nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy tạo rãnh trồng mía

Theo tác giả Nguyễn Hữu Ước [4] đối với làm đất và rãnh hàng trồngmía cần chú ý đến những yêu cầu sau:  Đảm bảo một lượng không khí thích hợp và sự trao đổi không khí trong đất với khí

Mục lục

Mục lục 1

Mở đầu 3

Chương I:Tổng quan về cây mía và các công cụ canh tác cây mía 5

I - Đặc tính, hình thái và yêu cầu nông học của cây mÝa 5

1 Hình thái và yêu cầu nông học của cây mía 5

2 Các giai đoạn phát triển của cây mía đường 8

3 Đặc điểm địa hình, đất đai của các vùng trồng mía 9

II - Đặc điểm của các máy nông nghiệp thông dụng phục vụ cho canh tác cây mía 9

1 Làm đất cơ bản 10

2 Công cụ làm tơi đất 10

3 Công cụ tạo rãnh lên luống 11

4 - Công cụ chăm sóc giữa hàng 12

5 - Công cụ nông nghiệp phục vụ các khâu thu hoạch 12

III - Một số mẫu cày trụ trên thế giới cần quan tâm cho thiết kế máy tạo rãnh trồng mía 13

Chương II: Cơ sở lý thuyết để lựa chọn nguyên lí làm việc và kết cấu của máy tạo rãnh trồng mía 27

I – Cơ sở và Yêu cầu về nông học thổ nhưỡng 27

1 Yêu cầu về nông học thổ nhưỡng 27

2 Yêu cầu về đặc tính cây trồng 27

II – Cơ sở để Lựa chọn nguyên lí cấu tạo và nguyên lí làm việc của máy cày -lên luống C.LL - 25 - 30 28

1 Cơ sở để lựa chọn nguyên lí làm việc 28

2 Cơ sở để lựa chọn nguyên lí cấu tạo 29

2 Nguyên lí làm việc 31

III – Cơ sở lí thuyết để chọn một số thông số kỹ thuật của các thân cày 32

1 Bề mặt làm việc của lưỡi diệp cày 32

2 Bộ phận lưỡi xới phía giữa của máy tạo rãnh trồng mía 38

Chương III: Lựa chọn một số những thông số của máy C.LL - 25 - 35 43

I – Diệp cày 43

1 Chọn bề rộng làm việc của máy C.LL – 25 – 30 43

2 Bán kính đường cong chuẩn của diệp cày theo phương pháp N.V Stuskin 46

3.Độ cao của trụ xới 47

II - Lực tác dụng lên thỏi đất chuyển động theo diệp cày 48

1 Xác định trọng lượng của thỏi đất 50

2 Thay thế mối liên kết bằng các lực 56

3 Thiết lập phương trình cân bằng và giải 56

III - Tính toán thiết diện của trụ cày 59

1 Tính cho trụ cày trong cặp thứ nhất (cặp Co,Co’) 65

2 Tính cho trụ cày cặp thứ hai cặp (C1,C1’) 67

III – Chọn kích thước phủ bì của khung cày 69

IV - Tính ổn định của máy kéo MTZ - 80/82 với máy canh tác 69

1 Khi liên hợp máy kéo hoạt động trên mặt phẳng 69

2 Khi liên hợp máy kéo đi lên dốc hoặc vượt bờ 71

Kết luận và kiến nghị 74

Tài liệu tham khảo 80

Mở đầu

Từ khi Thủ tướng Chính phủ thông qua chương trình phát triển mía đường Quốc gia đến nay, các cấp, các ngành có liên quan đến chương trình đã cùng các

địa phương tiến hành triển khai tích cực và đồng bộ, đã đạt được những kết quảnhất định, tạo được công ăn việc làm và thu nhập cho người dân ở nhiều vùngtrong nước.

Công việc nặng nhọc nhất của quá trình canh tác cây mía là quá trình làmđất trồng mía Các kết qủa nghiên cứu của một số viện trường cho thấy việc cơgiới làm đất cây mía phải dùng tới các lên hợp máy nông nghiệp và máy kéo cỡlớn (từ 50 cv) Lý do, đối tượng cần khai thác vùng trồng mía là đất đồi thấp, đấtsỏi bãi, đất trồng màu, cây công nghiệp ngắn ngày kém hiệu quả đất lúa 1 vụbấp bênh Thế nhưng, hiện nay ở vùng trồng mía mới chỉ đạt khoảng 60% 80% cơ giới làm đất với nhiệm vụ chính là cày đất Các khâu khác: rạch rãnh,tạo luống, làm cỏ, phạt gốc, băm lá Hầu như phải tiến hành thủ công chưa cócông cụ chuyên ngành So với các nước trong khu vực, nước ta có điều kiện vềkhí hậu và thời tiết phù hợp cho cây mía phát triển Một mặt do trình độ canh tácmía còn thấp, năng suất mía bình quân cả nước năm 1999 đạt 48,9 tấn/ha ([1]).Vùng mía Lam Sơn - Thanh Hoá đã thực hiện cơ giới hoá làm đất tới 75% 80% trên phần lớn diện tích canh tác Nhờ vậy mà năng suất mía bình quântrung bình đạt 60  80 tấn/ha, tăng 20% so với mức trung bình của nước Đểthâm canh tăng năng suất, người trồng mía cần giống tốt, phân tốt và có chấtlượng, đồng thời cần áp dụng cơ giới hoá để đảm bảo thời vụ, đáp ứng yêu cầunông học cây mía của cây mía

Qua nghiên cứa các dự án đang triển khai về xây dựng vùng nguyên liệuphục nhà máy mía đường Cho thấy việc nhập khẩu các công cụ và máy mócnông nghiệp để cơ giới cây mía là rất đắt Ví dụ, ở ([2] - Trang 1) theo dự án xâydựng nhà máy đường ở Ninh Bình giá máy kéo bánh lốp 70 cv, 2 bánh chủ động33.600 $/chiếc, cày 3 thân đảo được 3.000 $/chiếc, bừa đĩa đường kính1824” và 1228” là 5.000 $/chiếc, đánh luống 2.000 $/chiếc

Hiện nay, trên thế giới và ở nước ta làm đất trồng mía bằng nhiều phươngpháp cơ giới khác nhau Tuy có một số quan điểm khác nhau về làm đất, songđều thống nhất là phải đảm bảo độ cao luống trồng từ 40 cm trở lên, làm đất vừa

phải đạt yêu cầu nông học vừa phải giảm chi phí Rạch hàng, đào rãnh trồng mía

là công việc cuối cùng của khâu làm đất trồng mía Hiện nay trên thế giới cũngnhư ở nước ta chỉ có máy rạch hàng dạng thụ động cánh diệp Rạch hàng đượctiến hành sau khi đã làm đất nhiều lần đạt độ nhỏ cần thiết ,nhiều nơi còn dùngcác công cụ khá cải tiến để rạch hàng như cày trụ, cày đĩa Bằng các loại rạchhàng thụ động chỉ có thể đạt rạch sâu 25  35 cm, không có khả năng xới sâudưới hàng mía

Như vậy,vấn đề đặt ra là phải có loại máy vừa kết hợp làm đất (xới sâu)vừa tạo rãnh trồng mía thì mới có thể giảm chi phí làm đất mà vẫn đảm bảo yêucầu nông học để thâm canh tăng năng suất cây mía Viện Cơ điện Nông nghiệpnay là Viện Cơ điện và Công nghệ sau thu hoạch Bộ Nông nghiệp và phát triểnnông thôn từ năm 1997 đến năm 1998 đã nghiên cứu thiết kế chế tạo mẫu máyđào rãnh xới sâu Viện Nghiên cứu Thiết kế Chế tạo Máy Nông nghiệp (BộCông nghiệp) giai đoạn 1995 - 2000 đã nghiên cứu thiết kế và chế tạo máy tạorãnh cho cây mía máy lên luống có bộ phận làm việc theo nguyên lí phối hợpgiữa bộ phận làm việc chủ động và bị động Chất lượng tương đương, giá chếtạo trong nước chỉ khoảng bằng 30%  40% so với giá nhập ngoại

Vì vậy, việc xây dựng đề tài:“ Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy tạo

rãnh trồng mía ”, thực sự có ý nghĩa mà kết quả của nó sẽ:

- Nâng cao năng lực cơ khí chế tạo trong nước, tạo công ăn việc làm chocông nhân, giảm ngoại tệ cho việc nhập máy móc nông nghiệp

- Đáp ứng yêu cầu ngành nông nghiệp, giảm bớt cường độ lao động, tăngthu nhập của người dân

Chương I Tổng quan về cây mía và các công cụ canh tác cây mía

I - Đặc tính, hình thái và yêu cầu nông học củA cây mía

Để máy móc hoạt động một cách có hiệu quả vào cây mía, tăng năng suấtcây trồng, giảm chi phí lao động thì điều trước tiên là phải hiểu về đối tượng cần

tác động mà cụ thể ở đây là cây mía Vì thế trong chương này đề cập một số vấn

đề sau:

1 Hình thái yêu cầu nông học của cây mía

2 Các giai đoạn phát triển cây mía đường

3 Đặc điểm địa hình, đất đai của các vùng trồnh mía

1 Hình thái và yêu cầu nông học của cây mía

1.1 Hình thái của cây mía ([5] – Trang 6)

Cây mía tên khoa học - Saccharum officinarrum L, là cây công nghiệpnhiệt đới lấy đường, họ hoà thảo (Gramineae), cao từ 2  6 m Thân cây míathẳng đứng, ruột đặc, phần đốt đều chứa đường Lá cây mía dài, có răng nhỏ,gân giữa trắng to lồi ở mặt dưới Cụm hoa hình chùm ở ngọn thân, mang hoadày đặc, tựa như bông lau

Mía lá cây nhiệt đới, có hiệu suất quang hợp cao nhất, có khả năng chonăng suất 50  200 tấn/ha Mía là cây tước lá, phát ngọn, với năng suất

80 tấn/ha, một héc ta mía cung cấp: 8 tấn đường tinh, 2,5 tấn mật mía, 21 tấnngọn cho chăn nuôi, 25 tấn bã mía cho công nghiệp giấy ván Ðp, chất dẻo, 40tấn gốc và lá làm phân bón và rác ủ Giá trị năng lượng một héc ta mía bằng haimươi héc ta đồng cỏ chăn nuôi bò sữa

Mía có nguồn gốc ở các vùng nhiệt đới nắng nhiều, chịu được nhiệt độcao, sợ rét, đòi hỏi nhiều nước trong thời gian sinh trưởng, lúc già chín tích luỹđường, cần có thời kỳ khô, mát và có nắng cho đến lúc thu hoạch Tuy nhiên,cây có tính thích ứng rộng, đã trồng tới 30o vĩ Bắc (miền Nam Luiziana - Hoa Kỳ)

và 30o vĩ Nam (Nam Phi, Óc và Achentina) Nhiệt độ thích hợp nhất cho mầm là

26  33oC, cho đẻ nhánh là 25oC, cho sinh trưởng là 28  32oC, tối thiểu là

15oC, 0oC là cây chết, dưới 15  17oC, cây ngừng sinh trưởng Cần tối thiểu

1200 giờ nắng cho mỗi kỳ sinh trưởng, tốt nhất trên 2000 giờ nắng, nhất là lúc

đẻ nhánh và già chín Cần 1000  2000 mm mưa hàng năm với mùa khô 4  5tháng, có điều kiện tưới bổ xung cho mùa khô, năng xuất càng cao (tưới rãnh là kinh tếnhất) Trồng được nhiều loại đất như cát pha, thịt nặng, tốt nhất là phù sa mới, có

cấu tượng xốp, tầng sâu 70 cm trở lên, nước ngầm ở sâu (1,5 m), chất hữu cơvừa phải Nếu quá nhiều chất hữu cơ mía sẽ già chín chậm, không chịu đất mặnquá 0,4% muối tổng số ở đất nặng, 0,8% đối với đất nhẹ trong điều kiện nướcngọt Chu kỳ sinh trưởng mía là một năm, thành thục trong mùa khô và có thể để gốc 1

 3 năm tuỳ theo điều kiện canh tác

Đối với mỗi loại cây nông nghiệp đều có những đặc tính riêng nên chúngcũng đòi hỏi những yêu cầu nông học riêng

1.2 Yêu cầu nông học của cây mía về làm đất trồng mía

Theo các nhà nông học thì biện pháp làm đất có ý nghĩa rất lớn đến sựphát triển và sinh trưởng của cây mía chất lượng làm đất tốt hay xấu kỹ thuậtlàm đúng hay sai không chỉ ảnh hưởng đến một vụ mà còn ảnh hưởng đến cảchu kỳ kinh tế, đến nhiều vụ thu hoạch cả mía tơ và mía gốc Trong nước ta cònnhiều quan điểm khác nhau về làm đất trồng mía song đều thống nhất là độluống phải đạt từ 40  50 cm, chỉ cần cày lật lớp mặt từ 20  30 cm còn lớpdưới không cần thiết Nếu không có máy kéo công suất lớn và cày không lật thìsau khi làm đất mặt tạo rãnh trồng có thể dùng cày hoặc công cụ thủ công phá

vỡ lớp đất đáy rãnh cho đến độ sâu cần thiết Đất ở đáy rãnh trồng phải xốp vàmịn không có cục to để đặt hom mía

Theo tác giả Nguyễn Hữu Ước ([4]) đối với làm đất và rãnh hàng trồngmía cần chú ý đến những yêu cầu sau:

 Đảm bảo một lượng không khí thích hợp và sự trao đổi không khí trong đất với khí quyển làm cho quá trình hô hấp của cây trồng được bình thường

 Tạo điều kiện cho bộ rễ của mía mọc sâu và lan rộng vào trong đấtthuận lợi

 Chống xói mòn rửa trôi đất

 Tạo thuận lợi cho các khâu tiếp theo như: trừ cỏ dại, tưới, thu hoạch,

xử lý mía gốc

 Phải diệt hết cỏ dại trong ruộng mía, tùy điều kiện thời tiết và thảm thực vật hiện có trước khi làm đất mà qui định cách cày bừu sao cho

sau khi làm đất xong toàn bộ thảm thực vật hiện có phải được diệt sạch

 Trong quy trình làm đất phải giữ được độ phẳng cần thiết của mặtruộng cũng như độ tơi xốp Tốt nhất là ở giữa cao xung quanh hơi thấphoặc nghiêng hẳn về một bên để dễ thoát nước Mía rất kỵ úng vì thế

mà tránh tình trạng làm đất gồ ghề theo luống cày gây ra úng có hạiđến sinh trưởng của cây mía

 Mía là cây có bộ rễ ăn sâu bộ rễ hữu hiệu nhất ở tầng 0  60 cm Do

đó mía càng được cày sâu càng tốt nhưng không được làm đảo lộntầng đất canh tác Tốt nhất là dùng cày không lật cày sâu 50  60 cm.Cày sâu sẽ giúp cho cây mía chống hạn tốt và chống đổ tốt:

 Tạo độ nhỏ mịn như đất trồng ngô, đậu ở đáy rãnh trồng Đất phải đạt

độ nhỏ mịn cần thiết để khi trồng hom mía nhanh chóng ra rễ, nảymầm

 Rạch được hàng sâu 20  30 cm với khoảng cách từ 1  1,4 m tuỳthuộc theo giống mía cung như từng vùng Khi rãnh hàng song làm saođáy rãnh còn được 2  3 cm đất bột Khi rãnh hàng không được sát đất

củ, đáy rãnh rộng 18  20 cm

 Hàng mía phải chạy theo đường đồng mức

2 Các giai đoạn phát triển của cây mía đường

Theo tác giả T.S Phan Xuân Dũng ([5]) thì cây mía đường được phát triểntheo các giai đoạn như biểu diễn trên sơ đồ hình H1

Hình H1- Sơ đồ các giai đoạn phát triển cây mía

2.1 Mía tơ

Là mía trồng bằng hom, thu hoạch năm đầu Chu kỳ sinh trưởng một vụmía tơ ở Việt Nam và ở nhiều nơikhác trong vùng nhiệt đới là 12 tháng

2.2 Mía chìa vôi

Là mầm mía nảy từ hom dưới đất đã nhô cao khỏi mặt đất 30  40 cm,chưa có lá, chỉ có bẹ vảy bao quanh, đầu nhọn gốc tày, trông như chiếc chìa vôi.Gốc mầm thường gọi là củ, mía chìa vôi là mía trong giai đoạn chuẩn bị đẻ,mầm mẹ đẻ mầm con

2.3 Mía đẻ

Đó là hiện tượng mầm con nảy từ gốc mầm mẹ Cuối giai đoạn chìa vôi,

cổ củ mẹ hở ra (mía dán cổ, mía hở cổ), mầm con phát sinh từ những gốc mầm

mẹ, bắt đầu thời kỳ mía đẻ Mía đẻ từ ngày thứ 40 đến 50 sau khi trồng, đẻ trong

Đó là xuất hiện một ngồng hoa dài, mang nhiều hoa trắng, kèm theo một

lá cờ mọc thẳng, hình mũi mác, phát triển từ điểm sinh trưởng tận cùng củangọn cây mía

3 Đặc điểm địa hình, đất đai của các vùng trồng mía

Những vùng chuyên canh trồng mía ở nước ta thường là những vùng đồiđất thấp, đất soi bãi, đất trồng màu, trồng cây công nghiệp ngắn ngày kém hiệuquả Qua một số kết quả điều tra và khảo sát thực tế cho thấy ([2] - Trang 11):

- Kích thước lô thửa: Chiều dài đạt tới 300  500 m, réng 100  300 mvới các nông trường và vùng mía chuyên canh

- Độ dốc mặt ruộng: Các vùng đồi thấp có độ dốc rất đa dạng trongkhoảng 10o  30o

- Độ chặt của đất: 10  17 kG/cm2

- Lực cản riêng của đất: 0,3  0,6 kG/cm2

- Kích thước luống: chiều cao 300  450 mm, chiều rộng luống 80  140 mm

II - Đặc điểm của các máy nông nghiệp thông dụng phục vụ cho canh tác cây mía

Qui trình canh tác cây mía ở Việt Nam có thể tiến hành theo một số cáchkhác nhau phụ thuộc vào trình độ cơ giới, điều kiện đất đai và tập quán canh tác.Nhưng có thể tổng quát theo một số cách sau đây

1 Làm đất cơ bản

1.1 Cày trụ: thông thường với cày ba lưỡi theo kiểu.

 П3 - 35 (của Liên Xô cũ) liên hợp máy kéo bánh lốp từ 50  80 cv, bềrộng làm việc của liên hợp máy 0,9  1.1 m

 П4 - 35 (của Liên Xô cũ) liên hợp máy kéo bánh xích kiểu ДT-75,T-75, bềrộng làm việc của liên hợp máy 1,35  1,45 m

 Cày tru thích hợp với đất thuộc chuyên canh, Ýt đá, sỏi, cỏ, có thểcày sâu 30  40 cm

1.2 Cày chảo phá lâm: Có 2 loại cày chảo đã được sử dụng ở nước ta theo mẫu cày treo của Liên Xô cũ ([2] - Trang 12):

 ПДT-75, - 3 - 30: Có 3 chảo, bề rộng hoạt động của một chảo 30 cm, liênhợp với máy kéo bánh lốp 50  80 cv

 ПДT-75, - 4 - 30: Có 4 chảo, bề rộng hoạt động của một chảo 40 cm, liênhợp với máy kéo bánh xích ДT-75,T-54, ДT-75,T-75

 Cày chảo mặc dầu chỉ cày sâu khoảng 25  27 cm nhưng có thể làmviệc đựơc với ruộng vừa có cỏ và đá

2 Công cụ làm tơi đất

Công cụ làm tơi đất sau khi cày thường dùng: bừa chảo, bừa răng hoặcphay đất Đối với trồng mía Lam Sơn (Thanh Hoá), Đồng Giao (Ninh Bình)công cụ làm đất chủ yếu là bừa chảo Ưu điểm chính của bừu chảo là phù hợpvới nhiều địa hình nhưng khả năng làm tơi đất kém Phay đất làm tơi đất tốtnhưng không phù hợp với đất miền núi có nhiều sỏi, đá hoặc rễ cây

Ở nước ta bừa thường dùng là:

2.1 Bừa đĩa nặng:

 Loại treo theo mẫu của Liên Xô cũ БДT-75,HT-2,2 và БДT-75,HT-3,5A có bề rộnglàm việc 2,2 m và 3,5 m

 Loại móc БДT-75,HT-2,5A có bề rộng làm việc 2,5 m

Bừa đĩa nặng phù hợp với máy kéo bánh xích ДT-75,T-75

Các bộ phận làm việc của bừa đĩa nặng gồm các đĩa hình cầu cạnh khếđường kính 650 mm Các bộ phận làm việc này cũng giống như bừa đĩa thườngđược nắp thành mảng, các mảng được lắp thành cụm Bừa đĩa nặng hiện nay cóhai cụm, mỗi cụm có hai mảng, các đĩa trong mảng của cụm trước có cạnh lồihướng vào trong, các đĩa trong mảng của cụm sau có cạnh lồi hướng ra ngoài,

độ sâu bừa tính toán lên tới 25 cm

2.2 Phay đất:

Ở vùng đất Ýt sỏi đá và nhiều cỏ việc dùng phay đất sẽ rất có hiệu quảcao hơn hẳn so với bừa đĩa nặng Trong nông nghiệp nước ta phay đất dùng với

máy kéo cỡ lớn (50  80 cv) thường có bề rộng 1,6 m  2 m theo mẫu của

Liên Xô cũ, Bungari, Tiệp Khắc hoặc Áo Bộ phận làm việc chính của phay làtrống phay có nhiều dao Trống phay quay cưỡng bức nhờ trục thu công suấtcủa máy kéo Khi máy kéo chuyển động, trống phay liên tiếp cắt các phần tử

đất (phôi) ở độ sâu nhất định bằng các dao và tung đất về phía sau Vì thế đấtđược làm nhỏ và trộn đều, độ phay sâu được điều chỉnh bằng các giá đỡ 2 và cóthể phay sâu tới 20 cm Số vòng quay của trống phay được điều chỉnh từ 200 

290 vg/ph Nhưng muốn đạt hiệu quả cao nhất, ta phải cho phay làm việc ở sốvòng quay 290 vg/ph và tốc độ chuyển động 3,78 km/h

3 Công cụ tạo rãnh lên luống

Hiện nay ở nông trường Lam Sơn (Thanh Hoá) có mẫu máy vun luống(tạm gọi là M.1) do Viện Chế biến Nông sản (nay là Viện Chế biến Nông sản vàCông nghệ sau thu hoạch, thuộc Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn)nghiên cứu thiết kế và chế tạo Mẫu vun luống có khoảng cách điều chỉnh hàng1,2m  1,4m Trong quá trình hoạt động cỏ thường bị ùn tắc, điều chỉnh bề rộnglàm việc của luống dưới 1m rất khó khăn, trong lúc đó nhu cầu 0,8  1m

Tại nông trường Sao Vàng, tổ cơ khí đã thiết kế, chế tạo máy lên luốngtạm gọi là M.2 theo mẫu M.1 bằng các vật liệu cũ thu gom, máy gọn nhẹ, hoạtđộng khá tốt nhưng chưa bền vững, thiết kế, chế tạo chắp và không mang tínhcông nghiệp Tại nông trường Đồng Giao vì các máy theo mẫu M.1 không cònnữa, tổ cơ khí đã sáng tạo dùng cày CT 3 - 35 tháo trụ giữa, sau hai lần đi sẽ tạođược hai rãnh

Máy vun luống tạo rãnh theo đơn chào hàng của Hà Lan trong liên doanhmía đường tại Ninh Bình là 2000$ (tại thời điểm năm 1997)

Vì vậy việc nghiên cứu thiết kế chế tạo máy tạo rãnh trồng mía ở nước ta

là vô cùng cấp thiết và có ý nghĩa rất quan trọng về kinh tế

4 - Công cụ chăm sóc giữa hàng

Mía cần phải chăm sóc khi cây đã cao khoảng 1m vì vậy việc cơ giớibằng các loại máy kéo bốn bánh là không phù hợp Đây là công việc vất vả nặngnhọc tốn nhiều công sức Theo điều tra thực tế tại các nông trường trồng míatrong các khâu chăm sóc cần tối thiểu giải quyết các vấn đề sau:

 Diệt cỏ giữa hàng

 Rạch rãnh cạnh gốc mía để bón phân, phá những gốc không cần thiết

 Tăng độ tơi xốp, khả năng giữ Èm, giệt loại cây cỏ có hại giữa hàng.

 Cho phép nước thấm nhanh và giữ Èm tốt

5 - Công cụ nông nghiệp phục vụ các khâu thu hoạch

Ở nước ta cũng như các nước trong khu vực, các máy móc phục vụ chothu hoạch cũng như bóc lá mía, phát gọn, đốn gốc, băm lá hầu như chưa được ápdụng

Viện nghiên cứu Thiết kế và Chế tạo máy Nông nghiệp - Bộ Công nghiệpnăm 1996 đã chế tạo ra những mẫu máy để khảo nghiệm các khâu trong thuhoạch, trước mắt để đốn gốc và băm là mía Nguyên lý của đề tài này theophương án chủ động dạng quay

 Đối với máy phạt và đốn gốc có cấu tạo dạng đĩa vật liệu chịu được mài mòn và va chạm cao, có bộ phận nâng lên hạ xuống nhẹ nhàng để chánh trướng ngại vật như sỏi đá

Máy băm lá mía dạng máy nghiền có gắn dao kiểu hình thang

Nhận xét:

- Qua phân tích ở trên công đoạn phải chi phí nhiều công sức và vất vảnhất trong quá trình canh tác cây mía là khâu làm đất Hiện nay ở các vùngchuyên canh cây mía, ở các nông trường các công tác làm đất phải được thựchiện bằng cỏ giói hoá của những liên hợp máy kéo từ 50 cv trở lên và các công

cụ theo sau: cày, bừa, lên luống Trong đó công cụ lên luống tạo rãnh đang cònnhiều vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu và hoàn thiện Trong máy lên luống thì hạtnhân của nó chính là cày trụ

Vậy, công cụ mà đề tài thiết kế cần quan tâm để tìm hướng cải tiến

chính là cày trụ để làm sao sử dụng được cho quá trình lên luống tạo rãnh.

III - Một số mẫu cày trụ trên thế giới cần quan tâm cho thiết kế máy tạo rãnh trồng mía

Bộ phận làm việc chính của máy cày lưỡi diệp: thân cày chính, than càyphụ, dao cày và thân cày sau thêm

Những bộ phận phụ trợ của cày treo gồm có: bộ phận treo, bánh xe có cơcấu điều chỉnh độ cày sâu.

+ Thân cày chính (xem hình H2):

Hình H2 - Sơ đồ thân cày chính

1 - Lưỡi cày; 2 - Gót cày; 3 - Diệp cày; 4 - Trụ cày;

 Lưỡi cày của thân cày có dạng hình thang, loại chòng, loại mũi chòngkéo dài được vá loại má hàn Trong quá trình làm việc lưỡi cày nằmtrong đất cắt đất và chuyển đất trong diệp cày

 Diệp cày chuyển thỏi đất trên bề mặt của mình Trong quá trình đó thỏiđất một phần được làm tơi ra, chuyển động và lật vào rãnh cày (luốngcày)

 Lưỡi cày cùng với diệp cày tạo thành bề mặt hoạt động của thân cày.Thông thường bề mặt này được phân ra dạng hình trụ, xoắn, bán xoắn

vá dạng thuộc

 Gót cày được gọi là thanh tựa đồng có tác dụng cân bằng với phản lựcbên phát sinh trong lúc cày và ngăn cho cày không bị lệch sang bêncạnh

Quá trình làm đất của máy cày hiện nay so với kiểu cày trâu, bò, ngựa về

cơ bản không có gì khác nhau đó là lưỡi cày cắt đất các thỏi đất được đưa lêndiệp cày và lật sang bên cạnh và rãnh theo một góc 150o  160o Theo nghiên

cứu của nhiều chuyên gia làm đất việc chuyển và lật đất sang rãnh bên cạnh đấychính nguyên nhân của những mặt yếu cơ bản của máy cày hiện nay

Người ta mô hình hoá quá trình lưỡi diệp tác dụng vào đất là quá trìnhchuyển vị của thỏi đất ABCD (xem hình H3) coi như không biến dạng

Hình H3 - Quá trình chuyển động của thỏi đÊt

a - Độ cày sâu; b – Bề rộng một xá cày;

+ Quá trình chuyển động của thỏi đất như sau: Lúc đầu thỏi đất ở vị tríABCD trong đó AB, AD tương ứng với độ cày sâu a, cũng là thành luống, DC

là mặt đồng Lưỡi diệp cày cắt thỏi đất theo đáy AB và thành AD làm cho thỏiđất quay quanh trục B đến vị trí BA1D1C1, sau đó quay tiếp quanh trục C1 đến vịtrí C1B1A2D2; lúc đó cạnh C2D2 tạo với đáy luống một góc  < 90o

+ Khi lật các thỏi đất vào luống bên cạnh chúng được dịch chuyển mộtquãng đường chừng gấp 2,5 bề rộng làm việc của nó (theo [6]) Quãng đườngdịch chuyển phụ thuộc vào diệp cày, tốc độ làm việc của liên hợp và tính chất cơ

lý của đất Có nghĩa là khi cày một héc ta đất ở độ sâu, ví dụ ở 20 cm thì toàn bộmột thể tích đất:

W = 10.000m2 0,2m = 2.000 (m3)Được dịch chuyển một quãng đường:

1 = 0,35m.2,5 = 0,875 (m) Trong đó:

- 0,35 m: là bề rộng làm việc của một lưỡi cày

- 2,5 : Hệ số tỷ lệ

Nếu khối lượng riêng của đất là:  = 1,2  4 (g/cm3)

ta cần có chi phí năng lượng để thắng sức cản này Cũng vì lÝ do đất lật về mộtphía và các thân cày bố trí không đối xứng với nhau vì thế muốn ổn định dọc,ngang của máy cày ta phải dùng tới thanh tựa đồng, có thanh tựa đồng sức cảnkéo của cày tăng lên 10%  15% Để giảm lực cản do lưỡi cày sinh ra nhiều tácgiả có nhiều đề xuất hữu Ých В.А Ткачев, В.С Кравченко và A К Кириченко (theo[8]) đã đề xuất lưỡi cày nên làm gồm những dao cắt hình đĩa (xem hình H4)

Hình H4 - Cày kiểu В.А Ткачев, В.С Кравченко và A К Кириченко

1 - Lưỡi cày hình thang; 2 - Đĩa cắt đất của lưỡi cày; 3 - Diệp cày;Theo các tác giả này cho rằng nhờ những đĩa làm tác dụng của lưỡi càyquay tròn trong quá trình hoạt động thì làm giảm lực ma sát của lưỡi cày, lực masát của lưỡi cày dạng này giảm hơn lưỡi cày thông dụng (ma sát lăn bé hơn masát trượt ) Từ đó lực cản của đất bé đi chi phí nhiên liệu cho quá trình đượcgiảm đi

Giảm lực cản ngang: Tác giả Nhật là Cyraho Hoku K.K ([8]) sáng chế ra

một loại lưỡi cày (xem hình H5)

Hình H5 - Lưỡi cày kiểu Суано Нокк (Nhật)Nhật)

1- Lưỡi cày; 2 - Diệp cày; 3 - Cạnh diệp; 4 - Bộ phận phụ trợ;Theo ông thì nhờ bộ phận phụ trợ (4) cho lưỡi cày (1) mà trong quá trìnhhoạt động lực cản bên giảm xuống Phản lực lớn nhất của đất lên cày là vào diệpcày do đó rất nhiều nhà sáng chế tập trung vào tìm cách cải tiến diệp cày cổtruyền sao cho thích hợp

Các tác giả X.C Гaйнaнobaйнaнob, C.X Зapuнobapuнob ([9]), И.M Бapтeнebeнeb ([10]) đã đề xuấtnên cắt phần cuối của diệp cày và thêm vào đó là một rô to mà trên đó có nhữngrăng làm tơi đất (xem hình H6 và H7)

Hình H6 - Sáng chế của X.C Гaйнaнobaйнaнob và C.X Зapнobapнob

1 - Lưỡi cày; 2 - Diệp cày đã bị cắt ngắn; 3 - Rô to có những lưỡi xới phụ trợ;

Hình H7 - Sáng chế И.M БapTeнebapTeнebнeнebb

1 - Lưỡi cày; 2 - Diệp cày đã bị cắt ngắn; 3 - Rô to có những lưỡi xới phụ trợ;

Dạng cày theo kiểu sáng chế theo ([9]) và ([10]) (xem hình H6 và H7)hiện nay đã được áp dụng ở một số nước Châu Âu tại những vùng đất thịt nhe

Ýt đá, cỏ dại như: Ba Lan, Nga, Tiệp…

Thay đổi bề mặt tiếp xúc của diệp cày với đất sao cho diện tích tiếp xúc

bé nhất để lực ma sát giảm tối thiểu nhiều nhà sáng chế đã tập trung theo hướngnày Theo sáng chế ([11]) của nhà sáng chế người Mỹ Ingalis James đã sáng chế

mà bề mặt của nó bao gồm từ những đường vân Theo tác giả khi cày làm việccác thỏi đất trượt trên diệp cày theo các đường vân vì bề mặt tiếp xúc với diệpcày giảm do lực ma sát (Ftp) giảm xuống có nghiă là giảm lực cản kéo của liênhợp (xem hình H8)

Hình H8 - Thân cày kiểu Ingalis Jameнebs A (Nhật)Mỹ)

1 - Lưỡi cày; 2 - Diệp cày hình vân; 3 - Gót cày; 4 - Trụ cày; 5- Khung cày;

Một số nhà sáng chế người Nga như Н.Е Шейнин В.Гaйнaнob Кирочн B.H Жuкyл và

M.E Гaйнaнobpячищкин (theo [12]) lại cho rằng theo mặt phẳng ngang diệp cày nên bốtrí thành những đường lồi lõm khác nhau Từ lưỡi đến diệp cày các đường nên

bố trí lồi ra còn từ đó nên bố trí theo chiều lõm vào trong (xem hình H9)

Hình H9 - Lưỡi cày và diệp cày theнebo kiểu: H.E Шeйeнebй нuн,B.Гaйнaнob Kupoxuн,B.H Жuкyл uкyл và

M.E Гaйнaнobpячuщ кuн

Như chóng ta đă biết có thanh tựu đồng sức cản kéo của cày tăng lên10%  15% Vì thế đã có nhiều thử nghiệm để thay đổi kết cấu của gót cày.Một trong những dạng cày nổi tiếng của loại này là cày Cao hoặc của Фергюсон

(theo [13] - Trang 174) Theo kết quả của Р Примова thì lực cản của các gót càygiảm từ 25  50% so với lực cản của loại gót cày thông dụng Nhưng loại gótcày sẽ không còn hiệu quả với đất có độ Èm cao hoặc nhiều cỏ rạ, đá sỏi Loại

gót cày này cũng làm cho cày thêm cồng kềnh chỉ cho phép lắp vào gót cày củathân cày cuối cùng vì thế cũng giảm hiệu quả của nó.

Giảm khối lượng riêng của cày:

Các tác giả A.Б Лypвeypвe và A.И Лypвeюδuмoвuмoв (theo ([14] - Trang 32) thì khốilượng của cày thường được tính theo công thức:

và vượt dốc kém khả năng liên hợp các loại máy khác cũng không thích hợp.Theo A.Б Лypвeypbe ([14] - Trang 32) thì chiều dài của cày được tính theo công thức:

Với mục đích giảm chiều dài để từ đó giảm khối lượng và khối lượngriêng của cày nhiều nhà sáng chế đã rất quan tâm Trong những năm gần đây ởNga và Ucraina, Mỹ và một số nước Châu âu khác đã đề xuất những máy càytrụ mà các thân cày không phải bố trí theo một dãy mà theo hai dãy, ba dãy(xem hình H10)

Hình H10 - Sơ đồ cày hai dàn

Một thực tế cho thấy rằng tất cả những cải tiến cày trụ về diệp cày, lưỡi cày, gót cày và bố trí thân cày thành hai, ba dãy ở mức độ thí nghiệm có hiệuquả nhưng không cao, đưu vào sử dụng thực sự chưu có hiệu quả Vì thế, những cải tiến đối với cày trụ chưa được ứng dụng rộng rãi Nguyên nhân theo em chủ yếu là độ ổn định của liên hợp máy chưa được giải quyết tốt Tạicác nước Tây Âu những năm gần đây các hạng như: Nau-d, Bonnel, Gasser, Lemkon, Dowdeswell Engineering đã thiết kế và chế tạo những liên hợp máykéo và máy cày, mà trong đó các dàn cày vừa được đặt phía trước và phía saucủa máy kéo (xem hình H11)

Error: Reference source not found

Err or: Reference source not found

a)b)

Hình H11 - Sơ đồ bố trí các thân cày của hạng Nasseнeby Feнebrguson

a) Sơ đồ bố trí thân cày trước; b) Sơ đồ bố trí thân cày sau;

Theo số hiệu những hãng này cho biết thì các liên hợp máy nàyngoài việc ổn định được nâng cao, công suất máy kéo được tăng lên từ 45 50% giảm chi phí nhiên liệu tới 30  35 % Đã được liệt kê trong bảng sau ([2]):

Bảng 1: So sánh hiệu quả của các phương pháp liên hợp máy kéo với máy cày.

(So sánh liên hợp máy có cùng số lượng thân cày đều đặt phía sau máy kéo)Loại máy kéo Số thân cày Năng suất liên

hợp tăng ( % )

Giảm chi phínhiên liệu(%)Trứớc Sau

ổn định kém đi với ruộng nhỏ không thể quay được đầu bờ

Mét trong những hướng làm đất mới là dùng cày xoắn để cày phẳng.

Mục đích của giải pháp kỹ thuật mới là giảm tới mức tối thiểu nhược điểm chínhcủa cày trụ hiện nay về công nghệ làm đÊt: Đất được cắt chuyển động theo diệpcày và lật sang rãnh bên cạnh Khác với công nghệ cũ là ở chỗ thỏi đất sau khi

ra khỏi diệp cày không lật sang rãnh bên cạnh mà lật lên chính rãnh vừa tạoxong dưới một góc 160  180o (xem hình H12)

a)

b)

A A

Hình H12- Sơ đồ chuyển động của thỏi đất

a) Theo công nghệ cổ truyền: Lật đất sang bên cạnhb) Theo công nghệ đề xuất mới: Lật đất vào chính rãnh của mình

- b: Bề rộng làm việc của một xá cày (mm)

- a: Độ cày sâu (mm)

Từ sơ đồ trên cho thấy, trọng tâm của tất cả các thỏi đất cùng nằm trên một mặt phẳng đối xứng vuông góc.

Việc lật đất tại chỗ cho phép ta bố trí các thân cày cùng mằm trên một mặtphẳng vuông góc với hướng tiến, có nghĩa là giảm tới mức tối thiểu độ dài củacày nhiều thân , đỡ cồng kềnh, đỡ tốn kém nguyên vật liệu và không cần phảichế tạo gót cày Dưới đây là sơ đồ cấu tạo của một cụm thân cày phẳng đối vớihai loại: Bộ phận canh tác phụ trợ hoạt động thụ động (hình H13a) và bộ phậncanh tác phụ trợ hoạt động chủ động (hình H13b)

Hình H13 - Sơ đồ cụm cày lật tại chỗ có bộ phận canh tácphụ trợ

a) Hoạt động thụ động b) Hoạt động chủ động 1,3 - Các thân cày trái và phải; 2 - Bộ phận canh tác phụ trợ;

4 - Dao cắt đất; 5 - Dao cắt kiểu xoắn;

Trong quá trình dùng cày lật đất tại chỗ theo sơ đồ trên (hình H13), cácthỏi đất sẽ chuyển động theo một quĩ đạo như (hình H14) Có nghĩa là ta khôngcần một năng lượng để đẩy thỏi đất sang bên như cày trụ Trong trường hợp nàylực cản bên cạnh cày không còn nữa nghĩa là không cần đến bộ phận gót càynữa Sức cản hông sườn hầu như không còn nữa dẫn đến giảm chi phí nănglượng cho liên hợp Việc các thỏi đất không bi bay xa, không bị không lật khivận tốc cao của liên hợp dùng trong việc cày phẳng cho phép ta nâng cao vậntốc và năng suất cùng với chất lượng làm đất do việc làm đất bị nghiền nhỏ và

cỏ rạ bị vùi dập hết

Tại trường đại học Cơ giới nông nghiệp và thuỷ lợi Mát - xcơ - va, Cộnghoà liên bang Nga (МИИИСП-Россия) từ những năm 1981 - 1982 đã thiết kế chếtạo cày lật đất tại chỗ dùng cày phẳng Cày bao gồm một số cụm thân cày, mỗicụm cày như vậy (xem hình H13) bao gồm thân cày chính (1) và (3), hai thâncày phụ trợ (2), ở phía dưới mỗi diệp cày bố trí dao cắt đất kiểu xoắn (5) theohướng tiến của trục thu công suất Khi liên hợp máy hoạt động, các lưỡi cày củacác thân cày chính (1) và (3) cắt các thỏi đất theo chiều ngang và tạo nên đáyluống cày Các thỏi đất bắt đầu được dao xoắn (5) nghiền nhỏ và dịch chuyểntheo bề mặt của các diệp cày quay một góc 90o thì hai thỏi đất gặp nhau.

Hình H14 - Sơ đồ chuyển động hai thỏi đất của một cụm thân cày của cày

phẳng có dao xoắn Шeй-1,4

Trong thời điểm này tác dụng của dao xoắn không còn lên thỏi đất nữa,các thỏi đất chuyển động giữa các diệp cày chính và diệp cày phụ trợ tiếp tụcquay thêm một góc 70  90o nữa Có nghĩa là trong quá trình cày không phụthuộc vào vận tốc cày và khả năng làm tơi bề mặt phía trên của tầng đất cày cácthỏi đất sau khi được cắt bởi lưỡi cày quay một góc 160  180o trước khi lậtxuống rãnh Trong đó, vận tốc tuyệt đối chuyển động của cáy sẽ cân bằng với

chuyển động của các thỏi đất giữa các diệp cày Điều có quan trọng trong việcchế tạo cày có tốc độ cao.

Cày phẳng có dao xoắn ПФШ-1,4 được chế tạo đầu tiên ở tại Liên Xô vàonăm 1981 và thử nghiệm vào năm 1982 với máy kéo T-150K, ДT-75,Т-75М Sau quátrình khảo nghiệp, cày ПФШ-1,4 nổi bật lên với một số ưu điểm sau:

 Chi phí nhiên liệu hữu Ých cao hơn hẳn với các cày thôngthườngkhác

 Có khả năng hoạt động ở vận tốc cao, trong khi đó chi phí nhiên liệuriêng giảm 2,3 lần so với cày phản lực

 Bề mặt ruộng sau khi cày rất bằng phẳng, khả năng làm tơi đất cao hơncày trụ thông thường

Nhiều chuyên gia về máy móc nông nghiệp cho rằngviệc dùng cày phẳng

để cày lật đất tại chỗ đã mở ra nhiều triển vọng mới và đầy hy vọng trong việcnghiên cứu và chế tạo loại cày này

Theo hướng trên trong thời gian qua, học Viện Nghiên cứu Cơ giới hoánông nghiệp Trung Á (Ташкентeнeb - Узбкистeнebан) cũng đã đề ra một dạng cày để lênluống nó là một ví dụ rất bổ Ých cho thiết kế (xem hình H15)

Tại Viện Nghiên cứu Thiết kế Chế tạo Máy nông nghiệp (Bộ Công nghiệp),trong khoảng thời gian 1984 - 1987 đã có nghiên cứu để tạo mẫu cày - cày lên luống

Đó là mô hình được nhiều chuyên gia đánh giá là có triển vọng là ứng đụng vàothực tế

Hình H15 - Cày dọc của БapTeнebaйMeнebTob [13]

Từ những phân tích về quá trình phát triển cày trụ cho ta một vài nhận xétsau:

 Làm đất cơ bản dùng phương pháp cày lật tại chỗ bằng cày phẳng mở

ra nhiều triển vọng tốt là: chi phí nhiên liệu giảm, khả năng ổn địnhcủa liên hợp máy cao, chất lượng làm đất cao hơn hẳn cày trụ thôngthường

 Nhược điểm cơ bản của cày phẳng là cấu tạo khá phức tạp nên chi phíchế tạo cao Do đó việc dùng cày phẳng để thay thế cày trụ thôngthường hiện nay là chưa phù hợp nếu ứng dụng hàng loạt Để đưa càyphẳng vào sản xuất đại trà thì công nghệ chế tạo máy nông nghiệp cầnphải đủ hiện đại, cao hơn hẳn so với mức hiện nay

 Việc ứng dụng cày phẳng nên ở mức độ, trong những khâu thiết yếu.Nên trong thiết kế máy tạo rãnh lên luống nên dùng một cụm hai thâncày phẳng để tạo nên nhân của luống cần tạo ra

 Để giảm các công đoạn của quá trình lên luống tạo rãnh (cày bừa lên luống) trong máy vun luống đề xuất, ở các thân cày phẳng, càytrụ nên lắp các lưỡi dao cắt nghiền tơi đất với mục đích sau một lượt đicủa liên hợp máy là luống đạt yêu cầu tạo thành

-Từ những nghiên cứu tổng quan về cây mía (đặc tính cây mía và yêu cầunông hoá thổ nhưỡng của nó) và xu thế phát triển cày trụ của thế giới thì hướngnghiên cứu của đề tài là Tìm giải pháp kỹ thuật tối ưu nhằm giảm chi phí nănglượng, nâng cao khả năng ổn định hoạt động của liên hợp máy trong quá trìnhlên luống tạo rãnh cho cây mía, có hiệu quả kinh tế cao nhưng đòi hỏi về quátrình làm đất không quá khắt khe Từ đó ta phải đưa ra nguyên lí làm việc cũngnhư kết cấu sao cho có tính ưu việt nhất

Vậy đề tài nghiên cứu: “Nghiên cứu, lựu chọn máy cày – lên luống sử

dụng trong khâu làm đất trồng mía”

I – Cơ sở và Yêu cầu về nông học thổ nhưỡng

Máy cày - lên luống C.LL - 25 - 30 được tạo ra phải đáp ứng một số yêu cầu sau:

1 Yêu cầu về nông học thổ nhưỡng

Những vùng mía chuyên canh trồng ở phía Bắc nước ta thường là nhữngvùng đồi thấp, đất sỏi bãi, đất trồng màu, trồng cây công nghiệp ngắn ngày kémhiệu quả Để giữ Èm, giữ nước, để đảm bảo lượng các sinh tố cần thiết cho phát

triển cây trồng, tầng đất canh tác phải ở độ sâu 20  40 cm.

- Sau một lượt đi của liên hợp máy, luống được tạo ra phải có độ cao

30  45 cm (theo [4])

- Chất lượng luống được tạo thành phải đạt tiêu chuẩn tổng hợp của cáccông đoạn thành phần là một lượt cày, một lượt bừa và lên luống

Lưu ý: Ở những vùng đất thịt nặng, yêu cầu đặt ra với liên hợp máy kéo

và C.LL - 25 - 30 chỉ thay thế một lượt bừa và lên luống

Để hiểu rõ về yêu cầu nông học sâu hơn ta cần tìm hiểu về đặc tính củanã

2 Yêu cầu về đặc tính cây trồng

Cây mía là một trong những cây trồng có hệ số sử dụng năng lượng mặttrời lớn Vì thế khoảng cách giữa các hàng phải đảm bảo để lá cây quang hợpđược tốt nhất Ở Ên Độ, người ta để khoảng cách luống là 60  80 cm,ở Cu Ba

và một số nước Châu Mỹ khoảng cách luống là 120  140 cm Còn ở Việt Nam,khoảng cách luống rất đa dạng Tại vùng trồng mía thuộc công ty mía đường

Lam Sơn, luống có khoảng cách 80  100 cm Tại nông trường Sao Vàng,khoảng cách luống phổ biến là 100  110 cm Tại nông trường Đồng Giao,khoảng cách luốnh phổ biến 100  120 cm Vì thế, máy cày lên luống tạo raphải có khả năng điều chỉnh với khoảng cách cần thiết là 100  140 cm.

Vậy đề tàiđặt ra là: Thiết kế máy tạo rãnh trồng mía thực hiện “theo

nguyên lí bị động – phương án bị động”

II – Cơ sở để Lựa chọn nguyên lí cấu tạo và nguyên lí làm việc của máy cày lên luống C.LL - 25 - 30

-1 Cơ sở để lựa chọn nguyên lí làm việc

Dựa vào cấu tạo và nguyên lí làm việc của một số mẫu cày trụ trên thếgiới đã nêu trên có thể nêu những ưu điểm chính cùng với những nhược điểmchính của các bộ phận làm việc và khả năng ứng dụng vào máy cày - lên luốngC.LL - 25 - 30

1.1 Bộ phận làm việc chủ động

Theo những sách và tài liệu tham khảo thì bộ phận làm việc chủ động thường

có dạng rô to, phay đĩa phẳng hay côn, trên đĩa có lắp các lưỡi cắt để cắt đất,mặt bên thường lắp cánh vung đất hoặc dạng vít Trong quá trình làm việcnhờ vận tốc quay và lực quán tính ly tâm đất được vung sang hai bên hoặcmột bên rãnh Loại này thường dùng với loại đất có lực cản riêng bé vàtrung bình Khi làm việc bộ phận này cắt, nâng và tung đất ra khỏi tiết diệnđào hoặc cung cấp cho bộ phận khác Hình dạng của kích thước của rãnhđào phụ thuộc vào kích thước và hướng chuyển động của bộ phận công tác Qua thực tế cho thấy ứng dụng phương án bộ công tác chủ động vào làm đấtthì khả năng làm tơi đất sẽ nhỏ và tơi, tốc độ cắt lớn nên có khả năng cắt vànghiền nhỏ thực vật, khả năng tung đất tốt Nhưng nhược điểm của bộ phậnnày là nếu làm việc trên đất chưa qua làm sơ bộ (đất có lực cản riêng lớn) thìchi phí năng lượng sẽ rất lớn, nếu đã làm đất thì giai đoạn làm đất sẽ bị kéodài, dẫn tới ảnh hưởng tới thời vụ và chi phí về sản xuất cũng rất cao, khôngnhững thế nó đòi hỏi phải chế tạo chính xác, chi tiết phức tạp vận hành khókhăn

hình dạng của rãnh phụ thuộc vào vào bộ phận công tác Tuỳ theo mục đích

sử dụng mà thiết kế bề mặt làm việc để đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật đề ra.Nếu xét về nguyên lý thì phương án bị động nó có những yếu điểm là chi phínăng lượng lớn, khả năng cắt thân cây thực vật kém, khả năng làm tơi đấtkém

Nhưng khi làm việc sẽ tạo được rãnh có kích thước hình học theo cấu tạo của

bộ phận công tác Năng suất làm việc cao, sử dụng được ở các loại đất khácnhau, có cấu tạo đơn giản, sử dụng dễ dàng, dễ sửa chữa bảo dưỡng

Qua những phân tích về ưu nhược điểm của hai phương án làm việc của máytạo rãnh mà đối tượng ở đây là cây mía

Vậy đề tài thiết kế là: “Thiết kế máy tạo rãnh trồng mía theo nguyên lí bị

động” (phương án bị động)

2 Cơ sở để lựa chọn nguyên lí cấu tạo

Qua những phân tích trên cùng với tình hình sử dụng máy tạo rãnh trồng mía thực tế của nước ta như: cày trô CT3 – 35, cày trụ CT5 – 25… Trên cơ

sở về yêu cầu nông học cũng như đặt tính của cây mía Để đạt được mục đíchsau một lượt đi là luống cần thiết được hình thành, cho năng suất cao hơn hẳn

so với phương pháp lên luống thông thường: cày + bừa (phay đất) + lên luống thông thường Máy tạo rãnh trồng mía mô hình có cấu tạo như sau (xem hình H16):

Hình H16 - Sơ đồ máy lên luống tạo rãnh

1 - Bánh tựu đồng; 2 - Lưỡi xới; 3- Dao cắt; 4 - Máy kéo; 5 - Khung;

Co, Co’ - Cặp cày xoắn; C1, C1’ - Cặp cày thuéc; C2, C2’ - Cặp cày thuộc;

 Khung máy (5) gồm hai thanh xà gắn với nhau dưới một góc  sao chomáy được tạo ra là tối ưu về hình học, để bố trí được các thanh xà mà

2 Nguyên lí làm việc

Với nguyên lí làm việc bị động cùng với cấu tạo như trên ta có thể mô phỏng nguyên lí làm việc của C.LL - 25 - 30 Nhờ động lực của máy kéo MTZ - 80/82, từ những cần nối với khung bằng những chốt Khi máy cày hoạt động bắt bộ công tác phải hoạt động theo, đầu tiên cày lật đất tại chỗ C0,

C0’ cày và lật đất cùng với lưỡi xới (4) đất được lật xuống tại chỗ dễ dàng hơn dưới một góc 160o  180o tại vị trí mới cày ( hình H17: a1, a2, a3 ), tạo nên nhân của luống

Sau đó các thân cày C1, C1’ vun đất vào luống hình thành ở bước trước tạo thành luống như hình H17: a4 Các thân cày C2, C2’ hoàn thành luống ở giai đoạn cuối cùng hình H17: a5

Do có sự bố trí hai dàn thân cày C1, C1’ đối xứng nhau lên đất được cày lên theo diệp cày mà hướng từ hai phía vào nhau (hướng giữa luống x-x) một cách đều đặn Các thân cày C1, C2 hướng đất từ trái vào phải còn các thân cày C1’, C2’ hướng đất từ phải qua trái và như vậy luống được hình thành

Hình H17 – Mô hình nguyên lí làm việc của C.LL – 25 –30

Để có được kết cấu máy đảm bảo những yêu cầu tạo luống trông mía ta cần chọn những thông số hợp lí của lưỡi xới cũng như của các thân cày cày

III – Cơ sở lí thuyết để chọn một số thông số kỹ thuật của các thân cày

1 Bề mặt làm việc của lưỡi diệp cày

1.2 Chọn phương pháp thiết kế bề mặt làm việc

Thiết kế bề mặt làm việc bằng giải tích ([20]) rất phức tạp do nó có nhiềuthông số và chỉ số Vì thế người ta thường dùng phương pháp của giáo sưN.V Sutskin đã được dùng phổ biến và có ưu điểm đã xét đến lý thuyết chuyểnđộng của thỏi đất trên diệp, diệp mòn đều và dễ chế tạo Theo phương pháp này

bề mặt làm việc được tạo nên bởi đường sinh nằm ngang di chuyển tựa trên mộtđường cong chuẩn và nghiêng so với thành luống một góc  ( góc lật đất ) Góc

 thay đổi theo mét qui luật nhất định  = f(z)

Hình H18 - Sơ đồ hình thành bề mặt làm việc theнebo phương pháp Sutskin

 - Góc lật của thỏi đất;

o - Góc nâng thỏi đất ở cạnh sắc của lưỡi;

o - Gãc ghiêng của cạnh sắc so với thành luống;

n - Góc nghiêng của đường sinh thứ n trượt theo đường congchuẩn so với cạnh luống;

1.3 Chọn góc nghiêng của lưỡi so với đáy luống o góc nghiêng của cạnh sắc so với thành luống  o ( góc tách đất ), góc nâng  o và góc lật thỏi đất

Theo hình H19 ta thấy mối quan hệ giữa các góc nâng, góc lật so với cácgóc nghiêng của lưỡi đáy luống và góc nghiêng của cạnh sắc so với thành luống.

 Từ công thức (2 3.1) và (2.3.2) ta có quan hệ giữa các góc của nêmtam hợp thể hiện dưới bảng 2

Bảng 2: Bảng biểu thị quan hệ các góc của nêm tam hợp

- Qui luật biến thiên của góc tách đất  ([25] –Trang 5 )

Theo N.V Sutskin chọn  = f(z) biến thiên theo qui luật đường cong xemhình H20

2 2





x

x y

+ m - là tỷ số đổi độ ra cm+ x = z- z1

+ z1- là độ cao đường sinh có  = min

1

100 )

(

) ( 2 , 6

z z

(2.3.5)

Để xác định tỷ lệ xích m ta thế điểm có độ cao zmax ứng với max

1.4 Xác định đường cong chuẩn ([18] - Trang 124)

Theo N.V Sutskin đường cong chuẩn nằm trong mặt phẳng vuông góc vớicạnh sắc của lưỡi cày Chọn đường cong chuẩn là đường tròn hay parabol nhưng nên chọn đường cong chuẩn là parabol vì độ cong của nó thay đổi làmcho chất lượng lật đất tốt hơn Vẽ đường cong chuẩn dựa trên đường tròn, bởivậy để vẽ đường cong chuẩn ta cần xác định bán kính đường tròn Bán kính cần chọn sao cho:

- Thỏi đất trượt trên diệp và lật dễ dàng

- Thỏi đất nằm gọn trên diệp và không tràn qua diệp

- Không nâng thỏi đất lên

Để xác định bán kính đường tròn ta vẽ sơ đồ thân cày trong mặt phẳng nằm ngang Từ điểm cuối của lưỡi cày (điểm B) vẽ mặt phẳng thẳng đứng vuông góc với cạnh sắc lưỡi cày và đáy luống Mặt phẳng đó cắt thỏi đất theođường BC chứa thỏi đất theo hình tam giác vuông ABC Thỏi đất đó cần nằmgọn trên diệp, còn đường BC phải cong theo mặt cong của diệp cày trong mặtcắt BC Bởi vậy, điểm C nâng lên chiếm vị trí mới D Vẽ hình chiếu đứng giao điểm giữa H và bề mặt diệp cày ta được đường cong chẩn của diệp

Ví dụ xây dựng đường cong chuẩn như sau (xem hình H21):

Hình H21 - Xây dựng đường cong chuẩn

- Từ điểm B1vẽ đường thẳng B1i làm với B1C1 một góc 0 Từ B1 vẽ B1O1

vuông góc với B1i và tâm chọn O sao cho DD1 tiếp xúc với cung tròn ở D1 Đường cong B1D1 là đường cong chuẩn của bề mặt diệp cày

Theo hình H21 ta có thể xác định được bán kính và những thông số khác của đường cong chuẩn

Ta có:

+ B1D1 = BC+ BC = BE/cos0 = b/cos0

+ B1D1 = R(/2 - 0)

2 (   

R

(2.3.6)Với các góc (theo [25] – Trang 5) = 40 (độ)  45o

độ)(độ)0 = 25  30ovới bề rộnglàm việc của cày ta có được bán kính đường cong chuẩn quan hệ theo công thức(2.3.6)

Từ hình H21 chiều cao h và độ nhô L của đường cong chuẩn được xácđịnh theo công thức:

Đối với diệp cày đất thuộc thì mặt phẳng chứa đường cong chuẩn vuông góc với cạnh sắc của lưỡi nằm ở khoảng hai phần ba lần chiều dài của cạnh sắc xem hình H22

Với L1 = 2/3.L

L: Chiều dài của lưỡi cày (mm)





Hình H22 - Xây dựng đường cong chuẩn của cày đất thuộc

2 Bộ phận lưỡi xới phía giữa của máy tạo rãnh trồng mía

Trong các công cụ làm đất thì lưỡi xới được phát triển mạnh từ những năm sáu mươi trở lại đây Lưỡi xới sâu có tác dụng xới sâu xẻ đất tạo điều kiện cho hai thái hai cày xoắn C0, C0’ làm việc thuận lợi hơn đồng thời tránh úng cục bộ và ngăn chặn dòng nước chảy ngầm rửa trôi

2.1 Chọn góc nâng của lưỡi xới

Mũi lưỡi xới không lật ta coi như một mũi nêm phẳng, được đặt nghiêng so với mặt phẳng nằm ngang một góc α Góc này ảnh hưởng lớn đến qua trình làm việc, chính vì vậy chọn góc này là phải rất phù hợp thì sẽ giảm được lực cản tới mức có thể Ta xét một phần tử đang nằm trên bề mặt làm việc của lưỡi xới Phân tích lực pháp tuyến Nthành hai thành phần tử tác động lên phần tử đất theo hai hướng: Hướng chuyển động của lưỡi xới và hướng sông song với mặt phẳng làm việc của nêm Ngoài lực pháp tuyến lưỡi xới còn tác động lên phần tử đất lực ma sát F Tổng hợp hai lực N và Fta có lực R, nghiêng so với pháp tuyến của bề mặt làm việc của lưỡi xới một góc ma sát φ

Hình H23 - Lực tác dụng lên phần tử đất tiếp xúc với bề mặt làm

việc của lưỡi xới.

 - Góc nâng của nêm;

 - Góc ma sát giữa đất và thép;

N - Phản lực của nêm tác dụng nên đất;

F - Lực ma sát của nêm của nêm tác dụng nêm tác dụng nên thỏi đất;

R - Hợp lực của N và F

P - Lực làm thỏi đất chuyển động cùng nêm;

T - Lực làm thỏi đất chuyển động song song với bề mặt làm việc của nêm;Phụ thuộc vào góc α có hai chế độ làm việc của nêm:

- Phần tử m sẽ vừa chuyển động cùng nêm vừa trượt trên mặt phẳng AC

- Phần tử m sẽ chỉ tham gia vào một chuyển động đó là trượt cùng AC

Để nêm làm việc theo chế độ đầu thì lực T phải lớn hơn lực ma sát F

) 2 (



Theo Trần Đức Tuấn ([21] - Trang 43) bằng thực nghiệm thì với góc α =

30o là hợp lí nhất và nó cho hiệu quả nhất

Biến dạng của đất dưới tác dụng của lưỡi xới phụ thuộc vào nhiều yếu tố tínhchất cơ lí, độ Èm của đất và trị số của góc làm việccủa mũi xới

Dưới tác dụng của mũi xới biến dạng của đất chia thành những chu kỳ,mỗi chu kỳ gồm hai giai đoạn:

- Giai đoạn một: (hình H24a).

Các phần tử đất bị nén và di chuyển theo hướng n – n’ vuông góc với mặt phẳng làm việc khi không có trượt và nghiêng một góc bằng góc ma sát với phương pháp tuyến của mạt phẳng làm việc khi có trượt

- Giai đoạn hai: (hình H24b)

Khi độ nén đạt tới giới hạn, xuất hiện trong đất sự trượt nghiêng một góc

so với đáy đối với đất có cơ lí tính trung bình và độ Èm thích hợp

Đối với đất á sét, đất sét có độ Èm cao và nhiều cỏ xuát hiện những kẽ nứttrước mũi nêm (hình H24c)

Đối với đất sét khô, nó bị phá vỡ thành từng mảng làm với đáy luống mộtgóc âm (hình H24d )

Hình H24 - Biến dạng của đất dưới tác dụng của nêm.

2.2 Vùng đất biến dạng dưới tác dụng của lưỡi xới

Hình H25 - Sơ đồ vùng đất biến dạng của đất dưới tác dụng của lưỡi xới

l - Kích thước vùng đất biến dạng trước lưỡi xới;

A - Kích thước vùng đất biến dạng bên cạnh lưỡi xới;