Do cú hiện tượng nĩn ĩp ủất nớn ủường kớnh thực của hố thường rộng hơn ủường kớnh của lưỡi ủăo. Theo cõc kết quả kinh nghiệm [16], với cõc mõy ủăo hố dạng lưỡi cắt ủõy hố:
D= (0,93-0,95)D0;
Với D0 - ủường kớnh hố, D- ủường kớnh của lưỡi khoan.
Theo cõc yớu cầu lđm sinh, ủường kớnh của hốủăo D0= 0,4 m, ta cú D= 0,372-0,38 m; Chọn D= 0,38 m. ðđy cũng chớnh lă kớch thước sải cõnh của lưỡi khoan.
Chiều cao lưỡi khoan (H). Chiều cao lưỡi khoan ủược xõc ủịnh theo chiều sđu hố ủăo. ðể cõc chi tiết của cụm trục mõy khoan khụng chạm văo ủất, phần trục mõy khoan tối thiểu phải lớn hơn chiều sđu hố.
Chọn H = 0,6 m.
Gúc cắt trước δ0 vă gúc cắt sau ε0 của lưỡi cắt. Với lưỡi cắt khụng ủưa ủất ra khỏi hố, nớn chọn trị số gúc cắt trước δ0 nhỏ. Tuy nhiớn ủể tạo khả năng lưỡi cắt tự ăn sđu văo ủất thỡ nớn chọn gúc δ0 lớn. Theo [16], ủể mụ men cản vă lực dọc xuất hiện khi lưỡi cắt lăm việc lă nhỏ nhất, nớn cγhọn gúc cắt trước δ0 = 40-450, gúc sau ε0=10-150. Ta chọn gúc cắt trước danh nghĩa δ0= 400,
Trường ðại học Nụng nghiệp Hă Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 29
gúc cắt sau danh nghĩa ε0= 150.
Trị số của cõc gúc cắt trước thực tế vă gúc cắt sau thực tế phụ thuộc văo chuyển ủộng của cõc ủiểm thuộc cạnh sắc khi trục khoan quay vă ủược xõc ủịnh theo cụng thức:
δ= δ0 - arctg (s/2πr) ε= ε0 - arctg (s/2πr)
Trong ủú: s- lượng cung cấp của lưỡi cắt; r- bõn kớnh từ tđm quay ủến ủiểm ủang xĩt.
Gúc cắt trượt của cạnh sắc (ξ). ðể lực cản cắt khụng quõ lớn, cần tạo ra khả năng cắt trượt cho cạnh sắc. Theo lý thuyết cắt thõi [9], tựy thuộc văo gúc giữa phương vận tốc vă phương phõp tuyến của cạnh sắc, cũng như văo tớnh chất ma sõt của vật liệu ủược cắt, ủặc trưng bởi gúc ma sõt ϕ, quõ trỡnh cắt sẽ thuộc chế ủộ cắt chặt bổ, cắt cú chuyển ủộng dọc vă cắt cú trượt (hỡnh 3.6). Chếủộ cắt cú trượt yớu cầu chi phớ năng lượng nhỏ nhất do lực cản cắt lă nhỏ nhất. Chếủộ cắt chặt bổủũi hỏi chi phớ năng lượng lớn nhất do lực cản cắt lớn nhất. Chếủộ cắt cú chuyển ủộng dọc khụng trượt yớu cấu chi phớ năng lượng ở mức trung gian, do lực cản cắt nhỏ hơn khi cắt chặt bổ nhưng lớn hơn khi cắt cú trượt. Hỡnh 2.10. Cõc chếủộ cắt của cạnh sắc: a- Cắt chặt bổ; b- Cắt cú chuyển ủộng dọc; c- Cắt cú trượt. a) v N b) v N NT Nv F m ξ c) v N NT Nv Fmax m ξ ϕ ϕ R
Trường ðại học Nụng nghiệp Hă Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 30
Cõc nghiớn cứu về chi phớ năng lượng riớng tiến hănh ủối với lưỡi xới cú gúc tõch trong khoảng 25 -350 cho thấy cụng cắt riớng phần cú giõ trị cực tiểu khi gúc nghiớng giữa phương vận tốc vă phương phõp tuyến khoảng 60- 650 (hỡnh 3.5).
Với lưỡi cắt ủõy hố ủang thiết kế, nếu chọn gúc ξ quõ lớn sẽ lăm tăng kớch thước lưỡi cắt. ðể lực cản cắt khụng quõ lớn, chỳng tụi chọn gúc nghiớng giữa phương vận tốc vă phương phõp tuyến của cạnh sắc ξ= 300- 400.
Hỡnh 2.11. Sự phụ thuộc của cụng cắt riớng phần theo chếủộ cắt
Hỡnh 2.12. Hỡnh chiếu của lưỡi cắt trớn mặt phẳng vuụng gúc với trục quay O ξ, 0 E O 60 - 650 ξ A B C D E ξ ω ξ ξ v n n v A A B C D E ξ ξ ξ
Trường ðại học Nụng nghiệp Hă Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 31
Hỡnh chiếu của ủường cạnh sắc lưỡi cắt trớn mặt phẳng vuụng gúc với trục quay ủược thể hiện trớn hỡnh 3.8. Cạnh sắc khụng lă một ủoạn thẳng mă cú dạng ủường gờy khỳc ABCDE, với gúc nghiớng so với phương hướng kớnh một gúc bằng gúc ξ ủờ chọn. Trớn hỡnh vẽ, v lă phương vận tốc tại ủiểm ủang xĩt, n lă phương phõp tuyến với cạnh sắc tại ủiểm ủú. Gúc ξ = (v,n).
Việc thiết kế cạnh sắc theo ủường gờy khỳc cho phĩp giảm kớch thước lưỡi cắt, ủồng thời cũn tạo ra khả năng cắt ủất tốt của lưỡi nhờ hiệu ứng "mũi ủục". Chớnh cõc ủiểm nhọn của lưới cắt cú tõc dụng như những mũi ủục, tạo khả năng phõ vỡ liớn kết ủất mạnh hơn so với lưỡi cắt khụng cú cõc ủiểm nhọn
Mũi tđm cú dạng một “ngũi bỳt”, với hai nhõnh xẻ sang hai bớn. ðường kớnh mũi tđm ủược chọn theo cụng thức Dmũi= D0/5. Với hố cú ủường kớnh 400 mm, ủường kớnh mũi tđm Dmũi= 80 mm.
Gúc cắt sau của mũi tđm ủược chọn trong khoảng 5-100ủể tạo khả năng cắt ủất tốt.
Khoảng cõch H2 giữa ủầu mũi tđm ủến cạnh sắc theo chiều trục khoan ủược chọn trong giới hạn:
0,9 Dmũi < H2 <1,2 Dmũi.
Với ủường kớnh mũi tđm 80 mm, ta chọn khoảng cõch H2= 80 mm. Chọn ủường kớnh trục khoan d = 50 mm
Cõc kớch thước tấm bắt lưỡi cắt ủược chọn theo kết cấu
Việc ghĩp trục mũi tđm trớn trục khoan ủược thực hiện nhờ mối ghĩp then vă chốt hờm. Mối ghĩp then ủể truyền mụ men xoắn, cũn chốt ủểủịnh vị mũi tđm trớn trục theo chiều cao.
Với cõc kớch thước chớnh như trớn, trục khoan cú hỡnh dạng như trớn hỡnh 2.13.
Trường ðại học Nụng nghiệp Hă Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 32
Hỡnh 2.13. Trục khoan hố cú lưỡi cắt ủõy hố vă mũi tđm
2.3.3 Cõc thụng sốủộng học vă ủộng lực học chớnh của lưỡi khoan
Cõc thụng số ủộng học chớnh của mõy khoan lă vận tốc quay của trục khoan, lượng cung cấp. Cõc thụng số năy cú quan hệ chặt chẽ với nhau vă phụ thuộc văo cụng suất truyền ủến trục khoan cũng như mụ men cản trớn trục khoan.
2.3.3.1 Vận tốc quay của trục khoan
Theo cõc tăi liệu về mõy khoan hố, vận tốc quay của trục khoan nằm trong khoảng 100 ủến 300 vũng/phỳt. ðể cú cơ sở tớnh toăn thiết kế mõy, chọn sơ bộ vận tốc quay của trục khoan lă 200 v/phỳt.
2.3.3.2 Mụ men cản vă lực dọc trục trớn trục khoan
Theo nghiớn cứu của Lỗ Văn Trung [7], cụng suất chi phớ cho trục khoan (400x400) lă 11 kW, bao gồm cụng suất chi phớ cho mũi tđm, cụng suất chi phớ cho lưỡi cắt ủể cắt ủất, cụng suất chi cho ma sõt trớn lưỡi cắt.
Mụ men cản trớn trục khoan cú thể xõc ủịnh theo cụng thức sau: M= Mmũi +Mlưỡi cắt+Mma sõt lưỡi+Mma sõt trục.. (3.6) Trong ủú Mmũi- mụ men cản trớn mũi tđm;
Mlưỡi cắt - mụ men cản trớn lưỡi cắt ủõy;
Trường ðại học Nụng nghiệp Hă Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 33