TRANG THÔNG TIN LUẬN ÁN TIẾN SĨ

Tên đề tài luận án: "Nghiên cứu xác định một số thông số hợp lý của quá trình cắt thân cây ngô sau thu hoạch"

 Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí

Mã số: 9 52 01 03

Họ và Tên NCS: Vũ Văn Đam

Người hướng dẫn khoa học:

1. PGS.TS. Nguyễn Quốc Tuấn
2. TSKH. Phạm Văn Lang

Cơ sở đào tạo: Trường Đại học kỹ thuật công nghiệp - ĐHTN

NHỮNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU MỚI CỦA LUẬN ÁN

1. Đã nghiên cứu lực và công suất cắt thân cây ngô cho mô hình cắt băm có dao kê với vận tốc cắt trung bình (với vận tốc cắt nằm trong khoảng trên 1 đến 10 m/s). Đây là một đóng góp mới cho hướng nghiên cứu này trên thế giới.
2. Đã đánh giá ảnh hưởng đồng thời của góc nghiêng cây, góc tiếp dao và vận tốc cắt tới lực cắt thân cây ngô cho mô hình cắt có dao kê – đây cũng là một đóng góp mới so với các công bố khoa học trước.
3. Đã xây dựng được hai hàm mục tiêu có mâu thuẫn lợi ích là lực và công suất cắt. Qua đó, đã giải quyết bài toán tối ưu đa mục tiêu nhằm giảm thiểu đồng thời lực và công suất cắt cho mỗi nhát cắt thân cây ngô đơn. So với kết cấu thông dụng dùng dao lưỡi cắt thẳng, có góc tiếp dao là không độ, lời giải tối ưu cho phép giảm lực cắt tới 2,3 lần, đồng thời giảm công suất tiêu thụ đến 4 lần. Kết quả có thể dùng làm cơ sở thiết kế và chế tạo máy băm các phụ phẩm nông nghiệp, ứng dụng vào thực tiễn sản xuất.
4. Đã đề xuất biên dạng lưỡi dao dạng xoắn ốc logarit và đánh giá ưu điểm của biên dạng này so với lưỡi dao thẳng và lưỡi dao cung tròn. Sử dụng biên dạng được đề xuất cho phép duy trì góc hợp bởi lưỡi dao và bó nguyên liệu là không đổi dọc theo chiều dài lưỡi cắt. Nhờ vậy, có thể duy trì giá trị tối ưu của góc tiếp dao dọc suốt chiều dài lưỡi cắt.
5. Phát triển giải thuật phép tính toán và xác định được biên dạng lưỡi dao hoàn toàn tự động theo các kích cỡ khác nhau. Mô đun phần mềm nhúng trong môi trường AutoCAD cho phép vừa tạo bản vẽ kỹ thuật, vừa kết xuất bộ dữ liệu tọa độ điểm phục vụ gia công dao trên máy CNC.

NHỮNG ỨNG DỤNG TRONG THỰC TIỄN

VÀ NHỮNG VẤN ĐỀ CÒN BỎ NGỎ CẦN TIẾP TỤC NGHIÊN CỨU

Các ứng dụng và khả năng ứng dụng thực tiễn

+ Đóng góp kết quả nghiên cứu thực nghiệm, làm cơ sở cho việc tính toán thiết kế máy băm phụ phẩm nông nghiệp tiết kiệm năng lượng.

+ Xây dựng được cơ sở lý thuyết để tính toán, xác định các thông số cơ bản về thiết kế, vận hành máy băm phụ phẩm nông nghiệp. Kết quả nghiên cứu có thể dùng làm tài liệu tham khảo khi thiết kế các loại máy băm phụ phẩm nông nghiệp có năng suất khác nhau.

+ Kết quả nghiên cứu của luận án có thể sử dụng trong tính toán thiết kế và lựa chọn thông số làm việc cho các máy băm dạng đĩa, góp phần khai thác và xử lý phụ phẩm nông nghiệp phục vụ sản xuất và đời sống, giảm chi phí năng lượng, từ đó giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Qua đó, góp phần thúc đẩy sự phát triển của ngành cơ khí nông nghiệp, chế tạo máy phục vụ chế biến phụ phẩm nông nghiệp và công cuộc cơ giới hóa nông nghiệp ở Việt Nam.

Những vấn đề còn bỏ ngỏ cần tiếp tục nghiên cứu

Một số vấn đề cần thiết và có tính khả thi cao để tiếp tục triển khai nghiên cứu gồm:

Hoàn thiện lời giải bài toán tối ưu nhằm đáp ứng đồng thời nhiều chỉ tiêu: lực cắt, công suất tiêu thụ, năng suất cắt, chất lượng phụ phẩm sau băm cắt… Có xét đến ảnh hưởng của nhiều yếu tố: thông số hình học lưỡi cắt, góc tương quan giữa dao và cây nguyên liệu, tốc độ cắt, tính chất cơ học - loại cây nguyên liệu…;

Phát triển mô hình phân tích động lực học cho máy băm sử dụng dao có lưỡi cắt biên dạng Logarit.

INFORMATION OF THE DOCTORAL DISSERTATION

Dissertation titleB "Determining proper parameters of the chopping process for harvested corn stalks"

Specialty: B Mechanical Engineering

Code of Specialty: B 9 52 01 03

Ph.D. Student: Vu Van Dam

Supervisor:  

1. Assoc. Prof., Dr. Nguyen Quoc Tuan

2. Prof., Sci. Dr. Pham Van Lang

Training institution: Thai Nguyen University of Technology, Thai Nguyen University, Vietnam.

NEW SCIENTIFIC FINDINGS OF THE DISSERTATION

1. Studied the cutting force and cutting power in chopping of corn stalks for an intermediate cutting speed (Ranged from 1 to 10 m/s). This is a new contribution to this research trend in the world.
2. Evaluated the simultaneous effects of approach angle, feeding angle and cutting velocity to the cutting force and cutting power in the chopping process of corn stalks. This is a new contribution compared to previous scientific publications.
3. Carried out a couple of conflict objective functions, including the cutting force and cutting power. Thereby, the multi-objective optimization problem for both the cutting force and cutting power of corn stalks has been solved. Compared to a typical case of practical uses of chopping machines, applying the optimal parameters not only reduced the cutting force by 2.3 times, but also dropped down the power consumption by 4 times. Identified a set of working parameters, which serves as a basis for designing and manufacturing chopping machines of agricultural residues, applied in production practices.
4. Proposed a blade profile using logarithm spiral and evaluated its advantages compared to blades using straight and curved edges. Using the proposed profile allows to keep the approach angle as constant along the blade edge. Consequently, the optimum value of the approach angle can be maintained belong the cutting edge of the blade.
5. Developed an algorithm to automatically calculate and determined the blade shape with different sizes. The embedded software module in AutoCAD environment allows to create technical drawings and to export the data sets for tool machining on CNC machines.

APPLICATIONS IN PRACTICE AND

RECOMMENDATIONS FOR FURTHER STUDIES

The practical applications: 

+ Contributed to empirical research results, provided a basis for the design of energy-saving agricultural machines.

+ Building a theoretical basis for calculating and defining basic parameters on the design and operation of agricultural chopping machines. The research results can be used as a reference when designing different types of agricultural chopping machines with different productivity.

+ The research results of the thesis can be used in design calculations and selection of working parameters for disk-type chopping machines, contributing to the exploitation and processing of agricultural residues, for production and life, reduce energy costs, thereby reducing environmental pollution. Thereby, contributing to promoting the development of agricultural engineering, manufacturing machines for processing agricultural residues as well as the agricultural mechanization in Vietnam.

Recommendations for further studies:

Some issues that are necessary and highly feasible to continue conducting research are recommended as following:

+ Complete the solution of the optimal problem to simultaneously meet multiple criteria: cutting force, power consumption, cutting capacity, quality of cutting products... Consider the simultaneous effect of many factors, such as figure parameters study blade, correlation angle between knife and residual materials to-be-chopped, cutting speed, mechanical properties, type of the cutting materials ...

+ Develop the dynamic model for chopping machine using a logarithm profile blade.

Nguồn: Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Đại học Thái Nguyên.