B GIO DC V O TO
TRNG I HC NễNG NGHIP H NI VN HOAN NGHIấN CU HON THIN THIT K MY
CHUN B HOM SN GING, NG DNG VO Mễ HèNH
C GII HO SN XUT SN luận văn thạc sĩ K THUT
Chuyờn ngnh
:
Kỹ thuật máy và thiết bị
cơ giới hoá nông lâm nghiệp
Mó s

: 60 - 52 - 14

Ngi hng dn khoa hc:


Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật .................
iiLỜI CẢM ƠN
ðể hoàn thành ñề tài này tôi ñã nhận ñược sự quan tâm, tạo ñiều kiện
thuận lợi của các thầy cô giáo Khoa Cơ ðiện, Viện sau ñại học - Trường ñại
học nông nghiệp Hà Nội, ñặc biệt là các thầy các cô giáo trong Bộ môn Máy


Lời cảm ơn ii

Mục lục iii

Danh mục bảng vi

Danh mục hình vii

MỞ ðẦU 1

1 Cơ sở thực tiễn và khoa học của ñề tài 1

2 Mục tiêu của ñề tài 2

CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU MÁY
CHUẨN BỊ HOM SẮN (MÁY CẮT HOM SẮN GIỐNG) 3

1.1 ðặt vấn ñề 3

1.2 Tình hình nghiên cứu máy cắt hom sắn giống trên thế giới 3

1.2.1 Máy cắt hom sắn giống của malaysia 4

1.2.2 Máy cắt hom sắn giống của Thái Lan 6

1.3 Tình hình nghiên cứu máy cắt hom sắn giống ở Việt Nam 8

CHƯƠNG II LỰA CHỌN NGUYÊN LÝ CỦA CẤU TRÚC MÁY
CHUẨN BỊ HOM SẮN 9


CHƯƠNG III TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MỘT SỐ BỘ PHẬN CHÍNH
CỦA MÁY CHUẨN BỊ HOM SẮN 31

3.1 ðặt vấn ñề 31

3.2 Tính toán thiết kế dao cắt 31

3.3 Tính toán kích thước cửa thoát hom trên ñĩa ñỡ 33

3.4 Tính toán biên dạng cam kẹp hom sắn 35

3.4.1 Biên dạng cam cần ñáy lăn 35

3.4.2 Biên dạng cam 35

3.4.3 Bán kính con lăn r
L
36

3.5 Tính toán cơ cấu biên tay quay 39

3.6 Tính sơ bộ công suất cần thiết của máy 40

3.7 Thiết kế trục bộ phận cắt 43

3.8 Tính toán cơ cấu truyền ñộng cho dao 44

3.8.1 Sơ ñồ truyền ñộng 44


BỊ HOM SẮN TRÊN MÔ HÌNH KHẢO NGHIỆM 70

5.1 ðặt vấn ñề 70

5.2 Mục ñích, nội dung, phương pháp nghiên cứu 71

5.2.1 Mục ñích 71

5.2.2 Nội dung 71

5.2.3 Phương pháp nghiên cứu 71

5.3 Kết quả tính toán chi phí các khâu công việc 75

5.3.1 Mô hình Bắc trung bộ 75

5.4 Nhận xét 79

KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 80

I Kết luận 80

2 ðề nghị 81

TÀI LIỆU THAM KHẢO 82

PHỤ LỤC 83

STT Tên hình Trang
1.1 Máy cắt hom sắn giống của malaysia 4
1.2 Sơ ñồ nguyên lý máy cắt hom sắn giống của malaysia 5
1.3 Máy cắt hom sắn giống của Thái Lan 7
1.4 Máy cắt hom sắn giống của
n
n
h
h
ó
ó
m
mc
c
á
á
n
nb
b
ộ
ộñ

n
ư
ư
ớ
ớ
c
c 8
2.1 Tác dụng cắt thái của lưỡi dao 10
2.2 Góc cắt 12
2.3 ðồ thị phụ thuộc giữa áp suất cắt thái riêng và vận tốc dao thái 13
2.4 Vận tốc của ñiểm cạnh sắc lưỡi dao AB tác ñộng vào vật liệu 13
2.5 ðồ thị phụ thuộc của N với δ 14
2.6 Góc kẹp χ và ñiều kiện kẹp χ 15
2.7 Một số kiểu băm chấu trên cạnh sắc lưỡi dao 16
2.8 ðồ thị phụ thuộc của q với W% 16
2.9 Sơ ñồ nguyên lý máy chuẩn bị hom sắn 19
2.10 Máy cắt hom ñang làm việc 20
2.11 Sơ ñồ lắp dao cắt hom 21
2.12 Sơ ñồ nguyên lý bộ phận kẹp hom 23
2.13 Sơ ñồ truyền ñộng cho dao cắt 24
2.14 Sơ ñồ cấu tạo cơ cấu cung cấp mạ theo hướng ngang 26
2.15 Sơ ñồ nguyên lý cơ cấu xếp hom 27
2.16 Trục thu công suất của máy kéo 29
3.1 Dao cắt hom 32
3.2 ðĩa ñỡ trong cụm cắt hom 34
3.3 Biên dạng cam 36
3.4 Quỹ ñạo con lăn 36
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật .................
viii


MỞ ðẦU

1. Cơ sở thực tiễn và khoa học của ñề tài
Ở nước ta, sắn là cây lương thực, thức ăn gia súc quan trọng sau lúa và
ngô. Cây sắn là nguồn thu nhập quan trọng của các hộ nông dân nghèo do sắn
dễ trồng, ít kén ñất, ít vốn ñầu tư, phù hợp sinh thái và ñiều kiện kinh tế nông
hộ. Sắn chủ yếu dùng ñể bán (48,6%) kế ñến dùng làm thức ăn gia súc
(22,4%), chế biến thủ công (16,8%), chỉ có 12,2% dùng tiêu thụ tươi.

Sắn cũng là cây công nghiệp có giá trị xuất khẩu và tiêu thụ trong nước.
Sắn là nguyên liệu chính ñể chế biến bột ngọt, bio- ethanol, mì ăn liền, bánh
kẹo, siro, nước giải khát, bao bì, ván ép, phụ gia dược phẩm, màng phủ sinh
học và chất giữ ẩm cho ñất. Sản phẩm sắn xuất khẩu của Việt Nam chủ yếu
là tinh bột, sắn lát và bột sắn. Thị trường chính là Trung Quốc, ðài Loan,
Nhật Bản, Singapo, Hàn Quốc. ðầu tư nhà máy chế biến bio- etanol là
một hướng lớn triển vọng.

Hiện nay cả nước có trên 50 nhà máy chế biến tinh bột sắn, công suất
bình quân mỗi nhà máy trên 50 tấn tinh bột/ ngày, tuơng ñương trên 200 tấn
củ tươi/ ngày. Trong khi ñó, không những nguồn nguyên liệu sắn cung cấp
ñến nhà máy không ổn ñịnh, chỉ ñáp ứng 50% công suất máy, mà còn chất
lượng củ tươi thấp, nhiều củ bị chạy nhựa do sắn ñào lên vận chuyển ñến nhà
máy chậm; dẫn ñến chất lượng tinh bột kém. ðể có ñủ củ sắn tươi cung cấp
ổn ñịnh cho các nhà máy, chỉ có con ñường cơ giới hóa ñồng bộ , trồng và chế
biến sắn tập trung.
Việc cơ giới hóa ñồng bộ sản xuất sắn nguyên liệu ñã ñược nhiều nước
quan tâm, các khâu canh tác khác như làm ñất, chăm sóc, thu hoạch ñã có
máy. ðể tiến hành cơ giới hóa ñồng bộ cần thiết phải tiến hành cơ giới hóa
khâu chuẩn bị hom bằng máy.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật .................

CHƯƠNG I
TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU
MÁY CHUẨN BỊ HOM SẮN (MÁY CẮT HOM SẮN GIỐNG)

1.1 ðặt vấn ñề
Hiện nay sản xuất sắn nguyên liệu chủ yếu tiến hành cơ giới hóa khâu
làm ñất, khối lượng công việc chiếm khoảng 20% trên toàn bộ số công lao
ñộng ñể sản xuất nguyên liệu sắn củ; do vậy hệ số sử dụng thời gian của
máy và lao ñộng kỹ thuật rất thấp, gây lãng phí không nhỏ về sức máy và
sức người.
ðể tăng năng suất lao ñộng, tăng hệ số sử dụng thời gian của máy và lao
ñộng kỹ thuật cơ khí,cung cấp ñầy ñủ, kịp thời nguyên liệu cho nhà máy chế
biến tinh bột sắn, giảm cường ñộ lao ñộng cho người dân vùng trồng sắn nhà
nước cho tiến hành nghiên cứu ñề tài “ Nghiên cứu lựa chọn công nghệ, thiết
kế, chế tạo các máy ñể cơ giới hóa canh tác và thu hoạch sắn ở vùng sản xuất
sắn tập trung”. Do vậy khâu chuẩn bị hom sắn giống ñúng tiêu chuẩn ñể máy
trồng làm việc là việc rất cần thiết cho quá trình cơ giới hóa ñồng bộ.
Ở một số nước trên thế giới ñã và ñang nghiên cứu máy cắt hom sắn,
nhưng mới giải quyết việc cắt hom sắn thành ñoạn ñều nhau, vết cắt còn dập
nhiều và hom cắt xong chưa xếp ñược theo trật tự ñầu ñuôi. Vì vậy nhiệm vụ
của chuyên ñề là: nghiên cứu cắt hom sắn giống cho ñều, vết cắt không dập,
hom cắt xong xếp theo trật tự ñầu ñuôi, ñể máy trồng làm việc tốt nhất.
1.2 Tình hình nghiên cứu máy cắt hom sắn giống trên thế giới
Hiện nay trên Thế giới có khoảng trên 100 quốc gia có trồng sắn trong ñó
diện tích trồng sắn nhiều nhất tập trung ở các nước: Nigiênia, Brazin, Côngô,
Thái Lan, Indônêxia. Sản lượng sắn trên Thế giới hàng năm ñạt khoảng trên
120 triệu tấn. Những nước trồng nhiều sắn như Braxin, Malayxia... cũng ñang
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật .................
4


Lư
ỡ
ỡ
i
i
c
c
ắ
ắ
t
t
b
b
ằ
ằ
ng
ng
cưa
cưa
ñ
ñ
ĩ
ĩ
a
a
c
c
ủ
ủ
a

Akhir and A.B. Sukra)
- Nhận xét: Máy của malaysia bước ñầu nghiên cứu nên có nhược ñiểm
sau:
Hom sắn rơi xuống không ñược xếp theo trật ñầu ñuôi, theo các nhà
nông học: nếu hom sắn không ñược xếp theo trật tự ñầu ñuôi, những hom
trồng ngược năng suất sẽ giảm 30%
Bộ phận cắt dùng lưỡi cưa nên ñầu hom bị sơ, vỡ nhiều, tạo ñiều kiện
cho nấm bệnh phát triển
Các hom sắn cắt ñồng thời, nếu cây sắn giống cong, việc kẹp giữ và cắt
rất khó khăn.
1.2.2 Máy cắt hom sắn giống của Thái Lan
- Cấu tạo của máy:
Gồm khung máy, trên ñó lắp ñĩa cắt, ñĩa ñỡ hom, ống nạp hom và ống
thoát hom, trục cắt, trục cam, cơ cấu cam và ñộng cơ ñiện 0,75 kw cùng với
ñộng cơ cam 0,37 kw. ðĩa cắt ñược truyền ñộng từ ñộng cơ ñiện ñể ñạt tốc ñộ
quay trong khoảng từ 1200 ñến 1800 vg/ph; Hom sắn ñược thả vào ống nạp
liệu và ñược chặn lại bởi ñĩa ñỡ, sau ñó sẽ ñược cắt bởi ñĩa cắt. Cơ cấu cam
ñược truyền ñộng bởi ñộng cơ cam, ñiều khiển số lần cắt bởi ñĩa cắt. Máy cắt
ñược hom với ñộ dài trong khoảng từ 150 – 300 mm và năng suất cực ñại là
5034 hom/ giờ khi ñộng cơ ñiện quay với vận tốc tối ña 1800 vg/ph, ñộng cơ
cam quay với vận tốc tối ña 50 vg/ph và sử dụng ñĩa cắt lớn hơn 100 răng.
Tuy nhiên với năng suất này chất lượng cắt tương ñối kém chỉ ñạt 83,1%.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật .................
7
Hình 1.3 Máy cắt hom sắn giống của Thái Lan
a) Sơ ñồ truyền lực b) Mẫu máy cắt hom
1 – motor cam; 2 – cơ cấu cam ; 3 – trục ñĩa cắt; 4 – phễu cấp liệu;
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật .................
9CHƯƠNG II
LỰA CHỌN NGUYÊN LÝ CỦA CẤU TRÚC
MÁY CHUẨN BỊ HOM SẮN

2.1 Khảo sát các thông số hình học và cấu tạo thân cây sắn ñể cắt hom
Cây sắn giống ñược lấy từ các ruộng sắn sản xuất tốt, ñã ñủ 8 tháng
tuổi trở lên, chọn các cây khẻo mạnh, không bị nhiễm bệnh, cây có ñộ cong
vừa phải.
Cây sắn có thân gỗ mảnh khảnh. ðường kính thân phụ thuộc vào giống, ñiều
kiện ñất ñai, khí hậu và kỹ thuật trồng trọt. Thường ñường kính từ 15 – 30 mm.
Thân cây sắn ở Việt Nam có chiều cao phổ biến khoảng 2- 2,5 m. Thân
cây sắn mọc ñứng từ ñất lên, nhưng do ñiều kiện môi trường ñất ñai, khí hậu
mà nó có thể mọc thẳng ñứng hoặc nghiêng 90° - 60° so với mặt ñất (do
hướng gió hoặc ánh sáng mặt trời). Một số giống sắn có phân nhánh ở chiều
cao 1/3 hay 2/3 thân cây. Thân và cành phân thành nhiều lóng, lóng của thân
dài 1–4 cm, lóng của cành dài từ 1,7-7 cm. Sự phát triển của cành tạo nên
hình dáng của cây: có hình trụ, hình trụ dài nhưng ña số hình tròn.
2.2 Yêu cầu kỹ thuật của máy cắt hom sắn giống

lưỡi dao chỉ cắt theo hướng pháp tuyến ( chặt, bổ ), khi ñó lực cắt phải hoàn
dùng ứng suất nén ñể cắt ñứt vật thái. Còn khi cắt có trượt thì dùng ứng suất
kéo ñể kéo ñứt vật liệu, dùng ứng suất kéo ñể phá hủy vật liệu chỉ cần trị số
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật .................
11lực nhỏ hơn, nhất là các loại vật liệu có sợi, ñàn hồi thì ứng suất kéo nhỏ hơn
ứng suất nén ñáng kể, như vậy tổng lực cắt sẽ nhỏ.
Do ñó quá trình cắt thái dễ dàng hơn.
2.3.2 Những yếu tố ảnh hưởng ñến quá trình cắt bằng lưỡi dao
2.3.2.1 Áp suất cắt thái riên của cạnh sắc lưỡi dao trên vật liệu q (N/cm)
ðây là yếu tố chủ yếu ñảm bảo quá trình cắt ñứt vật liệu. Nếu gọi lực cắt
cần thiết là Q(N) và ñộ dài ñoạn lưỡi dao là
∆
S (cm) thì áp suất cắt thái riêng
ñược tính theo công thức:
S
Q
q
∆
=
, N/cm
Lực cắt cần thiết Q (N) ñược tính theo công thức:
σ
cos.
21
TTPQ
t
++=

α
: là góc hợp bởi góc ñặt dao
β
và góc mài dao
σ

σβα
+=
( Hình 2.2)
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật .................
12
Hình 2.2 Góc cắt

- Góc ñặt dao
β
phải tính toán thiết kế sao cho lớp vật liệu sau khi cắt
thì sẽ không chạm vào mặt dao, tránh ma sát vô ích, góc ñặt dao
β
cũng phải
tính toán dựa vào vận tốc thái.
- Góc mài dao
σ
ñã ñược Reznik N.E nghiên cứu và ñề xuất công thức
thể hiện ảnh hưởng ñến lực cắt thái:
σ
tgcPQ
tth

40.10.75
6,20019,0
+=
−
qVP
t

V
ậ
n t
ố
c t
ố
i
ư
u b
ằ
ng 35
÷
40 m/s.

Hình 2.3 ðồ thị phụ thuộc giữa áp suất cắt thái riêng và vận tốc dao thái

-
ð
i
ề
u ki
ệ
n tr

ắ
t theo ph
ươ
ng nghiêng s
ẽ
gi
ả
m
ñượ
c l
ự
c c
ắ
t c
ầ
n thi
ế
t và t
ă
ng ch
ấ
t l
ượ
ng c
ắ
t
so v
ớ
i c
ắ

n V
n
và thành ph
ầ
n v
ậ
n t
ố
c theo ph
ươ
ng ti
ế
p tuy
ế
n V
t
.
Góc h
ợ
p b
ở
i v
ậ
n t
ố
c tuy
ệ
t
ñố
i V và thành ph


Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật .................
14B
ằ
ng th
ự
c nghi
ệ
m vi
ệ
n s
ĩ
G
ơ
riatskin V.P
ñ
ã ch
ứ
ng minh r
ằ
ng l
ự
c c
ắ
t
gi
ả

nh s
ắ
c c
ủ
a l
ưỡ
i dao và c
ạ
nh s
ắ
c c
ủ
a t
ấ
m kê. Th
ự
c
nghi
ệ
m
ñ
ã cho th
ấ
y
ả
nh h
ưở
ng th
ể
hi

p
ñể

ñả
m b
ả
o cho N nh
ỏ
.

Hình 2.5 ðồ thị phụ thuộc của N với δ
δδ
δ

- Góc k
ẹ
p
χ
và
ñ
i
ề
u ki
ệ
n k
ẹ
p v
ậ
t li
ệ

p nh
ư
sau: xét v
ị
trí c
ạ
nh s
ắ
c AC
c
ủ
a l
ưỡ
i dao và c
ạ
nh s
ắ
c AB c
ủ
a t
ấ
m kê nh
ư
(hình 2.6), v
ớ
i các l
ự
c tác
ñộ
ng

ấ
m kê
ở
ti
ế
p
ñ
i
ể
m M
′
t
ươ
ng
ứ
ng là
N
′
và F
′
.
L
ự
c t
ổ
ng h
ợ
p do l
ưỡ
i dao là R và do t

F = Ntg
ϕ′
1
; Góc N
′
M
′
R
′
=
ϕ′
2
là góc c
ắ
t tr
ượ
t (t
ươ
ng t
ự
góc ma sát) c
ủ
a
c
ạ
nh s
ắ
c t
ấ
m kê v

χ ≤ ϕ′
1 +
ϕ′
2

Trong ñó : ϕ′
1
và ϕ′
2
- góc cắt trượt của lưỡi dao và tấm kê.
Ta cũng cần chú ý rằng trong trường hợp χ > ϕ′
1 +
ϕ′
2
thì vật liệu bị
ñẩy ra ngoài cho tới khi góc mở giảm xuống tới trị số góc kẹp χ = ϕ′
1 +
ϕ′
2

lại ñảm bảo ñiều kiên kẹp.
- Nghiên cứu việc băm chấu cạnh sắc lưỡi dao:
Nhiệm vụ của bộ phận cắt là thực hiện việc cắt cây, tùy theo yêu cầu
của công việc và ñặc ñiểm cấu trúc của từng máy, người ta lắp bộ phận cắt có
lưỡi cắt mài trơn hay băm chấu. Với các loại thân mềm cần cắt ngọt thường
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật .................
16chọn loại dao không băm chấu còn với loại thân gỗ thì người ta thường chọn