Việc xỏc ủịnh khối lượng riờng của rơm khụ là rất khú do rơm cú ủộ
biến dạng ủàn hồi, ủộẩm nằm trong dải rộng nờn chỳng tụi xỏc ủịnh một cỏch tương ủối dựa trờn khối lượng rơm ủược chuyờn chở ủến với kớch thước ủo thựng xe ụ tụ và cho rơm vào thựng rồi ủo thể tớch, khối lượng.
Bảng 3.1. Xỏc ủịnh khối lượng riờng của rơm tt Thể tớch (m3) Khối lượng (kg) ρρρρ (kg/m 3) Ghi chỳ 1 1 51,2 51,2 Hộp 1 x1x1 m 2 1 44,8 44,8 Hộp 1 x1x1 m 3 1 47,3 47,3 Hộp 1 x1x1 m 4 5,95 300 50,42 Thựng xe 1,4x2,5 cao 1,7 m 5 6,475 300 46,33 Thựng xe 1,4x2,5 cao 1,85 m 6 4,2 200 47,62 Thựng xe 1,4x2,5 cao1,2 m 7 11,55 1000 48,10 Thựng xe 2,2x4,5 cao 2,1 m Giỏ trị trung bỡnh 47,97
ϕ Nb Fc P Hình 2 - 1: Dụng cụ Giêlilốpky 4 2 3 1 5 Q 2 1 3 3.1.3. Hệ số ma sỏt tĩnh của rơm rạ Việc xỏc ủịnh hệ số ma sỏt tĩnh của cỏ, rơm khụ và với một số vật liệu thộp là thụng số cần thiết khi tớnh toỏn thiết kế mỏy. Dụng cụủể xỏc ủịnh hệ
số ma sỏt là dụng cụ Giờlilốpski (hỡnh 3.1). Trong ủú : Fc Ờ lực cản (N); Nb Ờ phản lực (N); G Ờ trọng lượng của khối rơm (kg). ϕ - gúc ma sỏt, (0); f Ờ hệ số ma sỏt, f = tgϕ;
1 Ờ Giỏ ủỡ; 2 - Mặt phẳng nghiờng; 3 - khối rơm rạ; 4 Ờ Giõy kộo; 5 - Bộ phận kộo.
Kết quảủo hệ số ma sỏt của rơm rạ Bảng 3.2. Hệ số ma sỏt của rơm khụ với cỏc loại vật liệu TT Loại vật liệu Số lần ủo Gúc ma sỏt ϕϕϕϕ (0) Hệ số ma sỏt f Phương sai σσσσ 1 Thộp 5 310 0,60 0,7 2 Rơm khụ 5 610 30 1,83 0,6 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
Áp suất riờng q (N/cm) của cạnh sắc lưỡi dao trờn vật thỏi ủược xỏc ủịnh theo cụng thức q = S Q ∆ , N/cm (3.1)
Trong ủú: Q - Lực cắt thỏi cần thiết, N; ∆S - ủộ dài ủoạn lưỡi dao, cm. Theo [7] ủối với cắt thỏi rơm rạ ta cú q = 50 ữ 120 N/cm
3.2. LỰA CHỌN NGUYấN Lắ LÀM VIỆC CỦA MÁY
Yờu cầu kỹ thuật:
- Cắt thỏi ủược cỏc loại rơm rạ cú ủộẩm khỏc nhau
- đảm bảo ủộủồng ủều về kớch thước chiều dài ủoạn thỏi - điều chỉnh ủược chiều dài ủoạn thỏi
- Cú chi phớ năng lượng riờng thấp và ủạt hiệu suất cao - Dễủiều chỉnh, chăm súc và sử dụng thuận tiện
- Kết cấu mỏy ủơn giản, gọn, bền vững và ủảm bảo an toàn
- Mỏy ủặt tĩnh tại nhận nguồn ủộng lực từủộng cơủiờn hoặc ủộng cơ nổ.
3.2.1 Cỏc nguyờn lý cắt thỏi rau, cỏ, rơm
3.2.1.1 Nguyờn lý làm việc kiểu dao cầu
Hỡnh 3.3. Sơủồ cấu tạo cỏc bộ phận mỏy thỏi rau cỏ rơm
1 2 3
4 5
- Về nguyờn lý cấu tạo mỏy thỏi rau cỏ rơm thường gồm: bộ phận thỏi cú một số dao 1 (thường chuyển ủộng quay) và tấm kờ 2, dao ủược lắp vào
ủĩa hay cỏnh 4 hoặc lắp vào hỡnh trống (hỡnh 3.3). Bộ phận cung cấp gồm 2 trục cuốn 3 kết hợp với dõy truyền cung cấp 5 ủể nộn và ủưa vào rau cỏ rơm vào bộ phận thỏi. Ngoài ra mỏy cũn cú thể trang bị thờm một số bộ phận phụ
trợ như dõy truyền thu ủoạn thỏi hay quạt và ống dẫn ủể thổi rau cỏ rơm ủó
ủược cắt thỏi ủến vị trớ nhất ủịnh, bộ phận ủộng lực, bộ phận truyền ủộng và khung. Việc thay ủổi ủộ dài ủoạn thỏi ủược thực hiện bằng hai cỏch hoặc thay
ủổi số dao hoặc thay ủổi tỷ số truyền cho bộ phận cung cấp (cho hai trục cuốn và dõy truyền hay băng truyền).
Ngoài việc ủiều chỉnh khe hở giữa dao thỏi và tấm kờ là rất quan trọng,
ủể thỏi ủược gọn và dễ thỡ khe hở giữa dao thỏi và tấm kờ càng nhỏ càng tốt, nếu khe hở quỏ lớn thỡ việc cắt thỏi sẽ khụng xảy ra mà chỉ là hiện tượng bẻ
gập rơm xuống, khe hở yờu cầu ủối với cắt thỏi rơm là 0.5m Ờ 1mm [8]. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
3.2.1.2. Nguyờn lý làm việc của bào gỗ
Hỡnh 3.4. Sơủồ cấu tạo bộ phận thỏi củ quả kiểu bào gỗ
1- dao thỏi; 2- trống dao; 3- lỏt thỏi; 4- nguyờn liệu; 5- thựng nguyờn liệu
Lưỡi dao lắp ở khe thủng của thõn trống sẽ cắt, nạo vật thỏi ủang tựa vào thõn nắp dao ủú thành những lỏt (dầy mỏng tuỳ theo khoảng cỏch từ lưỡi dao ủến mặt thõn lắp dao), lỏt thỏi sẽ trượt trờn mặt dao, chui qua khe thủng rồi thoỏt ra phớa mặt kia của thõn lắp dao.
12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 1 2 Qua tỡm hiểu, phõn tớch ủặc ủiểm làm việc và nguyờn lý của một số cơ
cấu cắt thỏi chỳng tụi lựa chọn nguyờn lý cắt trượt cú tấm kờ.
3.3. XÁC đỊNH CÁC THễNG SỐ CƠ BẢN CỦA MÁY CẮT THÁI
3.3.1. Sơủồ cấu tạo nguyờn lý làm việc của mỏy cắt thỏi
Hỡnh 3.5. Sơủồ cấu tạo cỏc bộ phận chớnh của mỏy cắt thỏi
1, 4, 5 - bộ truyền ủai; 3, 12- bộ truyền bỏnh răng; 2- băng tải; 6- ủộng cơ; 7- hộp dao; 8-
ủĩa dao; 9 - trục dao; 10- tấm kờ thỏi; 11- trục cuốn
Khi ủộng cơ 6 làm việc truyền ủộng cho ủĩa dao 8 quay qua bộ truyền
ủai 5 và trục dao 9, ủồng thời qua cỏc bộ truyền ủai 4, 3, 1, 12 làm trục cuốn và băng tải quay dẫn nguyờn liệu từ băng tải qua trục cuốn ủến tấm kờ 10 tại
ủõy nguyờn liệu ủược cắt ngắn.
3.3.2. Cơ sở lý thuyết về cắt thỏi [8]
3.3.2.1. Cơ sở lý thuyết của quỏ trỡnh cắt thỏi bằng lưỡi dao
Bộ phận làm việc của mỏy cắt thỏi rơm thường dựa theo nguyờn lý cắt bằng cạnh sắc của lưỡi dao. Quỏ trỡnh cắt thỏi thường ủược thực hiện bằng cỏch di chuyển cạnh cỏc nhị diệp AB (cạnh sắc) hợp bởi hai mặt phẳng của
lưỡi dao theo hướng P vuụng gúc với cạnh ủú hoặc di chuyển cạnh sắc AB theo hai hướng vuụng gúc với nhau: vừa theo hướng P (hướng cắt phỏp tuyến) vừa theo hướng vuụng gúc với P (hướng tiếp tuyến) nghĩa là theo hướng chộo tổng hợp R (hướng cắt nghiờng).
Hỡnh 3.6. Tỏc dụng cắt thỏi của lưỡi dao
Theo thớ nghiệm của viện sĩ Gơriatskin V.P ủó chứng minh rằng nếu cắt thỏi theo hướng nghiờng sẽ giảm ủược lực cắt thỏi cần thiết so với cắt thỏi theo hướng phỏp tuyến (chặt bổ). ụng ủó dựng một cõn Rụbộcval.
Hỡnh 3.7. Mẫu sơủồ thớ nghiệm về cắt thỏi
Trờn ủĩa A lần lượt ủể cỏc quả cõn N (gam) nặng khỏc nhau, trờn ủĩa kia thay bằng một lưỡi dao B, lưỡi dao lắp quay lờn trờn.
Thớ nghiệm cắt những cọng rơm C cú bộ phận D giữ và ủố cọng rơm vào lưỡi dao, ủồng thời D di chuyển ủược cựng với cọng rơm bằng tay kộo E dọc cạnh sắc lưỡi dao với những ủộ dịch chuyển S (mm).Kết quả ủược trỡnh bày ở bảng 3.3.
Bảng 3.3. Sự liờn hệ giữa lực cắt N và ủộ dịch chuyển của dao S
N(g) 600 500 400 300 200 100 S(mm) 1.5 2 8 20 100 160
Hỡnh 3.8. đồ thị phụ thuộc của lực cắt thỏi N vào ủộ dịch chuyển S
S= A.e-N hoặc N3.S = Ct.e (3.2) Viện sĩ Gơriatstin V.P gọi trường hợp cắt phỏp tuyến (S ≠ 0) là quỏ trỡnh cắt thỏi cú trượt.
Qua thớ nghiệm trờn cho chỳng ta thấy, rừ ràng là khi cắt thỏi cú trượt thỡ lực cần thiết ủể cắt thỏi giảm so với cắt thỏi khụng cú trượt rất nhiều.
Chỳng ta cú thể giải thớch ủiều này bằng một số cơ sở vật lý của quỏ trỡnh cắt thỏi bằng lưỡi dao như sau:
Lưỡi dao dự sắc bộn nhưng khi soi qua kớnh hiểm vi cũng thấy cú những răng cưa. Do ủú, khi lưỡi dao di chuyển cú thờm hướng tiếp tuyến, nghĩa là khi cú trượt thỡ lưỡi dao ủó phỏt huy tỏc dụng cưa ủứt vật thỏi. Nếu lưỡi dao chỉ cắt theo hướng phỏp tuyến (chặt bổ), ủú là quỏ trỡnh cắt thỏi bằng nờm, lực cắt thỏi phải hoàn toàn khắc phục ứng suất của vật thỏi ủể cắt vật thỏi, cũn khi cắt cú trượt thỡ một phần lức cắt thỏi sẽ khắc phục ứng suất kộo, mà cỏc vật liệu thỏi và nhất là vật liệu cú sợi như rơm (mà chỳng ta ủang ủi (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
nghiờn cứu) và vật liệu ủàn hồi như củ thỡ ứng suất kộo luụn nhỏ hơn ứng suất nộn ủỏng kể, nhờ tổng hợp lực cắt thỏi sẽ nhỏ [8].
Vớ dụủối với củ quả: σn = 86 Ờ105N/cm2
σk = 45 Ờ85N/cm2
Ngoài ra, khi cắt thỏi cú trượt, lỏt thỏi do ủoạn ∆S của lưỡi dao thỏi trượt theo phương P với diện tớch F (cm2) sẽ cú bề rộng bp nhỏ hơn bề rộng bn khi ủoạn S thỏi khụng trượt (theo phương N) với cựng diện tớch F ủú (hỡnh 3.7) vỡ:
τ cos . . n n n n p b AA AA b AAp EF b = = = (3.3) Do ủú quỏ trỡnh cắt thỏi dễ dàng hơn
Hỡnh 3.9. Tỏc dụng cắt trượt giảm chiều rộng lỏt thỏi
Tuy nhiờn quỏ trỡnh cắt thỏi lưỡi dao vừa nộn vừa trượt tương ủối với chỗ
tiếp xỳc chỉ phự hợp với những vật liệu cú tớnh ủàn hồi và nhiều thớ. Cũn những vật liệu cứng rắn khụng ủàn hồi và ớt thớ thỡ cắt trượt bằng lưỡi dao là khụng hợp lý.
Rơm rạ, vật liệu chỳng ta ủang nghiờn cứu ủể cắt thỏi là loại vật liệu ủàn hồi, cú sơ và nhiều thớ chớnh vỡ vậy rất phự hợp với phương phỏp cắt thỏi cú trượt.
3.3.2.2. Cỏc yếu tốảnh hưởng tới quỏ trỡnh cắt thỏi bằng lưỡi dao (cắt cú trượt)
để cắt thỏi rơm thành từng ủoạn bảo ủảm chất lượng, giảm ủược năng lượng cắt thỏi, ta cần xột ủến một số yếu tố chớnh thuộc phạm vi dao thỏi và vật thỏi (rơm) ảnh hưởng tới quỏ trỡnh cắt thỏi:
a) Áp suất riờng q(N/cm) của cạnh sắc lưỡi dao trờn vật thỏi
đõy là yếu tố trực tiếp ủảm bảo quỏ trỡnh cắt ủứt vật thỏi và liờn quan
ủến cỏc yếu tố khỏc thuộc phạm vi dao thỏi và vật thỏi:
S N q
∆
= (N/cm) (3.4)
trong ủú: N là lực cắt thỏi cần thiết (N); ∆S là ủộ dài ủoạn lưỡi dao (cm).
Hỡnh 3.10. Sơủồ quỏ trỡnh cắt thỏi bằng lưỡi dao
a) Lưỡi dao nộn ộp và cắt ủứt b) Lưỡi dao cú gúc mài σ .
Viện sĩ Gơriatskin V.P ủó làm thớ nghiệm và ủưa ra kết quả khi cắt thỏi khụng cú trượt (chặt bổ gúc trượt τ = 0) ủối với rơm: q0 = 50 Ờ 120 (N/cm), cũn khi cắt thỏi cú trượt thỡ q thay ủổi phụ thuộc vào gúcτ (hỡnh 3.11). Bằng dụng cụ khảo nghiệm dao thỏi, ủể xỏc ủịnh mối quan hệ giữa lực cắt thỏi riờng q với gúc trượt τ thay ủổi (τ = 0 ữ 70) cho thấy, núi chung cú thể gặp dạng hàm của q:
q = q0. (1 - τ.α) (3.5) trong ủú: α là hệ số, α = 1/100; 1/110; 1/120.
Hỡnh 3.11. đồ thị phụ thuộc của q và τ
Khi cắt thỏi cỏc vật ủàn hồi như rơm rạ, ỏp suất riờng gõy ra hai giai
ủoạn: ủầu tiờn là lưỡi dao nốn ộp vật thỏi một ủoạn, rồi ủến cắt ủứt vật thỏi. Trong quỏ trỡnh lưỡi dao ủi vào vật thỏi cũn phải khắc phục cỏc lực ma sỏt T1
do ỏp lực cản của vật thỏi tỏc ủộng vào mặt bờn của lưỡi dao và T2 do vật thỏi dịch chuyển bị nốn ộp tỏc ủộng vào mặt vỏt của cạnh sắc lưỡi dao hỡnh (3.10 b).
Nếu gọi P1 là lực cản cắt thỏi thỡ:
N = P1 + T1 + T2 cosσ (3.6)
b) Cỏc yếu tố thuộc về dao thỏi
- độ sắc e (mm) của cạnh sắc lưỡi dao, chớnh là chiều dày e của nú (hỡnh 3.12). Thụng thường ủộ sắc cực tiểu ủạt tới 20 ữ 40àm. đối với cỏc mỏy thỏi trong chăn nuụi, ủộ sắc khụng ủược vượt quỏ 100àm, nếu vượt quỏ 100àm lưỡi dao coi như cựn và thỏi kộm [8]. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hỡnh 3.12. Cạnh sắc lưỡi dao đồng thời ủộ sắc càng lớn thỡ ỏp suất riờng q càng tăng. Mối quan hệ giữa ủộ sắc S và ỏp suất cắt thỏi riờng q: q = S.σc(N/cm) (3.7) trong ủú: σc là ứng suất cắt của vật thỏi (rơm). - Gúc cắt thỏi α
Gúc cắt thỏi α là gúc hợp bởi giữ gúc ủặt dao β và gúc mài dao σ (hỡnh 3.13). α = β + σ (3.8)
Hỡnh 3.13. Gúc cắt thỏi
Gúc ủặt dao β phải tớnh toỏn thiết kế sao cho lớp rơm khi ủược dao cắt thỏi xong và tiếp tục ủược cuốn vào sẽ khụng va chạm vào dao, trỏnh ma sỏt vụ ớch. để tớnh gúc ủặt β sẽ phụ thuộc vào vận tốc quay của lưỡi dao, vận tốc cuốn rơm vào (vận tốc cung cấp), dạng cạnh sắc của lưỡi dao.
Gúc mài dao σ ủó ủược Viện sĩ Reznik N.E. nghiờn cứu và ủề suất (năm 1975) cụng thức thể hiện ảnh hưởng ủến lực cắt thỏi:
Nth = Pt + c.tgσ (3.9) trong ủú: C là hệ số (N/cm); Nth là lực cắt thỏi tới hạn cần thiết (N); Pt là lực cản cắt thỏi (N).
Gúc mài dao núi chung yờu cầu phải nhỏ nhưng cũng cần tớnh ủến ủộ
bền của vật liệu làm dao cú hạn, cho nờn với mỏy cắt thỏi rơm khi cắt cú tấm kờ gúc mài dao yờu cầu σ = 25 ữ 300 [8].
- độ bền của dao
Dao cú ủộ bền thỡ lõu cựn, thỏi tốt. Khi ủú, cụng nộn lớp vật liệu thỏi do lưỡi dao tỏc ủộng lức bắt ủầu cắt thỏi sẽ tốn ớt hơn và cụng cản cắt thỏi cũng nhỏ hơn. Cỏc lực và cụng này thể hiện bằng ủồ thị phụ thuộc vào ủộ thỏi sõu
λ của lưỡi dao vào rơm (hỡnh 3.14).
- Vận tốc của dao thỏi V (m/s).
Vận tốc của dao thỏi ảnh hưởng ủến quỏ trỡnh cắt thỏi, thể hiện cụ thể bằng những ủồ thị thực nghiệm biểu diễn sự biến thiờn của ỏp suất riờng q (N/cm) hoặc lực cắt thỏi Pt và cụng cắt thỏi Act với vận tốc của dao thỏi (hỡnh 3.15).
Theo Reznik N.E ta cú thể tớnh theo cụng thức thực nghiệm:
Pt = 75.100,0019.q.V2,6 + 40 (N) (3.10) Và vận tốc tối ưu khi cắt thỏi rơm khụng tấm kờ V0 = 35 ữ 40 (m/s), cũn vận tốc tối ưu khi cắt thỏi cú tấm kờ V = 20 ữ 30 (m/s) [8].
Hỡnh 3.15. đồ thị phụ thuộc q, Act, pt với v
a) đồ thị phụ thuộc của q vào v b) đồ thị của Act và Pt vào v
3.3.2.3. điều kiện trượt của lưỡi dao trờn vật thỏi
Như chỳng ta ủó biết, ủường trượt của lưỡi dao trờn vật thỏi (rơm) hay của vật thỏi (rơm) trờn lưỡi dao theo quan hệ tương hỗ, càng dài thỡ lực cản cắt thỏi càng giảm.
để thực hiện ủược hiện tượng trượt núi chung của lưỡi dao trờn lớp vật liệu thỏi, ta ủi phõn tớch vận tốc v của một ủiểm M ở lưỡi dao khi tỏc ủộng vào lớp vật thỏi (hỡnh 3.16).
Hỡnh 3.16. Phõn tớch vận tốc của cỏc ủiểm M ở cạnh sắc lưỡi dao AB khi tỏc
Ta cú thể phõn tớch vận tốc v làm hai phần: thành phần vận tốc phỏp tuyến vn
vuụng gúc với lưỡi dao và thành phần vận tốc tiếp tuyến vt theo cạnh sắc lưỡi dao. Vận tốc phỏp tuyến vn là vận tốc của dao thỏi ngập sõu vào vật thỏi (rơm), vận tốc tiếp tuyến gõy nờn chuyển ủộng trượt, tỷ số giữa trị số vận tốc