Nghiên cứu một số thông số về cấu tạo và chế độ làm việc của máy khoan hố trồng cây lắp trên máy kéo shibaura SD 3100

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - VŨ VĂN CẢNH NGHIÊN CỨU MỘT SỐ THÔNG SỐ VỀ CẤU TẠO VÀ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA MÁY KHOAN HỐ TRỒNG CÂY LẮP TRÊN MÁY KÉO SHIBAURA SD 3100A Chuyên ngành: Kỹ thuật máy thiết bị giới hoá nông lâm nghiệp Mã Số: 60 52 14 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Hà Nội, 2010 ĐẶT VẤN ĐỀ Như biết rừng có nhiều tác dụng đời sống, sản xuất đặc biệt vấn đề sinh tồn người, sản xuất sản phẩm phục vụ xã hội, cân sinh thái, bảo vệ môi trường tự nhiên Nhưng rừng nước ta ngày bị tàn phá thu hẹp nhiều nguyên nhân khác bị chiến tranh tàn phá, khai thác mức lại kế hoạch trồng bảo vệ rừng phù hợp, tượng du canh du cư phá rẫy làm nương đồng bào dân tộc thiểu số, lâm tặc hoành hành đặc biệt nguy cháy rừng đe doạ đến an toàn rừng , làm ảnh hưởng nhiều đến kinh tế- xã hội môi trường Do việc trồng rừng phủ xanh đất trống đồi núi trọc có ý nghĩa quan trọng cấp bách Đứng trước tình hình nguồn tài nguyên rừng ngày bị cạn kiệt, Đảng Nhà nước ta quan tâm đến việc phát triển lâm nghiệp, có công tác trồng rừng, phủ xanh đất trống đồi núi trọc Chúng ta có nhiều chương trình dự án cho trồng rừng , nhằm khôi phục phát triển nguồn tài nguyên rừng, phát triển nghề rừng gắn với việc ổn định phát triển đời sống đồng bào miền núi, đồng thời có chủ trương đẩy mạnh trồng rừng, phủ xanh đất trống đồi núi trọc, theo chủ trương này, rừng đất rừng giao cho đơn vị tập thể hộ gia đình quản lý sử dụng lâu dài Tạo nên đơn vị sản xuất Nông - Lâm nghiệp với quy mô vừa nhỏ Đề chủ trương biện pháp bảo vệ rừng, khai thác chế biến gỗ hợp lý, tạo điều kiện cho miền núi phát huy thé mạnh sản xuất lâm nghiệp Đặc biệt kỳ họp lần thứ II Quốc hội khoá 10 thông qua nghị " Dự án trồng triệu rừng giai đoạn 1998 - 2010" Đây nhiệm vụ trọng tâm sách lâm nghiệp thời kỳ công nghiệp hoá đại hoá đất nước Sự thành công dự án đem lại cân sinh thái , cải thiện môi trường, đồng thời đáp ứng nhu cầu nhiên liệu cho ngành kinh tế đời sống nhân dân Để thực nhiệm vụ nghành lâm nghiệp phải “Xã hội hoá nghề rừng” thực chất thu hút tham gia toàn xã hội , người dân vào sản xuất lâm nghiệp, áp dụng rộng rãi giới hoá vào sản xuất lâm nghiệp, đầu tư áp dụng tiến khoa học kỹ thuật để nâng cao suất, giảm nhẹ sức lao động, sử dụng nhiều biện pháp công nghệ đồng từ khâu làm đất gieo ươm, trồng chăm sóc, bảo vệ đến khai thác, sơ chế, bảo quản chế biến , khâu làm đất trồng rừng đóng vai trò vô quan trọng, định tới 25 % suất trồng Trong trình trồng rừng, làm đất khâu nặng nhọc, vất vả, đòi hỏi chi phí nhiều lượng, mặt khác vùng đất đồi núi trọc bề mặt đất thường bị trai cứng công việc khó khăn Để giảm bớt khó khăn trình làm đất đẩy mạnh việc trồng rừng việc giới hoá khâu làm đất quan trọng Một biện pháp giới làm đất khoan hố trồng cây, để giảm chi phí cải thiện điều kiện làm việc việc nghiên cứu áp dụng giới hoá khâu khoan hố toán cần thiết lĩnh vực nhiều vấn đề cần nghiên cứu vấn đè cần quan tâm cấu tạo phận dao cắt cho khoan hố giảm tiêu hao công suất đảm bảo độ tơi xốp đất thành hố nghĩa giảm chi phí lượng,tiết kiệm nhiên liệu góp phần hạ giá thành trồng rừng, đồng thời làm cho trồng phát triển bình thường, tỷ lệ sống cao, tăng trưởng nhanh.Nghiên cứu số thông số cấu tạo lưỡi khoan máy khoan hố trồng lắp máy kéo Shibaura việc cần thiết, Để nâng cao suất hiệu sử dụng máy khoan hố trồng lắp máy kéo Shibaura SD 3100 sử dụng phổ biến Việt Nam Đồng thời xuất phát từ sở khoa học thực tiễn trên, thực đề tài: “Nghiên cứu số cấu tạo chế độ làm việc máy khoan hố trồng lắp máy kéo Shibaura SD 3000A " Kết nghiên đề tài tài liệu cần thiết cho việc tính toán, thiết kế cải tiến số lưỡi khoan, nhằm mục đích giảm tiêu hao công suất tiến tới giảm chi phí lượng cho việc khoan hố trồng đảm bảo trồng phát triển tốt * Ý nghĩa khoa học đề tài Nghiên cứu số thông số cấu tạo chế độ làm việc máy khoan hố trồng lắp máy kéo Shibaura 3000A làm sở cho việc hoàn thiện thiết kế, cải tiến mẫu máy để nâng cao suất hiệu sử dụng máy khoan hố trồng * Ý nghĩa thực tiễn đề tài Kết nghiên cứu sở cho việc hoàn thiện thêm mặt kết cấu mẫu áy khoan hố trồng lắp máy kéo Shibaura 3000A đồng thời phục vụ cho việc chọn chế độ sử dụng hợp lý sử dụng liên hợp máy Chương TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Trong công CNH- HĐH đất nước, việc giới hoá khâu công việc trình sản suất yêu cầu cần thiết Mục đích cải thiện điều kiện lao động, tăng suất lao động, nâng cao hiệu kinh tế Cho đến việc giới hoá khâu làm đất nước ta gặp nhiều khó khăn máy khoan hố có làm việc không hiệu điều kiện Việt Nam Một nguyên nhân lưỡi khoan chưa có cấu tạo hợp lý nên khả khoan kém, tiêu hao công suất lớn, máy khoan cồng kềnh nên khả làm việc đất dốc có nhiều hạn chế làm việc.Hiện nước ta nhiều nước giới có nhiều phương pháp làm đất tương ứng với địa hình loại đất khác Có hai phương pháp làm đất phổ biến làm đất toàn diện làm đất cục : + Làm đất toàn diện tiến hành cày hay cuốc sâu khoảng từ 20 - 30 cm toàn diện tích chuẩn bị trồng rừng Phương pháp có ưu điểm loại bỏ toàn cỏ dại, bụi cải thiện điều kiện lập địa đất trồng rừng, thuận lợi cho việc giới hoá sản xuất Tuy nhiên có số nhược điểm sau: Tốn nhiều công sức, đầu tư lớn, dễ gây sói mòn đất Vì phương pháp phù hợp vùng đất tương đối phẳng có độ dốc nhỏ vùng đất hoang hoá, đồng cỏ, ruộng bậc thang thi công + Làm đất cục bộ: Là phương pháp làm đất mà người ta tác động lên phần đất canh cụ thể tác tuỳ theo điều kiện địa hình mà cày theo băng cày theo đám, phương pháp có ưu điểm gây sói mòn, tiết kiệm nhân công Ở nước ta nay, công tác trồng rừng thường tiến hành cách phân tán với quy mô nhỏ chu yếu hai loại đất sau: - Đất trồng đồi trọc, đất bạc mầu lẫn đá, tầng đất canh tác mỏng, độ dốc lớn - Đất rừng sau khai thác, độ dốc lớn, lẫn gốc có thảm thực vật che phủ Từ việc nghiên cứu loại hình công nghệ làm đất cho ta thấy, tuỳ thuộc vào đỉều kiện địa hình, địa chất đất trồng, quy mô sản xuất khả đầu tư tài việc nghiên cứu sử dụng thiết bị khâu làm đất khác 1.1 Tình hình nghiên cứu áp dụng giới hóa khâu làm đất trồng rừng 1.1.1 Trên giới Ở giới việc nghiên cứu thiết bị giới hoá làm đất trồng rừng tiến hành theo hướng sau: + Nghiên cứu, thiết kế chế tạo thiết bị chuyên dùng để làm đất nông nghiệp: - Cày không lật đất T.C.Malxev (Nga) - Cày đất lẫn đá: Là loại cày cheo lưỡi tự lựa Mỗi thân cày trang bị cấu tự lựa để gặp đá, gốc, rễ giúp lưỡi cày nâng lên trượt qua cày PKC-4-35, PNK-3-5, PKY-4-3 - Cày cân bằng: Làm việc đất dốc, cày chạy theo hình thoi - Máy cày tạo băng + Nghiên cứu chế tạo phận làm việc để tăng suất lao động (tăng tốc độ cày cày có diệp thép viện nghiên cứu trồng rừng giới hoá Nga…) Các loại máy kéo có công suất cao, đại Fiat, KOMATSU, BOFORT, TZ 171, T- 130, Valmet… áp dụng cho khâu làm đất trồng rừng Ở số nước phát triển như: Mỹ, Australia, Nga, Canađa, Brazil,… trang bị máy móc Thiết bị chuyên dùng cho khâu làm đất xử lý thực bì loại máy cày, loại máy đào gốc rễ, máy băm thái, thu dọn,… Đối với địa hình thoải Đức người ta dùng máy kéo có công suất 30  45kW kéo theo cày Waldfust, cày đạt độ sâu  30cm Ở Australia sử dụng máy cày chảo nhiều đĩa (6  8) đĩa vun đất thành luống để trồng Ở Nhật Bản, hệ thống máy kéo KOMATSU chế tạo có công suất từ nhỏ đến lớn (từ 30 đến hàng trăm kW) liên hợp với cày ngầm, như: D 65A, D 85A cày sâu 560  800mm Ở Brazil sử dụng cày ngầm có độ sâu cày 1m để làm đất trồng rừng làm cho tốc độ sinh trưởng trồng tăng nhanh đáng kể… Ở Ytalia người ta chế tạo máy cày khế đĩa (mỗi bên đĩa quay hai phía tạo thành hình chữ V để tạo luống trồng cây), như: Rome TRC – 36 liên hợp với máy kéo Hanomang, KTB cày sâu 30  40cm, bề rộng làm việc 2,2m Nhìn trình công nghệ làm đất trồng rừng nước nghiên cứu, chế tạo với công suất lớn để áp dụng cho điều kiện sản xuất lâm nghiệp tập trung quy mô lớn Do đó, chúng không phù hợp với điều kiện sản xuất lâm nghiệp quy mô nhỏ, phân tán, tầng đất canh tác mỏng Các thiết bị công tác loại máy xem xét cải tiến để phù hợp với điều kiện đất rừng Việt Nam 1.1.2 Ở Việt Nam Việc nghiên cứu sử dụng thiết bị giới hoá vào khâu công việc nhà khoa học lâm nghiệp quan tâm từ lâu: Giai đoạn 1960 – 1970, việc làm đất trồng rừng bước đầu thử nghiệm sử dụng thiết bị giới như: Máy khoan hố trồng Molorbot (Tiệp Khắc), ES-35B (CHDC Đức), cày NKB-2-54M lắp sau máy kéo DT54A (Liên Xô) cày toàn diện theo đường đồng mức để làm đất trồng rừng Bạch Đàn số tỉnh phía Bắc Giai đoạn 1971 – 1980, ngành lâm nghiệp nghiên cứu sử dụng máy kéo DT-75 T-100 để làm bậc thang đồi trọc có độ dốc từ 15-30 Sau để đáp ứng nhu cầu làm đất trồng rừng ngày tăng, PGS.TS Nguyễn Thanh Quế nghiên cứu chế tạo cày ngầm CN-1 CN-2 lắp sau máy kéo DT-54 DT-75 với độ cày sâu đạt 40  45 cm đưa vào thử nghiệm số địa phương Nhưng khả đầu tư hạn chế, chế sản xuất kinh doanh thay đổi, quy trình công nghệ chưa nghiên cứu cách đầy đủ nên kết đề tài chưa sử dụng rộng rãi Việc áp dụng thử nghiệm máy khoan hố trồng cầm tay nước vào điều kiện nước ta tỏ không phù hợp vì: Trọng lượng máy độ rung lớn, không phù hợp với thể lực người Việt Nam; Công suất nhỏ, không khoan loại đất cứng đặc trưng cho đất đồi núi nước ta; Khi tạo hố lưỡi khoan miết vào thành hố tạo nên lớp đất chặt quanh thành hố ảnh hưởng xấu đến khả sinh trưởng trồng Vì việc tiến hành nghiên cứu cải tiến máy khoan hố theo hướng khác phục nhược điểm để đưa vào sử dụng sản xuất Trong năm gần Cơ giới hoá làm đất trồng rừng phát triển lên bước cao hơn, số máy móc đại nhập bổ sung thay cho móc trước Các máy kéo có công suất lớn T-130 (Liên Xô cũ), KOMATSU, D53A, D53P, D65A, D85A (Nhật Bản) sử dụng vào làm đất trồng rừng vùng nguyên liệu giấy Vĩnh Phú, Trung tâm Khoa học – Sản xuất Lâm nghiệp Đông Bắc Bắc Bộ,… Mặt khác, điều kiện đầu tư trang thiết bị làm đất trồng rừng hạn chế, quy trình công nghệ làm đất, đặc biệt đất dốc, đất lẫn đá, gốc rễ chưa nghiên cứu cách đầy đủ; đồng thời điều kiện sản xuất kinh doanh lâm nghiệp có nhiều thay đổi so với trước đây, đất có độ dốc 10 sử dụng sản xuất nông nghiệp, đất rừng lại phần lớn giao cho dân phát triển sản xuất theo mô hình trang trại với diện tích quy mô nhỏ, phân tán nên việc sử dụng thiết bị công suất lớn đắt tiền không phù hợp Vì vậy, đề tài cần nghiên cứu để hoàn thiện công nghệ lựa chọn, cải tiến thiết bị có công suất nhỏ, phù hợp với điều kiện đất dốc, đất chặt thường lẫn đá, gốc rễ cây, đất chua phèn để làm đất trồng rừng nhằm đạt hiệu kinh tế - xã hội cao, đồng thời hạn chế tác động xấu đến môi trường sinh thái 1.2 Tình hình nghiên cứu áp dụng máy khoan hố trồng làm đất trồng rừng 1.2.1 Trên giới Với phát triển khoa học kỹ thuật ngày có nhiều loại máy tạo hố trồng có kích thước khác giới Đa số loại máy làm việc nguyên tắc: Chuyển động quay tròn mũi khoan chủ yếu dẫn động từ trục thu công suất máy kéo thông qua truyền động thủy lực khí, chuyển động lên xuống mũi khoan thực nhờ hệ thống thuỷ lực máy kéo tay người điều khiển Thông thường cấu tạo máy khoan hố gồm phận chính: Nguồn động lực, hệ thống truyền lực lưỡi khoan, ví dụ số loại khoan hố trồng có giới: Máy khoan hố trồng ES – 35B Đức sử dụng nguồn động lực động xăng kỳ có công suất 2,5 mã lực Sơ đồ nguyên lý máy (hình 1.1) Hình 1.1- Sơ đồ nguyên lý máy khoan hố trồng ES – 35B 1- Động xăng kỳ; 2- Côn ly tâm; 3- Bộ truyền bánh côn; 4- Khớp nối; 5- Hộp giảm tốc bánh trụ; 6- Mũi khoan; 7- Tay điều khiển Nguyên lý hoạt động máy khoan hố trồng ES – 35B sau: Mômen truyền từ trục khuỷu động 1, qua côn ly tâm 2, qua truyền bánh côn để thay đổi phương truyền momen, qua khớp nối 4, qua hộp giảm tốc 5, đầu trục thứ cấp hộp giảm tốc có vận tốc quay nhỏ mômen lớn đảm bảo đủ lớn để truyền cho mũi khoan số quay tròn thực cắt đất Hành trình tiến sâu vào đất nhờ trọng lượng máy kết hợp với lực tỳ tay người khoan cầm vào tay với nơi đất rắn Năng suất loại máy đạt (800 – 1000) hố ngày Loại máy có ưu điểm tính động cao, chi phí nhiên liệu thấp Tuy nhiên, có số nhược điểm khoan tạo mômen ngược chiều quay tác động lên tay người điều khiển máy làm cho người điều khiển máy phải làm việc nặng nhọc Máy có công suất nhỏ nên làm việc vùng đất rắn suất không cao, chất lượng hố thấp Hiện nước phát triển giới sản xuất loại máy khoan hố trồng cầm tay người điều khiển (hình 1.2), máy sử dụng hộp giảm tốc bánh trụ kết cấu trọng lượng máy lớn (36Kg) gây khó khăn vận hành Để giảm kích thước khối lượng máy khoan hố, người ta sử dụng truyền trục vít- bánh vít thay cho sử dụng truyền bánh trụ nên giảm kết cấu gọn nhẹ cần có người điều khiển (hình 1.3), nhiên hiệu suất thấp tuổi thọ không cao tượng trượt tự hãm truyền trục vít- bánh vít 78 4.6.2.2 Kiểm tra mức độ ảnh hưởng yếu tố đầu vào theo tiêu chuẩn Fisher s y2 Ftt = se Đối với Ng: S y2 = 496328 FTT = 793 > FB = 4,10 S e2 = 625 Đối với Mc: S y2 = 3879 FTT = 304,5 > FB = 4,10 S e2 = 12,75 Như ảnh hưởng yếu tố đầu vào đến Ng Mc đáng kể 4.6.2.3 Tính tương thích mô hình kiểm tra theo tiêu chuẩn Fisher thỏa mãn điều kiện Ftt < Fb Ftt hàm Ng = 1,92< Fb = 4,1; Mc = 1,39 < 4,1 Từ kết xử lý thể biểu 4.3 4.4 ta xây dựng đồ thị ảnh hưởng góc cắt sau đến suất mô men cản trục khoan hình (4.3 4.4) Năng suất (hố/ca) Biểu đồ 03: Ảnh hưởng góc cắt sau đến suất 800 700 600 500 400 11 13 15 17 Góc cắt sau (độ) Hình 4.9 Đồ thị ảnh hưởng góc cắt sau  đến suất Ng 79 Mô men cản (n.m) Biểu đồ 04: Ảnh hưởng góc cắt sau đến mô men cản 70 60 50 40 10 15 20 Góc cắt sau (độ) Hình 4.10 Đồ thị ảnh hưởng góc cắt sau  đến mô men cản Mc 4.6.3 Ảnh hưởng lực ấn đến mô men cản Mc suất Ng Ng = f1(F); Mc = f2(F) Lực ấn thay đổi từ F = 50N đến F = 150N (với góc cắt trước góc cắt sau giữ nguyên, góc trước =350, góc sau =250), kết xử lý số liệu phép tính kiểm tra thể phụ biểu 05 06 4.6.3.1 Xác định mô hình thực nghiệm đơn yếu tố Từ số liệu thí nghiệm xác định phương trình tương quan * Ảnh hưởng lực ấn đến mô men cản Mc Theo công thức b1 + b2 * X + b3 * X² Hệ số Tiêu chuẩn student b1 = 101,22 T1 = 5,1263 b2 = -9,702 T2 = -2,2591 b3 = 0,3169 T3 = 1,3619 Phương sai theo giá trị trung bình Sb = Hệ số tự kb = 10 Phương sai theo giá trị hàm Sa = Hệ số tự ka = Tiêu chuẩn FISHER F = 24,67 22,82 0,925 80 Biểu: 4.5 Ảnh hưởng lực ấn tới mô men cản Mc No X1 Y1 Y2 Y3 Ytb Y_ 67,5 54,7 59,6 60,6 61,757 7,5 55,3 51,6 48,6 51,8 48,811 10 35,3 37,2 42,3 38,3 40,39 12,5 42,3 34,5 32,1 36,3 36,49 15 43,6 35,8 33,3 37,6 37,12 Phương trình ảnh hưởng lực ấn F đến mô men cản Mc = 101,22 – 9,702x + 0,362x2 (4.9) * Ảnh hưởng lực ấn đến suất Ng Theo công thức b1 + b2 * X + b3 * X² Hệ số Tiêu chuẩn student b1 = -452,193 T1 = -3,32 b2 = 270,1 T2 = 9,12 b3 = -13,8 T3 = -9,43 Phương sai theo giá trị trung binh Sb = Hệ số tự 1173 kb = 10 Phương sai theo giá trị hàm Sa = Hệ số tự 4797.57 ka = Tiêu chuẩn FISHER F = 4,0943 Biểu: 4.6 Ảnh hưởng lực ấn tới suất Ng No X1 Y1 Y2 Y3 Ytb Y_ 602,5 535,6 552 563,367 552,87 7,5 725,3 745,6 698,5 723,133 796,3 10 985,3 1003,5 1082,3 1023,7 867,066 12,5 621,5 654,3 612,5 629,4 765,083 15 504 565,1 527,2 532,1 490,38 81 Phương trình ảnh hưởng lực ấn đến suất Ng Ng = -452,193 + 270,101x -13,818x2 (4.10) 4.6.3.2 Kiểm tra tính đồng phương sai theo tiêu chuẩn Kohren + Các giá trị hàm suất Ng Gtt= 0,453 < Gb=0,7885 + Các giá trị hàm mô men cản Mc Gtt = 0,3381 < Gb = 0,7885 Phương sai thí nghiệm coi đồng 4.6.3.3 Kiểm tra mức độ ảnh hưởng yếu tố đầu vào theo tiêu chuẩn Fisher s y2 Ftt = se Đối với Ng: S y2 = 766357 FTT = 794 > FB = 4,10 S e2 = 964,98 Đối với Mn S y2 = 2986 FTT = 178,5 > FB = 4,10 S e2 = 16,7 Ảnh hưởng yếu tố đầu vào đến Ng Nr đáng kể 4.6.3.4 Tính tương thích mô hình kiểm tra theo tiêu chuẩn Fisher thỏa mãn điều kiện Ftt < Fb Ftt hàm Ng = 4,092< Fb = 4,1 Mc = 0,925 < 4,1 Từ kết xử lý thể bảng 4.5 4.6 ta xây dựng đồ thị ảnh hưởng lực ấn khoan ăn sâu vào đất đến suất mô men cản trục lưỡi khoan hình (4 11và 4.12) 82 Biểu đồ 05: Ảnh hưởng lực ấn đến suất Năng suất (hố/ Ca) 1200 1000 800 600 400 40 60 80 100 120 140 160 Lực ấn (N) Hình 4.11 Đồ thị ảnh hưởng lực ấn F đến suất Ng Biểu đồ 06: Ảnh hưởng lực ấn đến mô men cản Mô men cản (n.m) 70 60 50 40 30 40 60 80 100 120 140 160 Lực ấn (N) Hình 4.12 Đồ thị ảnh hưởng lực ấn F đến mô men cản 4.6.4 Kết luận - Ảnh hưởng góc cắt trước  góc cắt sau  đến suất mô men cản trục lưỡi khoan đáng kể Góc cắt trước thay đổi từ 250 đến 450 góc 83 cắt sau thay đổi từ 20O đến 30O suất Ng mô men cản Mc biến thiên theo hàm bậc 2, - Ảnh hưởng lực ấn F đến suất mô men cản trục lưỡi khoan đáng kể, lực ấn khoan thay đổi từ 50N đến 150N suất Ng mô men cản Mc biến đổi theo hàm bậc 4.7 Kết thực nghiệm đa yếu tố Kết thực nghiệm đơn yếu tố cho khẳng định rằng: Ảnh hưởng góc cắt trước  góc cắt sau , lực ấn F đến suất Ng mô men cản Mc hàm bậc 2, Chúng chọn quy hoạch thực nghiệm bậc hai theo phương pháp Hartley, bước tiến hành sau: 4.7.1 Chọn vùng nghiên cứu giá trị biến thiên yếu tố ảnh hưởng Từ thực nghiệm đơn yếu tố, xác định giá trị lớn nhỏ yếu tố thông số góc cắt trước, góc cắt sau lực ấn F Kết ghi Bảng 4.7 Bảng: 4.7 Dạng mã thông số F, góc cắt trước  góc cắt sau  Các yếu tố Mức biến Mã hóa X1 X2 X3 (độ) (độ) F(N) Thiên Mức +1 45 30 15 Mức sở 35 25 10 Mức -1 25 20 Khoảng biến thiên 10 5 4.7.2.Thành lập ma trận thí nghiệm Ma trận thí nghiệm Hartley bố trí bảng 4.8 84 Bảng 4.8 Ma trận thí nghiệm Hartley STT X1 X2 X3 -1 -1 -1 +1 -1 -1 -1 +1 -1 +1 +1 -1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 -1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 0 10 -1 0 11 +1 12 -1 13 0 +1 14 0 -1 15 0 4.7.3 Tiến hành thí nghiệm theo ma trận thí nghiệm Hartley với số lần lặp lại thí nghiệm m = Kết thí nghiệm ghi phụ biểu, trình thí nghiệm, số liệu bất thường phải kiểm tra xem xét không đủ độ tin cậy phải làm lại 4.7.4 Xác định mô hình toán thực phép tính kiểm tra 4.7.4.1 Hàm Mô men cản Mc Kết thí nghiệm mô men cảnsau xử lý ghi bảng 4.9 85 Bảng 4.9 Tổng hợp giá trị xử lý hàm mô men cản No Y1 Y2 Y3 Ytb Y_ 67,5 54,7 59,6 60,6 60,584 50,3 59,5 55,4 55,067 49,147 57,1 55,7 62,7 58,5 60,784 40,8 49,6 44,8 45,067 45,614 50,8 59,8 52,9 54,5 52,834 54,2 62,1 51,8 56,033 52,630 50,1 52,2 57 53,1 57,9 51,7 56,7 56,8 55,067 53,964 43,6 35,8 33,3 37,567 47,446 10 66,3 55,8 59,5 60,533 55,133 11 51,5 62 56,2 56,567 50,039 12 30,3 36,2 48,3 38,267 49,273 13 48,2 57 54,1 53,1 54,473 14 48,4 49,2 55,6 51,067 54,173 15 55,5 58,2 64,8 59,5 50,543 Tiêu chuẩn Kohren Gtt= 0,2126 Tiêu chuẩn Kohren tra bảng Gb= 0,4069 Như vậy: Gtt tb 86 Giá trị tb  = 0,05;  = N(n-1) = 15(3-1) =30 tra bảng ta tb = 2,04 Đối chiếu với bảng tài liệu quy hoạch thực nghiệm hệ số sau có nghĩa b0, b10, b11, b20, b21 tất hệ số có giá trị ttt>tb, chúng có ý nghĩa + Kiểm tra tính tương thích mô hình Ftt = 3,97 < Fb = 4,1  mô hình tương thích + Kiểm tra khả làm việc mô hình m( N  K * )S  N (m  1)S e2 R =1 (4.12) N m (Y  Y )  N (m  1)S u 1 e N = 15; K = 6; S2e = 26,3; S2 = 27,6; m=3 Thay số vào ta tính R2 = 0,86 Với R2 = 0,86  R2 > 0,75  mô hình coi hữu ích sử dụng 4.7.4.2 Hàm suất Ng Bảng 4.10 Tổng hợp giá trị xử lý hàm suất Ng No Y1 Y2 Y3 Ytb Y_ 602,5 535,6 552 563,37 575,71 709,5 735,6 753 732,7 730,134 476,3 491,7 485,9 484,6 516,194 540,6 544,2 562,4 549,067 531,017 560,5 562,7 574,5 565,9 550,737 782,2 734,3 702 739,5 674,727 697,7 715,4 720 711,23 680,587 718,1 697,5 716 710,533 664,977 504 565,1 527,3 532,133 663,079 10 612,5 570,4 592,4 591,767 596,672 87 11 585,2 635,1 602 607,433 670,135 12 625,3 603,2 675,3 634,6 704,759 13 670,5 691,5 698,4 686,8 842,939 14 799,8 808,6 826,8 811,733 788,445 15 1009,7 1035,9 1025,5 1023,7 757,999 Tiêu chuẩn Kohren tính toán Gtt= 0,2080 Tiêu chuẩn Kohren tra bảng Gb= 0,4069 Vậy: Gtt tb Giá trị tb  = 0,05;  = N(n-1) = 15(3-1) =30, tra bảng ta tb = 2,04 Đối chiếu với bảng tài liệu quy hoạch thực nghiệm hệ số sau có nghĩa b0, b10, b11, b20, b21 b22 tất hệ số có giá trị ttt>tb, chúng có ý nghĩa + Kiểm tra tính tương thích mô hình, Ftt = 1,49 < Fb = 4,1 mô hình tương thích + Kiểm tra khả làm việc mô hình R =1 m( N  K * )S  N (m  1)S e2 N m (Y  Y )  N (m  1)S u 1 (4.14) e N = 15; K = S2e = 0,675; S2 = 1,027; m=3 Với R2 = 0,78  R2 > 0,75  mô hình coi hữu ích sử dụng 88 4.7.5 Chuyển phương trình hồi qui hàm mục tiêu dạng thực Thay giá trị mã hóa: xi = (Xi-X0)/ei vào phương trình hồi quy (4.12, 4.13) ta được: x1 = (X1 -35)/10 = 10X1- 3,5 x2 = (X2 - 10)/5 = 10X2 -2 x3 = (X3 - 10)/5 = 10X3 - + Thay ký hiệu x1 , x2 , x3 F ta dùng phần mềm quy hoạch thực nghiệm tìm phương trình dạng thực hàm sau: + Hàm mô men cản dạng thực sau: Mc=100,6-1,281–0,07462+0,955-0,0186–0,03542-5,44F+ 0,0561F + 0,0484F +0,151F2 (4.15) + Hàm suất dạng thực sau: Ng=-384-102,7–1,2962-1,059-0,698–141F-0,253F+3,156F+ 6,41F2 (4.16) 4.7.6 Xác định thông số làm việc tối ưu máy khoan hố với thông số ảnh hưởng Bằng phần mền xử lí số liệu OPT Mỹ tìm giá trị tối ưu hàm mô men cản hàm suất sau: Với giá trị tối ưu tìm  = 34,5o, = 24,75o F= 285N Thay giá trị , , F vào phương trình mô men cản Mc suất Ng ta giá trị tối ưu: Mcmin = 39N.m Ngmax = 1000 hố/ca 89 Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận: 1.Trong công tác trồng rừng, khâu tạo hố trồng khâu nặng nhọc, cần giới hoá Do việc nghiên cứu tạo máy khoan hố trồng lắp sau máy kéo nhằm tăng suất, giảm sức người lao động việc cần thiết cấp bách 2.Sau tìm hiểu cấu tạo nguyờn lý làm việc máy khoan hố trồng lắp sau máy kéo Shibaura-3000A, chọn phương pháp nghiên cứu kết hợp lý thuyết thực nghiệm dựa sở quy hoạch thực nghiệm, phương pháp đo đại lượng không điện điện ứng dụng tin học để nghiên cứu, xác định ảnh hưởng thông số hình học lưỡi khoan đến mô men cản trục lưỡi khoan suất khoan hố trồng Kết nghiên cứu đạt sở cho thiết kế cải tiến lưỡi khoan chọn chế độ sử dụng máy khoan hố trồng lắp sau máy kéo Shibaura-3000A phù hợp với điều kiện sản xuất cụ thể Trên sở kết nghiên cứu thực nghiệm xây dựng phương trình hồi quy thực nghiệm đơn yếu tố tới mô men cản trục lưỡi khoan suất khoa hố ca Kết thực nghiệm thu sở cho tiến hành thực nghiệm đa yếu tố Kết thực nghiệm đa yếu tố xác định mô hình toán học biểu thị mức độ ảnh hưởng cách đồng thời yếu tố thuộc thông số cấu tạo lưỡi khoan góc cắt trước  , góc cắt sau  thông số điều kiện làm việc lực ấn F lưỡi khoan vào đất đến mô men cản tác dụng trục khoan suất khoan hố trồng 4.Bằng phần mền sử lý số liệu tối ưu hóa OPT Mỹ xác định thông số tối ưu góc cắt trước  =34,5o, góc cắt sau  = 24,75o, lực ấn F= 285N cho mô men cản tác dụng lên trục lưỡi khoan nhỏ suất khoan lớn Để đảm bảo an toàn cho người, máy đạt suất cao, đề tài đưa quy định an toàn lao động 90 5.2 Đề xuất 1, Để giảm tiêu hao công suất tăng suất khoan đất lâm nghiệp nên cải tiến lưỡi khoan cho lưỡi khoan có góc cắt trước  =34,5o, góc cắt sau  = 24,75o lực ấn F= 285N Để tìm thông số hình học tối ưu dạng lưỡi khoan khác khoan loại đất khác cần tiếp tục nghiên cứu cho số loại đất khác Đối với dạng lưỡi khoan hố trồng khác cần phải tiếp tục nghiên cứu thêm ảnh hưởng yếu tố khác đến mô men cản suất ca Đặc biệt xây dựng mô hình tính toán động học, động lực học, hệ thống máy công cụ cắt đất, kết việc giải bầi toán tối ưu hoá thông số động lực học hệ thống máy sở cho thiết kế hoàn thiện máy Khi thiết kế chế tạo lưỡi khoan việc đảm bảo mô men nhỏ nhất, suất ca lớn ta cần tính đến tiêu chuẩn hoá, giải toán tối ưu cần nghiên cứu áp dụng phương tiện toán học đại sử dụng phần mềm chuyên dụng giải toán tối ưu 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO Hoàng Hữu Đao (2000), Nghiên cứu ảnh hưởng thống số hình học lưỡi khoan đến tiêu hao công suất độ nén chặt thành hố, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - Trường Đại học lâm nghiệp – Hà Nội Hoàng Danh kỳ (2008), Thiết kế cải tiến máy khoan hố trồng lắp sau máy kéo Shibaura-3000A, Khóa luận tốt nghiệp – Đại học lâm nghiệp – Hà Nội Lưu Thùy Linh (2005), Thiết kế máy khoan hố trồng lắp máy kéo Shibaura” , Khóa luận tốt nghiệp – Đại học lâm nghiệp – Hà Nội Nguyễn Hồng Quang (2002), Thiết kế máy khoan hố trồng lắp máy kéo BS-8”, Khóa luận tốt nghiệp – Đại học lâm nghiệp – Hà Nội Lê Tấn Quỳnh , (2006), Nghiên cứu lựa chọn công nghệ hệ thống thiết bị giới hóa khâu làm đất, trồng, chăm sóc rừng trồng khai thác gỗ, Báo cáo tổng kết khoa học kỹ thuật đề tài KC07 – 26, Bộ khoa học công nghệ – Hà Nội Trần Đình Tuyển, Giang Ngọc Anh (2007), Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học cáp trường, Đại học lâm nghiệp – Hà Nội Nguyễn Thị Thắm (2006), Thiết kế máy khoan hố trồng với dẫn động thuỷ lực lắp máy kéo Shibaura, Khóa luận tốt nghiệp – Đại học lâm nghiệp – Hà Nội Trần Nho Thọ (2010), Nghiên cứu ảnh hưởng số yếu tố đến suất chi phí lượng riêng vận xuất gỗ rừng tự nhiên tời dung lượng cáp lớn lắp máy kéo xích, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - Trường Đại học lâm nghiệp – Hà Nội 92 Nguyễn Thị Yến (2006), Nghiên cứu thiết kế máy đào hố trồng đất dôc liên hợp với máy kéo bốn bánh cỡ 30 – 50 mã lực, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - Trường Đại học Nông nghiệp I – Hà Nội 10 Bùi Đức Xô (2009), Thiết kế cải tiến máy xúc đất để khoan hố trồng cây,Khóa luận tốt nghiệp – Đại học lâm nghiệp – Hà Nội 11 Giáo trình máy Nông lâm – Đại học Nam Kinh - Trung Quốc , (1991) ... lượng cho việc khoan hố trồng đảm bảo trồng phát triển tốt * Ý nghĩa khoa học đề tài Nghiên cứu số thông số cấu tạo chế độ làm việc máy khoan hố trồng lắp máy kéo Shibaura 3000A làm sở cho việc hoàn... số thông số cấu tạo chế độ làm việc máy khoan hố lắp máy kéo Shibaura 3000A đến mô men cản trục lưỡi khoan suất làm việc Kết nghiên cứu làm sở cho việc thiết kế cải tiến lưỡi khoan chọn chế độ. .. máy khoan hố trồng lắp máy kéo Shibaura SD 3100 sử dụng phổ biến Việt Nam Đồng thời xuất phát từ sở khoa học thực tiễn trên, thực đề tài: Nghiên cứu số cấu tạo chế độ làm việc máy khoan hố trồng