3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỂN
3.2.2.5. Điều kiện trượt của lưỡi dao trên vật liệu
Khi đường trượt của lưỡi dao trên vật thái hay của vật thái trên lưỡi dao càng dài thì lực cản cắt càng giảm. Để thể hiện hiện tượng trượt nói chung của lưỡi dao trên lớp vật thái, ta hãy vẽ và phân tích vận tốc v của một điểm M ở trên cạnh sắc lưỡi dao cong AB khi tác động vào lớp vật thái:
Hình 3.9 Vận tốc của điểm M trên cạnh sắc lưỡi dao
Vận tốc v có thể phân tích làm 2 thành phần: thành phần vận tốc pháp tuyến vn
(vuông góc với lưỡi dao) và thành phần vận tốc tiếp tuyến vt (theo cạnh sắc lưỡi dao). Vận tốc pháp tuyến vn chính là vận tốc của dao thái gập sâu vào vật thái gây nên tác động cắt thái. Vận tốc tiếp tuyến vt gây nên chuyển động trượt tương đối của lưỡi dao trên vật thái.
Theo định nghĩa của Gơriatskin, góc hợp bởi vận tốc v với thành phần pháp tuyến vn gọi là góc trượt τ, tỷ số giữa trị số vận tốc tiếp tuyến vt và vận tốc pháp tuyến vn gọi là hệ số trượt t n v tg v (3.6)
Hình 3.10. Phân tích các lực tác động giữa lưỡi dao và vật thái
Thực nghiệm cho thấy lực cắt thái sẽ giảm nhiều với góc trượt 300. Hiện tượng cắt thái của dao đối với vật thái sẽ có một điều kiện chung để phát huy tác dụng cắt trượt, giảm lực cắt thái được nhiều hơn.
Phát triển các lý luận nghiên cứu về cắt thái của Gơriatskin V.P, viện sĩ Giưligopski V.A đã phân tích bản chất vật lý và đi đến xác định điều kiện trượt của lưỡi dao trên vật thái như sau:
Xét các lực tác động giữa lưỡi dao với vật thái (hình 3.10). Khi cắt thái chặt bổ, góc trượt τ = 0 thì lực tác động giữa lưỡi dao với vật thái chỉ có một lực pháp tuyến cắt thái (thẳng góc với lưỡi dao) theo phương vận tốc của lưỡi dao.
Xét trường hợp o.Trên hình vẽ ta thấy rằng góc trượt τ càng lớn thì lực T (hay T’) càng tăng, đồng thời lực ma sát F (hay F’) cũng vẫn có khả năng tăng theo, bằng T khiến cho Mr của cuộng rau không thể trượt theo lưỡi dao được. Nghĩa là mặc dủ cắt thái với góc trượt o, nhưng 2 điểm Mr của rau và Md của dao vẫn không tách rời nhau. Trái lại trong quá trình thái điểm Md của dao vẫn cứ bám chặt lấy điểm Mr của rau mà nén xuống với lực tác động là P cho đến khi cắt đứt.
Khi T tăng thì F cũng tăng theo nhưng chỉ tăng tới trị số lực ma sát cực đại Fmax. Trị số Fmax = N.tgφ’ = N.f’
Trong đó: φ’– Là góc ma sát giữa lưỡi dao và vật thái (góc cắt trượt)
Nhưng khi τ tăng lên nữa thì T tiếp tục tăng, trong lúc đó lực ma sát chỉ tăng tới trị số Fmax là không tăng được nữa, nghĩa là T > Fmax, thì hiệu số lực T – Fmax sẽ có xu hướng làm cho Mr của rau trượt đi, rời điểm Md của dao lên phía trên, ngược lại, điểm Md của dao trượt đi rời điểm Mr của rau xuống dưới, bây giờ mới có hiện tượng “trượt tương
f’ = tgφ’ – Hệ số ma sát (Hệ số cắt trượt)
Vậy khi τ tăng thì T và F tăng lên trong giới hạn T = F < Fmax nghĩa là khi '
thì quá trình cắt thái chưa có hiện tượng “trượt tương đối” giữa các điểm của lưỡi dao tiếp xúc với các cuộng rau. đối” của dao và rau. Khi đó quá trình cắt thái mới thực sự có trượt, dao mới phát huy được khả năng cưa cuộng rau bằng những lưỡi răng cưa rất nhỏ và lực cắt thái mới giảm được nhiều.
Kết quả nghiên cứu cho thấy:
- Trường hợp góc trượt τ = 0, quá trình cắt thái chặt bổ, có lực pháp tuyến và không có lực tiếp tuyến.
- Trường hợp góc trượt ', quá trình cắt thái vẫn chưa có trượt, tuy nhiên có cả lực tiếp tuyến và lực pháp tuyến (nhưng lực tiếp tuyến này chưa gây được hiện tượng trượt vì ma sát).
- Trường hợp góc trượt ', quá trình cắt thái có trượt tương đối giữa dao và vật thái, do tác dụng của lực tiếp tuyến đủ lớn thắng được lực ma sát.