Tham khảo các mẫu máy nước ngoài, ựề tài chọn dao cắt có hình tam giác với hai cạnh sắc như trên hình 3.8. Theo ựó dao có hai cạnh sắc, mỗi cạnh sắc là 1 ựường thẳng.
Hình 3.8. Cấu tạo của lưỡi cắt rơm
để nghiên cứu lực tương tác giữa dao cắt và rơm, ta xét một cạnh làm việc của 1 lưỡi dao là ựoạn thẳng AB quay quanh một tâm quay O và cách tâm quay một ựoạn rtr. để phân tắch, tách riêng và xét các lực do rơm tác ựộng vào dao thái (hình 3.9a) và các lực do dao tác ựộng vào rơm (hình 3.9b,c)
a, b, c,
Hình 3.9. Các lực tác dụng lên lưỡi dao và vật thái
a) Lực do vật thái tác ựộng vào dao; b) Lực do dao tác ựộng vào vật thái với góc τ≥ϕỖ
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 49
Khi cắt thái chặt bổ, góc trượt τ=0 thì lực tác ựộng giữa lưỡi dao với rơm chỉ có một lực pháp tuyến cắt thái (vuông góc với lưỡi dao) theo phương vận tốc của lưỡi dao.
Ở ựây chúng ta nghiên cứu trường hợp τ≠ 0. Theo ựó, khi lưỡi dao tác ựộng vào rơm thì ở chỗ tiếp xúc M sẽ sinh ra lực pháp tuyến chống ựỡ ngược chiều theo nguyên lý Ộlực và phản lựcỢ. Trên hình 3.9a, cọng rơm tác ựộng vào lưỡi dao ở ựiểm Md với lực pháp tuyến N, ở hình 3.9b,c thì lưỡi dao tác ựộng vào rơm ở ựiểm Mr với lực pháp tuyến N=NỖ nhưng ngược chiều. Vì phương chuyển ựộng của ựiểm Md ở lưỡi dao (theo véc tơ vận tốc v) không trùng với phương pháp tuyến (vì τ ≠ 0), cho nên lực pháp tuyến NỖ có thể phân tắch thành hai thành phần: lực PỖ theo phương vận tốc chuyển ựộng và TỖ theo phương của lưỡi dao AB. Ta thấy rằng lực TỖ có xu hướng làm cho ựiểm Md của lưỡi dao trượt trên cọng rơm xuống phắa dưới, khi ựó sẽ xuất hiện lực ma sát FỖ giữa lưỡi dao và cọng rơm hướng lên phắa trên cản lại hiện tượng ựó, với trị số FỖ = TỖ. Cũng xét như vậy theo hình 3.9b, c thì lực pháp tuyến N do lưỡi dao tác ựộng vào ựiểm Mr của cọng rơm cũng có thể phân tắch thành hai thành phần: lực P theo phương vận tốc và lực T theo phương của lưỡi dao. Ở ựây, ựối với cọng rơm, lực T có xu hướng làm cho ựiểm Mr của cọng rơm trượt theo lưỡi dao lên phắa trên và cũng xuất hiện lực ma sát F giữa lưỡi dao và cọng rơm hướng xuống phắa dưới, cản lại hiện tượng ựó với trị số F = T.
Trên hình vẽ góc trượt τ càng lớn thì lực T (hay TỖ) càng tăng, ựồng thời lực ma sát F (hay FỖ) vẫn có khả năng tăng theo, bằng T, khiến cho ựiểm Mr cọng rơm không thể trượt theo lưỡi dao. Nghĩa là, mặc dù cắt thái với góc trượt τ ≠ 0, nhưng hai ựiểm Mr của cọng rơm và Md của dao vẫn không tách rời nhau. Ngược lại, trong quá trình thái, ựiểm Md của dao vẫn cứ bám chặt lấy ựiểm Mr của rơm mà nén xuống với lực tác ựộng P cho ựến khi cắt ựứt
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 50
(tuy lúc này ở Mr của rơm có ba lực tác ựộng P, T và F, nhưng F = T và hợp lực của chúng là lực P).
Khi T tăng thì F sẽ tăng theo và chỉ ựạt tới trị số lực ma sát cực ựại Fmax
(theo khái niệm về lực ma sát và góc ma sát). Trị số Fmax = NtgϕỖ = N.fỖ,
Trong ựó: ϕỖ là góc ma sát giữa lưỡi dao và rơm, fỖ = tgϕỖ là hệ số ma sát.
Trong trường hợp ma sát giữa lưỡi dao và rơm (coi như ma sát giữa ựường thẳng và bề mặt) thì trị số của góc ma sát ωỖ (hay fỖ) không cố ựịnh như các trường ma sát thông thường giữa bề mặt với bề mặt mà có thay ựổi trị số ắt nhiều. Vì vậy, ựể phân biệt hiện tượng ma sát của lưỡi dao với vật thái, Gơriatkin ựề nghị gọi góc ωỖ là góc cắt trượt, và hệ số fỖ = tgωỖ là hệ số cắt trượt.
Vậy khi T và F tăng trong giới hạn T = F ≤ Fmax nghĩa là T = F = N.tgτ hay τ[ωỖ thì quá trình cắt thái chưa có hiện tượng Ộtrượt tương ựốiỢ giữa các ựiểm của lưỡi dao tiếp xúc với vật thái vì bị ma sát chống lại.
Khi T tăng lên nữa, do góc trượt τ tăng lên (hình 3.9), trong lúc lực ma sát không thể tăng lên mà chỉ ở trị số Fmax, nghĩa là T > Fmax hay τ>ωỖ, thì hiệu số lực T - Fmax sẽ có xu hướng làm cho Mr của vật thái trượt ựi so với ựiểm Md của dao (lên phắa trên, hay ngược lại), có hiện tượng trượt tương ựối giữa dao và vật thái. quá trình cắt thái có trượt, và lực cắt thái giảm ựi nhiều, quá trình cắt thái dễ dàng hơn. Lúc này hợp lực của ba lực P, T và Fmax do dao tác ựộng vào rơm, không phải là lực P mà luôn luôn là lực R, (hình 3.9.c).
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 51
- Trường hợp góc trượt τ = 0, quá trình cắt thái chặt bổ không trượt, chỉ có lực pháp tuyến, không có lực tiếp tuyến;
- Trường hợp góc trượt τ [ωỖ 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 ựược hiện tượng trượt vì có ma sát).
- Trường hợp góc trượt τ∃ωỖ quá trình cắt thái có trượt tương ựối giữa dao và vật thái, do tác dụng của lực tiếp tuyến ựủ lớn thắng ựược lực ma sát.
điều kiện cắt thái có trượt ựể giảm ựược lực cắt thái là góc trượt τ phải có trị số lớn hơn hay bằng góc cắt trượt ωỖ
Góc cắt trượt ωỖ thường có trị số = 300.