Đồ Án tốt nghiệp nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy băm cỏ phục vụ chăn nuôi trên Địa bàn tp hcm

Theo VnEconomy - Nhịp sống kinh tế Việt Nam & Thế giới 2023: “Nói về nguyênnhân suy giảm đàn gia súc, Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn TP.HCM, cho biết tốc độ đô thị hóa nhanh ảnh

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến Ban Giám hiệu trườngĐại học Công nghiệp TP.HCM, khoa Công nghệ Cơ khí, đã tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu

Chúng em xin gửi lời tri ân sâu sắc đến thầy hướng dẫn Nguyễn Trường Giang, người đã tận tình chỉ bảo, hỗ trợ và hướng dẫn chúng em trong suốt quá trình thực hiện đồ án "Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy băm cỏ phục vụ chăn nuôi trên địa bàn TP.HCM" Những ý kiến, góp ý quý báu của thầy đã giúp chúng em hoàn thiện

đồ án và phát triển kỹ năng nghiên cứu, thiết kế của bản thân

Chúng em cũng xin cảm ơn các bạn trong nhóm, những người đã cùng nhau vượt qua những khó khăn, thử thách để hoàn thành đồ án này Sự đoàn kết và nỗ lực của từng thành viên là yếu tố quyết định cho thành công của dự án

Cuối cùng, chúng em xin cảm ơn tất cả những cá nhân, tổ chức đã tạo điều kiện và

hỗ trợ chúng em trong suốt quá trình thực hiện đồ án này Hy vọng rằng sản phẩm của chúng em sẽ góp phần vào việc cải thiện và phát triển chăn nuôi tại TP.HCM.Xin chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Ngành chăn nuôi gia súc tại TP.HCM và khu vực lân cận đang chịu tác động mạnh từ quátrình đô thị hóa và các thách thức khác như chi phí sản xuất tăng cao và diện tích đất nôngnghiệp bị thu hẹp

Tiêu chí Số liệu (ước tính) Nguyên nhân Nguồn thông tin

Sở NN&PTNTTP.HCM

Số lượng đàn bò

sữa

Khoảng 70.000 con Tăng cường chăn

nuôi bò sữa để đápứng nhu cầu sữa,nhưng vẫn chịu ảnhhưởng bởi giới hạnđất trồng cỏ

VnEconomy, Báocáo NN&PTNTTP.HCM

Số lượng đàn bò

thịt

Giảm 10% so vớinăm 2022

Chi phí sản xuất tăngcao, diện tích đấttrồng cỏ giảm, khó

mở rộng chăn nuôiquy mô nhỏ

Cục Thống kêTP.HCM, Báo cáoNN&PTNT

Diện tích trồng cỏ Giảm 15% so với

năm trước

Đất trồng cỏ bị thuhẹp, chuyển đổi mụcđích sử dụng đất vàgiảm chăn nuôi nhỏ

lẻ tại khu vực nộithành

Báo cáo ngành nôngnghiệp TP.HCM

Theo VnEconomy - Nhịp sống kinh tế Việt Nam & Thế giới (2023): “Nói về nguyên

nhân suy giảm đàn gia súc, Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn TP.HCM, cho biết tốc

độ đô thị hóa nhanh ảnh hưởng đến diện tích đất sử dụng cho sản xuất nông nghiệp như xâydựng chuồng trại, đất trồng cỏ để cung cấp thức ăn xanh cho việc chăn nuôi, từ đó ảnhhưởng đến sự phát triển của ngành chăn nuôi.”

Việc này làm giảm diện tích đất trồng cỏ và chuồng trại cho gia súc, ảnh hưởng đến khảnăng cung cấp nguồn thức ăn xanh cho chăn nuôi

Trong bối cảnh này, việc phát triển và ứng dụng máy băm cỏ giúp xử lý và dự trữ thức ănxanh một cách hiệu quả, đáp ứng nhu cầu chăn nuôi, giảm chi phí thức ăn và đảm bảo chấtlượng dinh dưỡng Đây là lý do thiết yếu cho sự ra đời và ứng dụng máy băm cỏ

VnEconomy

Sản lượng cỏ cần

thiết/năm

200.000 tấn Nhu cầu cao về thức

ăn xanh cho đàn giasúc, nhưng gặp khókhăn do giảm diệntích trồng cỏ

Sở NN&PTNTTP.HCM

Bảng 1.1: Bảng thống kê tình hình chăn nuôi gia súc bằng cỏ tại TP.HCM năm 2023

1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

1.2.1 Ý nghĩa khoa học

Đề tài góp phần xây dựng nền tảng nghiên cứu về thiết kế và chế tạo thiết bị phục vụ chănnuôi trong bối cảnh công nghiệp hóa và cơ giới hóa nông nghiệp Máy băm cỏ đáp ứng yêucầu tối ưu hóa quy trình sản xuất thức ăn thô xanh, là một bước tiến quan trọng trong việcnâng cao hiệu quả chăn nuôi gia súc, nhất là trong điều kiện đất nông nghiệp ngày càng hạnchế tại các khu vực đang đô thị hóa

1.2.2 Ý nghĩa thực tế

Máy băm cỏ có tính ứng dụng cao trong việc cung cấp thức ăn thô xanh cho gia súc, giảmchi phí vận hành và lao động thủ công Ngoài ra, việc chế tạo máy băm cỏ trong nước giúpgiảm sự phụ thuộc vào máy móc nhập khẩu, giảm chi phí đầu tư cho người chăn nuôi tại cácvùng nông thôn ven đô TP.HCM

1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

Mục tiêu chính của đề tài là thiết kế và chế tạo máy băm cỏ đạt hiệu suất cao, phù hợp vớiquy mô chăn nuôi vừa và nhỏ, nhằm cung cấp nguồn thức ăn thô xanh ổn định và dễ bảoquản cho gia súc trong các trang trại tại TP.HCM và khu vực nông thôn lân cận

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.4.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là máy băm cỏ chuyên dụng cho chăn nuôi gia súc, với các tính năngđáp ứng nhu cầu xử lý và bảo quản cỏ xanh cho các hộ chăn nuôi nhỏ lẻ và trang trại tạivùng nông thôn TP.HCM

1.4.2 Phạm vi nghiên cứu

Đề tài tập trung vào thiết kế, chế tạo và thử nghiệm máy băm cỏ sử dụng động cơ nhỏ, cóhiệu suất băm cao và khả năng hoạt động bền bỉ, phù hợp với điều kiện kinh tế và kỹ thuậtcủa các hộ chăn nuôi vừa và nhỏ ở TP.HCM

1.5 Phương pháp nghiên cứu

Đề tài sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm để thiết kế và chếtạo máy băm cỏ Các bước nghiên cứu bao gồm: khảo sát nhu cầu chăn nuôi gia súc, phântích yêu cầu kỹ thuật của máy băm cỏ, và thử nghiệm thực tế để đánh giá hiệu suất hoạtđộng của máy

1.6 Kết cấu của đồ án tốt nghiệp

Đồ án gồm các chương chính như sau:

+ Chương 1: Giới thiệu

+ Chương 2: Tổng quan

+ Chương 3: Cơ sở lý thuyết và lựa chọn nguyên lý hoạt động

+ Chương 4: Tính toán, lưa chọn, động cơ và phân phối tỷ số truyền

+ Chương 5: Tính toán, lựa chọn và kiểm nghiệm một số chi tiết quan trọng+ Chương 6: Mô phỏng và chế tạo mô hình

+ Chương 7: Kết quả và kiến nghị

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN

Cây cỏ chăn nuôi gia súc là nguồn thức ăn quan trọng đối với ngành chăn nuôi tại Việt Nam Các loại cây cỏ không chỉ giúp gia súc, đặc biệt là trâu, bò, dê, cừu và lợn, có nguồn dinh dưỡng phong phú mà còn góp phần cải thiện hiệu quả kinh tế của người nôngdân

2.1 Tầm quan trọng của cây cỏ trong chăn nuôi

Cỏ là thức ăn cơ bản, chiếm tỷ trọng lớn trong khẩu phần ăn của gia súc nhai lại (trâu, bò,

dê, cừu)

Giúp gia súc có hệ tiêu hóa tốt hơn và phát triển thể chất

Giảm chi phí chăn nuôi, nâng cao hiệu quả kinh tế do không phải sử dụng thức ăn công nghiệp

2.2 Các loại cây cỏ phổ biến trong chăn nuôi tại Việt Nam

2.2.1 Cỏ voi

Là loại cỏ thân đứng, phân lóng (như cây

mía), chiều cao cây có thể tới 2m, trồng

bằng thân có khả năng tái sinh nhanh,

năng suất cao tuỳ theo mức độ thâm

canh

Cỏ phát triển mạnh trên đất tơi xốp thoát

nước giàu dinh dưỡng Năng suất trung

bình khoảng 40 tấn/ha/lứa cắt, 7-8 lứa

Cỏ voi là loại cỏ phổ biến và được trồng nhiều nhất để nuôi trâu, bò vì có khả năng sinh trưởng nhanh, sản lượng cao.

Cỏ voi có hàm lượng dinh dưỡng tốt, giàu chất xơ và protein

Cỏ sả là loại cỏ đa niên, có khả năng sinh

trưởng mạnh mẽ trong các điều kiện khô hạn

Loại cỏ này có giá trị dinh dưỡng cao và dễ

tiêu hóa, phù hợp với trâu, bò và cừu

Cỏ khỏe, sống nhiều năm, thân có thể

cao tới 1,50m, phân nhánh nhiều, bò trên

mặt đất, nhiều rễ, mọc rễ và đâm chồi ở

Chiều cao thân có thế cao từ 2 – 4m

Cây ngô không chỉ cung cấp hạt mà còn

là nguồn thức ăn thô xanh quan trọng cho

gia súc sau khi thu hoạch hạt

Các phần như thân, lá, bắp được chế biến

làm thức ăn tươi hoặc ủ chua

Hình 2.4: Cây ngô

Mặc dù trồng cỏ cung cấp đầy đủ thức ăn cho chăn nuôi bò nhờ những đặc tính ưu việt, nhưng để sử dụng hiệu quả và tránh lãng phí, cỏ cần được băm nhỏ trước khi cho bò ăn Việc băm cỏ mang lại nhiều lợi ích, như giúp bò dễ tiêu hóa hơn, làm mềm thân cây cỏ, tránh lãng phí và dễ dàng phối trộn với các loại thức ăn khác Ngoài ra, băm cỏ còn giúp quá trình bảo quản và dự trữ trở nên thuận tiện hơn Tuy nhiên, việc băm cỏ thủ công mất

rất nhiều thời gian và công sức, khiến khó có thể mở rộng quy mô đàn bò hay phát triển chăn nuôi theo hướng công nghiệp.

2.3 Những nghiên cứu trong và ngoài nước về máy băm cỏ

Đa dạng nguyên liệu: Máy có thể băm

nhiều loại nguyên liệu khác nhau như cỏ

voi, thân ngô, lúa mạch, rơm rạ và một số

phụ phẩm nông nghiệp khác

Độ bền cao: Máy có cấu tạo chắc chắn,

khung thép cứng cáp và hệ thống dao băm

sắc bén, giúp máy hoạt động ổn định và

lâu dài

Năng suất ổn định: Đáp ứng nhu cầu băm

cỏ cho các trang trại quy mô vừa và lớn

Dễ vận hành: Máy thiết kế đơn giản, dễ

sử dụng và vệ sinh

Khó khăn:

Người vận hành cần phải đưa nguyên liệuvào máy thủ công, dễ tốn công sức hơn sovới máy có băng tải

Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật máy băm cỏ C250

2.3.2 Máy băm cỏ băng tải VM250 của Vinmax

Đa dạng nguyên liệu: Máy có thể băm

nhiều loại nguyên liệu khác nhau như cỏ

voi, thân ngô, lúa mạch, rơm rạ và một

số phụ phẩm nông nghiệp khác

Dễ vận hành: Hệ thống băng tải tự động

giúp dễ dàng đưa nguyên liệu vào máy

mà không tốn công sức nhiều, tăng hiệu

quả vận hành và tiết kiệm thời gian

Độ bền cao: Được làm từ vật liệu chất

lượng, máy có khả năng chống mài mòn

tốt, kéo dài tuổi thọ sử dụng và giảm chi

phí bảo dưỡng

Nhược điểm:

Phải tuân thủ bảo trì: Máy cần được vệ

sinh và bảo trì thường xuyên để duy trì hiệusuất hoạt động ổn định và kéo dài tuổi thọ

Giá thành cao: Cũng là nguyên nhân khiến

khách hàng đắn đo

Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật máy băm cỏ VM250

*Ngoài nước

2.3.3 Máy băm cỏ 9RS-1.0 Trung Quốc

Hãng sản xuất: Henan Vanmay

Độ bền cao: Với chất liệu chế tạo chất

lượng, máy có khả năng chống mài mòn

tốt, kéo dài tuổi thọ sử dụng và giảm

thiểu chi phí bảo trì

Tiết kiệm thời gian: So với việc băm cỏ

bằng tay, máy giúp tiết kiệm thời gian và

công sức lao động

Nhược điểm:

Giá thành cao: Do phí vận chuyển cao khi

vận chuyển về Việt Nam

Kích thước lớn: Máy có kích thước và

trọng lượng lớn, cần không gian lưu trữ và

di chuyển thích hợp

Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật máy băm cỏ 9RS-1.0

CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ LỰA CHỌN NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 3.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

3.1.1 Cơ sở lý thuyết của quá trình cắt thái bằng lưỡi dao

Các bộ phận làm việc của máy cắt thái dùng trong chăn nuôi thường dựa theo nguyên

lý cắt thái bằng cạnh sắt của dao Quá trình cắt thái thường được thực hiện bằng cách

di chuyển cạnh góc nhị diện (cạnh sắc) hợp bởi hai mặt phẳng của lưỡi dao

Có hai cách di chuyển của lưỡi dao là theo hướng p vuông góc với vật cắt (h.1) hoặctheo hai hướng vuông góc với nhau cùng một lúc(h.2), đó là hướng p hướng cắt pháp tuyến và đồng thời theo hướng q vuông góc với p (hướng cắt tiếp tuyến), nghĩa là cắttheo hướng tổng hợp r (hướng cắt nghiêng)

Để chứng minh về tác dụng cắt của hai phương pháp, Viện sĩ Gơriatskin tiến hành thínghiệm và cho kết quả rằng cắt theo hướng nghiêng sẽ giảm được lực cần thiết và tăng chất lượng thái so với cắt thái theo hướng pháp tuyến

Thí nghiệm như sau ( Hình 3.1) : Dùng một cân Roobecval, trên đĩa A lần lượt đặtnhững quả cân N (g) khối lượng khác nhau, bên kia đĩa thay bằng lưỡi dao B lắp lưỡidao quay lên Đặt những cọng rơm C có bộ phận D giữ và đè cọng rơm vào lưỡi dao, đồng thời di chuyển được cùng với cộng rơm bằng tay kéo E dọc cạnh lưỡi sắc dao v

ới những độ dịch chuyển S mm

N3S = Cte

Hình 3.2 - Đồ thị phụ thuộc lực cắt N vào độ dịch chuyển S

Gơriatskin gọi trường hợp cắt pháp tuyến ( S =0 ) là quá trình chặt bổ cắt thái không trượt, trường hợp cắt nghiêng ( S ≠ 0) là quá trình cắt thái trượt Như vậy cắt thái có trượt lực cần thiết giảm so với cắt thái không trượt.

Lợi ích của quá trình cắt thái có trượt còn được giải thích như sau ( Hình 3.3) :

soi qua kính hiển vi, cũng thấy những răng lồi lõm như lưỡi cưa Do đó khi lưỡi dao di chuyển có thêm hướng tiếp tuyến, nghĩa là có trượt thì lưỡi dao đã phát huy được tác dụng cưa đứt vật thái Nếu lưỡi dao chỉ cắt theo phương pháp tuyến ( chặc bổ ), khi đó lực cắt thái phải khắc phục hoàn toàn ứng suất nén để cắt đứt vật thể Còn khi cắt có trượt thì một phần lực cắt thái sẽ chỉ khắc phục ứng suất kéo của vật thái mà đối với vật liệu như rau cỏ thì ứng suất kéo nhỏ hơn ứng suất nén đáng kể

Ở củ quả ứng suất nén σn= 86 -104 N/cm2 , ứng suất kéo σk = 45-85 N/cm2

 Ngoài ra do khi cắt thái có trượt bề rộng bp nhỏ hơn bề rộng thái khi thái không trượt bn cho dù có cùng diện tích cắt thái F

Hình 3.3 -Tác dụng cắt trượt của chiều rộng cắt thái

Trong nông nghiệp cắt thái có trượt phù hợp với vật thái có nhiều thớ, bản thân

có tính đàn hồi, đối với vật rắn không đàn hồi thì cắt trượt bằng lưỡi dao khônghợp lý

1 Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cắt của dao.

a Áp suất cắt riêng q ( N/cm) của cạnh lưỡi dao trên vật thái

Đây là yếu tố trực tiếp chủ yếu đảm bảo quá trình cắt đứt vật thái và liên quan đếncác yếu tố khác thuộc phạm vi dao thái và vật thái

q = Q/∆S (N/cm) , Công thức 2,-32 ,trang 49 [2] Q – Lực cắt thái cần thiết (N)

∆S – chiều dài đoạn lưỡi dao cắt vào vật liệu (cm)

Áp suất riêng q (N/cm) của một số vật thái khi cắt thái chặt bổ (khôngtrượt ),Trang 50 [2]

Nếu gọi Pt là lực cản cắt thái thì :

Q = Pt + T1 +T2.cosα , 2-33, trang 50 [2]

Đối với quá trình cắt thái không trượt ( băm bổ ) thi Q = Pt

b Các yếu tố thuộc về dao thái

Độ sắc của cạnh sắc lưỡi dao s ( mm ) (Hình 3.5) :



 chính là chiều dày s(mm) của nó Thông thường độsắc cực tiểu đạt 20 – 40 µm, đối với các dao thái trong chăn nuôi s không vượt quá 100 µm , quá

100 µm thì dao đã bị cùn và thái kém Độ sắc thái scàng lớn thì ứng suất riêng q càng tăng

Nếu gọi ứng suất của vật thái là thì:

q = s

 Góc cắt thái α ( Hình 3.6 )

Là góc hợp bởi góc đặt dao β và và góc mài σ

α = β + σ

Góc đặt dao β được tính toán thiết kế sao cho lớp rau củ khi được thái xong vàtiếp tục được cuốn vào, không va chạm với dao tránh ma sát vô ích.

Góc mài dao nói chung nhỏ nhưng vì độ bền của vật liệu làm dao có hạn Đối vớimáy thái rau cỏ rơm σ =12 – 15 0 ( tâm kê thái có σ’ = 25- 300 ) , máy thái củ quả σ

= 18 -250

 Quan hệ giữa dao thái và tấm kê

Khe hở δ giữa cạnh sắc lưỡi dao và cạnh sắc tấm kê

Thực nghiệm đã cho thấy rằng công suất cắt N (Kw) phụ thuộc vào khe hở δ Khe hở có một giới hạn để đảm bảo cho N tương đối nhỏ Đối với máy thái raurơm cỏ δ = 0,05 mm thì thái mới tốt

Góc kẹp x và điều kiện kẹp vật thái giữa cạnh sắc lưỡi dao và cạnh sắt tấm kê

Là một yếu tố ảnh hưởng trong trường hợp cắt thái theo kiểu kéo cắt, có một cạnh sắt lưỡi dao nữa( ở đây là cạnh sắc tấm kê) cùng phối hợp kẹp và cắt vật thái

Đối với kiểu dao đĩa x=40-50 , dao trống x=24-30

 Độ bền của vật liệu làm dao

Dao có chất lượng bền thì lâu cùn, thái tốt Khi đó, công nén lớp vật thái do lưỡidao tác động lúc bắt đầu cắt sẽ tốn ít hơn và công cản cắt thái cũng nhỏ hơn Các

lực và công này thể hiện bằng đồ thị phụ thuộc vào độ thái sâu λ của lưỡi dao vào

vật thái

 Vận tốc cắt thái v (m/s) :

Ảnh hưởng đến áp suất cắt thái q ( Hình 3.7), lực cắt thái Pt và công cắt thái Act.(Hình 3.8)

 Độ bền và chất lượng của vật liệu bị cắt

Vật cắt có độ bền càng cao thì càng khó cắt Đặt biệt độ ẩm W của vật bị cắt cóảnh hưởng đến áp suất cắt riêng (q) ( Hình 3.9)

 Điều kiện trượt của dao trên vật cắt.

Khi dao cắt quay với vận tốc v(m/s) ( Hình 3.10 ) tác dụng vào vật thái, thì vậntốc v có thể phân tích thành hai thành phần Vận tốc pháp tuyến vn vuông góc với lưỡi dao, vận tốc tiếp tuyến vt hướng theo cạnh sắc lưỡi dao.vn gây ra lực cắt chính của dao , vt gây ra hiện tượng trượt của dao trên vật thái.

Góc hợp bởi vận tốc v với vn được gọi là góc trượt t , tỷ số giữa vt và vn gọi là hệ

số trượt

e Ta có :