1

TÓM TẮT

Luận án tiến sĩ Nghiên cứu cơ bản về bộ phận đập hai trống đập kiểu
tiếp tuyến với hướng cấp liệu tiếp tuyến
(Grundlagenuntersuchungen zur Kombination von zwei
Tangentialdreschwerken mit tangentialer Gutzuführung)
Bộ môn máy nông nghiệp
Khoa chế tạo máy
Trường Đại học kỹ thuật tổng hợp Dresden, CHLB Đức M. Sc. Nguyễn Xuân Thiết
Sinh ngày 12.08.1975 tại Bắc ninh
Dresden, 20.07.2008
2

I. Tổng quan về máy gặt đập liên hợp
(
1
)
B
ộ

p
h
ậ
n cấ
p
lúa
(3) Trống đập
(
6) Trống gạt
(4) Máng đập
(
7
)
B
ộ

p
h
ậ
n
g
iũ

đập. Sự biến dạng, dập nát và xé nhỏ này làm tổn thất một phần năng lượng đập. Rơm bị xé
nhỏ sẽ ngăn cản sự tách hạt của máng đập và làm tăng lượng rơm vụn theo khối hạt thoát
ra khỏi máng đập.

Hạt và một phần rơm vụn tách ra khỏi
máng dập
ϕ
Hình 3: Bộ phận đập với kiểu cấp liệu tiếp tuyến
Thông qua việc cấp liệu theo góc cung cấp tiếp tuyến với trống đập đập sẽ hạn chế được
các nhược điểm đã nêu (hình 3).
Thêm vào đó, với kiểu sắp xếp này, tổng diện tích bề mặt của máng đập của một hoặc nhiều
trống đập dễ dàng bố trí tăng lên, thuận lợi cho quá trình tách hạt. Ở đây, dòng chuyển động
của nguyên liệu được giữ liên tục. Từ các lập luận trên đưa ra mô hình cải tiến bộ phận đập
hai trống đập (hình 4). 42

3

4

Mô hình thí nghiệm khi thiết kế phải thỏa mãn các yêu cầu sau:
- Hai trống đập kiểu tiếp tuyến được sắp xếp liên tiếp nhau,
- Nguyên liệu đập được đưa vào theo hướng tiếp tuyến với trống đập và tạo với phương
thẳng đứng một góc (góc cấp liệu ϕ). Góc cấp liệu có thể dễ dang thay đổi trong quá trình
thí nghiệm,
- Tổng diện tích của máng đập so với bộ phận đập truyền thống được thiết kế tăng lên,
- Mô men của trống đập và lực tác dụng lên máng đập được bố trí đo tại trống đập thứ nhất
để đánh giá chi phí năng lượng của bộ phận đập,
- Bố trí thiết kế các máng hấng để có thể xác định và đánh giá việc tách hạt và trấu qua
máng đập,
- Lưu lượng cấp liệu thay đổi trong một phạm vi nhất định.
III. Nghiên cứu thực nghiệm
Sơ đồ cấu tạo
Từ các yêu cầu thiết kế đặt ra mô hình thí nghiệm như đã chỉ ra ở hình 5. 5
KL 6

m
NKB
+ m
K
m
K1
+m
NKB1
m
K2
+ m

KL 5

ϕ

α
K1α
K2β

m
K5

+ m
NKB5
v
E
Kraftmeßgeber
Hình 7: Thiết bị đo lực
Hình 8 là sơ đồ bố trí đo mô men của trống đập thứ nhất. Hình 8: Sơ đồ đo mô men
Kế hoạch thí nghiệm
Æ
Theo mục đích công việc, thí nghiệm sẽ được thực hiện với các thông số làm việc:
Khe hở đập
Nguyên
liệu
Góc cấp liệu
ϕ

Trống 1 (1. DT) Trống
2 (2.
DT)
Lưu lượng thông qua
q
[
kg/sm
]

Thời gian thực
hiện mỗi thí
nghiệm Lúa mì
50°

còn xót lại
sau bộ phận
đập
Mô men Lực đo
m
K
+ m
NKB
(Korn Masse
mk und
Masse an
NKB) m
K
m
K1
m
K2

m
K5
m
NKB1
m
NKB2

m
NKB5

Summenkornabscheidung [%]
S
K
(2)
S
K
(1)
S
K
(1) = [ 100 - (-5,11q + 228,26)0,997
l
] % (q - kg/sm; l - mm)
S
K
(2) = [ 100 – (-4,99q + 273,63)e
-l/(16,1q+253,18)
] % (q - kg/sm; l - mm)
Hình 9: Tổng lũy tiến phần trăm tách hạt khỏi máng đập (q = 6 kg/sm, B
T
= 0,8 m)
Hình 9 biểu diễn tổng lũy tiến phần trăm hạt tách ra trên từng máng hấng và hai hàm thực
nghiệm S
K
(1) và S
K
(2) được tìm thấy qua phân tích thí nghiệm. Hai hàm thực nghiệm S
K
(1)
và S
K

0
, sE/sA_DT1_22-18-14-10,DT2_12/8, B
T
= 0,8 m)
Hình 10 biểu diễn quan hệ giữa phần trăm tách hạt riêng phần S
pk
và chiều dài máng đập.
Qua phân tích thí nghiệm cho thấy, hàm này biến thiên theo dạng hình parabol. Điểm cực
đại của hàm đạt giá trị trong khoảng chiều dài của máng đập từ 700 mm đến 1200 mm ( ứng
với góc bao 115
0
đến 200
0
). Giá trị tối ưu này không đạt được ở bộ phận đập kiểu truyền
thống. Bộ phận đập kiểu truyền thống có chiều dài máng đập không quá 710 mm (410mm
đến 710 mm).
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
2.5 3 3.5 4 4.5 5
spez. NKB-Durchsatz [kg/sm]
Kornabscheidung [%

KL4
KL5

Hình 12: Phần trăm tách hạt riêng phần trên mỗi máng hấng (
ϕ
= 50°, sE/sA_DT1_20-14-10-
8,DT2_12/8)
Phần trăm tách hạt riêng phần tại các máng hấng tăng lên từ máng hấng 1 (KL1) đến máng
hấng 4 (KL4), và giảm xuống ở máng hấng 5 (KL5) ở tất cả các thí nghiệm.
0
10
20
30
40
50
60
2.5 3 3.5 4 4.5 5
spez. NKB-Durchsatz [kg/sm]
Kornabscheidung [%]
KL1
KL2
KL3

Hình 13: Phần trăm tách hạt tại các máng hấng KL1, KL2, KL3 (sE/sA_DT1_20-14-10-8,
DT2_12/8)
10
Hình 13 biểu diễn quan hệ giữa phần trăm tách hạt trên các máng hấng với lưu lượng cấp
liệu - rơm. Qua đó cho thấy, phần trăm hạt tăng lên ở máng hấng 1 và máng hấng 2 khi lưu
lượng cấp liệu tăng, trong khi đó lại giảm xuống ở máng hấng thứ 3. Ở điểm này cần có
thêm nghiên cứu bổ sung nhằm giải thích nguyên nhân của hiện tượng để đánh giá tốt hơn

3
] V [dm
3
]
20-14-10-8 3,38 2,37 1,77 7,51
20-16-12-8 3,58 2,77 1,97 8,31
22-18-14-10 3,99 3,17 2,37 9,53
24-19-14-9 4,30 3,27 2,27 9,84
Hình 14: Định nghĩa về thể tích buồng đập (đường kính trống 660 mm, bề rộng trống

800mm, V = V
1
+ V
2
+ V
3
)

11
60
65
70
75
80
85
77.588.599.510
Dreschraumvolumen V [dm
3
]
Kornabscheidung [%]

12
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
5678910
spez. Gesamtdurchsatz q [kg/sm]
Kornverlust [%]
ZW 50
ZW 60
ZW 70

Hình 17: Quan hệ giữa phần trăm sót hạt với lưu lượng cấp liệu ứng với các góc cấp liệu khác
nhau sE/sA_ DT1_ 22-18-14-10, DT2_ 12/8
Hình 16 và hình 17 biểu diễn phần trăm hạt còn sót lại sau bộ phận đập trong quan hệ với
lưu lượng cấp liệu ứng với các góc cấp liệu khác nhau: hình 16 ứng với khe hở đập nhỏ
nhất và hình 17 ứng với khe hở đập lớn nhất.
Kết quả thí nghiệm cho thấy, góc cấp liệu và khe hở đập có mối quan hệ tương tác lẫn nhau.
Ứng với khe hở đập nhỏ (hình 16) góc cấp liệu không có ảnh hưởng rõ rệt tới phần trăm sót
hạt sau bộ phận đập. Với khe hở đập lớn, hình 17, ảnh hưởng của góc cấp liệu tới phần
trăm sót hạt sau bộ phận đập rất rõ rệt. Tại góc cấp liệu ϕ = 70° xuất hiện phần trăm sót hạt
nhỏ nhất. Qua đó cho thấy, góc cấp liệu 70°, tiệm cận dần với tiếp tuyến của đường cong
máng đập, cho tổn thất hạt nhỏ nhất. Kết quả thí nghiệm chỉ ra, ứng với lưu lượng cấp liệu
lớn phần trăm sót hạt không lớn hơn 5,5 %. Điều này tương ứng với tổng phần trăm tách hạt
khỏi bộ phận đập là 94,5 % ứng với lưu lượng cấp liệu 9 kg/sm.

rơm trong quá trình đập giảm rõ rệt và do đó giảm tải cho việc làm sạch hạt ở giai đoạn sau.
Đây là ưu điểm nổi bật khi so với máy gặt đập liên hợp có bộ phận tách hạt kiểu dọc trục
(Hybridmähdrescher).
Lực và mô men
Kết luận về tính ưu việt của bộ phận đập theo nguyên tắc mới này sẽ tiếp tục được chứng
minh thông qua việc đo lực tác động lên máng đập và mô men trống đập thứ nhất. 14

ϕ [°]

SE/sA_DT1

Góc giữalực tác dụng lên
máng đập và phương
nằm ngang χ [°]
D

quả đưa ra đã được hiệu chỉnh thông qua thí nghiệm hiệu chỉnh bổ sung và vẫn có giá trị
ứng dụng. Các kết quả thí nghiệm chính được trình bày:
- Hướng tác dụng của lực tổng hợp tác dụng lên máng đập dao động quanh bề mặt nằm
ngang trong phạm vi từ –5° đến +6°, hình 19,
- Điểm tác dụng của lực tổng hợp tác động lên máng đập thay đổi theo các thông số làm
việc như trên bảng.

15
300
400
500
600
700
800
900
5678910
spez. Gesamtduchsatz q [kg/sm]
Kräfte am Dreschkorb FG [N]
ZW 50
ZW 60
ZW 70

0
Hình 20: Quan hệ giữa lực tác dụng lên máng đập và lưu lượng cấp liệu (
ϕ
= 70 ;
sE/sA_DT1_22-18-14-10, DT2_12/8)
Hình 20 biểu diễn quan hệ lực tác dụng lên máng đập (F
G
)với lưu lượng cấp liệu q ứng với

Mô men của trống đập phụ thuộc vào các thông số làm việc. Hình 21 biểu diễn quan hệ giữa
mô men trống đập với góc cấp liệu ứng với khe hở đập và lưu lượng cấp liệu khác nhau. Mô
men trống đập đạt giá trị nhỏ nhất ứng với góc cấp liệu 70°.
V. Kết luận
Qua nghiên cứu thực nghiệm có thể tổng kết một số các kết quả sau:
Với bộ phận đập cải tiến theo nguyên lý mới năng suất làm việc của máy gặt đập liên hợp sẽ
tăng. Bên cạnh đó, chất lượng làm việc của máy sẽ tốt hơn, trước hết là tổn thất hạt do đập
và phân loại cũng như tổn thất do nứt vỡ giảm, khối lượng máy và qua đó áp suất của bánh
lên đất làm việc cũng như chi phí năng lượng riêng giảm.
Thông qua việc cấp liệu (đưa lúa vào bộ phận đập) theo hướng tiếp tuyến, lúa sẽ ít bị dập
nát và xé nhỏ, qua đó chi phí năng lượng riêng giảm.
Trống đập thứ nhất ngoài việc đập và tách hạt đồng thời giữ vai trò tăng tốc cho trống đập
thứ hai. Khi vận tốc tăng lên ở cửa vào trống thứ hai, mật độ của nguyên liệu đập sẽ giảm
qua đó việc phân tách hạt khỏi khối rơm sẽ tốt hơn.
Độ tách hạt riêng phần là tỷ số giữa lượng hạt tách ra khỏi máng đập trong một khoảng xác
định với tổng lượng hạt đi vào không gian đập tương ứng. Hàm biểu diễn độ tách hạt riêng
phần theo chiều dài máng đập gọi là hàm tách hạt riêng phần. Qua nghiên cứu cho thấy,
hàm tách hạt riêng phần có dạng hình parabol và đạt cực đại trong khoảng chiều dài máng
đập từ 0,7m đến 1,2m (tương ứng với góc bao 115° đến 200°).
Qua việc thay đổi khe hở đập, thể tích không gian đập thay đổi liên quan đến việc thay đổi
mật độ của nguyên liệu đâp và do đó ảnh hưởng đến việc tách hạt. Đề tài cũng đã đưa ra
các kết quả nghiên cứu mối quan hệ giữa lượng hạt tách ra khỏi máng đập và thể tích không
gian đập.
Tổng khối lượng hạt tách ra khỏi máng đập đạt 94,5% tương ứng với lưu lượng cấp liệu 9
kg/sm. Với góc cung cấp ϕ = 70° tổng lượng hạt tách ra khỏi máng đập tăng lên là 96%.
Tổng lượng hạt tách ra khỏi máng đập ở trống đập thứ nhất thay đổi từ 70% bis 80% tương
ứng với lưu lượng cấp liệu từ 6 kg/sm đến 9 kg/sm.
Để giảm bớt chi phí thí nghiện và có thể dự báo trước khả năng làm việc của bộ phận đập
đề tài nghiên cứu cũng đã tìm ra hàm thực nghiệm : „hàm tách hạt“ S
K

kết quả thực nghiệm. Diều này đúng với cả hàm “sót hat”
K
l
K 1
-l/t1
R
K
.
Nghiên cứu cũng đã chứng minh, việc cấp liệu theo hướng tiếp tuyến có lợi cho việc tách
hạt và đồng thời hiện tượng dập nát, xé nhỏ rơm cũng như chi phí năng lượng riêng giảm.
Tương ứng với độ cấp hạt riêng 9 kg/sm, chi phí năng lượng riêng ứng với góc cung cấp
tiếp tuyến giảm 13%. Đây là một trong những ưu điểm nổi bật của bộ phận đập mới này.
Lực tác dụng lên máng đập được tính toán thông qua kết quả đo lực tác dụng lên 10 thanh
giữ máng đập. Kết quả phân tích lực cũng cho thấy ưu điểm của việc cung cấp theo phương
tiếp tuyến. Qua tính toán cho thấy, lực tác dụng lên máng đập thứ nhất biến thiên theo
phương ngang trong phạm vi từ –5° bis 6°.
Với việc tăng thêm trống đập cùng với bố trí hướng cung cấp mới này cho phép diện tích
máng đập có thể tăng lên đến 300% so với bộ phận đập truyền thống, do đó năng suất đập
và tách hạt tăng lên rõ rệt.