Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy băm rơm dọc trục năng suất 500 KGh

Việc nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy băm rơm ñể tận dụng các nguồn thức ăn rẻ tiền sẵn có phụ phế phẩm trong nông nghiệp ở ñịa phương, ñồng thời tăng khả năng lựa chọn các loại nguyên

Bộ giáo dục và đào tạo Trường đại học nông nghiệp hà nội

Bộ giáo dục và đào tạo

Trường đại học nông nghiệp hà nội

Lời cam đoan

Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn nay

là trung thực và ch−a hề đ−ợc sử dụng và bảo vệ một học vị nào

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này

đều đ−ợc cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đ−ợc chỉ rõ nguồn gốc

Hà Nội, ngày 05 tháng 05 năm 2014 Tác giả

Lê Văn An

Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới gia đình và Tiến sĩ Đậu Thế Nhu, người đH tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài nghiên cứu này Tôi xin chân thành cảm ơn Tiến sĩ Nguyễn Thanh Hải cùng tập thể các thầy giáo, cô giáo trong bộ môn Thiết bị bảo quản – Khoa Cơ điện – Trường

Đại học Nông nghiệp Hà Nội

Tôi xin chân thành cảm ơn lHnh đạo, các bộ công nhân viên Trung tâm chuyển giao công nghệ và Tư vấn đầu tư – Viện cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch đH tạo điều kiện cho tôi trong quá trình thực hiện đề tài Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 05 tháng 05 năm 2014

Tác giả

Lê Văn An

MỤC LỤC

Trang

Lời cam ñoan i

Lời cảm ơn ii

Mục lục iii

Danh mục các chữ viết tắt vi

Danh mục hình ix

Danh mục bảng x

ðẶT VẤN ðỀ 1

Chương 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 3

1.1 Khái quát tình hình rơm rạ trong nước và thế giới 3

1.2 Khái quát tình hình chăn nuôi và thức ăn chăn nuôi cho ñại gia súc ở Việt nam và thế giới 5

1.2.1 Khái quát tình hình chăn nuôi và thức ăn chăn nuôi cho ñại gia súc trên thế giới 5

1.2.2 Khái quát tình hình chăn nuôi và thức ăn chăn nuôi cho ñại gia súc trong nước 7

1.3 Tình hình nghiên cứu và sử dụng máy băm rơm trong nước và trên thế giới 10

1.3.1 Tình hình nghiên cứu và sử dụng máy băm rơm rạ, cỏ trong nước 10

1.3.2 Tình hình nghiên cứu và sử dụng máy băm rơm trên thế giới 15

1.4 Lựa chọn nguyên lý 21

1.4.1 Bộ phận băm rơm 21

1.5 Xác ñịnh các thông số cần nghiên cứu 23

Chương 2: ðỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27

2.1 ðối tượng nghiên cứu 27

2.2 Phương pháp nghiên cứu 28

2.2.1 Phương pháp xác ñịnh hệ số ma sát của rơm 28

2.2.2 Phương pháp xác ñịnh lực cản cắt của rơm 29

2.2.3 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm ñơn yếu tố 32

2.2.4 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm ña yếu tố 33

2.2.5 Phương pháp xử lý và gia công số liệu thực nghiệm 39

2.3 Phương pháp xác ñịnh các thông số ra của quá trình băm 40

2.3.1 Phương pháp xác ñịnh chi phí năng lượng riêng 40

2.3.2 Phương pháp xác ñịnh chất lượng của sản phẩm băm 40

Chương 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ LÀM VIỆC CỦA MÁY BĂM RƠM DỌC TRỤC 42

3.1 Cơ sở vật lý của quá trình cắt thái [3] 42

3.2 Các yếu tố ảnh hưởng ñến quá trình cắt thái bằng lưỡi dao 43

3.2.1 Áp suất riêng q (N/cm) của cạnh sắc lưỡi dao trên vật thái 43

3.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng chính của dao thái 44

3.2.3 ðiều kiện trượt của lưỡi dao trên vật thái 46

3.3 Nghiên cứu các lực tác dụng giữa dao và rơm 48

3.4 Tính toán, lựa chọn các thông số làm việc 51

3.4.1 Tính toán, lựa chọn một số thông số của bộ phận băm 52

3.4.2 Tính toán lựa chọn bộ phận trống quay 53

3.4.3 Tính toán lựa chọn sơ bộ ñộng cơ 54

Chương 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 56

4.1 Vật liệu và dụng cụ thí nghiệm 56

4.1.1 Vật liệu và ñiều kiện thí nghiệm 56

4.1.2 Dụng cụ thí nghiệm 56

4.2 Kết quả nghiên cứu thực nghiệm ñơn yếu tố .57

4.2.1 Ảnh hưởng của tốc ñộ trục quay tới các thông số ra 59

4.2.2 Ảnh hưởng của lượng cấp liệu tới các thông số ra 62

4.2.3 Ảnh hưởng của bước xoắn tới các thông số ra (h) 64

4.3 Kết quả nghiên cứu xác ñịnh các thông số tối ưu của máy băm rơm dọc trục bằng phương pháp qui hoạch hoá thực nghiệm ña yếu tố 67

4.3.1 Kết quả thu thập số liệu thí nghiệm, xử lý ñồng nhất phương sai 69

4.3.2 Kết quả xác ñịnh mô hình hồi qui quy hoạch hoá thực nghiệm (QHHTN) ña yếu tố cho hàm Y1 71

4.3.3 Kết quả xác ñịnh mô hình hồi qui quy hoạch hoá thực nghiệm (QHHTN) ña yếu tố cho hàm Y2 76

4.3.4 Giải bài toán tối ưu bằng phương pháp thương lượng có ñiều kiện .80

KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 82

Kết luận 82

ðề nghị 82

TÀI LIỆU THAM KHẢO 83

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

ntr Tốc ñộ quay của trục Vg/ph

h Bước xoắn dẫn hướng mm

ltb Chiều dài trung bình ñoạn băm mm

Ne Chi phí năng lượng riêng kWh/tấn

y Giá trị trung bình thông số ra ở ñiểm thứ i

S2tn Phương sai thí nghiệm

S2yt Phương sai yếu tố

F Chuẩn Fisher tính toán

Fb Chuẩn Fisher tra bảng

G Chuẩn Kohren tính toán

Gb Chuẩn Kohren tra bảng

S2imax Phương sai thí nghiệm lớn nhất trong số các S2i

x1 Mã hoá của lượng cấp liệu Tấn/h

x2 Mã hoá của tốc ñộ trục quay v/p

x3 Mã hoá của bước xoắn cánh dẫn mm

Y1 Mã hoá của hàm chiều dài trung bình ñoạn băm mm

Y2 Mã hoá của hàm chi phí năng lượng riêng kWh/tấn

xi Giá trị mã hoá của yếu tố thứ i

Xi Giá trị thực của yếu tố thứ i

X oi Giá trị thực mức cơ sở của yếu tố thứ i

εi Khoảng biến thiên của yếu tố thứ i

σ Góc mài dao của lưỡi dao °

S Chiều dày cạnh sắc lưỡi dao mm

σc Ứng suất cắt của vật thái

ε Hệ số trượt

Sr Diện tích ñáy của kiện rơm m2

ρr Khối lượng riêng kiện rơm kg/m3

Kr Hệ số ñánh giá ñộ trượt của thùng và kiện rơm

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Thành phần hoá học và giá trị dinh dưỡng của một số

loại thức ăn cho gia súc 4

Bảng 1.2: Số lượng ñầu gia súc của nước ta năm 2009 7

Bảng 1.3: Số lượng gia súc lớn (ñại gia súc) qua các năm 8

Bảng 1.4: Số lượng bò phân theo vùng 8

Bảng 1.5: Số lượng trâu phân theo vùng 9

Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của máy băm rơm dọc trục MBR 2013 28

Bảng 2.2 Hệ số ma sát của rơm khô với rơm và thép 29

Bảng 4.1 Tính năng kỹ thuật của các thiết bị, dụng cụ ño lường thử nghiệm 57

Bảng 4.2 Kết quả thử nghiệm máy khi thay ñổi vận tốc quay của trục máy 60

Bảng 4.3 Kết quả thử nghiệm máy khi thay ñổi chiều dày cấp liệu 62

Bảng 4.4 Kết quả thử nghiệm máy khi thay ñổi bước xoắn của cánh dẫn hướng 65

Bảng 4.5 Sự biến thiên các thông số nghiên cứu 68

Bảng 4.6 Ma trận thí nghiệm 68

Bảng 4.7 Ma trận kết quả thí nghiệm hàm Y1 70

Bảng 4.8 Ma trận kết quả thí nghiệm hàm Y2 71

Bảng 4.9 Ma trận kết quả tính toán và xử lý số liệu với hàm Y1 72

Bảng 4.10 Ma trận kết quả tính toán và xử lý số liệu với hàm Y2 76

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Máy thái cỏ dạng ñĩa 11

Hình 1.2: Máy thái cỏ dạng trống 13

Hình 1.3 Máy băm rơm năng suất 100kg/h 15

Hình 1.4 Máy băm rơm - cỏ khô dạng trống 17

Hình 1.5 Máy băm rơm dạng ñĩa (Renn-Canada) 19

Hình 1.6: Máy băm rơm khô dạng liên hoàn 20

Hình 1.7 Máy băm dạng ñĩa 21

Hình 1.8 Máy băm dạng trống ñập 23

Hình 2.1: Máy băm rơm dọc trục MBR 2013 27

Hình 2.2 Dụng cụ Giêlilốpski 29

Hình 2.3 Sơ ñồ nguyên lý hệ thống ño, truyền và lưu giữ dữ liệu về lực cản cắt 30

Hình 2.4 Bộ phận giữ rơm ñể cắt 30

Hình 2.5 Lực cản của rơm khi cắt 32

Hình 3.1 Tác dụng cắt thái của lưỡi dao 42

Hình 3.2 ðồ thị phụ thuộc lực cắt thái R vào ñộ dịch chuyển S của V.P Gơriatkin 43

Hình 3.3 Cạnh sắc lưỡi dao 44

Hình 3.4 Góc cắt thái 45

Hình 3.5 ðồ thị phụ thuộc của lực cắt với ñộ thái sâu l 46

Hình 3.6 ðồ thị phụ thuộc của áp suất cắt thái riêng và vận tốc dao thái 46

Hình 3.7 Vận tốc của ñiểm M trên cạnh sắc lưỡi dao AB 47

Hình 3.8 Cấu tạo của lưỡi cắt rơm 48

Hình 3.9 Các lực tác dụng lên lưỡi dao và vật thái 48

Hình 3.10 Nguyên lý làm việc của máy băm rơm dọc trục 51

Hình 3.11 Sơ ñồ khối nguyên lý làm việc của máy băm 52

Hình 3.12 Cấu tạo của lưỡi dao 53

Hình 4.1 Một số hình ảnh thử nghiệm máy 59

Hình 4.2 Môí quan hệ giữa chiều dài trung bình ñoạn băm và ntr (n-l) 61

Hình 4.3 Mối quan hệ giữa chi phí năng lượng riêng và ntr .61

Hình 4.4 Mối quan hệ giữa chiều dài trung bình của ñoạn băm và lượng cấp liệu 63

Hình 4.5 Mối quan hệ giữa chi phí năng lượng riêng và lượng cấp liệu 64

Hình 4.6 Mối quan hệ giữa bước xoắn và chiều dài trung bình ñoạn băm 66

Hình 4.7 Mối quan hệ giữa bước xoắn và chi phí năng lượng riêng 67

ðẶT VẤN ðỀ

Rơm rạ là nguồn phế thải rất lớn trong nông nghiệp Việt Nam Trước ñây, nông dân tận dụng hết nguồn phế thải này ñể làm nhà, làm thức ăn cho gia súc, dùng ñể ñun nấu, nay những nhu cầu ấy không còn nhiều Cho nên khi thu hoạch lúa vào mùa mưa lượng rơm rạ không ñược thu gom dẫn ñến ô nhiễm môi trường, làm tắc kênh mương và sông ngòi Khi thu hoạch vào mùa khô ña số nông dân ñốt rơm, rạ gây lãng phí nguồn chất hữu cơ có thể sử dụng làm phân bón và toả ra một lượng khói lớn không những gây nhiễm môi trường nghiêm trọng, ảnh hưởng ñến sức khỏe người dân, mà còn là nguyên nhân gây tai nạn giao thông do bị hạn chế tầm nhìn Nguy hiểm nhất, ñây lại

là thời ñiểm lưu lượng người và phương tiện tham gia giao thông rất ñông (người nông dân thường ñốt rơm vào buổi chiều tối)

Từ kết quả ñiều tra cho thấy, ở Việt Nam hàng năm có khoảng 30 triệu tấn rơm và ñây là nguồn thức ăn thô quan trọng cho chăn nuôi trâu bò, ñặc biệt là vào mùa khô và mùa ñông, nhưng lượng rơm sử dụng hiện nay chưa nhiều, phần lớn ñốt ngoài ñồng ñể giải phóng mặt bằng ñồng ruộng ðây là một sự lãng phí rất lớn phụ phẩm trong nông nghiệp Mặt khác, nhu cầu rơm làm nguyên liệu trồng nấm và làm thức ăn chăn nuôi gia súc, ngày càng nhiều Do ñó, cần có những giải pháp hợp lý, ñể tận thu sử dụng rơm rạ góp phần tăng thu nhập cho nông dân trồng lúa ở Việt Nam

ðể việc sử dụng rơm có hiệu quả, các nước phát triển ñều quan tâm trước hết tới việc cơ giới hoá việc thu gom, vận chuyển và bảo quản rơm Ở nước ta hiện nay, việc xử lý và sử dụng rơm chưa ñược quan tâm ñúng mức, còn mang tính tự phát, việc thu gom và bảo quản rơm rạ trên ñồng hoàn toàn bằng phương pháp thủ công nên tốn nhiều thời gian, công sức và giá trị kinh

tế không cao

Việc nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy băm rơm ñể tận dụng các nguồn thức ăn rẻ tiền sẵn có (phụ phế phẩm trong nông nghiệp) ở ñịa phương, ñồng thời tăng khả năng lựa chọn các loại nguyên liệu thức ăn khác nhau cho gia súc và làm nguyên liệu trồng nấm Việc ứng dụng công nghệ tiên tiến, phù

hợp sẽ giải quyết những khó khăn nói trên ñồng thời giải phóng sức lao ñộng cho con người

ðể ñáp ứng cho các mô hình sản suất tận dụng rơm, trấu phục vụ cho các cơ sở chăn nuôi, nuôi trồng nấm cần hoàn thiện, cải tiến, thiết kế mới các thiết bị tạo ra các thiết bị phù hợp với ñiều kiện của Việt Nam

Chính vì vậy, việc nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy băm rơm là rất cần thiết ñể mang lại hiệu quả kinh tế xã hội góp phần công nghiệp hoá nông

nghiệp, nông thôn

ðể ñáp ứng nhu cầu trên chúng tôi ñề xuất phương án cắt rơm nhiều lần bằng cách bố trí nhiều lớp dao cắt trên một trống dài Quá trình cắt, vận chuyển dọc trục của rơm tương tự như máy ñập lúa dọc trục

Trên cơ sở những phân tích ở trên chúng tôi ñề xuất ñề tài “Nghiên

cứu thiết kế, chế tạo máy băm rơm dọc trục năng suất 500 kg/giờ “

Mục tiêu của ñề tài là:

1 Lựa chọn ñược nguyên lý làm việc của máy băm rơm dọc trục

2 Nghiên cứu xác ñịnh ñược một số thông số làm việc làm cơ sở cho việc thiết kế máy băm rơm dọc trục

3 Vận dụng các thông số ñã xác ñịnh vào chế tạo máy băm rơm dọc trục.

Chương 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

1.1 Khái quát tình hình rơm rạ trong nước và thế giới

Rơm lúa ñược sử dụng phổ biến trong chăn nuôi trâu bò ở các nước nhiệt ñới, ở Thái Lan có 75% rơm lúa nương rẫy và 82% rơm lúa nước ñược

sử dụng cho chăn nuôi Bangladesh tỷ lệ này là 47%, Việt Nam hàng năm có khoảng 30 triệu tấn rơm và ñây là nguồn thức ăn thô quan trọng cho chăn nuôi trâu bò, ñặc biệt là vào mùa khô và mùa ñông

Tuy nhiên, giá trị dinh dưỡng của rơm thấp, nhất là rơm mới thu hoạch trong mùa mưa, vận chuyển rơm cũng rất cồng kềnh Cho nên, việc chế biến rơm mang lại hiệu quả trong chăn nuôi gia súc nhai lại là rất cần thiết, ước tính hiện nay có hơn 70% số hộ chăn nuôi sử dụng rơm cho trâu bò, ñặc biệt

là vào mùa khô (miền Nam) và vào mùa ñông (miền Bắc) [6]

Theo nghiên cứu của các nhà khoa học Viện chăn nuôi quốc gia [15] ñưa ra thành phần hoá học và giá trị dinh dưỡng của một số loại thức ăn cho gia súc như bảng 1.1:

Kết quả trên cho thấy rơm khô có năng lượng trao ñổi (Kcal/kg) không lớn do vậy việc sử dụng rơm khô làm thức ăn chăn nuôi bò ñược nghiên cứu

và sử dụng theo hai phương pháp chủ yếu là:

- Sử dụng rơm trực tiếp làm thức ăn thô:

Rơm khô ñược cho ăn trực tiếp hoặc băm nhỏ trộn với cỏ tươi băm nhỏ, cám tổng hợp, rỉ mật, men bia tạo thành thức ăn tổng hợp theo khẩu phần (hay còn gọi là thức ăn MTR) Với 1 con bò ñang vắt sữa, khẩu phần ăn trong khoảng 20 - 25kg/ngày trong ñó rơm - cỏ khô thường chiếm 10 - 15% ðây là một phưong pháp chăn nuôi tiên tiến ñã ñược các nước có nền chăn nuôi phát triển áp dụng rất hiệu quả

- Xử lý rơm bằng phương pháp urê

Việc sử dụng rơm khô làm thức ăn cho bò có giá trị dinh dưỡng thấp (ít protein, khoáng chất và gluxit dễ lên men), tỷ lệ tiêu hoá thấp do chất xơ trong rơm khó tiêu Vì vậy các nhà khoa học chăn nuôi ở nước ta dùng phương pháp xử lý rơm bằng urê Từ những năm 1990 ñến nay ñã có nhiều công trình nghiên cứu theo hướng này của Viện Chăn nuôi, Viện Thú y, Trường ðHNN Hà Nội, ðH Nông Lâm Huế với các kết quả chính là:

Bảng 1.1 Thành phần hoá học và giá trị dinh dưỡng của một số loại thức ăn cho gia súc

(%) Trong vật chất khô Loại

Thức

ăn

Vật chất khô (%)

Protin (%)

ðường tan (%)

Tỷ lệ tiêu hoá chất hữu cơ (DOM) (%)

Năng lượng trao ñổi (ME) (Kcal/Kg)

Cỏ mật 18,2 11,1 - 47,2 1787

Cỏ voi

tươi 15,8 14,4 7,8 56,0 1977

Cỏ voi ủ 24,1 6,6 - 45,0 2073 Thân ngô

tươi 14,0 12,0 2,7 54,0 2420 Ngọn mía 21,5 3,3 8,9 35,7 1942 Rơm 93,4 4,9 2,5 44,4 1532

+ Kết quả xử lý rơm với urê công thức 2,5 kg urê, 0,5 kg vôi, 100 lít nước, 100 kg rơm khô ñể chăn nuôi bò thịt ñạt hiệu quả tăng trọng cao hơn ñối chứng 23,7%

+ đã nghiên cứu ựánh giá các chỉ tiêu thức ăn của rơm xử lý urê (tỷ lệ 3

- 5% cho thấy hàm lượng xơ thô, NDF, ADF và lignin trong rơm giảm ựáng

kể, tỷ lệ tiêu hoá tăng 39,3% so với ựối chứng

+ Kết quả xử lý rơm bằng urê tỷ lệ 4% ựã làm tăng hàm lượng Protein thô và giảm hàm lượng NDF, hemicelluloza

+ Ứng dụng phương pháp xử lý urê ở ựiều kiện nông hộ cho thấy xử lý urê làm tăng giá trị nuôi dưỡng và tốc ựộ sinh trưởng của bò

- Xử lý rơm bằng vi sinh (ủ lên men)

Việc sử dụng các chủng vi khuẩn L plantarum, L fermentum ựể lên men rơm lúa ựã làm tăng ựáng kể chất lượng của rơm lúa và kéo dài thời gian bảo quản Nhưng việc lên men rơm lúa bằng vi sinh vật mới chỉ ựược thực hiện ở các trang trại nhỏ lẻ bằng cách dùng túi nilông buộc kắn và các vi sinh vật có sẵn trên nguyên liệu ựể lên men điều này ựã khiến cho các sản phẩm tạo ra không giữ ựược lâu Chắnh vì vậy, việc nghiên cứu sử dụng biện pháp cấy giống thuần chủng ựể nâng cao chất lượng của quá trình ủ chua rơm nguyên liệu dùng làm thức ăn cho gia súc là việc làm hết sức cần thiết

Rơm rạ ngoài việc dùng thức ăn cho lĩnh vực chăn nuôi thì nó còn ựược dùng trong ngành nông nghiệp như: Xử lý rơm rạ làm phân bón cho cây trồng, trong quá trình gieo mạ thãm và ựược ứng dụng ựể trồng nấm

1.2 Khái quát tình hình chăn nuôi và thức ăn chăn nuôi cho ựại gia súc

ở Việt nam và thế giới

1.2.1 Khái quát tình hình chăn nuôi và thức ăn chăn nuôi cho ựại gia súc trên thế giới

Hiện nay thức ăn gia cầm chiếm tỷ lệ cao nhất : 38%, tiếp ựó là thức ăn cho lợn: 32%, thức ăn cho bò sữa: 17%, thức ăn cho bò thịt: 7%, còn thức ăn cho thủy sản và các vật nuôi khác chiếm 6% Có khoảng 3500 nhà máy sản

xuất thức ăn chăn nuôi công suất lớn trên thế giới ñảm nhận sản xuất trên 80% sản lượng thức ăn chăn nuôi toàn cầu

Thức ăn công nghiệp tiết kiệm ñược 40-48% nguyên liệu so với thức ăn truyền thống Do ñó các nước ñầu tư khá lớn trong loại hình chế biến này Theo tổ chức FAO ñã xác ñịnh có 3 tổ chức chăn nuôi chính: Hệ thống công nghiệp, hệ thống hỗn hợp và hệ thống chăn thả

Hệ thống chăn nuôi công nghiệp là những hệ thống các vật nuôi ñược tách khỏi môi trường chăn nuôi tự nhiên, toàn bộ thức ăn, nước uống do con người cung cấp và có hệ thống thu gom chất thải Các hệ thống này cung cấp trên 50% thịt lơn và thịt gia cầm toàn cầu, 10% thịt bò và cừu

Hệ thống hỗn hợp, là hệ thống trang trại trong ñó có cả sản xuất trồng trọt và chăn nuôi ðây là hệ thống cung cấp 54% lượng thịt, 90% lượng sữa cho toàn thế giới ðây cũng là hệ thống chủ yếu chăn nuôi nhỏ lẽ ở các nước ñang phát triển

Hệ thống chăn thả là hệ thống chăn nuôi mà trên 90% thức ăn cho vật nuôi ñược cung cấp từ ñồng cỏ, bãi chăn thả dưới 10% còn lại ñược cung cấp từ các cơ sở khác Các hệ thống này chỉ cung cấp ñược cho thế giới 9% tổng sản phẩm thịt toàn cầu, nhưng là nguồn thu nhập chính của trên 20 triệu gia ñình trên thế giới

Trên thế giới từ phế phụ phẩm nông nghiệp (rơm, rạ, thân cây ngô khô, lõi ngô v.v ) người ta chế biến 2 dạng thức ăn cho ñại gia súc nói chung và cho trâu, bò nói riêng như sau:

+ Rơm, rạ, thân cây ngô khô băm, nghiền nhỏ ñến kích thước 2 – 5cm

ñể làm thức ăn trực tiếp cho trâu, bò Ở dạng này có hai cách sử dụng:

- Băm, nghiền nhỏ ñến ñâu trộn với rỉ ñường và các phụ gia khác và cho trâu bò ăn liền Với các này thường sử dụng 2 thiết bị chính là máy nghiền và máy trộn Thường các máy này là các máy di ñộng và máy trộn

thường ñi liền với thiết bị rải thức ăn vào máng ăn, tức trộn ñến ñâu rải vào máng ăn ñến ñó

- Băm, nghiền nhỏ sau ñó ñưa vào bảo quản trong kho hoặc các bể chứa Khi sử dụng bằng các máy trộn di ñộng kết hợp với thiết bị rải thức ăn vào máng ăn ñến lấy thức ăn, trộn ñều với các phụ gia khác và rải vào các máng ăn cho trâu, bò

1.2.2 Khái quát tình hình chăn nuôi và thức ăn chăn nuôi cho ñại gia súc trong nước

Phát triển chăn nuôi theo hướng tập trung và chuyên môn hóa cao là một trong những nội dung quan trọng trong quá trình công nghiệp hóa sản xuất nông nghiệp của nước ta trong thời kỳ phát triển mới Việt Nam là một trong 10 quốc gia có mật ñộ dân số cao nhất thế giới (khoảng 260 người/km2) Nhu cầu thực phẩm trong ñiều kiện dân số tăng và ñời sống ngày càng ñược nâng cao ñã và ñang ñặt ra cho các nhà quản lý nông nghiệp phải nhanh chong hiện ñại hóa sản xuất nông nghiệp Trong khi diện tích dành cho sản xuất nông nghiệp ngày càng giảm do phát triển ño thị, công nghiệp, giao thông và các công trình dịch vụ khác, phát triển chăn nuôi theo hướng tập trung, nâng cao quy mô là xu thế tất yếu nhằm nâng cao năng xuất và chất lượng thịt, trứng, sữa cung cấp cho nhân dân và cho xuất khẩu

Bảng 1.2: Số lượng ñầu gia súc của nước ta năm 2009

trung du miền núi phía Bắc, duyên hải miền Trung và Tây Nguyên Ngoài ra còn một lượng ñáng kể dề, cừu và ngựa Như vậy nếu tính trung bình một con trâu hoặc bò dùng hết khoảng 5 - 6 kg thức ăn thô/ngày thì hàng năm cần khoảng 15 - 17 triệu tấn thức ăn thô Tuy nhiên hiện ngành chăn nuôi ñại gia súc chủ yếu mang tính tận dụng thức ăn là chính, còn thức ăn chế biến công nghiệp hiện chiểm một tỉ lệ rất thấp trong khi hàng năm một lượng rất lớn phế phụ phẩm nông nghiệp (rơm, rạ, thân cây ngô, khoai lang v.v ) phải bỏ

ñi, gây lãng phí và ô nhiễm môi trường

Bảng 1.3: Số lượng gia súc lớn (ñại gia súc) qua các năm

ðơn vị: Nghìn con (Theo Tổng cục thống kê)

phía Bắc 1.088,8 1.058,9 1.031,7 993,7 924,7 904,6 Bắc Trung Bộ và 2.825,5 2.619,0 2.489,7 2.336,9 2.144,9 2.103,6

Duyên hải M.Trung

Tây Nguyên 756,3 721,3 716,9 694,9 689,0 657,2 đông Nam Bộ 541,6 495,1 473,4 440,0 408,9 382,5 đồng bằng sông Cửu

Long 689,6 713,5 696,6 691,1 665,7 629,1

Theo Tổng cục thống kê Bảng 1.5: Số lượng trâu phân theo vùng đơn vị: Nghìn con

Trung du và miền núi phắa Bắc 1.697,2 1.624,4 1.626,3 1.618,2 1.506,2 1.453,6

Bắc Trung Bộ và Duyên hải

M.Trung 931,9 908,9 893,6 889,8 855,7 839,0 Tây Nguyên 84,7 88,6 89,8 94,2 90,7 91,6

có công suất từ 5000 Ờ 10000 tấn/năm do nhập khẩu hoặc chế tạo trong nước Các doanh nghiệp lớn chiếm 65% thị phần trong ngành sản xuất thức ăn chăn nuôi, nhưng có rất nhiều doanh nghiệp có quy mô vừa và nhỏ cũng ựang hoạt ựộng trong lĩnh vực này Sức ép ựè nặng lên các doanh nghiệp vừa và nhỏ trong nước ựể duy trì ựược khả năng cạnh tranh

Nguyên nhân dẫn ñến năng lực cạnh tranh thấp của các doanh nghiệp sản xuất thức ăn vừa và nhỏ trên thị trường là do thiết bị cũ, công nghệ lạc hậu, chất lượng sản phẩm chưa cao ðể ñẩy mạnh tốc ñộ phát triển ngành chăn nuôi Việt Nam cần phát triển quy mô sản xuất của các doanh nghiệp sản xuất thức ăn chăn nuôi vừa và nhỏ theo hướng ñầu tư ñược thiết bị hiện ñại với vốn ñầu tư nhỏ, tiết kiệm ñược chi phí năng lượng, ñồng thời ñảm bảo ñược tỷ lệ dinh dưỡng thức ăn trong mỗi kg sản phẩm, ñây cũng là hướng mà

ñề tài quan tâm

1.3 Tình hình nghiên cứu và sử dụng máy băm rơm trong nước và trên thế giới

1.3.1 Tình hình nghiên cứu và sử dụng máy băm rơm rạ, cỏ trong nước

Việc ñưa công nghệ cao vào phục vụ chăn nuôi bò là hữu ích, nhưng cần có sự phát triển ñồng bộ về công nghệ và thiết bị phục vụ công nghệ mới ñạt ñược hiệu quả sử dụng công nghệ mới trong chăn nuôi

Việt Nam là một nước nông nghiệp, ngoài những sản phẩm chính tạo ra

từ ngành nông nghiệp thì hàng năm một lượng lớn (30 triệu tấn rơm) phụ phế phẩm nông nghiệp (như rơm rạ, vỏ ñậu ñỗ, bã mía, ) ñược sử dụng trong chế biến làm phân bón, thức ăn gia súc, sản xuất ñiện, làm ván nhân tạo Nhiều

cơ sở ñã nắm bắt, sử dụng nguồn nguyên liệu phụ phẩm vô tận này cho nhu cầu sản xuất của mình mang lại hiệu quả cao

Việc chế biến, xử lý trước khi sử dụng có ý nghĩa quan trọng khi mà nguồn phế thải ñược xem là bỏ ñi có thể ñược tận dụng một cách có hiệu quả làm thức ăn cho gia súc ðặc biệt trong nghiên cứu chế biến, xử lý nguyên liệu thức ăn cho gia súc nhai lại thì vấn ñề chế biến ñể tận dụng các phụ phế phẩm cần ñược quan tâm

Một số cơ sở tự trang bị cho mình những thiết bị nhập ngoại như (Viện Di truyền Nông nghiệp (nhập máy từ Trung Quốc), ) băm rơm rạ làm nguyên liệu trồng nấm với giá thành cao (60 triệu) Máy làm việc theo nguyên lý dạng ñĩa Các máy sử dụng trong chế biến thức ăn cho gia súc hiện nay chủ yếu

là máy thái các loại thức ăn thô xanh (nguyên liệu ở dạng tươi) như:

Máy thái cỏ (CT1, CT2, CT5) do Viện Cơ ñiện Nông nghiệp và Công

nghệ sau thu hoạch thiết kế chế tạo (dạng ñĩa): (Hình 1.1) chủ yếu là thái cỏ

voi cho bò, làm thức ăn ủ chua năng suất 5 tấn/giờ và một số các máy thái cỏ

cỡ nhỏ máy làm việc trên nguyên lý dạng ñĩa lắp từ 2 - 4 dao dạng thẳng có lắp bánh ñà hoặc lấy trọng lượng của ñĩa làm bánh ñà.

Hình 1.1: Máy thái cỏ dạng ñĩa Máy thái cỏ CT5 có các thông số kỹ thuật [7]:

- ðường kính rô to thái: 900 mm

- Tốc ñộ quay của rô to thái: 500 vg/ph

- Chi phí năng lượng riêng: 2,1 kWh/t

- ðộ dài ñoạn thái: 30-150 mm

Mẫu máy thái CT5 có nhiều ưu ñiểm: năng suất cao, chất lượng thái tốt,

bộ phận cấp liệu an toàn, các thông số làm việc phù hợp với ñiều kiện chế tạo trong nước Máy có nhược ñiểm là không thái ñược cỏ khô

Máy thái cỏ của Công ty Cơ khí Nam Hồng (dạng trống có lô nén): máy

có bộ phận chính là trống tròn trên lắp 4 - 6 dao thẳng làm việc nguyên lý chặt

bổ nên gây ra xung ñộng lớn nên ñộ bền của các chi tiết cần ñược tính toán

kỹ, chi phí năng lượng cao ñiều ñó cũng một phần nâng giá thiết bị cao hơn so

với loại khác cùng năng suất (Hình 1.2a)

Máy thái cỏ dạng trống (dao thẳng) Công ty Cơ khí Nam Hà chế tạo

(Hình 1.2b) Máy có năng suất 400 kg/giờ, với loại máy này chủ yếu thái cỏ

tươi do kết cấu dao thẳng lắp song song với trục máy nên khi làm việc gây ra xung ñộng rất lớn ñiều ñó ảnh hưởng tới ñộ bền của các chi tiết, kết cấu máy

và chi phí năng lượng lớn hơn so với các máy cùng năng suất

Hình 1.2a

Hình 1.2: Máy thái cỏ dạng trống Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội ñã chế tạo máy thái rơm rạ tươi với ñộ ẩm (65 - 85%) theo nguyên lý ñĩa lắp dao cong Theo tìm hiểu kết cấu máy việc lắp dao cong trên ñĩa ñể ñảm bảo ñược góc cắt trước khác 0

và duy trì ñược khe hở giữa lưỡi dao và tấm kê nhỏ thì mặt dao là một hình cong 3 chiều rất khó chế tạo ðể ñơn giản trong việc chế tạo có thể sử dụng loại dao phẳng nhưng khi ñó các dao phải ñược lắp với góc ñặt trước bằng không.Trong trường hợp này khi làm việc lớp nguyên liệu sẽ tỳ vào mặt trước của dao gây nên chi phí năng lượng cao và mài mòn dao nhanh ðể mài dao và căn chỉnh lại dao ñảm bảo khe hở làm việc là rất phức tạp (phải mài toàn bộ bề mặt trước của dao và thêm tấm lót ñệm)

Qua tìm hiểu với mẫu máy trên ñể làm việc với rơm - cỏ khô (ñộ ẩm 7 -

8 %) cần phải có cặp lô nén ép lớp nguyên liệu trước khi vào họng băm nguyên nhân chủ yếu là do ñặc ñiểm cơ lý của nguyên liệu Khác với các loại nguyên liệu khác như cỏ tươi, rơm, rạ tươi ra khô hiện nay thu hoạch qua máy ñập liên hoàn nên bị rối, dập rất mềm Khi sử dụng các máy (trong nước)

ñã nêu ở trên ñể cắt ñược triệt ñể thì khoảng cách giữa dao với tấm kê phải rất nhỏ, ñòi hỏi gia công có ñộ chính xác cao, có thể mài và căn chỉnh dao sau

Hình 1.2b

một thời gian làm việc ðiều này gây khó khăn cho việc chế tạo máy Khi máy làm việc rơm sẽ bị kéo cả cọng qua khe hở giữa dao và tầm kê mà không ñược cắt Ngoài ra với rơm rối việc ñảm bảo ñược quá trình cấp liệu nhằm duy trì ñộ ñồng ñều của sản phẩm cũng như chống kẹt tắc cho máy cũng cần ñược quan tâm Như vậy máy băm rơm rối cần thoả mãn các yêu cầu sau:

- Cần phải có bộ phận cấp ép rơm có khả năng truyền ñộng dễ dàng và

tự lựa ñược chiều cao của lớp vật liệu

- Việc bố trí dao phải tạo ñiều kiện căn chỉnh dễ dàng

- Góc dặt dao phải khác 0 ñể dao chỉ bị mòn ở ñầu lưỡi nhằm tạo ñiều kiện thuận lợi cho việc mài dao khi bị mòn

- Phải bố trí dao tạo việc cắt rơm có trượt ngoài việc giảm chi phí năng lượng còn phân bố ñều tải khi làm việc (ñể máy làm việc êm dịu)

- Vấn ñề về chuyền ñộng cho các bộ phận làm việc chính cũng ñược quan tâm

Viện cơ ñiện nông nghiệp & Công nghệ sau thu hoạch ñã thiết kế, chế tạo thành công máy băm rơm khô năng suất 100kg/h, máy làm việc theo

nguyên lý dạng trống dao thẳng lắp trên tấm bắt dao nghiêng (Hình 1.3)

Bộ phận cấp liệu sử dụng cặp lô quay ngược chiều nhau, lô chủ ñộng có tác dụng cuốn lớp nguyên liệu ép vào họng băm, lô bị ñộng nén ép lớp nguyên liệu theo ñộ dày yêu cầu trong quá trình làm việc khi gặp lực cản lớn (lớp nguyên liệu dày) lô bị ñộng có khả năng nâng lên ñể vượt lực cản vẫn ñảm bảo ñộ nén ép do sức căng của lò xo

Tấm kê ñược lắp cố ñịnh việc ñiều chỉnh khe hở giữa tấm kê với dao nhờ chuyển ñộng của dao trên các rãnh của tấm bắt dao và các ốc ñiều chỉnh lắp trên thanh chỉnh dao

Hình 1.3 Máy băm rơm năng suất 100kg/h

Máng cấp liệu bằng tay lắp nghiêng so với mặt phẳng nằm ngang một góc lớn hơn góc ma sát của vật liệu ñể lớp nguyên liệu khi nạp tự trượt vào bộ phận lô cấp ép

Máy có các thông số làm việc chính: ñường kính trống băm 350mm, tốc ñộ trống băm 700vg/ph, khe hở dao và tấm kê 0,5mm, kiểu dao thẳng lắp trên các tấm bắt dao nghiêng

ðây là mẫu máy băm rơm khô có nhiều ưu ñiểm: Kết cấu gọn nhẹ, chất lượng băm tốt, công nghệ chế tạo phù hợp với trình ñộ gia công cơ khí trong nước Máy có nhược ñiểm: không băm ñược rơm lô kiện

Tại nhà máy tinh bột sắn Intimex cũng ñã chế tạo ñược máy bơm cỏ voi dạng ñĩa ñể phục vụ chăn nuôi bò trong ñơn vị

1.3.2 Tình hình nghiên cứu và sử dụng máy băm rơm trên thế giới

Hiện nay ñã tồn tại nhiều loại máy băm rơm về mặt nguyên lý băm có thể chia thành các loại sau:

+ Máy băm rơm dạng ñĩa

+ Máy băm rơm dạng trống ñập, các dao lắp cố ñịnh, hướng cắt vưông góc với trục trống

+ Máy băm rơm dạng trống có dao lắp theo dọc của trống

ðối với nhiều nước trên thế giới, ñặc biệt là những nước công nghiệp phát triển như Tây Âu, Bắc Mỹ, Châu Úc hay các nước có nền sản xuất chăn nuôi hiện ñại như Israel từ lâu người ta ñã nghiên cứu các thông số làm việc

và ñưa vào ứng dụng trên nhiều kiểu máy băm rơm khô phục vụ chăn nuôi sử dụng một trong những dạng sau:

+ Dạng trống

+ Dạng ñĩa

+ Dạng lô

+ Dạng thùng quay kết hợp ñĩa cắt lắp lệch

- Kiểu máy băm dạng trống (Hình 1.4):

ðây là mẫu máy của Viện cơ ñiện nông nghiệp và công nghệ sau thu hoạch ñã thực hiện trong ñề tài máy băm rơm 100 kg/h Với sự cải tiến của trống dao, loại máy này có thể sửng dụng dao thẳng ñặt nghiêng

- Ưu ñiểm của loại máy này là:

+ Dao dễ chế tạo

+ Chất lượng cắt ñảm bảo

+ Chi phí năng lượng thấp

Tuy nhiên cũng như với loại băm ñĩa, do ñặc tính cơ lý của rơm, yêu cầu về khe hở của dao và tấm kê rất cao Với khe hở lớn, rơm sẽ bị rút và chiều dài sản phẩm sau khi cắt lớn, không ñảm bảo chất lượng

- Máy băm rơm dạng trống ñập

Loại máy này có kết cấu ñơn giản nhất Chỉ bao gồm 1 rô to có lắp các cánh có nhiệm vụ như là tấm kê Các dao cắt ñược lắp cố ñịnh trên vỏ máy vuông góc với trục quay của trống Cánh lắp trên ro to có thể ở dạng búa, hoặc dạng bản có cắt các khe hở Tùy theo loại vật liệu cắt (rơm tươi hay khô)

có thể lắp thêm một sàng, lưới bao nhằm ñảm bảo ñộ nhỏ của vật liệu ñược cắt Với rơm tươi ñiều này không cần thiết

Ưu ñiểm của nguyên lý này là ñơn giản, năng suất lớn Với máy loại sử dụng tấm bản có thể vận chuyển vật liệu ñi xa, tránh ñược chi phí vận chuyển lên xe, cào rơm thành ñống

Nhược ñiểm của loại này là do khe hở giữa búa và dao khá lớn nên rơm cắt không triệt ñể và với những vật liệu như rơm khô nên qua một chu kỳ cắt

ñộ dài của sản phẩm thường không ñảm bảo ñược yêu cầu

Những máy băm dạng này có trống băm ñược lắp các dao cong, dao thẳng Các thông số làm việc chính: tốc ñộ trống băm từ 350 - 800 vòng/phút

Hình 1.4 Máy băm rơm - cỏ khô dạng trống

Với những máy băm lắp dao thẳng gia công chế tạo ñơn giản, chi phí thấp, chi phí năng lượng cao, gây xung ñộng lớn, ñể khắc phục một phần người ta thiết kế các tấm bắt dao nghiêng một góc

Với máy băm lắp dao cong thì chế tạo phức tạp, chi phí cao nhưng giảm ñược chi phí về năng lượng khi băm dễ dàng hơn do ñảm bảo góc cắt trượt trên toàn bộ bề mặt lưỡi dao với lớp vật liệu

Nhược ñiểm của loại này lớp vật liệu có ñộ chặt không ñồng ñều nên khi

cắt có hiện tượng rơm bị kéo vào dẫn ñến ñộ dài sản phẩm sau thái không ñều

ðể khắc phục người ta sử dụng các lô cuốn có nhiệm vụ cung cấp và ép rơm thành lớp nguyên liệu mỏng theo yâu cầu trước khi ñưa vào băm Những máy này có ưu ñiểm do rơm ñã ñược ép mỏng có ñộ chặt tương ñối ñồng ñều nên việc băm ñược dễ dàng, sản phẩm có ñộ dài tương ñối ñồng ñều nhưng chi phí năng lượng cao, bộ phận cấp liệu ñược chế tạo phức tạp gồm cụm lô nén và ép rơm vào họng thái, băng tải xích ñưa tải rơm ñến cụm lô nén, ép Với các máy năng suất lớn người ta lắp thêm cơ cấu cấp liệu tự ñộng có khả năng ñiều chỉnh lượng nguyên liệu cấp trong quá trình máy vận hành, cơ cấu ñiều chỉnh khe hở giữa dao và tấm kê bằng hệ thống thuỷ lực kết hợp cảm biến ñể luôn ñảm bảo cho khe hở trong quả trình làm việc Ngoài ra ñể tăng khả năng vung xa của sản phẩm theo yêu cầu cụ thể máy ñược thiết kế có bộ phận quạt thổi ñể vận chuyển sản phẩm

Ưu ñiểm chính của loại này là chi phí năng lượng thấp, chế tạo các máy năng suất lớn với kết cấu nhỏ gọn, bộ phận truyền và dẫn ñộng không quá phức tạp Tuy nhiên ñể gia công các dao băm ñòi hỏi công nghệ và chi phí cao, khả năng vung xa kém ñối với các máy năng suất nhỏ

- Kiểu máy băm rơm dạng ñĩa (hình 1.5) có các thông số làm việc: bộ

phận bắt dao băm là 1 ñĩa, trên ñó bố trí từ 2 ñến 4 dao dạng cong hình lưỡi liềm hoặc dao thẳng ñược lắp ñối xứng nhau hay dao cách dao một góc ñều nhau thuận lợi cho khả năng thay ñổi số dao làm việc (cách lắp ñối xứng) và với các máy băm dạng ñĩa thì ñĩa dao vừa có tác dụng là tấm liên kết bắt dao vừa làm bánh ñà (máy năng suất nhỏ)

Về mặt chất lượng sản phẩm loại máy băm rơm dạng ñĩa là loại có ưu thế nhất Do có thể căn chỉnh dao dễ dàng, nên khe hở dao có thể ñạt ñược khoảng cách giữa dao và tấm kê nhỏ nhất nên giảm thiểu ñược việc rút rơm

từ ñó chiều dài ñoạn băm duy trì ñược theo yêu cầu khá ổn ñịnh Ngoài ra việc thay ñổi góc cắt trượt với các loại dao thẳng cũng dễ dàng nên chi phí năng lượng cũng thấp hơn Một ưu ñiểm nữa của loại máy này là có thể vung xa ñược vật liệu cắt khi gắn các tấm cánh trên ñĩa tạo ra lòng gió ñẩy vật liệu ñi xa

Nhược ñiểm của các máy theo nguyên lý này là năng suất thấp, khó bố trí cửa cấp liệu ðể tăng bề rộng cấp liệu cần tăng ñường kính ñĩa cắt, làm máy có kích thước cồng kềnh Với máy năng suất cao trong thực tế ít sử dụng nguyên lý này

Hình 1.5 Máy băm rơm dạng ñĩa (Renn-Canada)

- Liên hợp máy:

Các liên hợp máy thu hoạch rơm sử dụng nguyên lý băm cắt dạng trống, dao cong có bộ phận cuốn và nén ép ñưa vào bộ phận băm rơm sau khi băm nhỏ ñược ñưa vào các xe chứa Vì tính chất liên hoàn và làm việc với tốc ñộ

cao nên các bộ phận làm việc ñược gia công có ñộ chính xác rất cao (hình 1.6)

Ưu ñiểm: phù hợp với các nước có nền nông nghiệp phát triển và cơ giới hoá cao sử dụng cho những nông trại có quy mô lớn, tính ñồng bộ cao Nhược ñiểm: Máy có cấu tạo phức tạp, cồng kềnh , chế tạo phức tạp giá thành rất cao.

Hình 1.6 Máy băm rơm khô dạng liên hoàn

+ Máy băm rơm dạng ñĩa

+ Máy băm rơm dạng trống ñập Các dao lắp cố ñịnh, hướng cắt vuông góc với trục trống

+ Máy băm rơm dạng trống có dao lắp theo dọc của trống

a Máy băm rơm dạng ñĩa

Về mặt chất lượng sản phẩm loại máy rơm dạng ñĩa là loại có ưu thế nhất Do có thể căn chỉnh dao dễ dàng, nên khe hở dao có thể ñạt ñược khoảng cách gữa dao và tấm kê nhỏ nhất nên giảm thiểu ñược việc rút rơm

từ ñó chiều dài ñoạn băm duy trì ñược theo yêu cầu khá ổn ñịnh Ngoài ra việc thay ñổi góc cắt trượt với các loại dao thẳng cũng dễ dàng nên chi phí năng lượng cũng thấp hơn Một ưu ñiểm nữa của loại máy này là có thể vung xa ñược vật liệu cắt khi gắn các tấm cánh trên ñĩa tạo ra lòng gió ñẩy vật liệu ñi xa

Nhược ñiểm của các máy theo nguyên lý này là năng suất thấp, khó bố trí cửa cấp liệu ðể tăng bề rộng cấp liệu cần tăng ñường kính ñĩa cắt, làm máy có kích thước cồng kềnh Với máy năng suất cao trong thực tế ít sử dụng nguyên lý này

b Máy băm rơm dạng trống ñập

Loại máy này có kết cấu ñơn giản nhất Chỉ bao gồm 1 rô to có lắp các cánh có nhiệm vụ như là tấm kê Các dao cắt ñược lắp cố ñịnh trên vỏ máy vuông góc với trục quay của trống Cánh lắp trên ro to có thể ở dạng búa, hoặc dạng bản có cắt các khe hở Tùy theo loại vật liệu cắt (rơm tươi hay khô) có thể lắp thêm một sàng, lưới bao nhằm ñảm bảo ñổ nhỏ của vật liệu ñược cắt

Ưu ñiểm của nguyên lý này là ñơn giản, năng suất lớn

Nhược ñiểm của loại này là do khe hở giữa búa và dao khá lớn nên chí phí năng lượng lớn Do cắt không triệt ñể nên với những vật liệu như rơm khô nên qua một chu kỳ cắt ñộ dài của sản phẩm thường không ñẩm bảo ñược yêu cầu nên phải bố trí thêm lưới sàng , hoặc bổ sung thêm bộ phận vận chuyển dọc trục ñể cắt nhiều lần, ñiều này cũng tăng thêm năng lượng cắt

Hình 1.8 Máy băm dạng trống ñập

c Máy băm rơm dạng trống có dao lắp theo dọc của trống

ðây là mẫu máy của Viện ñã thực hiện trong ñề tài máy băm rơm 100 kg/h Với sự cải tiến của trống dao, loại máy này có thể sử dụng dao thẳng ñặt nghiêng, thuận lợi cho việc chế tạo Yêu cầu về khe hở dao và tấm kê rất cao, trong trường hợp do bị cùn hoặc khẻ hở lớn (>0.2 mm) sẽ dẫn ñến hiện tượng rút làm cho chiều dài cắt tăng lên rất lớn

1.5 Xác ñịnh các thông số cần nghiên cứu

ðối với bất kỳ một thiết bị máy móc phục vụ chăn nuôi thì thông số ñầu

ra quan trọng nhất là chất lượng sản phẩm và chi phí năng lượng riêng ðây là hai thông số quyết ñịnh ñến tính hiệu quả kinh tế và khả năng ứng dụng vào sản xuất của máy móc thiết bị Chất lượng sản phẩm phải ñảm bảo ñược các yêu cầu về công nghệ của ngành và của cơ sở chăn nuôi Với máy băm, thái thức ăn thô cho ñại gia súc thì chất lượng sản phẩm băm thái ñược ñánh giá thông qua bộ tiêu chuẩn TCVN-4783-89 qui ñịnh về chất lượng thức ăn thô xanh cho gia súc về kích thước, màu sắc, mùi vị Theo bộ tiêu chuẩn này, với một sản phẩm băm ñạt yêu cầu thì chiều dài cho phép nằm trong khoảng <

100 mm, bởi vì với ñoạn băm có chiều dài > 100mm, khi ăn gia súc sẽ nhằn lại và không ăn hết, còn nếu sản phẩm thái nhỏ vụn quá sẽ gây ra sự mất chất dịch khi chế biến làm giảm chất lượng sản phẩm

Chi phắ năng lượng riêng khi băm ảnh hưởng trực tiếp ựến vấn ựề kinh

tế bởi nếu chi phắ năng lượng riêng càng lớn thì có nghĩa là chúng ta phải chi trả nhiều tiền cho quá trình băm Như vậy sẽ tăng chi phắ sản xuất của các trang trại dẫn tới hiệu quả kinh tế giảm

Bởi vậy, ựối với máy băm rơm dọc trục ựề tài ựã chọn 02 thông số ựầu

ra cần nghiên cứu là:

- Chiều dài trung bình ựoạn băm: ltb (mm);

- Chi phắ ựiện năng riêng: Ne (kwh/tấn)

Trên cở sở hai thông số ựầu ra ựã lựa chọn ựề tài tiến hành ựánh giá và lựa chọn các thông số ựầu vào có ảnh hưởng ựến các thông số ra ựể nghiên nghiên cứu và xác ựịnh các vùng làm việc tối ưu

đã có nhiều công trình nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm về quá trình cắt thái [3], [7], [4] Các tác giả ựều thống nhất quan ựiểm ựánh giá các yếu tố gây ảnh hưởng chắnh chất lượng băm và chi phắ năng lượng riêng cho quá trình băm là:

- Phương pháp cắt (cắt có trượt và không trượt)

- Các thông số của dao

- Khe hở giữa dao và tấm kê

- Số vòng quay của thùng cấp liệu

- Tốc ựộ trống dao

- Số lượng dao trên trống

- đặc tắnh cơ lý của rơm

- Lượng cấp liệu

Mỗi một thông số có mức ảnh hưởng và qui luật ảnh hưởng khác nhau ñối với các thông số ñầu ra

Các tác giả [3], [4], [6] ñã chỉ rõ ảnh hưởng của các thông số: Phương pháp cắt, các thông số của dao, khe hở giữa dao và tấm kê ñến chất lượng cắt

và chi phí năng lượng riêng Qúa trình cắt khi có trượt làm giảm lực cắt và tăng chất lượng thái ðộ sắc của lưỡi dao chính là bề dày s (mm) không vượt quá 100µm Vật liệu làm dao phải là thép có khả năng chịu mài mòn cao, dao

có ñộ bền cao thì lâu cùn Khe hở giữa dao và tấm kê ảnh hưởng tới công suất cắt, vật cắt càng mỏng thì khe hở càng phải nhỏ, vì nếu không lưỡi dao có thể

bẻ gập vật thái, lọt vào khe hở và kéo ñứt nó, giảm chất lượng cắt, thông thường với máy cắt kiểu ñĩa khe hở ≤ 1mm, máy cắt kiểu trống khe hở nằm trong khoảng từ 1,5 ÷ 4,5mm

Do vậy ñề tài không nghiên cứu lại sự ảnh hưởng của 3 thông số nói trên mà sử dụng kết quả nghiên cứu của các tác giả ñi trước ñể lựa chọn: Kiểu cắt có trượt, ñộ sắc của dao là 100µm, dao ñược làm bằng thép Γ65, khe hở giữa dao và tấm kê là 1,5mm

Mối quan hệ giữa số lượng dao trên 1 trống với chất lượng băm là tỷ lệ thuận Khi số lượng dao tăng thì ñoạn băm càng nhỏ và chi phí năng lượng riêng càng cao

ðặc tính cơ lý của rơm ảnh hưởng ñến lực cản cắt của rơm, nó phụ thuộc vào từng giống lúa, ñộ ẩm của rơm và phương pháp thu hoạch lúa (bằng máy gặt ñập liên hợp, máy ñập tuốt, thủ công ) Do vậy trong giới hạn của ñề tài chúng tôi không xét ảnh hưởng của ñặc tính cơ lý của rơm tới các thông số ñầu ra của máy

Qua phân tích ở trên, chúng tôi ñã lựa chọn các yếu tố ñầu vào, ñầu ra cần ñược nghiên cứu như sau:

Các thông số ñầu vào:

- Lượng cấp liệu: Q (tấn/h)

- Vận tốc của trống băm: ntr (vg/ph)

- Bước của cánh xoắn dẫn hướng: h (mm)

(ðộ dài của bước xoắn cánh dẫn nguyên liệu trong thùng)

Các thông số ñầu ra cần xác ñịnh:

- Chiều dài trung bình ñoạn băm: ltb (mm)

- Chi phí ñiện năng riêng: Ne (kWh/tấn)

Chương 2: ðỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 ðối tượng nghiên cứu

ðối tượng nghiên cứu của ñề tài là: Máy băm rơm dọc trục MBR 2013

(hình 2.1), máy là sản phẩm do Viện Cơ ñiện nông nghiệp và Công nghệ sau

thu hoạch thiết kế và chế tạo Máy làm việc theo nguyên lý băm dạng trống

Các thông số kỹ thuật của máy thể hiện trong bảng 2.1

Hình 2.1: Máy băm rơm dọc trục MBR 2013