BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ & CÔNG NGHỆ


NGUYỄN HẢI ĐĂNG
NGUYỄN THỊ KIM PHÚC

NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT TÍNH BỀN
KHUNG CÀY CHẢO C7C

Tp. Hồ Chí Minh
Tháng 08 năm 2008
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH


KHOA CƠ KHÍ & CÔNG NGHỆ


NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT TÍNH BỀN
KHUNG CÀY CHẢO C7C

Chuyên ngành : Cơ khí Bảo Quản Chế Biến Nông Sản Thực Phẩm

Giáo viên hướng dẫn

Sinh viên thực hiện

Th.s Nguyễn Hồng Phong

Nguyễn Hải Đăng

Th.s Trương Quang Trường

Nguyễn Thị Kim Phúc

Tp. Hồ Chí Minh
Tháng 08 năm 2008
MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING
NONG LAM UNIVERSITY


FACULTY OF ENGINEERING & TECHNOLOGY


RESEARCHING THEORETICAL DURABILITY C7C
DISK FLOW FRAME

Speciality : Engineering for preserving and processing Agricultural products

Supervisor

Student

Master. Nguyen Hong Phong

Nguyen Hai Dang

Master. Truong Quang Truong


Nguyen Thi Kim Phuc

Ho Chi Minh City
August, 2008


NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT TÍNH BỀN
KHUNG CÀY CHẢO C7C

Sinh viên thực hiện:

NGUYỄN HẢI ĐĂNG
NGUYỄN THỊ KIM PHÚC

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng Kỹ sư ngành:
Cơ khí Bảo Quản Chế Biến Nông Sản Thực Phẩm

Giáo viên hướng dẫn:
Th.S Nguyễn Hồng Phong
Th.S Trương Quang Trường

Tháng 08 năm 2008
i


LỜI CẢM TẠ
Xin gửi đến:
Đấng sinh thành cũng như anh chị em trong gia đình,
Ban giám Hiệu trường đại học Nông Lâm Tp HCM, Ban Chủ Nhiệm
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ,

Quý thầy, cô đã tận tâm dạy dỗ,
Thầy Thạc sĩ Nguyễn Hồng Phong, thầy Thạc sĩ Trương Quang
Trường đã hướng dẫn tận tình,
Thầy Kiều Văn Đức bộ môn Công Thôn và toàn thể cán bộ, công nhân
viên Trung tâm Năng lượng và Máy nông nghiệp đã nhiệt tình giúp đỡ,
Chú 6 Thọ ở ấp 2 xã Trị An huyện Vĩnh Cửu tỉnh Đồng Nai đã tạo điều
kiện cho chúng tôi tìm hiểu các loại cày,
Toàn thể các bạn bè thân hữu gần xa,
Lòng biết ơn sâu sắc nhất, đã giúp đỡ chúng tôi thực hiện hoàn thành
đề tài này.

ii


TÓM TẮT
Đề tài “Nghiên cứu lý thuyết tính bền khung cày chảo C7C” được thực hiện tại
trường Đại Học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2008. Với mục đích vận
dụng kiến thức “Sức bền vật liệu” để tính toán. Sau đó, đưa ra kết luận sơ bộ về độ bền
khung cày chảo C7C.
* Đề tài được thực hiện như sau:
-

Xác đính các yếu tố ảnh hưởng đến lực cản cày.

-

Đo lực cản cày theo TCVN 5018-89. Sau đó so sánh với kết quả tính lý
thuyết.

-


Với giá trị lực xác định được tính bền cho khung cày.

-

So sánh kết quả với kết quả tính toán từ phần mềm SAP2000.

* Kết quả:
-

Độ sâu cày ảnh hưởng rõ rệt đến lực cản cày trong khi vận tốc liên hợp máy
ít ảnh hưởng.

-

Lực cản cày xác định bằng thực nghiệm ít sai khác với kết quả tính bằng lý
thuyết.

-

Khung cày dư bền.

-

Kết quả tính toán gần đúng với kết quả của phần mếm SAP2000.

iii


SUMMARY

Thesis “Researching theoretical durability C7C disk plow frame” was worked
at Nong Lam University, 2008. With purpose applies the knowledge “Strength of
materials” to calculate. Then we gave some preliminary conclusions about durability
of C7C disk plow frame.
This thesis was worked as follows:
-

Determined the factors effects on working resistance.

-

Measured working resistance to borrow TCVN 5018-89. Then compare it
with theoretical results.

-

With working resistance value measured, calculating durability for C7C disk
plow frame.

-

Compare with SAP2000 software results.

Results:
-

The effect of working height on working resistance is boldness, while it is
small with tractor speed.

-


Working resistance was determined by experiments a little diference with
theoretical results.

-

Frame is spare durability.

-

Calculating results are near correct with SAP2000 software results.

iv


MỤC LỤC
TRANG

Trang tựa..........................................................................................................................i
Lời cảm tạ ...................................................................................................................... ii
Tóm tắt .......................................................................................................................... iii
Mục lục ........................................................................................................................... v
Danh sách các hình ...................................................................................................... vii
Danh sách các bảng ........................................................................................................ x
Chương 1 ........................................................................................................................1
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1
1.1. Đặt vấn đề: .......................................................................................................1
1.2 Mục đích đề tài: ................................................................................................2
Chương 2 ........................................................................................................................3
TRA CỨU TÀI LIỆU, SÁCH BÁOPHỤC VỤ TRỰC TIẾP ĐỀ TÀI .................3

2.1 Cơ lí tính của đất nông nghiệp:/7/ ..................................................................3
2.1.1 Phân loại đất theo thành phần các hạt rắn trong đất: ................................3
2.1.2 Khối lượng riêng: ........................................................................................3
2.1.3 Tính kết dính:...............................................................................................3
2.1.4 Độ ẩm: .........................................................................................................3
2.1.5 Ma sát: .........................................................................................................5
2.1.6 Độ chặt của đất nông nghiệp: .....................................................................6
2.1.7 Lực cản riêng của đất khi cày: ....................................................................7
2.2. Ứng suất, trạng thái ứng suất:/9/ ...................................................................8
2.2.1. Ứng suất: ....................................................................................................8
2.2.2.Trạng thái ứng suất: .....................................................................................8
2.3. Phương pháp lực dùng để tính hệ thanh siêu tĩnh:/15/ .............................12
2.3.1. Hệ siêu tĩnh. Bậc siêu tĩnh: .....................................................................13
2.3.2. Phương pháp lực: .....................................................................................13
2.4. Cày chảo:/3/ ...................................................................................................14
2.4.1 Nhiệm vụ và yêu cầu kĩ thuật của máy làm đất chính: ..............................14
2.4.2 Phân loại máy làm đất: .............................................................................15
2.4.3 Cấu tạo cày chảo:......................................................................................15
2.4.4 Lực tác dụng lên chảo khi làm việc:..........................................................19
2.4.5. Hư hỏng của các loại cày chảo: ...............................................................21
2.4.6 Điều chỉnh các thông số làm việc của cày chảo: ......................................21
2.4.7 So sánh ưu nhược điểm của cày chảo và cày trụ lưỡi diệp: .....................22
2.5. Phần mềm Sap2000:/2/ .................................................................................22
2.5.1 Giới thiệu: .................................................................................................22
2.5.2 Các bước cơ bản để giải bài toán bằng SAP2000: ...................................23
Chương 3 ......................................................................................................................24
v


PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN .................................................................24

3.1. Phương pháp nghiên cứu: ............................................................................24
3.2 Phương pháp thực hiện: ................................................................................24
Chương 4: .....................................................................................................................27
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................................................27
4.1 Xác định đặc điểm ruộng thí nghiệm: ..........................................................27
4.1.1 Xác định thổ nhưỡng của đất: ...................................................................27
4.1.2 Xác định ẩm độ của đất:............................................................................28
4.1.3 Xác định độ chặt của đất:..........................................................................29
4.1.4 Xác định mật độ cỏ dại trên ruộng: ..........................................................30
4.2 Xác định lực cản kéo: .....................................................................................30
4.2.1 Chuẩn bị khảo nghiệm: .............................................................................31
4.2.2 Tiến hành đo lực cản kéo: .........................................................................32
4.2.3 Xác định lực cản cày cày bằng lý thuyết:..................................................38
4.3 Tính toán ứng suất và kiểm tra bền cho khung cày....................................40
4.3.1 Tính toán ứng suất và kiểm tra bền cho ống chỉ và ống trục ....................41
4.3.2 Tính toán ứng suất và kiểm tra bền cho thanh ngang dưới: .....................44
4.3.3 Tính bền cho khung cày chính:..................................................................52
Chương 5 ......................................................................................................................62
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ......................................................................................62
5.1 Kết luận: ..........................................................................................................62
5.1.1 Đối với quá trình khảo nghiệm: ................................................................62
5.1.2 Đối với quá trình tính toán, đánh giá độ bền khung cày: .........................62
5.2 Đề nghị: ...........................................................................................................62
PHỤ LỤC .....................................................................................................................66

vi


DANH SÁCH CÁC HÌNH
 

Hình 2.1. Trạng thái ứng suất đơn cho phân tố chính. ....................................................9
Hình 2.2. Trạng thái ứng suất phẳng cho phân tố chính ...............................................10
Hình 2.3. Trạng thái ứng suất phẳng cho phân tố không phải là phân tố chính. ...........11
Hình 2.4 Trạng thái ứng suất khối của phân tố chính ...................................................12
Hình 2.5 Cày 7 chảo C7C ..............................................................................................15
Hình 2.6. Chảo cày ........................................................................................................16
Hình 2.7 Trục chảo ........................................................................................................17
Hình 2.8 Ống phân cách ................................................................................................17
Hình 2.9 Khung cày .......................................................................................................17
Hình 2.10 Bánh đuôi và khung bánh đuôi .....................................................................18
Hình 2.11 Lực tác dụng lên chảo cày ............................................................................20
Hình 3.1 Cày 7 chảo C7C. .............................................................................................25
Hình 3.2 Lực kế hiển thị số ...........................................................................................25
Hình 3.3 Dụng cụ đo độ chặt .........................................................................................25
Hình 3.4 Liên hợp máy kéo MTZ 80 và Belarus 892. ..................................................26
Hình 4.1 Sơ đồ lấy mẫu .................................................................................................27
Hình 4.2 Sơ đồ mẫu đo độ chặt .....................................................................................29
Hình 4.3 Sơ đồ bố trí ruộng thí nghiệm.........................................................................32
Hình 4.4 Lực tác dụng lên các chảo ..............................................................................41
Hình 4.5 Biểu đồ nội lực của ống chỉ và ống trục .........................................................43
Hình 4.6 Sơ đồ lực tác dụng lên thang ngang dưới .......................................................44
Hình 4.7 Hệ tĩnh định tương đương ..............................................................................44
Hình 4.8 Các biểu đồ mômen tính toán .........................................................................45
Hình 4.9 Các biểu đồ nội lực của thanh ngang dưới .....................................................47
vii


Hình 4.10: Biểu đồ momen trạng thái s.........................................................................48
Hình 4.11: Kiểm tra cân bằng nút ................................................................................50
Hình 4.12 Sơ đồ tính các phản lực ở ngàm ...................................................................50

Hình 4.13 Sơ đồ lực thực tế ...........................................................................................52
Hình 4.14 Sơ đồ lực tính toán........................................................................................52
Hình 4.15 Khung chịu lực phẳng ..................................................................................53
Hình 4.16 Hệ tĩnh định tương ........................................................................................53
Hình 4.17 Các biểu đồ momen tính toán .......................................................................54
Hình 4.18 Các biểu đồ mômen nội lực khung chịu lực phẳng ......................................55
Hình 4.19 Sơ đồ khung chịu lực không gian .................................................................55
Hình 4.20 Sơ đồ khung chịu lực đối xứng và phản đối xứng........................................56
Hình 4.22 Các biểu đồ nội lực khung đối xứng ............................................................57
Hình 4.23 Sơ đồ tính toán khung phẳng chịu tải phản đối xứng ...................................58
Hình 4.24 Các biểu đồ nội lực khung chịu tải phản đối xứng .......................................59
Hình 4.25 Biểu đồ nội lực khung phẳng chịu tải không gian ........................................60
Hình 4.26 Các nội lực của điểm E .................................................................................60

viii


DANH SÁCH CÁC BẢNG
 
Bảng 2.1: Độ ẩm của đất trong khoảng giới hạn cày khô./7/ ..........................................5
Bảng 2.2: Các loại đất trồng:/8/ ......................................................................................7
Bảng 4.1 Bảng tổng kết các số liệu của thí nghiệm ......................................................36
Bảng 4.2 Bảng ANOVA CRD 2 yếu tố ........................................................................36
Bảng 4.3: Lực cản riêng của cày. ..................................................................................39

ix


Chương 1
MỞ ĐẦU

1.1. Đặt vấn đề:
Việt Nam là một nước có truyền thống nông nghiệp lâu đời. Trong quá trình hội
nhập với thế giới, nền nông nghiệp nước ta cần tiếp cận với những tiến bộ khoa học kỹ
thuật và công nghệ mới hiện nay.
Trong quy trình canh tác, làm đất là bước đi đầu tiên, đóng vai trò quan trọng
đối với mọi loại cây trồng dù ngắn ngày hay dài ngày. Nói cách khác, làm đất là tạo ra
điều kiện tốt cho cây trồng phát triển. Chính vì vậy, mỗi loại cây trồng đều cần có
những yêu cầu kỹ thuật đối với chúng.
Ngày nay, việc làm đất chủ yếu được thực hiện bởi các phương tiện cơ giới. Cơ
giới hóa nông nghiệp ở Việt Nam hiện nay chủ yếu là giải quyết khâu làm đất vì đây là
khâu quan trọng, nặng nhọc và tốn nhiều công nhất. Muốn làm đất đạt yêu cầu thì
trước tiên ta phải nắm vững được các yêu cầu kỹ thuật nông học của cây trồng.
Trong số các máy làm đất được sử dụng hiện nay thì cày chảo có vị trí quan
trọng. Cày chảo có thể làm việc tốt trên hầu hết các loại đất, từ đất có nhiều gốc cây,
rơm rạ, đất thuộc, đất hoang, ruộng khô, ruộng nước,.... Ưu điểm lớn nhất của cày
chảo là lực cản kéo chỉ bằng ¾ của cày trụ cùng loại. Nhờ đó làm giảm chi phí nhiên
liệu, tăng năng suất liên hợp máy,…. Chúng gồm nhiều chủng loại, kiểu cỡ khác nhau.
Cày chảo ở Miền Nam chủ yếu do các công ty trong nước sản xuất như: công ty cổ
phần A74, công ty cơ khí Đồng Tâm, công ty cơ khí Đồng Tiến được sử dụng khá phổ
biến. Tuy nhiên, chúng chưa được nghiên cứu cụ thể trên thực tế sản xuất ở Việt Nam,
nên còn bộc lộ ra nhiều hạn chế, nhược điểm như: độ cày sâu không ổn định, năng suất
chưa cao,… không đạt yêu cầu kỹ thuật nông học của một số loại cây trồng mà đặc
biệt là cây mía. Để thực hiện tốt khâu chuẩn bị đất trồng thì chất lượng và độ bền của
công cụ quyết định phần lớn đến năng suất cây trồng và hiệu quả kinh tế nông nghiệp.

1


Ở nước ta hiện nay, việc xác định ứng suất tại các điểm nguy hiểm của khung
cày, để đánh giá độ bền chưa được tính toán theo lý thuyết. Vì vậy, việc kết hợp giữa

tính toán lý thuyết, thực nghiệm và thực tế sản xuất để nâng cao độ bền khung cày là
việc làm cần thiết.
1.2 Mục đích đề tài:
Được sự cho phép của Ban chủ nhiệm Khoa Cơ khí Công Nghệ và dưới sự
hướng dẫn trực tiếp của thầy Thạc Sĩ Nguyễn Hồng Phong, thầy Thạc Sĩ Trương
Quang Trường và bộ môn Máy và Thiết Bị Sau Thu Hoạch chúng tôi thực hiện đề tài “
NGHIÊN CỨU LÍ THUYẾT TÍNH BỀN KHUNG CÀY CHẢO C7C”. Với mục đích
chung là vận dụng kiến thức “Sức bền vật liệu” để tính toán, đưa ra kết luận sơ bộ về
độ bền khung cày tại những điểm nguy hiểm.
Nội dung thực hiện gồm:
 Bố trí thí nghiệm xác định lực kéo cày ở các mức tải khác nhau.
 Xác định ứng suất tại các điểm nguy hiểm trên khung cày chảo C7C.
 Tính toán ứng suất lý thuyết tại các điểm nguy hiểm trên khung cày khi ở một
mức tải. Qua đó phân tích đánh giá độ bền của khung cày ở mức tải đó.
 Ứng dụng phần mềm Sap 2000 để kiểm tra, đối chứng các kết quả tính toán lý
thuyết.
Trong quá trình thực hiện, dù đã hết sức cố gắng, nhưng do thời gian và trình độ
có hạn nên bản luận văn này chắc chắn còn nhiều thiếu sót. Kính mong nhận được sự
chỉ bảo của Quý Thầy Cô để đề tài được hoàn chỉnh hơn.

2


Chương 2
TRA CỨU TÀI LIỆU, SÁCH BÁOPHỤC VỤ
TRỰC TIẾP ĐỀ TÀI
2.1 Cơ lí tính của đất nông nghiệp:/7/
2.1.1 Phân loại đất theo thành phần các hạt rắn trong đất:
Việc phân loại đất theo thành phần cơ giới như cát pha, thịt nhẹ, thịt trung bình,
thịt nặng là căn cứ vào tỷ lệ % các hạt có trong đất. Theo Jacốp, loại đất chứa 60

 90% số hạt có đường kính 0,05  3 mm là cát pha. Loại đất chứa 25  60% số hạt có

đường kính 0,05  3 mm là đất nhẹ. Loại đất chứa 10  50% số hạt có đường kính 0,005
mm là đất thịt nặng. Loại đất chứa trên 50% số hạt có đường kính nhỏ hơn 0,005 mm
là đất sét.
2.1.2 Khối lượng riêng:
Tính chất này đặc trưng là tỉ trọng riêng của đất trong giới hạn 2,4  2,8 T/m3;
với đất than bùn khoảng 1,25  1,5 T/m3.
2.1.3 Tính kết dính:
Tính kết dính là khả năng đất chịu tác động cơ học của đất. Đất cứng chịu tác
động mạnh, đất mềm chịu tác động yếu và biến dạng lớn.
2.1.4 Độ ẩm:
 Định nghĩa: Độ ẩm là yếu tố vật lý thay đổi nhanh chóng cơ – lý tính
của đất. Độ ẩm của đất biểu thị lượng nước có trong đất ở một độ sâu nhất định, một
thời điểm xác định của một loại đất. Phụ thuộc vào độ ngậm nước mà đất có thể ở
trạng thái cứng, mềm hay dẻo.
 Phân loại: Người ta thường phân độ ẩm của đất ra các loại sau:
- Độ ẩm cây héo: Chỉ lượng nước còn ở trong mỗi loại đất mà cây không thể
hút được, lúc đó cây bắt đầu héo dần rồi chết.

3


- Độ ẩm toàn phần: Chỉ sức chứa ẩm tối đa của mỗi loại đất, khi các lỗ rỗng của
đất chứa đầy nước.
- Độ ẩm tương đối: Chỉ lượng nước có trong đất so với độ ẩm toàn phần của
mỗi loại đất.
- Độ ẩm tuyệt đối: Chỉ lượng nước đang có trong đất so với trọng lượng các hạt
rắn của mỗi loại đất.
- Độ ẩm của đất giới hạn nhão: Chỉ lượng nước có trong mỗi loại đất mà khi

vượt qua giới hạn thì đất sẽ chuyển sang trạng thái nhão ướt.
- Độ ẩm của đất ở giới hạn lăn: Chỉ lượng nước có trong mỗi loại đất mà khi
giảm nhỏ hơn giới hạn thì đất sẽ chuyển sang trạng thái khô nứt.
 Xác định độ ẩm: Bằng các dụng cụ chuyên dùng, lấy mẫu đất tại
ruộng, phân tích thí nghiệm theo phương pháp chung. Việc sấy khô mẫu đất khi tính
độ ẩm phải bảo đảm sấy đúng quy trình (nhiệt độ sấy: 105  1100C trong17 giờ liên
tục). Sấy mẫu đất ở nhiệt độ 1050C đến trọng lượng không đổi. Nếu là đất ướt thì trong
vòng 4 giờ đầu sấy ở nhiệt độ 40  500C, rồi chuyển sang sấy ở nhiệt độ 1050C. Sai số
giữa hai lần cân sau cùng, không quá 0,02g.
Xác định độ ẩm theo công thức:
W=

g1  g 2
.100 %.
g 2 g 0

(1) [TL7.Trang 31]

Trong đó:
g1: Khối lượng hộp + mẫu đất trước khi sấy (g).
g2: Khối lượng hộp + mẫu đất sau khi sấy khô kiệt (g).
go: Khối lượng hộp không (g).
 Động thái của độ ẩm:
Theo diễn biến thời tiết và theo chế độ canh tác, cơ cấu luân canh trong một
năm, độ ẩm của đất trồng trọt ở nước ta có những thay đổi rõ rệt qua các trạng thái
khác nhau.
-

Ở đất trồng các cây trồng cạn quanh năm thì trong mùa khô độ ẩm rất thấp


và trong mùa mưa độ ẩm cao.
-

Ở đất trồng một vụ lúa mùa khô bỏ hoang thì mùa mưa ruộng ngập nước đất

nhão, còn mùa khô thì đất ở trạng thái ẩm khô với độ ẩm từ 45  50% đến 10  15%.
4


-

Ở đất trồng hai vụ thì phần lớn thời gian trong năm ruộng ngập nước đất

nhão, có xen kẽ thời gian đất ướt, ẩm khô.
Kết quả nghiên cứu của động thái độ ẩm của đất nông ngiệp ở Việt Nam cho
thấy sự phụ thuộc của độ ẩm vào các yếu tố:
+ Chiều sâu từng loại đất: Khi đất ngập nước thì độ ẩm của lớp đất mặt lớn nhất
và giảm dần theo chiều sâu. Nếu là đất trồng màu và cây công nghiệp thì độ ẩm của
đất ở những lớp dưới thường lớn hơn lớp đất mặt.
+ Thành phần cơ giới các loại đất: Đất thịt nặng có sức chứa ẩm lớn (50
 60%). Đất xám có thành phần cơ giới cát pha thịt nhẹ, sức chứa ẩm nhỏ (25  30%).

+ Mùa vụ cày: Vào mùa khô độ ẩm của các loại đất đều xuống thấp, có tháng
độ ẩm lớp đất mặt chỉ còn 8  9%. Vào mùa mưa độ ẩm các loại đất tăng lên.
 Độ ẩm của đất trong vụ cày khô:
Đất có độ ẩm cao, ướt thì khi làm việc, bánh chủ động quay tít nhưng máy sa
lầy tại chỗ, cày có xu hướng ăn sâu quá mức yêu cầu kĩ thuật. Nếu là đất quá khô, khi
cày khó cắt vào đất và lật đất theo yêu cầu kĩ thuật.
Bảng 2.1: Độ ẩm của đất trong khoảng giới hạn cày khô./7/
W % có thể cày ép


Loại đất

W % cày khô
thích hợp

Đất ẩm

Đất khô

Đất phù sa không bồi, thịt nặng.

31  35

18  20

22  30

Đất phù sa không bồi, thịt trung bình.

30  33

16  20

21  28

Đất phù sa không bồi, thịt nhẹ.

(1)


10  12

15  25

Đất xám, cát pha.

(1)

79

12  24

Ghi chú: (1) Đất có thành phần cơ giới thịt nhẹ hoặc cát pha, cày khi đất ướt
hoặc độ ẩm cao không khó khăn như đất có thành phần cơ giới thịt nặng và trung bình.
2.1.5 Ma sát:
 Định nghĩa: Khi đất chuyển động trên bề mặt chảo cày sẽ xuất hiện
lực cản đó là lực ma sát.
 Xác định lực ma sát theo công thức:
F = f.N

[TL 12. Trang14].

Trong đó:
N: Lực pháp tuyến.
5


F: Hệ số ma sát.
Hệ số ma sát f phụ thuộc vào thành phần cơ học của đất, độ ẩm, độ nhẵn của bề
mặt làm việc của công cụ và tốc độ chuyển động của liên hợp máy. Hệ số ma sát giữa

đất và sắt thép trong khoảng f = 0,2  0,8 và có thể cao hơn khi tăng độ ẩm vì độ ẩm có
liên quan đến độ dính của các phần tử đất. Ở độ ẩm 55  60% ma sát lớn tới mức đất
dính vào sắt thép.
Hệ số ma sát của các loại đất:
-

Đất cát: f = 0,25  0,35.

-

Đất thịt: f = 0,6  0,9.

2.1.6 Độ chặt của đất nông nghiệp:
 Định nghĩa: Độ chặt (còn gọi là độ cứng) của đất là lực cản riêng của
đất tính trên mỗi đơn vị diện tích đầu đo được ấn vào đất từ trên xuống dưới theo
phương thẳng đứng. Độ chặt của đất là khả năng chống lại tác động cơ học của nó.
 Cách xác định:
H=

S .K hcp .K

(kG.cm-2).
l .F
F

(3) [TL7.Trang45]

Trong đó:
S: Diện tích của giản đồ lực đo được (mm2);
l: Chiều dài của giản đồ lực (mm);

K: Hệ số lò xo của trang bị đo (kg.mm-1);
F: Diện tích đầu đo (cm2);
hcp: Chiều cao trung bình của đường biểu diển lực đo được (mm).
Dựa vào tỷ lệ phần trăm các hạt đất có kích thước nhỏ hơn 0,01mm, các nhà
nông học chia đất tròng thành 7 loại:

6


Bảng 2.2: Các loại đất trồng:/8/

Tên gọi thực
tế

Hạt nhỏ hơn

Hệ số lực cản

0,01(%)

riêng (N.cm-2)

Số

Loại đất

1

Sét


Trên 75

2

Sét

60  75

3

Sét pha

40  60

4

Đất thuộc

30  45

5

Đất cát

20  30

6

Cát pha


10  20

7

Cát

Rất nặng
Nặng
Trung bình
Nhẹ và rất nhẹ

9  15
69
46
24

Qua bảng 2.2 cho ta thấy, đất càng nặng thì chỉ số lực cản riêng càng lớn.
 Dụng cụ đo: Có hai loại do Liên Xô chế tạo.
-

Trang bị Vít Skhôm, đầu đo được chuyển động từ từ vào đất qua trục vít vô

tận và các cặp bánh răng truyền lực.
-

Trang bị kiểu Rê-viát-skin, đầu đo được ấn vào đất trực tiếp bằng tay người

đo.
 Độ chặt của đất phụ thuộc vào các yếu tố:
 Độ sâu của đất.

 Độ ẩm của đất.
2.1.7 Lực cản riêng của đất khi cày:
 Định nghĩa: Lực cản riêng của đất khi cày là lực cản kéo của cày tính
trên một đơn vị diện tích tiết diện của phần đất được cày lật.
 Xác định theo công thức:
K0 

P
a.b

(kG.cm2).

(4)

Trong đó:
K0: là lực cản riêng của đất khi cày, (kG.cm2);
P: là lực cản kéo khi cày (kG);
a: là độ sâu cày (cm);
b: là bề rộng làm việc thực tế của cày (cm).

7


K0 là một chỉ tiêu cơ học đất đang được ứng dụng trong ngành cơ giới hóa nông
nghiệp, làm căn cứ để xây dựng, thực hiện các kế hoạch về cơ giới hóa nông nghiệp:
phân loại đất, thành lập các liên hợp máy, định mức năng suất và nhiên liệu, thiết kế,
chế tạo các máy làm đất.
Trị số K0 phụ thuộc vào nhiều yếu tố: Loại đất, thành phần cơ giới của đất, độ
ẩm của đất, độ cày sâu, vận tốc của liên hợp máy, chất lượng của cày…
2.2. Ứng suất, trạng thái ứng suất:/9/

2.2.1. Ứng suất:
 Định nghĩa: Ứng suất là cường độ của nội lực tại một điểm nào đó
trên mặt , kí hiệu là p.
 Thành phần của ứng suất:
 Ứng suất pháp trên mặt cắt ngang: trên mặt cắt ngang không có ứng
suất tiếp, ứng suất pháp là thành phần vuông góc với mặt cắt, kí hiệu là .
 Thành phần nằm trong mặt cắt gọi là ứng suất tiếp, kí hiệu .
 Cách xác định p (N.m-2):
p =  2  2

(5) [TL9. Trang 15]

2.2.2.Trạng thái ứng suất:
 Trạng thái ứng suất tại một điểm:
 Định nghĩa: Trạng thái ứng suất tại một điểm là trạng thái chịu lực của điểm
đang xét, đặc trưng bằng các giá trị ứng suất pháp và tiếp trên những mặt cắt khác
nhau đi qua điểm đó. Trạng thái ứng suất ở những điểm khác nhau trên vật thể đàn hồi
có thể giống nhau hay cũng có thể khác nhau.
 Cách xác định: Để xác định ứng suất tại một điểm trong vật thể đàn hồi, ta
tách riêng một hình hộp kích thước vô cùng bé (gọi là phân tố) bao quanh điểm đó. Vì
các cạnh phân tố là vô cùng bé nên có thể mọi phân tố là điểm đang xét và ứng suất
trên các mặt phân tố được xem như ứng suất trên các mặt cắt đi qua điểm đó.
Người ta chứng minh được rằng, qua một điểm bất kì ta luôn tìm được ba mặt
cắt vuông góc với nhau. Trên ba mặt cắt đó thành phần ứng suất tiếp bằng không. Các
mắt cắt đó được gọi là các mặt chính. Ứng suất trên mặt cắt đó gọi là ứng suất chính.
Đối với ba mặt chính đó xảy ra ba trường hợp:
8


-


Trên một mặt chính có ứng suất pháp, trên hai mặt chính còn lại ứng suất

pháp bằng không, ta gọi là trạng thái ứng suất đơn.
-

Trên ba mặt chính có ứng suất pháp, trên một mặt chính ứng suất pháp bằng

không, ta gọi là trạng thái ứng suất phẳng.
-

Trên ba mặt chính đều có ứng suất pháp, ta gọi là trạng thái ứng suất khối.
 Trạng thái ứng suất đơn:
-

Cho phân tố chính:
Fa

s1

s1

x

ta

Hình 2.1. Trạng thái ứng suất đơn cho phân tố chính.
 - Là góc hợp bởi pháp tuyến mặt F với đường chiều dương trục thanh.
  0 khi quay từ chiều dương trục thanh đến phương pháp tuyến ngược chiều
kim đồng hồ.

  0 trong thường hợp ngược lại: 1  0; 2 = 3 = 0.
Ứng suất chính ở mặt cắt F được xác định theo công thức:
1 

N
;
F

F 

F
.
cos 

(6) [TL9. Trang 26]

Ứng suất toàn phần trên mặt cắt F sẽ là:
p =

N
N . cos 

  1 . cos  .
F
F

(7) [TL9. Trang 26]

Ứng suất pháp và tiếp trên mặt cắt nghiêng F có trị số:
   P . cos    1 . cos 2  .

   P . sin  

 1 . sin 2
2

(8) [TL9. Trang 28]

.

(9) [TL9. Trang 28]

Khi  = 00   max   1 (Mặt chính vuông góc với trục thanh).
9


Khi  = 900   min  0 (Mặt chính song song với trục thanh).
Khi  = 450   mã 

1
2

.

Khi  = 00 hoặc  = 900   min  0 .
 Trạng thái ứng suất phẳng:
-

Cho phân tố chính:























Hình 2.2. Trạng thái ứng suất phẳng cho phân tố chính
1  0 ;  2  0 ;  3  0 .

    1 . cos 2    2 . sin 2  .

(10) [TL9. Trang 30]

( 1   2 ). sin 2
.
2


(11) [TL9. Trang30]

 

Khi  = 00   max   1 .
Khi  = 900   min   2 .
Khi  = 450   max 

1  2
2

.

Khi  = 00 hoặc  = 900   min  0 .
Ứng suất tác dụng trên hai mặt tương ứng vuông góc có mối quan hệ như sau:
     1   2 .

(12)

     .

-

Cho phân tố có một mặt là mặt chính không ứng suất và hai mặt còn lại

không phải là mặt chính.
10



Hình 2.3. Trạng thái ứng suất phẳng cho phân tố không phải là phân tố chính.
  0 Khi quay từ chiều dương trục thanh đến phương pháp tuyến ngược chiều
kim đồng hồ.
  0 trong trường hợp ngược ngược lại.
Ứng suất pháp và tiếp trên mặt cắt nghiêng bất hỳ song song với trục Oz, có
pháp tuyến hợp với chiều dương trục x một góc , được xác định theo công thức:
 
 

 x  y
2

 x  y
2



 x  y
2

. cos 2   xy . sin 2 .

sin 2   xy . cos 2 .

(14) [TL9. Trang 35]
(15) [TL9. Trang 35]

Trong trạng thái ứng suất phẳng người ta kí hiệu hai ứng suất chính cần tìm là
max, min. Các ứng suất này được xác định theo công thức:
max

 min


x  y
2

1
 . ( x   y ) 2  4 2 xy .
2

(16) [TL9. Trang 40]

Phương các mặt chính được xác định theo công thức:
tg 21 

 xy
.
max
 y   min

(17) [TL9. Trang 40]

Trong đó:
Góc 1 ứng với phương có max .
Góc 2 ứng với phương có min .

11


 Trạng thái ứng suất khối:

-

Cho phân tố chính:

2

n


3

1



Hình 2.4 Trạng thái ứng suất khối của phân tố chính
1  0; 2  0; 3  0 và 1  2  3.
Ứng suất pháp và tiếp trên mặt cắt bất kỳ có pháp tuyến n hợp với phương
chính những góc 1; 2; 3 được xác định theo công thức:
    1 . cos 2  1   2 . cos 2  2   3 . cos 2  3

(18) [TL9. Trang 45]

    1 . cos 2  1   2 . cos 2  2   3 . cos 2  3   2

(19) [TL9. Trang 45]

Ứng suất pháp và tiếp trên mặt cắt bất kỳ có pháp tuyến n hợp với phương
chính những góc bằng nhau (1= 2 = 3) ứng suất pháp và tiếp trên mặt cắt đó được
xác định theo công thức:

 

 

=

1   2   3

(20) [TL9. Trang 45]

3

2
.  12   22   32   1 . 2   2 . 3   3 . 1
3

1
. ( 1   2 ) 2  ( 2   3 ) 2  ( 3   1 ) 2 .
3

(21) [TL9. Trang 45]

Ứng suất pháp và tiếp trên mặt cắt bất kỳ song song với một ứng suất chính nào
đó được xác định bằng công thức đã lược bỏ ứng suất chính ấy, nghĩa là sử dụng sử
dụng công thức ở trường hợp trạng thái ứng suất phẳng.
2.3. Phương pháp lực dùng để tính hệ thanh siêu tĩnh:/15/
Phương pháp lực là phương pháp dùng để tính hệ siêu tĩnh mà các ẩn số là lực
(phản lực liên kết, nội lực).

12



2.3.1. Hệ siêu tĩnh. Bậc siêu tĩnh:
Hệ siêu tĩnh là hệ thanh không biến dạng hình học mà nội lực, phản lực liên kết
của nó không thể xác định được nếu chỉ dùng phương trình cân bằng tĩnh học.
Bậc siêu tĩnh (n) của một hệ bằng hiệu giữa số ẩn số cần xác định và số phương
trình cân bằng tĩnh học có thể lập được đối với hệ hay bằng số các liên kết thừa.
Tính theo công thức:
n = 2K + Tg – 3T

(34) [TL15. Trang

312]
Trong đó:

T: số thanh của hệ,
K: số khớp đơn,
Tg: số thanh liên kết gối.

2.3.2. Phương pháp lực:
Để giải hệ thanh siêu tĩnh ta dùng phương pháp lực. Trình tự giải bài toán theo
phương pháp lực như sau:
 Xác định bậc siêu tĩnh của hệ,
 Chọn hệ cơ bản hợp lý
 Chọn hệ tĩnh định tương đương.
 Lập hệ phương trình chính tắc:
 Tự cho các ẩn số X1 = 1,…, Xn = 1và vẽ các biểu đồ nội lực tương
ứng và vẽ các biểu đồ chỉ do tải trọng.
 Xác định các hệ số và số hạng tự do bằng phương pháp nhân biểu đồ
Vêresaghin.

 Viết hệ phương trình chính tắc:
 11 X 1   12 X 2  ...   1n X n   1 p  0

 21 X 1   22 X 2  ...   2 n X n   2 p  0

.......................................................
 n X 1   n 2 X 2  ...   nn X n   np  0


314]
Trong đó:

13

(35) [TL15. Trang