Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Sự chuyển dịch cơ cấu kinh tế tại Việt Nam làm gia tăng tỷ trọng lao động trong các ngành phi nông nghiệp, dẫn đến tình trạng khan hiếm nguồn nhân lực lao động thủ công trong sản xuất nông nghiệp và chăn nuôi. Đồng thời, ngành chăn nuôi gia súc lớn (đặc biệt là bò thịt và bò sữa) đang chuyển dịch mạnh mẽ từ quy mô nông hộ nhỏ lẻ sang mô hình trang trại tập trung. Nhu cầu sử dụng thức ăn thô xanh, chủ yếu là cỏ voi (Pennisetum purpureum) và thân cây ngô, tăng cao. Việc thu hoạch và chế biến cỏ voi bằng phương pháp thủ công hoặc công cụ thô sơ bộc lộ nhiều nhược điểm: tốn nhiều thời gian, năng suất thấp, chi phí nhân công cao, chất lượng đoạn cắt không đồng đều và khó chủ động nguồn thức ăn ủ chua dự trữ. Do đó, cơ giới hóa đồng bộ khâu thu hoạch, băm nhỏ và nạp liệu cỏ tươi trực tiếp trên đồng ruộng là yêu cầu cấp thiết.

Đồ án đặt ra 5 mục tiêu nghiên cứu cụ thể:

  1. Tìm hiểu chức năng, nguyên lý, cơ cấu điều khiển và mô hình của máy cắt cỏ, băm cỏ và thổi cỏ tập trung vào một vị trí nhất định.
  2. Cải tiến, nâng cấp các kết cấu, nguyên lý của máy dựa trên mô hình nghiên cứu trước đó nhằm phù hợp với điều kiện sản xuất thực tiễn.
  3. Mô hình hóa thiết kế 3D hệ thống máy bằng phần mềm Autodesk Inventor 2014.
  4. Tính toán, thiết kế hoàn chỉnh hệ thống truyền động và các cụm kết cấu cơ khí của máy cắt, băm và thổi cỏ.
  5. Gia công chế tạo, lắp ráp và chạy thực nghiệm kiểm chứng máy trên đồng cỏ thực tế.

Nhiệm vụ kỹ thuật và các thông số ban đầu của đề tài bao gồm:

  • Thiết kế máy liên hợp gá lắp bên hông máy cày (máy kéo 4 bánh Shibaura SD3000A).
  • Khai thác nguồn động lực từ trục trích công suất (PTO) của máy cày với thông số 30 Hp (22,38 kW) tại vận tốc quay 2700 vòng/phút.
  • Yêu cầu sản phẩm: Chiều dài đoạn cỏ băm đạt từ 3 đến 5 cm, năng suất làm việc đạt 10 tấn/giờ.

Đối tượng nghiên cứu của đồ án là cây cỏ voi thu hoạch tại các trang trại; các nguyên lý cắt thái, băm nghiền và vận chuyển luồng hạt rời bằng khí động học; kết cấu máy cắt, băm, thổi cỏ voi liên hợp; và công cụ mô phỏng động học Autodesk Inventor 2014. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào việc tính toán, thiết kế, cải tiến và chế tạo máy cắt băm cỏ voi quy mô vừa và nhỏ phục vụ trang trại chăn nuôi bò tại khu vực Bà Rịa - Vũng Tàu và Đông Nam Bộ.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết cắt thái vật liệu nông nghiệp của Viện sĩ V. P. Gơriatskin (V. P. Goryachkin) và các nghiên cứu tiếp nối của Viện sĩ N. Reznik, kết hợp lý thuyết khí động học buồng băm:

  • Lý thuyết cắt thái có trượt: Phân tích quá trình cắt vật liệu thực vật có thớ sợi đàn hồi bằng lưỡi dao phẳng. Khi lưỡi dao chuyển động nghiêng hợp với phương pháp tuyến góc trượt $\tau > 0$, tác dụng cưa của các vi răng cưa trên cạnh sắc phát huy hiệu quả, đồng thời bề rộng lát cắt giảm ($b_p = b_n \cos\tau$). Lực cắt cần thiết giảm đáng kể so với cắt chặt bổ thuần túy theo quy luật thực nghiệm: $S = A e^{-N}$ hoặc $N^3 S = C^{te}$ (trong đó $N$ là lực cắt, $S$ là độ dịch chuyển của dao).
  • Các thông số hình học và chế độ cắt:
    • Áp suất cắt riêng: $q = Q/S$ (N/cm) hoặc $q = S \cdot \sigma_c$. Khi cắt không trượt ($\tau = 0$), áp suất riêng đối với rơm rạ là $50 - 120\text{ N/cm}$, rau cỏ tươi là $40 - 80\text{ N/cm}$, củ quả là $20 - 40\text{ N/cm}$.
    • Góc mài dao sắc $\sigma = 12^\circ - 15^\circ$; góc mài tấm kê $\sigma = 25^\circ - 30^\circ$; góc cắt tổng quát $\alpha = \beta + \sigma$ (với $\beta$ là góc đặt dao).
    • Độ sắc cạnh dao $e$: Đạt tối ưu ở mức $20 - 40,\mu\text{m}$, không được vượt quá $100,\mu\text{m}$ (trên $100,\mu\text{m}$ dao bị cùn, lực cản nén tăng đột biến).
    • Vận tốc cắt tối ưu của dao băm: $v = 35 - 40\text{ m/s}$.
    • Khe hở giữa lưỡi dao và tấm kê: $\delta \le 1\text{ mm}$ nhằm tránh hiện tượng bẻ gập thân cỏ làm nát và nghẹt vật liệu.
    • Điều kiện kẹp chặt vật thái: Góc kẹp $\chi$ giữa dao và tấm kê phải thỏa mãn điều kiện $\chi \le \phi_1' + \phi_2'$ (với dao đĩa $\chi = 40^\circ - 50^\circ$, dao tang trống $\chi = 24^\circ - 30^\circ$).
    • Ảnh hưởng của độ ẩm cỏ ($W%$): Khi độ ẩm thấp ($8 - 15%$), áp suất riêng cắt tăng dần; khi $W > 15%$, áp suất riêng cắt giảm.
  • Lý thuyết khí động học và trường vận tốc xoáy trong buồng băm:
    • Vận tốc dòng khí cần thiết để thổi vụn cỏ tươi ra khỏi miệng vòi phun phải đạt $v > 50\text{ m/s}$ do ma sát ướt giữa các vụn cỏ và thành buồng băm rất lớn.
    • Khe hở mặt đầu cánh dao với vỏ buồng băm tối ưu ở mức $1,6\text{ mm}$ (theo công trình của Dr. Martin Roberge, Đại học Macdonald Campus of McGill).
    • Cân bằng năng lượng buồng băm bao gồm: $E_1$ (năng lượng cắt và va đập), $E_2$ (năng lượng đẩy cỏ ly tâm ra ngoài cánh dao), $E_3$ (năng lượng duy trì vận tốc ổn định của cánh dao), $E_4$ (năng lượng thổi luồng vụn cỏ qua họng phun).

Phương pháp nghiên cứu bao gồm:

  • Phương pháp nghiên cứu tài liệu: Tổng hợp các tiêu chuẩn kỹ thuật máy nông nghiệp, khảo sát số liệu chăn nuôi từ FAO (2005) và Niên giám thống kê (2005), phân tích thông số kỹ thuật các dòng máy cắt băm công nghiệp.
  • Phương pháp thực nghiệm: Đo đạc và khảo nghiệm dãy tốc độ quay của đĩa dao băm, kiểm tra lực cuốn của cụm rulô kẹp liệu trên mô hình máy thử nghiệm.
  • Phương pháp phân tích - tổng hợp: Phân tích động học, động lực học các cơ cấu truyền động cơ khí để lựa chọn phương án tối ưu.
  • Phương pháp mô hình hóa và thiết kế 3D: Thiết kế chi tiết, mô phỏng động học và lắp ráp trên phần mềm Autodesk Inventor 2014.
  • Phương pháp kiểm nghiệm thực tế: Gia công máy hoàn chỉnh và chạy thử tải trực tiếp tại ruộng cỏ voi.

Nguồn dữ liệu tham khảo xuất phát từ các khảo sát thực tế tại Bà Rịa - Vũng Tàu, số liệu kỹ thuật từ Công ty TNHH TM Cao Thái, kết hợp thông số các dòng máy nhập khẩu: Kurihara MC1200 (Nhật Bản), TQ9Z-30, TQ9Z-2,5, 9QSD-1200, 9QSD-900 (Trung Quốc) và mô hình máy băm nông hộ của tác giả Nguyễn Văn Xưởng.

Thiết kế và chế tạo máy cắt và băm cỏ voi

Hệ thống máy được thiết kế dưới dạng liên hợp máy kéo - máy công tác treo bên hông máy cày Shibaura SD3000A, nhận chuyển động từ trục trích công suất PTO ($N = 22,38\text{ kW}$, $n = 2700\text{ vòng/phút}$). Hệ thống cơ khí gồm 5 cụm bộ phận chính:

  1. Khung máy và liên kết: Kết cấu khung hàn từ thép định hình chịu lực, trang bị khớp nối bản lề, gân tăng cứng và hệ thống thanh giằng liên kết cứng vững với sườn máy cày.
  2. Cụm cắt và cuốn cỏ ban đầu: Gồm rulô cuốn phía trước và cụm dao cắt dạng đĩa quay hoặc răng cắt chuyên dụng nhằm cắt đứt gốc cỏ sát mặt đất (chiều cao cắt $\le 150\text{ mm}$) và ngả thân cỏ định hướng vào họng nạp.
  3. Cụm rulô kẹp và cấp liệu: Gồm các cặp rulô kẹp có răng khía, dẫn động cưỡng bức thông qua hệ thống lò xo nén và rãnh trượt điều chỉnh tự động khe hở theo mật độ lớp cỏ cấp vào, duy trì lực ép cố định để đẩy cỏ vào mặt phẳng băm mà không bị trượt lùi.
  4. Cụm băm và tạo luồng khí thổi: Cơ cấu đĩa dao băm gắn lưỡi dao phẳng vát một bên kết hợp cánh quạt thổi gió cao áp. Khi đĩa quay với tốc độ cao, dao băm phối hợp với tấm kê để thái nhỏ đoạn cỏ $3 - 5\text{ cm}$, đồng thời các cánh gạt tạo trường vận tốc xoáy ly tâm đẩy luồng cỏ vụn đạt vận tốc trên $50\text{ m/s}$.
  5. Họng phun và vòi dẫn cỏ: Vòi phun có tiết diện uốn lượn khí động học, có cơ cấu xoay điều chỉnh hướng xả liệu trực tiếp vào thùng chứa phụ hoặc rơ-moóc kéo theo sau.
  6. Hệ thống truyền động động lực: Phân phối công suất từ trục PTO qua khớp nối các-đăng đến hộp giảm tốc chính (bánh răng nón và bánh răng trụ), sau đó chia thành 2 nhánh:
    • Nhánh truyền động tốc độ cao: Bộ truyền đai thang dẫn động trục đĩa dao băm.
    • Nhánh truyền động mô-men xoắn lớn: Hệ thống các bộ truyền xích dẫn động trục dao cắt và các trục rulô kẹp cuốn cỏ (trục 1 đến trục 8).

Cải tiến trọng tâm trong thiết kế là xử lý triệt để hiện tượng nghẹt cỏ ở khu vực $3/4$ đáy buồng băm: Thay đổi biên dạng đáy vỏ buồng từ dạng tròn đều sang biên dạng mở rộng tiếp tuyến tại cửa xả, đặt miệng họng phun tiếp tuyến với quỹ đạo mép cánh dao nhằm giảm thiểu khe hở chết, loại bỏ dòng xoáy quẩn và giảm tối đa lực cản ma sát ướt.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan nghiên cứu đề tài

Trình bày tổng quan về tình hình chăn nuôi trâu bò tại Việt Nam (toàn quốc có 3.404 trang trại chăn nuôi bò vào năm 2005, trong đó miền Nam chiếm $68,74%$; đàn bò đạt 6,72 triệu con vào năm 2007). Phân tích đặc điểm nông học của cỏ voi giống VA06 (sinh khối đạt $240 - 500\text{ tấn/ha/năm}$, chu kỳ thu hoạch $40 - 45\text{ ngày/lứa}$, nếu cắt muộn thân bị hóa gỗ giảm tỷ lệ tiêu hóa) và quy trình ủ chua thức ăn xanh với $2 - 4%$ rỉ mật và $1 - 2%$ muối. Khảo sát các mẫu máy hiện hành: máy băm nông hộ Nguyễn Văn Xưởng ($2,5\text{ kW}$, năng suất $1,6 - 1,8\text{ tấn/h}$), máy Kurihara MC1200 (Nhật Bản, kéo theo máy $30 - 100\text{ HP}$), máy TQ9Z-30 ($30\text{ kW}$, năng suất $30\text{ tấn/h}$ ngô tươi), máy TQ9Z-2,5 ($4\text{ kW}$, $2,5\text{ tấn/h}$) và dòng máy cắt liên hợp 9QSD-1200/9QSD-900 ($40 - 88\text{ kW}$, năng suất $15 - 20\text{ tấn/h}$). Xác định các mục tiêu kỹ thuật cần giải quyết của đồ án.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Xây dựng cơ sở cơ học cho quá trình cắt thái nông sản và khí động học buồng băm:

  • Thiết lập mô hình tiếp xúc giữa lưỡi dao sắc, tấm kê và cọng cỏ; chứng minh sự giảm lực cắt khi cắt có trượt ($N = P_1 + T_1 + T_2 \cos\sigma$ và $N_{th} = P_t + c\tan\sigma$).
  • Đưa ra các giá trị áp suất cắt riêng $q$, vận tốc cắt tối ưu ($35 - 40\text{ m/s}$), khe hở dao - tấm kê ($\delta \le 1\text{ mm}$), góc mài dao $\sigma = 12^\circ - 15^\circ$, góc mài tấm kê $\sigma = 25^\circ - 30^\circ$, điều kiện góc kẹp $\chi \le \phi_1' + \phi_2'$.
  • Phân tích trường vận tốc xoáy, hiện tượng nén ép gây nghẹt tại vùng họng thoát, thiết lập điều kiện khe hở tối ưu $1,6\text{ mm}$ giữa cánh gạt và vỏ thùng băm cùng yêu cầu vận tốc luồng khí thổi $> 50\text{ m/s}$.

Chương 3: Những vấn đề tồn tại trong đề tài nghiên cứu trước - Quá trình thực nghiệm - Phương hướng và các giải pháp thiết kế mới

Phân tích các lỗi kỹ thuật trên mô hình thế hệ trước:

  • Lỗi kết cấu họng dẫn và buồng băm khiến cỏ bị dồn ứ, kẹt cứng tại góc $3/4$ buồng dao do biên dạng thùng chưa tối ưu và khe hở mép dao quá lớn.
  • Bố trí bộ truyền xích và các trục rulô cuốn chưa đủ lực kẹp khi mật độ cỏ dày.
  • Tiến hành thực nghiệm xác định dãy tốc độ quay hợp lý của đĩa dao băm và khả năng bám cuốn của rulô cấp liệu.
  • So sánh các phương án kết cấu: Lựa chọn phương án dao cắt sơ bộ dạng đĩa quay tròn thay cho dao tịnh tiến qua lại; chọn dao băm bản phẳng gắn trên đĩa quay thay cho dao tang trống để tích hợp trực tiếp cánh quạt thổi cỏ.
  • Đề xuất các giải pháp cải tiến biên dạng đáy thùng, góc nghiêng họng phun, cơ cấu lò xo nén trên rãnh trượt của rulô kẹp và bố trí hệ thống bản lề kết nối.

Chương 4: Thiết kế tính toán máy cắt và băm cỏ

Thực hiện chuỗi tính toán kỹ thuật hoàn chỉnh:

  • Tính toán phân phối công suất, tỷ số truyền, tốc độ quay và mô-men xoắn trên 8 trục công tác từ nguồn động lực PTO $22,38\text{ kW}$.
  • Tính toán bộ truyền đai thang dẫn động trục dao băm tốc độ cao: Chọn loại đai, xác định đường kính bánh đai, khoảng cách trục, số đai và lực căng đai.
  • Tính toán độ bền các bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc chính: Bộ truyền bánh răng nón răng thẳng và bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng.
  • Tính toán các bộ truyền xích: Bộ truyền xích từ trục 1 sang trục 2, xích từ trục 3 sang trục 5, và xích từ trục 3 sang trục 6 của cụm rulô cuốn/kẹp liệu.
  • Tính toán thiết kế trục theo điều kiện bền uốn - xoắn đồng thời, vẽ biểu đồ nội lực (mô-men uốn $M_x, M_y$, mô-men xoắn $M_z$) cho các trục từ trục 1 đến trục 8; tính toán kiểm nghiệm và lựa chọn ổ lăn đỡ trục.

Chương 5: Chế tạo và kiểm nghiệm máy

Trình bày quy trình chế tạo, gia công chi tiết cơ khí tại xưởng sản xuất (tiện trục, phay then, cắt laser biên dạng cánh dao/đĩa dao, hàn kết cấu khung bệ và vỏ thùng). Lắp ráp hoàn chỉnh các cụm cơ cấu lên máy cày Shibaura SD3000A. Tiến hành kiểm nghiệm vận hành không tải và có tải trên đồng cỏ voi thực tế để đánh giá độ êm dịu truyền động, khả năng cắt đứt gốc, chất lượng đoạn băm và độ ổn định của luồng thổi xả liệu ra thùng chứa.

Kết quả và đóng góp

Thông số / Đặc tính Máy thiết kế của đồ án Máy cắt cỏ 9QSD-900 (Trung Quốc) Máy băm TQ9Z-30 (Trung Quốc)
Nguồn động lực yêu cầu Trục PTO máy cày 30 Hp (22,38 kW) Máy kéo $\ge 40 - 58\text{ kW}$ ($\ge 55\text{ HP}$) Động cơ điện riêng $30\text{ kW} + 4\text{ kW} + 3\text{ kW}$
Phương thức hoạt động Cắt, băm, thổi liên hoàn treo bên hông máy cày Cắt, băm, thổi liên hoàn kéo sau/bên Băm cố định tại chỗ (cấp phôi băng tải)
Năng suất thiết kế 10 tấn/giờ $\le 15\text{ tấn/giờ}$ 30 tấn/giờ (ngô tươi), 12 tấn/giờ (cỏ khô)
Chiều dài đoạn băm $30 - 50\text{ mm}$ ($3 - 5\text{ cm}$) $7 - 35\text{ mm}$ $18, 27, 41, 64\text{ mm}$
Cơ cấu băm và thoát liệu Dao đĩa kết hợp cánh thổi khí động học Dao đĩa băm và vòi phun phụ Dao băm 3 lưỡi, vòi phun xa $10 - 15\text{ m}$
Tốc độ làm việc / vòng quay PTO $2700\text{ vòng/phút}$ (đầu vào) Trục vào $540\text{ vòng/phút}$, chạy $\le 8\text{ km/h}$ Động cơ băm $1470\text{ vòng/phút}$, trục băm $450\text{ vòng/phút}$

Các kết quả và đóng góp chính của đề tài:

  • Hoàn thành bộ hồ sơ thiết kế kỹ thuật, bản vẽ chế tạo 2D và mô hình 3D trên Autodesk Inventor 2014 cho toàn bộ các cụm chi tiết máy cắt, băm, thổi cỏ voi.
  • Đề xuất giải pháp cải tiến biên dạng buồng băm mở rộng tiếp tuyến tại góc $3/4$ kết hợp họng phun biên dạng khí động học tối ưu, giải quyết dứt điểm hiện tượng nghẹt cỏ tươi do ma sát ướt từng xuất hiện ở các thiết kế tiền nhiệm.
  • Phát triển cơ cấu rulô kẹp tự lựa với hệ lò xo nén trên rãnh trượt, đảm bảo kẹp chặt và cấp liệu liên tục với các kích cỡ thân cỏ không đồng nhất.
  • Chế tạo thành công mẫu máy thực tế tại xưởng Cơ khí Cao Thái, chạy thử nghiệm đạt yêu cầu kích thước đoạn băm $3 - 5\text{ cm}$ và năng suất mục tiêu 10 tấn/giờ, khẳng định tính khả thi của việc chế tạo thiết bị cơ giới hóa nông nghiệp nội địa với chi phí thấp hơn máy nhập khẩu.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài:

  • Chưa tối ưu hóa triệt để khối lượng vật liệu khung bệ và buồng băm, dẫn đến tự trọng máy còn tương đối nặng.
  • Độ chính xác gia công một số cụm chi tiết còn phụ thuộc vào tay nghề thợ hàn và thiết bị công nghệ bán thủ công tại xưởng thực tập, chưa đạt độ tinh đồng đều như gia công hàng loạt trên máy CNC.
  • Chưa tiến hành khảo nghiệm trên nhiều loại phụ phẩm nông nghiệp có độ cứng cao hơn (như cành cây gỗ nhỏ, vỏ dừa tươi).

Hướng nghiên cứu và phát triển tiếp:

  • Tiếp tục nghiên cứu tối ưu hóa vật liệu chế tạo, ứng dụng thép hợp kim chịu mài mòn chuyên dụng cho lưỡi dao và tấm kê nhằm kéo dài chu kỳ mài sắc dao.
  • Cải tiến kết cấu cơ khí nhằm giảm giá thành gia công chế tạo, tạo điều kiện nhân rộng mô hình cho các cơ sở chăn nuôi quy mô vừa và nhỏ.
  • Tích hợp bộ điều khiển tự động thay đổi tốc độ cấp liệu linh hoạt theo tải trọng tức thời của động cơ máy cày để ngăn ngừa quá tải hệ thống truyền động.

Giá trị tham khảo

Tài liệu là nguồn tham khảo trực tiếp cho sinh viên, học viên ngành Kỹ thuật Cơ khí, Công nghệ Chế tạo Máy, Cơ kỹ thuật và Cơ điện tử Nông nghiệp trong việc thực hiện đồ án tốt nghiệp, đồ án môn học Chi tiết máy, Máy nông nghiệp và Thiết kế hệ thống cơ khí.

Các phần nội dung có giá trị tham khảo cao:

  • Phương pháp luận ứng dụng lý thuyết cắt thái Goryachkin và tính toán khí động học buồng băm vận chuyển hạt rời.
  • Quy trình tính toán động học và động lực học phân nhánh từ trục PTO máy kéo qua hệ thống bánh răng nón, bánh răng trụ, bộ truyền đai thang và các bộ truyền xích đồng bộ.
  • Phương pháp giải quyết bài toán chống kẹt vật liệu sinh khối tươi trong buồng máy quay tốc độ cao.
  • Giải pháp kết cấu cơ khí thực tế: Cụm rulô kẹp lò xo nén tự lựa, cụm dao đĩa tích hợp cánh quạt thổi cao áp và cơ cấu gá treo liên hợp máy cày.

Câu hỏi thường gặp

1. Nguồn động lực dẫn động hệ thống máy cắt và băm cỏ voi được lấy từ đâu và có thông số như thế nào?
Nguồn động lực được trích trực tiếp từ trục trích công suất (PTO) của máy cày Shibaura SD3000A với công suất danh định 30 Hp (tương đương 22,38 kW) tại vận tốc quay 2700 vòng/phút, truyền qua khớp nối các-đăng vào hộp giảm tốc chính của máy cắt băm.

2. Tại sao phương pháp cắt thái có trượt lại giảm được lực cắt so với cắt chặt bổ thông thường?
Khi lưỡi dao chuyển động có thành phần tiếp tuyến (cắt nghiêng có góc trượt $\tau > 0$), các vi răng cưa trên cạnh sắc phát huy tác dụng cưa đứt xơ sợi thực vật. Quá trình này chuyển một phần ứng suất nén thuần túy sang ứng suất kéo (ứng suất kéo của sợi thực vật luôn nhỏ hơn ứng suất nén), đồng thời làm giảm bề rộng thực tế của lát cắt ($b_p = b_n \cos\tau$), từ đó làm giảm lực cản cắt và công tiêu hao.

3. Hiện tượng nghẹt cỏ ở mô hình nghiên cứu trước xuất phát từ nguyên nhân nào và được nhóm tác giả xử lý ra sao?
Hiện tượng nghẹt cỏ xảy ra do biên dạng vỏ buồng băm tròn đều tạo khe hở chết lớn tại vùng $3/4$ tiếp tuyến họng xả, kết hợp ma sát ướt cao giữa các vụn cỏ làm phát sinh dòng xoáy quẩn nén ép cỏ lại đáy buồng. Nhóm tác giả đã cải tiến thiết kế lại biên dạng đáy thùng mở rộng tiếp tuyến tại cung $3/4$, thu hẹp khe hở mép cánh dao xuống mức tối ưu ($1,6\text{ mm}$) và điều chỉnh góc nghiêng của họng vòi phun để luồng khí thổi thoát thẳng ra ngoài.

4. Khe hở giữa dao thái với tấm kê và giữa cánh dao với vỏ thùng buồng băm được quy định ở mức nào?
Khe hở giữa lưỡi dao thái và tấm kê yêu cầu không được vượt quá $1\text{ mm}$ (nếu lớn hơn sẽ gây bẻ gập thân cỏ thay vì cắt đứt). Khe hở giữa mặt đầu cánh dao và vỏ thùng buồng băm được thiết kế tối ưu ở mức $1,6\text{ mm}$ theo khuyến nghị khí động học của Dr. Martin Roberge để tránh hiện tượng nén ép cỏ vụn.

5. Kích thước đoạn cỏ băm thành phẩm $3 - 5\text{ cm}$ được quyết định bởi những yếu tố kỹ thuật nào?
Kích thước đoạn băm được quyết định bởi tương quan tỷ số truyền giữa vận tốc cuốn đẩy của cụm rulô kẹp liệu với vận tốc quay của đĩa dao băm, kết hợp với số lượng lưỡi dao bố trí trên mặt đĩa. Việc duy trì tốc độ cấp liệu ổn định nhờ cụm rulô lò xo nén giúp đảm bảo chiều dài đoạn băm đạt chuẩn $30 - 50\text{ mm}$.

Kết luận

Đồ án đã giải quyết hoàn chỉnh bài toán thiết kế, tính toán cơ khí và chế tạo thực nghiệm máy cắt và băm cỏ voi liên hợp treo bên hông máy cày Shibaura SD3000A. Bằng việc ứng dụng lý thuyết cắt thái có trượt và tối ưu hóa khí động học buồng băm, nhóm tác giả đã khắc phục triệt để hiện tượng nghẹt cỏ tươi, đảm bảo năng suất làm việc đạt 10 tấn/giờ với kích thước đoạn băm đồng đều từ 3 đến 5 cm. Kết quả thực nghiệm tại xưởng và trên đồng ruộng khẳng định tính đúng đắn của phương pháp thiết kế, mở ra giải pháp cơ giới hóa hiệu quả khâu thu hoạch và chế biến thức ăn thô xanh cho ngành chăn nuôi gia súc quy mô trang trại tại Việt Nam.