Tp chớ Khoa hc v Phỏt trin 2011: Tp 9, s 2: 295 - 301 TRNG I HC NễNG NGHIP H NI
MộT Số KếT QUả NGHIÊN CứU Về Bộ PHậN KẹP NHổ TRONG MáY THU HOạCH Củ SắN
Some Studies on a Clamping - Uprooting Unit of Cassava Harvesting Machines
Nguyn Chung Thụng, Lng Vn Vt v Lờ Minh L
Khoa C - in, Trng i hc Nụng nghip H Ni
a ch email tỏc gi liờn lc:
[email protected]
Ngy gi ng: 10.9.2010; Ngy chp nhn: 15.01.2011
TểM TT
B phn kp nh trong mỏy thu hoch c sn lm nhim v tỏch c ra khi khi t cha c v
a vo thựng cha nhm gim thiu cụng lao ng chõn tay nng nhc ng thi tng nng sut
thu hoch m khụng lm nh hng n cht lng c sn. thit k b phn kp nh cn gii
quyt: bi toỏn xỏc nh thụng s hỡnh hc ca b phn kp nh (L, ) tỏch khi c ra khi t v
b trớ c thựng cha cú kớch thc nht nh; bi toỏn ng hc sao cho vn tc kp nh cú
phng vuụng gúc vi mt t v bi toỏn ng lc hc xỏc nh cụng sut cn thit.
Key words: B phn kp nh, ng hc, ng lc hc, mỏy thu hoch c sn.
SUMMARY
A clamping - uprooting unit of cassava harvesting machine was used to separate cassava tubers
from soil mass and convey to containers. Applications of the clamping - uprooting unit
reduced
manual labor and increased harvesting productivity
without affecting to cassava tubers quality. To
design the clamping - uprooting unit, three mathematical problems were solved: defining geometric
data (L, ) of the clamping unit to separate cassava tubers from soil mass and set containers with
certain size, kinetics problem (direction of speed of the clamping unit was perpendicular to ground)
and dynamics problem (defining necessary power).
Key words: Cassava harvesting machine, clamping - uprooting unit, dynamics, kinetics.
1. ĐặT VấN Đề
Nông nghiệp nớc ta có nhiều loại cây
trồng có giá trị kinh tế cao nh: lúa, ngô,
khoai, sắn Hiện nay, ngnh công nghiệp

chiều di
gin kẹp L, khoảng điều chỉnh góc nghiêng
của gin kẹp, vận tốc băng kẹp phù hợp với
295
Mt s kt qu nghiờn cu v b phn kp nh trong mỏy thu hoch c sn
vận tốc tiến của máy từ đó tạo cơ sở cho
việc tính toán thiết kế v chế tạo máy đo
nhổ gom củ sắn.
2. VậT LIệU V PHƯƠNG PHáP
NGHIÊN CứU
2.1. Phân tích cơ cấu v lựa chọn nguyên lý
Để phân ly đất - củ thì có thể thực hiện
theo một số các nguyên lý nh:
Bộ phận phân ly đất lm việc theo
nguyên tắc của sng lắc (Hình 1). Gồm các
thanh thép tròn, thanh lắc di L
1
, thanh
ngắn L
2
đợc bố trí xen kẽ nhau có khoảng
cách a v định vị bởi các ống phân cách. Các
thanh lắc tựa trên hai trục. Trục trong sng
lắc đợc tựa trên 2 gối đỡ, trục ngoi liên hệ
với cơ cấu truyền động bởi tay biên có khóa
điều chỉnh góc lắc của sng, nhờ đó m đất
đợc phân ly khỏi khối củ.
Bộ phận phân ly kiểu băng giũ, khối đất -
củ di chuyển trên một băng tải v có bộ phận
gây rung băng tải lm cho khối củ va đập với

cha đợc phá vỡ liên kết do đó lực kẹp nhổ
lớn v củ sắn có thể bị gẫy trong đất, vị trí
kẹp nhổ thấp v gây ùn tắc cho bộ phận kẹp
nhổ. Vị trí kẹp nhổ muộn (Hình 3c), gốc sắn
bị đổ do đó không thuận lợi cho kẹp nhổ đồng
thời vị trí kẹp nhổ thấp do đó gây ùn tắc cho
bộ phận kẹp nhổ. Vị trí kẹp nhổ thuận lợi
nhất l khi gốc sắn ở vị trí cao nhất (Hình
3b), khi đó lực liên kết đất l nhỏ nhất v gốc
sắn thẳng đứng thuận lợi cho việc kẹp nhổ.
Tuy nhiên, tùy điều kiện cụ thể nh loại đất,
cơ lý tính của đất, vận tốc tiến của máy v
vận tốc vòng của băng kẹp m điều chỉnh vị
trí kẹp nhổ cho phù hợp.

Hình 1. Bộ phận phân ly
kiểu sng lắc
296
Nguyn Chung Thụng, Lng Vn Vt v Lờ Minh L

Hình 2. Bộ phận phân ly kiểu kẹp nhổ

a) b) c)
Hình 3. Sơ đồ vị trí kẹp nhổ
2.2. Cơ sở lý thuyết v trình tự tính toán
Gốc sắn sau khi qua bộ phận đo sẽ
đợc kẹp chặt vo trong băng kẹp v thực
hiện chuyển động phức hợp. Chuyển động
tịnh tiến thẳng theo máy với vận tốc
m

nhỏ hơn vận tốc kẹp nhổ
V
nmax
, tức l góc đặt bộ phận kẹp nhổ phải
nhỏ hơn
max
(Hình 5), nh vậy góc đặt bộ
phận kẹp nhổ phải đảm bảo điều kiện:

min

max
h = L.sin h
min
(1)
V
n
= V
d
.sin V
nmax
(2)
suy ra:
min
min
h
sin
L
=
(3)

m
V
n
V
m
V

Hình 4. Sơ đồ động học quá trình kẹp nhổ
h
H

O
O
1
2
thựng
L
a
d2
V
V
n2
2
1


V
d1
m
V

nghiệm l G
nh
. Lực kéo khối sắn P
K
do lực
vòng P
V
của đai kẹp tác động lên, về độ lớn
P
K
= 2P
V
. Khi khối sắn đợc nâng lên, lực
liên kết G
nh
có xu hớng kéo cây sắn xuống
sinh ra lực ma sát F
ms
ở 2 bề mặt đai tiếp
xúc với thân cây sắn cản lại chuyển động
trợt xuống của gôc sắn: F
ms
= fN (Đinh
Gia Tờng v cs., 2006). Trọng lợng G của
khối sắn đã đợc đai kẹp nhổ lên v vận
chuyển đi.
298
Nguyn Chung Thụng, Lng Vn Vt v Lờ Minh L
G
nh


Về độ lớn:
T
nh
= G
nh
.sin; Q
nh
= G
nh
.cos;
T = G.sin; Q = G.cos
Điều kiện lm việc:

ms nh
ep
2F 2fN G
NN

=>









(7)

in
(9)
Để
n
v
r
vuông góc với mặt đất, ta có:

m
d
V
V
cos
=


Nh vậy, công suất cần thiết trên trục
bánh băng kẹp nhổ chủ động cần cung cấp để
nhổ v vận chuyển l:
N
ct
= P
V
.V
d.
(Nguyễn Trọng Hiệp v
Nguyễn Văn Lẫm, 2005).
nh m nh m
ct
G2G V (G2G)V

chuyển (Hình 7).
299
Mt s kt qu nghiờn cu v b phn kp nh trong mỏy thu hoch c sn

e
D
L'
b
L
h

N

n

Hình 7. Diện tích băng ôm v lực ép lên thân cây
Ta đợc:
N =
n
.S >
nh
G
2f
(11)
Trong đó:
S- diện tích băng ép lên cây sắn;
n- ứng suất nén lên thân cây.
Diện tích mặt băng ôm lên thân cây sắn
có dạng mặt cong. Khai triển mặt cong đó ra
đợc diện tích cầm tính có dạng hình bình

với
De
sin
2D

=

Nh vậy diện tích ôm phụ thuộc vo bề
rộng băng kẹp b, đờng kính thân cây sắn D
v khe hở giữa 2 dải băng e.
3. KếT QUả V THảO LUậN
Trên cơ sở phân tích các nguyên lý phân
ly v thực nghiệm cho thấy bộ phận phân ly
theo nguyên lý kẹp nhổ l phù hợp với máy
thu hoạch củ sắn, theo nguyên lý ny khối củ
đợc nhổ theo phơng thẳng đứng sẽ giảm
thiểu đợc hiện tợng gẫy, đồng thời củ đợc
phân ly m không bị tr sát hay va đập nên
không lm trầy xớc củ, không lm giảm
chất lợng củ. Quá trình kẹp nhổ không phải
chi phí năng lợng cho rung hoặc lắc phân ly
đất do đó công suất chi phí thấp.
Sơ đồ nguyên lý bộ phận phân ly theo
nguyên lý kẹp nhổ đợc thể hiện trên hình 8.
Dầu đợc cung cấp từ máy kéo qua động cơ
thủy lực đợc lắp trên trục chủ động lm
trục chủ động quay, do ăn khớp ngoi với tỷ
số truyền i = 1 nên 2 trục chủ động sẽ quay
ngợc chiều v có cùng vân tốc vòng, gốc sắn
sau khi qua bộ phận đo sẽ đợc kẹp chặt v

đai C170; số dây đai Z = 2; đờng kính bánh
chủ động D = 250 mm; khe hở giữa 2 nhánh

băng kẹp e = 10 mm; bề rộng họng kẹp nhổ
b = 40 mm; số vòng quay của trục chủ động
n = 70 - 90 vòng/ph; công suất kẹp nhổ N =
0,5 kW.
TI LIệU THAM KHảO
Đờng Hồng Dật (2004). Cây sắn từ cây
lơng thực chuyển thnh cây công nghiệp,
NXB. Lao động - Xã hội, H Nội. Phần I -
Vai trò, ý nghĩa cây sắn v các sản phẩm
từ sắn
, tr.5.
Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm
(2005). Thiết kế chi tiết máy tập 2, NXB.
Giáo dục, H Nội. Công thức xác định
công suất cần thiết, tr.27.
Đinh Gia Tờng, Phạm Văn Đồng, Tạ Khánh
Lâm (2006). Nguyên lý máy tập 1, tập 2.
NXB. Giáo dục, H Nội. Công thức xác
định lực ma sát, tr.152.
301