Thiết kế dàn phay

3. Tính toán thiết kế máy

3.2. Thiết kế dàn phay

3.2.1. Kết cấu trống phay

Nh− đ1 phân tích ở trên, trống phay là bộ phận làm việc quan trọng nhất của máy. L−ỡi phay có nhiều dạng khác nhau và đ−ợc liên kết với trống phay theo nhiều cách. Tuỳ theo yêu cầu của công việc mà l−ỡi phay có hình dạng

Trường ðại học Nụng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật --- ------52

và kích th−ớc khác nhau. L−ỡi phay có phần cạnh sắc và phần chuôi. Cạnh sắc để cắt đất, cỏ cây, đảo trộn đất hất về phía sau. Chuôi để lắp vào trục trống phay.

L−ỡi phay có các dạng sau:

- L−ỡi phay dạng dao thẳng (Hình 3.3): Dùng để cắt và đập vỡ đất. Loại này bền hơn các loại khác và th−ờng dùng ở loại đất cứng.

Hình 3.3. L−ỡi phay dạng dao thẳng Hình 3.4. L−ỡi phay dạng dao cong

- L−ỡi phay dạng dao cong phải và dao cong trái (Hình 3.4): Khi làm việc cắt đ−ợc những miếng đất lớn hơn dao thẳng. Loại này thông dụng hơn, dùng ở loại đất trung bình, nhẹ, độ ẩm thích hợp.

Hình 3.5. L−ỡi phay dạng móng Hình 3.6. L−ỡi phay dạng dao cắt

Trường ðại học Nụng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật --- ------53

chất. Trừ loại móng, còn các dạng khác nhau đều có cạnh sắc, góc mài cạnh sắc bằng 300ữ 350

- L−ỡi phay có dạng dao cắt = có hình dáng gần giống nh− l−ỡi phay dạng cong và cũng có 2 loại quay phải và quay trái. Loại l−ỡi này th−ờng đ−ợc dùng khi cần diệt cỏ và làm tơi đất với độ sâu làm việc không lớn lắm.

Từ những dạng l−ỡi phay đ1 phân tích ở trên, ta nhận thấy để thực hiện đồng thời công việc xới phá váng và diệt cỏ tốt nhất là ta chọn l−ỡi phay dạng dao cắt với các l−ỡi quay phải và quay trái.

Để liên kết l−ỡi phay với trống phay, có các dạng sau:

- Các l−ỡi phay đ−ợc lắp trực tiếp vào một trục (Hình 3.7 ), phân bố đều theo chu vi trục, chiều cong của l−ỡi phay đối xứng qua mặt giữa chiều dài trục.

- L−ỡi phay có thể liên kết với trục phay qua một số chi tiết trung gian nh− lắp vào các đĩa (Hình 3.8 ), các đĩa lại đ−ợc lồng vào trục có đ−ờng gân hoặc đ−ợc ép nhờ những lò xo. Kiểu liên kết này cho phép các đĩa có thể xoay t−ơng đối so với nhau, đảm bảo an toàn cho đĩa và cho phay khi gặp ch−ớng ngại vật có sức cản quá lớn (rễ cây, đá cục…). Tuy nhiên, kết cấu kiểu này phức tạp, cồng kềnh và khó chế tạo.

- Có thể liên kết l−ỡi phay cứng với trống phay, loại này có kết cấu đơn giản. Phần chuôi của l−ỡi phay đ−ợc lắp trong lỗ cố định và đ−ợc bắt chặt nhờ một hoặc 2 bulong. Phần chuôi của l−ỡi phay cũng có thể đ−ợc bắt trên các lỗ t−ơng ứng của các đĩa của trống phay. Bằng cách xoay các l−ỡi phay và bắt chuôi l−ỡi phay tại các vị trí khác nhau, ta vừa bắt chặt đ−ợc l−ỡi phay, vừa điều chỉnh đ−ợc góc nghiêng giữa trục dao và ph−ơng h−ớng kính của đĩa, và do đó điều chỉnh góc tiếp xúc giữa mặt phẳng của l−ỡi phay với mặt đồng.

Trường ðại học Nụng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật --- ------54

Hình 3.7. Cách lắp l−ỡi phay

Hình 3.8. Trống phay

Với máy phay, xới phá váng, diệt cỏ, để trống phay có cấu tạo đơn giản và gọn nhẹ, đề tài chúng tôi sử dụng cách lắp cứng cho l−ỡi phay.

3.2.2. Tính toán các thông số hình học và động hoc của dàn phay

3.2.2.1. Các thông số hình học

Đ−ờng kính trống phay dk đ−ợc tính từ tâm đến điểm xa nhất của l−ỡi phay,

Đ−ờng kính lớn quá dẫn đến kích th−ớc máy lớn không phù hợp với máy xới giữa hàng . Đ−ờng kính nhỏ quá thì vận tốc của trục phải lớn , dẫn đến làm

Trường ðại học Nụng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật --- ------55

việc không ổn định . Có thể chọn d_k bằng 280 mm .

Chiều dài trống phay phải đủ lớn để phay hết r1nh luống mía . Thông th−ờng khoảng cách giữa hai hàng mía từ 1m- 1,2 m . Khi chừa vùng bảo vệ

thì vùng phải xới cũng nằm trong khoảng 500-700 mm. ở đây chọn l=600mm

3.2.2.2. Các thông số động học

Vận tốc tiến của máy : Vì máy đ−ợc ng−ời đi bộ điều khiển nên chọn Vm= 1

m/s

Vận tốc cắt của dao : Theo thực nghiệm vận tốc cắt của dao chọn trong

khoảng từ 4- 6 m/s .

Trong đề tài chọn V_c= 5m/s.

Tính số vòng quay của trống phay theo công thức (2.23)

n=

d

V

Suy ra vận tốc góc của trống ω = 34 rad/s .

Hệ số động học theo công thức (2.35) λ = Vm R.ω = 1 34 . 14 , 0 = 4,76 Độ cung cấp : S = n Z Vm , = 7 , 5 . 2 1 = 0,087 m

Độ mấp mô mặt đáy đồng sau khi xới : Ta có công thức:

h_c = R _      − Ζ Π − ) 1 ( 1 λ Cos =140 (1- cos ) 1 76 , 4 ( 2 180 − ) ≈ 12mm. 3.2.2.3. Các thông số động lực học

Trường ðại học Nụng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật --- ------56

bánh sắt lăn trên nền đất mềm, Do đó có thể chọn hệ số cản lăn f= 0,03. Trọng l−ợng của toàn bộ máy là G=320N.

Mô men cản lăn: M_f = f. G = 0,03.320= 9,6 Nm.

Mô men cản tác dụng lên phay :

Chọn hệ số lực cản riêng là Kc = 2,5 N/cm2.

Theo công thức ( 2.27 ) tính đ−ợc :

Mc = Kc. a.B.Rph = 2,5.6.60.0,14 = 126Nm

Tính lực cản tác dụng lên l−ỡi xới :

Theo công thức (2.33 ) chọn K_x= 2N/cm2 tính đ−ợc :

P_m = K_x,a.B = 2.6.60= 720 N

Chi phí công suất lên hệ thống máy.

N= M_x.ω = (Mc + Mf) ω + P_m.

N = ( 126 + 9,6) 34 + 720.1 = 5310Nm/s ≈ 5,3 kW .

Kết cấu của hệ thống dàn phay biểu diễn trên hình 3.9

3.2.2.4 .Lựa chọn động cơ

Căn cứ vào công suất cần thiết trên trục dàn phay có thể tính công suất

cần thiết của động cơ theo công thức sau : Nđc. η = Nx. Trong đó η là hiệu

súât của hệ thống truyền động . Th−ờng lấy η bằng 0,98 .

Suy ra Nđc = 5,3 / 0,98 = 5,4 kW. Chọn động cơ có công suất là 5,5 kW .

Trường ðại học Nụng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật --- ------57

Hình 3.9. Kêt cấu hệ thống dàn phay 3.3. Thiết kế hệ thống truyền động

Các bộ phận truyền động dùng trong máy có thể là bộ truyền bánh răng, bộ truyền đai, bộ truyền xích….

Trường ðại học Nụng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật --- ------58

Bộ truyền bánh răng có −u điểm là kích th−ớc nhỏ gọn, truyền tải công suất lớn, hiệu suất cao, làm việc chắc chắn, tuổi thọ cao….Nh−ng bộ truyền bánh răng có nh−ợc điểm là chế tạo phức tạp, giá thành cao….Hơn nữa phải có trục truyền Các đăng để truyền chuyển động từ hộp số đến trục chủ động, với những −u nh−ợc điểm trên, bộ truyền bánh răng th−ờng đ−ợc sử dụng để truyền dộng cho các máy có công suất lớn.

Các bộ phận truyền đai có khả năng làm việc êm dịu ở tốc độ cao, dễ chế tạo, giá thành rẻ và có khả năng đảm bảo an toàn cho các chi tiết máy khi bị quá tải. Nh−ng bộ truyền đai cũng có nh−ợc điểm là không truyền đ−ợc công suất lớn và tỷ số truyền hạn chế.

Các bộ truyền xích có khả năng truyền lực vòng lớn hơn so với bộ truyền đai khi kích th−ớc nhỏ hơn, không thích hợp khi làm việc ở tốc độ cao vì xuất hiện va đập và tiếng ồn.

Động cơ chọn có công suất 5,5KW và số vòng quay trục cơ 3600 V/ph Suy ra ti số truyên sẽ là i=

341

3600=10,6

Qua phân tích −u nh−ợc điểm của các loại bộ truyền, với tỷ số truyền là 10,6 và với công suất máy là 5,5 KW, chúng tôi chọn thiết kế hệ thống truyền động bao gồm 1 bộ truyền đai và 1 bộ truyền xích.

Bộ truyền đai đặt tr−ớc với tỷ số truyền i_đ = 5,3 truyền động từ trục cơ

đến trục trung gian, có bánh căng đai.

Bộ truyền xích với tỷ số truyền i_x = 2 truyền động từ trục trung gian đến

trục trống phay.

3.4. Thiết kế l−ỡi xới vun

L−ỡi xới vun có nhiệm vụ xới những gờ đất do l−ỡi phay để lại để tạo đáy r1nh phẳng thoát n−ớc, đồng thời vun đất đ1 xới tạo luống vào gốc mía.

Trường ðại học Nụng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật --- ------59

Yêu cầu đối với l−ỡi xới vun là đất phải đ−ợc vun đều sang hai bên mà không bị đẩy theo cùng l−ỡi vun.

Căn cứ để thiết kế l−ỡi xới vun là:

- Chiều rộng r1nh : Căn cứ vào khoảng cách giữa 2 hàng mía là 1mữ1,2m,

vùng bảo vệ mỗi bên luống là 0,3 m.Nh− vậy chiều rộng r1nh sẽ là :

(1 ữ1,2m) – 2 x 0,3m = 0,4 ữ0,6 m

- Chiều sâu r1nh : 0,06 m

- Góc ma sát giữa đất và l−ỡi vun ϕ

Góc ma sát ϕ đ−ợc xác định bằng ph−ơng pháp thực nghiệm

Hình 3.10 : Thí nghiệm xác định góc ma sát ϕϕϕϕ AB: cạnh của l−ỡi vun. CD: h−ớng chuyển động của l−ỡi vun

N: lực pháp tuyến màn l−ỡi vun tác dụng vào hòn đất. Ta phân tích lực N thành hai thành phần: - S: theo h−ớng CD - T: dọc theo cạnh l−ỡi vun.

Lực S đẩy vật đi theo h−ớng CD . Lực T làm cho vật tr−ợt theo th−ớc Do có tr−ợt nên xuất hiện lực ma sát F.

Hợp của 2 lực T và F ta có lực (T- F).R là hợp của 2 lực (T-F) và S. A C B T- F α ϕ F S D T N R

Trường ðại học Nụng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật --- ------60

Nếu góc giữa R và N là góc ma sát ϕ sẽ xảy ra hai tr−ờng hợp sau :

1- Nếu α< ϕ : Vật không tr−ợt theo cạnh l−ỡi vun mà di chuyển theo

h−ớng CD.

2- Nếu α> ϕ : Vật sẽ tr−ợt theo cạnh l−ỡi vun.

Nh− vậy để đất không bị đẩy đi cùng l−ỡi vun, cạnh l−ỡi vun phải hợp

với ph−ơng chuyển động một góc lớn hơn 900 + ϕ (ϕ là góc ma sát giữa đất và

l−ỡi vun). Qua thí nghiệm, ta xác định đ−ợc góc ma sát giữa đất tơi với l−ỡi vun nằm trong khoảng ϕ = 30 ữ 450.

Ta chọn góc nghiêng của l−ỡi vun với ph−ơng chuyển động β=900 +

550 = 1450

Do lực cản tác dụng lên l−ỡi vun quyết định đến khả năng phay đất và tốc độ tiến của máy nên góc nghiêng của l−ỡi vun so với mặt phẳng ngang và khoảng cách từ l−ỡi vun đến khung cần phải có khoảng điều chỉnh rộng.

Với những căn cứ trên, chúng tôi thiết kế l−ỡi vun và trụ lắp l−õi vun

với các thông số cơ bản và hệ thống điều chỉnh nh− hình vẽ (3.11)

Hình 3.11 Hệ thống l−ỡi xới vun

4 320

44

0

Trường ðại học Nụng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật --- ------61

Từ các kết quả tính toán ở trên ,mẫu máy đ−ợc thiết kế biểu diễn trên hình (3.12)

Hình 3.12. Bản vẽ lắp tổng thể máy XGH-0,6

1-Động cơ , 2-hệ thống truyền động , 3- Khung máy , 4- Tay đIều khiển , 5 - Giá treo l−ỡi xới vun , 6- Thanh điều chỉnh l−ỡi xới vun , 7- Trụ xới vun ,

8-L−ỡi diệp của bộ phận vun , 9-Tấm che , 10 Bánh xe di động , 11 Trống phay , 13- Bánh h−ớng dẫn .

Trường ðại học Nụng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật --- ------62

Hình 3.13 Máy XGH-0,6

Hình 3.14 Máy XGH-0,6 làm việc trên đồng

Trường ðại học Nụng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật --- ------63

4. Kết quả khảo nghiệm giám định máy

4.1. Phần chung

4.1.1-Đơn vị yêu cầu: Chủ đề tài

4.1.2- Đơn vị thử : Trung tâm đo l−ờng, khảo nghiệm và giám định máy nông nghiệp.

Địa chỉ: Trâu Quỳ – Gia Lâm – Hà Nội Điện thoại: 048276295

4.1.3- Mục đích thử:

Xác định một số thông số chính, đánh giá tính năng làm việc của máy, làm cơ sở cho đề tài kiểm tra các chỉ tiêu kỹ thuật đ1 đề ra.

4.1.4- Địa điểm thử:

Nông tr−ờng Thống nhất – Huyện Yên Định – Tỉnh Thanh Hoá. 4.1.5- Thời gian thử: Ngày..20...tháng....6...năm 2005. 4.1.6- Máy thử:

Là mẫu máy xới giữa hàng XGH-0,6 kiểu tự hành . Bộ phận xới bao gồm các l−ỡi phay quay trên trục chủ động.

4.1.7- Nội dung và ph−ơng pháp thử:

a- Nôi dung thử:

Theo đề c−ơng đ1 đ−ợc thống nhất giữa hai bên, bao gồm các nội dung chính sau:

- Xác định các thông số cấu tạo chính của máy - Độ xới sâu, cm

Trường ðại học Nụng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật --- ------64