Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ Thuật 0 BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ====o0o==== LÊ KHẢ TRƯỜNG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MÁY CẮT, BĂM GỐC RẠ LIÊN HỢP TRƯỚC MÁY KÉO BÁNH HƠI CÔNG SUẤT CỠ 80 Hp LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí Mã số : 60.52.01.03 Người hướng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN XUÂN THIẾT Hà Nội - 2014 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ Thuật i LỜI CAM ðOAN Tôi cam ñoan rằng những số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa hề sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào. Tôi cam ñoan rằng mọi thông tin giúp cho việc thực hiện luận văn này ñã ñược cảm ơn và thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc Tác giả luận văn Lê Khả Trường Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ Thuật ii LỜI CẢM ƠN Trong quá trình học tập và nghiên cứu tại lớp Cao học Khóa 20 chuyên ngành kỹ thuật cơ khí, Trường ðại học nông nghiệp Hà Nội, tôi nhận ñược sự giúp ñỡ, giảng dạy nhiệt tình của các thầy cô giáo trong trường. Nhân dịp này tôi xin ñược bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới các thầy, các cô. Tôi bày tỏ lòng cảm ơn tới gia ñình bạn bè ñồng nghiệp và ñặc biệt biết ơn sâu sắc ñối với TS Nguyễn Xuân Thiết – Người thầy trực tiếp hướng dẫn và giúp ñỡ tôi trong thời gian thực hiện luận văn. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy, PGS. TS. Lương Văn Vượt; T.S Lê Minh Lư; ThS. ðặng ðình Trình ñã tận tình hướng dẫn tôi hoàn thành ñề tài nghiên cứu này. Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể giáo viên Bộ môn Cơ học kỹ thuật, Khoa cơ ñiện, Ban quản lý ñào tạo Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội ñã giúp ñỡ và tạo ñiều kiện cho tôi trong quá trình học tập và hoàn thành ñề tài này. Trong quá trình thực hiện ñề tài , bản thân tôi ñã có nhiều cố gắng, song không tránh khỏi thiếu sót, tôi rất mong tiếp tục nhận ñược các ý kiến ñóng góp của các thầy giáo, cô giáo và các ñồng nghiệp ñể ñề tài nghiên cứu của tôi ñược hoàn thiện hơn. Tác giả Lê Khả Trường Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ Thuật iii MỤC LỤC LỜI CAM ðOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH ẢNH v DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vii DANH MỤC BẢNG viii ðẶT VẤN ðỀ 1 NỘI DUNG LUẬN VĂN BAO GỒM 2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 3 1.1 Tình hình khai thác và sử dụng gốc rạ trên thế giới. 3 1.2 Tình hình khai thác và sử dụng rơm rạ ở Việt Nam 3 1.3 Một số máy thu hoạch rơm rạ 6 1.4 Một số nguyên lý máy cắt thái rơm rạ 12 CHƯƠNG 2: ðỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 15 2.1 ðối tượng nghiên cứu: 15 2.1.1 ðặc ñiểm cơ lý tính của cây rạ ñối với máy cắt băm gốc rạ 15 2.1.2 Cơ sở lý thuyết quá trình cắt thái [4] 16 2.1.3 Yêu cầu ñặt ra ñối với máy 28 2.1.4 Xây dựng mô hình nguyên lý cấu tạo của máy 29 2.1.5 Nguồn ñộng lực cung cấp cho máy 30 2.2. Phương pháp nghiên cứu 32 2.2.1 Phương pháp thu thập thông tin và xử lý thông tin 32 2.2.2 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 32 2.2.3 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 32 2.2.4 Phương pháp xư lý số liệu thí nghiệm 33 CHƯƠNG 3 : TOÁN THIẾT KẾ MỘT SỐ BỘ PHẬN LÀM VIỆC CHÍNH CỦA MÁY 34 3.1 Tính toán thiết kế bộ phận cắt 35 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ Thuật iv 3.2 Tính toán thiết kế cánh gạt 44 3.3 Tính thiết kế bộ phận băm 45 3.3.1 Nguyên lý làm việc và cấu tạo của bộ phận băm 45 3.3.2 Tính toán xác ñịnh biên dạng của dao băm cố ñịnh 46 3.4 Ảnh hưởng của khe hở tới chất lượng cắt 48 3.5 Thí nghiệm xác ñịnh thông số ñộng học của bộ phận băm 49 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ KHẢO NGHIỆM MÁY 55 4.1 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 55 4.1.1 Tính toán thiết kế hệ thống thủy lực 55 4.1.2 Thiết kế bộ phận truyền ñộng trung gian 60 4.1.3 Thiết kế bộ phận cắt băm gốc rạ 62 4.1.4 Thiết kế cơ cấu treo 62 4.2 CHẾ TẠO VÀ LẮP ðẶT 63 4.3 THỬ NGHIỆM MÁY 67 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ Thuật v DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Ủ rơm rạ trên ñồng làm phân bón 4 Hình 1.2 Ủ rơm rạ trồng nấm rơm 5 Hình 1.3 Rơm rạ dùng làm thức ăn gia súc 5 Hình 1.4 Rơm rạ ñược ñốt ngay trên ñồng 5 Hình 1.5 Máy cắt gốc rạ kiểu tông ñơ 6 Hình 1.6 Máy gặt tuốt liên hợp 6 Hình 1.7 Liên hợp máy cắt gốc rạ và ñóng kiện SR1231CX 7 Hình 1.8 Liên hợp máy thu gom ñóng kiện vuông 7 Hình 1.9 Máy thu gom và ñóng kiện trên ñồng 8 Hình 1.10 Máy băm kiện rơm rạ 8 Hình 1.11 Máy phạt gốc rạ ba tầng băng dao 9 Hình 1.12 Máy phạt gốc rạ dạng ñĩa 10 Hình 1.13 Máy cắt lúa ñeo vai 11 Hình 1.14 Máy băm rơm rạ 9Z -9A 11 Hình 1.15 Nguyên lý máy cắt thái dạng ñĩa 12 Hình 1.16 Nguyên lý máy cắt thái dạng trống 13 Hình 2.1 Hình dạng cây rạ 15 Hình 2.2 Phương pháp xác ñịnh hệ số ma sát 16 Hình 2.3 Tác dụng cắt thái của lưỡi dao 17 Hình 2.4 Tác dụng cắt trượt giảm chiều rộng lát thái 18 Hình 2.5 Sơ ñồ quá trình cắt thái bằng lưỡi dao 19 Hình 2.6 Cạnh sắc lưỡi dao 20 Hình 2.7 Phân tích vận tốc của các ñiểm M 20 Hình 2.8 Phân tích lực tương tác giữa lưỡi dao và vật liệu 22 Hình 2.9 Dụng cụ ño lực và áp suất cắt riêng 24 Hình 2.10 Tác dụng giảm lực cắt thái pháp tuyến 0 <τ ≤ ϕ’ 25 Hình 2.11 ðồ thị phụ thuộc δ với N 26 Hình 2.12 Góc kẹp χ 26 Hình 2.13 Sơ ñồ nguyên lý máy cắt, băm gốc rạ kiểu trống 29 Hình 2.14 Hình dáng tổng thể máy kéo MTZ 8 31 Hình 2.15 Máy kéo bánh lốp MTZ 80 31 Hình 3.1 Mô nguyên lý máy cắt, băm gốc rạ 34 Hình 3.2 Sơ ñồ bố trí các máy công tác trên máy kéo 35 Hình 3.3 Mô hình bộ phận cắt 35 Hình 3.4 Dao cắt 36 Hình 3.5 Quỹ ñạo chuyển ñộng của ñĩa dao 37 Hình 3.6 Sơ ñồ ñộng học của ñĩa dao 38 Hình 3.7 Quỷ ñạo chuyển ñộng 39 Hình 3.8 Tấm kê 42 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ Thuật vi Hình 3.9 Họa hình tính toán tấm kê 43 Hình 3.10 Hình dạng kết cấu tấm kê 44 Hình 3.11 Bố trí cánh gạt trên trống 45 Hình 3.12 Sơ ñồ nguyên lý làm việc của bộ phận băm 46 Hình 3.13 Vận tốc tại ñiểm M của dao vào vật thái 47 Hình 3.14 Biên dạng dao băm với ϕ =30 0 48 Hình 3.15 Ảnh hưởng của khe hở ñến chất lượng cắt 49 Hình 3.16 Mô hình thí nghiệm bộ phận băm 49 Hình 3.17 Bộ phận băm kiểu trống nằm ngang thí nghiệm 50 Hình 3.18 Mô hình băng tải cấp liệu 50 Hình 3.19 Bộ phận băm 51 Hình 3.20 Hệ thống thiết bị ño mô mem – công suất 52 Hình 3.21 Sơ ñồ chuyển ñổi tín hiệu 52 Hình 3.21 Bố trí thiết bị ño trên dàn thí nghiệm 53 Hình 3.22 ðồ thị quan hệ 54 Hình 4.1 Sơ ñồ nguyên lý ñiều khiển mô tơ thủy lực 55 Hinh 4.2 Van phân phối ñiều khiển bằng tay 56 Hình 4.3 ðường ñặc tính của bơm MAP 50 57 Hình 4.4 Bơm thủy lực MAP 80 57 Hình 4.5 Thông số hình học của bơm MAP 80 58 Hình 4.6 Nguyên lý hoạt ñộng của van an toàn tác ñộng trực tiếp 58 Hình 4.7 Sơ ñồ ñiều khiển xi lanh ñiều chỉn góc cắt 59 Hình 4.8 Xi lanh thủy lực 60 Hình 4.9 Bộ truyền bánh răng 60 Hình 4.10 Bộ truyền ñai 61 Hình 4.11 Máy cắt băm gốc rạ 62 Hình 4.12 Cơ cấu treo 62 Hình 4.13 Tấm kê cắt 63 Hình 4.14 ðĩa lắp dao 63 Hình 4.15 Trống dao 64 Hình 4.16 Ổ ñỡ 64 Hình 4.17 Trục truyền ñộng 65 Hình 4.18 Dao băm cố ñịnh 65 Hình 4.19 Khung máy 66 Hình 4.20 Lắp ñặt tổng thể máy 66 Hình 4.21 Cơ cấu treo 69 Hình 4.22 Cơ cấu ñiều chỉnh góc cắt 70 Hình 4.23 Máy cắt băm gốc rạ liên hợp trên máy kéo bánh lốp 70 Hình 4.24 Máy cắt băm gốc rạ làm việc 71 Hình 4.25 Các hình ảnh về thu thập số liệu và ño ñạc số liệu 71 Hình 4.26 Hình ảnh về thu thập và ño ñạc, xử lý số liệu 72 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ Thuật vii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT TT KÝ HIỆU TÊN GỌI ðƠN VỊ 1 H Chiều cao cây rạ mm 2 a Khoảng cách giữa các dao cố ñinh mm 3 V m Vận tốc tiến của máy m/s 4 α Góc nghiêng tấm kê ðộ 5 θ c Góc nghiêm của thân cây rạ ðộ 6 σ n Ứng suất nén N/cm 2 7 σ k Ứng suất kéo N/cm 2 8 F Diện tích cắt thái Cm 2 9 q Áp suất riêng N/cm 10 e ðộ sắc Mm 11 T Lực ma sát N 12 V Vận tốc cắt m/s 13 f Hệ số ma sát 14 τ Góc trượt ðộ 15 ϕ ’ Góc cắt trượt ðộ 16 Bg Bề rộng cánh gạt mm 17 Lg Chiều dài cánh gạt mm 18 D 0 ðường kính trống mm 19 D (D 2 ) ðường kính ñỉnh dao mm 20 N,z Số cánh gạt, số dao trên ñĩa dao 21 n Số vòng quay trống v/phút 22 L Chiều dài cắt mong muốn mm 23 δ Khe hơ cắt mm 24 Ne Chi phí năng lượng riêng Kw.s/kg 25 x Chất lượng cắt % 26 q Lượng cung cấp Kg/s 27 XYZ Hệ tọa ñộ ðề các 28 ξηζ Hệ tọa ñộ tâm 29 B max ðộ lớn của vòng thắt mm 30 C max chiều cao khối rạ cắt mm 31 V s Vân tốc dai ñĩa dao m/s 32 λ Hệ số ñộng học của ñĩa dao 33 k Hệ số kích thước hình học của ñĩa dao Rad/s 34 ω Vận tốc góc 35 h Chiều cao dao cắt mm Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ Thuật viii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Bảng thông số kỹ thuật của máy cắt gốc rạ 3 tầng dao 10 Bảng 1.2 Bảng thông số kỹ thuật của máy băm rơm rạ 9Z – 9A 11 Bảng 2 Một số thông số hình học của máy MTZ 80 31 Bảng 3 Biến thiên góc kẹp γ 44 Bảng 4.1 Bảng các thông số kỹ thuật của máy cắt băm gốc rạ 67 Bảng 4.2 Chất lượng băm của máy 68 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ Thuật 1 ðẶT VẤN ðỀ Nước ta là một nước có nền nông nghiệp lâu ñời chủ ñạo là cây lúa nước và một số hoa màu khác. Hiện nay cả nước có khoảng 7.4 triệu ha diện tích trồng lúa hai vụ, diện tích tập trung chủ yếu là ñồng bằng Sông cửu long và ñồng bằng sông Hồng, sản lượng cả nước ñạt 38.89 triệu tấn năm, ñảm bảo an ninh lương thực cho cả nước và vươn lên hàng thứ 2 trên thế giới về sản lượng gạo xuất khẩu. Cùng với ñó cho một lượng lớn khổng lồ rơm rạ và ñược xem là phế liệu nông nghiệp, ít giá trị phần lớn nông dân ñều ñốt bỏ sau khi thu hoạch, rơm rạ thường ñược ñốt trên ñồng, chỉ một phần nhỏ ñược sử dụng làm thức ăn chăn nuôi, chất ñốt hay trồng nấm, ủ làm phân bón, làm thức ăn cho gia súc. Nông dân thường ñốt rơm rạ trên ñồng sớm ñể gieo sạ vụ lúa xuân hè hoặc sạ lấp vụ thu ñông Việc ñốt rơm rạ gia tăng trong những năm gần ñây do giá thành nấm rơm sụt giảm, người làm nấm rơm không còn mặn mà với việc thu mua rơm rạ của nông dân nên rơm rạ trở thành gánh nặng cho nông dân trước khi cần giải phóng mặt ñồng cho vụ tiếp theo mà ñòi hỏi xuống giống nhanh, giải phóng rơm rạ trước khi mùa mưa xuống, vì nếu gặp mưa mà chưa giải phóng hết rơm rạ trên ñồng thì việc làm ñất và xuống giống càng trở nên phức tạp, lượng lớn rơm rạ chưa phân hủy hết sẽ làm ánh hưởng ñến cây lúa non như sinh trưởng phát triển và nhiều sâu bệnh Một yêu cầu ñặt ra là cần phải có một thiết bị máy giúp cắt và làm nhỏ gốc rạ giải phóng mặt ñồng nhanh và khắc phục ñược nhược ñiểm mùa vụ nêu trên. Xuất phát từ những yêu cầu cấp thiết từ thực tiễn nêu trên ñược sự hướng dẫn của thầy TS. Nguyễn Xuân Thiết chúng tôi thực hiện ñề tài “Nghiêu cứu thiết kế máy cắt, băm gốc rạ liên hợp trước máy kéo bánh hơi công suất cỡ 80 Hp” [...]... s máy thu ho ch rơm r M t s lo i máy và thi t b x lý rơm r trên th gi i: Máy c t g c r : + Máy c t g c r ki u tông ñơ Hình 1.5 Máy c t g c r ki u tông ñơ Máy c t g c r ki u tông ñơ ñư c s d ng Trung Qu c và Nga và nhi u nư c khác Máy có ưu ñi m là k t c u ñơn gi n, d dàng liên h p trên các máy kéo bánh hơi, máy có kh năng c t r nhưng không băm g c r thành ño n ng n Máy g t tu t liên h p: Hình 1.6 Máy. .. Qu c Máy th c hi n ñ ng th i hai nhi m v là c t và thu gom ñóng ki n Máy c t g c r theo nguyên lý c t có kê kiêu c t tông ñơ Máy có giá thành cao Máy ñóng ki n rơm r trên ñ ng Hình 1.9 Máy thu gom và ñóng ki n trên ñ ng Máy thu gom ñóng ki n rơm r trên ñ ng ñư c liên h p sau máy kéo bánh l p, có ch c năng là thu gom rơm r và ñóng ki n trên ñ ng Máy ñư c s d ng nhi u các nư c châu Âu, Châu ÚC Máy băm. .. máy c t g c r và ñóng ki n SR1231CX Liên h p máy SR1231CX là máy c t g c r theo nguyên lý c t có kê ki u tông ñơ Máy xu t x Nh t B n Máy th c hi n ñ ng th i hai nhi m v là c t và thu gom ñóng ki n, máy có k t c u hi n ñ i, ch t lư ng làm vi c t t, tuy nhiên có giá thành cao Liên h p máy thu gom ñóng ki n vuông Hình 1.8 Liên h p máy thu gom ñóng ki n vuông 7 Liên h p máy c t và thu gom g c r ñóng ki n... p 3 dao ph m S n ph m ñư c máy phun ra trong bán kính 9t/h 3,5 t / h 4t/h 3,5 t / h 4t/h 3t/h 12,18, 25, 35(mm) 10 ~ 15 (m) Máy băm thái rơm r 9Z -9A ho t ñ ng theo nguyên lý băm thái d ng ñĩa, máy dung ñ băm thái thân cây ngô, rơm r , c khô, c voi, v cây, bã mía v i ñ dài do n băm là 25mm b ph n băm ñư c l p 3 dao trên ñĩa và máy có th phun s n ph m ra xa t 10m ñ n 25m, máy làm vi c tĩnh t i, không... công ngh vào s n su t, di n tích ñ t tr ng lúa ngày m t gi m ñi chúng ta c n ph i s d ng hi u qu ñ t tr ng lúa, vi c gi i phóng m t ñ ng s m, băm nh rơm r vùi l p trên m t ñ ng là c p thi t nh m gi m ô nhi m môi trư ng do ñ t rơm r , c i t o ñư c ñ c tính lý hóa c a ñ t, gi m chi phí, tăng hi u qu kinh t cho nông dân Do v y vi c “NGHIÊN C U THI K CH T O MÁY MÁY C T BĂM G C R LIÊN H P TRÊN MÁY KÉO BÁNH... C R LIÊN H P TRÊN MÁY KÉO BÁNH HƠI 80 Hp là c p thi t phù h p v i ch trương chính sách c a nhà nư c v phát tri n công nghi p hóa hi n ñ i hóa nông nghi p nông thôn 14 CHƯƠNG 2: ð I TƯ NG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C U 2.1 ð i tư ng nghiên c u: 2.1.1 ð c ñi m cơ lý tính c a cây r ñ i v i máy c t băm g c r Cây r là ñ i tư ng tác ñ ng chính t i các b ph n làm vi c c a máy c t băm g c r , do v y các ñ c tính... 10 + Máy c t lúa ñeo vai Hình 1.13 Máy c t lúa ñeo vai Máy thu ho ch lúa ñeo vai ho t ñ ng theo nguyên lý c t không kê Máy c u t o g m m t ñ ng cơ xăng 1,9 kw truy n chuy n ñ ng cho ñĩa dao ñư ng kính 145mm v i v n t c là 6500 vòng/phút thông qua m t ng thép trên ông thép có l p tay c m Năng su t c a máy th p không an toàn cho ngư i v n hành … + Máy băm rơm r khô ki u ñĩa dao 9Z -9A Hình 1.14 Máy băm. .. t tu t liên h p 6 Máy g t tu t liên h p có kh năng c t sát g c cây lúa( b ph n c t ho t ñ ng theo nguyên lý c t có kê ki u c t tông ñơ), sau khi thu ho ch tu t h t, thân cây lúa ñư c ñưa qua b ph n băm nh và r i ra trên m t ñ ng làm phân bón, tăng ñ ñ x p cho ñ t Máy ñư c s d ng nhi u m các nư c ðông Á như Hàn Qu c, Nh t b n, Trung Qu c… Liên h p máy c t g c r và ñóng ki n Hình 1.7 Liên h p máy c t... ph n an toàn cho ngư i s d ng Do v y máy c t băm g c r ph i ñư c thi t k sao cho kh c ph c ñư c các như c ñi m c a các lo i máy trên Ta th y các máy c t rơm r thư ng s d ng nguyên lý c t có kê ki u tông ñơ v i dao c t có b r ng dao 76,2mm, dao có ch u, các máy dung ñ băm thái rơm r thư ng là máy c t d ng tr ng ho c máy c t d ng ñĩa v i t c ñ c t c a dao ≥ 15m/s Qua nghiên c u t ng quan ta th y vi c s... các nư c châu Âu, Châu ÚC Máy băm ki n rơm r Hình 1.10 Máy băm ki n rơm r 8 Máy dùng ñ băm ki n rơm r ñư c thu gom ngoài ñ ng làm th c ăn cho gia súc, làm phân bón, ph gia gi m, m cho cây tr ng, làm ch t ñ t …., máy g m các dao có ch u v i b r ng dao 76,2mm l p trên các ñĩa dao b trí song song M t s máy c t băm g c r Vi t Nam Nhu c u v máy c t băm g c r ph c v m c ñích gi i phóng m t ñ ng ngay càng . NGHIỆP HÀ NỘI ====o0o==== LÊ KHẢ TRƯỜNG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ MÁY CẮT, BĂM GỐC RẠ LIÊN HỢP TRƯỚC MÁY KÉO BÁNH HƠI CÔNG SUẤT CỠ 80 Hp LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Chuyên ngành:. hướng dẫn của thầy TS. Nguyễn Xuân Thiết chúng tôi thực hiện ñề tài “Nghiêu cứu thiết kế máy cắt, băm gốc rạ liên hợp trước máy kéo bánh hơi công suất cỡ 80 Hp Học viện Nông. số máy thu hoạch rơm rạ Một số loại máy và thiết bị xử lý rơm rạ trên thế giới:  Máy cắt gốc rạ: + Máy cắt gốc rạ kiểu tông ñơ Hình 1.5 Máy cắt gốc rạ kiểu tông ñơ Máy cắt gốc rạ kiểu