước sạch không chua

1.2.2 Xử lý rơm rạ sau thu hoạch ứng dụng trong Kỹ thuật trồng nấm [1]

Nguồn nguyên liệu phổ biến là rơm rạ sau khi ñược băm thái theo yêu cầu kỹ thuật, bông phế thải, mùn cưa Có 2 phương pháp xử lý như sau:

Ủ nguyên liệu thành ñống với khối lượng ñủ lớn ñể tăng nhiệt ñộ trong ñống ủ ñạt ñạt 60-700C, thời gian kéo dài 6-7 ngày Trung bình một ñống ủ ñảm bảo có trọng lượng tối thiểu từ 300kg khô trở lên

Khử trùng nguyên liệu trong hơi nước ở nhiệt ñộ 100-1250C kéo dài 90-180 phút

X ử lý rơm rạ theo cách 1:

Rơm rạ khô ñược làm ướt bằng nước vôi theo tỷ lệ: 3,5kg vôi ñã tôi hòa tan với 1000 lít nước Ủ rơm rạ ñược 3 ngày, ñảo ñống lần 1, ủ tiếp 3 ngày, ñảo lần 2 và băm nguyên liệu thành từng ñoạn 5-10cm, ủ tiếp 2 ngày là ñược (bắt ñầu cấy giống) Thời gian ủ 8 ngày ñối với rơm rạ mềm, 9 ngày rơm rạ cứng Trong khi ñảo, chỉnh ñộ ẩm thật chuẩn (65%) Nếu quá ẩm hoặc quá khô cần ñiều chỉnh bằng cách phơi hoặc thêm nước, ủ lại 1-2 ngày sau mới trồng

X ử lý bông phế thải theo cách 1:

Ngâm bông nhanh trong dung dịch nước vôi theo tỷ lệ như trên, vắt nhẹ, ủ lại thành ñống, che kín bằng bao dứa hoặc nilon Thời gian ủ 12-24 giờ Xử lý theo phương pháp này có thể làm số lượng ít nhưng vẫn ñảm bảo Khi trồng nấm cần làm thật tơi nguyên liệu bằng cách dùng tay hoặc cào sắt xé bông vụn

X ử lý nguyên liệu rơm rạ, bông phế thải và mùn cưa theo cách 2:

Rơm rạ chặt ngắn 10-15cm, ngâm trong nước vôi 15-20 phút, vớt ra ñể ráo nước 1-2 ngày Bông phế thải làm ướt như trên Mùn cưa làm ướt ủ lại 4-6 ngày Các nguyên liệu này sau khi kiểm tra ñủ ñộ ẩm, trộn thêm 5-10% bột cám hoặc ngô Cho nguyên liệu vào túi nilon chịu nhiệt kích cỡ 20 x 40cm, trong lượng 1,5-2kg/túi, nút túi bằng ống nhựa và bông không thấm nước ñưa vào thanh trùng ở các chế ñộ nhiệt khác nhau:

Hấp cách thủy trong thùng phuy, khi nhiệt ñộ trong túi ñạt 95oC bắt ñầu tính giờ, kéo dài 180 phút

ðể nguội sau 24 giờ hấp lại lần 2 như lần 1

Lấy nguyên liệu ra, ñể nguội, cấy giống trong tủ và phòng vô trùng

C ấy giống:

Sau khi xử lý nguyên liệu thì chuẩn bị túi nilon kích thước 30 x 40cm

Tỷ lệ giống cấy cho một túi khoảng 40 - 50g (40kg giống cho 1 tấn nguyên liệu)

Cho một lớp nguyên liệu vào túi ñã gấp ñáy vuông cao 5 - 7cm, rắc một lớp giống nấm xung quanh thành túi Làm như vậy ñủ 3 lớp, lớp trên cùng rắc giống ñều trên bề mặt Sau ñó lấy bông quấn dây cao su chặt nút bông Trọng lượng của một túi (nguyên liệu rơm rạ) khoảng 2 - 3kg/túi, của bông phế thải

Ch ăm sóc và thu hái:

Tưới nước: khi rạch bịch ñược 4 - 6 ngày, tiến hành tưới nước bên ngoài túi Tưới nước dưới dạng phun sương, lượng ít nhưng kéo dài thời gian

tưới, trung bình 4 - 6 lần/ngày Sau khi thu hết ñợt 1, ngừng việc tưới nước khoảng 5 - 7 ngày sau nấm lại ra tiếp ñợt sau

Nấm sò mọc tập trung thành cụm nên khi nấm ñủ lớn cần hái cả cụm Hái nấm không ñược ñể sót phần gốc trên bịch nấm Tổng thời gian thu hái nấm kéo dài trong 30 - 45 ngày kể từ ngày hái ñầu tiên

1.2.3 Xử lý rơm ra ứng dụng trong quá trình gieo mạ thảm

Rơm rạ ñược lấy sau khi thi hoạch lúa, ñạt ñộ ẩm quy ñịnh ñược băm thái nhỏ rồi trộn với bùn tạo ra một loại bùn mới có tính tơi xốp và ñộ liên kết cao

1.3 MỘT SỐ MÁY BĂM THÁI ỨNG DỤNG TRONG SẢN SUẤT NÔNG NGHIỆP 1.3.1 Máy băm cỏ của anh “Hai lúa” (22/03/07)

Máy ñược thiết kế dựa trên nguyên lý hoạt ñộng của máy cắt bắp một hàng (có hệ thống băm) của ðức và một số loại máy băm khác ñang dùng cho nông trường

ðể tiết kiệm ñiện, quạt gió ñược thiết kế làm mâm ñỡ cho dao và làm bánh ñà tạo lực cho máy Ưu ñiểm của chiếc máy băm mini này là gọn, nhẹ (trọng lượng 80kg/máy), chạy êm, công suất cao, dễ vận hành và di chuyển (có gắn 2 bánh xe ñẩy) Không những thế, máy băm cỏ của anh “Hai lúa” ñã khắc phục ñược một số nhược ñiểm của máy ngoại nhập như hạn chế tình trạng cỏ quấn trục, không gãy lưỡi dao, công suất cao gấp ñôi và ñặc biệt là giá thành khá rẻ, chỉ khoảng 2.600.000ñ/máy

Không chỉ băm cỏ voi, máy còn băm ñược thân bắp và các loại cỏ tạp (kích thước từ 1cm-3cm) nên rất tiện dụng cho các hộ chăn nuôi nhỏ lẻ Nhờ vậy, nhiều hộ chăn nuôi bò sữa tại thị xã Bảo Lộc, các huyện Di Linh, ðức Trọng… ñã tìm ñến anh ñặt mua máy Vì ít vốn, không có người phụ việc, nên một mình anh Kiển phải mất 10 ngày mới hoàn thành một máy băm

Theo các hộ chăn nuôi bò sữa, cỏ voi khi cắt non sẽ dễ bị thúi gốc, cắt già thì bò chỉ ăn ñược 6% lá Gần như toàn bộ gốc và thân cỏ voi bò không thể ăn ñược vì quá cứng Nay có máy băm của anh “Hai lúa”, 100% cỏ ñược tận dụng, vừa ñỡ tốn công, vừa tiết kiệm chi phí thức ăn Thấy tiện lợi, nhiều

hộ chăn nuôi bò thịt cũng ñặt mua máy, vừa băm cỏ cho bò, vừa tận dụng các phế phẩm nông nghiệp ñể làm phân hữu cơ

Máy băm, thái cỏ có ưu ñiểm tiện lợi, gọn nhẹ, toàn bộ hệ thống máy ñược ñặt trên giá ñỡ, có gắn bánh xe rất tiện cho việc di chuyển

Máy có cấu tạo ñơn giản, gồm: 1 phần khoang thái cỏ bên trong có lưỡi dao thái; Bộ phận chuyển ñộng 1 phần gần ñộng cơ, có thể dùng ñiện 3 pha, hoặc lắp ñầu máy nổ của Trung Quốc hay Vikyno Guồng của máy thái ñược chuyển ñộng qua máy nổ bằng dây ñai Sau khi cỏ ñược ñưa vào máng chứa nguyên liệu sẽ ñược ñẩy ép vào khoang thái, trong ñó có guồng quay ñường kính 600 mm, trên ñó gắn dao thái và cánh quạt, khi dao thái quay theo vòng

tròn sẽ làm dập và cắt nguyên liệu, cánh guồng sẽ ñẩy nguyên liệu ñược cắt

ra ngoài qua phễu

1.3.2 Một số máy băm khác

Máy băm

ðây là loại thiết bị chuyên dùng

trong công nghệ chế biến mủ tạp

(SVR 10 - 20) Máy băm thường

ñặt sau máy ép cắt thô (Prebreaker)

ñể cắt, xé, băm nhỏ hạt cao su, tác

dụng làm giảm kích thước cục mủ

cao su, ñồng thời tách chất bẩn dính

vào mủ ñược triệt ñể hơn trước khi

chuyển vào công ñoạn kế tiếp ñể

cán tạo tờ

Máy băm thô

ðây là loại thiết bị chuyên dùng trong công nghệ chế biến mủ tạp (SVR 10 - 20) Máy băm thường ñặt sau máy ép cắt thô (Prebreaker)

ñể cắt, xé, băm nhỏ hạt cao

su, tác dụng làm giảm kích thước cục mủ cao su, ñồng thời tách chất bẩn dính vào

mủ ñược triệt ñể hơn trước khi chuyển vào công ñoạn kế tiếp ñể cán tạo tờ

1.4 YÊU CẦU CÔNG NGHỆ CỦA QUÁ TRÌNH BĂM THÁI

Băm thái vật liệu trong nông nghiệp là một quá trình phức tạp, bởi tính chất cơ lý tính của các ñối tượng nghiên cứu Bản thân các loại vật liệu này vừa có tính ñàn hồi và biến dạng khi chịu lực tác ñộng ở những mức ñộ và

trạng thái nhất ñịnh Khi băm thái vật liệu phải qua quá trình ñàn hồi, biến dạng dẻo và phá vỡ vật thể (theo ñịnh luật Hook)

Với các vật liệu như rơm, cỏ khô mức ñộ ñàn hồi và biến dạng phụ thuộc nhiều vào trạng thái ép của vật liệu, kết cấu bộ phận băm thái cũng như lực cắt thái và thời gian cắt thái

Một số chỉ tiêu của rơm rạ sau khi cắt thái: Có kích thước các chiều dài, phù hợp với yêu cầu của nguyên liệu trồng nấm và giá thể gieo mạ thảm Do ñó

ñể thuận tiện cho tính toán thiết kế máy thì kích thước của rơm rạ sau khi cắt thái

2 ðiều tra, phân tích và nghiên cứu thực nghiệm xác ñịnh các tính chất cơ

lý của rơm, cỏ khô làm cơ sở ñể xác ñịnh nguyên lý và tính toán quá trình băm thái

3 Phân tích, lựa chọn nguyên lý và kết cấu hợp lý cho máy băm thái rơm rạ

4 Xác ñịnh giá trị một số thông số cho việc thiết kế

5 Thiết kế, chế tạo máy và khảo nghiệm máy

Ch ương 2

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT

- Sử dụng các chương trình phần mềm trợ giúp thiết kế:

+ Chương trình phần mềm thiết kế Inventor 9: Phần mềm Autodesk Inventor mơ hình hĩa hình học các kết cấu trên máy tính

+ Chương trình phần mềm phân tích thiết kế COSMOS Design STAR 4.0 của tập đồn SRAC (Mỹ) ðây là chương trình đa tài liệu kiến trúc mở, cĩ các tính năng tiên tiến của giao diện sử dụng đồ họa Windows nổi tiếng + Chương trình phần mềm lập trình Pascal cho ta ứng dụng các phép tính

về mảng hay ma trận Ứng dụng phần mền này ta cĩ thể vẽ đồ thị thí nghiệm

và lập trình giải các bài tốn theo yêu cầu

- Sử dụng phương pháp tính tìm hàm nội suy Cơ sở là sử dụng phương pháp bình phương nhỏ nhất của hiệu giữa kết quả thí nghiệm và trị số của hàm thực nghiệm

2.2 PHƯƠNG PHÁP ðIỀU TRA KHẢO SÁT

Nội dung của phương pháp là điều tra khảo sát tình hình sản xuất nấm

và mạ thảm, nguyên liệu sản xuất nấm và mạ thảm ðiều tra khảo sát tình

hình sản xuất lúa trong nước, khối lượng phụ phẩm sau thu hoạch của cây lúa trong những năm gần đây, các biện pháp sử lý rơm rạ

Trên cơ sở điều tra khảo sát, từ đĩ thiết kế, chế tạo máy cĩ các thơng số

kỹ thuật phù hợp với yêu cầu sản xuất

2.3 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ðÁNH GIÁ

Trên cơ sở phân tích các nguyên lý cắt thái ứng dụng trên các máy trong

và ngoài nước hiện nay Từ ñó tiến hành phân tích kết cấu, nguyên lý hoạt ñộng, phạm vi ứng dụng, ưu nhược ñiểm của các nguyên lý trên Từ ñó lựa chọn nguyên lý phù hợp với ñặc trưng cơ lý tính và yêu cầu của vật liệu cắt thái Sau

ñó tiến hành xây dựng mô hình tính toán các thông số cơ bản của máy

2.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHẢO NGHIỆM [7]

Phương pháp này ñược thực hiện sau khi ñã thiết kế , chế tạo máy hoàn chỉnh với các thông số ñúng theo yêu cầu Phương pháp khảo nghiệm cho kết quả chính xác nhằm kiểm ñịnh lại kết quả tính toán , lựa chọn từ các phương pháp khác

Nội dung của phương pháp là ñưa máy vào trong thực tế sản xuất dung các dung cụ, thiết bị ño kiểm ñể xác ñịnh các chỉ tiêu làm việc của máy Các kết quả ño trong quá trình nghiên cứu khảo nghiệm thường là các ñại lượng ngẫu nhiên Các sai số trong quá trình ño ñạc phụ thuộc vào ñộ chính xác của thiết bị ño và phương pháp ño

Các số liệu ño ñạc sau mỗi lần khảo nghiệm, kết quả ñược ghi trong bảng 2.1 và xử lý theo các quy tắc của lý thuyết xác suất và thống kê toán học

B ảng 2.1 Kết quả khảo nghiệm

trong ñó : xi – giá trị của thông số ở lần ño thứ i;

mi - số lần lặp lại giá trị xi;

- Sau khi ño n lần lặp lại ñược các giá trị xi (i = 1,2, ,n) và tính các giá

trị trung bình theo công thức:

∑

=

=

n i i

x n

x

1.

Ch ương 3

LỰA CHỌN NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC VÀ TÍNH TOÁN MỘT SỐ THÔNG

SỐ CHÍNH CỦA MÁY BĂM THÁI RƠM RẠ

3.1 ðẶC ðIỂM CƠ LÝ TÍNH CỦA RƠM RẠ

ðể rơm rạ, ñảm bảo ñiều kiện cho việc băm thái ñược thuận lợi, yêu cầu

ñộ ẩm 70 ÷ 80% Do ñó chúng tôi tiến hành ngâm ủ rơm rạ trước khi băm thái

và kiểm tra ñộ ẩm W (%) của rơm

Việc xác ñịnh khối lượng riêng của rơm khô là rất khó do rơm có ñộ biến dạng ñàn hồi, ñộ ẩm nằm trong dải rộng nên chúng tôi xác ñịnh một cách tương ñối dựa trên khối lượng rơm ñược chuyên chở ñến với kích thước ño thùng xe ô tô và cho rơm vào thùng rồi ño thể tích, khối lượng

B ảng 3.1 Xác ñịnh khối lượng riêng của rơm

tt Thể tích

(m 3 )

Khối lượng (kg) ρ (kg/m

1 5

1 – Giỏ ủỡ; 2 - Mặt phẳng nghiờng; 3 - khối rơm rạ; 4 – Giõy kộo; 5 - Bộ phận kộo

Kết quả ủo hệ số ma sỏt của rơm rạ

B ảng 3.2 Hệ số ma sỏt của rơm khụ với cỏc loại vật liệu

TT Loại vật liệu Số lần ủo Gúc ma sỏt ϕϕϕ ( 0 ) Hệ số ma sỏt f Phương sai σσσ

3.1.4 Khả năng chịu cắt khụng cú trượt của rơm rạ [8]

Hình 3.2 Sơ đồ quá trình cắt thái bằng l−ỡi dao

1- tấm kê; 2- khối rơm rạ; 3- l−ỡi dao

3.1

Áp suất riêng q (N/cm) của cạnh sắc lưỡi dao trên vật thái ñược xác ñịnh theo công thức

q =

S

Q

Trong ñó: Q - Lực cắt thái cần thiết, N; ∆S - ñộ dài ñoạn lưỡi dao, cm

Theo [7] ñối với cắt thái rơm rạ ta có q = 50 ÷ 120 N/cm

3.2 LỰA CHỌN NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY

Yêu cầu kỹ thuật:

- Cắt thái ñược các loại rơm rạ có ñộ ẩm khác nhau

- ðảm bảo ñộ ñồng ñều về kích thước chiều dài ñoạn thái

- ðiều chỉnh ñược chiều dài ñoạn thái

- Có chi phí năng lượng riêng thấp và ñạt hiệu suất cao

- Dễ ñiều chỉnh, chăm sóc và sử dụng thuận tiện

- Kết cấu máy ñơn giản, gọn, bền vững và ñảm bảo an toàn

- Máy ñặt tĩnh tại nhận nguồn ñộng lực từ ñộng cơ ñiên hoặc ñộng cơ nổ

3.2.1 Các nguyên lý cắt thái rau, cỏ, rơm

a) Sơ ñồ máy thái rau cỏ b) Bộ phận ñĩa dao

1 2 3

4 5

- Về nguyên lý cấu tạo máy thái rau cỏ rơm thường gồm: bộ phận thái

có một số dao 1 (thường chuyển ñộng quay) và tấm kê 2, dao ñược lắp vào ñĩa hay cánh 4 hoặc lắp vào hình trống (hình 3.3) Bộ phận cung cấp gồm 2 trục cuốn 3 kết hợp với dây truyền cung cấp 5 ñể nén và ñưa vào rau cỏ rơm vào bộ phận thái Ngoài ra máy còn có thể trang bị thêm một số bộ phận phụ trợ như dây truyền thu ñoạn thái hay quạt và ống dẫn ñể thổi rau cỏ rơm ñã ñược cắt thái ñến vị trí nhất ñịnh, bộ phận ñộng lực, bộ phận truyền ñộng và khung Việc thay ñổi ñộ dài ñoạn thái ñược thực hiện bằng hai cách hoặc thay ñổi số dao hoặc thay ñổi tỷ số truyền cho bộ phận cung cấp (cho hai trục cuốn

và dây truyền hay băng truyền)

Ngoài việc ñiều chỉnh khe hở giữa dao thái và tấm kê là rất quan trọng,

ñể thái ñược gọn và dễ thì khe hở giữa dao thái và tấm kê càng nhỏ càng tốt, nếu khe hở quá lớn thì việc cắt thái sẽ không xảy ra mà chỉ là hiện tượng bẻ gập rơm xuống, khe hở yêu cầu ñối với cắt thái rơm là 0.5m – 1mm [8]

1- dao thái; 2- trống dao; 3- lát thái; 4- nguyên liệu; 5- thùng nguyên liệu

Lưỡi dao lắp ở khe thủng của thân trống sẽ cắt, nạo vật thái ñang tựa vào thân nắp dao ñó thành những lát (dầy mỏng tuỳ theo khoảng cách từ lưỡi dao ñến mặt thân lắp dao), lát thái sẽ trượt trên mặt dao, chui qua khe thủng rồi thoát ra phía mặt kia của thân lắp dao

12 11 10

9

8 7 6

5 4

3

1 2

Qua tìm hiểu, phân tích ñặc ñiểm làm việc và nguyên lý của một số cơ cấu cắt thái chúng tôi lựa chọn nguyên lý cắt trượt có tấm kê

3.3 XÁC ðỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA MÁY CẮT THÁI

3.3.1 Sơ ñồ cấu tạo nguyên lý làm việc của máy cắt thái

1, 4, 5 - bộ truyền ñai; 3, 12- bộ truyền bánh răng; 2- băng tải; 6- ñộng cơ; 7- hộp dao; 8-

ñĩa dao; 9 - trục dao; 10- tấm kê thái; 11- trục cuốn

Khi ñộng cơ 6 làm việc truyền ñộng cho ñĩa dao 8 quay qua bộ truyền ñai 5 và trục dao 9, ñồng thời qua các bộ truyền ñai 4, 3, 1, 12 làm trục cuốn

và băng tải quay dẫn nguyên liệu từ băng tải qua trục cuốn ñến tấm kê 10 tại ñây nguyên liệu ñược cắt ngắn

3.3.2 Cơ sở lý thuyết về cắt thái [8]

Bộ phận làm việc của máy cắt thái rơm thường dựa theo nguyên lý cắt bằng cạnh sắc của lưỡi dao Quá trình cắt thái thường ñược thực hiện bằng cách di chuyển cạnh các nhị diệp AB (cạnh sắc) hợp bởi hai mặt phẳng của

lưỡi dao theo hướng P vuông góc với cạnh ñó hoặc di chuyển cạnh sắc AB theo hai hướng vuông góc với nhau: vừa theo hướng P (hướng cắt pháp tuyến) vừa theo hướng vuông góc với P (hướng tiếp tuyến) nghĩa là theo hướng chéo tổng hợp R (hướng cắt nghiêng)

Theo thí nghiệm của viện sĩ Gơriatskin V.P ñã chứng minh rằng nếu cắt thái theo hướng nghiêng sẽ giảm ñược lực cắt thái cần thiết so với cắt thái theo hướng pháp tuyến (chặt bổ) ông ñã dùng một cân Rôbécval

Trên ñĩa A lần lượt ñể các quả cân N (gam) nặng khác nhau, trên ñĩa kia thay bằng một lưỡi dao B, lưỡi dao lắp quay lên trên

Thí nghiệm cắt những cọng rơm C có bộ phận D giữ và ñè cọng rơm vào lưỡi dao, ñồng thời D di chuyển ñược cùng với cọng rơm bằng tay kéo E dọc cạnh sắc lưỡi dao với những ñộ dịch chuyển S (mm).Kết quả ñược trình bày ở bảng 3.3

B ảng 3.3 Sự liên hệ giữa lực cắt N và ñộ dịch chuyển của dao S

N(g) 600 500 400 300 200 100

S= A.e-N hoặc N3.S = Ct.e (3.2)Viện sĩ Gơriatstin V.P gọi trường hợp cắt pháp tuyến (S ≠ 0) là quá trình cắt thái có trượt

Qua thí nghiệm trên cho chúng ta thấy, rõ ràng là khi cắt thái có trượt thì lực cần thiết ñể cắt thái giảm so với cắt thái không có trượt rất nhiều

Chúng ta có thể giải thích ñiều này bằng một số cơ sở vật lý của quá trình cắt thái bằng lưỡi dao như sau:

Lưỡi dao dù sắc bén nhưng khi soi qua kính hiểm vi cũng thấy có những răng cưa Do ñó, khi lưỡi dao di chuyển có thêm hướng tiếp tuyến, nghĩa là khi có trượt thì lưỡi dao ñã phát huy tác dụng cưa ñứt vật thái Nếu lưỡi dao chỉ cắt theo hướng pháp tuyến (chặt bổ), ñó là quá trình cắt thái bằng nêm, lực cắt thái phải hoàn toàn khắc phục ứng suất của vật thái ñể cắt vật thái, còn khi cắt có trượt thì một phần lức cắt thái sẽ khắc phục ứng suất kéo,

mà các vật liệu thái và nhất là vật liệu có sợi như rơm (mà chúng ta ñang ñi

nghiên cứu) và vật liệu ñàn hồi như củ thì ứng suất kéo luôn nhỏ hơn ứng suất nén ñáng kể, nhờ tổng hợp lực cắt thái sẽ nhỏ [8]

Ví dụ ñối với củ quả: σn = 86 –105N/cm2

n

n n

AA

AA b AAp

EF

Do ñó quá trình cắt thái dễ dàng hơn

Tuy nhiên quá trình cắt thái lưỡi dao vừa nén vừa trượt tương ñối với chỗ tiếp xúc chỉ phù hợp với những vật liệu có tính ñàn hồi và nhiều thớ Còn những vật liệu cứng rắn không ñàn hồi và ít thớ thì cắt trượt bằng lưỡi dao là không hợp lý

Rơm rạ, vật liệu chúng ta ñang nghiên cứu ñể cắt thái là loại vật liệu ñàn hồi, có sơ và nhiều thớ chính vì vậy rất phù hợp với phương pháp cắt thái có trượt

3.3.2.2 Các y ếu tố ảnh hưởng tới quá trình cắt thái bằng lưỡi dao (cắt có trượt)

ðể cắt thái rơm thành từng ñoạn bảo ñảm chất lượng, giảm ñược năng lượng cắt thái, ta cần xét ñến một số yếu tố chính thuộc phạm vi dao thái và vật thái (rơm) ảnh hưởng tới quá trình cắt thái:

a) Áp suất riêng q(N/cm) của cạnh sắc lưỡi dao trên vật thái

ðây là yếu tố trực tiếp ñảm bảo quá trình cắt ñứt vật thái và liên quan ñến các yếu tố khác thuộc phạm vi dao thái và vật thái:

S

N q

∆

trong ñó: N là lực cắt thái cần thiết (N); ∆S là ñộ dài ñoạn lưỡi dao (cm)

a) Lưỡi dao nén ép và cắt ñứt b) Lưỡi dao có góc mài σ

Viện sĩ Gơriatskin V.P ñã làm thí nghiệm và ñưa ra kết quả khi cắt thái không có trượt (chặt bổ góc trượt τ = 0) ñối với rơm: q0 = 50 – 120 (N/cm), còn khi cắt thái có trượt thì q thay ñổi phụ thuộc vào gócτ (hình 3.11) Bằng dụng cụ khảo nghiệm dao thái, ñể xác ñịnh mối quan hệ giữa lực cắt thái riêng

q với góc trượt τ thay ñổi (τ = 0 ÷ 70) cho thấy, nói chung có thể gặp dạng hàm của q:

q = q0 (1 - τ.α) (3.5) trong ñó: α là hệ số, α = 1/100; 1/110; 1/120

Hình 3.11 ðồ thị phụ thuộc của q và τ

Khi cắt thái các vật ñàn hồi như rơm rạ, áp suất riêng gây ra hai giai

ñoạn: ñầu tiên là lưỡi dao nèn ép vật thái một ñoạn, rồi ñến cắt ñứt vật thái

Trong quá trình lưỡi dao ñi vào vật thái còn phải khắc phục các lực ma sát T1

do áp lực cản của vật thái tác ñộng vào mặt bên của lưỡi dao và T2 do vật thái dịch

chuyển bị nèn ép tác ñộng vào mặt vát của cạnh sắc lưỡi dao hình (3.10 b)

Nếu gọi P1 là lực cản cắt thái thì:

N = P1 + T1 + T2 cosσ (3.6)

b) Các yếu tố thuộc về dao thái

- ðộ sắc e (mm) của cạnh sắc lưỡi dao, chính là chiều dày e của nó

(hình 3.12) Thông thường ñộ sắc cực tiểu ñạt tới 20 ÷ 40µm ðối với các

máy thái trong chăn nuôi, ñộ sắc không ñược vượt quá 100µm, nếu vượt quá

100µm lưỡi dao coi như cùn và thái kém [8]

ðồng thời ñộ sắc càng lớn thì áp suất riêng q càng tăng Mối quan hệ

giữa ñộ sắc S và áp suất cắt thái riêng q:

q = S.σc(N/cm) (3.7) trong ñó: σc là ứng suất cắt của vật thái (rơm)

- Góc cắt thái α

Góc cắt thái α là góc hợp bởi giữ góc ñặt dao β và góc mài dao σ (hình 3.13)

α = β + σ (3.8)

Góc mài dao nói chung yêu cầu phải nhỏ nhưng cũng cần tính ñến ñộ bền của vật liệu làm dao có hạn, cho nên với máy cắt thái rơm khi cắt có tấm

kê góc mài dao yêu cầu σ = 25 ÷ 300 [8]

- ðộ bền của dao

Dao có ñộ bền thì lâu cùn, thái tốt Khi ñó, công nén lớp vật liệu thái do lưỡi dao tác ñộng lức bắt ñầu cắt thái sẽ tốn ít hơn và công cản cắt thái cũng nhỏ hơn Các lực và công này thể hiện bằng ñồ thị phụ thuộc vào ñộ thái sâu

λ của lưỡi dao vào rơm (hình 3.14)

- Vận tốc của dao thái V (m/s)

Vận tốc của dao thái ảnh hưởng ñến quá trình cắt thái, thể hiện cụ thể bằng những ñồ thị thực nghiệm biểu diễn sự biến thiên của áp suất riêng q (N/cm) hoặc lực cắt thái Pt và công cắt thái Act với vận tốc của dao thái (hình 3.15)

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

Pt = 75.100,0019.q.V2,6 + 40 (N) (3.10)

Và vận tốc tối ưu khi cắt thái rơm không tấm kê V0 = 35 ÷ 40 (m/s), còn vận tốc tối ưu khi cắt thái có tấm kê V = 20 ÷ 30 (m/s) [8]

Hình 3.15 ðồ thị phụ thuộc q, A ct , p t v ới v

a) ðồ thị phụ thuộc của q vào v b) ðồ thị của A ct và P t vào v

Như chúng ta ñã biết, ñường trượt của lưỡi dao trên vật thái (rơm) hay của vật thái (rơm) trên lưỡi dao theo quan hệ tương hỗ, càng dài thì lực cản cắt thái càng giảm

ðể thực hiện ñược hiện tượng trượt nói chung của lưỡi dao trên lớp vật liệu thái, ta ñi phân tích vận tốc v của một ñiểm M ở lưỡi dao khi tác ñộng vào lớp vật thái (hình 3.16)

ñộng vào vật thái

Ta có thể phân tích vận tốc v làm hai phần: thành phần vận tốc pháp tuyến vn

vuông góc với lưỡi dao và thành phần vận tốc tiếp tuyến vt theo cạnh sắc lưỡi dao

Vận tốc pháp tuyến vn là vận tốc của dao thái ngập sâu vào vật thái (rơm), vận tốc tiếp tuyến gây nên chuyển ñộng trượt, tỷ số giữa trị số vận tốc

vt và vn gọi là hệ số trượt ε:

ε =

n

t v

v

= tgτ (3.11) Nhưng thực tế, Viện sĩ Gơriatskin V.P ñã chứng minh rằng lực cắt thái bắt ñầu giảm nhiều ñáng kể, không phải ứng với bất kì góc trượt τ của dao

có trị số tương ñối nhỏ nào ñó mà ứng với trị số góc trượt nhất ñịnh của dao thì hiện tượng trượt mới xảy ra Theo thí nghiệm của Viện sĩ Ziablôv V.A, lực cắt thái sẽ giảm nhiều ứng với góc trượt τ ≥ 300 [8] Như vậy có nghĩa hiện tượng cắt của dao ñối với vật thái sẽ có một ñiều kiện chung ñể phát huy thật

sự mạnh mẽ tác dụng cắt trượt, ñể giảm lực cắt thái ñược nhiều hơn

Phát triển các lý luận nghiên cứu về cắt thái của Viện sĩ Gơriatskin V.P, Viện sĩ Giưñigopski V.A ñã phân tích nội dung vật lý của vấn ñề này như sau:

Ông ñi xét các lực tác ñộng giữa lưỡi dao và vật thái: trong trường hợp cắt thái không có trượt (chặt bổ, góc trượtτ = 0) thì không xét vì ở ñây chỉ có một lực duy nhất là lực pháp tuyến Mà chỉ xét trường hợp cắt thái có trượt (góc trượtτ ≠ 0)

ðể ñơn giản ta ñi xét trường hợp dao thẳng AB quay quanh một tâm quay O và cách tâm quay một ñoạn p ðể dễ phân tích ta sẽ vẽ tách riêng và xét các lực do vật thái (rơm) tác ñộng vào lưỡi dao thái (hình 3.17a) và các lực do dao thái tác ñộng vào vật thái (hình 3.17 b,c)

Khi dao tác ñộng vào cuộng rơm thì ở ñiểm tiếp xúc M sẽ sinh ra lực pháp tuyến chống ñỡ ngược chiều theo nguyên lý “lực và phản lực” Ở hình 3.17a cuộng rơm tác dụng vào lưỡi dao ở ñiểm Md với lực pháp tuyến N’, còn

ở hình 3.17b và hình 3.17c thì lưỡi dao tác ñộng vào cuộng rơm ở ñiểm Mr với lực pháp tuyến N = N’ nhưng ngược chiều, vì phương chuyển ñộng Md ở lưỡi dao (theo phương vận tốc v) không trùng với phương pháp tuyến (vì

τ ≠0) cho nên lực pháp tuyến N’ có thể phân tích thành hai thành phần: thành phần lực P’ theo phương chuyển ñộng V và thành phần lực T’ theo phương lưỡi dao AB, ở ñây chúng ta thấy ngay rằng lực T’ có xu hướng làm cho ñiểm

Md trượt (xuống phía dưới) trên cọng rơm Nhưng khi ñó sẽ xuất hiện lực ma sát F’ giữa lưỡi dao và cọng rơm hướng lên phía trên cản lại hiện tượng trượt

ñó, với trị số F’ = T’ Cũng phân tích tương tự như vậy ở hình 3.17b và hình 3.17c thì lực pháp tuyến N do lưỡi dao tác ñộng vào ñiểm Mr của cọng rơm cũng có thể phân tích thành hai thành phần: thành phần lực P theo phương chuyển ñộng và thành phần lực T theo phương của lưỡi dao AB ở ñây, phía trên cũng xuất hiện lực ma sát giữa cuộng rơm và lưỡi dao (F cũng bằng F’) hướng xuống phía dưới cản lại hiện tượng trượt với trị số F = T

a) Các lực do rơm tác ñộng vào dao.; b) Các lực do dao tác ñộng vào rơm khi τ ≤ ϕ;

c)Các lực do dao tác ñộng vào rơm khi τ ≥ ϕ

Trên hình vẽ chúng ta nhận thấy ngay rằng góc trượt càng lớn thì lực T

(hay T’) càng tăng, ñồng thời lực ma sát F (hay F’) cũng có khả năng tăng

theo, bằng T, khiến cho ñiểm Mr của cọng rơm không thể trượt theo lưỡi dao

ñược Nghĩa là cắt thái với góc trượt (τ ≠0) nhưng 2 ñiểm Mr của rơm và Md

của dao khi tiếp xúc với nhau nhưng vẫn không trượt ñi ñược Trái lại, trong

quá trình thái, ñiểm Md của dao vẫn cứ bám chặt lấy ñiểm Mr của rơm mà nén

xuống với lực tác ñộng P cho ñến khi cắt ñứt (trong lúc này ở Mr của rơm có

3 lực tác ñộng là P, T và F nhưng F = T và ngược chiều nhau cho nên lực tổng

hợp là P)

Nhưng như chúng ta ñã biết, khi T tăng, F tăng theo và chỉ ñạt tới trị số lực

ma sát cực dài Fmax mà thôi (theo khái niệm lực ma sát và góc ma sát) trị số:

Fmax = F.tg '

ϕ = N.f’ (3.12) Trong ñó:

'

ϕ là góc ma sát giữa dao thái và vật thái (rơm),

f’ = tg '

ϕ là hệ số ma sát

Có ñiều là trong trường hợp ma sát giữa lưỡi dao và rơm này (coi như

là một ñường thẳng với bề mặt) thì trị số của góc ma sát '

ϕ không cố ñịnh như thông thường (giữa bề mặt với bề mặt) Trái lại, theo thực nghiệm '

ϕ và f’thay ñổi trị số ít nhiều Do ñó, ñể phân biệt hiện tượng ma sát của lưỡi dao với

vật thái Viện sĩ Gơriatskin V.P ñề nghị gọi góc '

ϕ là góc cắt trượt '

ϕ và hệ số

f’ = tg '

ϕ là hệ số cắt trượt f’

Vậy khi T và F tăng tới giới hạn T = F ≥ Fmax nghĩa là T = F = N.tgτ

hay τ ≥ ϕ' thì quá trình cắt thái chưa có hiện tượng “trượt tương ñối” giữa các