(Luận văn thạc sĩ hcmute) 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

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN HỮU TẤN 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 NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 60520103 SKC007571 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2017 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN HỮU TẤN 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 NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ – 60520103 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS TRƯƠNG NGUYỄN LUÂN VŨ Tp Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2017 i Luan van QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN VÀ GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN NĂM 2017 ii Luan van BIÊN BẢN HỘI ĐỒNG iii Luan van PHIẾU NHẬN XÉT PHẢN BIỆN iv Luan van v Luan van vi Luan van vii Luan van LÝ LỊCH KHOA HỌC viii Luan van ix Luan van TÀI LIỆU THAM KHẢO Theo định Số : 18/2007/QĐ-TTg thủ tướng phủ ban hành ngày tháng năm 2007 phê duyệt chiến lược phát triển lâm nghiệp Việt Nam giai đoạn 2006 – 2020 Ngô Quang Đê, Nguyễn Hữu Vĩnh, 1997, Giáo trình trồng rừng trường đại học lâm nghiệp, nhà xuất Nông Nghiệp- Hà Nội Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm, 1999, Thiết kế chi tiết máy, nhà xuất giáo dục- Hà Nội Tôn Thất Minh, 2000, Máy thiết bị vận chuyển định lượng, Đại học bách khoa- Hà Nội Lê Văn Thái, 2003, Nghiên cứu áp dụng bầu không vỏ sản xuất giống lâm nghiệp Lê Văn Thái, 2002, Nghiên cứu xác định số tính chất lý hỗ hợp ruột bầu ươm giống lâm nghiệp, báo cáo khoa học đề tài cấp trường năm 2002 Nguyễn Thiện Luân, Trần Văn Tuấn, Nguyễn Thị Thanh Mai, Nguyễn Kiến Anh, Máy sản xuất vật liệu cấu kiện xây dựng, 1995, Nhà xuất xây dựngHà Nội Dự án UNDP/FAO VIE/92/022, 1995, Kỹ thuật vườm ươm, nhà xuất Nông Nghiệp- Hà Nội Hệ thống thiết bị dây chuyền sản xuất giống Hàn Quốc 10 Ake Wahlqrist, 1971, The Kopparfors system for the production of Plants and manual Planting- Stockholm Swenden 11 C- Mac Nursery and Hoticultural Equiment 12 Hirayde Takeshi, 1995, Soi Supplying Device For Seedling- Raising Container, Patent abtracts 13 Sato Kenjiro, 1992, Device For Filling Soil in Nursery Container, Patent JP 4237435 96 Luan van 14 Takeno Sadao, Omae kensuke, 1997, Nutritive soil supplier For Pot Tray, Patent Abtracts of Japan 15 Walter, L Geordgi, Apparatus For Filling and Packing Soil, United States Patent 16 www.Blackmoreco.com 17.Trịnh Chất-Lê Văn Uyển.Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí,2006, nhà xuất giáo dục 18 Nguyễn Trọng Hiệp.Chi tiết máy tập 2,2006, nhà xuất giáo dục 97 Luan van 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 RESEARCHING DESIGN DEVELOPMENT AND MANUFACTURING THE POTTING MACHINE FOR INCREASE THE EFFICIENCY OF WORK Nguyễn Hữu Tấn1a, Trương Nguyễn Luân Vũ1b Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM a huutan2711@gmail.com,bvuluantn@hcmute.edu.vn TÓM TẮT: Hiện nước ta cần số lượng lớn giống năm để đáp ứng nhu cầu trồng rừng ăn quả, hầu hết loại giống sản xuất bầu ươm nước ta việc đóng bầu ươm giống cịn thực cách thủ cơng từ khâu trộn đất đến khâu đóng bầu, để giảm chi phí, tăng hiệu cơng việc, nâng cao chất lượng bầu đất việc nghiên cứu chế tạo máy đóng bầu đất cho việc ươm giống cần thiết Thông số máy: Kích thướt máy: 1207x1440x1664(mm) Năng suất 1000 bầu/h Độ chặc bầu 2,1 kg/dm3 Độ không đồng 10% Từ khóa: giống, bầu ươm, trộn đất… ABSTRACT Currently, our country needs a large number of seedlings as per year to meet the needs of afforestation and fruit trees, most of the seedlings are produced in nurseries and in our country the current crop of nursery The seeds are still handled from the stage of mixing the soil to the stage of potting, so to reduce costs, increase the efficiency of work and improve the quality of the soil, Therefore, the research and manufacture of soil compactors for seedling nursing is very necessary 98 Luan van Specs: Dimensions: 1207L x 1440W x 1664H (mm) Capacity: 1000 pots/h Density of pot: 2,1kg/dm3 Disparity: 10% Key: seedling, nurseries, mixing the soil… 1.GIỚI THIỆU: Hàng năm, nước ta nhu cầu trồng giống năm lớn, để đáp ứng nhu cầu trồng rừng,cây ăn quả…Quy trình trồng giống gồm nhiều công đoạn như: chọn giống, chuẩn bị đất trồng, tạo bầu ươm, gieo hạt … cơng đoạn chuẩn bị đất đóng bầu đất công đoạn quan trọng, tốn nhiều thời gian cơng sức lao động, để tăng suất lao động, tăng chất lượng bầu đất nên việc khí hóa tự động hóa cơng đoạn cần thiết Các máy sử dụng thị trường tồn nhiều hạn chế như: suất thấp, kết cấu máy cồng kềnh, độ nén ruột bầu khơng Do đó, việc nghiên cứu hồn thiện máy đóng bầu đất góp phần vào việc giảm thời gian, công sức lao động, tăng chất lượng bầu đất để phát triển tốt hơn.Bài báo trình bày kết nghiên cứu, phát triển máy đóng bầu đất ươm giống thực trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh 2.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Phương pháp phân tích lý thuyết - Thu thập tài liệu từ báo khoa học, tạp chí, video, sách giáo trình - Tiến hành thu thập liệu trực tiếp từ người nông dân, sơ sản xuất trồng - Nghiên cứu tài liệu sử lý số liệu có trước - Từ tìm hiểu phân tích nguyên lý hoạt động cấu đưa ngun lý, qui trình đóng bầu đất 2.2 Phương pháp thực nghiệm - Tiến hành chế tạo thử nghiệm máy đóng bầu đất phân tích kết thực nghiệm, hồn chỉnh thiết kế 3.NGUN LÝ ĐĨNG BẦU ĐẤT 3.1 Yêu cầu làm việc máy đóng bầu đất 99 Luan van - Máy đóng bầu đất có dạng modul rời, liên kết phận khác có tính tự động cao - Máy đóng bầu có trọng lượng 2,1kg, tỷ khối đất 0,9 g/cm3,độ khơng đồng bầu 10% - Máy phải có suất cao máy có thị trường an tồn cho người sử dụng * Thơng số bầu đất: Hình 1: Thơng số bầu đất Thơng số Đường kính H(mm) Đường kính D(mm) Trọng lượng m(kg) Giá trị 200 120 2,1 Bảng 1: Giá trị bầu đất cần đóng 3.2 Nguyên lý làm việc máy đóng bầu đất: Căn vào yêu cầu làm việc, nguyên lý hoạt động máy đóng bầu đất đề xuất sau: Hỗn hợp ruột bầu Băng tải Trộn vật liệu Bunke Động Đẩy định vị mâm xoay Định vị nén bầu Mâm xoay Bầu đất Lấy bầu đất Hình 2: Sơ đồ nguyên lý máy đóng bầu đất 100 Luan van MƠ HÌNH KIỂM ĐỊNH MÁY Máy đóng bầu đất ươm kiểu trục đứng hệ thống tự đóng đất vào túi nilong cách tự động, thiết kế dạng mâm xoay thông qua cấu cam, tay quay, hệ thống xích,cấu thành từ phận sau: Hình 3: Phương án thiết kế 1-Khung máy,2-Bunke,3-Mâm xoay,4-Bộ truyền động chính,5-Bộ truyền động ép liệu,6Bộ truyền động định vị bầu đất,7-Bộ truyền động đẩy mâm xoay,8-Bộ truyền động định vị mâm xoay * Nguyên lý hoạt động: Hình 4: Nguyên lý hoạt động 101 Luan van 4.1 Bun ke Bun ke có tác dụng chứa hỗn hợp ruột bầu tạm thời thời gian ngắn,ở vật liệu trộn lại lần trước chảy vơ túi bầu, có cấu tạo hình: Hình 5: Cấu tạo bunke 4.2 Cánh trộn: Vì nguyên vật liệu trộn máy có độ ẩm cao dính bết nên chọn phận trộn kiểu băng xoắn, cấu tạo số dải thép uốn cong theo đường xoắn vít Trong máy người ta thường lắp hai dải băng xoắn ngược chiều để tăng khả xáo trộn Hình 6: Cánh trộn 102 Luan van 4.3 Cơ cấu đẩy mâm xoay Cơ cấu đẩy mâm: cấu tay biên đưa lỗ nịng vào vị trí theo chu kỳ Hình 7: Cấu tạo cấu đẩy Hình 8: Mơ hình tính tốn cấu đẩy Ngun lý hoạt động: trục quay nhận chuyển động từ trục làm quay bánh đà bánh đà truyền lực đẩy mâm xoay thông qua tay đẩy 3.Thông số: số vòng quay bánh đà n = 17vg/ph, hành trình tay quay tịnh tiến L = 222mm 4.4 Cơ cấu định vị túi bầu Hình 9: Cơ cấu định vị túi bầu Chi tiết định vị bầu thực chuyển động tịnh tiến đóng mở thông qua cấu cam,thanh truyền 1,2,3,4,5 thực công việc chuyển đổi chuyển động quay từ trục để truyền chuyển động cho chi tiết 7.Khi bánh đà đẩy chi tiết chuyển động lên kéo truyền lên,lúc truyền chuyển động xuống đẩy chi tiết chuyển động nhả bầu.Khi bánh đà đẩy chi tiết chuyển động xuống,sẽ truyền chuyển động lên,thơng qua truyền 5,6 đóng tay định vị bầu u cầu tốn hành trình dịch chuyển tay định vị bầu 55mm 103 Luan van 5.CHẾ TẠO-THỰC NGHIỆM 5.1 CHẾ TẠO: Máy chế tạo thành cơng đạt kết sau Hình 10: Máy đóng bầu đất - Máy hoạt động động tốt: suất 950 bầu/h - Bầu đất đạt yêu cầu: trọng lượng 2,1 kg, tỷ khối đất 0,9 g/cm3 5.2 THỰC NGHIỆM Độ chặc hợp lý ruột bầu thông số quan trọng để tạo hỗn hợp ruột bầu có độ chặc đảm bảo cho việc gieo ươm giống phát triển tốt.Mục đích xác định tỷ khối đất bầu Khi thu thập số liệu từ lao động thủ công,ta xác định tỷ khối đất 0,9 g/cm3 Thu thập số liệu từ bầu đất máy đóng ta có tỷ khối đất 0,9 g/cm3 Sau tiến hành đo đạc 50 mẫu bầu đất cơng nhân đóng máy đóng ta dùng phần mềm IBM SPSS Statistics 20 để phân tích số liệu ta có bảng kết sau: 104 Luan van Descriptive Statistics N Minimum Maximum Mean Std Deviation Variance Chiều cao bầu máy đóng 50 187.3 205.0 199.988 2.9030 8.428 Đường kính bầu đóng 50 119.0 121.0 120.162 3434 118 Trọng lượng bầu máy đóng 50 1.80 2.30 2.0176 13011 017 Valid N (listwise) 50 Std Deviation Variance Bảng 2: Thống kê mô tả mẫu thực nghiệm máy đóng Descriptive Statistics N Minimum Maximum Mean Chiều cao bầu công nhân làm 50 170.00 230.00 199.0800 14.19664 201.544 Đường kính bầu cơng nhân làm 50 119.40 123.00 120.8180 85850 737 Trọng lượng bầu công nhân làm 50 1.70 2.40 2.0280 17847 032 Valid N (listwise) 50 Bảng 3: Thống kê mô tả mẫu thực nghiệm cơng nhân đóng Dùng hàm T-test SPSS 20 để so sánh kết bầu đất công nhân làm thủ cơng máy đóng bầu đất đóng,ta có kết so sánh bên dưới: Paired Samples Statistics Mean Chiều cao bầu máy đóng Pair Chiều cao bầu cơng nhân làm Đường kính bầu đóng Pair Đường kính bầu cơng nhân làm Trọng lượng bầu máy đóng Pair Trọng lượng bầu cơng nhân làm N Std Deviation Std Error Mean 199.988 50 2.9030 4106 199.0800 50 14.19664 2.00771 120.162 50 3434 0486 120.8180 50 85850 12141 2.0176 50 13011 01840 2.0280 50 17847 02524 105 Luan van Paired Samples Correlations N Pair Pair Chiều cao bầu máy đóng & Chiều cao bầu cơng nhân làm Đường kính bầu đóng & Đường kính bầu cơng nhân làm Correlation Sig 50 -.028 845 50 058 687 50 153 288 Trọng lượng bầu máy đóng & Pair Trọng lượng bầu cơng nhân làm Paired Samples Test Paired Differences Mean t df Sig Std Std 95% Confidence (2- Deviation Error Interval of the tailed Mean Difference ) Lower Upper Chiều cao bầu Pair máy đóng Chiều cao bầu 9080 14.57082 2.06063 -3.23298 5.04898 441 49 661 -.6560 90580 12810 -.91343 -.39857 -5.121 49 000 -.0104 20412 02887 -.06841 04761 -.360 49 720 công nhân làm Đường kính bầu đóng Pair Đường kính bầu cơng nhân làm Trọng lượng bầu máy đóng - Pair Trọng lượng bầu công nhân làm Bảng 5.6: Bảng T-Test so sánh thông số bầu đất công nhân máy đóng 5.3 Tính tốn hiệu kinh tế: * Chi phí đóng bầu thủ cơng: Với công lao động (150,000 đ/ngày) 1600 bầu 106 Luan van Tổng số lượng đất đóng ngày là: mdt = 2.1600 = 3200 kg Chi phí cho đất trồng : 3,500 đ/kg Chi phí giá thể cho 1600 bầu : Tđ1 = 3,500.3200 = 11,200,000 đ Chi phí cho túi bầu (1000 đ/cái): Tt1 = 1000.1600 = 1,600,000 đ Tổng chi phí cho cơng lao động ngày là: Tđ = 150,000 + 11,200,000 + 1,600,000 = 12,950,000 đ Giá bán 8,200 đ/bầu ta có tiền lãi cơng lao động/ngày: Tl1 = 1600.8,200 – 12,950,000 = 170,000 đ/người * Chi phí đóng bầu máy: Máy đóng bầu: 30,000,000 đ, thời gian dự trù thu hồi vốn năm suy khấu trừ hao mòn máy/ngày : 82,000 /ngày Chi phí cho nhân cơng vận hành máy (2 người): 150,000.2 = 300,000 đ/ngày Số lượng bầu đóng ngày (8h): 950.8 = 7600 bầu/ngày Tổng số lượng đất đóng ngày là: mdm = 2.7600 = 15,200 kg Tổng giá thể cho 7600 bầu là: Td2 = 15,200.3,500 = 53,200,000 đ Chi phí cho túi bầu (1000 đ/cái): Tt2 = 7600.1000 = 7,600,000 đ Chi phí điện cho ngày: 16kw.2,500 đ = 40,000 đ Tổng chi phí máy ngày: Tm = 300,000 + 53,200,000 + 7,600,000 + 40,000 + 82,000 = 61,222,000 đ Giá bán 8,200 đ/bầu ta có tiền lãi máy/ngày: Tl2 = 7,600.8,200 – 61,222,000 = 1,098,000 đ 𝑇 So sánh giá trị 𝑇𝑙2 = 𝑙1 1098000 170000 ≈ 6,5 Ta thấy giá trị lợi nhuận máy mang lại cao lao động thủ công 6,5 lần 107 Luan van 6.KẾT LUẬN Máy đóng bầu đất chế tạo thành công kết thử nghiệm cho thấy máy hoạt động tốt: - Năng suất đạt 950 bầu/h Bầu đất đạt tiêu chuẩn đề so với lúc thiết kế Máy hoạt động ổn định, dễ bảo trì, bảo dưỡng Gía thành rẻ, hiệu kinh tế cao Tài liệu thanm khảo [1] Theo định Số : 18/2007/QĐ-TTg thủ tướng phủ ban hành ngày tháng năm 2007 phê duyệt chiến lược phát triển lâm nghiệp Việt Nam giai đoạn 2006 – 2020 [2] Ngô Quang Đê, Nguyễn Hữu Vĩnh, 1997, Giáo trình trồng rừng trường đại học lâm nghiệp, nhà xuất Nông Nghiệp- Hà Nội [3] Tôn Thất Minh, 2000, Máy thiết bị vận chuyển định lượng, Đại học bách khoa- Hà Nội [4] Lê Văn Thái, 2003, Nghiên cứu áp dụng bầu không vỏ sản xuất giống lâm nghiệp [5] Trịnh Chất-Lê Văn Uyển.Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí,2006, nhà xuất giáo dục [6] Nguyễn Trọng Hiệp.Chi tiết máy tập 2,2006, nhà xuất giáo dục [7] C- Mac Nursery and Hoticultural Equiment [8] www.Blackmoreco.com THÔNG TIN TÁC GIẢ Họ tên: Nguyễn Hữu Tấn Đơn vị: học viên cao học trường ĐH SPKT TP HCM Điện thoại: 0978201792 Email: huutan2711@gmail.com 108 Luan van 109 Luan van S K L 0 Luan van ... Đề tài tập trung nghiên cứu ? ?Nghiên cứu giải pháp để cải tiến thiết kế chế tạo máy đóng bầu đất ươm giống nhằm nâng cao suất hoạt động? ?? qui trình sản xuất phát triển giống. Các thiết bị liên quan... DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN HỮU TẤN NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP ĐỂ CẢI TIẾN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY ĐÓNG BẦU ĐẤT ƯƠM CÂY GIỐNG NHẰM NÂNG... trình đóng bầu đất I.6.2 Phương pháp thực nghiệm - Tiến hành chế tạo thử nghiệm máy đóng bầu đất, hồn chỉnh thiết kế I.7 Kết cấu đề tài Đề tài ? ?Nghiên cứu giải pháp để cải tiến thiết kế chế tạo máy