Luận án Nghiên cứu xác định một số thông số tối ưu của máy chữa cháy rừng bằng đất cát

L
J L.R RL cos( )
3
  
 Dẫn đến : 
 J = 
32
2 2
1 i i
i 1
L
J L.R RL cos( )
3 
  
 (2.23) 
 Do vậy:
32
2 2
z(1) 1 i i 1
i 1
L
L J L.R RL cos( )
3 
  
    
 
 
 Từ (2.18) ta có : 
3 22
2
( ) ( ) 1 i i i i i i
i 1
32
2 2
1 i i 1
z 1
i
z 0
1
L L
J L. R R cos( )
3 2
L
J L.R RL co
L 
(
L
s )
3
    
  
    
 
 
 (2.24)
56 
Ta có 
0 z i
i
m (S ) - tổng của mô men xung lượng cắt đất và mô men xung 
lượng làm kéo văng đất đối với trục 0z : 
 0 0 0   z i z ic z iv
i i i
m (S ) m (S ) m (S ) (2.25) 
Gọi khoảng cách OA là b. 
Có xung lượng cắt đất Sc = Pc.tc , ở đây có Pc theo (2.16) và tc là thời 
gian cắt đất. Có thể lấy 
.
c
h
t
b
 với h độ sâu của nhát cắt (bằng độ cao lưỡi 
cắt của dao), là vận tốc góc của đĩa quay. 
Gọi khối lượng đất kéo văng là mG và vận tốc văng của nó là u, đây 
cũng là vận tốc của điểm A khi dao cắt văng đất. 
 Gọi xung lượng kéo văng đất là Skv , do vận tốc ban đầu của mG (trước 
khi kéo văng đất) bằng 0 nên mG.u = Skv. Gọi khoảng cách OA là b, khi đó 
có: 
Lz(1) - Lz(0) = 0 i
i
m (S ) = - (Sc + Skv).b = - (Pc.tc +mG u).b 
thay u = b.ω1 và 
.
c
h
t
b
 , ta được Lz(1) - Lz(0) = 
2
1 .G
cPh m b 
  (2.26) 
 Từ công thức (2.24) (2.26), nhận được : 
3 22
2 c
1 k i i i
i 1
32
2 2
1 i i 1
i
2
1
G
L L P h
J L. R R cos( )
3 2
L
J + L.R R m .b L cos( )
3
    
  
    
 


 (2.27) 
ɷ1= 
3 22
2 c
1 i k i i
i 1
32
2 2
1 i i
1
2
G
i
L L P h
J L. R R cos( )
3 2
L
J + L.R RL cos m .b ( )
3
    
  
   
 


 (2.28) 
57 
 Tính được u = 1 .b 
 Do vậy xung lượng kéo văng đất Skv sẽ là : Skv = mG.u = mG. b 1 
 2G
3 22
2 c
1 i k i i
i 1
kv G 32
2 2
1 1 i i
i 1
L L P h
J L. R R cos( )
3 2
S m b
L
J + L.R R L cos( )
3
 m .b
    
  
   
 


 (2.29) 
 Thay i i i  , => i i
   , i i ,   
 Khi đó nhận được: 
3 22
2 c
1 i i i
i 1
kv G 32
2 2
1 i
i
2
G
1
L RL P h
J R L. 2 cos( )
3 2
S m b
L
J + L.R RL m s. )b co (
3
       
 
  
   
 


(2.30) 
c) Công sinh ra do xung lượng cắt – kéo văng đất (tính trung bình): Ac-v 
 Xét trường hợp có tải. Công được sinh ra do cơ hệ trong trường hợp đĩa 
quay với vận tóc góc  không đổi. 
 Gọi T = 
1

 là chu kỳ quay của đĩa, khi đó thời gian giữa hai lần dao 
cắt – kéo văng bằng Ttb = 
T
2
 (do số dao lắp trên đĩa bằng 2). Thời gian dao cắt 
đất là 
.
c
h
t
b

, do vậy thời gian kéo văng đất là tkv = Ttb – tc , dẫn đến xung 
lực kéo văng đất có trị trung bình là kv kvkv kv
kv tb c
S S 2b
P S
t T t b 2h

 . 
Công trung bình của xung lực cắt – kéo văng đất là: 
2 2
c kv c kv c kv
2b t
A P P .b. P b t S
b 2h

  
 (2.31) 
Thay (2.30) vào (2.31) được: (2.32) 
58 
3 22
2 c
1 i i i2
i 1G
c kv c 3
2
G
2
2 2
1 i
i 1
L RL P h
J R L. 2 cos( )
3 22m b
A P b t
b 2h L
J + L.R RL cos( m . )
3
b
  
        
  
    
  


Đặt : ATS = 
3 22
2 c
1 i i i
i 1
L RL P h
J R L. 2 cos( )
3 2 
       
 
 (2.33) 
AMS = 
2
G
32
2 2
1 i
i 1
L
J + L.R RL cos( ) m .b
3 
  
 (2.34) 
 Ta được: 
 2 i
i MS TS2 3
c kv G
2
i MS
2
RL sin .A A
2A 2 .b .m t.
b 2h A
  
 
  
 
 (2.35) 
Công do mô men ngoài sinh ra là: 
 AN = MN .φ (2.36) 
 Trong đó: MN - mô men do lực ngoài (động cơ cưa xăng) dẫn qua đai 
truyền, dẫn đến N
i
A
0


 (2.37) 
Do vậy c kv c kvN
i i i i
A AA A   
   
 (2.38) 
2.3.5.3.Tính công suất để cắt – kéo văng đất 
Từ các biểu thức tính được ở trên, có được hệ phương trình chuyển 
động của cơ hệ đĩa và các dao cắt – kéo văng đất trong các trường hợp không 
tải và có tải: 
Thay (2.38) vào phương trình chuyển động (2.15) dẫn đến: 
+ Trong trường hợp không tải: 
 2i i 0i i
3 3
R sin g sin t 0
2L 2L
     (2.39) 
59 
 + Trong trường hợp có tải: 
2
i i 0i i
i
i MS TS2 3
G
2
MS
3 3
R sin g sin t
2L 2L
2
sin .A A
2R 3 .b .m t
; i 1,2
L b h A
     
  
 
 
 
 (2.40) 
với: ATS và AMS được tính theo công thức (2.33) và (2.34). 
Giá trị khoảng cách b trong các công thức trên được tính là: 
b2 = R2 + L2 - 2RL.cos(γi). (2.41) 
Giải các phương trình (2.39) và (2.40) cho ta các nghiệm γi là các hàm 
dưới dạng γi = γi(ω,J1. R, L, ...,t), biểu diễn sự biến thiên của góc tạo bởi thanh 
OiA của dao thứ i và phương bán kính OOi. 
Sau khi xác định được các trị của γi và i để thay vào (2.32) tính được 
trị của công Ac – kv sinh ra trong quá trình cắt - kéo văng đất, từ đó làm cơ sở 
để tính công suất cần thiết của động cơ. 
Công suất để cắt – kéo văng đất : (2.42) 
3 22
2
12
1
32
2 2
1
2
1
. 2 os( )
3 22
2
+ . os( )
3
 .
c
i i i
ic kv G
c kv c
iG
i
L
m
RL P h
J R L c
A m b
N b P
t b h L
J L cb R RL
  
        
  
    
  


Các ký hiệu trong công thức (242) như sau: 
 b- khoảng cách từ tâm đĩa thép lắp dao (điểm O) đến đầu dao (điểm A); 
 mG- khối lượng của đất kéo và văng; 
J1- mô men quán tính của đĩa thép lắp dao cắt; 
ρ – mật độ khối lượng trên chiều dài của dao cắt đất; 
R- bán kính động học đĩa thép lắp dao cắt (tính từ tâm đến điểm lắp 
dao); 
60 
L- chiều dài dao cắt đất; 
ɷ - vận tốc góc của đĩa thép lắp dao cắt đất; 
Pc- lực cắt đất; 
γ – góc hợp bởi đường thẳng (OO1) với dao cắt (O1A). 
Nhận xét: Công suất của động cơ cắt đất phục thuộc vào nhiều yếu tố 
như bán kính đĩa thép R1, chiều dài dao cắt đất L, vận tốc góc ɷ, khối lượng 
dao cắt..., để xác định qui luật ảnh hưởng của các yếu tố này cầm khảo sát 
phương trình tính công suất của động cơ (2.42). 
2.4. Tính toán rung động của hệ thống cắt đất 
2.4.1. Xây dựng mô hình tính dao động của cơ hệ máy cắt đất dạng búa 
 Khi vận hành tác nghiệp máy cắt đất dạng búa, người sử dụng đặt máy 
nằm ngang trên mặt đất và giữ bằng hai tay tại hai tay nắm (hình 2.10), nối 
giữa thân máy và hệ thống cắt đất với tay nắm trên là một lò xo độ cứng C1, 
tay cầm ngang là lò xo độ cứng C2. 
 Phương trình dao động của cơ hệ máy cắt đất dạng búa được xây dựng 
trên mô hình động lực học mô tả trong hình 2.10b. 
 Trong đó: m1- khối lượng qui đổi của động cơ và khung máy đặt tại 
điểm O3, kG; 
 m2- khối lượng qui đổi của hệ thống cắt đất bao gồm đĩa thép, dao 
cắt đất đặt tại điểm O, kG 
 m- Khối lượng của máy đặt tại O2 (m=m1+ m2) 
 C1- Độ cứng của lò xo nối giữa máy với tay cầm phía trên 
 C2- Độ cứng của lò xo nối giữa máy với tay cầm ngang 
 Trọng tâm của máy tại O2, khi cắt kéo văng đất, tạo phản lực liên kết 
dạng xung lực tác dụng lên trục đĩa tại O. Mô hình tính toán rung động của 
máy cắt đất được thể hiện trên hình 2.10. 
61 
Hình 2.10 : Mô hình dao động của máy cắt đất dạng búa 
2.4.2. Thiết lập hệ phương trình dao động 
Khoảng cách BO2 = L2 ; BO3 = L3 ; BO = L1 + L2 
Chọn hệ tọa độ Bxy như trong hình 2.10b. Lực kích động ngoài là lực 
(P ,P )x yP . 
Ở trạng thái cân bằng, trọng tâm O2 có tọa độ (x,y). Nếu gọi φ là góc 
lập bởi BO2 với By thì ta có gần đúng : x = y.φ. Đặt L2 – L3 = a . 
Chọn tọa độ suy rộng là y và φ. 
Có động năng: 
2
22 2 2
2 2 2
mv m m
T x y y y y 
hay 2 2 2 2 1 2
2
m
T y y y y 
 (2.43) 
G 
 m1 m2 
 m 
62 
Thế năng bao gồm tổng thế năng đàn hồi và thế năng hấp dẫn: 
e g   
với 
2 221 2
2
2 2
e
C C
y a y L ; g mgy (2.44) 
Công của ngoại lực: . .e x O y OW P x P y    (2.45) 
có xO = (y + L1).φ ; yO = y + L1 , do vậy: 
 O 1x y L y    và Oy y   , thay vào (2.45) có được: 
 . .e x 1 x yW P y L P P y    (2.46) 
 lực suy rộng .x 1Q P y L 
 y x yQ P P (2.47) 
Hàm Lagrange : L = T – П 
 2 22 2 2 2 21 2 21 2
2 2 2
m C C
L y y y y y a y L mgy
(2.48) 
Hệ phương trình vi phân dao động của máy cắt đất dạng búa: 
y
d L L
Q
dt
d L L
Q
dt y y
  
  
     
Luận án tiến hành tính toán: 
; ( ) ( )
; ( ) ( ) ( ) mg
2 2 2
1
2 2 2
1 2 2
L L
m y y y m y yy C y a mgy
L L
m y 1 y m y y C y a C y L
y y
 
  
 
  
 2 2
d L
m 3yy y y y y
dt
 
  
 2 2
d L
m y 1 y 3 y y
dt y
 
  
 Dẫn đến hệ phương trình vi phân dao động của máy cắt kéo văng đất: 
63 
( )
( ) ( ) mg
2 2
1
2 2 2
1 2 2 y
m 2yy y y y C y a mgy Q
m y 1 y 2 y y C y a C y L Q
(2.49) 
2.4.3. Phân tích lực kích động tác dụng lên trục đĩa thép 
2.4.3.1. Xét lực tác động lên ổ trục đĩa khi không cắt đất 
 Khi máy chạy bình ổn thì gia tốc góc của trục máy bằng 0, và trục máy 
quay với vận tốc không đổi ɷ (radian/s). Chính vì vậy không có mô men của 
lực quán tính các dao cắt mà chỉ có lực quán tính li tâm làm dao cắt tác động 
lên ổ trục dao cắt: 
 Pq = MB. rs. ɷ2 = MB. rs. ɷ2 , (N) (2.50) 
 trong đó: MB - Khối lượng dao cắt, (kg), 
 ɷ - Vận tốc góc của đĩa thép, ( radian/s), 
 rs - Khoảng cách từ trọng tâm dao cắt đến tâm quay trục máy, (m) 
 Có thể giả thiết rằng, trong giai đoạn không tải các thanh dao cắt thẳng 
với bán kính OO1. Khi đó khoảng cách từ tâm dao cắt đến tâm O sẽ là: 
2
s
L
r R 
 Do đó, theo (2.50) ta được: 
2
2
q B
L
p M R
  
, (N) (2.51) 
Như vậy, phản lực liên kết từ ổ trục dao cắt có giá trị bằng Pq và theo 
hướng O1O. 
2.4.3.2. Xét lực tác động lên ổ trục đĩa khi cắt kéo văng đất 
 Từ cấu tạo của cơ cấu cắt đất ở dạng búa, khi đĩa thép lắp dao cắt quay, 
dao cắt sinh ra xung lực va chạm, sơ đồ phân tích xung lực được thể hiện trên 
hình 2.11. 
64 
Hình 2.11. Phân tích xung lực tác dụng lên trục đĩa khi cắt kéo văng đất 
 Khi dao cắt thực hiện cắt kéo văng đất, xung lực xuất hiện với thời gian 
τ rất ngắn. Nếu gọi lực va chạm là N thì xung lực tb
0
S N dt N .

  , (N.s). 
 => tb
S
N 

, (N) (2.52) 
Đại lượng Ntb được gọi là lực va chạm trung bình, có giá trị bằng 
S

 và có hướng 
vuông góc với bán kính OA theo chiều ngược với chiều quay của trục đĩa. 
 Theo tính toán ở (2.16), (2.30) và (2.31) có được : 
 Ntb = Pc + Pkv (2.53) 
do đó : tb c kv c kv
b
N P P P S
b h

 (2.54) 
 Trong đó: b – khoảng cách OA cho bởi công thức (2.41); 
 h – độ sâu nhát cắt đất; 
Pc - lực cắt đất cho bởi (2.16); 
Skv xung lượng kéo văng đất, cho bởi (2.30); 
ω – vận tốc quay không đổi của đĩa, (rad/s). 
o 
65 
 Lực va chạm này tác động lên ổ trục dao cắt, nên tại ổ trục dao cắt sẽ 
có phản lực liên kết có giá trị cũng bằng Ntb và có hướng vuông góc với OA, 
cùng chiều với hướng quay của trục dao cắt. 
 Hợp hai phản lực trên cho ta phản lực tổng hợp của ổ trục dao cắt lên thanh 
dao cắt. Do hai phản lực vuông góc với nhau, nên lực tổng hợp sẽ có trị là: 
 2 2
T q tbP P N (2.55) 
 Chú ý rằng do tính đối xứng trục của các dao cắt quanh trục đĩa nên 
không có lực và mô men khác tác động lên ổ trục đĩa. 
 Công thức tính lực va đập của dao cắt lên trục dao cắt: 
 1) Khi dao cắt chưa cắt đất :
2
2
q B
L
p M R
  
, (N) 
 đơn vị tính : R, L (m) ; MB , (kg) 
 2) Khi dao cắt cắt kéo văng đất: 
 + Tính : tb c kv
b
N P S
b h

; (Pc theo (2.16) , Skv theo (2.30)) 
 + Tính tổng hợp lực của búa tác động lên trục đĩa: 
 2 2
T q tbP P N , (N) 
2.4.3.3. Biểu diễn Fourier hàm xung lực va đập lên trục đĩa 
 Do trục máy quay đều, nên các xung lực được tạo ra có tính chu kỳ. 
Nếu máy có n trục dao cắt và trục máy quay với vận tốc ɷ (rad/s) thì chu kỳ 
của xung lực sẽ là : 
2
T
n

 , (s). Trong đề tài này số trục dao cắt n = 2. 
 Thời gian có xung lực xảy ra rất ngắn, nó bằng thời gian mà dao cắt đất 
văng qua góc cắt văng đất β (hình 2.11). 
 Khoảng thời gian có xung lực là  sẽ là , ( )s 



 (2.56) 
66 
Hình 2.12. Dạng xung lực va đập lên trục đĩa. 
 Với tốc độ quay của trục đĩa : 2500 vòng/phút (tức là ɷ = 262 rad/s), 
góc cắt văng β = π/2, khi đó có được: 
 τ = 6. 10-3 (s) , T = 0.012 (s). Đặt 0 ,
2 2
T
s 

. 
Lực va đập P(t) lên trục đĩa được biểu diễn như hình 2.9. 
 Do xung lực va đập T 0
0
S P(t)dt P . P .
2


  
, 
nên P0 = 2PT (2.57) 
 Đặt hàm F(t) là hàm tuần hoàn chu kỳ T, thỏa mãn: 
0
0
0
0
0
0
0
1 0
( )
1 0
0
khi t s
t
khi s t
s
F t
t
khi t s
s
khi s t
 (2.58)
Hình 2.13 Đồ thị biểu diễn hàm F(t) 
67 
 Trên cơ sở mô tả các xung lực như ở hình 2.9, có thể thấy hàm P(t) biểu 
diễn lực va chạm sẽ trùng với P0. F(t) tại mọi t ≥ 0. Do vậy, nhân P0 với khai 
triển Fourier của hàm F(t) sẽ là biểu diễn của P(t) tại các trị t ≥ 0 . 
 Do F(t) là một hàm chẵn nên khi triển Fourier của nó có dạng: 
 0
1
( ) cos
2
k
k
a k
F t a t
 (2.59) 
 với: 
0
0
0
0 0
2 2
( ) 1
s
st
a F t dt dt
s T

 (2.60) 
0
00 0
2 2
( ) cos 1 cos
s
k
k t k
a F t t dt t dt
s
 0
2 2 2 2
0
2 2
1 cos 1 cos
k s T
k
Ts k k
 
  
 (2.61) 
 Như vậy, ta có được biểu diễn Fourier của hàm lực va chạm P(t) : 
 0
1
P( ) 2 cos
2
T k
k
a k
t P a t

 (2.62) 
 với a0 và ak có được như (2.60) và (2.61). 
 Trong tính toán, khai triển (2.62) chỉ lấy đến một số hữu hạn N0 các số 
hạng, do đó sau này ta tính toán với: 
0
0
1
P( ) 2 cos
2
N
T k
k
a k
t P a t

 (2.63) 
Các biểu thức về Q và yQ trong (2.47) sẽ được tính với Px , Py theo công 
thức: 
 Px = P(t). cosθ ; Py = P(t).sinθ 
Đến đây, cùng với điều kiện đầu (tại t = 0) ta sẽ giải được hệ phương 
trinh vi phân dao động của máy cắt kéo văng đất (2.49). 
68 
 2.5. Cơ sở lý thuyết tính toán hệ thống hút và phun đất vào đám cháy 
Theo nguyên lý hoạt động của máy, đất sau khi được cắt ra tung lên 
trong buồng hút của máy cắt đất, quạt gió cao áp tạo ra áp lực hút đất cát vào 
đường ống, đất cát chuyển động trong đường ống đoạn thẳng đứng và đoạn 
nằm ngang sau đó đi vào buồng hút của quạt gió, cánh quạt gió tạo ra áp lực 
để phun đất cát vào đám cháy. Quá trình hút, phun đất cát vào đám cháy thực 
chất là vận chuyển những hạt chất rắn lẫn trong dòng không khí bằng đường 
ống (vận chuyển bằng sức gió). Phương pháp tính toán có nhiều điểm khác 
với phương pháp tính hệ thống dẫn không khí thông thường. 
2.5.1. Xác định vận tốc của dòng không khí trong đường ống thẳng đứng 
 Những hạt đất cát chuyển động được trong đường ống là do áp lực của 
dòng không khí tác động vào, điều kiện để hạt đất chuyển động lên trên là áp 
lực tác dụng của dòng không khí chuyển động từ dưới lên trên gây ra phải 
bằng hoặc lớn hơn trọng lượng bản thân của hạt đất. Sơ đồ lực tác dụng của 
dòng không khí trong đường ống tác dụng lên hạt đất được thể hiện trên hình 
2.14. 
Hình 2.14: Lực tác dụng lên hạt đất, cát trong dòng khí chuyển động 
 Lực tác dụng lên phần tử hạt gồm 2 thành phần: 
v 
69 
- Lực tác dụng lên tiết diện ngang của hạt (còn gọi là tiết diện trực đối) 
trực giao với chiều chuyển động của dòng không khí: 
 ; kG (2.63) 
- Lực tác dụng do ma sát giữa không khí và bề mặt xung quanh của hạt: 
 ; kG (2.64) 
 Nếu gọi P là lực tác dụng lên hạt rắn từ dưới lên trên thì: 
 (2.65) 
 Trong đó: K0 - hệ số tỷ lệ kể đến ảnh hưởng của sự di chuyển các hạt 
của dòng không khí, đối với hạt có hình thon , đối với hạt hình cầu có 
hệ số K0 thay đổi theo chuẩn số Re. 
F- tiết diện lớn nhất của hạt theo phương trục đối xứng, m2; 
V- vận tốc của dòng không khí trong ống dẫn, m/s; 
 - hệ số ma sát; 
S – bề mặt xung quanh của hạt, m2; 
 - trọng lượng đơn vị của không khí, kg/m3; 
Điều kiện để hạt rắn ở trạng thái lơ lửng trong dòng không khí là: 
 (2.66) 
 Trong đó: G - trọng lượng hạt, kg. 
 Từ phương trình trên ta rút ra được v là vận tốc cân bằng: 
 ; m/s (2.67) 
+ Đối với hạt thon K0 = 1 và khi không khí ở điều kiện tiêu chuẩn 
ta có: 
70 
 Trong đó: đối với bề mặt nhẵn; 
 đối với bề mặt nhám. 
 + Đối với hạt hình cầu có đường kính d, m và trọng lượng đơn vị , kg/m3 
 (2.68) 
 Thành phần của lực ma sát trong phương trình trên không đáng kể, có 
thể bỏ qua, vận tốc cân bằng được tính theo công thức sau: 
 (2.69) 
 Đối với hệ thống hút và phun đất sử dụng sử dụng dòng khí có thể lấy 
Re= (0,5-7).10
5 và ứng với trị số Re trong khoảng ấy ta có K0=0,5 ta có. 
 , m/s (2.70) 
 Như vậy để cho đất cát chuyển động được trong đường ống thẳng đứng 
thì vận tốc không khí lớn hơn vận tốc cân bằng tính theo công thức ( 2.69) hoặc 
(2.70). 
2.5.2. Xác định vận tốc của dòng không khí trong ống dẫn nằm ngang 
 Lực P do áp lực của không khí tạo ra sẽ tác dụng trực giao với phương 
của lực G, do đó hạt sẽ rơi xuống và lăn theo đường ống. Phần không khí bị 
cuốn theo các hạt sẽ gây ra một lực đẩy P’ nào đó làm cho hạt lại được bốc trở 
lên, rồi lại rơi xuống, cứ thế mà hạt được di chuyển đi theo dòng không khí. 
Hình 2.15: Chuyển động của hạt vật liệu trong ống nằm ngang 
v 
71 
Để xác định vận tốc lơ lửng trong trường hợp ống ngang, giáo sư V.N. 
Lêvinxơn [35] đã đưa ra công thức tính vận tốc cân bằng cho hạt rắn có hình 
kéo dài (hình lăng trụ). 
 (2.71) 
 Trong đó: - mật độ của không khí, kg.s2/m4; 
 l- chiều dài hạt hình lăng trụ, m; 
 d- đường kính của hạt lăng trụ, m; 
 - tỷ số của vận tốc tịnh tiến của hạt và vận tốc của 
dòng không khí, theo số liệu thực nghiệm thì . 
Trong thực tế, vận tốc làm việc của hệ thống vận chuyển bằng áp lực khí 
phải lớn hơn vận tốc cân bằng, để dòng không khí có khả năng lôi cuốn được 
những hạt vật liệu đọng lại dưới lòng ống nằm ngang khi hệ thống làm việc trở 
lại. 
Vận tốc làm việc của hệ thống phụ thuộc vào mật độ của vật liệu với 
không khí trong đường ống, mật độ được tính theo công thức sau: 
 (2.72) 
 Trong đó: G- trọng lượng vật liệu; 
 L- lưu lượng không khí sạch trên đường ống, kg/s; 
 Khi : vận tốc làm việc ; 
 - vận tốc làm việc ; 
 -vận tốc làm việc . 
2.5.3. Tính toán quạt hút và phun đất 
 Để đạt được theo yêu cầu của quạt hút và phun đất, thì việc tính toán 
quạt cần giải quyết hai vấn đề sau: 
- Vấn đề thứ nhất: Lựa chọn tham số kết cấu của bản thân quạt để quạt 
tạo ra áp lực hút và phun lớn nhất; 
72 
- Vấn đề thứ hai: Sự phối hợp giữa quạt hút và hệ thống cắt đất, do vậy, 
khi thiết kế quạt hút, phun cần lấy áp lực hút ở cửa vào và áp lực phun ở cửa 
ra để tính toán. 
Để tính toán quạt hút và phun cần căn cứ vào nguyên tắc sau: 
- Lưu lượng đất, áp lực đất phun ở cửa ra lớn, tốc độ và hiệu suất của quạt cao; 
 - Công suất tiêu hao trên trục quạt hút và công suất hiệu dụng của động 
cơ tương đối gần nhau, đồng thời nhỏ hơn công suất tiêu chuẩn của động cơ 
từ đó để bảo đảm cho quạt hút và phun làm việc ổn định đáng tin cậy; 
- Trọng lượng quạt nhẹ. 
2.5.3.1. Các tham số kết cấu cơ bản của quạt hút và phun đất 
 Các tham số kết cấu chủ yếu quyết định tính năng của quạt, gồm: 
Đường kính ngoài cánh quạt D2, đường kính trong cánh quạt D1, góc cửa vào 
cánh quạt 1, góc cửa ra cánh quạt 2, số cánh quạt Z, độ rộng cánh quạt b1, 
b2, độ rộng xoắn ốc, độ mở rộng A và diện tích vào của lồng bảo vệ, hình 2.16 
là tham số kết cấu của quạt hút và phun đất chữa cháy rừng. 
Hình 2.16: Các tham số kết cấu của quạt gió 
2.5.3.2. Tính toán áp lực hút của quạt hút và phun đất 
 Từ hình 2.17 ta thấy, trong quạt li tâm dòng khí được hút vào qua cửa 
hút đi vào trục chính trong quạt li tâm sau khi được cánh quạt nén lại và đẩy 
qua cửa thoát khí. Do vậy, gọi phía đầu cánh quạt phần tiếp xúc với chất khí 
là đầu hút khí, góc độ cánh quạt ở đầu hút khí được gọi là góc lắp ráp đầu 
73 
vào. Tương tự, đầu ra được gọi là đầu thoát khí, góc độ cánh quạt ở đầu thoát 
khí được gọi là góc lắp ráp đầu ra. 
 Góc lắp ráp đầu vào của cánh quạt được tạo bởi đường tiếp tuyến tại 
đường kính trong của quạt, với đường tiếp tuyết của cánh quạt tại điểm đầu 
vào của cánh gọi tắt là góc vào ký hiệu β1 hình 2.17. 
 Góc lắp ráp đầu ra là góc tạo bởi đường tiếp tuyến của đường kính 
ngoài của cánh với đường tiếp tuyến của cánh tại điểm đầu ra của cánh, gọi 
tắt là góc ra, ký hiệu β2. 
 Đối với quạt li tâm, góc lắp ráp đầu vào β1 và góc lắp ráp đầu ra β2 là 2 
chỉ tiêu quan trọng quyết định hình dạng cơ bản của cánh quạt. Căn cứ vào 
hình dạng, căn cứ vào trị số lớn, nhỏ của góc β2 mà phân cánh quạt li tâm 
thàn