Thiết kế, thử nghiệm máy bón phân viên nén dúi sâu

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP o0o HOÀNG MẠNH CƢỜNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT THIẾT KẾ, THỬ NGHIỆM MÁY BÓN PHÂN VIÊN NÉN DÚI SÂU Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ Hướng dẫn khoa học: PGS. TS. NGUYỄN VĂN DỰ Thái Nguyên, 2013 Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 1 Lời cam đoan Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu do cá nhân tôi thực hiện, dưới sự hướng dẫn của PGS. TS. Nguyễn Văn Dự. Các kết quả trình bày trong cuốn luận văn này chưa được sử dụng cho bất kỳ một khóa luận tốt nghiệp nào khác. Theo hiểu biết cá nhân, từ trước tới nay chưa có một tài liệu khoa học nào tương tự được công bố, trừ những thông tin tham khảo được trích dẫn trong luận văn này. HOÀNG MẠNH CƯỜNG Thái Nguyên, tháng 3 năm 2013 Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 2 Lời cám ơn Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến giáo viên hướng dẫn khoa học của tôi, PGS. TS. Nguyễn Văn Dự, người đã tận tình chỉ bảo, định hướng, hướng dẫn, động viên và giúp đỡ tôi rất nhiều trong suốt thời gian làm luận văn tốt nghiệp. Tôi cũng xin cám ơn các đồng nghiệp Hoàng Trung Kiên, Ngô Quốc Huy của trường Đại học kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên, đồng nghiệp Lê Duy Hội của trường Cao đẳng Kinh tế - Kỹ thuật và Công ty TNHH một thành viên Tuyết Thành – Bắc Giang đã giúp đỡ tôi trong quá trình triển khai gia công, chế tạo và thử nghiệm máy sản phẩm thiết kế của đề tài này. Tôi xin gửi lời cám ơn tới Ban giám hiệu, Ban lãnh đạo khoa và các đồng nghiệp Khoa Cơ khí - Luyện kim trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Việt Bắc Vinacomin nơi tôi đang công tác, đã tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ để tôi tham gia và hoàn thành khóa học này. Tôi cũng muốn nói lời cám ơn tới anh Andreas Fischer – cố vấn kỹ thuật GIZ ở trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Việt Bắc Vinacomin – một đồng nghiệp – một người bạn đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong công việc tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành được đề tài này và nhiệm vụ được giao. Cuối cùng, xin trân trọng cám ơn gia đình, bạn bè luôn - là nguồn cổ vũ, động viên và là động lực để tôi phấn đấu hoàn thành luận văn này. Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 3 Tóm tắt Phân bón viên nén sử dụng cho cây lúa đã được nghiên cứu từ những năm 1980 ở nhiều quốc gia, đem lại hiệu quả cao hơn cách bón phân truyền thống. Khảo sát về nhu cầu sử dụng phân bón dạng viên nén cho cây lúa và máy bón phân viên nén hiện nay ở Việt Nam cho thấy nhu cầu sử dụng máy bón phân viên nén là rất lớn. Việc chế tạo máy bón phân viên nén theo các mẫu máy nước ngoài gặp khó khăn vì không thể áp dụng công nghệ ép nhựa tiên tiến, giá thành cao; mẫu máy không phù hợp với các dạng viên nén đang có trong nước. Bốn mô hình cơ cấu cấp phân giống các mẫu máy của nước ngoài, bao gồm cơ cấu cấp kiểu thìa múc, cơ cấu cấp kiểu kiểu đĩa múc, cơ cấu múc kiểu cam cần đẩy, cơ cấu kiểu xích tải đã được chế tạo và tiến hành đánh giá thực nghiệm. Một cơ cấu mới phù hợp hơn với khả năng chế tạo mà lại phù hợp hơn với các dạng viên đa hình đang có trong nước đã được đề xuất, chế tạo và vận hành thử nghiệm cho kết quả tốt. Một máy bón phân viên nén hoàn chỉnh với cơ cấu cấp phân tự động, linh hoạt, đơn giản, loại bỏ được gần như hoàn toàn hiện tượng viên phân kẹt và vỡ viên phân, khoảng cách dải phân đồng đều, kết cấu máy đơn giản, dễ vận hành, dễ bảo dưỡng, vật liệu chế tạo tại chỗ và rất sẵn ở Việt Nam; đã được thiết kế, chế tạo và vận hành thử nghiệm thành công. Các kết quả của đề tài này có thể được sử dụng hữu ích cho những nghiên cứu thêm về máy bón phân trong tương lai để cải thiện khả năng làm việc của máy phù hợp hơn với thực tế nhiều vùng nông thôn Việt Nam. Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 4 Mục lục Lời cam đoan 1 Lời cám ơn 2 Tóm tắt 3 Mục lục 4 Các ký hiệu viết tắt 6 Danh mục các hình ảnh 7 Danh mục các bảng, biểu 10 Chương 1 GIỚI THIỆU 11 1. 1. Phân bón viên nén 11 1.2. Nguyên tắc sử dụng phân bón dạng viên nén 12 1.3. Thực trạng sử dụng phân bón viên nén 13 1.4. Nhu cầu cơ giới hóa bón phân viên nén 15 1.5. Mục tiêu nghiên cứu 19 1.6. Các kết quả chính đã đạt được 19 1.7. Cấu trúc của luận văn 20 Chương 2 THIẾT KẾ CẤU TRÚC MÁY BÓN PHÂN VIÊN NÉN DÚI SÂU 21 2.1. Giới thiệu 21 2.2. Một số yêu cầu kỹ thuật của máy bón phân viên nén 22 2.2.1. Nguyên tắc cấu trúc của máy bón phân viên nén 22 2.2.2. Các yêu cầu sử dụng máy bón phân viên nén 23 2.2.3. Các yêu cầu kỹ thuật cho máy bón phân viên nén 23 2.3. Đặc điểm của phân viên nén 24 2.4. Thử nghiệm một số kết cấu tách và cấp phân viên nén 29 2.5. Cấu trúc cơ cấu cấp phân đề xuất cải tiến 41 2.5.1. Thùng chứa phân 42 2.5.2. Đĩa cấp phân 43 Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 5 2.6. Phương án thiết kế cấu trúc máy 46 2.6.1. Một số đặc tính cơ học, vật lý cơ bản của đất nông nghiệp 46 2.6.2. Bộ phận cấp và tách phân 48 2.6.3. Bộ phận rạch hàng và lấp đất 49 2.7. Kết luận 52 Chương 3 THIẾT KẾ CHI TIẾT, CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM 53 MÁY BÓN PHÂN VIÊN NÉN DÚI SÂU 53 3.1. Giới thiệu 53 3.2. Tính toán xác định các thông số chế tạo 53 3.2.1. Bộ phận cấp phân 53 3.2.2. Tính toán lực tác dụng lên lưỡi rạch 55 3.2.3. Tấm trượt 57 3.2.4. Tính toán các bộ phận cơ cấu truyền động 58 3.2.5. Kết cấu khung máy 61 3.3. Chế tạo và lắp ráp sản phẩm 63 3.3.1. Các phương pháp gia công 63 3.3.2. Các bản vẽ chế tạo 63 3.3.3. Trình tự lắp ráp 68 3.4. Vận hành thử nghiệm 69 3.4.1. Thử nghiệm chức năng hoạt động 69 3.4.2. Thử nghiệm hiệu suất dải phân 70 CÁC KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 74 Tài liệu tham khảo 75 PHỤ LỤC 76 Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 6 Các ký hiệu viết tắt BARI Viện nông nghiệp Bangladesh (Bangladesh Agricultural Research Institute) FDP Phân bón viên nén dúi sâu (Fertilizer Deep Placement) IFDC Trung tâm phát triển phân bón quốc tế (International Fertilizer Development Center) IDEVietnam Tổ chức phát triển Việt Nam Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 7 Danh mục các hình ảnh Hình Nội dung Trang Hình 1.1. Cách bón phân viên nén [21] 12 Hình 1.2. Nông dân Việt Nam dúi viên phân nén 13 Hình 1.3. Nông dân Bangladesh sử dụng FDP 13 Hình 1.4. Nông dân Việt Nam sử dụng FDP 13 Hình 1.5. Bộ trưởng Nông nghiệp Bangladesh và đại sứ Mỹ tại Bangladesh trong lễ ra mắt sản phẩm máy bón phân cải tiến 16 Hình 1.6. Mẫu máy thiết kế cho Châu Phi dựa trên thiết kết của Bangladesh 16 Hình 1.7. Mẫu máy thử nghiệm dùng thìa múc 17 Hình 1.8. Hai mẫu máy dúi phân nén của Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội 18 Hình 2.1 Cấu trúc cơ bản của máy bón phân viên nén 23 Hình 2.2. Một số hình dạng viên phân bón nén 24 Hình 2.3. Máy ép phân viên nén sản xuất từ Bangladesh 25 Hình 2.4. Quả lô ép phân viên nén 25 Hình 2.5. Dụng cụ thí nghiệm xác định góc tự chảy  27 Hình 2.6. Góc tự chảy của viên phân nén 27 Hình 2.7. Dụng cụ thí nghiệm đo góc ma sát 28 Hình 2.8. Cơ cấu cấp phân dạng đĩa 30 Hình 2.9. Thực nghiệm các dạng đĩa cấp phân 31 Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 8 Hình 2.10. Nguyên lý cơ cấu cấp phân dạng cam đẩy 32 Hình 2.11. Mô hình thực nghiệm cơ cấu cấp phân dạng cam đẩy 32 Hình 2.12. (a) Nguyên lý cơ cấu cấp phân dạng thìa múc;(b) Đĩa gắn thìa múc 33 Hình 2.13. Thiết bị và thực nghiệm đánh giá cơ cấu thìa múc 34 Hình 2.14. Cơ cấu cấp phân dạng gầu tải 35 Hình 2.15. Cơ cấu tách phân bằng gầu tải trên xích và thực nghiệm đánh giá 35 Hình 2.16. Mô hình thực nghiệm cơ cấu cấp phân dùng gầu tải gắn trên băng tải . 36 Hình 2.17: Cơ cấu cấp phân kết hợp 38 Hình 2.18: Đĩa cấp cải tiến 38 Hình 2.19: Cơ cấu cấp phân dạng Vít me 39 Hình 2.20. Cơ cấu cấp phân kiểu piston 40 Hình 2.21. Bộ phận gieo hạt loại đĩa nghiêng [11] 41 Hình 2.22. Mô hình thực nghiệm cơ cấu cấp phân cải tiến 42 Hình 2.23. Thùng chứa phân viên nén dạng trụ tròn 43 Hình 2.24. Góc làm việc của thùng chứa 43 Hình 2.25. Lực tác dụng của đĩa múc lên viên phân nén 44 Hình 2.26. Lực tác dụng vuông góc với phương trượt của viên phân nén 45 Hình 2.27. Trọng lượng của viên phân tác dụng lên đĩa múc Error! Bookmark not defined. Hình 2.28. Biên dạng đĩa cấp phân Error! Bookmark not defined. Hình 2.29. Cơ cấu cấp phân cải tiến 48 Hình 2.30. Vị trí làm việc của máy bón phân trên ruộng lúa 49 Hình 2.31. Các dạng lưỡi rạch 50 Hình 2.32: Ống dẫn mềm 51 Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 9 Hình 2.33: Bộ phận lấp phân 51 Hình 3.1. Nêm cắt đất 55 Hình 3.2. Lực tác động lên lưỡi rạch 56 Hình 3.3. Bánh xe công tác 59 Hình 3.4. Bộ truyền bánh răng trụ truyền chuyển động giữa hai trục vuông góc 60 Hình 3.5. Bánh răng côn chủ động 60 Hình 3.6. Bánh răng côn bị động 61 Hình 3.7. Bích đỡ cơ cấu cấp phân 62 Hình 3.8. Khung máy và tấm trượt 62 Hình 3.9: Phần mềm Solidworks, Autodesk Inventor 63 Hình 3.10: Bản vẽ chế tạo đĩa cấp phân Error! Bookmark not defined. Hình 3.11: Bản vẽ chế tạo thùng chứa Error! Bookmark not defined. Hình 3.12: Bản vẽ chế tạo bích đỡ 64 Hình 3.13: Bản vẽ chế tạo trục bị động 65 Hình 3.14: Bản vẽ chế tạo bánh răng côn chủ động 65 Hình 3.15: Bản vẽ chế tạo bánh răng côn bị động 66 Hình 3.16: Bản vẽ chế tạo bộ phận rạch hàng và tấm trượt 66 Hình 3.17: Bản vẽ chế tạo gối đỡ 67 Hình 3.18: Bản vẽ chế tạo khung máy 67 Hình 3.19: Máy bón phân viên nén 2 hàng 68 Hình 3.20: Máy bón phân viên nén 1 hàng 69 Hình 3.21: Thực nghiệm khoảng cách dải phân 71 Hình 3.22: Khe hở giữa đĩa cấp và thùng chứa Error! Bookmark not defined. [...]... của máy bón phân viên nén 1- bộ phận chứa phân, 2- bộ phận tách viên phân khỏi thùng chứa, 3- bộ phận dúi viên phân nén Với máy bón phân dạng này, viên phân nén sẽ từ bộ phận chứa phân 1 sẽ rơi vào bộ phận tách phân 2 nhờ trọng lượng của viên phân nén Viên phân nén từ bộ phận tách phân sẽ đi qua ông dẫn tới bộ phận dúi phân 3 và được dúi xuống ruộng 2.2.2 Các yêu cầu sử dụng máy bón phân viên nén Khảo... sử dụng phân bón dạng viên nén Lợi ích từ việc sử dụng phân bón dạng viên nén (FDP) cho cây lúa đã được khẳng định ở Việt Nam cũng như một số nước trên thế giới Đến nay, phương pháp bón phân viên nén dúi sâu đang được nông dân Việt Nam, nông dân một số nước 6 – 10cm khác sử dụng chủ yếu vẫn là phương pháp dúi phân bằng tay Hình 1.1 Cách bón phân viên nén [21] Kỹ thuật bón phân viên nén dúi sâu yêu... cấu thực nghiệm cơ bón phân cải tiếntrên máy bón phân gắn động cơ .73 Hình 3.24 Thử nghiệm máy bón phân viên nén gắn động cơ 73 Danh mục các bảng, biểu Bảng Nội dung Trang Bảng 2.1: Góc tự chảy của viên phân nén Bảng 2.2: Kết quả thí nghiệm xác định hệ số ma sát giữa viên phân nén và thép Bảng 2.3: Kết quả thí nghiệm xác định hệ số ma sát giữa viên phân nén và... sát giữa viên phân nén và thép được lấy trung bình f = 0,56 để phục vụ các bước tính toán, thử nghiệm sau này 2.4 Thử nghiệm một số kết cấu tách và cấp phân viên nén Nguyên lý hoạt động chung của máy bón phân viên nén là tách các viên phân từ thùng chứa phân ra từng viên và lần lượt cấp cho bộ phận bón phân Cơ cấu tách và cấp phân phải thực hiện tốt các chức năng sau: - Tách rời từng viên phân ra khỏi... THIẾT KẾ CẤU TRÚC MÁY BÓN PHÂN VIÊN NÉN DÚI SÂU 2.1 Giới thiệu Chương này giới thiệu các cơ sở và cách thức tiếp cận cho bài toán thiết kế máy bón phân viên nén dúi sâu Xuất phát từ những yêu cầu sử dụng thu thập được, nhóm thiết kế tiến hành xác định các yêu cầu kỹ thuật cơ bản dùng làm mục tiêu cho bài toán thiết kế Các cơ cấu hiện đang sử dụng trên thế giới để tách cấp phân và chuyển viên phân nén. .. thuật cơ khí viên phân sắp xếp đan vào nhau rất chắc chắn, gây khó khăn cho việc tách rời từng viên phân để cung cấp cho bộ phận bón phân Ở Việt Nam, trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội cũng đã triển khai các đề tài nghiên cứu, thử nghiệm về máy bón phân viên nén dúi sâu (hình 1.8) Ngày 5/7/2012 Công ty cổ phần Công nghệ xanh Đại học Nông nghiệp Hà Nội cũng đã tổ chức thử nghiệm máy bón phân viên nén (hình1.8)... toán thiết kế và chế tạo thử nghiệm thành công một loại máy bón phân viên nén dúi sâu đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật và phù hợp với điều kiện nông thôn và miền núi Việt Nam Các mục tiêu cụ thể là:  Khảo sát các đặc điểm cơ học của các loại đất canh tác thông dụng;  Thiết kế máy bón phân nén thỏa mãn các yêu cầu đầu vào về kích cỡ viên phân nén đang có; các yêu cầu đầu ra về tốc độ, chiều sâu dúi viên phân. .. thời gian, sức lao động, chi phí, cần thiết phải có máy bón phân viên nén dúi sâu để giải phóng sức lao động, đem lại hiệu quả kinh tế cho người trồng lúa Ở các quốc gia được nhận sự hỗ trợ của tổ chức IFDC, cùng với mô hình ứng dụng phân viên nén FDP cho cây trồng là các hệ thống dây chuyền sản xuất phân viên nén và những nghiên cứu thử nghiệm máy bón phân viên nén Quốc gia đi đầu trong số các nước... cho máy bón phân viên nén Tiến hành phân tích đặc tính kỹ thuật các máy thương mại hiện có và các mô hình thử nghiệm trong và ngoài nước, các chỉ tiêu kỹ thuật tương ứng sau đây đã được đề xuất: 1) Máy có khối lượng kể cả phân viên nén không quá 10 kg nhằm đảm bảo khả năng bê máy lên quay đầu khi đến bờ ruộng; 2) Bộ phận chia tách phân đảm bảo rời rạc hóa và cung cấp cho bộ phận dúi sâu 01 viên phân nén. .. tắc sử dụng phân bón vô cơ dạng viên nén dúi sâu (Fertilizer Deep Placement – FDP) Thực trạng sử dụng phân viên nén ở Việt Nam, ở một số nước trên thế giới và nhu cầu cơ giới hóa trong canh tác sử dụng viên phân nén dúi sâu ở Việt Nam lần lượt được trình bày trong các phần 1.1, 1.2 và 1.3 Một số kết quả của các công trình nghiên cứu về cơ giới hóa quá trình tạo và bón phân viên nén dúi sâu được tóm tắt . Chương 2 THIẾT KẾ CẤU TRÚC MÁY BÓN PHÂN VIÊN NÉN DÚI SÂU 21 2.1. Giới thiệu 21 2.2. Một số yêu cầu kỹ thuật của máy bón phân viên nén 22 2.2.1. Nguyên tắc cấu trúc của máy bón phân viên nén 22. cầu sử dụng máy bón phân viên nén 23 2.2.3. Các yêu cầu kỹ thuật cho máy bón phân viên nén 23 2.3. Đặc điểm của phân viên nén 24 2.4. Thử nghiệm một số kết cấu tách và cấp phân viên nén 29 2.5 dạng viên nén cho cây lúa và máy bón phân viên nén hiện nay ở Việt Nam cho thấy nhu cầu sử dụng máy bón phân viên nén là rất lớn. Việc chế tạo máy bón phân viên nén theo các mẫu máy nước ngoài