tóm tắt luận văn thạc sĩ kỹ thuật THIẾT kế, THỬ NGHIỆM máy bón PHÂN VIÊN nén dúi sâu

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP o0o HOÀNG MẠNH CƯỜNG THIẾT KẾ, THỬ NGHIỆM MÁY BÓN PHÂN VIÊN NÉN DÚI SÂU TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ Mã số: 60520103 Thái Nguyên, 2013 Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật khí Chuyên ngành: Kỹ thuật Tóm tắt Phân bón viên nén sử dụng cho lúa nghiên cứu từ năm 1980 nhiều quốc gia, đem lại hiệu cao cách bón phân truyền thống Khảo sát nhu cầu sử dụng phân bón dạng viên nén cho lúa máy bón phân viên nén Việt Nam cho thấy nhu cầu sử dụng máy bón phân viên nén lớn Việc chế tạo máy bón phân viên nén theo mẫu máy nước ngồi gặp khó khăn khơng thể áp dụng cơng nghệ ép nhựa tiên tiến, giá thành cao; mẫu máy không phù hợp với dạng viên nén có nước Bốn mơ hình cấu cấp phân giống mẫu máy nước ngồi, bao gồm cấu cấp kiểu thìa múc, cấu cấp kiểu kiểu đĩa múc, cấu múc kiểu cam cần đẩy, cấu kiểu xích tải chế tạo tiến hành đánh giá thực nghiệm Một cấu phù hợp với khả chế tạo mà lại phù hợp với dạng viên đa hình có nước đề xuất, chế tạo vận hành thử nghiệm cho kết tốt Một máy bón phân viên nén hồn chỉnh với cấu cấp phân tự động, linh hoạt, đơn giản, loại bỏ gần hoàn toàn tượng viên phân kẹt vỡ viên phân, khoảng cách dải phân đồng đều, kết cấu máy đơn giản, dễ vận hành, dễ bảo dưỡng, vật liệu chế tạo chỗ sẵn Việt Nam; thiết kế, chế tạo vận hành thử nghiệm thành công Các kết đề tài sử dụng hữu ích cho nghiên cứu thêm máy bón phân tương lai để cải thiện khả làm việc máy phù hợp với thực tế nhiều vùng nơng thơn Việt Nam Thực hiện: Hồng Mạnh Cường Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật khí Chuyên ngành: Kỹ thuật Chương GIỚI THIỆU Chương giới thiệu đặc điểm bản, nguyên tắc sử dụng phân bón vơ dạng viên nén dúi sâu (Fertilizer Deep Placement – FDP) Thực trạng sử dụng phân viên nén Việt Nam, số nước giới nhu cầu giới hóa canh tác sử dụng viên phân nén dúi sâu Việt Nam trình bày phần 1.1, 1.2 1.3 Một số kết cơng trình nghiên cứu giới hóa q trình tạo bón phân viên nén dúi sâu tóm tắt phần 1.4 Mục tiêu nghiên cứu đề tài kết đạt đề tài giới thiệu phần 1.5, 1.6 Phần cuối cùng, phần 1.7 giới thiệu cấu trúc luận văn 1 Phân bón viên nén Phân viên nén loại phân tổng hợp từ ba thành phần Đạm, Lân Kali; có đặc tính tan chậm nước, vừa đủ cho thời kì sinh trưởng phát triển trồng Việc sử dụng phân viên nén đảm bảo cho trồng vừa có đủ dinh dưỡng mà lại không bị ngộ độc phân bón nhiều, đồng thời đảm bảo cho phân bón khơng bị mát bị rửa trơi hay bốc Bằng cách sử dụng phân bón viên nén hợp lý, chất dinh dưỡng viên phân nén tan dần, phù hợp với nhu cầu trồng theo thời kỳ nên vừa tiết kiệm công sức, vật tư mà hiệu lại cao cách bón phân truyền thống [1-6] Các nghiên cứu gần cho thấy, sử dụng phân viên nén dúi sâu tiết kiệm khoảng 30% chi phí, lượng giống giảm; hạn chế sâu bệnh; suất lúa cao lúa bón phân thường từ 50 đến 100kg/sào Thêm nữa, loại phân viên dúi sâu phù hợp với ruộng bậc thang, không bị rửa trôi, bốc [1-5] Hiện nay, phân bón viên nén dúi sâu dùng cho lúa Bộ môn Thủy nông Canh tác, Khoa Đất-Môi trường thuộc Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội nghiên cứu, sản xuất sử dụng rộng rãi nhiều địa phương đưa lại hiệu kinh tế cao Thực hiện: Hoàng Mạnh Cường Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật khí Chuyên ngành: Kỹ thuật 1.2 Nguyên tắc sử dụng phân bón dạng viên nén 1.3 Thực trạng sử dụng phân bón viên nén 1.4 Nhu cầu giới hóa bón phân viên nén Nguyên tắc sử dụng phân viên nén dúi sâu cho lúa giới thiệu phần 1.2, yêu cầu cách khóm lúa - cách khoảng (20 x 20) cm phải có viên phân nằm sâu mặt ruộng từ 6-10 cm cách khoảng cố định 20 cm Như nêu phần trên, phương pháp phổ biến để bón phân viên nén cho lúa phương pháp thủ công “dúi phân” tay Sử dụng phương pháp này, không người trồng lúa phải tiêu tốn nhiều sức lao động, thời gian chi phí sản xuất phải làm cơng việc giống cấy lúa thêm lần thứ hai mà làm cho việc nhân rộng mơ hình sử dụng FDP cho lúa gặp nhiều khó khăn Vì vậy, để tiết kiệm 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 kinh tế cho người trồng lúa Ở quốc gia nhận hỗ trợ tổ chức IFDC, với mơ hình ứng dụng phân viên nén FDP cho trồng hệ thống dây chuyền sản xuất phân viên nén nghiên cứu thử nghiệm máy bón phân viên nén Quốc gia đầu số nước phát triển triển khai dự án nghiên cứu thử nghiệm máy bón phân viên nén Bangladesh, đặc biệt dự án có ủng hộ từ phủ (Xem hình 1.5) Thực hiện: Hoàng Mạnh Cường Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật khí Chun ngành: Kỹ thuật Hình 1.5 Bộ trưởng Nông nghiệp Bangladesh đại sứ Mỹ Bangladesh lễ mắt sản phẩm máy bón phân cải tiến Trong khoảng thời gian cuối năm 2010 2011, dựa sở cải tiến thiết kế máy Bangladesh nhóm nghiên cứu phát triển IFDC đứng đầu tiến sĩ Bidjokazo Fofana, nghiên cứu ứng dụng máy dúi sâu viên nén cho đất canh tác châu Phi [10] Hình 1.6 Mẫu máy thiết kế cho Châu Phi dựa thiết kết Bangladesh Các máy tổ chức IFDC thiết kế cho Châu Phi (hình 1.6) có kết cấu đơn giản, nguyên lý hoạt động kiểu Piston, hoạt động dễ dàng; khối lượng máy nặng khoảng 2kg Chi phí chế tạo máy ước tính thời điểm (2010-2011) khoảng 95 USD Đây lựa chọn chấp nhận cho nơng dân Tuy nhiên, suất máy không cao Thao tác vận hành máy cịn bán thủ cơng Thực hiện: Hoàng Mạnh Cường Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật khí Chun ngành: Kỹ thuật Hình 1.7 Mẫu máy thử nghiệm dùng thìa múc Một mẫu máy khác Bangladesh có ngun lý sử dụng thìa múc quay tròn để cấp phân nén minh họa hình 1.7 (Nguyên tắc làm việc máy phân tích phần tiếp sau) Máy có kết cấu đơn giản, nhỏ gọn, dễ chế tạo, dễ sử dụng vật liệu chế tạo sẵn có Tuy nhiên, thực nghiệm cho thấy máy cịn tượng viên phân nén bị vỡ, bị kẹt, xuất hiện tượng dúi bỏ sót vận tốc đĩa múc lớn, máy di chuyển không Thêm nữa, kết cấu phận cung cấp phức tạp cần khống chế lượng viên phân khoang chờ múc Phân tích cho thấy, có nhiều ngun lý chia tách hạt từ đống vật liệu rời (viên nén) Tuy nhiên, khó khăn nằm chỗ, phân viên nén FDP nước ép có hình dạng, kích thước khơng thống Điều dẫn đến khó khăn cho thiết kế chế tạo phận phân phối phân máy, cụ thể là: − Gây “tranh chấp” viên phân nén phận cung cấp phân làm cho phân bị kẹt, tắc gây vỡ viên phân − Gây tượng khoảng cách viên phân hàng không viên phân chuyển động không kẹt ống dẫn phân từ phận cung cấp đến rãnh rạch ruộng − Xảy tình trạng viên phân tạo thành vòm thùng chứa viên phân xếp đan vào chắn, gây khó khăn cho việc tách rời viên phân để cung cấp cho phận bón phân Thực hiện: Hồng Mạnh Cường Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật khí Chuyên ngành: Kỹ thuật Ở Việt Nam, trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội triển khai đề tài nghiên cứu, thử nghiệm máy bón phân viên nén dúi sâu (hình 1.8) Ngày 5/7/2012 Cơng ty cổ phần Công nghệ xanh Đại học Nông nghiệp Hà Nội tổ chức thử nghiệm máy bón phân viên nén (hình1.8) xã Liên Sơn- Bắc Giang [17] Tuy nhiên, đến máy chưa đáp ứng yêu cầu kỹ thuật phân tích Do vậy, đến chưa có máy bón phân viên nén thương mại đáp ứng yêu cầu thị trường Việt Nam Hình 1.8 Hai mẫu máy dúi phân nén Trường Đại học Nơng nghiệp Hà Nội Tóm lại, lợi ích việc bón phân dúi sâu lớn Tuy nhiên, giới hóa cho thao tác dúi phân lại vấn đề chưa giải trọn vẹn Ở nước phát triển, việc dúi phân thực tự động, gắn liền với trình làm đất Tuy nhiên, nước phát triển, diện tích canh tác cịn nhỏ lẻ, việc triển khai sử dụng viên nén dúi sâu gặp khó khăn khâu dúi phân địi hỏi cơng sức nhiều bón phân vãi truyền thống Nhu cầu sử dụng máy bón phân viên nén nước phát triển cao Tuy nhiên, nay, tài liệu chun khảo phục tính tốn, kế chế tạo máy bón phân viên nén dúi sâu khơng có Xuất phát từ tồn nêu trên, đề tài thực nhằm tính tốn, thiết kế, chế tạo vận hành thử nghiệm loại máy bón phân viên nén dúi sâu đơn giản, phù hợp với điều kiện sản xuất vận hành Việt Nam 1.5 Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu đề tài tính tốn thiết kế chế tạo thử nghiệm thành cơng Thực hiện: Hoàng Mạnh Cường Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật khí Chuyên ngành: Kỹ thuật loại máy bón phân viên nén dúi sâu đáp ứng yêu cầu kỹ thuật phù hợp với điều kiện nông thôn miền núi Việt Nam Các mục tiêu cụ thể là: − Khảo sát đặc điểm học loại đất canh tác thông dụng; − Thiết kế máy bón phân nén thỏa mãn yêu cầu đầu vào kích cỡ viên phân nén có; yêu cầu đầu tốc độ, chiều sâu dúi viên phân nén mật độ phân phối; cấu điều chỉnh thông số vào, mềm dẻo; − Chế tạo loại máy bón phân nén thử nghiệm thực tế đồng ruộng số tỉnh nơng nghiệp; − Hồn chỉnh kết cấu quy trình sản xuất máy bón phân viên nén đạt yêu cầu; 1.6 Các kết đạt Đề tài đạt mục tiêu thiết kế chế tạo loại máy bón phân viên nén hồn chỉnh Các vấn đề hình dáng hình học khơng đồng viên phân nén gây cho máy dúi phân giải Một số kết đề tài đạt bao gồm: Khảo sát yêu cầu thực tế nhằm xác định thông số kỹ thuật chủ yếu để thiết kế cho sản phẩm từ nhu cầu thị trường nhu cầu công nghệ; Đã thiết kế, chế tạo vận hành thử nghiệm loạt mơ hình thí nghiệm bao gồm: khảo sát ảnh hưởng cấu cấp kiểu thìa múc, cấu cấp kiểu kiểu đĩa múc, cấu múc kiểu cam cần đẩy, cấu kiểu xích tải; từ chọn kiểu phân phối viên nén phù hợp với dạng viên nén có hình dáng kích thước có sai lệch lớn; Đã thiết kế, chế tạo, sản xuất vận hành thử nghiệm loại máy bón phân viên nén đạt kết sau: − Hiện tượng viên phân “tranh chấp” phận chứa dẫn đến tượng kẹt vỡ viên phân − Khoảng cách viên phân hàng đảm bảo − Khơng cịn tượng viên phân tạo thành vòm phận chứa − Kết cấu máy đơn giản, dễ vận hành, dễ bảo dưỡng, vật liệu chế tạo chỗ sẵn Việt Nam Đã công bố 01 báo tạp chí cấp quốc gia – tạp chí Cơng nghiệp nơng thơn, số 9/2013 Thực hiện: Hoàng Mạnh Cường Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật khí Chuyên ngành: Kỹ thuật 1.7 Cấu trúc luận văn Chương THIẾT KẾ CẤU TRÚC MÁY BÓN PHÂN VIÊN NÉN DÚI SÂU 2.1 Giới thiệu Chương giới thiệu sở cách thức tiếp cận cho tốn thiết kế máy bón phân viên nén dúi sâu Xuất phát từ yêu cầu sử dụng thu thập được, nhóm thiết kế tiến hành xác định yêu cầu kỹ thuật dùng làm mục tiêu cho toán thiết kế Các cấu sử dụng giới để tách cấp phân chuyển viên phân nén xuống mặt ruộng giới thiệu, phân tích để đưa định lựa chọn cho tốn thiết kế Một số thơng số học đất cách tính tốn lực cản đất tóm tắt lại để tiện cho việc tham chiếu tính tốn lực đẩy máy vận hành Trước hết, việc xác định yêu cầu kỹ thuật máy bón phân viên nén trình bày phần 2.2 Phần 2.3, 2.4 giới thiệu, phân tích đặc điểm viên phân nén cấu tách viên phân có Cơ sở tính tốn lực đẩy cần thiết cho máy trình bày phần 2.5 2.2 Một số yêu cầu kỹ thuật máy bón phân viên nén Các yêu cầu kỹ thuật xác định nhằm đáp ứng yêu cầu sử dụng thực tế Các yêu cầu thực tế tập hợp thông qua việc khảo sát trạng bón phân viên nén, ý kiến đề xuất nông dân thông qua Sở khuyến nông, công ty sản xuất máy nông nghiệp ý kiến khách hàng triển lãm máy nơng nghiệp tồn quốc Xuất phát từ yêu cầu thực tế, số đặc tính kỹ thuật đề xuất để đáp ứng yêu cầu 2.2.1 Nguyên tắc cấu trúc máy bón phân viên nén Tham khảo số kết cấu máy bón phân có thử nghiệm Thực hiện: Hoàng Mạnh Cường Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật khí Chuyên ngành: Kỹ thuật giới [22], phân tích cấu trúc máy bón phân viên nén thành phận sau đây:  Bộ phận chứa phân  Bộ phận tách viên phân khỏi thùng chứa  Bộ phận dúi viên Trên hình 2.1, máy bón phân dúi sâu đẩy tay sử dụng để minh họa nguyên tắc cấu trúc máy Hình 2.1 Cấu trúc máy bón phân viên nén 1- phận chứa phân, 2- phận tách viên phân khỏi thùng chứa, 3- phận dúi viên phân nén Với máy bón phân dạng này, viên phân nén từ phận chứa phân rơi vào phận tách phân nhờ trọng lượng viên phân nén Viên phân nén từ phận tách phân qua ông dẫn tới phận dúi phân dúi xuống ruộng 2.2.2 Các yêu cầu sử dụng máy bón phân viên nén Khảo sát thực tế cho thấy, yêu cầu sử dụng thường đặt với máy bón phân viên nén bao gồm: a Máy cần rải phân viên nén đều, khoảng cách hàng, khoảng cách bước; Thực hiện: Hoàng Mạnh Cường Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật khí Chuyên ngành: Kỹ thuật phân nén làm cho cấp phân xảy tượng viên phân nén bị kẹt, bị vỡ tạo vòm thùng chứa (hình 2.25) Hình 2.25 Lực tác dụng đĩa múc lên viên phân nén Thùng chứa có kết cấu (hình 2.23) giải tượng viên phân nén tạo vòm thùng chứa kết cấu thùng chứa gây Vấn đề lại, kết cấu nguyên lý làm việc đĩa cấp phải giải tượng kẹt, vỡ tạo vòm viên phân nén tác dụng lực múc trọng lượng viên phân nén Cơ cấu cấp phân dạng đĩa, dạng thìa múc lực tác dụng từ đĩa lên viên phân có phương tiếp tuyến với đĩa múc phương với trượt viên phân, ngược chiều chuyển động viên phân nén (hình 2.25) Do đó, lực múc cản trở chuyển động trượt tự viên phân nén đồng thời tạo lực nén lên viên phân thùng chứa dẫn đến viên phân nén bị kẹt, vỡ tạo vòm Vấn đề giải cách thay đổi phương tác dụng lực múc tác động lên viên phân nén, cụ thể lực tác dụng lên viên phân vng góc với phương trượt tự viên phân – cấp cấp phân kiểu nghiêng (hình 2.26) Thực hiện: Hồng Mạnh Cường 27 Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật khí Chuyên ngành: Kỹ thuật α Hình 2.26 Lực tác dụng vng góc với phương trượt viên phân nén 1-thùng chứa, đĩa cấp, 3- viên phân nén Như vậy, viên phân thùng chứa chịu lực nén từ đĩa múc chuyển động tự viên phân nén vào phận múc không bị cản trở, nên trình chuyển động tự viên phân nén thùng chứa phận dẫn vào đĩa cấp thuận lợi Vấn đề cấp phân cịn phụ thuộc vào hình dạng viên phân nén Nguyên lý làm việc đĩa cấp dựa vào nguyên lý thay đổi phương lực tác động từ đĩa múc lên viên phân nén loại bỏ ảnh hưởng lực múc đến khả làm việc cấu cấp viên phân nén Yêu cầu lại đặt cho đĩa cấp đảm bảo lấy viên phân dễ dàng, khơng bỏ sót, không xảy tượng kẹt vỡ phân Biên dạng đĩa cấp phân Chuyển động tự viên phân nén phức tạp bao gồm chuyển động lăn chuyển động trượt Đĩa cấp có biên dạng (hình 2.27) đảm bảo yêu cầu viên phân dễ dàng chuyển động vào đĩa cấp, không bị kẹt vỡ Trọng lượng viên phân biểu diễn lực Lực ln có xu hướng làm cho viên phân chuyển động phía tâm đĩa múc đĩa múc qua vị trí ngang tâm đĩa Thực hiện: Hoàng Mạnh Cường 28 Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật khí Chuyên ngành: Kỹ thuật Mặt khác, (hình 2.24) làm việc thùng chứa nghiêng góc α so với phương nằm ngang lực cịn có tác dụng làm cho viên phân nén ln có xu hướng chuyển động vào rãnh đĩa cấp γ P P P P P β P P P Hình 2.27 Trọng lượng viên phân tác dụng lên đĩa múc 2.6 Phương án thiết kế cấu trúc máy 2.6.1 Một số đặc tính học, vật lý đất nơng nghiệp Máy bón phân viên nén dúi sâu làm việc trực tiếp ruộng lúa, đặc biệt phận rạch hàng phận bánh dẫn chịu tác động trực tiếp đất ruộng Do đó, số đặc tính vật lý học đất theo yêu cầu nơng học cần phải xem xét tính tốn như: khối lượng, tính dính kết, độ ẩm, lực cản đất [11]        Khối lượng Tính dính tính liên kết Độ ẩm đất Độ xốp đất Độ cứng đất (độ chặt Lực ma sát Sức cản đất 2.6.2 Bộ phận cấp tách phân 2.6.3 Bộ phận rạch hàng lấp đất 2.6.3.1 Bộ phận rạch hàng  Lưỡi rạch  Tấm trượt Thực hiện: Hoàng Mạnh Cường 29 Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật khí Chuyên ngành: Kỹ thuật 2.6.3.2 Ống dẫn phân 2.6.3.3 Bộ phận lấp phân 2.7 Kết luận Chương trình bày yêu cầu kỹ thuật máy bón phân viên nén xây dựng từ yêu cầu sử dụng phân viên nén Từ phân tích, đánh giá thực nghiệm cấu cấp phân khả dĩ, cấu cấp phân viên nén mới, dựa nguyên lý máy gieo hạt, đề xuất, nghiên cứu thử nghiệm Kết thử nghiệm cho thấy đề xuất khả thi kỹ thuật lẫn giá thành chế tạo Cấu trúc máy bón phân viên nén phù hợp với yêu cầu sử dụng khả chế tạo tính tốn, thiết kế chi tiết chương luận văn Chương THIẾT KẾ CHI TIẾT, CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM MÁY BÓN PHÂN VIÊN NÉN DÚI SÂU 3.1 Giới thiệu Máy bón phân thiết kế dựa tiêu chí tính sử dụng tiêu chí kinh tế nên máy phải đáp ứng yêu cầu làm việc đồng thời kết cấu phải đơn giản, vật liệu chế tạo sẵn có Việt Nam sử dụng chi tiết tiêu chuẩn hóa Thực hiện: Hoàng Mạnh Cường 30 Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật khí Chuyên ngành: Kỹ thuật Nội dung chương xác định cụ thể thông số chế tạo phận máy như: phận cấp phân, phận rạch hàng, phận truyền động, khung máy phần 3.2; phần 3.3 xây dựng quy trình cơng nghệ chế tạo, quy trình lắp ráp, điều chỉnh máy tiến hành chế tạo Cuối chất lượng, khả làm việc máy đánh giá cách tổng thể phịng thí nghiệm thực nghiệm đồng ruộng trình bày phần 3.4 luận văn 3.2 Tính tốn xác định thông số chế tạo 3.2.1 Bộ phận cấp phân  Đĩa cấp Số rãnh đĩa cấp xác định thông qua đại lượng: tỷ số truyền, đường kính bánh xe cơng tác, khoảng cách dải phân Ta có: Trong đó: D – đường kính bánh xe công tác, mm i – tỷ số truyền truyền bánh a – khoảng cách rải phân, mm n – số rãnh đĩa cấp Công thức (3.1) xác định quan hệ đường kính bánh xe công tác D, tỉ số truyền động i, khoảng cách dải phân hàng a số rãnh đĩa cấp n Trong đó, khoảng cách dải phân a theo yêu cầu sử dụng viên phân nén cho lúa, a = 180 mm; tỉ số truyền truyền bánh răng chọn theo yêu cầu kích thước kết cấu máy độ bền học  Thùng chứa 3.2.2 Tính tốn lực tác dụng lên lưỡi rạch Phần lưỡi rạch tính tốn dựa ngun lý nêm (xem hình 3.1) Trong đó, góc α góc γ có nhiệm vụ nâng tách Thực hiện: Hoàng Mạnh Cường 31 Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật khí Chuyên ngành: Kỹ thuật α z P P x γ/2 y Hình 3.1 Nêm cắt đất Lực tác dụng lên lưỡi rạch mặt phẳng đứng dọc XOZ, kí hiệu Rxz Lực phân tích thành hai thành phần Rz Rx Trong đó, thành phần lực Rz biểu thị cho khả ăn sâu lưỡi rạch xuống mặt ruộng, thành phần lực Rx biểu thị cho lực cản đẩy nêm (hình 3.2) N α θ Rx Rz ϕ Rxz Hình 3.2 Lực tác động lên lưỡi rạch Lực Rxz hợp với phương ngang góc θ điểm đặt cách điểm mũi nêm khoảng l: [16] Trong đó: b – bề rộng làm việc lưỡi rạch ϕ = arctag(f) , với f hệ số ma sát đất, ftb đo 0,5 Lực cản đẩy nêm Rx xác định theo cơng thức V.P.Gơriatkin rút gọn sau: Thực hiện: Hồng Mạnh Cường 32 Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật khí Trong đó: Chuyên ngành: Kỹ thuật k – hệ số cản kéo đất, với đất thịt nhẹ k = 0,12 kg/cm2 [16] a – chiều sâu rạch, cm b − bề rộng làm việc lưỡi rạch, cm Ta có lực Rxz lực Rz xác định thơng qua lực Rx công thức sau: Bảng 3.2 Kết tính tốn thơng số lưỡi rạch đất Giá trị Đơn vị Lực Rxz 33,2 N Lực Rx 26,4 N Lực Rz 20,2 N Góc α 154,0 độ Góc θ 37,4 độ Góc γ 23,0 độ Góc ϕ 26,62 độ hệ số cản kéo k 0,12 kg/cm2 Chiều sâu rạch a 7,0 Cm bề rộng làm việc lưỡi rạch b 3,2 Cm STT 10 Thông số Từ số liệu bảng 3.2 cho thấy, thành phần Rz nhỏ so với khối lượng tính tốn sơ máy (8 ÷ 12) kg, kết phù hợp khối lượng máy có tác dụng làm cho lưỡi rạch ăn sâu vào đất ruộng giảm sức lao động cho người sử dụng không cần tạo lực ấn máy xuống ruộng 3.2.3 Tấm trượt Mối quan hệ diện tích trượt khả khơng chìm máy bón phân biểu diễn thơng qua cơng thức sau: Thực hiện: Hồng Mạnh Cường 33 Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật khí Chuyên ngành: Kỹ thuật p – áp suất máy tác dụng lên mặt ruộng, N/cm2 F – trọng lượng máy, N S – diện tích trượt, cm2 Máy bón phân khơng bị chìm áp suất p nhỏ độ cứng đất ruộng Trong đó: lớp mặt Áp suất p phải nhỏ 1kG/cm2 độ sâu 10 cm, lớp bề mặt p phải nhỏ 0.1kG/cm2 Các giá trị tham khảo cho đất ruộng cày bừa kỹ cấy lúa gieo sạ (Độ cứng lớp đất mặt lấy theo bảng 4.3 "Độ cứng đất ruộng lúa nước tỉnh Trung du đồng Bắc Bộ"Máy canh tác - PGS.PTS Nguyễn Văn Muốn) Một thông số quan trọng khác cần xác định với trượt lực cản trở chuyển động máy bón phân gồm có: ma sát của trượt với đất lực cản đất lưỡi rạch hàng Lực cản đất xác định theo công thức (3.4), lực ma sát đất trượt xác định theo công thức (2.6) Diện tích trượt đảm bảo cho máy khơng bị chìm làm việc ruộng xác định theo cơng thức (3.7) Như vậy, để máy bón phân khơng bị chìm áp lực p < 0.1 kG/cm2, với khối lượng tính tốn máy khoảng ÷ 12kg diện tích trượt S phải lớn 100cm Máy bón phân thiết kế với hai trượt, để đảm bảo máy khơng bị chìm làm việc hai hàng lúa không làm ảnh hưởng đến lúa kích thước trượt tiếp xúc trực tiếp với mặt ruộng xác định là: (80 x 700)mm 3.2.4 Tính tốn phận cấu truyền động  Thông số dải phân:  Bánh xe công tác:  Cơ cấu truyền chuyển động 3.2.5 Kết cấu khung máy Bích đỡ cấu cấp phân Thực hiện: Hoàng Mạnh Cường 34 Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật khí Chun ngành: Kỹ thuật Hình 3.7 Bích đỡ cấu cấp phân  Khung máy Hình 3.8 Khung máy trượt 1- khung máy, 2- trượt  Kiểm nghiệm bền khung máy Việc tính tốn kiểm nghiệm bền sơ tiến hành phần mềm Solidworks với modul Cosmos phần mềm Autodesk Invetor 3.3 Chế tạo lắp ráp sản phẩm 3.3.1 Các phương pháp gia công 3.3.2 Các vẽ chế tạo     Đĩa cấp phân Hộp chứa phân Bích đỡ Trục  Bộ truyền bánh răn Thực hiện: Hồng Mạnh Cường 35 Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật khí Chuyên ngành: Kỹ thuật  Tấm trượt  Gối đỡ trục  Khung máy 3.3.3 Trình tự lắp ráp Các chi tiết máy bón phân sau chế tạo kiểm tra đạt yêu cầu kỹ thuật tiến hành lắp ráp thành máy hồn chỉnh Q trình lắp ráp gồm bước sau: 1) Lắp cụm trục bị động vào gối bi bích đỡ 2) Lắp đĩa cấp vào trục bị động, thùng chứa vào bích đỡ 3) Lắp khung máy vào bích đỡ 4) Lắp gối đỡ trục cơng tác, truyền bánh răng, ổ bi, trục công tác 5) Lắp trượt lưỡi rạch hàng vào khung máy 6) Lắp bánh xe công tác vào trục công tác lắp tay đẩy 7) Lắp ống dẫn phân  Thơng số máy bón phân Bảng 3.3 Thơng số đặc trưng máy STT Thông số đặc trưng Giá trị Khối lượng máy, kg 11,5 Kích thước chiều rộng, cm 800 Kích thước chiều cao, cm 480 Số hàng dải phân 3.4 Vận hành thử nghiệm 3.4.1 Thử nghiệm chức hoạt động 3.4.2 Thử nghiệm hiệu suất dải phân 3.4.2.1 Thử nghiệm phòng thí nghiệm Bảng 3.4: Kết thử nghiệm dải phân phịng thí nghiệm (10m) STT Số viên nén rơi 54 58 Số viên nén vỡ Thực hiện: Hồng Mạnh Cường Số viên nén khơng rơi - Khoảng cách rơi liên tiếp 185 172 Sai số cho phép 5% 194.3 180.6 36 Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật khí Trung bình Chun ngành: Kỹ thuật 57 52 55 53 - 1 175 180 178 187 183.8 189.0 186.9 196.4 54.8 - - 179.5 188.5 Kết thử nghiệm bảng 3.4 cho thấy tỷ lệ bỏ sót viên phân khoảng 2%, xác suất số viên phân kẹt vỡ lớn 2/52, tức khoảng 3,8%; khoảng cách viên phân sai mục tiêu giá trị 187, so với yêu cầu 180, tức sai số khoảng 7/180 = 3,9% Các kết cho thấy khả đáp ứng tiêu rải viên không gây vỡ phân tốt Hình 3.21: Thực nghiệm khoảng cách dải phân 3.4.2.2 Kiểm tra hiệu chỉnh 3.4.3 Kết thảo luận 3.4.3.1 Nơng dân sử dụng máy bón phân Nơng dân vận hành thử nghiệm máy khảo sát nông dân vùng Nhã Nam, tỉnh Bắc Giang Một số vấn đề xác định liên quan đến hiệu suất làm việc máy sau: − Trọng lượng máy nặng Vì vậy, vận hành máy ruộng đất yếu, ngập nước khó khăn − Máy bón phân máy sử dụng sức đẩy người sử dụng, lực đẩy làm tăng trọng lượng máy tăng thêm vất vả cho người vận hành máy Thực hiện: Hoàng Mạnh Cường 37 Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật khí Chuyên ngành: Kỹ thuật − Bộ phận lấp chưa đảm bảo lấp viên phân hợp lý, cịn gây khó khăn cho hoạt động máy 3.4.3.2 Đánh giá máy bón phân viên nén Máy phân viên nén thử nghiệm phịng thí nghiệm ruộng tốt Từ kết thử nghiệm đánh giá máy bón phân số vấn đề xác định sau: − Máy thiết kế dải hai hàng phân, với ruộng cấy hàng không đảm bảo độ thẳng độ hàng không phù hợp − Hầu hết phận máy chế tạo từ thép tấm, thép hộp, thép góc nên trọng lượng nặng gây khó khăn, vất vả cho người điều khiển máy − Máy thiết kế máy đẩy tay tương tư số loại máy nông nghiệp Việt Nam, làm tăng khó khăn, cực nhọc người điều khiển máy 3.4.3.3 Những đề cần xem xét cải thiện máy bón phân − Sử dụng vật liệu nhẹ chế tạo máy để trọng lượng máy nhẹ thích hợp với sức đẩy người sử dụng Bánh xe công tác nhựa thiết kế lại để giảm khối lượng kích thước − Một vấn đề khác cần nghiên cứu cải tiến sử dụng phương thức kéo thay cho đẩy vận hành máy − Với khu vực canh tác lúa có diện tích lớn phù hợp với giới hóa, kết cấu máy có cải tiến để sử dụng động máy kéo kết hợp với máy gieo sạ Trên hình 3.23, 3.24 hình ảnh máy bón phân viên nén có gắn động thử nghiệm máy bón phân chế tạo Công ty TNHH thành viên Tuyết Thành – Công ty chuyên sản xuất máy nông nghiệp Bắc Giang Thực hiện: Hoàng Mạnh Cường 38 Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật khí Chuyên ngành: Kỹ thuật CÁC KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Các kết luận Đề tài thu kết yếu sau: a Các cấu cấp phân máy bón phân viên nén có giới thường u cầu độ xác hình dáng kích thước viên phân nén cao Do vậy, máy không sử dụng dùng viên phân nén Việt Nam sản xuất; b Cơ cấu cấp phân cải tiến dựa nguyên tắc gieo hạt phù hợp với sản xuất loạt nhỏ, mà hoạt động tốt với khoảng biến động rộng hình dạng, kích thước viên phân nén có thị trường Việt Nam c Máy bón phân viên nén dúi sâu đẩy tay chế tạo hoàn chỉnh, thử nghiệm cho kết khả quan d Báo khoa học “ Thiết kế, chế tạo máy bón phân viên nén dúi sâu phục vụ bón thúc cho lúa nước”, tạp chí Cơng nghiệp nơng thơn, số 9/2013 Các đề xuất nghiên cứu a Dạng máy đẩy tay phù hợp với mơ hình bón thúc cho lúa nước Nếu đầu tư nghiên cứu tiếp triển khai sản xuất thử nghiệm diện rộng cung cấp cho thị trường b Tiếp tục nghiên cứu phát triển máy giới để bón phân dúi sâu cho loại trồng khác, địa hình khác Thực hiện: Hồng Mạnh Cường 39 ... sát nhu cầu sử dụng phân bón dạng viên nén cho lúa máy bón phân viên nén Việt Nam cho thấy nhu cầu sử dụng máy bón phân viên nén lớn Việc chế tạo máy bón phân viên nén theo mẫu máy nước ngồi gặp... Mạnh Cường Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật khí Chuyên ngành: Kỹ thuật 1.2 Nguyên tắc sử dụng phân bón dạng viên nén 1.3 Thực trạng sử dụng phân bón viên nén 1.4 Nhu cầu giới hóa bón phân viên nén Nguyên... thiết kế chế tạo thử nghiệm thành cơng Thực hiện: Hồng Mạnh Cường Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật khí Chuyên ngành: Kỹ thuật loại máy bón phân viên nén dúi sâu đáp ứng yêu cầu kỹ thuật phù hợp với