Khi đ−ờng tr−ợt của l−ỡi dao trên vật thái hay của vật thái trên l−ỡi dao càng dài thì lực cản cắt càng giảm. Để thể hiện hiện t−ợng tr−ợt nói chung của l−ỡi dao trên lớp vật thái, vẽ và phân tích vận tốc v của một điểm M ở trên cạnh sắc l−ỡi dao cong AB khi tác động vào lớp vật thái(hình 3.7)
Hình 3.7. Vận tốc của điểm M trên cạnh sắc l−ỡi dao AB
Vận tốc v có thể phân tích làm 2 thành phần: thành phần vận tốc pháp tuyến vn (vuông góc với l−ỡi dao) và thành phần vận tốc tiếp tuyến vt (theo cạnh sắc l−ỡi dao). Vận tốc pháp tuyến vn chính là vận tốc của dao thái gập sâu vào vật thái gây nên quá trình cắt thái. Vận tốc tiếp tuyến vt gây nên chuyển động tr−ợt t−ơng đối của l−ỡi dao trên vật thái.
Theo định nghĩa của Gơriatskin, góc hợp bởi vận tốc v với thành phần pháp tuyến vn gọi là góc tr−ợt τ, tỷ số giữa trị số vận tốc tiếp tuyến vt và vận tốc pháp tuyến vn gọi là hệ số tr−ợt ε:
42 ε = tgτ v v n t = (3.7)
Thực nghiệm cho thấy lực cắt thái sẽ giảm nhiều với góc tr−ợt τ ≥ 300. Hiện t−ợng cắt thái của dao đối với vật thái sẽ có một điều kiện chung để phát huy tác dụng cắt tr−ợt, giảm lực cắt thái đ−ợc nhiều hơn.
Xét các lực tác động giữa l−ỡi dao với vật thái (hình 3.8)
a, b, c,
Hình 3.8. Phân tích các lực tác động giữa l−ỡi dao và vật thái
a) Lực do vật thái tác động vào dao; b) Lực do dao tác động vào vật thái với góc τ≥ϕ’; c) Lực do dao tác động vào rau với góc τ > ϕ’
Tr−ờng hợp chúng ta cần nghiên cứu là góc tr−ợt τ ≠ 0. Để đơn giản ta xét một l−ỡi dao thẳng AB quay quanh một tâm quay O và cách tâm quay một đoạn r. Để phân tích, tách riêng và xét các lực do vật thái tác động vào dao thái (hình 3.8a) và các lực do dao tác động vào vật thái (hình 3.8b,c)
Trên hình vẽ góc tr−ợt τ càng lớn thì lực T (hay T’) càng tăng, đồng thời lực ma sát F (hay F’) vẫn có khả năng tăng theo, bằng T, khiến cho điểm Mr của vật thái không thể tr−ợt theo l−ỡi dao. Nghĩa là, mặc dù cắt thái với góc tr−ợt τ ≠ 0, nh−ng hai điểm Mr của vật thái và Md của dao vẫn không tách rời nhau. Ng−ợc lại, trong quá trình thái, điểm Md của dao vẫn cứ bám chặt lấy điểm Mr của vật thái mà nén xuống với lực tác động P cho đến khi cắt đứt (tuy lúc này ở Mr của vật thái có ba lực tác động P, T và F, nh−ng F = T và hợp lực của chúng là lực P).
Khi T tăng thì F sẽ tăng theo và chỉ đạt tới trị số lực ma sát cực đại Fmax (theo khái niệm về lực ma sát và góc ma sát).
43 Trị số Fmax = Ntgϕ’ = N.f’,
Trong đó ϕ’ là góc ma sát giữa l−ỡi dao và vật thái, f’ = tgϕ’ là hệ số ma sát.
Trong tr−ờng hợp ma sát giữa l−ỡi dao và vật thái (coi nh− ma sát giữa đ−ờng thẳng và bề mặt) thì trị số của góc ma sát ω’ (hay f’) không cố định nh− các tr−ờng ma sát thông th−ờng giữa bề mặt với bề mặt mà có thay đổi trị số ít nhiều. Vì vậy, để phân biệt hiện t−ợng ma sát của l−ỡi dao với vật thái, Gơriatkin đề nghị gọi góc ω’ là góc cắt tr−ợt, và hệ số f’ = tgω’ là hệ số cắt tr−ợt.
Vậy khi T và F tăng trong giới hạn T = F [ Fmax nghĩa là T = F = N.tgτ
hay τ[ω’ thì quá trình cắt thái ch−a có hiện t−ợng “tr−ợt t−ơng đối” giữa các điểm của l−ỡi dao tiếp xúc với vật thái vì bị ma sát chống lại.
Khi T tăng lên nữa, do góc tr−ợt τ tăng lên (hình 3.8), trong lúc lực ma sát không thể tăng lên mà chỉ ở trị số Fmax, nghĩa là T∃ Fmax hay τ∃ω’, thì hiệu số lực T - Fmax sẽ có xu h−ớng làm cho Mr của vật thái tr−ợt đi so với điểm Md của dao (lên phía trên, hay ng−ợc lại), có hiện t−ợng tr−ợt t−ơng đối giữa dao và vật thái. quá trình cắt thái có tr−ợt, và lực cắt thái giảm đi nhiều, quá trình cắt thái dễ dàng hơn. Lúc này hợp lực của ba lực P, T và Fmax do dao tác động vào rau, không phải là lực P mà luôn luôn là lực R, (hình 3.8.c).
Qua phân tích trên, quá trình cắt thái bằng l−ỡi dao xảy ra ba tr−ờng hợp - Tr−ờng hợp góc tr−ợt τ = 0, quá trình cắt thái chặt bổ không tr−ợt, chỉ có lực pháp tuyến, không có lực tiếp tuyến;
- Tr−ờng hợp góc tr−ợt τ [ ω’ quá trình cắt thái vẫn ch−a có tr−ợt, tuy nhiên có cả lực tiếp tuyến và lực pháp tuyến (nh−ng lực tiếp tuyến này ch−a gây đ−ợc hiện t−ợng tr−ợt vì có ma sát).
- Tr−ờng hợp góc tr−ợt τ∃ω’ quá trình cắt thái có tr−ợt t−ơng đối giữa dao và vật thái, do tác dụng của lực tiếp tuyến đủ lớn thắng đ−ợc lực ma sát.
Điều kiện cắt thái có tr−ợt để giảm đ−ợc lực cắt thái là góc tr−ợt τ phải có trị số lớn hơn hay bằng góc cắt tr−ợt ω’
44
Góc cắt tr−ợt ω’ th−ờng có trị số = 254450.