VA DAO TAO BO NONG NGHIEP VA PTNT
VIỆN CƠ ĐIỆN NƠNG NGHIỆP
Hồng Hắc Quốc
NGHIÊN CỨU CÁC THONG SO CHINH CUA RS PHAN DAP NOC TRUC TRONG RANG BAN
LAN CO Sf THIET KE MAY THU HOACH LUA CHO VUNG DONG BANG SONG UU LONG
Chuyên ngành: Cơ giới hố sản xuất nơng nghiệp
Mã số: 02 - 18 - 01
[f4
TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT
Tha Noi - 1999
Trang 2Luận án được hồn thành tạt:
VIỆN CƠ ĐIỆN NƠNG NGHIỆP
Người hướng dẫn khoa học:
1 PGS.PTS Đào Quang Triệu
2 PGS.PTS Trần Đức Dũng
Phản biện 1: — GS.PTS Đặng Thế Huy
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG NGHIỆP I - HÀ NỘI Phan bién 2: TS Bạch Quốc Khang
VIỆN CƠ ĐIỆN NƠNG NGHIỆP Phản biện 3: — PGS.PTS Nguyễn Văn Hỏi
VIÊN NGHIÊN CÚU VÀ TKCT MÁY NN
Luận ấn này sẽ được bảo vệ tại Hội đồng chấm thì luận án cấp Nhà nước họp tại Viện Cơ điện Nơng nghiệp
vào hỏi l4 giờ, ngày 29 tháng I2 nam 1999,
Cĩ thể tìm hiểu luận án tat:
*# THỰ VIÊN QUỐC GIÁ
* Thư viện VIỆN CƠ ĐIỆN NƠNG NGHIỆP
Trang 3LỜI NĨI ĐẦU
Dị TÍNH CẤP THIẾT CỦA LUẬN AN
Trong những nãm gần dây, sản xuất lúa ngầy càng phát triển cả về mặt diện tích và năng suất Do vậy tổng sản lượng thĩc năm 1985 ca nude chi dat
15,87 triệu tấn, thì năm 1998 dự kiến đã đạt 28,5 triệu tấn, gần gấp hai lần
Đồng bằng sơng Cửu Long là một trong hai vùng sản xuất lúa chính của Việt Nam, nhưng đây là vùng cĩ sản lượng lúa hàng hố cao nhất Trong số
3,7 triệu tấn gạo xuất khẩu năm 1998 - đưa Việt Nam đứng hàng thứ 2 trên
thế giới về xuất khẩu gạo - thì Đồng bằng sơng Cửu Long đĩng gĩp 3 triệu
tấn Phân bố lao động trong vùng ngày cing đi vào chuyên mơn hố cao Nhiều ngành nghề dịch vụ ra đời, trong đĩ cĩ địch vụ tuốt đập lúa, với hàng,
chục nghìn máy đập lứa răng bản, với đủ kiểu đáng, kích cỡ khác nhau Điều này cũng tạo thuận lợi cho việc tập trung đất vào các hộ chuyên canh lia don thuần, làm cho số hộ cĩ điện tích canh tác trung bình trên 5 ha trong ving tăng nhanh, đồi hỏi mức độ cơ giới hố ngầy càng cao hơn
Tuy cĩ nhiều mẫu máy đập lúa ở Đồng bằng sơng Cửu Long, nhưng mỗi
mẫu máy cĩ những tu nhược điểm khác nhau Nhìn chung, đa số các mẫu
máy vẫn chế tạo theo kiểu sao chếp mẫu của nhau, chưa được nghiên cứu
một cách nghiêm túc các thơng số chủ yếu, mà những thơng số này vẫn thiết kế, chế tao theo ÿ chủ quan của các ơng chủ tiệm, khơng cĩ cơ sở khoa học,
nên năng suất và chất lượng cồn thấp, chỉ phí năng lượng cao, khối lượng
kim loại trên một đơn vị sản phẩm cịn chưa đạt yêu cầu để lắp đặt trên các
mấy thu hoạch liên hợp 2o vậy cần phải tiếp tục nghiên cứu sâu hơn
2) MỤC TIÊU VÀ NỘI DỰNG NGHIÊN CÚU
a Mục tiêu
Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thơng số cơ bản của bộ phận đập dọc trục răng bản nhằm hồn thiện kết câú, giảm giá thành chế tạo, nâng cao
chất lượng đập, giảm chỉ phí kim loại, năng lượng và cĩ nãng suâi phù hợp với quy mơ sẵn xuất của các nơng hộ ở Đồng bằng sơng Cửu Long trong tình hình sẵn xuât lúa hàng hố và cơ chế thị trường như hiện nay
b Nội dung
1 Khảo sát tính chất cơ lý của cây lúa và các đặc điểm kinh tế kỹ thuật của
các đạng máy đập lúa ở ĐBSCL
2 Xác định hệ số liên kết của các lớp lúa Nghiên cu chuyển động của
lún trong khe hở nấp trống
3 Xây dựng mơ hình và thuật tốn giải bài tốn động lực học của máy
Trang 41 1
4 Nghiên cứu thực nghiệm ảnh
năng lượng riêng, tổng oh ầ t 5 Sử dụng các kết quả thu nhận được để
trục răng bản mới
các thơng số tối ưu
ết kế chế tao máy đập lúa dọc
3 NHŨNG ĐĨNG GĨP MỚI CỦA LUẬN ÁN
đ) Thu thập và đánh giá các tính chất cơ lý của các giống lúa điển hình và các đặc điểm kỹ thuật của các kiểu máy đập lúa đọc trục ở Đồng bằng sơng Cửu Long làm cơ sở để lựa chọn các thơng số phù hợp cho việc thiết kế, chế
tạo và đưa ra chương trình nghiên cứu các thơng số chưa phù hợp
b) Thiết lập được 3 biểu thức xác định chuyển động của các lớp lúa trong khe hở nắp khơng gân
€) Thiết lập hệ phương trình động lực học của bộ phận đập dọc trục răng
bản tĩnh tại đường kính 600 mm và chương trình giải trên máy vị tính
d) Ding phương pháp thực nghiệm đơn yếu tố tìm được quy luật ảnh hưởng của 4 thơng tố cơ bẫn của quá trình tương tác giữa lúa và các chỉ tiết
trong buồng đập, sự thay đối của gĩc œ, f3, đọc theo chiếu dài trống dap: Ac; Afl khe hở giữa nap và đỉnh răng trống; số lượng răng trên trống Z; chỉ phí năng lượng riêng Y„; tổng thất thốt hạt Y và tý lệ hư hỏng hạt Yạ
e) Ding phương pháp quy hoạch thực nghiệm đa yếu tố, thiết lập được mơ hình tốn của các chỉ tiêu Yụ; Yạ và Yy,
ÐD Sử dụng phương pháp giải bài tốn thương lượng cĩ điêu kiện nhằm
xúc dịnh các thơng số tối ưu của 4 thơng số nghiên cứu với các chỉ tiêu đầu
ra tốt nhất,
£) Dựa vào các kết quả nghiên cứu, thiết kế chế tạo mẫu máy đập
MĐI+0[ với kết cấu thích hợp, đáp ứng được mục đích nghiên cứu để ra
4 BỐ CỤC CỦA LUẬN ÁN
Luận án gồm 152 trang (khơng tính lài liệu tham khảo và phụ lục), được chia làm 5 chương với 30 biểu bảng và 27 đồ thị, hình vẽ, ảnh chụp, 134 tài liệu tham khảo, 6 phụ lục Bao gồm:
Chương 1: Tổng quan mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu
Chương 2: Kết quả điều tra khảo sát về các đặc điểm kỹ thuật của các kiểu
máy đập; lúa đọc trục đang chế tạo và sử dung ở Đồng bằng sơng Cứu Long
Chương 3: Vật liệu đối tượng và phương pháp nghiên cứu
Chương 4: Cơ sở lý thuyết xác định ảnh hưởng của một số thơng số của bộ phận đập đọc trục răng bản đến năng suất và chất lượng sẵn phẩm
Chương 5: Nghiên cứu thực nghiệm về ảnh hưởng của một số thơng số
của bộ phận đập dọc trục răng bản đến chỉ phí năng lượng riêng và chất lượng sản phẩm
Trang 5PHẦN NỘI DUNG
Chuong 1: TONG QUAN, MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CUU
CỦA LUẬN ÁN
Nội dụng chương này giới thiệu các vấn để sau đây:
1.1 Tình hình sẵn xuất và nhu cầu cơ giới hố thu hoạch lúa ở Việt Nam và Đồng bằng sơng Cửu Long
Điểm lại tình hình phát triển sẵn xuất và cơ giới hố khâu thu hoạch ở Việt Nam và Đồng bằng sơng Cửu Long
1.2 Các phương pháp thu hoạch lúa: Giới thiệu các phương pháp thu
hoạch hia va khả năng cơ giới hố khâu này trên thế giới và ở Việt Nam
1.3 Tình hình nghiên cứu và sử dụng máy đập lúa trên thế giới: Khái
quất sự phát triển máy dap lúa trên thế giới Những tiến bộ mới của các nước trong lĩnh vực nghiên cứu cơ giới hố khâu đập lúa
1.4 Tình hình nghiên cứu và sử dụng máy đập lúa ở Việt Nam: Tổng
hợp các kết quả nghiên cứu máy đập lúa của các cơ quan nghiên cứu và các trường đại học cũng như việc ứng dụng máy đập lúa trong thực tế sản xuất ở
Việt Nam
1.5, Một số kết quả nghiên cứu lý thuyết về bộ phận đập trên thế giới và Việt Nam: Tổng hợp các kết quả nghiên cứu lý thuyết về bộ phận đập lúa „ trên thể giới và Việt Nam, cĩ liên quan đến luận án
1.6 Phân tích ưu nhược điểm của các bộ phận đập lứa đã, dang
nghién cứu và ứng dụng trên thế giới và ở Việt Nam Phân tích đánh giá
các tru nhược điểm của các bộ phận đập, nhằm tìm ra phương hướng, nhiệm
vụ nghiên cứu của luận án
1.7, Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu: Dựa vào những phân tích tổng
quan các vấn để sản xuất lúa và những kết quả nghiên cứu bộ phận đập trên
thế giới và ở Việt Nam đã đưa ra những kết luận sau đây:
1 Vấn để đẩy manh cơ giới hố các khâu canh tác cây lúa nĩi chung và khâu tách hạt nĩi riêng là rất cần thiết mới cĩ thể đáp ứng được các yêu cầu sẵn xuất nơng nghiệp phát triển ở Đồng bằng sơng Cửu Long
2 Các máy thu hoạch lúa nĩi chung, máy đập nĩi riêng cần tiếp tục cất
tiến để đáp ứng các yêu cầu ngày càng cao của người làm dịch vụ ở Đồng bằng sơng Cửu Long, và phù hợp các điều kiện tự nhiên, xã hội trong vùng Máy phải nhỏ gọn để đễ cơ động, tiêu hao nhiên liệu, hư hỏng và thất thốt hạt ít, đơn giản, đễ sử dụng và chế tạo, giá thành thấp
3 Trước mắt cần cĩ những mẫu máy đập phù hợp cho thu hoạch nhiều
giải đoạn Nhưng cũng cần phải nghiên cứu các mẫu máy thụ hoạch liên hợp
Trang 6và các bộ phận khác phải nhỏ gọn mới cĩ thể di chuyển và làm việc trong điều kiện đường chất lượng kém: và nền đất yếu và trung bình
4 Nhiễu loại mấy đập đã được dưa vào Việt Nam, nhưng máy đập dọc trục trống hình trụ, máng nắp kết hợp, nạp liệu theo hướng hướng tâm là được nơng dân Đồng bằng sơng Cửu Long chấp nhận ứng dụng rộng rãi
5 Bộ phận đập dọc trục răng bản cĩ nhiều ưu điểm nhưng cũng cĩ những nhược điểm Nhưng do đơn giản, dễ chế tạo, dễ kiếm vật liệu nên giá thành thấp, người nơng dân dễ chấp nhận hơn bộ phận đập đọc trục răng trịn
6 Các mẫu máy đập dọc trục răng bản ở Đồng bằng sơng Cửu Long rất đa đạng Các thơng số của bộ phận đập đã áp dụng từ kết quả của nhiều
cơng trình nghiên cứu, nhưng vẫn chưa phù hợp với các quy luật tương tác, biến đổi và chuyển động của khối lúa: như vận tốc khối lúa tăng dần, hệ số
kéo dãn tăng đần, độ sạch sản phẩm giảm đẩn, mật độ khối lứa giảm dần theo chiều đài trống đập từ cửa vào đến cửa ra, hạt được tách chủ yếu ở 1⁄3 phần đầu trống, phần sau chỉ làm nhiệm vụ phân ly Do vậy năng suất của máy vẫn thấp, chất lượng đập chưa cao,
Chương 2: KẾT QUÁ ĐIỀU TRA KHẢO SÁT VỀ CÁC ĐẶC ĐIỂM KỸ THUẬT CỦA CÁC KIỂU MÁY ĐẬP LUA DOC TRUC ĐANG CHẾ TẠO VÀ SỬDỤNG Ở ĐBSCL
2.1 Một số đặc điểm về đất nơng nghiệp ở Đồng bằng sơng Củu Long: Mục này giới thiệu khái quát đặc điểm về các vùng đất ở Đồng bằng
sơng Cửu Long, điều này lý giải tại sao mỗi vùng cĩ một số máy đập lúa đặc trưng phù hợp với điều kiện canh tác và kích thước lơ thửa của vùng
2.2 Nội dung khảo sát: Phần này đưa ra những nội dụng cần xác định của việc điều tra khảo sát
2.3 Kết quả khảo sát: Những kết quả đã xác định được của các đợt
điều tra khảo sát các máy đập lúa dọc trục ở các tỉnh thuộc vùng Đồng bằng
sơng Cứu Long Từ đĩ phân loại các mẫu máy thành từng nhĩm đặc trưng, 2.4 Nhận xét tình hình chế tạo và sử dụng máy đập lúa dọc trục răng bản ở các tỉnh trong vùng: Một số nhận xét đánh giá tình hình chế tạo và sử dụng máy đập lúa dọc trục răng bản ở các tỉnh
2.5, Phân lích và nhận xét về kết cấu và các thơng số của bộ phận
đập dọc trục ở Đồng bằng sơng Củu Long: Dựa vào những quan sát và số
liệu đo đạc, mục này đưa ra những đánh giá những mặt cải tiến của các phần
của bộ phận đập, từ đĩ xác định các thơng số cần nghiên cứu và những thơng số được lựa chọn cho bệ phận đập mới
2.6 Kết luận: Từ những nghiên cứu phân tích các lài liệu cũn như kết
quả điều tra chúng tơi cĩ những nhận xét sau:
Trang 7ta thị trường, phần lớn các cơ sở chế tạo theo kiểu sao chép mẫu của các cơ sở chính (vì chỉ cĩ các cơ sở chính mới cĩ nhiều vốn đầu tư để cải tiến cơng nghệ
và kết cấu của máy cho phù hợp với yêu cdu của sản xuất, đo vậy chất lượng
máy tới tay người mua khơng đồng đều Chính vì thế việc chế tạo máy đập lúa
dọc trục ở ĐBSCL, hiện nay khơng dựa trên một luận cứ khoa học nào, mà chỉ
sản xuất theo kinh nghiệm và sao chép, đo vậy cẩn tiếp tục nghiên cứu sâu hơn * Các máy dập lúa đọc trục ở ĐBSCL, hồn tồn lắp răng bản Đây là một
cải tiến quan trọng trong lĩnh vực cơ giới hĩa khâu đập, làm cho các máy đập
của ĐBSCL rất đơn giản, chất lượng đập lại tốt hơn Cấu tạo của các máy đập lúa ở ĐBSCL đều cĩ một trống lắp răng bản, mắng trơn, một quạt ly tâm
hay hướng trục và một hoặc hai sàng lắc dọc hoặc lắc ngang
” Các máy đập lúa đọc trục của Đồng bằng sơng Cửu Long đơn giản hon
rất nhiều so với các máy đập của các nước khác
* Do kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, dễ kiếm vật liệu nên giá thành các máy đập của ĐBSCL rất thấp so với các máy đập cùng loại của các nước trong vùng (lất nhiên cũng cĩ cả giá nhân cơng rẻ gĩp phẩn nhưng khơng
đáng kể) Máy đập Thái Lan loại bán tự hành là 1400USD/chiếc (tương đương 15,5 triệu đồng Việt Nam), nhưng các máy đập cùng loại của nước ta
chi 430 + 570USD/chiéc (6 + 8 triệu đồng Việt Nam)
* Các máy đập lúa được sản xuất tại Đồng bằng sơng Cửu Long đễ sử dụng và điều chỉnh cho phù hợp với các giống lúa khác nhau trong quá trình
hoạt động, phù hợp với trình độ của người nơng dân trong vùng
* Các máy đập lúa cồn cĩ thể sử dụng để đập các loại hạt khác như đậu phơng (lạc), đậu xanh, đậu nành (đỗ tương)
* Những thay đối trên các máy đập lúa dọc trục răng bản, cĩ điểm đã
phát huy tác dụng, nhưng cũng cĩ vấn đề cịn phải tiếp tục nghiên cứu để
làm cơ sở cho việc thiết kế các máy đập lúa và thu hoạch lúa liên hợp
Kết quả khảo sát, điều tra các máy đập lúa ở Đồng bằng sơng Cửu Long
cho thay mdi quan hệ giữa các chỉ tiêu năng suất và chất lượng đập với hai
thơng số đường kính và chiều dài trống được chỉ ra ở bảng 2.5
Các mẫu máy ở nhĩm l, với đường kính nằm trong khoảng 0,74 đến
0,78 m và chiều đài 2,0 đến 2,4 m, thì năng suất đạt được từ 1,92 dén 2,1
tấn/h, tỷ lệ sĩt 1,2 đến 1.3 và tỷ lệ thĩc theo rơm 1,7 đến 1,8%
Các máy ở nhĩm 2 cĩ đường kính trống tập trung trong khoảng 0,59 đến
0,63 m va chiều đài 1,6 đến 1,8 m Năng suất của các máy nhĩm nay dat 1,3
đến 1,68 tấn/h, tỷ lệ sĩt 1,0 đến 1,5% và tỷ lệ thĩc theo rơm 1,3 đến 1,7%
Riêng nhĩm 3 thì năng suất rất thấp 0,8 đến 1,3 tấn/h với đường kính trống 0,48 đến 0,52 m và chiều dài 1,4 đến 1,6 m, tỷ lệ thất thốt hạt cũng
như ở nhĩm 2
Tĩm lại, với kích thước về chiéu dai va đường kính như các máy đập lúa
ở Đồng bằng sơng Cửu Long hiện nay, các chỉ tiêu về năng suất và chất
Trang 8này khơng fhu được do tập quần thu hoạch lúa tại rưộng của người đân trong
vùng Điều này cho thấy cần phải tiếp tục nghiên cứu cải tiến để hồn th ién các mẫu mấy đập hiện nay
Chương 3: VẬT LIỆU ĐỐI TƯỜNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CÚU
Trong chương này trình bày đối tượng nghiên cứu và các phương pháp nghiên cứu hiện đại đã sử dụng trong luận ấn
3.1 Vật liệu: Đã đưa ra các tính chất cơ lý của một số giống lúa đang được trồng phổ biến ở ĐBSCL Trong đĩ chú ý đến một số tính chất như độ
ẩm của hạt đao động (18 + 21)%, của thân (52 - 68)% trong vụ Đơng Xuân
và của hạt là (23 + 29)% và thân (77 + 80)% trong vụ Hè Thu Chiêu dài
phần bơng lúa cắt đao động (45 + 6O)% chiều cao cây lúa (Ĩ,9 + 1,!l)m với
các giống cao sản và (1,4 + 2)m với các giống lúa mùa địa phương
3.2 Lựa chọn các thơng số cửa bộ phận đập khảo nghiệm và băng chuyền cung cấp lứa: Để tiến hành nghiên cứu thực nghiệm, đã thiết kế chế
tạo bộ phận đập khảo nghiệm với các thơng số kỹ thuật chủ yếu được xác
định trên cơ sở phân tích, lựa chọn các kết quả nghiên cứu và kết quả của cuộc điều tra các máy đập lúa dọc trục đang sử dụng ở ĐBSCL
Đường kính trống đập, mm 600 Bề rộng cửa vào, min (400 x 250) Bề rộng cửa thốt rơm, mm (200 x 420) Số răng trống đập 20 Gĩc nâng, độ 24
Bé rong rang ban, mm 50
Khe hé giita mang và đỉnh răng, mm 25
Bộ phận đập khảo nghiệm được liên kết với băng chuyển cung cấp lúa khảo nghiệm đài 6 m, cùng với các thiết bị đo, điều chỉnh khác
3-3 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Mục này trình bày nội dung
hai bài tốn:
* Nghiên cứu chuyển động của các lớp lứa trong khe hở nắp trống khơng gân, để xác định ảnh hưởng của các thơng số đến vận tốc của các lớp lúa
* Nghiên cứu chuyển động của lúa trên bể mặt răng trong khe hở nap trống khơng gân, để xác định ảnh hưởng của gĩc œ đến vận tốc dịch chuyển đọc trục của lúa
3.4 Phương pháp nghiên cúu thực nghiệm
3.4.1 Phương pháp xác định các số liệu thí nghiệm: Phân này trinh bày
các cơng thức xác định các chỉ tiêu như độ sĩt, độ thĩc theo rơm, độ hư hỏng hạt, mức tiêu phí năng lượng riêng, độ ẩm hạt và thân bơng, lượng cung cấp,
các thiết bị đo và điều khiển khác 3.4.2 Phương pháp xử lý số liệu:
* Phương pháp xử lý số liệu đơn yếu tố
Trang 9* Sử dụng phương pháp tổng quát của quy hoạch thực nghiệm đa yếu tố Phương pháp này giúp nghiên cứu ảnh hưởng đồng thời của nhiều yếu tố đến các chỉ tiêu chỉ phí năng lượng riêng và chất lượng đập, làm cơ sở cho việc xác định thơng số tối ưu về cấu tạo của bộ phận đập lúa dọc trục răng ban
Trong luận án áp dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm đối xứng
trung tâm bất biến quay bậc 2 Phương pháp này cĩ trình tự sắp xếp các điểm
thí nghiệm chặt chẽ, rõ rằng, các cơng thức tính hệ số hồi quy đơn giản Số liệu thực nghiệm đa yếu tố được xử lý theo các trình tự sau:
+ Kiểm tra sự đồng nhất phương sai của các số liệu thí nghiệm theo tiêu
chuẩn Kohren
+ Kiểm tra mức ý nghĩa của các hệ số phương trình hồi quy theo tiêu
chuẩn Student
+ Kiểm tra độ tương thích của mơ hình theo tiêu chuẩn Fisher + Lập phương trình hổi quy đạng thực
+ Tìm cực trị của hàm mục tiêu và xác định: các thơng số tối tm + Lập phương trình hồi quy dạng chính tắc
+ Xem xét ảnh hưởng của các thơng số đến hàm mục tiêu
Sử dụng phương pháp giải bài tốn thương lương tìm cực trị cĩ điều kiện
để tìm nghiệm tối ưu chung của 3 mơ hình tốn
4.5 Kết luận:
1 Đã xác định một số tính chất cơ lý của một số giống lúa ở ĐBSCL ảnh hưởng đến quá trình cơ lý trong buồng đập
2 Đã lựa chọn và thiết kế chế tạo bộ phận đập dọc trục răng bản và băng chuyền, đáp ứng các yêu cầu và kế hoạch thực nghiệm
3 Sử dụng các thiết bị đo, phương pháp đo và xử lý số liệu theo đúng tiêu
chuẩn trong nghiên cứu
4 Sử dụng lý thuyết quy hoạch thực nghiệm giúp rút ngắn số lượng thí
nghiệm, đồng thời thiết lập được mơ hình tốn, xác định ảnh hưởng của các thơng số ảnh hưởng đến chất lượng và hiệu quả của bộ phận đập Kết quả cuối cùng, bằng phương pháp giải bài tốn tối ưu tổng quát, cho phép xác
định các thơng số tối ưu với độ chính xác cao
Chương 4: CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÁC ĐỊNH ẢNH HƯỚNG CỦA MỘT
THONG SO CUA BO PHAN DAP DOC TRUC RANG BAN ĐẾN NĂNG SUẤT VÀ CHẤT LƯỢNG SẲẢN PHAM
Lý thuyết về bộ phận đập trống thanh và trống răng đạng cổ điển đã cĩ nhiều tác giả trong và ngồi nước nghiên cứu và xây dựng nhiều cơng thức tính tốn Nhưng đối với bộ phận đập đọc trục và nhất là bộ phận đập đọc trục răng bản cũng đã cĩ một số tác giả nghiên cứu, song chưa được đây đủ
Trong chương này đưa ra một số vấn dé ly thuyết để phân tích và làm cơ sở
Trang 10xây dựng chương trình tính tốn đệng học, động lực học trống đập riêng cho
mẫu máy thu hoạch mới với kích thước đường kính cu thé D = 600 mm 4.1 Nghién ctu chuyén dong cia khéi iia trong buéng dip thea
phương tiếp tuyến với quỹ đạo của đỉnh răng
4.1.1 Xác định được hệ số liên kết fĩah của các bơng lúa thuộc giống lúa đặc trưng của ĐBSCL khi đi vào máy đập: Qua thí nghiệm để xác
định được hệ số liên kết ũnh (hay hệ số ma sát trong) f, = 1,76
4.12 Chuyển động của khơi lúa trong khe hở mắng trong Tac giả Bach Quốc Khang đã tiến hành nghiên cứu chuyển động của các lớp lúa trong khe hở mắng trống và nhận thay rang vận tốc của các lớp lúa trong khe hở bằng nhau khơng những sẽ làm giảm cường đệ tách và phân ly hạt, mà cịn làm giảm nãng suất Tác giả đã xây dựng được các biểu thức tính vận tốc của các lớp lúa phía trên sát đỉnh răng và trên mặt máng:
Nho atc odea) an?)
_ — fra Rt+aR (4.1) lope cosO ai] al 7 ©
v, fhe ` th, KIÊN hy ) tại
a Sepcosd cổ feo R tn (42
Bên cạnh đĩ, khi nghiên cứu sự tương tác với răng, do ảnh hưởng của gĩc
ơ, một phần lúa được địch chuyển theo hướng doc trục, tác giả cũng đã thiết lập được cơng thức tính vận tốc đọc trục cho lớp lúa trên bể mặt rãng:
ổ 2d 5 ) tAe i 2lopy cos 0 sin 2 Vậy = 2 s0 Rt
“Lhe — fall ban cọ saÌ| co" Rr
- "Tïr cơng thức (4.3) ta thay khi thay đổi gĩc œ thì vận tốc dọc trục của lớp
hia phía trên cũng thay đối
sin2a (4.3)
4.1.3 Chuyển động của khoi lia trong khe ho ndp trong:
Khi nghiên cứu chuyển động của khối lúa trong khe hở nắp ở vào cuối của va đập khơng đàn hồi, thấy rằng các bơng lúa lớp dưới trực tiếp va đập
với rằng trống cĩ vận tốc bằng vận tốc của răng, cịn các lớp lúa phía trên sắt
nấp giảm dần và gần bằng khơng Tiếp tục tương tác với răng trống sau va đập các bơng lứa bị phân lớp và diễn ra sự tương tác giữa các lớp lúa trong
khe hở nấp, vận tốc chuyển động của chúng thay đối khác nhau Chuyển
động của các bơng lứa lớp dưới chậm dần do lực cản của các lớp lúa phía
trên bat đầu chuyển động nhanh đần nhờ tương tác với lớp lúa phía dưới lơi
kéo Các lực tác động lên các bơng lúa lớp đưới gồm: lực ma sát giữa lúa với
mặt răng F„„¿ lực liên kết giữa các lớp lúa F„a lực quán tính ly tâm, lực
trọng trường của các lớp lúa tiếp xúc trực tiếp với mặt ring Pa
Trang 11P,sìn(}-+B} sinc 3 trắng ° Fy cose
Hình 4 3, Sơ 44 lực tức đáng rào các Tập lên trang Fee Bon yf O14 Hình răng 44 Sơ để bar mất phẳng nhấp tuyén eva mat rang
Hình 4.1 Sơ đồ lực tác động vào Hình 4.2 Sơ đồ lực tác động lên
các lĩp lúa trong khe hở lớp lúa trong mặt phẳng
ndp trống pháp tuyển
Đựa vào kết quả xác định các lực thành phần, đã xác định được các
phương trình chuyển động của các lớp lúa trong khe hở nắp trống
Đối với lớp lúa phía dưới:
1
an =f ofa! cos asin 20— A +5——~ frgcos of cos asin20— )
2 ⁄ ( hy ) 2
Š,
+/pcas fits coversin24| fils sin20siny +cas weir? 2) Ẫ (4.4)
VÀ = fife? RI L cosarsin2o— "¬- ˆ + 2 fi (2 ) @ À2 6, nt + 1V fi =.) +8 ( sin2osine? © — i + o 2 d0 2
+*|ý sin yesin® O+cos v +øR (4.5)
a
Trang 12› 3 23/4A
apn =(fon-t (24 + j t0 2R— of, — 4215 woo An r) (4.6)
On On
24 2h eA ,
Vệ =(ƒ, =f Arrorm LE nya S(t —con ự) (4.7)
on a, o
Nhờ vào các cơng thức (4.4), (4.5), (4.6) và (47) đã xác dịnh được ảnh
hưởng của các thơng số œ, R, ư„, í„ ƒ, đến quá trình truyền vận tốc cho lúu và sự đi chuyển của chúng
Đối với khe hở nắp trống, khi tăng õ, thì Vụ giảm Như vậy vận tốc lớp lúa phía trên sẽ giảm Nếu tăng ð„ đến một giá trị nào đĩ thì Vy <0 Ngược lại ð, giảm thì Vy tăng Điều này cĩ nghĩa khe hở nắp ä, ảnh hưởng tới vận tốc dịch chuyển của lớp lúa trên mặt nắp
Với các lớp lúa phía dưới, 8, tang sẽ làm cho V*; tăng, nghĩa là khe hở tăng sẽ làm cho sự liên kết giữa các lớp lúa giảm đi, các lớp lúa sẽ rời rạc hơn áp lực
vào chúng sẽ giảm Do vậy, tác động lơi kéo của lớp lúa phía dưới đối với lớn
lúa phía trên sẽ giảm di,
4.1.4 chuyển động của các lớp lúa trên bề mặt răng trong khe hỗ nắp
Khi lúa chịu tác động của răng trống, do ảnh hưởng cửa gĩc œ giữa mat
phẳng răng và trục trếng, một phẩn lứa được dịch chuyển theo phương hướng đọc trục Xem xét sự dịch chuyển dọc trục của phần lúa tiếp xúc với mặt bản răng dưới tác động cuả răng sau va đập, thấy rằng tại điểm đang xét cĩ các lực tác động lên lúa: lực ma sát giữa lúa với bể mạt răng F.„„ lực liên kết giữa các lớp lúa F„u, trọng lượng của phẩn la tác động vào răng, bỏ qua
lực ma sắt ở đỉnh răng và lực cơriơlit Hình 4.3 biểu điễn sơ đồ hình chiếu
các lực trong mặt phẳng vuơng gĩc với mặt phẳng răng đi qua dinh răng
Kết quả giải bài tốn động lực học cho ta các phương trình chuyển động
của lúa trên bể mặt răng:
2h, "
: I
ay =f ky @ R-gcosy — 4 gfsinyssina ~ f, singye 1 OY (ALR)
i
6, „
Trong đĩ: Kạ - hệ số đặc trưng cho ảnh hưởng của gĩc œ đến sự dịch
chuyển của các lớp lúa trên bể mặt răng
Vy = fokg wR gsinys 1 1 gl ficos ycos O- sinacas yf
Trang 13và vận tốc dọc trục của khối lúa là:
sin2 LB Sil 1
Vie ar Rl —=< ~ f, cos? aos 3) _ 8n I- +
2 o 2hy -Ƒ
on
sind costs + O 2 COS
4| “ a —f co: avos0) L8 0V +) vợ 860V
œ Oo
sinda (4.10)
Để tránh ảnh hưởng xấu đến quá trình tách và phân ly hạt thì gĩc œ được xác định nằm trong khoảng 22° < œ < 540
42 Lý thuyết tính tốn động lực học máy đập dọc trục fink tai
đường kính 600 mm
Máy đập lúa hướng trục răng bản tĩnh tại lầm việc trong điêu kiện tải trọng luơn luơn thay đổi do tinh chat ngẫu nhiên của lượng cung cấp lúa vào
độ khơng đồng đều của các phần tử quay
Trong mục này trình bày kết quả phân tích quá trình chuyển tiếp trong hệ
thống truyền động của bộ phận đập lúa hướng trục răng bản với tác động của tải trọng ngẫu nhiên nhầm chọn các thơng số động học tối ưu như mơ men
quán tính và vận tốc gĩc trống đập, làm cơ sở cho việc thiết kế máy đập lúa,
đồng thời trình bày kết quả tính tốn của mơ hình cụ thể bằng phương pháp
số trên máy tính điện tử đối với máy đập lúa dọc trục răng bản đường kính
600 mm được truyền động từ động cơ DI2, nhằm cung cấp cho các nhà
nghiên cứu một số thơng tin cần thiết để quá trình nghiên cứu thuận tiện hơn
4.2.1 Lựa chọn mơ hình: Theo phương pháp của Giáo sư Alpherop, lập mơ hình động học mơ tả chuyển động ‹ của các bộ phận chính ở hình (4.3)
tw i x J
I ‘ ' i
Hình 4.3 Sơ đ lực tác động vào - Hình 4.3 Mơ hình động học của máy
các lớp lúa trên bề mặt đáp lúa
răng trong khe hở nắp X- trục của trống đập cĩ mê men quán tính /
Z- trục của động cơ cĩ mơ mìch quần tính J
Trang 144.2.2 Hệ số kéo của bộ truyền đai
Mối quan hệ giữa mơ men truyền và độ trượt:
M=q0pD//2 (4.11) 4.2.3 Hiệu suất bộ truyền đai
Hiệu suất tồn phần của bộ truyền đai: OR, — 0,
ee 4.12)
PpyR, — @y ‘
No =
4.2.4, Su thay đốt lượng cung cấp
Theo V.N Bolchinski thì lượng cung cấp được tính theo cơng thức thực
nghiệm sau: q(1) = qul] + G,cos(À! + Ø)J (4.13) trong đĩ: dụ - lượng cung cấp
G, - biên độ dao động của qụ,
4.2.5 Phân tích sự làm việc của trống đập: Mục này trình bày tác động của ngoại lực F,(, mơ men cần do khơng khí và mơ men ma sắt, mơ men
quần tính của trống đập và mơ men chủ động M,
4.2.6 Phân tích sự làm việc của động cơ: đường đặc tính động cơ D-12
theo số liệu của Bộ mơn ơ tơ máy kéo Trường Đại học nơng nghiệp I thi: 82
Mz =8-———— khi l45 z2=8 225-a„ i < Wy < 22 5 (4.14)
M,=0 khi œ„ < 145 va wy > 225 (4.15)
Ngồi ra cịn xác định mơ men cản khơng khí và mơ men ma sát
4.2.7 Hệ phưong trình vì phân cân bằng động lực học của máy đập lúa dọc trục răng bản tĩnh tại
Hệ phương trình vi phân phi tuyến mơ tả chuyển động của hệ phi hơlơnơm được thiết lập trên cơ sở phương pháp Lagrănggiơ với nhân tử bất định với giả thiết các mơ men quán tính quy đổi của các trục 1; (J = I n)
al(a;)
Co;
(4.16)
Phương trình liên hệ phi hơlơmơn đối với cơ hệ như sau:
a, —- @GÁT — 6) = 0 (4.17)
trong : â, ô4 - van tốc gĩc của trống đập và động cơ; i, - ty 86 truyền của cặp truyền đai;
£„ - độ trượt của bộ truyền đại
Hệ phương trình ví phân phi tuyến mơ tả chuyển động của hệ như sau:
Trang 15Je-Q,=M
JG — Q, = - Mii, (4.18)
trong do: J,, J, - mơ men quần tính quy đổi của trống đập và động ca; €,, tạ - gia tốc gĩc của trống đập và động cơ;
Q„,Q, - lực tổng quát tác dụng lên trống đập và động cơ;
M, - lực truyền động của cặp truyền đai; vy, - hiệu suất của cặp truyền đai
Lực tổng quát được tính theo biểu thức:
O,= —Mu„ — Ba ~ F(t)
Q, = —Mizx — Ba? —M, (4.19)
trong dé:
Monexs Mingo ~ 16 men ma sat ctia các lựuc ma sắt trên trống đập và động cơ B,, B, - hé số tính đến sức cản khơng khí
F,(Ð - ngoạt lực tác động lên trống đập M, - mơ men của động cơ
Mơ men động cơ được xác định phụ thuộc vào động cơ theo cơng thức sau:
My =— 5 (4.20)
C- aq
Biểu thức (4.20) là hàm phi tuyến Tuy nhiên trong quá trình làm việc ổn định, thì cĩ thể coi mơ men động cơ M, là hàm phụ thuộc tuyến tính vào vận tốc gĩc và xác định theo cơng thức: M,= A, - Bc, (4.21)
trong đĩ: A, B, A¿, B, - các hằng số phụ thuộc vào động cơ
Để thiết lập phương trình vị phân (4.18) cần xây dựng các biểu thức xác định tải trọng tác động lên trục trống đập F„@), M¿ Mơ men kéo của cặp
truyền động đai M, được xác định theo cơng thức:
B x
My =———*—— (4.22)
Cc x Tce 4 Đa Y
trong do: A,, B,, C, - cdc hang sé
Tải trọng tác động lên trống đập được xác định trên cơ sở lượng cung cấp lúa vào trống đập Lurợng cung cấp mang tính ngẫu nhiên
Theo Viện sỹ Alpherop để tách hạt ra khỏi bơng và lưu thơng sản phẩm trong bộ phận đập, thì trống phải chịu ngoại lực:
F(t) = p| 1+ oq cost t+ olf + pyoo| (4.23) trong đĩ: k, - hệ số phụ thuộc vào tính chất cơ lý của khối lúa đem đập
p, - hệ số phụ thuộc tốc độ lưu thơng sản phẩm
Trang 16Thay lực tổng quát Q., Q, và lực truyền động P, ta được hệ phương trình vị phân phi tuyên sau:
FéEt Ba + Mag t Rt) = M,
S64, + Bap + M,,.-+ Mdig, = M (4.24)
Né phuong tinh 4.24 duoc gidi trén may vi tinh vei ti trong F(t) thay đổi và nhận được các giá trị vận tốc gĩc của động cơ, của trống đập và mơ
men động cơ, mơ men kéo của cặp truyền động đại Xác định chế độ động
học tối ưu trong truyền động của máy đập lúa hướng trục răng bấn tĩnh tại
Hạn
Áp dụng với máy đập ũnh tại, theo quan sát thực tế thơng thường À = 0,2
+ Ø7 (chính là tần số đưa lúa vào máy của người cung cấp lứa vào máy), ‘Theo điều tra các máy đập lúa thơng thường ở ĐBSCL hiện nay thi qy = 1.0
+ 2,5 kg/s Vi vay céng thife (4.24) c6 thé viet lai nhu sau:
F(t) = ead + 0.2sin2/J(3,1 + 35.10 143) (4.25)
Mơ men ma sắt ở các ổ trục và mơ men cẩn khơng khí của trống đập tính
như sau: Mu = ] KỚm và Bo = 4.101 (4.26)
Mơ men từ động cơ truyền đến trống đập tính theo cơng thức (4.23) với
giá trị của các hằng số Á, = 18 kGm, B, =0.21 kGm
Phân tích sự lầm việc cửa động cơ D-12 bằng phương pháp khảo nghiệm
và phương pháp hồi quy, đường đặc tính ngồi của dong co D-12 được xác
định Cơng thức (4.21) cĩ thể tính với A =8, B = 8.2 C= 225, với giá trị của 145 < my < 225
Mơ men ma sắt và mơ men cẩn khơng khí của động cơ xác định bằng
các cơng thức sau: Ä„„ = FAG vd Bang = 00210 a? (4.27)
Các điều kiện để giải phương tình (4.24) là liên hợp máy lầm việc ở chế
độ ga định mức Khi đĩ ta cĩ œ„ = 217 1/§ (tương đương n = 2200 vg/ph);
3, = 0,625 kGms; J, = 3,338: @ = 73.3 1/s;i = 2,06; Qn = 1+ 25 kg/s; A= 0,2
+ 0,6 [/s Dya vào hệ phương trình (4.24) lập trình chương trình tính tốn động lực học máy đập lúa dọc trục răng bản tĩnh tại D = 600 mm với ngơn
ngữ Pascan, Kết quả tính tốn trên máy tính điện tử đã cho các kết x¡uả cụ thể của X, @ œ¿, M, khi thay đổi thời gian, lượng cung cấp trung bình và tần số
cung cấp lứa vào máy
Kết quả nghiên cứu động lực học máy đập dọc trục răng bản tĩnh tại hồn tồn phù hợp với quy luật hoạt động của máy trong thực tế
4.3 kết luận
Qua những kết quả nghiên cúu lý thuyết ở các phần trên, cĩ thể rút ra
một số kết luận sau:
Trang 17L) Giữa các lớp lúa khi đưa vào khe hở đập, chúng cĩ liên kết với nhau,
đo cấu tạo của các bơng lúa Đã xác định được hệ số liên kết bên trong của
khối lúa ở trạng thái tĩnh của lúa ở Đồng bằng sơng Cửu Long là fc = 1,76
2) Đã lập và giải quyết được bài tốn chuyển động của khối lúa trong khe
hở nắp khơng gân ở bộ phận đập đọc trục răng bản ảnh hưởng của khe hở
nap đến vận tốc của các lớp lúa
3) Đã lập và giải quyết được bài tốn chuyển động của khối lúa trên bề
mặt răng bản, trong khe hở nắp khơng gân của bộ phận đập dọc trục Xác
định được ảnh hưởng của gĩc œ tới vận tốc đi chuyển dọc trục của khối lúa
trong khoảng 22?< œ < 549
4) Dựa vào chương trình tính tốn động lực học “Máy đập” cĩ thể tính
tốn được giá trị của các thơng số động học của trống đập Đã tính tốn được
giá trị của các thơng số động học của trống đập răng bản đường kính
600mm Qua kết quả cho thấy các máy đập tĩnh tại nên chọn lượng cung cấp
<2 kg/§ để đảm bảo cho máy làm việc ổn định Lượng cung cấp của các máy gặt đập liên hợp cĩ thể chọn cao hơn máy đập tĩnh tại, do tần số cung
cấp lúa cao hơn,
Chương 5: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VỀ ẢNH HƯỚNG CỦA
MỘT SỐ THƠNG SỐ CỦA BỘ PHẬN ĐẬP DỌC TRỤC RANG BAN ĐẾN CHI PHÍ NĂNG LƯỢNG RIÊNG VA CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM
Chi phi nang lượng riêng và chất lượng sản phẩm của bộ phận đập đọc trục
răng bản phụ thuộc vào nhiều thơng số Nhưng chúng tơi chỉ lựa chọn một số
thơng số cơ bản chưa được nghiên cứu hoặc nghiên cứu chưa hồn chỉnh
Trong chương này trình bày kết quả nghiên cứu thực nghiệm xác định một số
thơng số tối ưu cho bộ phận đập dọc trục răng bản đường kính 600 mm
5.1 Cơ sở nghiên cứu ảnh hướng của các thơng số đến năng suất và
chất lượng sẵn phẩm
Dựa vào các kết quả nghiên cứu của các tác giả và kết quả ở chương 4,
cho thấy cần phải nghiên cứu ảnh hưởng của 4 thơng số: các gĩc khơng sian
của răng được thay đổi đọc theo chiều dài trống: Áơ, AB,; khe hở nắp ổ,; lượng răng Z (mật độ răng) để phù hợp với sự thay đổi của các quá trình điên ra trong buồng đập nhằm nâng cao năng suất, chất lượng của bộ phận đập, đồng thời thu ngắn được chiều đài trống đập, một trong các bộ phận chính của các máy đập liên hồn và máy gặt đập liên hợp Điều này sẽ làm cho
khối lượng và kết cấu mấy gọn nhẹ, phù hợp với điển kiện cơ sở hạ tầng
chưa được cải tạo, với nên đất yếu và trung bình (cĩ độ cứng 1,5 - 43
kG/em?) ở Đồng bằng sơng Cửu Long
Trang 185.2 Kết quả nghiên cứu (lực nghiệm đơn yếu tố
5.2.1 Ảnh hưởng của sự thay đấï khoảng biến thién géc a (Aa) dén khả năng phân ly hạt dọc theo chiêu dài trống, tối chất lượng đập và chỉ
phí năng lượng riêng
* Kết quả thí nghiệm so sánh giữa 2 nghiệm thức: gĩc œ cố định và gĩc œ thay đổi dọc theo chiều dai trống đập cho thấy ở nghiệm thức gốc ở thay đổi cĩ cường độ phân ly lớn hơn (HAœ= 00031 và Hợ= 0/0025) Nếu đặt điều kiện tỷ lệ thĩc theo rơm < 1% thì chênh lệch độ đài giữa 2 nghiệm thức là 200 mm
* Kết quả thí nghiệm ảnh hưởng eta sur thay đổi tĩc œ (Aœ) tới chất lượng đập và chỉ phí năng lượng riêng của quá trình đập và phân ly hạt, cho thấy khi mức thay đổi Aơ tăng lên, thì chỉ phí năng lượng riêng tăng lên, tỷ lệ hư hổng hạt cũng tăng lên Nhưng tổng thất thốt hạt tý lệ théc theo rom
và tỷ lệ sĩt hạt trên bơng) lại giảm xuống đáng kể Điều nầy cĩ nghĩa là khi
Aœ tăng lên, gĩc œ thay đổi theo chiều giảm dân từ đầu trống Tốc độ của
khối lúa trong buồng đập giảm dần, thời gian lúa lưu lại trong buồng dap càng tăng Do đĩ tổng thất thốt hạt giảm nhưng chỉ phí năng lượng tiêng và
tỷ lệ hư hỏng hạt lại tăng lên Kết quả biểu diễn ở đồ thị 5.] và các nhương trình biểu diễn mối quan hệ giữa Aœ và các hầm chỉ tiêu là:
Yy = 588,062 + 70,822Aø + 9,793(AaƑ tụ =! iy? (8.1) 0,934+0,172 Aà - 0.003(Aø ) Y, = 1,9481 + 0,22274ø + O0509AG 4,870 }2.660 175342.58¢ 1638 42,408 118 49.360 1,402 42.236 1.285 42,330 41.16812,026 +054 [1.918 93411 892 l0 1711706 - 0,700 l1,t0 «- 15 ? ” 1 ~.l
Hinh 5.1 Đồ thị ảnh hướng của Aa đến chất lượng đập
và chỉ phí năng lượng riêng
Trang 195.2.2 Ảnh hung của sự thay đổi khoảng biến thiên gĩc #, (A8,) đến khả năng phân ly hạt đọc theo chiều đài trống, tĩi chát lượng đập và chỉ
phí năng lượng riêng
* Kết quả thí nghiệm so sánh giữa 2 nghiệm thúc: gĩc J, cố định và
gĩc jì; thay đổi dọc theo chiêu dai trống đập thấy rằng cường độ phân ly
của thí nghiệm gĩc Pi, thay đổi H = 0,0031 lớn hơn cường độ phân ly của thí nghiệm ƒŸ, cố định Ở ơ phân ly thứ 9, tỷ lệ thĩc theo rơm của thí nghiệm ¡ thay đổi (Y, = 0,8%) chỉ hơn 1/3 lượng thĩc theo rơm của thí
nghiệm [*, cố định (Y, = 2,1%)
* Kế quả thí nghiệm ảnh hưởng của sự thay đổi gĩc J¿ (A[l,) tới chất
lượng đập và chỉ phí năng lượng riêng chỉ ra tằng khi AB, tang lên thì chỉ phí
năng lượng riêng và tổng hư hỏng hạt tăng nhưng tổng thất thốt hạt lại
giảm Điều này cho thấy khi AB, tăng (gĩc B, thay đổi theo hướng tăng dần
từ đầu trống), tốc độ của khối lúa trong buồng đạp càng giảm dân, lượng lúa
nạp vào thuận lợi ở cửa nạp, nhưng tốc độ càng giảm dần ở phần cuối trống Điều đĩ làm cho thời gian lưu lúa ở trong buồng đập tăng, nên tỷ lệ hư hồng và chỉ phí năng lượng tiêng tăng, nhưng tổng hoa hut hat lai giảm D6 thi 5.3 thể hiện kết quả thí nghiệm và các ptr biểu điễn mối quan hệ giữa Ajl và các hầm chỉ tiêu là:
Y„ = 686,904 + 100,587A8, + 19,273(AB,/
Yu = —=——————_: 10? (5.2)
0,933 + 0,209AB, — 0,003( Af, )°
¥, = 18444 + 0 J8I6AB, + 0.034HAB)
Lye
Hình 5.2 Đồ thi dnh huang cita Af, dén chat hrong dap
và chỉ phí năng lượng riêng
Trang 205.2.3, Anh hưởng của mật độ răng đến chát lượng đập và chỉ phí năng tượng riêng :
Số lượng răng cĩ ảnh hưởng lớn đến chất lượng đập và chỉ phí năng
lượng riêng Trước đây với những mẫu máy đập răng trịn, số lượng răng đến 128 tăng, nhưng nay các máy đập đọc trục răng bản chỉ cịn 11 - [9 răng tuỳ
theo chiều dài trống đập, mà chất lượng đập vẫn đáp ứng được yêu cầu Điều đặt ra là vậy số lượng răng buo nhiêu?
Kết quả thí nghiệm ảnh hưởng của số lượng răng đến chất lượng đập và chi phí nâng lượng riêng cho thấy khi số lượng răng tăng lên thì chỉ phí năng
lượng riêng và tổng thất thốt hạt giảm xuống, sau lại tăng lên, nhưng tỷ lệ
hư hỏng hạt càng tăng nhanh khi số răng càng cao Điều đĩ cĩ thể hiển rằng ,khí số lượng răng tăng (12 - 16) khoảng cách các vết răng càng giảm đần Tác động giữa rằng và trống nhiều hơn, nên tỷ lệ hao hụt hạt giảm, lúa được đẩy đi nhanh hơn làm cho chỉ phí năng lượng riêng cĩ tầng nhưng vẫn nhỏ hơn Do vậy chỉ phí năng lượng riêng tổng thể vẫn giảm Khi tiếp tục tăng (16 - 20) răng, thì tỷ lệ hư hỏng hạt cầng cao hơn, và lúc này thi chi phi nang
lượng riêng tổng thể lại tăng lên, tổng hao hụt lại tăng nhanh, do tốc độ lúa
địch chuyển trong buồng đập nhanh hơn, thời gian lưu lúa trong buồng dap it
hơn Kết quả được thể hiện ở đồ thị 5.3 và các phương trình biểu điển mối
quan hệ giữa Z và các hầm chỉ tiêu là:
Yu = 716,615 - 43,2517 + 3480177 Yur = 1.1304 ~ 0.08447, + 0,07647? (5.3) Y, = 1.8421 + 0.28227 4+ 0,062721 „mg „0| Vu 2H,&40|7,70 3
Trang 215.3.4 Ảnh hưởng của khe hễ nắp đến chất lượng đập và chỉ phí năng
lượng nêng
Các mẫu máy đập trước đây thường cĩ gĩc bao máng 3600 Sau đĩ một
số cơng trình nghiện cứu đưa ra dạng máng hở cĩ nắp dạng gân Ngày nay
đa số các máy sử dụng loại máng hở, nap khơng gân, những khe hở nắp cịn
chưa xác định được giá trị tốt nhất của nĩ cho mỗt mẫu máy
Kết quả thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng khe hở nấp đến chất lượng đập
và chỉ phí năng lượng riêng thấy rằng khi tăng khe hở nắp (40 + 120) mm thì chi phí năng lượng riêng tăng, nhưng tỷ lệ hư hỏng hạt và tổng thất thốt hat giảm đi, điều đĩ là do khi khe hở tăng lên lúa dịch chuyển đọc trục chậm, nên chỉ phí năng lượng riêng tăng, tỷ lệ hao hụt hạt giẫm Mặt khác do khe hở nhỏ, tác động của các chỉ tiết vào khối lúa mạnh hơn, làm cho tỷ lệ hư hồng hạt lớn, nên khi tang thì những tương tác giữa các chỉ tiết và lúa giảm dần làm cho tỷ lệ hạt hư giảm xuống Đồ thị 5.4 trình bày kết quả thí nghiệm này và các phương trình biểu điển mối quan hệ giữa ð„ và các hầm chỉ tiêu là:
¥y = 706,336 + 74,4116, + 14,50052 1 _ Vag = rr? (5.4) 0,892 +0,1306,, -— 0.0095, i — Wys———————————zI0 ? 0,545 +0,084ð,, —0,02662 ven| eft nfs - 2 8.) = aoa aa NL TS T8 thH—-~ > “d0 0 8a 10 20 Bato HH
Hinh 5.4 D6 thị ảnh hưởng của khe hở nắp đến chất lượng đập
và chỉ phí năng lượng riêng
Trang 225.3 Kết quả nghiên cứu xác định một số thơng số tối ưa bộ phận đập
doc truc rang ban bang phương pháp quy hoạch thực nghiệm đa yếu tố”
5.3.1 Các yếu tố ảnh hưởng, mức và khoảng biến thiên
Bảng 5.1 Mức và khoảng biến thiên của các thơng số nghiên cứu
Mức Mức Các yếu tố ảnh hưởng
biển thiên mãhố| X, % X X
Aơ, (đội | AJ„ (độ) | Z, (răng) | ä„ (mm)
Mức sao dưới 2 9 12 12 40
Mức dưổ 1 15 8 14 60
Mức cơ sở 0 21 24 16 80 Mức tên 1 27 30 18 100
Mức sao liên 2 3 36 20 120
Khoảng biến thiên 8 6 6 2 20
5.3.2 Kết quả xử lý số liệu: ma trận kế hoạch và kết quả thực nghiệm
5.3.3 Kết quả xác định mơ hình tốn chỉ phí năng lượng riêng cho
quá trình đập va phân ly hạt trong bộ phân đập đọc trục răng bản đường
kính 600nun
Sau khi kiểm ưa sự đồng nhất phương sai, mức ý nghĩa của các hệ số và độ tương thích của mơ hình tốn, kết quả cho được mơ hình tốn thực nghiệm dạng mã biểu diễn mối quan hệ trên là:
Yy=711/138+75,113X,+99A14X-37457X,167,579X-5,132XX,
+4,438XX,+11,870Xˆ+18,738Xˆ2+34,268X/+14.350X/ (5.5)
Dạng chính tắc của mơ hình tốn tương ứng đối với hàm chị phí năng lượng riêng Ja: :
Vy 406,456 = 12,1519 X 4193752 X 7434,7274 X 24149716 X 715.6)
Các hệ số phương trình chính tấc đều đương cho thấy hàm Yy cĩ cực tiểu Giá trị Y„„ là giá trị đặc biệt Xét trong vùng nghiên cứu quy luật của
mơ hình tốn tương thích với quy luật ảnh hưởng của các thơng số tới chỉ phí năng lượng riêng trong nghiên cứu thực nghiệm đơn yếu tố Tuy nhiên, vùng nghiên cứu khơng cĩ cực tiểu nhưng vẫn cĩ điểm cĩ giá trị nhỏ nhất
Yuin = 418,43 Wh/T với các thơng số vào tương ứng: Aoœ = 9°, AB, = 12°,
Z = 17 rang, 5, = 40 mm Dựa vào phương trình chính tắc (5.6) cĩ thể phân tích ảnh hưởng của các thơng số nghiên cứu: sự thay đổi của các gĩc œ, Ï\ doc theo chiều đài trống đập Aơ Aƒi,: số hượng rãng Z và khe hở nấp trống
ð, đến Y„ của bộ phận đập đọc trục răng bản dường kính 600 mm
Trang 235.3.4 Kết quả xác định mơ hình tốn tong that thodt hat trong quá trình
đập tà phân ly hạt của bộ phận đập lúa dọc trục răng bản đường kính
60W)
Sau khi tiến hành kiểm tra sự đồng như phương sai, mức ý nghĩa của các
hệ số và độ tương thích của mơ hình tốn, kết quả cho được mơ hình tốn thực nghiệm dạng mã biểu diễn mối quan hệ trên là:
Vu, = 1,1278-2,413A,~0,3074x;~0,0949x,~0,1924x,t0,00831,vy+
+0,00844x¡—0005642~0,01221,x+0,0168Ax+
+0,0098x,v+0,0464x/1+0,0591.2+0/068442+0,039512 (5.7)
Dạng chính tắc của mơ hình tốn tương ứng đối với hàm tổng thất thốt
hạt là:
Y„,-0,22908 = 04985 K ˆ+0,6238X 2+06975X /+0,31134X ¿G.8)
Các hệ số của phương trình chính tắc đều dương cho thấy hàm Y cĩ cực
tiểu Giá trị của Ywu„ là giá trị đặc biệt Xem xét trong vùng nghiên cứu cho thấy quy luật của mơ hình tốn tương thích với quy luật ảnh hưởng của các thơng số tới tổng thất thốt hạt trong nghiên cứu thực nghiệm đơn yếu tố
Tuy nhiên, vùng nghiên cứu khơng cĩ cực tiểu nhưng vẫn cĩ điểm cĩ giá trị
nhỏ nhất Y„„, = 0,25499% với các thơng số đầu vào: Aa = 33°; AB, = 36”,
Z.= l7 răng; ð„= 120 mm :
Dựa vào phương trình chính tắc (5.8) cĩ thể phân tích ảnh hưởng của các thơng số nghiên cứu Aơ, All: Z và õ, đến tổng thất thốt hạt của bộ phận đập dọc Irục răng bản đường kính 600 mm
5.3.5 Kết quả xác định mơ hình tốn tỷ lệ hue héng hat trong quá trình dap vé phan ly hạt của bộ phân đập dọc trục nẵng bản đường kính 600 nun
Từ những kết quả kiểm tra sự đồng nhất phương sai, mức ý nghĩa của các
hệ số phương trình hồi quy và độ tương thích của mơ hình, phương trình hồi
quy đạng mã biểu điễn mối quan hệ trên là:
¥, = I,85892+0,22501x,+0,181794;+0,28151x¿-0,21032x„—
+/011194,4;—-0,008354,x;~0,01427xv,+0,00498,x,+0,01148;x„+ +0,01265x,v„+0,05320x,2+0.03653x,7+0.05928x~0/04264x 2 (5.9)
Dạng chính tắc của mơ hình tốn tương ứng với hầm tỷ lệ hư hỏng hạt là:
¥,-1 28558 = 0,5204 X 7-0,.4385 X 7406329 X% 740.3489 X 7 (6.10)
Từ phương trình (5.10) cho thấy các hệ số vừa dương lại vừa âm Điều đĩ
cĩ nghĩa là hầm Yạ khơng phải hàm cĩ cực trị mà là hầm cĩ dạng minimax, cĩ hình yên ngựa Tuy nhiên, trong vùng vẫn cĩ điểm cho giá trị nhỏ nhất và
quy luật của mơ hình vẫn phù hợp với kết quả nghiên cứu đơn yếu tố Giá trị nhỏ nhất của hàm Yimin = 1,30962% véi cdc thơng số đầu vào Aœ = 9, AB, = 12% Z = 12 va 8, = 40 mm Dựa vào phương trình (5.10) cĩ thể phân
Trang 24tích ảnh hưởng của các thơng số nghiên cứu Ad, AB; Z và ỗ, đến ty lệ hư hồng hạt của bộ phận đập đọc trục răng bản đường kính 600 mm
5.4 Giải bài tốn tối ưu bằng phương pháp thương lượng cĩ điều kiện Từ những kết quả thực nghiệm cho thấy rằng: khi tính tốn thiết kế bộ phận đập đọc trục răng bản đường kính 600 mm, thì 4 thơng số Aơ, Ap Z
và ð„ cĩ ảnh hưởng rất lớn đến chi phí năng lượng riêng, tổng thất thốt va ty
lệ hư hỏng hạt Mối quan liệ tương tác giữa chúng với nhau rất phức tạp
Các mơ hình tốn: chỉ phí năng lượng riêng Y„; tổng thất thốt hạt Y,; và
tỷ lê hư hỏng hạt Y, cĩ vùng cực Irị khác nhau Vì vậy buộc phải giải bài
tốn thương lượng cĩ điều kiện để tim chỉ phí năng lượng riêng nhỏ nhất
theo yêu cầu của người sử dụng
Việc tối ưu hàm hợp Y được giải bằng phương pháp Gradient với chương, trình OPT của Viện Cơ điện Nơng nghiệp Kết quả giá trị tối ưu của hầm chi phí năng lượng riêng Yy = 793,96414 WH/T tại diém cd X, = -0,0421,
X; =-0,2172: X; = 0.0804 X, = 1,2320 Giá trị thực của các thơng số vào là: Aa= 21°; AB\= 23°; Z= 16 ring va §,= 105 mm, voi Yus 1.0% va Y,< 15%
5.5 Ung dung mơ hình vào sản xuất
Đựa trên những kết quả nghiên cứu tiên đây, chúng tơi đã tiến hành thiết
kế và chế tạo b6 phan dap doc trục rãng bản đường kính 600 mm chiều đài 1.400 mm lấp trên máy đập lứa MĐL-0I với các thơng số khác lựa chọn ở
chương 2 và kết quả giải bài tốn thương lượng ở chương 5
Máy đập lúa MĐL-0I đã được sử dụng trên đồng ruộng của Viện, Nơng
trường sơng Hậu Kết quả từ các đơn vị gửi về cho thấy: so với các máy
cùng loại kích thước thì máy cĩ năng suất cao hơn, chỉ phí năng lượng, tổng
thất thốt hạt và tỷ lệ hư hỏng hạt thấp hen
ˆ Tuy nhiên mấy cồn một số nhược điểm như trong vụ Hề Thu tap chất của sản phẩm cịn cao, hạt bụi và tạp chất cịn ảnh hưởng tới nguồn nạp liệu ở
cửa vào trong vụ Đơng Xuân Do vậy cần phải cải tiến thêm ở bộ phận lầm
sạch và ngần chặn bụi và tạp chất ở cửa vào
Tính tốn hiệu quả kinh tế cho thấy thời gian hồn vốn nhanh gần 4 tháng
Giá máy giảm hơn 500.000đ do kích thước ngắn hơn với các mấy cùng nãng suất Ngồi ra chưa kể tỷ lệ gạo nguyên tăng lên (do giảm tỷ lệ hư hong hat)
làm tăng lợi nhuận; chỉ phí nhiên liệu giảm làm chỉ phí sẵn xuất giảm
Trang 25KẾT LUẬN CHUNG
1 Qua nghiên cứu tổng quan và khảo sát điểu tra các máy đập lúa trên
thế giối và Việt Nam nĩi chung, Đồng bằng sơng Cứu long nĩi riêng, cho
thấy các máy đập lúa dọc trục răng bản cĩ nhiều ưu điểm, phần lớn đã phù
hợp với các tính chất cơ lý của cây la cũng như điểu kiện kinh tế xã hội của
ving DBSCL
2 Các máy đập lúa dọc trực răng bản đang sử dụng ớ Đồng bằng sơng
Cu Lang rất đa đạng và phong phú với đủ kích cỡ khác nhau, Mỗi mẫu cĩ những tu điểm khác như, nhưng vẫn cịn nhiệt nhược điểm, như năng sHÃI, chất lượng đập, chỉ phí kim loại riêng, vẫn chưa đấp ứng hồn toần yêu cầu,
Higp tục nghiền cứu để đưa ra một mẫu máy hồn chỉnh hơn, với bộ phận đập đọc trục răng bản cĩ kích thước, khối lượng giảm tới mức tối thiểu, những năng suất, chất lượng vẫn đạt mức cao nhất,
1 Qua khảo sát điểu tra đã xác định được các tính chất cơ lý của một số giống lúa ở Đồng bằng sơng Củu Long, đã đưa ra 4 thơng số cơ bản để nghiên cứu, trong đĩ chú ý đến một số tính chất như độ ẩm của hạt đạo
động (T8 + 21) trong vụ Đơng Xuân và của hạt (23 + 29)%, của thân (77+
80)% trong vu He Thu Chié
OO), chiéu cao cây lúa (09 + 1,1)m với các giống cao sẵn và (l4 : 2)m
với các giếng mùa địa phương và hệ số liên kết piữa các bơng lía của chúng khi đưa vào buồng đập li f= 1.76
đài bơng lúa cất đưa vào nuẳy dao động (15
4, Qua nghiên cứu sự chuyển động của lứa trong khe hở nắp trống khơng
gần, đã xây dựng được phương trình (4.5) và (4.7) biểu thị quy luật ảnh
hưởng của khe hở nắp đến vận tốc của các lớp lúa
5, Qua nghiên cứu sự chuyển động của lúa trên bề mật răng trong khe hở nap trống khơng gân, đã xây dựng được phương trình (4.10) biểu thị quy
Mật ảnh hưởng của gĩc œ đến vận tốc di chyển đọc trục của khối lúa và xác
định được khoảng tối tì của gĩc œ là: 22% < œ < 542,
6 Xây dựng được chương trình tính tốn động lực học trống đập Dựa vào chương trình này cĩ thể tính tốn được giá trị của các thơng số động lực học của trống đập Đã tính tốn được các giá trị của các thơng số động lực học của trống đập răng bản với đường kính 6QĨ mm và xác định được lượng
:q S2 kpg&
7 Qua nghiên cứu thực nghiệm đơn yếu tế đã xác định được cường độ
cùng cấp phù hợp cho các my đập dee true ring ban tĩnh tại
phân ly cao hơn và chiều đài phần ly tốt hơn khi cho ứ, ƒ thay đổi dọc theo
chiếu đài trơng sơ với khi khơng thay đổi Đã xác định ảnh hưởng của các
thơng số : Aơ, All, ơ„, Z của hộ phận đập đến các hầm chỉ tiêu: chỉ phí hãng
lượng riêng, tý lệ thất thốt hạt và tý lệ hư hỏng hạt Sử dụng phương pháp
Trang 26xác định được giá trị tối ưu của các thơng số của bộ phận đập đọc trục răng
ban, dudng kinh D = 600 mm: Aa = 21°, ABI = 23° 7 = 16 rang, 4, = 105
mm voi chi phi nang lugng riéng nhd nhat: Yy = 793,96 Wl/T và tỷ lệ that
thốt hạt: Yụ < 1,0%, ty lệ hư hồng hạt: Y¿ < 1,5%
§ Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu đã đạt được, đã thiết kế chế tạo máy đập lúa dọc trục răng bản MĐL-0I đáp ứng được yêu cầu của người sử dụng Bộ phận đập này cĩ thể lắp trên các máy thu boạch liên hợp vì cĩ kích thước và khối lượng nhỏ, năng suất và chất lượng đập cao, phù hợp với các mẫu máy thu hoạch liên hợp cĩ bề rộng lầm việc 2 m Điều này cũng phù hợp với diện tích trung bình của các hộ nơng đân ở ĐBSCL
Trang 27CÁC CƠNG TRÌNH LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ĐÃ ĐƯỢC CƠNG BO
1) Trần Đức Dũng, Võ Thanh Bình, Hồng Bắc Quốc Vốn để cơ giới hố
đập lúa nước Ở nước ta Kết quả nghiên cứu cơ điện nơng nghiệp và chế biến nơng sẵn 991 + 1995, NXB Nơng nghiệp, 1995
2) Hồng Bác Quốc Phát triển máy đập lúa ở Đồng bằng sơng Chu Long Tạp
chí hoạt động Khoa học Bộ Khoa học Cơng nghệ và Mơi trường, Hà Nội
8/1996
3) Hồng Bắc Quốc Cơ sở nghiên cứu ảnh hung của các thơng số cấu tạo của máy đập lúa dọc Irục răng bản đến các chỉ tiêu năng su và chất lượng đập Tạp chí Khoa học Cơng nghệ và Quần lý Nơng nghiệp Cơng nghiệp thực phẩm, FT - 1998
4) Dio Quang Triệu, Nguyễn Văn Hựư, Hồng Hắc Quốc Nghiên cứu thơng SỐ tối nữ của máy đập hướng trục đường kính 700 nun, Thơng báo khoa học của các Irường đại học, chuyên để cơ khí Bộ Ciáo dục và Đào tạo Hà Nội,
1995
5) Dao Quang Triệu, Hồng Bắc Quốc, Nguyễn Trọng Khoa, Kế quả
nghiên cửu động lực học máy đập tĩnh tại đường kính 600 nứmà Tạp chí Khoa học cơng nghệ và Quản lý kinh tế nơng nghiệp và cơng nghiệp thực phẩm,
11/1996
6) Dao Quang Tri¢u, Hodug Bac Quoc Nehién củu thơng sơ tởi tài của máy đập búa hướng trục đường kính 600 nứn Tạp chí Khoa học cơng nghệ và
Quần lý kinh tế nơng nghiệp và cơng nghiệp thực phẩm, 12/1996
7) Hồng Bắc Quốc Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thơng số cơ bản của máy đập lúa dọc trục đường kính 600 mm ở Đồng bằng sơng Cửu Long Tạp
chí Khoa học cơng nghệ và Quản lý kinh tế nơng nghiệp và cơng nghiệp
thức phẩm, 5 /1999