2 (1-33) Qua công thức trên ta thấy thành phần lực cản lăn P fn phụ thuộc vào các
1.6.4. Tính toán thông số kết cấu máy thu hoạch nghêu
1.6.4.1. Sàng phân loại và làm sạch
Để đảm bảo sự làm việc hợp lý của sàng, các thông số hình học và động học của nó có mối liên quan khá chặt chẽ với nhau, thể hiện qua công thức về điều kiện tung hỗn hợp cát nghêu trên mặt sàng:
jp 2r g.cos/ sin(- ) (1-54) Trong đó:
: Góc nghiêng của sàng; : Góc của phương dao động r: Bán kính tay quay
Theo công thức này, có thể phân tích định tính mối quan hệ giữa các thông số có mặt trong biểu thức. Với giá trị đã chọn cố định của , khi tăng góc nâng của sàng trong khoảng 14o - 17o thì vế phải của biểu thức tăng lên do ở vùng này, cos giảm chậm hơn sự tăng của sin. Nói cách khác, khi tăng góc nâng của sàng trong vùng nên chọn, ta cần tăng trị số của tích 2r.
Số vòng quay tối ưu của tay quay phụ thuộc các thông số , , r và được xác định theo công thức:
ntu= 30.SQRT(A.cos/(rsin)) (1-55) Hệ số A được chọn theo điều kiện đảm bảo chế độ tung đất khi thời gian bay của phần tử đất bằng thời gian 1 vòng quay. Với sàng có r = 0,020- 0,025m, A= 3,3; với sàng có r= 0,015 m, A= 4,0.
Cụ thể, nếu chọn trước = 300, khi tăng góc nâng từ 14 đến 170, trị số tối thiểu của gia tốc sàng thay đổi trong khoảng 105- 322 m/s2. Nếu chọn bán kính tay quay r = 15 mm, thì số vòng quay cần thiết tối thiếu của tay quay tăng từ 920 đến 1010 vòng/phút. Để đảm bảo khả năng chuyển hỗn hợp cát, nghêu trên sàng cần chọn số vòng quay của sàng lớn hơn giá trị tối thiểu này khoảng 30%, nghĩa là giá trị số vòng quay thực tế nên chọn thay đổi tương ứng từ 1200 đến 1312 vòng/phút. Khi chọn bán kính tay quay r = 17 mm, số vòng quay thay đổi tương ứng trong khoảng 1060- 1150 vòng/phút.
Để tránh gây xóc lắc quá mạnh con nghêu trên sàng, ta chọn bán kính tay quay r = 15 mm, góc nâng của sàng 17o, khi này số vòng quay của tay quay sẽ là 1312 vòng/phút.
Để tính toán khả năng vận chuyển và xác định năng suất sàng cần xác định tốc độ dịch chuyển của vật liệu trên sàng. Với các thông số trong khoảng đã khuyên ở trên, vận tốc dịch chuyển vật liệu trên sàng có thể xác định theo công thức sau:
Trong công thức này, kQ là hệ số trị số lượng cung cấp, được chọn bằng 1,0 khi lượng cung cấp đến 50 kg/s.m và chọn 0,8 khi lượng cung cấp lớn hơn. k là hệ số độ ẩm của đất, chọn bằng 1,0 khi đất cứng và bằng 0,7 với đất mềm.
Tương ứng với các giá trị n= 1312 vòng/phút, r = 15 mm= 0.0015 m; kQ = 1,0; k = 0,7; vận tốc tiến tối ưu của liên hợp máy sẽ là: 3,8 km/h.
1.6.4.2. Xác định khối lượng của máy thu hoạch khi làm việc
Khối lượng máy thu hoạch khi làm việc được tính bằng tổng khối lượng tĩnh của máy thu hoạch và khối lượng hỗn hợp cát- nghêu trên mặt sàng.
Khối lượng tĩnh của máy thu hoạch được xác định nhờ chức năng "cân" các chi tiết khi biết kích thước, vật liệu của chúng khi thiết kế trên phần mềm inventor.
Từ kết quả thu được ta có khối lượng tĩnh của máy thu hoạch là 205 kg. Từ các số liệu trên, ta có sơ đồ cơ cấu sàng như hình phía dưới.
1.6.4.3. Độ sâu đào
Từ các kết quả khảo sát sự tập tính của con nghêu khi nước triều rút xuống, ta xác định được vùng phân bố con nghêu trong khoảng không quá 8 cm tính từ mặt cát bãi nuôi. Để đảm bảo chắc chắn xúc hết phần cát có phân bố nghêu khi địa hình không bằng phẳng, ta chọn độ sâu đào của lưỡi sàng sàng 1 là 10 cm.
Lượng cát và con nghêu trên mặt sàng máy thu hoạch
Từ thực tế khảo nghiệm máy thu hoạch nghêu thử nghiệm tại vùng nuôi nghêu tỉnh Ninh Bình, chúng tôi nhận thấy lượng cát hầu như được lọt qua sàng trong khoảng 1/2 chiều dài sàng 1 theo chiều dọc máy, trên phần đuôi sàng 1 và trên sàng 2 lượng cát còn không đáng kể, hầu như chỉ còn con nghêu trên mặt sàng.
Vì vậy lượng hỗn hợp cát - nghêu trên sàng được tính bằng lượng cát có chiều dài 1/2 sàng theo chiều tiến của máy, ứng với bề rộng làm việc của máy 1m và độ sâu đào 10 cm. Khối lượng thể tích của cát mặt bãi nuôi khoảng 1,3 tấn/m3.
Theo kích thước sàng đã thiết kế, tính được khối lượng cát trên sàng V= 1,0 x 0,1 x 0,842/2= 0,0421 m3.
Khối lượng cát trên sàng
Gcat= 1300 x 0,0421= 54,73 kg.
Lượng con nghêu có mặt trên sàng có thể tính như sau:
Con nghêu được chuyển vào bao tải trên sàn máy, khoảng 50 kg đầy bao sẽ được hạ xuống mặt cát dọc đường máy chạy. Khi này lượng con nghêu có trên máy lấy bằng khối lượng bao đầy nghêu: 50 kg.
Hình 1.25 Mô hình xác định khối lượng bộ phận công tác
Cộng lại, ta được khối lượng toàn phần của máy thu hoạch nghêu khi làm việc là: 55 kg + 50 kg + 205 kg = 310 kg
Do khung dọc máy thu hoạch được lắp bản lề với khung liên kết trên máy kéo, phía trước máy thu hoạch có lắp 2 thuyền trượt luôn tựa trên mặt nền cát nên có thể xem gần đúng là trọng lượng máy thu hoạch được phân làm đôi, một nửa đè lên hai thuyền trượt và một nửa tác dụng lên các khớp bản lề ghép khung dọc máy kéo với khung liên kết, có phương thẳng đứng.
1.6.4.4. Phần mềm matlab/simulink
MATLAB là chữ viết tắt của Matrix Laboratory, là một công cụ để giải các bài toán kỹ thuật, được viết bằng ngôn ngữ lập trình C, là sản phẩm của hãng Math Wotks. MATLAB được tạo trên cơ sở những phần mềm do các nhà lập trình của các dự án LINPACK và EISPACK viết bằng ngôn ngữ Fortran. MATLAB cho phép giải các bài toán xử lý số liệu, các phép toán trên ma trận, xử lý tín hiệu, mô phỏng và đồ hoạ... MATLAB rất dễ sử dụng, không cần khai báo biến, các câu lệnh được viết rất gần với ngôn ngữ tự nhiên, tiết kiệm rất nhiều thời gian cho việc lập trình. Đặc điểm nổi bật của MATLAB là người sử
dụng có thể phát triển thêm các hàm và cài đặt vào thư viện chương trình sử dụng giải các bài toán trong lĩnh vực chuyên ngành của mình.
Simulink là một công cụ mở rộng của MATLAB. Simulink là một công cụ mạnh để mô hình hóa, mô phỏng và khảo sát các hệ thống động. Simulink có thể mô tả hệ thống tuyến tính, hệ phi tuyến, các mô hình trong thời gian thực.
Để mô hình hóa Simulink cung cấp một giao diện đồ họa để xây dựng mô hình như là một sơ đồ khối sử dụng thao tác “nhấn” và “kéo” chuột. Với giao diện này, có thể xây dựng mô hình như là xây dựng trên giấy. Đây là sự khác xa các phần mềm mô phỏng trước nó mà ở đó người sử dụng phải đưa vào các phương trình vi phân và các phương trình sai phân bằng một ngôn ngữ lập trình. Việc lập trình trên Simulink sử dụng các đối tượng đồ họa gọi là Graphic Programming Unit. Nó được xây dựng dựa trên cơ sở của các ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng, tạo điều kiện hết sức thuận lợi cho việc thay đổi giá trị các thuộc tính trong những khối thành phần. Loại hình lập trình này có su thế được sử dụng nhiều trong kỹ thuật bởi ưu điểm lớn nhất của nó là tính trực quan, dễ hiều, dễ viết.
Thư viện khối chức năng của Simulink rất phong phú, gồm các khối chức năng được phân chia thành các nhóm khối chức năng (hình 1.5, hình 1.6). Các khối chức năng của Simulink được xây dựng theo một mẫu giống nhau: Mỗi khối có một hay nhiều đầu vào/ra (trừ các khối nguồn chỉ có đầu ra và các khối hiển thị, lưu trữ số liệu chỉ có đầu vào).
Hình 1.26 Thư viện các nhóm chức năng của Simulink
Sau khi tạo lập ra được một mô hình, người sử dụng có thể mô phỏng nó trong Simulink bằng cách nhập lệnh trong cửa sổ lệnh của MATLAB hay sử dụng các menu có sẵn. Việc sử dụng các menu đặc biệt thích hợp cho các công việc có sự tác động qua lại lẫn nhau, còn sử dụng dòng lệnh thường hay được dùng khi chạy nhiều các mô phỏng theo một định hướng nhất định.
Chương 2