5. Nội dung nghiên cứu
2.1.2. Chọn kiểu máy
Đối với máy thái cắt rau củ quả dùng cho nhiều mục tiêu có 2 dạng cơ bản: Máy trục nằm ngang và máy trục đứng
Kiểu máy trục nằm ngang
Nguyên lý hoạt động: Khi nguyên liệu đ−a vào máy đến vị trí tựa vào mặt đĩa, khi dao quay sẽ thái sản phẩm thành miếng có chiều dày nhất định.
Hình 2.2 Máy thái cắt củ quả kiểu trục ngang a. Cấp vật liệu kiểu ngang; b. Cấp vật liệu kiểu máng nghiêng
Máy có dạng trục đặt nằm, đĩa cắt đặt đứng nh− (hình 2.2). Đĩa quay nhờ hệ thống truyền động. Trên đĩa cắt có lắp nhiều dao. Giữa các dao là các r2nh trống để đ−a sản phẩm cắt vào. Sau khi cắt sản phẩm đ−ợc dẫn ra qua máng. Củ quả là vật liệu ít bị biến dạng, không nh− các cây cỏ, nên chỉ cần cơ cấu đẩy vật liệu vào không cần cơ cấu ép đỡ kẹp vật liệu. Do dùng cho thái củ quả nên, không dùng máy thái kiểu trống, kiểu l−ỡi dao cong, không cần bộ phận giữ chặt.
Đĩa dao là tấm thép dạng tròn, trên đ−ợc lắp 2 hoặc 4 dao. L−ỡi dao có thể dạng thẳng. Phễu nạp liệu bằng thép dạng ống để dễ giữ củ quả. Đặt nằm ngang hay đặt nghiêng để vật liệu dễ trôi vào.
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 32
Kiểu máy trục đứng
Hình 2.3Nguyên lý máy trục đứng
Máy trục đứng có kết cầu chung nh− máy trục nằm, có động cơ tạo nguồn lực, qua bộ phận truyền động để điều khiển tốc độ cắt, trục gá dao cắt đ−ợc đặt đứng, có nghĩa đĩa cắt sẽ nằm ngang.
Hình 2.4. Sơ đồ phân bố lực khi cắt kẹp
1-Tấm kê, 2-l−ỡi dao, 3- Vật thái
Kết cấu máy có một số đặc điểm: - Góc kẹp giữa l−ỡi dao và tấm kê
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 33
Để có thể thái đ−ợc vật liệu phải đ−ợc giữ hoặc kẹp, nh− (hình 2-4)
Tổng hợp lực Nb là lực tác động của dao vào vật liệu bị cắt và phản lực của tấm kẹp lên vật liệu. Lực này phải nhỏ hơn hoặc bằng tổng hợp lực ma sát giữa l−ỡi dao, tấm kê với vật liệu TA và TB.
Đối với máy thái kiểu đĩa: χ = 40-500, Máy kiểu trống: : χ = 24-300.
Khi cắt không tr−ợt, l−ỡi dao chỉ tác động lực và đi sâu vào vật, cắt không tr−ợt sảy ra khi cắt vật liệu nh− thân cây cỏ voi hoặc thân cây ngô, cắt củ sắn mang đặc tr−ng chặt;
Khi cắt có tr−ợt, là trong quá trình cắt l−ỡi dao vừa đi sâu vào vật liệu vừa tr−ợt trên mặt cắt, th−ờng sảy ra đối với vật liệu mềm, còn gọi là thái, nh− cắt khoai, cắt bèo.
Nh− vật, việc chọn kiểu máy trục đứng hay nằm ngang không ảnh h−ởng lớn đến thiết kế. Những yếu tố chính ảnh h−ởng đến quá trình cắt thái bằng l−ỡi dao.
Để cắt thái vật liệu đ−ợc thành đoạn (hay lát) bảo đảm chất l−ợng, giảm đ−ợc năng l−ợng cắt thái, ta cần xét đến một số yếu tố chính thức thuộc phạm vi dao thái và vật thái ảnh h−ởng đến quá trình cắt thái:
- áp suất riêng q (N/cm) của cạnh sắc l−ỡi dao trên vật thái, đây là yếu tố chủ yếu trực tiếp bảo đảm quá trình cắt đứt vật thái, ta cần xét đến một số yếu tố chính thuộc phạm vi dao thái và vật thái. Nếu gọi lực cắt cần thiết là Q(N) và độ dài đoạn l−ỡi dao là S(cm) thì: N cm
S Q q / ∆ = a) b)
Hình 2-5. Sơ đồ quá trình cắt thái bằng l−ỡi dao
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 34
Nếu cắt thái, chặt bổ (không tr−ợt) :
+ Đối với rơm q = 50 - 120 N/cm + Đối với cỏ q = 40 - 80 N/cm
+ Đối với củ quả q = 20 - 40 N/cm
Khi cắt thái các vật đàn hồi, áp suất riêng gây ra hai giai đoạn : đầu tiên là l−ỡi dao nên ép vật thái một đoạn, rồi đến cắt đứt vật thái (hình 2-5).
Trong quá trình l−ỡi dao đi vào vật thái còn phải khắc phục các lực ma sát T1 , do áp lực cản của vật thái tác động vào mặt bên của dao và T2 do vật thái dịch chuyển bị ép tác động vào mặt vát của cạnh sắc l−ỡi dao.
Nếu gọi Pt là lực cần thái thì: Q= Pt + T1 + T2cos σ. (σ- góc mái của l−ỡi dao)
- Các yếu tố chính thuộc về dao thái
Độ sắc s (mm) của cạnh sắc l−ỡi dao: chính là chiều dày s của nó (hình 2-6).
Hình 2-6. Cạnh sắc của l−ỡi
Thông th−ờng độ sắc cực tiểu đạt tới 20 ữ 40 àm. Đối với các máy thái trong chăn nuôi, s không v−ợt quá 100 àmσ, nếu s quá 100 àm l−ỡi dao coi nh− bắt đầu cùn và thái kém. Rõ ràng độ sắc s càng lớn thì áp suất riêng q càng tăng.
Nếu gọi ứng suất cắt của vật thái là σc thì : q = s. σc
- Góc thái α (hình 2-7) là góc hợp bởi góc đặt dao β và góc mài σ α = β +σ
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 35
Góc mài dao σ phải tính toán thiết kế sao cho lớp rau củ khi đ−ợc dao thái xong và tiếp tục đ−ợc cuốn vào, sẽ không chạm vào mặt dao, tránh ma sát vô ích. Vấn đề tính toán góc đặt dao β sẽ phụ thuộc vào vận tốc quay của dao thái, vận tốc quay của dao thái, vận tốc cuốn rau vào dạng cạnh sắc của l−ỡi dao, v.v..
Góc mài dao σ đ2 đ−ợc Reznik N.E nghiên cứu và đề xuất (1975) công thức thể hiện ảnh h−ởng đến lực cắt thái: Qth = Pt + ctgσ (N)
C - hệ số có thứ nguyên, N/cm Qth – lực cắt thái tới hạn cần thiết Pt – lực cản cắt thái, N
Góc mài dao σ nói chung nhỏ, nh−ng vì độ bền của vật kiệu làm cho dao có hạn, cho nên góc mài của máy thái rau, củ th−ờng lớn hơn hay bằng 120: đối với các máy thái rau cỏ rơm, σ = 120-150 (riêng đối với tấm kê thái,
σ = 25-300); đối với các máy thái củ quả, σ = 18-250. - Độ bền của vật liệu làm dao
Dao có chất l−ợng bền thì lâu cùn, thái tốt. Khi đó, công nén lớp vật thái do l−ỡi dao tác động lúc bắt đầu cắt sẽ tốn ít hơn và công cản cắt thái cũng nhỏ hơn. Các lực và công này thể hiện bằng đồ thị phụ thuộc vào độ thái sâu của l−ỡi dao vào vật thái (hình 2-8)
Trường ðại học Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ... 36
- Vận tốc của dao thái v (m/s) : vận tốc dao thái ảnh h−ởng đến quá trình cắt thái, thể hiện cụ thể bằng những đồ thị thực nghiệm biểu diễm sự biến thiên của áp suất riêng q hoặc lực cắt thái Pt và công suất cắt thía Act với vận tốc của dao thái (hình 2-9).
Hình 2-9. Đồ thị phụ thuộc q, Act, Pt với v
Theo Reznik, ta có thể tính theo công thức thực nghiệm: Pt = 75.10-0.0019q.v2.6 + 40 Vận tốc tối −u bằng 35 ữ 40 m/s.