- Máy thái rau cỏ rơm PCC
CHƯƠNG 2 đỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1.2. Cơ sở lý thuyết của quá trình cắt tháị
- Các yếu tổ ảnh hưởng ựến quá trình cắt thái bằng lưỡi dao + Áp suất riêng q (N/cm) của cạnh sắc lưỡi dao lên vật thái + Cạnh sắc của lưỡi dao
+ Góc cắt thái α:
+ độ bền vật liệu làm dao + Vận tốc của dao thái: v
- điều kiện trượt của lưỡi dao trên vật thái
để xác ựịnh ựiều kiện trượt trong quá trình cắt thái giữa dao và rơm ta xét cạnh làm việc của lưỡi dao cong AB tại 2 ựiểm M1 và M2 cách tâm quay một ựoạn lần lượt r1 và r2. để phân tắch ta xét lực tác dụng của lên vât thái hình 2-1:
Khi dao thái tại vị trắ M1 với lực P có phương vuông góc với tiếp tuyến chung x-x. Phân tắch lực P thành hai thành phần; T Ờ thành phần τ τ x-x x-x r1 r2 O B M1 T P N A Fms N P T Fms τ ≤ ϕ T - Fms τ ϕ M2
Hình 2-1: Sự ảnh hưởng của cung lưỡi dao lên vật thái
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 20
Thành phần lực N ựi sâu vào vật thái có tác dụng phá vỡ kết cấu vật thái, thành phần T làm cho vật thái có xu hướng trượt trên lưỡi dao thái, trong quá trình vật thái có xu hướng trượt trên lưỡi dao thái tại vị trắ tiếp xúc giữa lưỡi dao và vật thái ựã sinh ra lực ma sát Fms ngược chiều với lực T, thành phần lực ma sát Fms này phụ thuộc vào vật liệu làm dao thái và vật cần tháị Tại thời ựiểm vật bắt ựầu chuẩn bị trượt thì lực ma sát là lớn nhất tức là T = Fms khi ựó dao thái vật dưới dạng chặt bổ không có hiện tượng trượt. Lúc này τ ≤ ϕ; ϕ - là góc ma sát phụ thuộc vào vật liệu làm dao thái và vật thái ựược xác ựịnh theo thực nghiệm.
để có hiện tượng trượt, tức cắt thái có trượt thì T > Fms. Xét dao thái vật tại vị trắ M2 với lực tác dụng từ dao vào vật thái có trị số như khi dao thái vật tại vị trắ M1, trong trường hợp này P vẫn vuông góc với tiếp tuyến chung x2-x2 có phương khác với phương x1-x1. Tương tự ta cũng phân tắch lực P thành hai thành phần T và N. đặt lực ma sát Fms có trị số lớn nhất hay chắnh là ựộ dài tỷ lệ của lực ma sát tại vị trắ M1 vào vị trắ M2 theo phương x2-x2 có chiều ngược với T khi ựó ta dựng ựược góc ma sát ϕ khi sao thái vật tại vị trắ M2. Từ hình vẽ ta thấy T > Fms và τ > ϕ hay T Ờ Fms > 0 hiệu trị số này làm cho vật thái chuyển ựộng trên lưỡi dao theo phương của lực T. vậy ựiều kiện ựể cắt thái có trượt là:
τ > ϕ; (2.1)
Trong ựó: ϕ - là góc ma sát, τ - là góc tạo bởi giữa bán kắnh quay và tiếp tuyến chung, do ựiều kiện cắt thái phụ thuộc vào τ nên τ ựược gọi là góc trượt. Theo [2] góc cắt trượt τ ≥ 250 Ờ 450.
Qua phân tắch trên ta có kết luận: Khi cắt thái với dao chuyển ựộng quay quanh một tâm quay cố ựịnh trên cung AB làm dao thái thì chỉ có một vùng có τ > ϕ là vừng cắt thái có trượt, với cơ sở này ta có thể xác ựịnh ựược chiều dài cung lưỡi dao thái cũng như số cung lưỡi dao khác nhau trên daọ
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 21
Ngược lại khi có một lưỡi dao thái dạng cong ựiều kiện cắt thái có trượt còn phụ thuộc vào vị trắ tâm quay của lưỡi daọ
- điều kiện kẹp trong quá trình cắt tháị
T'M' M' F' F M T B C A S' R' N' S R N O VẺt thịi
l−ìi tÊm kế thịi L−ìi dao χ 2 χ 2 Hình 2-2. Góc kẹp χχχχ và ựiều kiện kẹp ' 2 ' 1 ϕ ϕ χ≤ +
Góc kẹp χ và ựiều kiện kẹp vật thái giữa cạch sắc lưỡi dao và cạnh sắc tấm kê. đây là một yếu tố ảnh hưởng trong trường hợp cắt thái kiểu Ộkéo cắtỢ, có một cạnh sắc nữa (ở ựây là cạnh sắc tấm kê) cùng phối hợp kẹp và cắt vật tháị Góc BAC hợp bởi cạnh sắc lưỡi dao AB và cạnh sắc tấm kê AC nói chung gọi là góc mở χ (hình 2-2).
Khi góc mở lớn, hai cạnh sắc không kẹp giữ yên ựược vật thái mà có tác ựộng ựẩy nó ra, khó cắt thái ựược. Với một trị số góc mở nhỏ hơn ựủ ựể hai cạnh sắc kẹp giữ yên ựược vật thái ựể cắt ựược nó thì góc mở ựó ựược gọi là góc kẹp χ. Giá trị góc kẹp χ phải ựược bảo ựảm khi thiết kế bộ phận cắt thái có tấm kê và là ựiều kiện ựể dao và tấm kê kẹp ựược vật tháị
Ta có thể xác ựịnh ựược ựiều kiện kẹp như sau: xét vị trắ cạnh sắc AB của lưỡi dao và cạnh sắc AC của tấm kê như hình vẽ trên, với các lực tác ựộng vào rơm (ựược mô phỏng có tiết diện tròn tâm O): do lưỡi dao tiếp ựiểm
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 22
M là lực pháp tuyến N và lực ma sát F; do tâm tấm kê ở tiếp ựiểm MỖ, tương ứng là NỖ và FỖ. Lực tổng hợp, do lưỡi dao là R, do tấm kê là RỖ. Góc NMR = ϕỖ1 là góc cắt trượt (tương tự góc ma sát) của cạnh sắc lưỡi dao với vật thái và F = N.tgϕỖ1; góc NỖMỖRỖ = ϕỖ2 là góc cắt trượt (tương tự góc ma sát) của cạnh sắc tấm kê với vật thái và FỖ = NỖ.tgϕỖ2.
Lực N ựược phân tắch làm 2 thành phần: S theo hướng vuông góc với ựường phân giác AO của góc mở χ và T theo hướng cạnh sắc AB,
2.tg χ .tg χ N
T = .
Lực NỖ cũng ựược phân tắch tương tự thành SỖ theo hướng vuông góc với phân giác AO và T theo hướng cạnh sắc AC của tấm kê,
2'. '. ' N tg χ
T = . Các thành phần S, SỖ không gây cho vật thái chuyển ựộng (theo hướng AO), nhưng T và TỖ thì có xu hướng ựẩy vật thái ra ngoàị đồng thời các lực ma sát F và FỖ ựược gây ra và chống lại các thành phần lực T và TỖ. đó là các trị số ma sát cực ựạị Ta rất dễ nhận thấy rằng : Khi T > F và TỖ > FỖ (F và FỖ ựạt trị số cực ựại : F = N.tgϕỖ1, FỖ = NỖ.tgϕỖ2, nghĩa là khi ' 1 '. 2 '.tg χ N tgϕ N > và ' 2 '. 2 '.tg χ N tgϕ N > hay 1' 2 ϕ χ > , ' 2 2 ϕ χ > , tức là và χ >ϕ1' +ϕ2' thì các lực ma sát (ựạt cực ựại) F, FỖ không
chống nổi các thành phần lực T và TỖ, vật thái bị ựẩy ra phắa ngoài, không ựược kẹp yên, khi ựó dao thái không tốt hoặc không thái ựược.
Khi T = F và TỖ = FỖ, nghĩa là χ =ϕ1' +ϕ2' thì các lực ma sát F, FỖ ựủ cản các lực T và TỖ và vật thái ựược kẹp yên.
Khi T < F và TỖ < FỖ, nghĩa là χ >ϕ1' +ϕ2' , thì các lực ma sát thực tế
không thể ựạt trị số cực ựại F và FỖ nữa, mà chỉ ựạt tới trị số cân bằng với các lực T và TỖ ựủ ựể chống ựược lại các hiện tượng ựẩy vật thái ra ngoàị Như vậy, vật thái cũng ựược kẹp chặt hơn, không bị ựẩy ra ngoài ựược.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 23
Tóm lại, ựiều kiện kẹp vật thái giữa cạnh sắc lưỡi dao và cạnh sắc tấm kê là góc kẹpχ ≤ϕ1' +ϕ2' . đối với dao kiểu ựĩa χ = 40 ọ 500, dao trống χ = 24 ọ 300.
Nếu một trong 2 góc trượt (góc ma sát) ϕỖ1 và ϕỖ2 có trị số nhỏ nhất, gọi là ϕmin thì theo Viện sỹ Xablikôv, ựiều kiện kẹp hoàn toàn là '
min ϕ χ ≤ . Nếu ' ' 2 ' 1 ϕ ϕ ϕ = = thì ựiều kiện kẹp là χ = 2.ϕ'. Nếu ' 2 ' 1 χ ϕ
ϕ > > , nhĩa là 2ϕ1' > 2χ >2ϕ2' , thì ta sẽ thấy có hiện tượng vật thái bị xoay tròn tại chỗ và cắt thái cũng khó.
Ta cũng cần chú ý rằng trong trường hợp χ >ϕ1' +ϕ2' thì vật thái bị ựẩy ra ngoài cho tới khi góc mở giảm xuống tới trị số góc kẹp 2'
'
1 ϕ
ϕ
χ = + lại ựảm bảo ựiều kiện kẹp.
- Vận tốc thái của lưỡi dao: theo thực nghiệm v = 25 ựến 30 m/s.