MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của vấn đề nghiên cứu
Nước ta có bờ biển dài, có tiềm năng rất lớn về phát triển nuôi trồng thủy hải
sản.
Trong số các loài thủy hải sản, nuôi ngao (miền Bắc) hay nghêu (miền Nam) là
một trong những nghề đem lại hiệu quả kinh tế rất lớn, làm hồi sinh nhiều vùng đất
ven biển trước đây bị bỏ hoang, tạo việc làm và thu nhập ổn định cho một bộ phận
cư dân nghèo sinh sống ở ven biển, góp phần xóa đói giảm nghèo và đảm bảo an
sinh xã hội.
Tiềm năng và định hướng phát triển của nghề nuôi nghêu được thể hiện rõ qua
quyết định phê duyệt quy hoạch phát triển nuôi nhuyễn thể hàng hóa tập trung đến
năm 2020, của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn; trong đó có Quy hoạch
vùng nuôi nghêu, sò đến năm 2015 và năm 2020 cho các tỉnh đồng bằng sông Cửu
Long (ĐBSCL) như: Cà Mau, Bạc Liêu, Tiền Giang, Sóc Trăng, Kiên Giang, Bến
Tre và Trà Vinh, với tổng diện tích đến năm 2015 là 28.110 ha và năm 2020 phát
triển lên 35.690 ha.
Quyết định Quy hoạch nêu rõ: đến năm 2015, diện tích nuôi nghêu 15.950 ha,
sản lượng 142.700 tấn và đến năm 2020, diện tích nuôi nghêu 20.590 ha, sản lượng
206.300 tấn.
Một trong những công việc tiêu tốn nhiều sức lao động nhất trong quá trình
nuôi nghêu là khâu thu hoạch.
Hiện nay phương pháp thu hoạch nghêu chủ yếu ở vùng chăn nuôi nghêu hoàn
toàn sử dụng phương pháp thu hoạch thủ công, năng suất thấp chi phí lao động cao.
Ngoài phương phương pháp trên hiện nay người dân còn dùng một phương pháp
khác là dùng bơm tạo ra dòng nước có áp lực để phân loại và làm sạch nghêu để thu
hoạch.
Với diện tích và sản lượng lớn, tăng đều hàng năm như vậy, việc cơ giới hóa
khâu thu hoạch nghêu, mà cụ thể là thiết kế, chế tạo máy thu hoạch nghêu đáp ứng
được các yêu cầu kỹ thuật - công nghệ, thay thế cho công việc thu hoạch thủ công
1
hiện nay là một việc làm cấp thiết, nhằm nâng cao năng suất chất lượng sản phẩm,
+ Mô hình xích cao su không biến dạng
+ Mô hình xích cao su biến dạng
- Xây dựng mô hình tính toán
- Khảo sát ảnh hưởng các yếu tố kết cấu hệ thống di động
Tính mới của đề tài:
Liên hợp máy thu hoạch nghêu được nghiên cứu với tính năng mới là đưa cơ
giới hóa khâu thu hoạch vào vùng chăn nuôi nghêu thay thế cho việc thu hoạch thủ
công như hiện nay nhưng vẫn đảm bảo năng suất và chất lượng sản phẩm.
Tính khoa học của đề tài:
Đề tài phát triển các vấn đề khoa học mới cả về lý luận và thực tiễn trong
việc cơ giới hóa khâu thu hoạch nghêu.
Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:
Đề tài góp phần cơ giới hóa khâu thu hoạch nghêu theo hướng nâng cao hiệu
quả kinh tế, kỹ thuật, đảm bảo tính thời vụ trong khâu thu hoạch nghêu.
3
Chương 1
TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quan về tình hình sản xuất, chăn nuôi và thu hoạch nghêu khu vực
phía Nam
Trong chiến lược phát triển Nuôi trồng thuỷ sản hiện nay, nghêu được xem là
đối tượng ưu thế và đầy triển vọng. Với vai trò quan trọng làm thực phẩm, góp phần
làm hồi sinh nhiều vùng đất ven biển trước đây bị bỏ hoang, tạo việc làm và thu
nhập ổn định cho một bộ phận cư dân nghèo sinh sống ở ven biển, góp phần xóa đói
giảm nghèo và đảm bảo an sinh xã hội.
Do đó, nghêu được coi là đối tượng chủ lực cho phát triển nuôi biển trong thế kỷ
XXI. Theo thống kê của FAO (2006) tổng sản lượng động vật thân mềm nuôi tính đến
năm 2004 là 13,25 triệu tấn, chiếm 22,3% tổng sản lượng thuỷ sản nuôi.
Ở nước ta nghêu phân bố tự nhiên ở khu vực vùng triều cửa sông ven biển các
tỉnh miền Tây Nam Bộ như: Gò Công Đông (Tiền Giang), Cầu Ngang, Duyên Hải (Trà
Vinh), Bình Đại, Ba Tri, Thạnh Phú (Bến Tre), Vĩnh Châu (Sóc Trăng); nghêu Bến
tế thủy sản, nhất là nghề nuôi trồng thủy sản trong đó có nghề nuôi nghêu. Những
năm gần đây cùng với việc phát triển chung của các ngành kinh tế, nghề nuôi trồng
thủy sản đã có bước phát triển nhanh chóng cả về diện tích, sản lượng và giá trị. Kết
quả phát triển nuôi trồng thủy sản đã đóng góp đáng kể vào sự phát triển kinh tế của
khu vực và góp phần cải thiện đời sống cho nhân dân các xã ven biển.
Mặc dù vùng bãi triều ven biển phía nam tuy có nhiều tiềm năng về phát triển
nuôi trồng thủy sản, nhưng hiện nay vẫn còn phần lớn diện tích chưa được khai
thác có hiệu quả; Đặc biệt là nghề nuôi nghêu - Nghề mà vốn đầu tư về cơ sở hạ
tầng không nhiều, hiệu quả kinh tế lại cao. Một số năm gần đây, nhân dân các xã
ven biển của các tỉnh Tiền Giang, Trà Vinh, Bến Tre, Sóc Trăng đã tự phát đầu tư
nuôi nghêu. Song, do chưa tổ chức quy hoạch, thiếu kỹ thuật chuyên ngành và cơ
chế chính sách nên việc nuôi nghêu chưa đạt được kết quả.
Theo quyết định phê duyệt của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn; trong
đó có Quy hoạch vùng nuôi nghêu, sò đến năm 2015 và năm 2020 cho các tỉnh
5
đồng bằng sông Cửu Long với tổng diện tích đến năm 2015 là 28.110 ha và năm
2020 phát triển lên 35.690 ha với sản lượng tới năm 2020 là 357.300 tấn.
Để khai thác có hiệu quả tiềm năng diện tích đất vùng bãi bồi ven biển phía
nam vấn đề đặt ra là phải có những nghiên cứu tổng thể từ khâu quy hoạch bãi
nuôi, kỹ thuật nuôi tới khâu thu hoạch chi tiết để đưa vào nuôi nghêu, đáp ứng nhu
cầu của thị trường và nguyện vọng của nhân dân các xã ven biển là việc làm cần
thiết, phù hợp với chủ trương phát triển nuôi trồng thủy sản trong những năm tới;
đảm bảo cân bằng sinh thái và phát triển nghề nuôi trồng thủy sản bền vững.
Kỹ thuật nuôi nghêu:
Kỹ thuật nuôi:
Chọn bãi nuôi: Chọn bãi triều gần cửa sông, ít sóng gió, bằng phẳng. Khi triều
xuống thấp có cả năng phơi bãi vài giờ/ngày. Chất đáy nên chọn là cát bùn. Không
chọn nơi có nguy cơ bị nước thải ô nhiễm tấn công vì nghêu rất nhạy cảm với môi
trường ô nhiễm.
Bãi nuôi là vùng triều tương đối cao, thời gian nước rút tương đối dài, chất
Xuất phát từ những vấn đề trên: “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số
đến khả năng di động của LHM thu hoạch nghêu ” góp phần hoàn thiện LHM thu
hoạch nghêu áp dụng cho những vùng chăn nuôi nghêu trong thời gian tới là một vấn
đề hết sức cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn.
1.2. Đặc điểm tự nhiên vùng chăn nuôi nghêu
Nghêu là loài sống vùi phân bố trên các bãi biển, eo vịnh có đáy là cát pha
bùn. Theo nghiên cứu chỉ tiêu môi trường của nghêu ở đồng bằng sông Cửu Long
của Nguyễn Hữu phụng ( 1996 ) cho thấy nghêu thường phân bố ở những vùng có nền
đáy cát hay cát bùn trong đó tỷ lệ cát 68 - 75%, kích thước cỡ hạt từ 0,006 - 0,25 mm,
tỷ lệ sét 21 - 31%, đất thịt có tỷ trọng thấp < 7%.
Theo Trương Quốc Phú ( 1999 ) Bãi nghêu phân bố thường ở gần cửa sông có
sóng gió nhẹ, có nguồn nước ngọt chảy vào, chủ yếu ở vùng trung triều, hạ triều,
nơi có độ dốc tương đối bằng phẳng.
7
Theo Nguyễn Tác An và Nguyễn Văn Lục ( 1994 ) cho rằng nghêu phân bố ở
vùng thời gian phơi bãi từ 2 - 8 giờ/ngày. Độ sâu cực đại tìm thấy nghêu lúc nước ròng
là 2,5m. Nghêu phân bố ở vùng có nền đáy cát mịn đến cát trung có pha lẫn hàm lượng
bùn lỏng và xác hữu cơ ( 10 - 18 % ), vào mùa mưa bùn lỏng bao phủ nền đáy bãi
nghêu ( 1,5 - 2,5 cm ).
Theo nghiên cứu của Võ Sĩ Tấn ( 1999 ) ở Gò Công Đông cho thấy nghêu tập
trung ở độ cao từ khoảng 0,8 - 1,5 m so với hải đồ.
Nghêu là loài rộng nhiệt: Chúng có thể sống trong điều kiện nhiệt độ từ 5 -
35
o
C, khoảng nhiệt độ thích hợp cho nghêu phát triển là 28-31
o
C, tốc độ dòng chảy 0,1
- 0,25 m/s, hàm lượng oxy hoà tan khoảng 4 - 6 mg/l, pH 6-9, độ mặn dao động từ 19-
26% độ mặn phù hợp cho nghêu phát triển nhất là 22-25%.
Tập tính sống: Nghêu là loài sống đáy nhưng khi gặp điều kiện không thuận lợi
khu vực mà có nhiệt độ biến đổi theo mùa. Vào mùa xuân và mùa hè khi nhiệt độ
nước ấm lên, thức ăn dư thừa thì sự sinh trưởng tăng lên nhanh chóng. Tổng thời
gian từ khi sinh ra đến lúc thu hoạch trải qua 18 - 20 tháng .
Trương Quốc Phú (1999) nghiên cứu về đặc điểm sinh trưởng của nghêu cho
thấy, nghêu sinh trưởng nhanh từ tháng 5 - 9 và sinh trưởng chậm từ tháng 10-4 năm
sau vì (tháng 10-11) nước ngọt từ sông Cửu Long đổ ra rất mạnh làm độ mặn xuống
thấp, ngao vùi mình để tránh nước ngọt làm giảm thời gian bắt mồi.
Tốc độ sinh trưởng trung bình là 1,72 mm/tháng và 789,47 mg/tháng. Tốc độ
sinh trưởng khối lượng tương đối nhanh hơn so với tốc độ sinh trưởng chiều dài. Ở
vùng biển khác nhau, tốc độ sinh trưởng của nghêu khác nhau. Cùng một năm tuổi,
nghêu ở Trà Vinh cỡ 20 mm nặng trung bình 2,7 g/con, ở Duyên Hải 3,7 g/con, ở Tiền
Giang ngao cỡ 25 mm nặng 2,8 g/con.
Điều này cho thấy tốc độ sinh trưởng của nghêu vào mùa nắng nhanh hơn vào
mùa mưa.
1.3. Tổng quan các nghiên cứu về liên hợp máy thu hoạch nghêu
1.3.1. Các nghiên cứu về nguồn động lực là máy kéo di chuyển trên nền đất
yếu.
9
Việc tăng cường trang bị các nguồn động lực và hệ thống máy móc nuôi trồng
và thu hoạch thủy hải sản khác nhau đã góp phần đáng kể vào sự phát triển chung của
nền nuôi trồng và sản xuất thủy hải sản, giảm bớt cường độ lao động cho nông dân,
nâng cao năng xuất và chất lượng sản phẩm của ngành nông lâm ngư nghiệp và các
ngành nghề khác. Do đặc điểm về mặt kinh tế xã hội cũng như khó khăn về mặt đặc
điểm địa lý đất đai, vấn đề cơ giới hoá trong các vùng ven biển của nước ta còn ở mức
thấp. Tỷ lệ cơ giới hoá các khâu canh tác trong nông lâm ngư nghiệp ở các khu vực
này so với vùng đồng bằng còn một khoảng cách chênh lệch lớn. Việc nghiên cứu một
cách có hệ thống và tổng quát điều kiện tự nhiên, các yếu tố ảnh hưởng đến vấn đề cơ
giới hoá nông lâm ngư nghiệp nói chung, đặc biệt là cơ giới hoá trên đất có độ ẩm cao
trong điều kiện của nước ta hiện nay vẫn chưa được chú ý và quan tâm đúng mức.
Hiện nay chúng ta mới chế tạo được một số loại máy kéo bánh công suất nhỏ
nhau như cày, bừa, gieo trồng, chăm sóc cây trồng, thu hoạch, vận chuyển v.v
Trong lâm nghiệp, máy kéo được sử dụng để thực hiện các công việc như làm
đất trồng rừng, khai thác gỗ, nhổ rễ cây, vận chuyển gỗ
Trong giao thông vận tải, máy kéo được dùng để vận chuyển hàng hóa trên các
đường xấu hoặc không có đường giao thông.
Đặc điểm chung của loại này là giảm được áp lực riêng trên đất và có khả
năng bám tốt, tuy nhiên kết cấu hệ thống di động phức tạp, giá thành cao. Máy kéo
xích thường được sử dụng để hoàn thành các công việc cần lực kéo lớn như san ủi,
cày bừa trên đất độ ẩm cao, nhổ và ủi gốc cây v.v
Các loại này dùng để kéo hàng nặng trên nền đất hoặc đường tạm thời. Chúng
còn dùng như một đầu kéo rơmooc hay là máy cơ sở của các máy xây dựng (máy
ủi, máy đào, cần trục ). Máy kéo xích có áp lực riêng lên đất nhỏ, hiệu suất kéo và
lực bám cao nên có khả năng thông qua lớn hơn bánh lốp. Tốc độ di chuyển của
chúng không quá 12 km/h, áp lực lên đất của máy kéo xích là 0.1 MPa.
Thông số chủ yếu của máy kéo là lực kéo tại móc kéo, và cũng dựa vào đó mà
phân loại máy kéo thành từng nhóm. Lực kéo của móc kéo được xác định ở tốc độ
2,6 - 3 km/h đối với máy kéo bánh lốp. Lực kéo của máy kéo xích gần bằng trọng
lượng của nó. Các loại máy kéo công nghiệp thường phân thành nhóm có sức kéo
11
100; 150; 200; 350; 500 kN.
Các bộ phận và hệ thống chính của máy kéo gồm: động cơ, hệ thống truyền
lực, truyền lực cácđăng, cầu chủ động, hệ thống di động, hệ thống treo (hay còn gọi là
hệ thống giảm xóc), hệ thống điều khiển gồm hệ thống lái và hệ thống phanh, trang bị
điện và các trang bị làm việc khác.
Hệ thống truyền lực là tổ hợp của một loạt các cơ cấu và hệ thống nhằm truyền
mômen quay từ trục khuỷu động cơ đến bánh chủ động của ôtô, máy kéo. Hệ thống
truyền lực có tác dụng nhằm biến đổi về trị số và chiều của mômen quay truyền, cho
phép máy kéo dừng tại chỗ lâu dài mà động cơ vẫn làm việc, hệ thống truyền lực còn
có thể trích một phần công suất của động cơ để truyền đến bộ phận làm việc của máy
công tác, tùy theo đặc điểm cấu tạo của xe máy cụ thể mà trong hệ thống truyền lực
truyền cơ khí của máy kéo bánh lốp động cơ đặt ở phía trước rồi đến ly hợp, trục các
đăng, hộp số, truyền lực chính, ly hợp bên với phanh đai, truyền lực bên làm quay các
bánh lốp.
Ở bộ truyền lực máy kéo xích, đầu kéo một trục và hai trục, satxi chuyên dụng
cho xe nâng hàng. Ở các bộ truyền này khớp nối ma sát được thay bằng biến tốc
thuỷ lực. Như vậy mối liên kết động học cứng giữa động cơ và các bánh chủ động
được thay bằng mối liên kết chất lỏng. Hệ truyền thủy lực này là hệ thống thuỷ cơ.
Khi lực cản di chuyển lớn thì việc dùng biến tốc thủy lực sẽ làm tăng mômen quay
của động cơ nhờ hệ số biến đổi lớn. Quá trình làm việc của biến tốc thủy lực chuyển
sang chế độ làm việc với hiệu suất cao hơn hẳn. Khi ấy quá trình sang số được thực
hiện một cách tự động, tức là số cao chỉ được thực hiện khi trục thứ đạt được số vòng
quay nhất định. Lúc này động cơ làm việc ở công suất tối đa, còn việc sang số được
thực hiện liên tục mà không cần ngắt mô men quay. Nhờ vậy mà giảm tải trọng động
lên động cơ, có nghĩa là làm tăng tuổi thọ của động cơ và bộ truyền lực.
Với máy kéo có bộ truyền lực điện thì mô men quay được truyền từ động cơ
điện một chiều tới bánh xích chủ động qua bộ ly hợp bên và bộ truyền lực cuối cùng.
Động cơ điện do động cơ máy kéo làm quay máy phát điện cung cấp điện năng. Hệ
thống dẫn động gồm động cơ điêzen - máy phát - động cơ điện làm cho sơ đồ động của
hệ truyền lực đơn giản hơn (không có hộp số và hộp cacđăng), đặc biệt là cho phép
thay đổi tốc độ và mômen quay một cách vô cấp tuỳ theo lực cản bên ngoài. Các bộ
13
truyền lực kiểu thuỷ cơ và truyền động điện hoàn toàn đáp ứng chế độ làm việc của
máy kéo có rơmooc và các cơ cấu làm việc của máy xây dựng.
Bố trí hệ thống truyền lực trên máy kéo
Ở máy kéo, do người lái thường ngồi phía sau để quan sát sự làm việc của các
máy công tác đi theo máy kéo, nên khớp nối 2 thường được bố trí giữa ly hợp 1 và
hộp số 3, bố trí như vậy sẽ giúp cho hộp số máy kéo được đặt ngay phía dưới buồng
lái, nhờ đó cấu tạo cơ cấu điều khiển hộp số đơn giản và thuận tiện khi điều khiển.
Ngoài ra vì máy kéo cần lực kéo lớn, nên trong hệ thống truyền lực thường có truyền
lực cuối cùng 6 để làm tăng tỷ số truyền chung cho hệ thống truyền lực.
và thành phần tiếp tuyến
τ
. Thông qua các quy luật thay
đổi và các giá trị giới hạn của các ứng suất này ta có thể đánh giá khả năng chống
biến dạng và khả năng mang tải của nền đất tiếp xúc với dải xích của máy kéo. Các
thông số này thường được sử dụng làm thông số đầu vào cho các mô hình nghiên
cứu tính chất kéo bám của hệ thống di động máy kéo.
Tóm lại: Các tính chất cơ lý của đất ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng di
chuyển của máy kéo.
1.4.2. Khả năng chống nén của đất
Để nghiên cứu khả năng chống nén của đất thường người ta sử dụng thiết bị
chuẩn để ép đầu đo vào trong đất.
Quan hệ giữa ứng suất pháp tuyến
σ
và biến dạng h [*][**] trong quá trình
nén được thể hiện trong hình 1.2. Đồ thị này có tên gọi là đặc tính nén của đất hay
đường cong nén đất. Đặc tính nén của đất có thể chia thành 3 phần tương ứng với
ba giai đoạn của quá trình nén đất. Trong giai đoạn thứ nhất chỉ xảy ra sự nén
chặt làm cho các phần tử đất xích lại gần nhau, quan hệ giữa ứng suất và độ biến
dạng là tuyến tính. Trong giai đoạn thứ hai sự nén chặt đất vẫn tiếp tục xảy ra
nhưng đồng thời xuất hiện cục bộ hiện tượng cắt đất ở một số vùng bao quanh
15
khối đất. Khi đó ứng suất lớn hơn lực nội ma sát và lực dính giữa các hạt đất, do
đó biến dạng sẽ tăng nhanh hơn so với sự tăng ứng suất và quan hệ giữa chúng là
phi tuyến. Cuối giai đoạn hai ứng suất trên toàn bộ vùng bao quanh khối đất lớn
hơn nội lực ma sát và lực dính giữa các phần tử đất, quá trình nén chặt đất kết
thúc và bắt đầu xảy ra hiện tượng trượt hoàn toàn giữa khối đất và vùng đất bao
quanh nó và ứng suất pháp tuyến đạt giá trị cực đại. Trong giai đoạn thứ ba chỉ
xảy ra hiện tượng truợt của khối đất, ứng suất không tăng nhưng biến dạng vẫn
tiếp tục tăng. Ở một số loại đất trong giai đoạn này ứng suất còn giảm xuống
I
II
II
I
0
Khi chỉ nghiên cứu vùng quan hệ tuyến tính có thể sử dụng công thức đơn giản
nhất:
,hk
σ
=
(1 – 1)
Trong đó:
k – hệ số biến dạng thể tích, N/m
3
, phụ thuộc vào tính chất cơ lý của đất.
h – Độ biến dạng của đất, m.
Để mô tả toàn bộ đường cong, M.G Becker đã đề suất hàm số mũ:
0
,
n
k
k h
b
ϕ
σ
= +
÷
(1 – 2)
;
h – độ biến dạng của đất.
Công thức (1 – 3) là công thức tổng quát của các công thức (1 – 1) và công
thức (1 – 2) khi khai triển hàm hypecpolic (1 – 3) dạng chuỗi và chỉ lấy số hạng thứ
nhất sau đó sử dụng một vài phép biến đổi sẽ nhận được công thức (1 – 2).
Độ chặt của nền đất: Vùng bãi chăn nuôi nghêu có nền đáy cát hay cát bùn trong
đó tỷ lệ cát 68 - 75%, kích thước cỡ hạt từ 0,006 - 0,25 mm, tỷ lệ sét 21 - 31%, đất thịt
có tỷ trọng thấp < 7%. Địa hình vùng đất bãi tương đối bằng phẳng và thường xuyên
ngập nước, công việc thu hoạch nghêu được thực hiện khi nước rút, bề mặt nền khá
khô ráo nhưng lượng nước còn lại bên trong tương đối nhiều, tuy nhiên do có thành
phần cát rất cao nên sự có mặt của nước lại có tác dụng tăng khả năng chịu nén của đất,
17
vì vậy các loại máy có trọng lượng nhẹ, bề mặt tiếp xúc giữa bộ phận di động và nền
đất lớn như máy kéo bánh xích có thể di chuyển dễ dàng trên nền đất bãi này. Qua khảo
sát sơ bộ độ chặt của nền đất cát ngập nước được xác định bằng thiết bị đo, có các
thông số theo bảng dưới đây.
Độ chặt (kg/cm
2
)
Cát thô Cát vừa Cát nhỏ
5 1.7 1.2 0.9
10 2.3 1.7 1.2
1.4.3. Khả năng chống cắt của đất
Các yếu tố cơ bản để tạo ra lực chống cắt của đất là các thành phần lực liên kết
phần tử và lực liên kết do sức căng của bề mặt và lực nội ma sát trong đất.
Trong quá trình cắt đất theo phương ngang xảy ra sự biến dạng và xuất hiện
các ứng suất tiếp tuyến. Thực nghiệm cho thấy rằng, mối quan hệ giữa biến dạng
δ
và ứng suất có dạng như đồ thị trên hình 1.3.
2
τ
τ
ma
x1
τ
max2
=
τ
δ2
τ
max1
τ
δ2
τ
ma
x1
δ
τ
m
ax1
δ
0
τ
max
1
0
τ
m
ax1
tg
δ
τ τ σ ϕ
= +
, (1 – 5)
Trong đó:
0
τ
- Ứng suất cắt do lực dính gây ra.
19
a
)
b
)
c
)
Hình 1.4 Ảnh hưởng của tải
trọng pháp tuyến đến khả năng
chống cắt của đất
a) Quan hệ giữa ứng suất tiếp τ
và chuyển vị ∆ (1, 2, 3 với ba
mức ứng suất pháp tăng dần).
b) Quan hệ giữa ứng suất tiếp τ
δ
và chuyển vị σ khi cắt đất rời.
c) Quan hệ giữa ứng suất tiếp τ
δ
và chuyển vị σ khi cắt đất dính.
δ
σ
τ
ma
x1
0
τ
m
ax
1
τ
δ
= σtgφ
τ
max1
φ
τ
δ
σ
τ
ma
x1
0
τ
m
ax
1
τ
max
và f
n
là hệ số ma sát nghỉ thì
ta có thể xác định chúng theo công thức sau :
T
n
= f
n
N ; f
n
=
0
T
tg
N
ϕ
+
;
Chia lực T
0
và N cho diện tích tiếp xúc A ta nhận được :
0
0
T
A
τ
=
- Là ứng suất chống cắt do lực dính tạo ra.
N
x1
τ
ma
x1
T
0
τ
m
ax1
φ
τ
ma
x1
a
τ
ma
x1
f
n
=
0
tg
N
τ
ϕ
+
(1 – 7)
21
f
n
,
f
δ
p
τ
m
ax
1
0
τ
m
ax
1
f
n
f
δ
Hình 1.7 Sự phụ thuộc của hệ số ma sát nghỉ f
n
và hệ số ma sát trượt f
δ
vào áp suất p
Hình 1.8 Sự phụ thuộc ứng suất cắt
vào biến dạng
1 - Đất chặt; 2- Đất dẻo
ax1
τ
δ
σ
τ
m
ax1
τ
0
τ
max
1
0
τ
m
ax1
τ
c
= τ
0
+ σf
δ
=
τ
max1
Hình 1.9 Sự phụ thuộc ứng suất cắt
giới hạn τ
δ
và ứng suất pháp σ
Mô tả toán học đường cong cắt đất
= + − + − − − − −
Δ Δ
; (1 – 8)
Trong đó:
k
1
, k
2
– Các hệ số thực nghiệm xác định quá trình trượt của máy kéo xích;
∆ - Biến dạng của đất theo phương ngược với chuyển động của máy.
Công thức trên không được thực tế chấp nhận vì nó tồn tại một số nhược điểm
là công thức quá phức tạp và khó xác định được các hệ số thực nghiệm. Ngoài ra, ý
nghĩa của các hệ số này là không thực tế.
Trên cơ sở phân tích lý thuyết về biến dạng dẻo và giới hạn chảy của đất, ông
G.I. Pokpovski (người Nga) đã đề xuất công thức:
2 4
1
1 3
c c
c e c e
τ
÷ ÷
÷ ÷
∆ ∆
= + −
Theo tính chất của hàm trên cho thấy bản chất về toán học và vật lý không mẫu
thuẫn nhau và tương đối phù hợp với các số liệu thực nghiệm.
22
Khái quát hoá các công thức (1 – 9) và sử dụng hàm hypebolic, ông V.V.
Kasưghin (người Nga) đã đề xuất công thức cho loại đất chặt:
1
p
f
td
f th
k
ch
k
τ
δ
τ
τ
÷
÷
÷
÷
÷
÷
÷
∆
= +
đương:
0
2
1 1
2
td
td
k
f
arc
f
τ
∆
=
+ +
÷
÷
,
Với độ chính xác tương đối, đất hoang hoá, độ ẩm trung bình, hệ số biến dạng
có thể tính theo công thức k
τ
= 0,4t (t – bước mấu xích của xích hoặc của bánh xe).
Đối với đất dẻo (đường cong 2, hình 1.8), khi đó: f
n
= f
δ
và f
td
điểm trên vành bánh chủ động (hay bị động) đều vẽ lên các quỹ đạo giống nhau.
Tốc độ tuyệt đối của điểm A là tổng véc tơ của hai véc tơ vận tốc trên, nghĩa
là:
0A t
v v v= +
(1 – 12)
Đặt hệ toạ độ AXY tại điểm A và góc hợp bởi hai véc tơ vận tốc là
ϕ
, ta có:
.cos
AX 0
v v v
t
ϕ
= +
,
.cos
AY 0
v v
ϕ
=
,
2 2
2 .cos
A 0 0
v v v v v
t t
ϕ
= + +
(1 – 13)
= 0 do đó v
B
=2v
m
. Tốc
độ tuyệt đối của điểm B bằng hai lần vận tốc của máy.
Đối với điểm C trên nhánh tiếp đất, tại đây
ϕ
= 0 vì vậy v
C
= 0. Tất cả các
điểm nằm trên nhánh xích tiếp xúc với đất có vận tốc tuyệt đối bằng 0.
Khi vận tốc tương đối v
0
và vận tốc theo v
t
khác nhau, khi đó vận tốc của các
điểm nằm trên nhánh xích tiếp xúc với đất V
C
có thể có hai khả năng:
- Nếu v
t
< v
0
, Bộ phận di động bị trượt quay, điểm C khi đó bị ép về phía sau,
ngược với hướng chuyển động của máy, khi vận tốc theo bằng 0, khi đó bộ phận di
động xích bị trượt hoàn toàn, máy kéo dừng tại chỗ và nhánh xích quay theo vận tốc
tương đối V
0.
- Nếu v
’
Hình 1.12 Quỹ đạo chuyển động
của một điểm trên dải xích khi
chuyển động ở các chế độ khác
nhau
c
)
b
)
a
)
Copyright: Tài liệu đại học ©