Báo cáo khoa học:
Xác định góc nâng giới hạn của cam trụ
trên máy đóng bầu mía giống
Xác định góc nâng giới hạn của cam trụ
trên máy đóng bầu mía giống
Determining limit lift angle of CYLINDRICAL CAM
in soil potting machine for sugarcane propagation

Đỗ Hữu Quyết
1
Summary
The slide frame of hose supplying component in soil potting machine for sugarcane
propagation with up and down movement is driven from the main shaft by cylindrical cam
structure. Determining maximum pressure angle or limit lift angle of the cam is the focus of
synthetic problem for cam structures. There is no general formula to solve this type of problem
for every general cam, but must solve directly and individually for each concrete structure.
This article shows investigating results and limit lift angle selection of cylindrical cam
used in hose supplying component of soil potting machine for sugarcane propagation as the base
for synthesizing mentioned cam structures.
Keywords: cylindrical cam, limit lift angle.

1. Đặt vấn đề
Trong máy đóng bầu mía giống truyền động cơ khí, bộ phận cung cấp ống có nhiệm vụ
mở miệng ống, nâng miệng ống lên giao cho cơ cấu kẹp giữ tạo điều kiện thuận lợi cho bộ phận
tạo vỏ bầu làm việc tốt (Đỗ Hữu Quyết, 2006). Khung trợt là chi tiết quan trọng nhất của bộ

dàng với quy luật chuyển động cần thiết. Để giải quyết tốt mâu thuẫn này trong quá trình tổng
hợp cơ cấu cam, vấn đề quan trọng nhất là xác định đợc góc nâng giới hạn của cam trụ.

2. Nội dung và phơng pháp nghiên cứu
Để thuận tiện trong việc bố trí hệ thống truyền động chung cho toàn máy, chọn cơ cấu cam
trụ cần đẩy con lăn. Để tránh hiện tợng tháo khớp, sử dụng cam rãnh.
Khâu bị dẫn của cơ cấu cam trụ (hình 2) là khung trợt 6; trợt dọc theo hai thanh dẫn
hớng 3 trên các bạc trợt 4.
Kết cấu của khung trợt đợc xác định theo yêu cầu đặt ra đối với bộ phận nâng hạ
miệng ống. Quy luật chuyển động của khung trợt đợc xác định theo yêu cầu thực hiện thao tác
cung cấp ống trong quan hệ chung với các bộ phận làm việc khác của máy.
Về mặt lý thuyết, góc nâng giới hạn của cam trụ đợc xác định theo điều kiện tự hãm
của khung trợt và phụ thuộc nhiều yếu tố, trong đó có hình dạng và trạng thái rãnh trợt, kích
thớc khung trợt, các yếu tố của lực chủ động và lực cản đặt lên khung trợt, v.v. ( . .,
. .,1967; . . .,1976; Đặng Thế Huy, Nguyễn Khắc Thờng,
1982). Cơ cấu cam trụ đang xét là cơ cấu cam không gian phức tạp, không có công thức chung
để tìm góc nâng giới hạn của cam mà việc xác định góc nâng giới hạn phải gắn chặt với kết cấu,
kích thớc cụ thể của cơ cấu.
Để xác định góc nâng giới hạn của cam trụ trong cơ cấu đã nêu, cần viết đợc phơng trình
cân bằng các lực đặt lên khung ở trạng thái làm việc khó khăn nhất, khảo sát quy luật thay đổi góc nâng
giới hạn của cam trụ theo các kích th
ớc của khung trợt. Từ đó có cơ sở lựa chọn kích thớc của
khung trợt và cam trụ sao cho phù hợp với kết cấu chung của toàn máy.
Để giải quyết bài toán, đã sử dụng phơng pháp chung của cơ học và các phần mềm trợ
giúp (Excel, Inventor).

3. Kết quả nghiên cứu
3.1 Góc nâng giới hạn của khung trợt
Từ kết cấu của bộ phận tạo vỏ bầu và bố cục
chung của toàn máy, sơ bộ xác định các kích thớc cần

k
P
tp
P
đk
O
c
e
P
n
x
y
z
d
Hình 3. Sơ đồ lực tác dụng
lên khung trợt

một khoảng bằng b, ngợc chiều chuyển động của khung.
P
đk
- Lực sinh ra khi điều khiển cơ cấu kẹp miệng ống; đặt cách mặt phẳng khung một khoảng
bằng b, ngợc chiều chuyển động của khung.
Do có ma sát giữa con lăn và trục con lăn, lực toàn phần do mặt cam tác dụng lên chốt
con lăn thông qua con lăn không trùng với phơng pháp tuyến của bề mặt cam tại điểm tiếp xúc
mà nghiêng đi một góc bằng góc ma sát ( . ., . ., 1967). Tuy nhiên trong
cơ cấu đang xét, ma sát giữa con lăn và chốt con lăn là rất nhỏ nên có thể bỏ qua. Khi này, lực
tác dụng lên chốt con lăn sẽ đi qua tâm chốt và vuông góc với bề mặt của cam trụ tại điểm tiếp
xúc. Phân tích lực này thành hai thành phần theo phơng trợt và vuông góc với phơng trợt, ta
đợc lực P
đ

ng
.a, có xu hớng làm khung quay quanh trục Oz.
Mô men M
y
Png
= P
ng
.e, có xu hớng làm khung quanh quanh trục Oy.
Lập các phơng trình cân bằng tĩnh học, gọi X
A
Png
, X
B
Png
, X
C
Png
, X
D
Png
là các phản lực tại
các gối đỡ A, B, C, D do thành phần lực P
ng
gây ra, ta có:
X
A
Png
+X
B
Png

+Y
C
Mz
+Y
D
Mz
=2M
z
/c; (3.3)
Gọi X
A
My
, X
B
My
, X
C
My
, X
D
My
là các phản lực tại các gối đỡ A, B, C, D do mô men M
y
gây
ra, ta có:
X
A
My
+X
B

B
A
Y
C
Mx
z
P
đk
Y
B
Mx
Y
A
Mx


D
Pn
g
X
C
Pn
g
X
A
Pn
g
Y
C
Mz
Y
A
M
X
B
M
y
Y
B
Mz
X
A
M
y
X
C

đk
- P
n
- P
k
;
M
x
= P
đ
.a

+ (P
đk
+ P
n
).b ; (3.5)
Lực R có xu hớng làm cho khung chuyển động. Mô men M
x
làm cho khung bị quay đi
quanh trục Ox.
Thành lập phơng trình cân bằng tĩnh học cho khung, gọi Y
A
Mx
, Y
B
Mx
, Y
C
Mx

Mx
, Y
C
Mx
, Y
D
Mx
, nghĩa là lực ma sát tại các ổ trục do riêng mô men M
x

gây ra, sẽ đợc tính theo công thức:
F
ms
Mx
= (Y
A
Mx
+ Y
B
Mx
+ Y
C
Mx
+ Y
D
Mx
).f = (2M
x
/ d).f; (3.7)
Lập phơng trình cân bằng hình chiếu của tất cả các lực tác dụng lên khung theo phơng

- P
đ
. tg.f (1 + 2.a/ c +2.e/d +2.a/d) = P
k
+ (P
đk
+P
n
).

(1+2.b.f/d)

;
P
đ
.[1 f(1 + 2.a/ c +2.e/d +2.a/d)tg] = P
k
+ (P
đk
+P
n
).

(1+2.b.f/d)

; (3.9)
Đặt A = f(1 + 2.a/ c +2.e/d +2.a/d).
P
k
+ (P

gh
= Arctg(1/A), với A= f(1 + 2.a/ c +2.e/d +2.a/d). (3.12)
a. Khảo sát sự thay đổi của góc nâng giới hạn theo sự thay đổi của các kích thớc của
khung trợt
Góc nâng giới hạn của cam trụ phụ thuộc theo các kích thớc của khung trợt (công
thức 3.12) có thể đợc thể hiện qua đồ thị (hình 6).
Qua các đồ thị trên hình 6, có thể thấy khi tăng kích thớc giữa các ổ trục của khung
trợt (tăng các kích thớc c, d) hoặc khi đặt con lăn càng gần trọng tâm của khung (giảm các
kích thớc a, e) thì góc nâng giới hạn tăng lên. Các đồ thị cũng cho thấy ảnh hởng của khoảng
cách a và e đến góc nâng giới hạn mạnh hơn ảnh hởng của các kích thớc c, d; nghĩa là để tăng
góc nâng giới hạn của cam trụ thì việc giảm các kích thớc a, e có hiệu quả hơn là tăng các kích
thớc c, d. Căn cứ theo định hớng trên, chú
ý đến kết cấu của các bộ phận khác của máy và kết
cấu chung của toàn máy, ta chọn: = 75 mm, c= 350 mm, d= 300 mm, e= 50 mm, Khi này, góc
nâng giới hạn của cam trụ sẽ là: 65
0
30.
51
52
53
54
55
56
57
58
59
30 40 50 60 70
54.5
55
55.5

c) Hàm

gh
= f(d,e), khi a= 40 mm, b= 75mm, c= 350 mm, d= 2e, f=0,25
d) Hàm

gh
= f(e), khi a= 40 mm, b= 75mm, c= 350 mm, d= 300mm, f=0,25.

4.
Kết luận
Trên cơ sở kết cấu của khung trợt và điều kiện làm việc của bộ phận cung cấp ống, đã
viết đợc phơng trình cân bằng gần đúng của khung trợt, cho phép phân tích ảnh hởng của
các kích thớc của khung trợt đến góc nâng giới hạn của cam trụ, định hớng cho việc chọn
các kích thớc chính của khung trợt và cam trụ.
Đã xác định các kích thớc chính của khung và góc nâng giới hạn của cam trụ. Những
kết quả thu đợc đã đợc sử dụng để thiết kế, chế tạo bộ phận cung cấp ống và cơ cấu truyền
động cho nó trên máy đóng bầu mía giống.

Tài liệu tham khảo
Đặng Thế Huy, Nguyễn Khắc Thờng (1982), Nguyên lý máy, NXB Nông nghiệp, trang 152-
158.
Đỗ Hữu Quyết (2006), Lựa chọn nguyên tắc làm việc của máy đóng bầu mía giống, Tạp chí
Nông nghiệp và phát triển nông thôn, số 11/2006, trang 35-38.
. . ., , ., . 1976., Ctp. 42-45.
. ., . . (1967), , . ,
. Ctp. 396-401.
. .,
. ., . .,
, . , , 1980, Ctp. 162-167.