Nghiên cứu đề xuất công nghệ và thiết bị chuyên dụng thu gom lục bình trên kênh rạch thuộc tỉnh tiền giang

TĨM TẮT Đề tài “Nghiên cứu đề xuất cơng nghệ thiết bị thu gom lục bìnhvtrên kênh rạch tỉnh Tiền Giang” thực trường Đại học sư phạm kỹ thuật HCM từ 27/2/2017 đến 27/8/2017 Mục tiêu nghiên cứu đề tài là: - Đề xuất cơng nghệ thiết bị thu gom lục bình kênh rạch thuộc tỉnh Tiền Giang; - Xác định thơng số thiết bị thu gom lục bình, cỏ dại; - Tính tốn, thiết kế, chế tạo khảo nghiệm số cụm thiết bị thu gom lục bình, cỏ dại như: hệ thống dao cắt, băng tải, hệ thống bánh guồng Đề tài hoàn thành mục tiêu, nội dung nghiên cứu đề ra: - Khảo sát thực trạng xâm chiếm rác, cỏ dại, lục bình (bèo tây) hệ thống kênh rạch nội đồng tỉnh Tiền Giang - Đề xuất cơng nghệ thu gom lục bình qua 04 cơng đoạn: cắt, nén ép khối, chứa trữ thoát tải lên bờ (qua phương tiện trung chuyển khác) - Thiết bị đề xuất tính tốn, thiết kế có cụm như: băng tải chính, dao cắt, máy ép, băng tải phụ, bánh guồng - Chế tạo khảo nghiệm số cụm thiết bị như: hệ thống dao cắt, hệ thống băng tải, hệ thống bánh guồng Khảo nghiệm sơ thiết bị chuyên dụng cắt, vớt lục bình đạt kết sau: - Vận tốc di chuyển làm việc 1,8 - km/giờ va không tải 3,6 – km/giờ - Máy có khả cắt lục bình, cỏ dại độ - 1,5 m - Máy vớt lục bình, cỏ dại suất đạt trung bình 0,22 /giờ Thông qua hoạt động thử nghiệm, phương tiện chuyên dụng cho thấy đáp ứng được, phù hợp với đặc điểm địa hình lục bình/cỏ rác kênh rạch tỉnh Tiền Giang Phương tiện chun dụng với kích thước nhỏ gọn có khả di chuyển dễ dàng kênh rạch có kích thước nhỏ hẹp (> 10 m), qua cầu dân sinh nhỏ hẹp, thấp iv ABSTRACT The project “Researching and proposing technology and equipment to collect water hyacinth on the canals of Tien Giang Province” was conducted at the Ho Chi Minh City University of Technology and Education from 27/2/2017 to 27/8/2017 Research objectives of the project are: - Proposing technology and equipment to collect water hyacinth on canals in Tien Giang province; - Determining the main parameters of the equipment for collecting water hyacinth, weed; - Calculating, designing, manufacturing and testing some main clusters of weeds gathering equipment, such as knife cutter system, conveyor belt, gear wheel system The project has completed the research objectives being set out as follows: - Investigating of the intrusion of rubbish, weeds, water hyacinth in Tien Giang province's inland canal systems - Proposing technology to collect water hyacinth through 04 stages: cutting, compressing, block, storaging and discharging ashore (through other means of transport) - The Proposed equipment has been calculated and designed has the main clusters such as: main conveyor, knife cutter, press machine, auxiliary conveyor belt, gear wheel - Manufacturing and testing some main clusters of equipment such as knife cutter system, conveyor system, gear wheel system Preliminary results of the specialized equipment for cutting and harvesting of water hyacinth have achieved the following outcomes: - Travel speed at work is 1.8 - km / h and no load is 3.6 - km / hour - The machine has the ability to cut hyacinth, grass on the level of - 1.5 m - Average productivity of machine 40 tons / hour Through trial activities, specialized vehicles have been found to be in line with the geomorphological features of grass and grass on the canals of Tien Giang Province Small-sized compact vehicles are easy to move in narrow canals (> 10 m) and can go through small, narrow residential bridges v MỤC LỤC TRANG TRANG TỰA QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LÝ LỊCH KHOA HỌC i LỜI CAM ĐOAN ii LỜI CẢM ƠN iii TÓM TẮT iv ABSTRACT iv MỤC LỤC v DANH SÁCH CÁC HÌNH ix DANH SÁCH CÁC BẢNG xii MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 2.1 Ý nghĩa khoa học 2.2 Ý nghĩa thực tiễn Mục tiêu nghiên cứu đề tài 3.1 Mục tiêu chung 3.2 Mục tiêu cụ thể Đối tượng phạm vi nghiên cứu 4.1 Đối tượng nghiên cứu 4.2 Phạm vi nghiên cứu Kết cấu luận văn Chương TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Lục bình 1.1.1 Giới thiệu 1.1.2 Đặc điểm 1.1.3 Ứng dụng lục bình vi 1.2 Kênh rạch tỉnh Tiền Giang 1.3 Vấn nạn lục bình 1.4 Thực trạng việc thu gom lục bình kênh rạch 12 1.4.1 Thu gom phương pháp thủ công 12 1.4.2 Loại bỏ phương pháp hóa học 12 1.4.3 Thu gom lục bình thiết bị chuyên dụng 14 1.5 Các tồn việc thu gom lục bình tỉnh Tiền Giang 14 1.6 Các nghiên cứu nước 15 1.6.1 Nghiên cứu nước 15 1.6.2 Nghiên cứu nước 19 1.7 Các vấn đề cần giải định hướng nghiên cứu 25 1.7.1 Một số vấn đề tồn cần giải 25 1.7.2 Định hướng nghiên cứu 26 Chương NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27 2.1 Nội dung nghiên cứu 27 2.2 Phương pháp nghiên cứu 27 2.2.1 Cơ sở phương pháp luận 27 2.2.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể 27 2.2.3 Phương pháp thiết kế, chế tạo 28 2.2.4 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 29 2.3 Vật liệu thiết bị thực nghiệm 29 2.3.1 Thiết bị thực nghiệm 29 2.2.2 Phương pháp đo đạc thực nghiệm 30 Chương KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 31 3.1 Khảo sát thực trạng xâm chiếm rác, cỏ dại, lục bình 31 3.1.1 Mục đích 31 3.1.2 Phạm vi khảo sát 31 3.1.3 Khảo sát đối tượng gây tắc nghẽn kênh rạch 31 3.1.4 Chướng ngại vật kênh rạch 33 vii 3.1.5 Thông số kỹ thuật tuyến kênh rạch 34 3.2 Đề xuất mẫu thiết bị chuyên dụng 35 3.2.1 Mục đích 35 3.2.2 Đề xuất phương án 35 3.3 Tính tốn thiết kế cụm thiết bị 40 3.3.1 Hệ thống dao cắt 40 3.3.2 Thiết kế hệ thống băng tải 58 3.3.3 Hệ thống bánh guồng 84 3.4 Chế tạo số cụm 85 3.4.1 Chế tạo hệ thống băng tải 86 3.4.2 Chế tạo hệ thống dao cắt 87 3.4.3 Chế tạo hệ thống bánh guồng 88 3.4.4 Thiết bị chuyên dụng thu gom lục bình hồn chỉnh 89 3.5 Khảo nghiệm thiết bị chuyên dụng thu gom lục bình 89 3.5.1 Khảo nghiệm không tải 89 3.5.2 Khảo nghiệm có tải thiết bị chuyên dụng thu gom lục bình 91 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 99 Kết luận 99 Kiến nghị 99 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC viii DANH SÁCH CÁC HÌNH TRANG Hình 1.1: Hoa lục bình Hình 1.2: Hàng thủ cơng mỹ nghệ làm từ lục bình Hình 1.3: Món ngon từ thân hoa lục bình Hình 1.4: Bản đồ địa hình tỉnh Tiền Giang Hình 1.5: Các chướng ngại vật tuyến kênh cấp Hình 1.6: Lục bình che kín mặt sơng Hình 1.7: Phương tiện giao thơng di chuyển khó khăn Hình 1.8: Lục bình gây tắc nghẽn dịng chảy nhiễm nguồn nước 11 Hình 1.9: Lục bình chiếm giữ mặt sơng Tx Gị Cơng, Cai Lậy - Tiền Giang 11 Hình 1.10: Vớt lục bình phương pháp thủ cơng 12 Hình 1.11: Lục bình chết dần thuốc diệt cỏ nguồn nước bị nhiễm độc 13 Hình 1.12: Quy trình chung thu gom lục bình thiết bị thu gom lục bình 14 Hình 1.13: Thiết bị thu gom AquaTractor (Anh) [4] 16 Hình 1.14: Thiết bị vớt rác Aquarius Systems(Mỹ)[5] 17 Hình 1.15: Thiết bị cắt vớt rong, cỏ Alpha Boats Unlimited (Mỹ) [6] 18 Hình 1.16: Vớt lục bình bán thủ cơng với cơng cụ hỗ trợ 20 Hình 1.17: Vớt lục bình máy đào đứng 20 Hình 1.18: Thiết bị vớt rác cố định [1] 21 Hình 1.19: Thiết bị vớt rác cố định tỉnh Thái Bình 22 Hình 1.20: Thiết bị vớt rác sơng 23 Hình 2.1: Dụng cụ đo kiểm tay 29 Hình 2.2: Thiết bị đo số vòng quay Non-Contact AZ8000 30 Hình 2.3: Thước cặp du xích loại dài Mitutoyo 160-151 30 Hình 3.1: Các kích thước khảo sát giới hạn 31 Hình 3.2: Xác định khối lượng, mật độ lục bình, cỏ dại 32 Hình 3.3: Chướng ngại vật cầu dừa kênh 33 Hình 3.4: Xác định kích thước cầu 34 ix Hình 3.5: Phương án sử dụng băng tải 37 Hình 3.6: Phương án sử dụng băng tải 38 Hình 3.7: Kết cấu tổng thể thiết bị chuyên dụng 39 Hình 3.8: Bộ dao cắt 42 Hình 3.9: Mơ hình 3D dao cắt chuyển động cắt 42 Hình 3.10: Thông số dao cắt 43 Hình 3.11: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thơng số hình học dao cắt 44 Hình 3.12: Đối tượng khảo nghiệm góc độ dao cắt 44 Hình 3.13: Bố trí dao theo hình chữ Ub 47 Hình 3.14: Bố trí hai dao cắt song song 48 Hình 3.15: Lực tác dụng lên bulong bắt dao 50 Hình 3.16: Biểu đồ nội lực dao 51 Hình 3.17: Biểu đồ nội lực thân dao di động đứng 53 Hình 3.18: Biểu đồ nội lực thân dao di động đứng (tấm đế) 54 Hình 3.19: Tổng lực tác dụng lên dao 55 Hình 3.20: Biểu đồ nội lực truyền 56 Hình 3.21: Biểu đồ nội lực tay quay 56 Hình 3.22: Kết cấu tổng thể hệ thống dao cắt 57 Hình 3.23: Các băng tải sử dụng thiết bị chuyên dụng 58 Hình 3.24: Ngun lý hoạt động thu gom tải hệ thống băng tải 59 Hình 3.25: Băng tải đai 60 Hình 3.27: Chiều dài đoạn trục chủ động băng tải 65 Hình 3.28: Sơ đồ phân bố lực tác dụng trục chủ động băng tải 65 Hình 3.29: Biểu đồ phân bố mơmen trục chủ động băng tải 66 Hình 3.30: Bố trí bánh xích kết cấu trục chủ động băng tải 67 Hình 3.31: Chiều dài đoạn trục bị động băng tải 68 Hình 3.32: Sơ đồ phân bố lực tác dụng trục bị động băng tải thứ 69 Hình 3.33: Biểu đồ phân bố mơmen trục bị động băng tải thứ 69 Hình 3.34: Bố trí bánh xích kết cấu trục bị động băng tải 70 x Hình 3.35: Mặt cắt ngang hệ thống khung đỡ 82 Hình 3.36: Bố trí nguyên lý hoạt động hệ thống bánh guồng 84 Hình 3.37: Băng tải 86 Hình 3.38: Băng tải phụ 86 Hình 3.39: Hệ thống dao cắt 88 Hình 3.40: Hệ thống bánh guồng 88 Hình 3.41: Thiết bị chun dụng thu gom lục bình hồn chỉnh 89 Hình 3.42: Khảo nghiệm khơng tải 91 Hình 3.43: Khảo nghiệm vận tốc hệ thống dao cắt 92 Hình 3.44: Chất lượng mặt cắt lục bình vận tốc 0,2 - 0,4 m/s 93 Hình 3.45: Chất lượng mặt cắt lục bình vận tốc 0,5 - 0,64 m/s 93 Hình 3.46: Vớt lục bình kết mãng 94 Hình 3.47: Vớt lục bình rời khơng kết mãng 95 xi DANH SÁCH CÁC BẢNG TRANG Bảng 3.1 : Mật độ lục bình, cỏ dại tuyến kênh rạch nội đồng 32 Bảng 3.2 : So sánh hai phương án thiết kế thiết bị chuyên dụng 38 Bảng 3.3 : Bảng kết chi tiết thí nghiệm góc cắt dao 45 Bảng 3.4 : So sánh hai phương án thiết kế hệ thống dao cắt 48 Bảng 3.5 : Tổng hợp thông số hệ thống dao cắt 57 Bảng 3.6 : Đánh giá hai phương án thiết kế hệ thống băng tải 61 Bảng 3.7 : Kết kiểm nghiệm then lắp trục chủ động bị động 72 Bảng 3.8 : Thơng số kích thước ổ bi đỡ dãy trục chủ động 79 Bảng 3.9 : Thông số kích thước ổ bi đỡ dãy trục bị động băng tải 80 Bảng 3.10: Các loại vật liệu chế tạo băng tải 83 Bảng 3.11 : Thông số kỹ thuật hệ thống băng tải 83 Bảng 3.12 : Tổng hợp thông số bánh guồng 85 Bảng 3.13 : Kết đo đạt thống số khảo nghiệm không tải 91 xii MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Hiện tỉnh Tiền Giang, tình trạng hệ thống kênh rạch bị lục bình cỏ dại xâm chiếm vấn đề thời Hầu hết diện tích mặt nước tuyến kênh rạch sông nội đồng tỉnh bị lục bình cỏ dại bao phủ lên đến hàng trăm ngàn mét vng Lục bình sinh vật ngoại lai du nhập vào Việt Nam khoảng năm kỷ 20, chúng có sức sinh trưởng mãnh liệt cạnh tranh mạnh mẽ với thực vật địa Khi lục bình bao phủ, tốc độ dòng chảy bị giảm, dẫn đến tượng bồi lắng phù sa làm dòng chảy ngày bị thu hẹp Bên cạnh đó, lục bình gây tắc nghẽn miệng cống bị giữ lại phát triển nhanh vùng lân cận Do đó, lượng nước cung cấp cho sản xuất nông nghiệp bị ảnh hưởng nghiêm trọng gây nên tượng đầu nguồn dư nước tưới cuối nguồn thiếu nước tưới Sau chiếm giữ mặt nước, lục bình bắt đầu gây nhiễm nguồn nước chết thân lục bình Điều ảnh hưởng lớn đến việc cung cấp nước cho nuôi trồng thủy sản Giao thông đường thủy bị ảnh hưởng nghiêm trọng, vùng sâu vùng xa giao thông đường thủy đóng vai trị quan trọng sản xuất nơng nghiệp Lục bình có tốc độ phát triển nhanh, chúng nhân đơi số lượng sau 10 ngày, nên việc xử lý lục bình vấn đề thiết Hàng năm cơng ty khai thác cơng trình thủy lợi cử nhiều đội công nhân chuyên dọn dẹp, vệ sinh lịng kênh, sơng kết thu hạn chế chủ yến dựa vào lao động thủ cơng có suất thấp Lục bình lại tiếp tục sinh sôi mạnh mẽ trở lại sau khoảng thời gian ngắn Do đó, cơng việc xử lý lục bình cỏ dại địi hỏi phải giới hóa để nâng cao hiệu xử lý đáp ứng yêu cầu luồng lạch phục vụ cho di chuyển sông, rạch Trong thời gian vừa qua, số sở nghiên cứu giới thiệu số phương tiện chuyên dụng xử lý lục bình Tuy nhiên, phương tiện có kích thước cồng kềnh, hiệu suất xử lý lục bình thấp khả hoạt động nhiều hạn ( ) 16 40 32,4 21,6 A- A 16 800 Ø330-0.01 330-0.01 40 A A YCKT: - Dung sai kích thước cịn lại ± 0.1 Nhiệm vụ Họ tên Thiết kế Lê Minh Đúng Kiểm tra PGS.TS Đặng Thiện Ngôn Duyệt Ngày Chữ ký SL: KL: Số tờ: Tờ số: TL:1:10 TRƯỜNG: ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM ( ) 25 18 10 850 850 2000 48 48 48 YCKT: - Dung sai kích thước cịn lại ± 0.1 Nhiệm vụ Họ tên Thiết kế Lê Minh Đúng Kiểm tra PGS.TS Đặng Thiện Ngôn Duyệt Ngày Chữ ký THANH NGANG SL: 20 Số tờ: KL: TL:1:10 Tờ số: TRƯỜNG: ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM ( ) 28 R4 YCKT: - Dung sai kích thước cịn lại ± 0.1 Nhiệm vụ Họ tên Thiết kế Lê Minh Đúng Kiểm tra PGS.TS Đặng Thiện Ngôn Duyệt Ngày Chữ ký SL: 12 KL: Số tờ: Tờ số: TL:1:10 TRƯỜNG: ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM ( ) A Ø112,5 Ø45+ 0.01 0.01 A A 1,6 1245 830 1,6 7.5 A-A R4 A 2063 0.01 A 2243 YCKT: - Dung sai kích thước cịn lại ± 0.1 Nhiệm vụ Họ tên Thiết kế Lê Minh Đúng Kiểm tra PGS.TS Đặng Thiện Ngôn Duyệt Ngày Chữ ký SL: 04 KL: Số tờ: Tờ số: TL:1:10 TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM ( ) A A 1,6 Ø135 Ø50 +0,01 135 830 830 R4 70 A 7.5 1,6 A-A 2063 0.01 A 0.01 A 2323 YCKT: - Dung sai kích thước cịn lại ± 0.1 Nhiệm vụ Họ tên Thiết kế Lê Minh Đúng Kiểm tra PGS.TS Đặng Thiện Ngôn Duyệt Ngày Chữ ký SL: 02 KL: Số tờ: Tờ số: TL:1:10 TRƯỜNG: ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM 3 2 16 STT NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CƠNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ THU GOM LỤC BÌNH TRÊN KÊNH RẠCH TỈNH TIỀN GIANG SL: 04 PGS.TS Thép C51 KL: TL:1:10 310 191 ,3 Ø500 Ø94 Ø283,5 81,4 Ø267,5 40 Ø175,3 Ø162,5 110 25 A 138,2 Ø34 105,3 185 71 200 12,5 Nhiệm vụ Họ tên Thiết kế Lê Minh Đúng Kiểm tra PGS.TS Đặng Thiện Ngôn Duyệt Ngày Chữ ký SL: 02 KL: Số tờ: Tờ số: TL:1:10 TRƯỜNG: ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM A 400 Ø10 30,7 150° Ø10 205 135 Nhiệm vụ Họ tên Thiết kế Lê Minh Đúng Kiểm tra PGS.TS Đặng Thiện Ngôn Duyệt Ngày Chữ ký SL: 16 KL: Số tờ: Tờ số: TL:1:10 TRƯỜNG: ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT KẾT CẤU THIẾT BỊ CHUYÊN DỤNG THU GOM LỤC BÌNH PHÙ HỢP VỚI ĐIỀU KIỆN KÊNH RẠCH TỈNH TIỀN GIANG RESEARCHING AND PROPOSING STRUCTURE SPECIALIZED EQUIPMENT TO COLLECT WATER HYACINTH ON THE CANALS IN TIEN GIANG PROVINCE Lê Minh Đúng – Học viên cao học Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh; Đặng Thiện Ngơn – Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh; Nguyễn Quang Sáng - Đại học Tiền Giang TÓM TẮT Thiệt hại lục bình gây tỉnh Tiền Giang gây ô nhiễm môi trường, ngăn trở lưu thông, cạn kiệt nguồn nước tưới hàng năm lên đến hàng tỷ đồng Đã có nhiều giải pháp cắt - vớt thu gom lục bình đề xuất, đặc biệt thiết bị cắt – vớt thu gom lục bình chuyên dụng giới thiệu thị trường Tuy nhiên, phương tiện không phù hợp với địa bàn tỉnh Tiền Giang, nơi có nhiều kênh nội đồng nhỏ hẹp, nhiều cầu dân sinh chướng ngại vật nên phạm vi hoạt động chúng có nhiều hạn chế Bài báo trình bày kết nghiên cứu, đề xuất cơng nghệ thu gom lục bình qua 04 công đoạn: cắt, nén ép khối, chứa trữ tải lên bờ Các cụm thiết bị tính tốn thiết kế, chế tạo đưa vào thử nghiệm cho kết quả: vận tốc di chuyển làm việc 1,8 - km/giờ (3,6 – km/giờ không tải), cắt cỏ dại cao - 1,5 m, vớt lục bình cỏ dại đạt suất trung bình khoảng 0,22 /giờ Từ khóa: Lục bình, vấn nạn lục bình, thu gom, máy cắt - vớt, thiết bị chuyên dụng ABSTRACT In Tien Giang privince, water hyacinth causes many ravages such as environmental pollution, impede circulation and shortage irrigation water It annually costs up to billions VND There have been many proposed solutions for cutting, picking and harvesting water hyacinth Water hyacinths cutting, picking and harvesting equipments are avaiable in the market However, these equipments are not suitable for Tien Giang province where there are many narrow canals, bridges and obstacles so their scope of activities is limited This article presents the results of the research, proposed technology of collecting water hyacinth through 04 stages: cutting, compressing, storing and unloading The main modules have been designed, fabricated and put under experience for the following results: moving speed is 1.8 - km/h in working (3.6 - km/h without working) It is possible to cut the to 1.5 m weeds and the average yield is approximately 0.22 / hour Keywords: Hyacinth, hyacinth problem, collectors, cutters - salvaged, specialized equipment ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện tỉnh Tiền Giang, hệ thống kênh rạch bị lục bình cỏ dại xâm chiếm vấn đề nghiêm trọng ảnh hưởng lớn đến việc cung cấp nước tưới tiêu cho sản xuất nông nghiệp, gây ô nhiễm môi trường, cản trở giao thông đường thủy,… [2] Kết khảo sát thực tế năm 2016 Kênh Tà Lượt, xã Nhị Quí, thị xã Cai Lậy, tỉnh Tiền Giang lục bình phủ kín mặt sơng có nhiều cầu dân sinh bắt qua kênh có khoảng thơng thuyền 2,5 mét nên ghe, xuồng phương tiện thủy khác lưu thông qua lại Nguyên nhân lý giải năm qua lũ lớn việc thiếu chủ động trục vớt địa phương khiến lục bình xuất ngày dày đặc ảnh hưởng đến môi trường sản xuất nơng nghiệp Năm 2016, lục bình phát sinh phủ lấp 700 km kênh rạch nội đồng địa bàn tỉnh Tiền Giang, hàng năm Ủy ban nhân dân tỉnh 3,5 tỷ đồng cho công tác xử lý lục bình [2] suất thấp, giá thành xử lý cao, tốn nhiều nhân công Hiện thị trường có nhiều thiết bị thu gom lục bình chuyên dụng nhìn chung thiết bị hoạt động theo nguyên lý chung sau: Hình 2: Quy trình thu gom lục bình sử dụng thiết bị khí a) Lục bình che phủ mặt kênh Thời gian qua, số sở nghiên cứu nước giới thiệu số phương tiện xử lý, thu gom lục bình, điển thiết bị cắt - vớt lục bình, cỏ dại, rong đại học Cơng nghiệp Tp HCM Thiết bị có khả tự hành làm việc môi trường rong, cỏ, rác dày đặc với tốc độ di chuyển làm việc từ 1,5 - km/giờ, hệ dao cắt có khả điều chỉnh lên xuống theo yêu cầu từ - 1,5 m (dao dài 2,36 m) b) Cầu dân sinh bắt qua kênh Hình 1: Lục bình chướng ngại vật kênh rạch nội đồng Từ trước đến việc cắt, vớt lục bình kênh cấp Tiền Giang nước sử dụng lao động thủ cơng Quy trình bước công việc sau: - Bước 1: chuẩn bị dụng cụ bao tay, cào, ghe (xuồng), phương tiện chuyên chở - Bước 2: công nhân dùng xuồng để di chuyển đến vị trí vớt, xuồng từ 02 đến 03 cơng nhân, dùng móc kéo lục bình lên xuồng - Bước 3: sau đầy ghe, công nhân chèo xuồng đến vị trí tập kết lục bình, chuyển lục bình lên phương tiện vận chuyển nơi khác Ưu điểm phương pháp thủ công xử lý triệt để lục bình Nhược điểm Hình 3: Thiết bị vớt lục bình trường ĐHCN TpHCM Ưu điểm thiết bị có tính động cao thiết bị khó quay vịng phạm vi hẹp, khả tạm chứa hạn chế, khơng có cấu ép, vắt nước để tăng khả tải Vì làm việc, thiết bị thường hay phải bơi vào gần bờ gần thuyền tạm chứa để chuyển sản phẩm Một số thiết bị cắt vớt rong, thực vật thuỷ sinh nước giới thiệu thị trường như: - Thiết bị cắt - vớt rong, thực vật thủy sinh Miller [4], cắt vớt rong, loài thực vật thủy sinh mặt nước lịng sơng Kết cấu máy bao gồm: băng tải trục vớt, băng tải chứa, dao cắt (dao đứng bên băng tải trục vớt), dao ngang, hệ thống điều khiển nâng hạ thủy lực Thiết bị cắt với loại rong, thực vật thủy sinh thân mềm độ sâu đến 1,9 m với khoang chứa máy khoảng m³ Các phương tiện không phù hợp với địa bàn tỉnh Tiền Giang, nơi có nhiều kênh nội đồng nhỏ hẹp, nhiều cầu dân sinh chướng ngại vật nên phạm vi hoạt động chúng có nhiều hạn chế THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHUYÊN DỤNG 2.1 Đề xuất nguyên lý Về thiết bị chuyên dụng phải thỏa mãn yêu cầu vận hành như: - Đảm bảo thiết bị qua bên cầu bê tông xây dựng (khoảng cách hai trụ cầu m độ cao thông thuyền trường hợp nước lớn m) - Thiết bị không bị mắc cạn đoạn kênh có độ sâu thấp (mực nước rịng khoảng m) - Năng suất đạt 40 tấn/giờ Nguyên lý thiết bị chuyên dụng cắt vớt thu gom lục bình đáp ứng yêu cầu trên, phù hợp với điều kiện kênh rạch tỉnh Tiền Giang đề xuất hình Hình 4: Hình ảnh tổng quan máy [4] - Thiết bị cắt vớt rong, cỏ Alpha Boats Unlimited, vớt loại thực vật thủy sinh mặt nước [5] Kết cấu máy gồm: 03 băng tải (băng tải trục vớt, băng tải chứa, băng tải đuôi), 02 dao cắt (dao đứng, dao ngang), điều khiển nâng/hạ băng tải thủy lực Thiết bị có cơng suất máy lớn, thể tích khoang chứa khoảng m³ Tuy nhiên, thiết bị vớt loại thực vật thủy sinh mặt nước, hoạt động sơng, hồ lớn, kích thước thiết bị lớn nên di chuyển qua cầu dân sinh bắc qua kênh rạch Băng tải Băng tải Băng tải Băng tải Hình 6: Nguyên lý hoạt động thiết bị chuyên dụng thu gom lục bình kênh rạch Thiết bị sử dụng hệ thống dao cắt để cắt lục bình mảng nhỏ, sau lục bình băng tải trục vớt Băng tải thiết kế có gắn móc ngược để mang di chuyển mảng lục bình lên khỏi mặt nước mà không bị trượt rơi vãi Tiếp theo, lục bình đưa đến hệ thống máy ép để vắt nước giảm thể tích nhằm tăng khả chứa thiết bị Lục bình sau qua máy ép băng tải chứa mang ép vào khoang chứa Khi khoang chứa đầy lục bình tàu di chuyển đến vị trí tập kết lục bình, thực nâng băng Hình 5: Hình ảnh tổng quan máy tải chứa lên cao máy ép, đồng thời đảo chiều băng tải chứa hạ băng tải để chuyển lục bình lên bờ 2.2 Đề xuất kết cấu Từ nguyên lý đề xuất trên, kết cấu thiết bị đề xuất gồm phận yếu sau: thân tàu pontoon, máy ép bốn trục, 01 băng tải có khả đảo chiều vớt lục bình lên thiết bị chuyển lục bình lên bờ, 01 hệ thống dao cắt lắp đặt băng tải để cắt lục bình 01 băng tải phụ để chứa lục bình đảo chiều chứa lục bình chuyển lục bình lên bờ, 02 bánh guồng bố trí phía sau thân tàu để giảm kích thước chiều ngang (hình 7) thấy rằng, việc cắt lục bình/cỏ dại tương tự cắt lúa xem tính lục bình/cỏ dại tương tự lúa [1]: - Lực cản cắt trung bình: P = 4,5 N; - Khối lượng thể tích:ρ = 240 kg/m3; - Hệ số ma sát cỏ thép: f = 0,32 – 0,36 - Độ cứng thân cỏ: ES = 20 – 25 Ncm2 - Mô đun đàn hồi: EJ = 200 – 215 kg/mm2 Tính tốn, thiết kế dao cắt dựa vào nhiều yếu tố như: hình dạng hình học dao (độ sắc, góc mài, chiều dày dạng cạnh sắc dao), đặt tính vật liệu cắt (các tính chất lý vật liệu cắt), chế độ động học, động lực học phận cắt, thái Kết tính tốn thiết kế kết cấu hình bảng Hình 7: Kết cấu tổng thể thiết bị chuyên dụng thu gom lục bình kênh rạch 2.3 Thiết kế số phận Một số cụm thiết bị sau tính tốn, thiết kế chế tạo tiến hành kiểm nghiệm: - Hệ thống dao cắt; - Hệ thống băng tải; - Hệ thống bánh guồng Các thiết bị lại thân tàu, máy ép thiết bị chuẩn có thị trường dễ dàng cải tiến, điều chỉnh nên đặt hàng dễ dàng Hình 8: Thiết kế hệ thống dao cắt Bảng 1: Tổng hợp thông số hệ thống dao cắt STT Hành trình chạy dao S 0.075 m 02 0.075 m 06 Bề rộng lưỡi dao t Khoảng cách dao cố định Chiều dài tay quay r Chiều dài truyền dao đứng Bề dầy lưỡi cắt p 07 Góc sắc lưỡi dao δ 300 08 Góc nghiêng lưỡi cắt α 300 09 Chiều cao lưỡi dao hd Công suất động dao đứng 04 05 10 2.3.2 Hệ thống băng tải Yêu cầu thiết kế: Trị số 01 03 2.3.1 Hệ thống dao cắt Yêu cầu thiết kế: - Cụm dao cắt đảm nhận nhiệm vụ cắt lục bình cỏ dại nước; - Yêu cầu đảm bảo cắt sạch, khơng sót; - Chiều rộng cắt: mét; - Chiều sâu cắt: - 0.5 mét; - Tốc độ di chuyển máy: - 1,8 km/h; - Dao cắt lúa kiểu có kê Qua khảo sát thực thực tế nhận Thơng số kỹ thuật 0.075 m 0.0375 m 0.75 m 0.002 m 0.08 m kW - Vận tốc máy cắt lục bình: Vmc = km/h (0,28 m/s) - Bề rộng băng tải: B=2m - Năng suất băng tải: Q = 40 tấn/giờ - Vận tốc băng tải: Vbt = 0,5 m/s Kết tính toán thiết kế kết cấu hình bảng 2.3.3 Hệ thống bánh guồng Yêu cầu thiết kế: - Chiều dài thiết bị: L = 6.35 m - Bề rộng thiết bị: B = m - Trọng lượng tải: m = 14.280 kg - Hiệu suất guồng: μ = 0,3; - Vận tốc lý thuyết: v = 4,5 km/h; - Trọng lượng riêng nước: γ = 10.000 N/m - Khối lượng riêng nước: ρ = 1.000 kg/m3 - Hệ số dòng theo: a = 0.35; b = 0.7; Kết tính tốn thiết kế kết cấu hình 10 bảng a) Băng tải Hình 10: Thiết kế hệ thống bánh guồng a) Băng tải phụ Bảng 3: Tổng hợp thông số bánh guồng Hình 9: Thiết kế hệ thống băng tải STT Bảng 2: Thông số hệ thống băng tải TT Thông số kỹ thuật 01 Trị số 02 Băng tải 01 Chiều dài băng tải 3m 03 02 Bề rộng băng tải 2m 04 03 1000 kg 250 - 300 kg/m3 300 05 05 Tải trọng Khối lượng riêng vật liệu vận chuyển Góc nghiêng vận chuyển 06 Vận tốc máy cắt rong 0,55 m/s 07 07 Năng suất băng tải 210 tấn/giờ 08 04 06 Băng tải phụ 01 Chiều dài băng tải 5m 02 Bề rộng băng tải 2m 03 Tải trọng 04 06 Năng suất thể tích Khối lượng riêng vật liệu vận chuyển Góc nghiêng vận chuyển 07 Năng suất băng tải 05 Thông số kỹ thuật Số cánh guồng Chiều dày cánh chọn Vận tốc lý thuyết Số vịng quay Góc vào cánh guồng (β1) Góc cánh guồng (β2) Đường kính trục guồng Bán kính bánh guồng Trị số 08 δ = 10 mm v = 4.5 km/h n = 30(v/ph) β1 = 8,62o β1 = o dg = 80 mm R = 0,7 m CHẾ TẠO – KHẢO NGHIỆM 3.1 Chế tạo Các cụm chính, chi tiết thiết bị chuyên dùng chế tạo phương pháp gia công hàn, cắt, tiện, khoan, phay, đảm bảo thông số kỹ thuật đề Các thiết bị tiêu chuẩn khác nhập từ nước thị trường nước Để hoàn thành nội dung đề tài tiến 2000 kg 140 m3/h 250 – 300 kg/m3 300 100 tấn/giờ hành chế tạo số cụm thiết bị sau: 3.1.1 Chế tạo hệ thống dao cắt Để dao cắt hoạt động ổn đinh, đảm bảo thông số kỹ thuật thiết kế, dao cắt phải đảm bảo yêu cầu sau: - Tháo lắp, thay thế, sửa chữa dễ dàng; - Có độ cứng vững cao, vị trí thao tác thuận lợi, dễ vận hành; - u cầu đảm bảo cắt sạch, khơng sót; - Chiều rộng cắt: mét; - Chiều sâu cắt: - 0.5 mét; - Tốc độ di chuyển máy làm việc: 1,8 km/h; Hình 13: Băng tải phụ chế tạo 3.1.3 Chế tạo hệ thống bánh guồng Bánh guồng chế tạo phải đảm bảo yêu cầu sau đây: - Tháo lắp, thay thế, sửa chữa dễ dàng; - Có độ cứng vững cao, vị trí thao tác thuận lợi, dễ vận hành; - Có khả vận chuyển tải: 14.280 kg; - Đảm bảo vận tốc: 4.5 km/h; Hình 11: Hệ thống dao cắt chế tạo 3.1.2 Chế tạo hệ thống băng tải Để hệ thống băng tải hoạt động ổn đinh, đảm bảo thông số kỹ thuật thiết kế, dao cắt phải đảm bảo yêu cầu sau: - Tháo lắp, thay thế, sửa chữa dễ dàng; - Có độ cứng vững cao, vị trí thao tác thuận lợi, dễ vận hành - Băng tải phải thoát nước nhanh trình làm việc - Hệ thống băng tải gồm thành phần sau: 01 băng tải chính; 01 băng tải phụ Hình 13: Hệ thống bánh guồng chế tạo Sau chế tạo hồn thiện cụm thiết bị phụ trợ, tiến hành lắp ráp thiết bị chuyện dụng hồn chỉnh hình 12 Hình 14: Thiết bị chuyên dụng hoàn chỉnh 3.2 Khảo nghiêm thiết bị chuyên dụng Sau thiết bị chế tao, lắp ráp hoàn chỉnh ta tiến hành khảo nghiệm, việc khảo nghiệm thực 02 chế độ là: khảo nghiêm có tải khơng tải Hình 12: Băng tải chế tạo đạt thơng số thiết kế: - Vận tốc làm việc 1,8 - km/h không tải 3,6 - km/giờ - Máy thực chức cắt lục bình, cỏ dại mặt nước mức điều chỉnh từ - 1,5 m suất trung bình 0,2 ha/giờ - Vớt lục bình dạng rời khơng kết khối suất trung bình 0,22 ha/h Thông qua hoạt động thử nghiệm, phương tiện chuyên dụng cho thấy đáp ứng được, phù hợp với đặc điểm địa hình lục bình/cỏ rác kênh rạch tỉnh Tiền Giang nói riêng Đồng bắng sơng Cửu Long nói chung Thời gian khảo nghiệm từ tháng đến tháng năm 2017 kênh Tràm Mù Kênh huyện Tân Phước tỉnh Tiền Giang Kết cụ thể sau: 3.2.1 Kết khảo nghiệm không tải - Máy hoạt động tốt, kết cấu vững chắc; - Các chi tiết quay chạy ổn định; - Các mối lắp ghép đảm bảo - Các cấu, chi tiết máy hoạt động đồng theo thiết kế 3.2.2 Kết khảo nghiệm có tải - Với dạng lục bình dạng rời khơng gây trở ngại đến hoạt động chất lượng vớt - So với dùng tay gom thi suất thấp 12 % - Hiệu suất vớt đạt 70 % dùng tay gom hiệu suất đạt 82 % - Giá thành vớt lục bình thiết bị chuyên dụng 40 % so với phương pháp vớt lao động thủ cơng - Ngồi việc tính hiệu giá thành phải kể đến giảm số lượng nhân cộng đáng kể Nhân công sử dụng theo máy chiếm tỳ lệ 2/40 2/48 công, so sánh hai giá trị cho thấy cắt, vớt lục bình máy giảm lượng nhân cơng giảm chi phí KẾT LUẬN Nội dung báo đề xuất cơng nghệ thiết bị thu gom lục bình hệ thống kênh rạch nội đồng địa bàn tỉnh Tiền Giang Thiết bị tính tốn, thiết kế, chế tạo khảo nghiệm thực tế hệ thống kênh nội đồng cấp huyện Cai Lậy, Gò Công Đông, Tân Phước thuộc tỉnh Tiền Giang Máy TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bùi Trung Thành, Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy cắt vớt rong, cỏ dại, lục bình kênh rạch ,hồ chứa nước thủy lợi , Đề tài trọng điểm nhà nước chương trình chế tạo máy KC05/06-10 [2] Niên giám thống kê tỉnh Tiền Giang, Cục Thống kê tỉnh Tiền Giang, 2015 [3] Qui phạm phân cấp đóng phương tiện thủy nội địa TCVN: 5801-2005 [4] Trần Công Nghị, Sổ tay kỹ thuật tàu thủy, NXB Đại học Quốc gia TPHCM, 1998 [5] Trần Công Nghị, Thiết kế tàu thủy, NXB Đại học Quốc gia TPHCM, 2006 [6] Trần Công Nghị, Lý thuyết tàu thủy Tập 1, NXB Đại học Quốc gia TPHCM, 2006 Xác nhận GVHD ... tiến phận thiết bị thu gom lục bình nghiên cứu trước Trên sở đề xuất cơng nghệ thu gom lục bình thơng số thiết bị thu gom lục bình phù hợp với điều kiện kênh rạch nội đồng tỉnh Tiền Giang Thiết kế,... Quy trình chung thu gom lục bình thiết bị thu gom lục bình 1.5 Các tồn việc thu gom lục bình tỉnh Tiền Giang Thực tế địa phương bị lục bình xâm chiếm kênh rạch thu? ??c tỉnh Tiền Giang cịn nhiều... cứu đề xuất công nghệ thiết kế thiết bị thu gom lục bình kênh rạch nhằm đề xuất thiết bị chuyên dụng có khả tự hành, thu gom lục bình cho kênh rạch bán tự động địa bàn tỉnh Tiền Giang giúp tiết