(LUẬN văn THẠC sĩ) nghiên cứu giải pháp để cải tiến thiết kế và chế tạo máy đóng bầu đất ươm cây giống nhằm nâng cao năng suất hoạt động

Đặt vấn đề

Hàng năm, Việt Nam cần hàng triệu cây giống để phục vụ trồng mới, bao gồm hơn 20 triệu cây ăn quả, 40 triệu cây chè giâm cành và 587 triệu cây giống lâm nghiệp Tuy nhiên, hiện tại chỉ đáp ứng được khoảng 50% cây ăn quả, 70% cây giống chè và 30% cây giống lâm nghiệp chất lượng tốt Ngành lâm nghiệp đóng vai trò quan trọng trong sản xuất hàng hóa và dịch vụ từ rừng, bao gồm bảo vệ, gây trồng, khai thác và chế biến lâm sản, đồng thời góp phần bảo vệ môi trường và bảo tồn đa dạng sinh học Mục tiêu đến năm 2020 là quản lý và phát triển bền vững 16,24 triệu ha đất lâm nghiệp, nâng tỷ lệ đất có rừng lên 42-43% vào năm 2010 và 47% vào năm 2020.

Tốc độ tăng trưởng giá trị sản xuất của ngành lâm nghiệp, bao gồm cả công nghiệp chế biến lâm sản và dịch vụ môi trường, dự kiến đạt từ 3,5% đến 4% mỗi năm Mục tiêu đến năm 2020 là GDP của ngành lâm nghiệp chiếm khoảng 2 - 3% tổng GDP quốc gia.

Sản lượng gỗ nội địa đạt từ 20 đến 24 triệu m³ mỗi năm, trong đó có khoảng 10 triệu m³ gỗ lớn, đủ để đáp ứng nhu cầu nguyên liệu cho ngành chế biến lâm sản, sản xuất bột giấy và xuất khẩu Đồng thời, nhu cầu củi chủ yếu phục vụ cho khu vực nông thôn cũng được duy trì ở mức 25-26 triệu m³ mỗi năm.

Xuất khẩu lâm sản đạt trên 7,8 tỷ USD (bao gồm 7 tỷ USD sản phẩm gỗ và 0,8 tỷ USD sản phẩm lâm sản ngoài gỗ).[1]

Nhu cầu trồng cây giống hàng năm đang gia tăng, trong khi phương pháp đóng bầu ươm cây giống tại Việt Nam vẫn chủ yếu thực hiện thủ công Việc này không chỉ làm giảm năng suất mà còn tăng chi phí lao động Do đó, nghiên cứu và chế tạo máy đóng bầu đất cho cây giống là rất cần thiết để nâng cao hiệu quả công việc, giảm chi phí và cải thiện chất lượng bầu đất Đề tài “Nghiên cứu giải pháp để cải tiến thiết kế và chế tạo máy đóng bầu đất ươm cây giống nhằm nâng cao năng suất hoạt động” ra đời nhằm giải quyết những vấn đề này.

Công nghệ sản xuất bầu dinh dưỡng trên thế giới

Tại các quốc gia có nền công nghiệp phát triển như Mỹ, Úc, Thụy Điển, Nhật Bản và Trung Quốc, cây giống được sản xuất tại các trung tâm giống quy mô lớn, sử dụng khay bầu có vách ngăn hoặc bầu cứng độc lập Quy trình tạo bầu đã được cơ giới hóa ở nhiều mức độ khác nhau, giúp nâng cao hiệu suất sản xuất.

Hình 1.1: Sơ đồ công nghệ sản xuất bầu khay Đất tầng mặt (than bùn), chất hữu cơ, vô cơ

Trộn hỗn hợp Nạp vào bun ke

Nạp hỗn hợp vào khay hoặc bầu độc lập

Quá trình sản xuất cây giống tại Hàn Quốc được thực hiện trên dây chuyền tự động hóa, bao gồm các bước như nén hỗn hợp, tạo hốc gieo, gieo hạt và xếp luống bảo quản Mặc dù các khâu trong dây chuyền công nghệ tương tự như sơ đồ hình 1.1, nhưng còn có thêm một số bước nhằm tối ưu hóa điều kiện cho sự sinh trưởng và phát triển của cây non Công nghệ này được triển khai theo quy trình như trình bày trong hình 1.2.

Hình 1.2: Sơ đồ công nghệ sản xuất cây giống ở Hàn Quốc

Hỗn hợp ruột bầu được sản xuất bằng máy nghiền sàng để nghiền nhỏ đất và các chất hữu cơ, vô cơ, sau đó được vận chuyển đến máy trộn theo tỷ lệ phù hợp với loại cây gieo ươm Hỗn hợp này được nạp vào các khay với lượng xác định và được nén sơ bộ Tiếp theo, các khay được chuyển đến máy nén để tạo hốc gieo hạt Sau đó, chúng di chuyển đến buồng thúc mầm, nơi công nhân điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm và ánh sáng cho từng loại cây Khi hạt giống nảy mầm và phát triển thành cây non, chúng sẽ được chuyển đến khu chăm sóc cho đến khi đạt tiêu chuẩn để trồng.

Nạp hỗn hợp vào khay hoặc bầu độc lập

Nén hỗn hợp và tạo hốc, gieo hạt

Phủ hạt giống Tưới ẩm

Thúc sự nảy mầm và chăm sóc cây con là quá trình quan trọng trong sản xuất cây giống Ở Thụy Điển vào những năm 70 của thế kỷ 20, quy trình này bao gồm các bước như tạo hỗn hợp ruột bầu, nạp vào khay, nén và tạo hốc gieo, gieo hạt, và chăm sóc, tất cả được thực hiện theo dây chuyền công nghệ bán cơ giới.

Hình 1.3: Dây chuyền công nghệ sản xuất cây giống ở Thụy Điển

Khâu nạp hỗn hợp ruột bầu được thực hiện bằng lao động thủ công, trong khi việc nén hỗn hợp và tạo hốc gieo sử dụng thiết bị phụ trợ với trục lăn có các vấu tạo hốc.

Khâu gieo hạt là quá trình sử dụng chổi quét để rải hạt lên sàng, với kích thước mắt sàng phù hợp với kích thước hạt Tiếp theo, trong khâu phủ hạt, công nhân sẽ rải một lớp cát mỏng lên bề mặt các hạt đã gieo.

Việc ứng dụng các dụng cụ phụ trợ đơn giản như trục nén tạo hốc, sàng và chổi gieo hạt đã cải thiện điều kiện làm việc của công nhân, nâng cao năng suất lao động đạt khoảng 2 triệu cây giống mỗi năm cho mỗi công nhân, gấp 7-10 lần so với phương thức sản xuất hiện tại tại Việt Nam Nhiều nước công nghiệp phát triển như Nhật Bản, Mỹ, Úc, Áo, Phần Lan và Canada đã áp dụng cơ giới hóa triệt để trong dây chuyền công nghệ này Sau khi trộn đất (than bùn) với các chất hữu cơ và vô cơ, hỗn hợp ruột bầu được vận chuyển bằng băng tải hoặc gầu tải đến Bun ke, nơi hệ thống định lượng nạp đều đặn vào khay trên băng tải phía dưới.

Các máy này hoạt động dựa trên nguyên lý ép trực tiếp thông qua cơ cấu tay biên quay, sử dụng lực ép từ lò xo hoặc rung lắc để tạo độ chặt và hình thành hốc gieo trong các bầu.

Hiện nay công nghệ tạo bầu đi theo hai hướng:

Sản xuất bầu mềm với nhiều kích cỡ khác nhau bao gồm các bước như tạo hỗn hợp ruột bầu, trải vỏ, nạp hỗn hợp, quấn, dán và cắt bầu theo kích thước đã định Tất cả các công đoạn này được thực hiện bằng máy móc chuyên dụng, giúp tự động hóa và cơ giới hóa quy trình sản xuất.

Hướng thứ hai: Sản xuất bầu khay với công nghệ tương tự như các nước có nền công nghệ phát triển

Trong những năm gần đây, xu hướng sử dụng bầu khay để gieo ươm cây giống tại các vườn ươm đang ngày càng phổ biến Phương pháp này giúp cơ giới hóa dễ dàng các khâu công việc, nâng cao năng suất lao động và sản xuất với quy mô lớn Chất lượng cây con được đảm bảo, đồng thời bầu khay có khả năng tái sử dụng trong khoảng 5 năm, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

Trong dây chuyền sản xuất bầu khay, các thiết bị nghiền sàng, trộn, đóng bầu và vận chuyển liên tục đóng vai trò quan trọng Tại một số vườn ươm cây giống quy mô vừa và nhỏ, dây chuyền bán cơ giới với thiết bị hỗ trợ tạo bầu vẫn được sử dụng Tại Thụy Điển, dây chuyền này cho phép sản xuất khoảng 5-7 triệu cây giống chỉ với 2 công nhân.

I.2.1 Các loại bầu ươm cây giống trên thế giới

Nhiều quốc gia như Nhật Bản, Mỹ và Anh đã áp dụng loại bầu dinh dưỡng không vỏ, được chế tạo từ hỗn hợp ruột bầu bao gồm đất, phân bón vô cơ và các chất liên kết như xơ dừa, vôi, cát, than trấu và mùn cưa Quy trình này tạo ra khối định hình nhờ vào sự kết dính của các vật liệu trong hỗn hợp Theo nghiên cứu của viện nghiên cứu và phát triển sản phẩm lâm nghiệp, đã có các dạng hỗn hợp cụ thể (tính theo đơn vị thể tích) để sản xuất bầu không vỏ.

- 5/2 đất + 5/2 cát + 1/2 vôi + 1/2 tro gỗ

Hỗn hợp trên được trộn đều với nước cho tới khi nhuyễn (không quá khô cũng như không quá ướt) sau đó cho vào khuôn nén

Với phương pháp này rất dễ dàng cho việc áp dụng cơ giới hóa và không gây ô nhiễm môi trường…

Một số quốc gia như Thụy Điển, Úc, Mỹ, Nhật Bản, Trung Quốc và Thái Lan sử dụng bầu ươm độc lập có vỏ cứng, được sắp xếp trên các khay hoặc lưới thép với số lượng từ 50 đến 100 cái mỗi khay Ngoài ra, cũng có thể sử dụng bầu giấy tổ ong hoặc khay bầu Sau khi nhồi đất vào các bầu hoặc khay và nén hỗn hợp ruột bầu đến độ chặt nhất định, người ta sẽ tạo hốc gieo hạt và chuyển đến luống bảo quản để gieo hạt Quy trình sản xuất bầu độc lập với vỏ cứng đã được cơ giới hóa ở mức độ cao.

Hình 1.5: Bầu cứng treo Nguồn: http://www.daikynguyen.com

Hình 1.6: Bầu giấy tổ ong Nguồn: http://www.khohatgiong.net

Nguồn: http://www.khohatgiong.net

Các loại bầu này rất tiện lợi cho việc cơ giới hóa trong quá trình nhồi đất, ép hỗn hợp và gieo hạt Vỏ bầu cứng giúp bảo vệ bầu trong quá trình bứng trồng và vận chuyển, ngăn ngừa tình trạng vỡ Sau khi trồng, bầu có thể được tái sử dụng, giúp giảm chi phí và hạn chế ô nhiễm môi trường Bầu khay có nhiều loại với kích thước khác nhau, phù hợp với từng loại cây trồng (bảng 1).

Kiểu khay Số lượng bầu trong khay Thể tích của bầu cm 3

Bảng 1: Số lượng và kích thước các loại bầu khay

Hiện nay, trên thế giới có bốn loại vỏ bầu được sử dụng, bao gồm bầu không có vỏ, bầu độc lập có vỏ cứng, bầu độc lập vỏ mềm (polyethylene hoặc sợi xốp) và bầu khay Trong số đó, bầu ươm cây giống chủ yếu là loại bầu độc lập mềm, chiếm tỷ lệ lớn trong các trung tâm sản xuất cây giống hiện nay.

Tình hình sản xuất bầu ươm cây giống ở nước ta hiện nay

Để đạt mục tiêu trồng 3 triệu ha rừng vào năm 2020, Việt Nam cần trồng khoảng 500.000 ha rừng tập trung mỗi năm Các loại cây chủ yếu được lựa chọn cho dự án trồng rừng bao gồm Bạch đàn, Keo, Thông mã vĩ và một số cây bản địa.

Sản xuất giống cây trồng rừng đã có nhiều tiến bộ về quy mô và công nghệ, với việc tập trung chủ yếu tại các trung tâm giống Các công nghệ hiện đại như thủy canh, nuôi cấy mô phân sinh và giâm hom cành đã được áp dụng cho các loại cây trồng rừng nguyên liệu giấy và cây bản địa Trong tương lai, nhà nước sẽ đầu tư xây dựng các trung tâm mô-hom tại các vùng trồng rừng công nghiệp, góp phần vào hệ thống vườn ươm quốc gia.

Trong dây chuyền sản xuất giống cây trồng rừng, có nhiều công đoạn quan trọng Đối với vườn ươm cây áp dụng công nghệ giâm hom cành, các bước cần được chú ý đặc biệt bao gồm việc chuẩn bị hom giống, chăm sóc cây con và quản lý môi trường ươm.

- Khâu tạo bầu cây giống

- Khâu tạo ra rễ cho hom, cành ( nhà giâm hom)

- Tưới nước tại vườn ươm và phun sương cho nhà giâm hom

Công đoạn tạo bầu dinh dưỡng là giai đoạn nặng nhọc nhất trong quá trình sản xuất cây giống Vỏ bầu được làm từ túi nhựa Polyetylen với nhiều kích thước và kiểu loại khác nhau, bao gồm cả túi có đáy và không đáy Hỗn hợp ruột bầu bao gồm đất nhỏ, phân khoáng và các loại phân hữu cơ khác Quá trình tạo bầu hoàn toàn thủ công, từ khâu nhồi đất đến gieo hạt, dẫn đến năng suất lao động thấp và chất lượng cây giống không cao, không đáp ứng kịp thời vụ Ở các nước phát triển, cây giống thường được sản xuất tập trung tại các trung tâm giống với công nghệ đa dạng như gieo hạt, chiết, ghép, trồng bằng hom và cấy mô Dù áp dụng hình thức nào, cây con đều được gieo ươm và chăm sóc trên các giá thể đã chuẩn bị sẵn, giúp quản lý chất lượng cây giống hiệu quả.

Sản xuất cây giống bao gồm nhiều công đoạn như xử lý hạt giống, tạo bầu dinh dưỡng, gieo hạt, cấy cây và chăm sóc Trong đó, việc tạo bầu dinh dưỡng là công đoạn nặng nhọc, đòi hỏi nhiều công sức và chi phí lao động cao Hiện nay, có nhiều phương pháp sản xuất cây giống như gieo, ươm trên nền mềm, nền cứng, trong bầu đặt trên nền đất hoặc trong bầu treo Dù áp dụng phương pháp nào, việc tạo điều kiện dinh dưỡng tốt là cần thiết để giúp hạt giống nảy mầm nhanh chóng và cây con phát triển thuận lợi.

Gần đây, việc ươm cây con trong bầu dinh dưỡng độc lập đã trở thành phương pháp phổ biến nhờ vào những ưu điểm nổi bật Bầu dinh dưỡng cho phép tạo ra ruột bầu với thành phần dinh dưỡng đa dạng, phù hợp với nhu cầu của từng loại cây Khi bứng cây, bộ rễ không bị tổn thương, dẫn đến tỷ lệ sống cao và khả năng kéo dài thời vụ trồng Hơn nữa, bầu đất còn tích trữ dinh dưỡng để nuôi cây tiếp tục phát triển Đặc biệt, phương pháp này giúp giảm 50-60% diện tích gieo ươm so với cách nuôi cây truyền thống.

I.3.1 Quá trình công nghệ sản xuất bầu ươm cây giống ở nước ta

Hiện nay, việc sản xuất bầu dinh dưỡng ở nước ta được tiến hành chủ yếu bằng lao động thủ công theo công nghệ như sau:

Hình 1.16: Sơ đồ công nghệ sản xuất cây giống ở nước ta

Việc đóng bầu thủ công được tiến hành như sau:

- Đất được lấy là đất tầng mặt không lẫn sỏi, đá,

- Sau đó, đất được làm nhỏ bằng phương pháp tưới nước, ủ khoảng 1-2 tuần đất sẽ tơi vỡ ra, nếu còn sót những cục to có thể đập nhỏ,

Sau khi làm nhỏ đất và phân, sử dụng sàng có kích thước mắt 4 x 4 mm để loại bỏ cỏ, cục lớn và đá sỏi, hỗn hợp này sẽ được trộn đều với phân vô cơ và phân hữu cơ theo tỷ lệ nhất định để tạo thành hỗn hợp ruột bầu.

Để đảm bảo cây phát triển tốt, cần tách miệng túi bầu và nhồi đất với độ chặt hợp lý Nếu đất bầu bị ép quá chặt, cây sẽ gặp khó khăn trong việc hút nước và lưu thông không khí, dẫn đến sự sinh trưởng kém Ngược lại, nếu đất không được ép đủ chặt, bầu đất có thể bị vỡ.

- Xếp luống: Bầu dinh dưỡng đóng xong được xếp thành luống và gieo hạt

Quá trình tạo bầu hiện nay chủ yếu thực hiện bằng phương pháp thủ công, dẫn đến năng suất lao động thấp và điều kiện làm việc khó khăn cho công nhân Chất lượng cây giống cũng không đạt yêu cầu Để cải thiện, cần chú trọng vào việc chăm sóc đất tầng mặt, tưới nước, ủ và làm khô, cũng như trộn hỗn hợp một cách hợp lý.

Nhồi đất vào bầu đến độ chặt nhất định và xếp luống là bước quan trọng trong quá trình trồng cây Tuy nhiên, việc bỏ lại các vỏ bầu trên đồng sau khi trồng cây gây ô nhiễm môi trường, vì vật liệu Polyetylen mất từ 100 đến 200 năm mới có thể phân hủy.

Hình 1.17: Đóng bầu đất thủ công

Nguồn: http:// www.baonghean.vn

Vỏ bầu được làm từ vật liệu Polyetylen mỏng 0,2mm, mềm mại và có nhiều kích thước, kiểu dáng khác nhau Có hai loại chính là vỏ bầu có đáy và vỏ bầu thủng đáy, với kích thước đường kính từ 4 đến 11 cm và chiều cao từ 10 đến 25 cm.

Gần đây, một số trung tâm giống cây trồng tại vùng Đông Bắc Bộ, đặc biệt là Phù Ninh – Phú Thọ, đã áp dụng phương pháp ươm cây giống lâm nghiệp bằng bầu khay nhựa cứng nhập khẩu từ Trung Quốc Đồng thời, khu vực Trung Bộ cũng đã sử dụng khay xốp để ươm một số loại cây nông nghiệp như ớt, cà chua và xu hào.

Vỏ bầu ở Việt Nam hiện nay chủ yếu được làm từ nhựa polyethylene, loại vỏ mềm, trong khi vỏ bầu khay bằng nhựa cứng vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu và chưa được sử dụng rộng rãi.

Ruột bầu được cấu thành từ đất và phân bón, trong đó đất thường là loại có thành phần cơ giới nhẹ hoặc trung bình Phân bón sử dụng bao gồm phân vô cơ như lân và đạm, cùng với các loại phân hữu cơ đã ủ hoai như phân chuồng, than bùn, phân xanh và phân vi sinh vật Tỷ lệ pha trộn giữa đất và các loại phân vô cơ sẽ khác nhau tùy thuộc vào tính chất và đặc điểm sinh học của cây ươm.

I.3.2 Các loại bầu sử dụng ươm cây giống trong nước

Hiện nay, bầu vỏ mềm được làm từ nhựa tái sinh Polyetylen là loại phổ biến nhất trong nước, với nhiều kích cỡ khác nhau phù hợp với từng loại cây giống.

- Đối với bạch đàn, các loại keo, lất, quế, mỡ…dùng loại vỏ bầu có kích thước 6 x 12 cm

- Trám, muồng, bồ đề…dùng bầu vỏ mềm loại 8 – 10 cm theo đường kính và 13 – 18 theo chiều cao

Một số vườn giống đã sử dụng một số loại vỏ bầu khác như xốp, tre đan,bầu rơm rạ…tuy nhiên số lượng sử dụng rất ít

I.3.3 Tình hình nghiên cứu sản xuất bầu cây giống trong nước

Mục tiêu nghiên cứu và ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Đề tài khi thực hiện cho phép giải quyết:

- Đề xuất nguyên lý của cơ cấu máy đóng bầu đất

- Cơ khí hóa khâu đóng bầu đất cho cây trồng.

- Thiết kế chế tạo hoàn chỉnh máy đóng bầu đất ươm cây giống công suất

1000 bầu/h, độ chặc của bầu 2,1kg/dm 3 , độ không đồng đều 10 % đáp ứng nhu cầu sản xuất

- Nâng cao chất lượng cây giống, giảm chi phí, tăng năng suất lao động

- Từng bước hình thành các trung tâm giống tập trung, có mức độ cơ giới hóa và tự động cao, tạo điều kiện quản lý chất lượng cây giống.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Máy đóng bầu đất ươm cây giống

Đề tài này nghiên cứu giải pháp cải tiến thiết kế và chế tạo máy đóng bầu đất ươm cây giống, nhằm nâng cao năng suất hoạt động trong quy trình sản xuất phát triển cây giống Các thiết bị liên quan sẽ được phân tích để tối ưu hóa hiệu quả sản xuất.

Phương pháp nghiên cứu

I.6.1 Phương pháp phân tích lý thuyết

Để thu thập tài liệu phục vụ nghiên cứu, chúng ta cần tìm kiếm và tổng hợp thông tin từ các nguồn đáng tin cậy như bài báo khoa học, tạp chí, video, sách giáo trình và các trang web uy tín trong và ngoài nước Quá trình này đòi hỏi sự cẩn thận và kỹ lưỡng để đảm bảo tính chính xác và đáng tin cậy của thông tin thu thập được.

- Tiến hành thu thập dữ liệu trực tiếp từ người nông dân, các cơ sơ sản xuất cây trồng

- Nghiên cứu các tài liệu và sử lý các số liệu có được trước đó

- Từ đó tìm hiểu và phân tích các nguyên lý hoạt động của cơ cấu rồi đưa ra nguyên lý, qui trình đóng bầu đất

- Tiến hành chế tạo thử nghiệm máy đóng bầu đất, hoàn chỉnh thiết kế.

Kết cấu của đề tài

Đề tài “Nghiên cứu giải pháp để cải tiến thiết kế và chế tạo máy đóng bầu đất ươm cây giống nhằm nâng cao năng suất hoạt động” bao gồm 6 chương, tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình thiết kế và sản xuất máy móc, từ đó nâng cao hiệu quả trong việc ươm cây giống.

- Chương 2 : Cơ sở lý thuyết

- Chương 3: Ý tưởng và phương án thiết kế máy đóng bầu đất

- Chương 4: Tính toán, thiết kế máy đóng bầu đất

- Chương 5: Chế tạo và thực nghiệm

- Chương 6: Kết luận và kiến nghị

Tổng quan về bầu đất

Hiện nay, có nhiều loại bầu ươm cây giống như bầu cứng treo, bầu giấy tổ ong và bầu khay, nhưng phổ biến nhất là bầu có vỏ mềm làm từ Polyetylene mỏng 0,2 mm Bầu này có dạng hình tròn với kích cỡ đa dạng, đường kính từ 6-18 cm và chiều cao từ 10-25 cm Chúng thường được chia thành hai loại: bầu có đáy và bầu thủng đáy.

Hình 2.1: Bầu ươm cây giống Nguồn:http://http://www.tuiuomcay.com

Nguyên liệu làm bầu ươm chủ yếu bao gồm đất và phân bón, trong đó đất thường được chọn là loại có thành phần cơ giới nhẹ hoặc trung bình Phân bón sử dụng bao gồm phân vô cơ như lân và đạm, cùng với phân hữu cơ đã ủ hoai như phân chuồng, than bùn, phân xanh và phân vi sinh vật Tỷ lệ pha trộn giữa đất và các loại phân vô cơ sẽ khác nhau tùy thuộc vào tính chất và đặc tính sinh vật học của cây ươm, và có hai loại bầu ươm là có đất và không có đất.

Tỷ lệ phối trộn nguyên liệu làm bầu ươm khác nhau tùy thuộc vào khu vực và điều kiện khí hậu, nhằm đảm bảo cây giống phát triển tốt Chẳng hạn, bầu xoài ở miền Nam thường có tỷ lệ 20% đất, 50% mụn dừa, 20% trấu, 5% phân dơi và 5% phân hữu cơ.

Các loại vật liệu làm ruột bầu:

Đất sạch là loại đất trồng được chế biến từ mụn dừa thông qua quy trình xử lý công nghiệp kết hợp với vi sinh, tạo ra một sản phẩm đất hữu cơ chất lượng cao.

Đất sạch có nhiều ưu điểm nổi bật như tính tươi xốp, thoáng khí, dễ thấm nước và giữ ẩm cao, đồng thời không mang mầm bệnh và chứa nhiều vi sinh vật có lợi cho đất Sau 6 tháng sử dụng, đất sẽ trở nên mùn hóa, tạo điều kiện lý tưởng cho sự phát triển của cây trồng Đất sạch có thể được nén thành nhiều hình dạng khác nhau, phù hợp với nhiều kiểu trồng tại các trang trại và sân vườn, do đó, nó được sử dụng rộng rãi làm chất trồng cho nhiều loại cây khác nhau.

Hình 2.2: Đất sạch Nguồn: http://www.nonghoc.com

- Các dạng đất sạch: dạng viên nén tròn, dạng viên nén vuông, bao 5 lít, bao

25 lít, bao 50 lít, bao 100 lít

Quy trình sản xuất đất sạch bắt đầu bằng việc gom mụn dừa, sau đó thực hiện sàn lọc và phân loại Mụn dừa được ngâm trong bể nước từ một tuần đến mười ngày để loại bỏ chất không cần thiết Tiếp theo, quá trình tách ẩm diễn ra, và các loại đất như X0, X1, X2, X3 sẽ được thanh trùng trước khi trộn thêm chất dinh dưỡng, nhằm đảm bảo chất lượng cho việc sử dụng trong nông nghiệp.

Xơ dừa, được tách ra từ vỏ trái dừa, có nhiều ứng dụng hữu ích trong nông nghiệp và xây dựng Nó có khả năng phủ bề mặt để chống nóng, ngăn chặn xói mòn, tăng cường độ ẩm và cải thiện độ xốp của đất.

Xơ dừa là một nguyên liệu tự nhiên phong phú, lý tưởng cho nhiều ứng dụng khác nhau Một trong những lợi ích nổi bật của xơ dừa là khả năng thay thế đất trồng, mang lại hiệu quả cao trong nông nghiệp.

Xơ dừa có nhiều tác dụng như:

- Giúp quá trình phân hủy từ hữu cơ sang vô cơ sẽ nhanh hơn Rất phù hợp đối với các chủng loại cây ngắn ngày

- Tạo phát thải CO2 cho cây trồng hấp thụ trao đổi chất

Cải tạo các khu vực có kết cấu đất chặt chẽ để tăng cường thông thoáng cho đất, giúp không khí lưu chuyển tốt hơn Đồng thời, quá trình này cũng hỗ trợ trong việc giữ ẩm cho đất, đảm bảo nguồn nước tưới được lưu giữ lâu mà không gây ra tình trạng úng ngập.

- Hoặc làm giá thể chất nền cho cây con trong vườn

- Người ta có thể kết hợp với các vật liệu khác nhờ vào thiết bị trộn và cấp liệu

Nguồn: http://www.nonghoc.com

Mụn sơ dừa, được chế biến từ vỏ trái dừa bao gồm bụi xơ dừa và sợi xơ dừa, là sản phẩm hoàn toàn tự nhiên Nó được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như công nghiệp và nông nghiệp Sản phẩm này không chỉ hữu cơ mà còn thân thiện với môi trường, giúp bảo vệ môi trường khi được sử dụng trong trồng trọt.

Mụn xơ dừa là một chất nền lý tưởng cho sự phát triển của rễ cây, cho phép cấy ghép trực tiếp mà không cần qua bất kỳ quá trình xử lý hay sử dụng tác nhân bổ sung nào khác.

Mụn xơ dừa khác biệt so với đất sạch ở chỗ nó duy trì áp suất không khí cao ngay cả khi bị bão hòa hoàn toàn Mặc dù có nhiều áp suất không khí hơn trong trạng thái này, nhưng độ ẩm của mụn dừa vẫn cao hơn so với nhiều môi trường trồng trọt khác có chứa chất dinh dưỡng.

- Theo thời gian, mụn dừa sẽ làm tăng công suất của vùng đệm nhằm giúp cây trồng chống chịu được khi thiếu phân và nước trong thời ngắn

Nguồn: http://www.nonghoc.com

Vỏ trấu có thành phần hóa học biến đổi tùy thuộc vào loại thóc, mùa vụ canh tác và đặc điểm thổ nhưỡng của từng vùng miền Thông thường, vỏ trấu chứa hơn 75% chất hữu cơ dễ bay hơi, sẽ bị cháy trong quá trình đốt, trong khi khoảng 25% còn lại sẽ chuyển thành tro.

Vỏ trấu đốt than tồn tính, hay còn gọi là biochar, là loại than nhiệt phân được sản xuất từ vỏ trấu, mang lại hiệu quả cao trong việc cải tạo đất Quá trình đốt này tạo ra than đen thay vì tro, giúp cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng và cải thiện chất lượng đất.

Vỏ trấu đốt than có khả năng phân hủy và tồn tại lâu dài trong đất, giúp cải thiện độ tươi xốp của đất Nhờ vào đặc tính này, vỏ trấu giữ nước tốt hơn, tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của các hệ sinh vật Điều này không chỉ cải tạo đất bạc màu mà còn cung cấp nhiều dinh dưỡng, thúc đẩy sự phát triển của cây trồng.

- Chọn tro trấu để trồng cây nên lựa mua loại tro trấu hạt to, loại người ta chỉ đốt sơ qua, chuyên dụng trồng cây

- Loại tro này dễ nhận biết, tro màu đen sẫm, hạt to, nắm vào tay sẽ nghe tiếng sột soạt

Hệ dẫn động cơ khí

- Xác định nguyên tắc hoạt động và chế độ làm việc của máy

Lập sơ đồ tổng thể cho toàn bộ máy và các bộ phận của nó cần đáp ứng đầy đủ các yêu cầu đã đề ra Đề xuất một số phương án thực hiện khác nhau và tiến hành đánh giá, so sánh các phương án này để xác định phương án tối ưu nhất phù hợp với yêu cầu.

- Xác định lực mômen tác dụng lên các bộ phận của máy

- Chọn vật liệu thích hợp để chế tạo các chi tiết máy

- Thực hiện các tính toán về độ bền và các tính toán khác nhằm xác định kích thước các chi tiết máy

- Thiết kế các kết cấu các chi tiết máy thỏa mãn chỉ tiêu về làm việc đồng thời

Cơ cấu chuyển động tay quay thanh truyền (CAM)

Trong thiết kế máy đóng bầu đất, cơ cấu tay quay-thanh truyền đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của các chi tiết máy.

Cơ cấu nhận đất là một hệ thống tay biên kết nối với trục chuyển động lên xuống đồng tâm với nòng trên mâm, có chức năng ép đất xuống nằm gọn trong bịch Chu kỳ lên xuống của cơ cấu này diễn ra khi mâm ở trạng thái đứng yên.

Cơ cấu định vị hoạt động theo cơ cấu CAM, kết nối với bộ phận định vị vào lỗ trên mâm 8 lỗ Khi mâm xoay, cơ cấu này sẽ nhả định vị và ngừng tác động khi mâm đã đúng yên Đây là một cơ cấu quan trọng, đảm bảo rằng cơ cấu nhận đất đưa xuống đúng tâm lỗ nòng và giữ cho mâm đứng yên trong quá trình nhận đất.

Cơ cấu li hợp kẹp bịch hoạt động dựa trên cơ cấu CAM, kết nối với cánh tay đòn để giữ bịch đúng biên dạng trong quá trình ép chặt đất Cơ cấu này thực hiện việc kẹp khi mâm đứng yên và nhả ra khi mâm xoay, đảm bảo hiệu quả trong quá trình làm việc.

- Cơ cấu đẩy mâm: là cơ cấu tay biên đưa các lỗ nòng vào đúng vị trí theo chu kỳ

Các cơ cấu cần hoạt động đồng bộ và phụ thuộc lẫn nhau, đồng thời yêu cầu căn chỉnh chu kỳ một cách hợp lý để đảm bảo các cơ cấu khác hoàn thành chu kỳ của mình.

Nguyên tắc trộn vật liệu rời

Trộn là quá trình kết hợp các vật liệu khác nhau để tạo ra một hỗn hợp đồng nhất, đảm bảo sự phân bố đồng đều của các phân tử trong toàn bộ khối lượng Quá trình này được thực hiện thông qua việc sắp xếp lại các thành phần dưới tác động của ngoại lực, nhằm tăng cường hiệu quả trao đổi nhiệt và khối lượng.

Khi trộn vật liệu hạt, các hạt chịu tác động của nhiều lực khác nhau, dẫn đến chuyển động của chúng là kết quả của sự tương tác phức tạp giữa các lực này Cơ chế trộn cũng bị ảnh hưởng bởi cấu trúc của máy trộn và phương pháp thực hiện quá trình P.M Latxei, một nhà nghiên cứu người Anh, đã xác định năm quá trình cơ bản diễn ra trong các máy trộn.

- Tạo các lớp trượt với nhau theo các mặt phẳng – Trộn cắt

- Chuyển dịch một nhóm hạt từ vị trí nay đến vị trí khác – Trộn đối lưu

- Thay đổi vị trí của từng hạt riêng lẻ - Trộn khuếch tán

- Phân tán từng phân tử do va đập vào thành thiết bị - Trộn va đập

- Biến dạng và nghiền nhỏ từng bộ phận lớp – Trộn nghiền

Từ các đặc tính của vật liệu trộn là rời và xốp nên ta chọn cánh trộn sao cho hợp lý.

Phương án thiết kế

III.1.1 Máy đóng bầu ươm trục ngang

Máy đóng bầu ươm trục ngang hoạt động với sự hỗ trợ của hai động cơ và các cơ cấu truyền động bằng xích và dây curoa Hỗn hợp vật liệu được trộn đều và đưa vào ống nạp, sau đó công nhân sẽ đưa túi nilong vào, và cơ cấu kẹp chặt sẽ tiến hành ép liệu để lấy túi bầu đất ra Ưu điểm của máy này là cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo và giá thành thấp.

Nhược điểm: năng suất thấp (500 bầu/h),tính năng động không cao,độ an toàn cho người công nhân khi thao tác thấp

Hình 3.1: Máy đóng bầu ươm trục ngang

Cấu tạo: 1-khung máy,2-Bunke,3-Trục vít tải liệu,4-Motor truyền động tải liệu,5-

Motor duy chuyển khung động,6-Bộ phận liệu ra,7-Bộ phận nhận bầu đất

III.1.2 Máy đóng bầu đất trục đứng kiểu 1

Máy đóng bầu đất ươm cây kiểu trục đứng là hệ thống tự động đóng đất vào túi nilong, thiết kế với mâm xoay và các cơ cấu cam, tay quay, cùng hệ thống xích Với cấu tạo đơn giản và hiệu quả cao (750 bầu/h), máy sử dụng thùng trộn để trộn nguyên liệu, sau đó xả xuống túi bầu Nguyên liệu được ép chặt nhờ cơ cấu tay quay và mâm xoay, chuyển động qua hệ thống truyền động xích và bánh răng côn.

Hình 3.2: Máy đóng bầu đất trục đứng kiểu 1

Cấu tạo: 1-khung máy,2-Bộ truyền động chính,3-Bộ truyền động trộn và ép liệu,4-Bộ truyền động xoay mâm quay.

III.1.3 Máy đóng bầu đất trục đứng kiểu 2

Máy đóng bầu đất ươm cây kiểu trục đứng là hệ thống tự động hóa quy trình đóng đất vào túi nilong, với thiết kế dạng mâm xoay thông minh và hiệu suất cao lên đến 1000 bầu/giờ Cấu tạo đơn giản, tuổi thọ máy cao và đảm bảo an toàn lao động là những ưu điểm nổi bật của loại máy này Ngoài ra, động cơ điều khiển bằng biến tần cho phép người sử dụng dễ dàng thay đổi tốc độ của máy, đồng thời thùng trộn với cánh trộn được thiết kế tối ưu để trộn đều nguyên liệu trước khi đẩy vào ống ép liệu, giúp vận hành máy trở nên dễ dàng hơn.

Hình 3.3: Máy đóng bầu đất trục đứng kiểu 2

Cấu tạo của máy bao gồm các thành phần chính như khung máy, bunke, mâm xoay, bộ truyền động chính, bộ truyền động ép liệu, bộ truyền động định vị bầu đất, bộ truyền động đẩy mâm xoay và bộ truyền động định vị mâm xoay.

Nguyên liệu được đưa vào bunke, nơi cánh trộn đảm nhận nhiệm vụ trộn đều và xả vào túi bầu Động cơ thông qua các cơ cấu truyền động, tay quay và CAM thực hiện đồng thời các thao tác như đẩy mâm xoay, định vị mâm xoay, trộn vật liệu, ép liệu và định vị túi bầu.

Lựa chọn phương án thiết kế, chế tạo

Bảng 3.1: Bảng so sánh các phương án máy đóng bầu đất

So sánh các phương án thiết kế chế tạo cho thấy phương án 3 là lựa chọn tối ưu nhất Phương án này có kết cấu máy đơn giản, dễ vận hành, công nghệ chế tạo phù hợp với năng lực sản xuất cơ khí hiện tại của Việt Nam, đồng thời giá thành sản phẩm cũng rẻ hơn.

TT Tiêu chí so sánh Các phương án

Phương án 1 Phương án 2 Phương án 3

1 Cấu tạo Đơn giản Đơn giản Đơn giản

2 Thao tác vận hành Phức tạp Đơn giản Đơn giản

3 Mức độ ổn định Thấp Thấp Cao

4 Độ an toàn Thấp Cao Cao

5 Bảo trì Đơn giản Đơn giản Đơn giản

6 Giá đầu tư Thấp Thấp Thấp

7 Năng suất Thấp Thấp cao

Kết luận Không chọn Không chọn Chọn

Công dụng và cấu tạo

Máy đóng bầu đất ươm cây kiểu trục đứng là hệ thống tự động đóng đất vào túi nilong với thiết kế mâm xoay và các cơ cấu cam, tay quay, hệ thống xích Thiết bị này có cấu tạo đơn giản và hiệu quả cao, đạt năng suất 1000 bầu/h Máy có tuổi thọ cao và đảm bảo an toàn lao động, đồng thời động cơ điều khiển bằng biến tần cho phép người sử dụng điều chỉnh linh hoạt tốc độ Thùng trộn với cánh trộn được thiết kế tối ưu giúp trộn đều nguyên liệu trước khi đẩy vào ống ép liệu, mang lại khả năng vận hành dễ dàng.

Kích thước máy: 1207x1440x1664 (mm) Năng suất : 1000 bầu/h

Cấu tạo có các bộ phận chính sau:

5.Bộ truyền động ép liệu

6.Bộ truyền động định vị bầu đất

7.Bộ truyền động đẩy mâm xoay

8.Bộ truyền động định vị mâm xoay

Hình 4.1: Cấu tạo máy đóng bầu đất ươm cây giống

Sơ đồ và nguyên lý hoạt động

Hình 4.2: Sơ đồ nguyên lý máy đóng bầu đất Động cơ 1 sẽ truyền chuyển động đến trục 3 thông qua bộ truyền động đai 2,trục

Trong Bunke 5, ba quay được sử dụng để trộn đều hỗn hợp vật liệu Bộ truyền động bánh răng 4,7 kết hợp với trục 6 làm quay trục 9, thực hiện các thao tác chuyển động của bánh răng côn 8 để quay trục 13 Quá trình này diễn ra thông qua cơ cấu tay quay, giúp đẩy mâm xoay và làm cho trục 9 quay bánh đà 10.

Máy sẽ thực hiện quy trình ép chặt hỗn hợp vật liệu thông qua cơ cấu cánh tay đòn, với cánh tay đòn 12 định vị túi bầu đất và cánh tay đòn 14 định vị mâm xoay Sau khi hỗn hợp vật liệu được trộn đều, nó sẽ được xả xuống ống hứng liệu trên mâm xoay Công nhân sẽ cho túi nilong vào ống, và máy sẽ tự động thực hiện các thao tác điền đầy và ép chặt, sau đó công nhân sẽ lấy túi bầu ra.

* Sự phối hợp giữa các nhịp máy:

Khi động cơ truyền động qua bộ truyền động, trục 3 sẽ quay và bánh răng côn bánh đà gắn tay quay hoạt động Vào cuối nửa chu kỳ đầu tiên của bánh đà, cơ cấu định vị mâm hoạt động thông qua cơ cấu CAM, trong khi hỗn hợp xả liệu vào túi bầu Lúc này, tay quay mâm và cơ cấu định vị mâm thu về để chuẩn bị cho chu kỳ tiếp theo Túi bầu sẽ di chuyển vào vị trí định vị, và cơ cấu định vị túi bầu cùng với ép liệu sẽ hoạt động, tạo thành chu kỳ lặp lại liên tục trong quá trình máy hoạt động.

Nội dung tính toán

4.1 Tính chọn động cơ và hộp giảm tốc

Khi lựa chọn động cơ điện cho máy móc hoặc thiết bị công nghệ, việc hiểu rõ đặc tính và phạm vi sử dụng của từng loại động cơ là rất quan trọng Điều này giúp đảm bảo rằng động cơ được chọn phù hợp với các yêu cầu làm việc cụ thể của thiết bị cần dẫn động, từ đó tối ưu hóa hiệu suất và hiệu quả trong quá trình thiết kế máy.

4.1.1 Các loại động cơ điện

Động cơ điện một chiều cho phép điều chỉnh momen và vận tốc góc trong khoảng rộng từ 3:1 đến 4:1, và lên đến 100:1 đối với động cơ – máy phát Nhờ khả năng khởi động êm, hãm và đảo chiều dễ dàng, động cơ này được ứng dụng phổ biến trong các thiết bị vận chuyển điện, thang máy và máy trục.

* Động cơ điện xoay chiều: bao gồm hai loại một pha và ba pha

Động cơ một pha có công suất nhỏ, phù hợp cho việc kết nối vào mạng điện chiếu sáng, rất tiện lợi cho các thiết bị gia đình và những ứng dụng có hiệu suất thấp.

Động cơ ba pha đồng bộ duy trì vận tốc góc không đổi, không bị ảnh hưởng bởi tải trọng và không thể điều chỉnh Ưu điểm của loại động cơ này là kết cấu đơn giản, giá thành hợp lý, dễ bảo trì và hoạt động đáng tin cậy Tuy nhiên, nhược điểm của nó là hiệu suất và hệ số công suất tương đối thấp.

4.1.2 Phương pháp chọn động cơ

Chọn động cơ được tiến hành theo các bước sau đây:

- Tính công suất cần thiết của động cơ

- Xác định sơ bộ số vòng quay đồng bộ của động cơ

Để chọn kích thước động cơ phù hợp với yêu cầu thiết kế, cần dựa vào công suất, số vòng quay đồng bộ, cũng như các yêu cầu về quá tải, momen mở máy và phương pháp lắp đặt động cơ.

* Xác định công suất động cơ:

Công suất trên trục động cơ điện được xác định theo công thức:[17]

Pct : công suất cần thiết trên trục động cơ, kw

Pt : công suất tính toán, kw ɳ : hiệu suất truyền động ɳ = ɳ 1 ɳ 2 2 ɳ 3 4 ɳ 4 ɳ 5 2 … (4.2) Với ɳ1 , ɳ2 , ɳ3 , ɳ4 là hiệu suất của bộ truyền và của các cặp ổ trong hệ thống dẫn động, chọn theo bảng 4.1 [17]

Trong đó: ɳ1 = 0,95 : hiệu suất bộ truyền đai ɳ2 = 0,9 : hiệu suất bộ truyền xích ɳ3 = 0,99 : hiệu suất một cặp ổ lăn ɳ4 = 0,92 : hiệu suất bộ truyền bánh răng côn ɳ5 = 0,8 : Bộ truyền bánh ma sát

Hiệu suất ɳ của bộ truyền hoặc ổ Được che kín Để hở

Bộ truyền bánh răng trụ 0,96 – 0,98 0,93 – 0,95

Bộ truyền bánh răng côn 0,95 – 0,97 0,92 – 0,94

Bộ truyền bánh ma sát 0,90 – 0,96 0,70 – 0,88

Trị số hiệu suất của các bộ truyền bánh răng được cung cấp trong bảng tương ứng với cấp chính xác 8 và 9 Đối với bộ truyền kín có cấp chính xác 6 hoặc 7, cần tăng trị số trong bảng lên từ 1 đến 1,5%.

Bảng 4.1:Trị số hiệu suất của các loại bộ truyền và ổ

Như vậy, muốn xác định công suất động cơ cần biết công suất tính toán Pt,ở đây ta tính toán công suất trong trường hợp tải trọng không đổi

Trong các hệ thống dẫn động băng tải và xích tải, người dùng thường biết trước lực kéo và vận tốc của băng tải hoặc xích tải Dựa vào thông tin này, công suất làm việc có thể được xác định thông qua một công thức cụ thể.

1000 (4.4) Trong đó: F- lực kéo F = 2500N v- vận tốc bánh đà đẩy mâm xoay (m/s)

17= 3,53 (𝑠) Δt là khoảng thời gian bánh đà được một vòng

1000 = 0,8𝑘𝑤 Thay tất cả vào (3.1) ta được:

4.1.3 Xác định số vòng quay sơ bộ

Số vòng quay sơ bộ được tính theo công thức: nsb = nlv.ut (4.7)

Tỉ số truyền toàn bộ ut của hệ thống dẫn động được tình theo công thức ut = u1.u2.u3.u4… (4.8)

Trong đó u1,u2,u3,u4 là tỉ số truyền của từng bộ truyền tham gia vào hệ dẫn động.Tham khảo bảng 4.2 [17]

Truyền động bánh răng côn: u4 = 2

Thay tất cả vào (4.8) ta có: ut = 4.3.3.2 = 72

Loại truyền động Tỉ số truyền nên dùng u

Truyền động bánh răng trụ:

- Hộp giảm tốc 2 cấp Truyền động bánh răng côn:

- Hộp giảm tốc côn-trụ 2 cấp Truyền động trục vít:

- Hộp giảm tốc 2 cấp trục vít-bánh răng hoặc bánh răng – trục vít

- Có bánh căng Truyền động đai thang

Truyền động bánh ma sát

Số vòng quay của trục máy công tác:

V= 0,31m/s: vận tốc quay bánh đà

D = 346 mm: đường kính bánh đà

Từ ut và nlv vào (4.7) có thể tính được số vòng quay sơ bộ của động cơ: nsb = nlv.ut = 17.72 = 1224 vong/phut

4.1.4 Chọn quy cách động cơ Động cơ được chọn phải có công suất Pdc và số vòng quay đồng bộ thỏa mãn điều kiện:

𝑛 𝑑𝑏 ≅ 𝑛 𝑠𝑏 } (4-10) Đồng thời có momen mở máy thỏa mãn điều kiện:

𝑇 (4-11) Dựa vào bảng P1.2 [17] ta chọn động cơ: DK41-4 có Pdc = 2,2Kw, ndc = 1420 vong/phut, 𝑇 𝐾

4.1.5 Phân phối tỷ số truyền

142 = 10 nct = 142 vong/phut : là số vòng trục đầu ra của động cơ

Tỷ số truyền hộp giảm tốc: 𝑢 ℎ = 𝑢 𝑡

2,5 = 4 do hộp giảm tốc đồng trục

Thử lại số vòng quay của bộ phận công tác: 1420

2,5.2.2 = 142 vòng/phút thỏa yêu cầu đặt ra là 142 vòng/phút

4.2 Thiết kế bộ truyền đai

Bộ truyền đai là hệ thống chuyển động từ động cơ đến trục quay, bao gồm bánh đai chủ động được kết nối với trục động cơ Dây đai hình thang truyền động quay cho bánh đai bị động, nối với trục công tác, giúp tối ưu hóa hiệu suất làm việc.

Bộ truyền đai bao gồm các thành phần chính như bánh đai chủ động, bánh đai bị động, dây đai, bánh căng đai và lò xo Để tính toán bộ truyền đai, cần xác định các thông số ban đầu.

Công suất động cơ: Ndc =2.2 Kw

Số vòng quay bánh đai chủ động: n1 = 142 vòng/phút

Số vòng quay bánh đai bị động: n2 = 116 vòng/phút

*Chọn loại đai và tiết diện đai:

Chọn đai theo công suất Pdc và n1; dựa vào hình 4.4, bảng 4.3 [17]

Hình 4.4: Chọn loại tiết diện đai hình thang

Bảng 4.3: Các thông số của đai hình thang

Ta chọn đai thang loại ƃ,có tiết diện như sau: b = 14mm bt = 17mm h = 10.5mm y0 = 4mm diện tích tiết diện: 138mm 2

Hình 4.5: Mặt cắt ngang của đai hình thang

*Chọn đường kính bánh đai chủ động: d1=1,2.dmin = 1,2.100 = 120mm (4.12)

*Chọn đường kính bánh đai bị động:

113 = 147,8𝑚𝑚 Với ξ là hệ số trượt Đai hình thang thì ξ = 0,02

Khoảng cách trục a cần thỏa mã điều kiện sau:

0,55.(d1+d2) + h ≤ a ≤ 2.(d1+d2) (4.14) Thay các giá trị d1,d2,h vào (4.14) ta được

*Xác định chiều dài đai L: được xác định theo công thức

4𝑎 (4.15) Thay các giá trị d1,d2,a vào (4.15) ta có

4.400 = 1224𝑚𝑚 Dựa vào bảng 4.3 ta chọn L = 1250mm và tính lại khoảng cách trục a theo chiều dài L tiêu chuẩn theo công thức:

Góc ôm trên bánh đai nhỏ:

*Xác định số dây đai cần thiết

Số dây đai z được tính theo công thức:

P1 = 2,2 Kw công suất trên trục bánh đai chủ động

Kd = 1,1 hệ số tải động theo bảng 4.7 [17]

Cα hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm Cα = 1 – 0,0025.(180-176) = 0,99

Cl hệ số ảnh hưởng chiều dài đai với lo00mm chiều dài đai thí nghiệm ta có l/lo= 1250/1700 ≈ 0,8 Tra bảng 3.4 ta có Cl = 0,95

Bảng 4.4: Trị số của hệ số Cl

Cu hệ số ảnh hưởng của tỷ số truyền,u = 142/113= 1,26,tra bảng 4.5 ta chọn Cu = 1,07

Bảng 4.5: Trị số của hệ số Cu

Cz = 0,95 hệ số kể đến ảnh hưởng của sự phân bố không đều tải trọng cho các dây đai [P0] = 2,25 công suất cho phép,tra bảng 4.19 [17]

Thay tất cả các giá trị vào 3.17 ta có:

Từ số đai z ta có thể xác định chiều rộng bánh đai theo công thức:

Và đường kính ngoài: d1’ = d1 + 2ho ( 4.19) d2’ = d2 + 2ho ( 4.20)

Bảng 4.6: Các thông số của bánh đai hình thang Tra bảng 4.6 ta có: B = (2-1).19 + 2.12,5 = 44mm d1 = 120 + 2.4,2 = 128.4mm d2 = 150 + 2.4,2 = 158.4mm

4.3 Thiết kế bộ truyền xích

4.3.1 Bộ truyền xích 1(truyền chuyển động từ trục cánh trộn sang trục trung gian) a/ Chọn loại xích: vì vận tốc không cao nên chọn loại xích con lăn có thông số trong bảng 4.7

Kích thước, mm Tải trọng phá hỏng Q, kN

Khối lượng 1 mét xích q1, kg

B,không nhỏ hơn do d1 L h, không lớn hơn b, không nhỏ hơn

Bảng 4.7: Các thông số của xích con lăn 1 dãy b/ Chọn số răng đĩa xích

Để xác định số răng đĩa xích trên trục trung gian, với Z2 = 14 và tốc độ quay n3 = 61 vòng/phút, ta tiến hành chọn số răng đĩa xích thứ nhất trên trục trung gian phù hợp.

Bước xích p được xác định dựa trên độ bền mòn của bản lề, với điều kiện áp suất p0 trên mặt tựa bản lề phải thỏa mãn: p0 = Ft/A ≤ [p0] (4.21).

Bước xích thường chọn theo tiêu chuẩn và theo công suất cho phép [P], tra bảng

Bước xích p,mm Đường kính chốt dc;mm

Công suất cho phép [P], kW, khi số vòng quay đĩa nhỏ n01, vg/ph

Bảng 4.8: công suất cho phép [P] của xích con lăn Điều kiện đảm bảo chỉ tiêu về độ bền mòn của bộ truyền xích được viết dưới dạng:

Trong đó: Pt- công suất tính toán

P- công suất cần truyền kz = 25/z2 = 25/14 = 1,8 hệ số số răng kn = no/n2 = 50/116 = 0,43 hệ số vòng quay k = ko.ka.kdc.kbt.kd.kc (4.23) ko = 1 hệ số kể đến ảnh hưởng của vị trí bộ truyền ka = 1 hệ số kể đến khoảng cách trục và chiều dài xích kdc = 1 hệ số kể đến việc ảnh hưởng của điều chỉnh lực căng xích kbt = 1,3 hệ số kể đến ảnh hưởng của bôi trơn kd = 1,2 hệ số tải trọng động kc = 1 hệ số kể đến chế độ làm việc của bộ truyền

Thay tất cả vào (4.23) ta có k = 1,56

Thay tất cả các thông số vào (4.22) ta được:

Chọn công suất [P] = 3,2 kW với tốc độ n0 = 50 vòng/phút, ta xác định bước xích là t = 25,4 mm và sử dụng bộ truyền xích 1 dãy Tiếp theo, cần xác định khoảng cách trục và số mắc xích, cùng với đường kính vòng chia của đĩa xích dẫn d2 và đĩa bị dẫn d3.

26)= 210𝑚𝑚 Khoảng cách trục được tình theo công thức: amin = 0,5.(d2 + d3) + (30…50) (4.24)

Thay thế các giá trị vào (3.24) ta có: amin = 0,5.( 111,5 + 220) + 40 = 206 mm

Xác định số mắc xích:

4 𝜋 2 𝑎 (4.25) Thay các giá trị vào (4.25) ta xác định được số mắc xích:

4 𝜋 2 206 = 36,7 Vậy chọn số mắc xích 𝑥 = 38

Tính lại khoảng cách trục theo số mắc xích được chọn:

𝜋 ] 2 ] (4.26) Thay tất cả các giá trị vào (3.26) ta có

= 223,4𝑚𝑚 d.Tính kiểm nghiệm xích về độ bền:

Khi sử dụng các bộ truyền xích chịu tải lớn, đặc biệt là khi khởi động hoặc thường xuyên phải chịu tải trọng va đập, việc kiểm nghiệm quá tải theo hệ số an toàn là rất cần thiết.

Q = 56700N tải trọng phá hỏng,tra bảng 3.7,khối lượng 1 mét xích q = 2,6kg kd = 1,2- hệ số tải trọng động v - vận tốc xích: 𝑣 = 𝑧 2 𝑡.𝑛 2

Fv – lực căng do lực ly tâm sinh ra 𝐹 𝑣 = 𝑞 𝑣 2 = 2,6 0,67 2 = 1,17𝑁

F0 – lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động sinh ra

Với kf = 4 (bộ truyền nghiêng 1 góc nhỏ hơn 40 0 )

So sánh với bảng 4.9[17] ta có

Với n = 200 vòng/phút thì [s] = 8,2, vậy s > [s], vậy bộ xích đảm bảo đủ bền

[s] đối với xích ống và xích con lăn( khi z1 = 15…30) khi n1,vg/ph

Chú ý: Đối với xích răng khi số răng đĩa nhỏ z1 = 15-30 hệ số an toàn cho phép [s] = 8…15, lấy giá trị nhỏ khi số vòng quay thấp

Bảng 4.9: Trị số của hệ số an toàn e Xác định lực tác dụng lên trục

Lực tác dụng lên truc được xác định theo công thức:

Với đối với bộ truyền có độ nghiêng một góc nhỏ hơn 40 0 , kx = 1,15