Nghiên cứu thiết kế bộ phận gieo hạt đậu tương theo khóm

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ĐẶNG THẾ HUY NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ PHẬN GIEO HẠT ĐẬU TƯƠNG THEO KHĨM Chun ngành: Kỹ thuật khí Mã số: 60.52.01.03 Người hướng dẫn khoa học: TS Lê Minh Lư NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu kết nghiên cứu luận văn trung thực chưa sử dụng để bảo vệ học vị Tơi xin cam đoan thơng tin trích dẫn ghi rõ nguồn gốc Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Tác giả luận văn Đặng Thế Huy i LỜI CẢM ƠN Có kết nghiên cứu này, tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến: Người hướng dẫn khoa học TS Lê Minh Lư – Bộ môn Cơ học kỹ thuật – Khoa Cơ điện – Học viện Nông Nghiệp Việt Nam tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, đóng góp nhiều ý kiến khoa học trình nghiên cứu xây dựng luận văn Tập thể thầy cô môn Cơ học kỹ thuật – Khoa Cơ điện – Học viện Nông Nghiệp Việt Nam giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tơi hồn thành nhiệm vụ đề tài Cuối xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè động viên tạo điều kiện thuận lợi cho tơi qua trình học tập nghiên cứu Mặc dù cố gắng khó khăn thiết bị, thời gian nghiên cứu khả hạn chế thân luận văn khơng tránh khỏi thiếu xót, mong nhận ý kiến đóng góp từ thầy, cô bạn bè đồng nghiệp để luận văn hồn thiện Tơi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Tác giả luận văn Đặng Thế Huy ii MỤC LỤC Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục bảng vi Danh mục hình vii Trích yếu luận văn ix Thesis abstract .x Phần Mở đầu 1.1 Tính cấp thiết đề tài .1 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.3 Phạm vi, đối tượng nghiên cứu Phần Tổng quan tài liệu 2.1 Đậu tương 2.1.1 Diện tích sản lượng .3 2.1.2 Xu hướng tiêu thụ đậu tương 2.1.3 Tác dụng đậu tương .6 2.1.4 Thời vụ trồng .7 2.1.5 Quy trinh sản xuất số giống đậu tương 2.2 Phương pháp gieo hạt 11 2.2.1 Phương pháp gieo 11 2.2.2 Độ sâu gieo hạt 11 2.2.3 Yêu cầu ngoại cảnh 11 2.3 Cơ lý tính hạt đậu tương 12 2.3.1 Cấu tạo vỏ 12 2.3.2 Hình dạng kích thước hạt 13 2.3.3 Yếu tố học 15 2.4 Các loại máy gieo hạt đậu tương nguyên lý gieo 15 2.4.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu nước ngồi 15 2.4.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu nước .20 2.4.3 Một số loại máy gieo nước 21 2.5 Kết luận 23 iii Phần Phương pháp nghiên cứu .25 3.1 Cách tiếp cận 25 3.1.1 Tiếp cận kế thừa 25 3.1.2 Tiếp cận liên ngành 25 3.1.3 Tiếp cận từ thực tiễn sản xuất 25 3.2 Phương pháp nghiên cứu 25 3.2.1 Phương pháp đo đạc .25 3.2.2 Phương pháp điều tra khảo sát 27 3.2.3 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 27 3.2.4 Phương pháp phân tích đánh giá 28 Phần Xác định thơng số phận gieo 30 4.1 Lựa chọn nguyên lý gieo 30 4.1.1 Sơ nguyên lý làm việc 31 4.1.2 Nguyên lý cấu tạo phận gieo 33 4.2 Xác định thơng số phận gieo 34 4.2.1 Xác định kích thước lỗ định lượng đĩa định lượng (đĩa di động) 34 4.2.2 Xác định thơng số kích thước lỗ đĩa cố định 36 4.2.3 Xác định số vòng quay tối đa số lỗ đĩa định lượng 36 4.2.4 Kích thước đĩa định lượng, đĩa cố định 40 4.3 Kết cấu phận gieo .42 4.3.1 Phễu cấp liệu 42 4.3.2 Cốc hạt 43 4.3.3 Thùng đựng hạt 45 4.3.4 Buồng làm việc 46 4.3.5 Ống dẫn hạt .47 4.3.6 Hệ thống truyền động cho đĩa định lượng .48 4.4 Tính tốn hệ thống di động, dẫn động 48 4.4.1 Tính tốn thay đổi khoảng cách khóm 49 4.4.2 Bộ truyền xích 51 4.4.3 Bộ truyền bánh nón 52 4.4.4 Các trục truyền động khớp nối 52 4.4.5 Kết cấu khung máy 53 iv 4.4.6 Cơ cấu lấp đất 53 Phần Kết luận kiến nghị 54 5.1 Kết luận chung .54 5.2 Đề nghị 54 Tài liệu tham khảo .56 v DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Sản lượng đậu tương Bảng 2.2 Nhập đậu tương Việt Nam theo quốc gia Bảng 2.3 Mật độ gieo đậu tương vụ xuân .10 Bảng 2.4 Mật độ gieo đậu tương vụ hè thu .10 Bảng 2.5 Mật độ gieo đậu tương vụ đông .11 Bảng 2.6 Các kích thước hạt 14 Bảng 2.7 Khối lượng riêng .14 Bảng 4.1 Kích thước bánh xích 51 vi DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Diện tích trồng sản lượng đậu tương Việt Nam (2011-2015) Hình 2.2 Hạt đậu tương 13 Hình 2.3 Kích thước hạt đậu tương 14 Hình 2.4 Sơ đồ lấy hạt kiểu đĩa trục nằm ngang .16 Hình 2.5 Nguyên lý gieo kiểu trục 17 Hình 2.6 Nguyên lý gieo kiểu khí động 18 Hình 2.7 Sơ đồ nguyên lý kiểu ly tâm 19 Hình 2.8 Mơ hình phận hạt loại rung .20 Hình 2.9 Robot gieo hạt tự động 21 Hình 2.10 Máy gieo sạ hàng trống (kéo tay) 22 Hình 2.11 Máy gieo hạt bắp .23 Hình 2.12 Sơ đồ nguyên lý làm việc máy gieo đậu tương thành khóm 24 Hình 3.1 Thước cặp Mytutoyo 26 Hình 3.2 Thước dây KDS Diameter Rule 2m 26 Hình 3.3 Cân điện tử Bêmun 27 Hình 4.1 Mặt cắt luống gieo 30 Hình 4.2 Sơ nguyên lý cấu tạo liên hợp máy .31 Hình 4.3 Sơ đồ nguyên lý làm việc máy gieo đậu tương thành khóm 31 Hình 4.4 Mơ hình ngun lý cấu tạo phận gieo 34 Hình 4.5 Khoảng cách khóm 36 Hình 4.6 Sơ đồ phân bố lỗ .37 Hình 4.7 Sơ đồ rơi hạt 38 Hình 4.8 Sơ đồ tính tốn hạt rơi .39 Hình 4.9 Đĩa định lượng 41 Hình 4.10 Đĩa cố định 42 Hình 4.11 Mơ hình cấu tạo phận gieo 42 Hình 4.12 Kích thước phễu cấp liệu 43 Hình 4.13 Cốc hạt 44 Hình 4.14 Kích thước cốc hạt 44 vii Hình 4.15 Nắp điều chỉnh hạt 45 Hình 4.16 Kích thước chắn 45 Hình 4.17 Sơ đồ tính tốn thùng đựng hạt 46 Hình 4.18 Buồng làm việc 47 Hình 4.19 Mơ hình buồng làm việc 47 Hình 4.20 Ống dẫn hạt .48 Hình 4.21 Sơ đồ di chuyển .48 Hình 4.22 Bánh xe máy gieo 50 Hình 4.23 Sơ đồ truyền động bánh xích .50 viii TRÍCH YẾU LUẬN VĂN Tên tác giả: Đặng Thế Huy Tên luận văn: “Nghiên cứu thiết kế phận gieo hạt đậu tương theo khóm” Chuyên ngành: Kỹ thuật khí Mã số: 60.52.01.03 Cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam Mục đích nghiên cứu Lựa chọn nguyên lý làm việc, tính toán, thiết kế phận máy gieo hạt đậu tương theo khóm Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp đo đạc; - Phương pháp điều tra khảo sát; - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết; - Phương pháp phân tích đánh giá Kết Xác định đặc tính hạt đậu tương qua sử dụng số giống cho khí hóa khâu gieo Xây dựng mơ hình liên hợp máy gieo đậu tương Thiết lập mơ hình máy gieo hạt đặc trưng theo hàng, khóm đảm bảo yêu cầu kỹ thuật Lựa chọn nguyên lý gieo phù hợp đặc trưng điều kiện khí hóa khâu gieo Việt Nam (ngun lý gieo theo khóm) Tính tốn thiết kế hồn chỉnh phận gieo Tính tốn thiết kế phận di động phận truyền động từ bánh xe máy gieo đến phận gieo Tính tốn thay đổi khoảng cách khóm cách thay đổi tỷ số truyền bánh xích Kết luận Đề tài nghiên cứu, lựa chọn xác định số thơng số máy gieo hạt đậu tương Tuy nhiên thời gian có hạn nên khơng tránh khỏi sai sót Tác giả mong muốn đối tượng nghiên cứu đề tài nghiên cứu sâu rộng để thiết kế chế tạo mẫu máy thời gian tới ix Để đạt yêu cầu chế tạo phải đảm bao khe hở thành khung với mặt phẳng đĩa quay tránh hạt bị kẹt Hình 4.18 Buồng làm việc A Kích thước buồng làm việc B Cơ cấu chổi quét mềm Cánh gạt lắp mặt sau buồng làm việc Ta có vị trí cánh gạt hình (4.18) Hình 4.19 Mơ hình buồng làm việc 4.3.5 Ống dẫn hạt Đây phận trực tiếp dẫn hạt xuống mặt ruộng cần có yêu cầu: bề mặt phía phải nhẵn, có đường kính đủ lớn Khi chọn ống ta tính sở: rơi hạt không đập vào thành ống nên đường kính ống phải đủ lớn đảm bảo độ chụm khóm gieo < 40mm dựa vào kết cấu máy Ống dẫn hạt không chạm xuống mặt luống nên ta chọn khoảng cách cao mặt luống cm 47 Hình 4.20 Ống dẫn hạt 4.3.6 Hệ thống truyền động cho đĩa định lượng Đĩa định lượng nhận chuyển động từ bánh xe thông qua hệ thống truyền động Hệ thống truyền động gồm có bánh xe, trục sơ cấp, bánh xích, trục trung gian, bánh trục thứ cấp 4.4 TÍNH TỐN HỆ THỐNG DI ĐỘNG, DẪN ĐỘNG Chọn vận tốc máy v ( ) quãng đường máy đơn vị thời gian v (m) Gọi đường kính bánh xe Hình 4.21 Sơ đồ di chuyển Số vòng quay bánh xe tính theo cơng thức: = 60 (4.10) ℎ Chọn số vòng quay đĩa định lượng Coi tỷ số truyền truyền bánh Khoảng cách khóm a 48 ( ) Số lỗ đĩa chủ động m, n2 số vòng quay đĩa định lượng Số khóm gieo 1s v/a Ta có: = = Thay vào (4.10) ta được: = 60 Từ ta có: = 60 (4.11) Đặt n1/n2 = i công thức viết lại sau: = 60 (4.12) Như ta thấy khoảng cách khóm phụ thuộc vào giá trị , , Để thay đổi khoảng cách khóm ta có cách sau: - Thay đổi số lỗ đĩa nhiên cách khó làm liên quan đến cấu phức tạp - Thay đổi bánh xe - Thay đổi tỷ số truyền truyền xích 4.4.1 Tính tốn thay đổi khoảng cách khóm Ta có thơng số: = 60 ÷ 80 = 12 ÷ 15 = 0,5 ÷ Tùy theo khả thoát nước đất lên luống rộng 1m, rãnh rộng 30 cm, chiều cao luống 10 cm, luống rạch hàng ngang để gieo hạt Với suất gieo hạt 0,3ha/h từ ta có vận tốc máy v= 3km/h Chọn đường kính bánh xe 800mm Trên bánh xe có gắn mấu bám để tránh trơn trượt trình làm việc 49 Hình 4.22 Bánh xe máy gieo Tỷ số truyền bánh Số lỗ đĩa 16 lỗ Goi D1: Đường kính bánh xích D2: Đường kính bánh xích D1 w D2 Dbxe Hình 4.23 Sơ đồ truyền động bánh xích Từ cơng thức (4.12) ta có: = Với m = 16 lỗ, Dbxe = 800mm ta có = 50 16 80 = (4.13) Thay giá trị khoảng cách khóm vào (4.13) ta tỷ số truyền cần tính Khoảng cách khóm a = 12cm  i = 0,76 Chọn đường kính D1 = 76, D2 = 100 - Khoảng cách khóm a = 13cm  i = 0,82 Chọn đường kính D1 = 82, D2 = 100 - Khoảng cách khóm a = 14cm  i = 0,9 Chọn đường kính D1 = 90, D2 = 100 - Khoảng cách khóm a = 15cm  i = 0,95 Chọn đường kính D1 = 95, D2 = 100 Như ta có bảng sau Bảng 4.1 Kích thước bánh xích a (mm) D1 (mm) D2 (mm) 120 76 100 130 140 150 82 90 95 100 100 100 Dựa vào bảng 4.1 ta thiết kế truyển xích thay đổi tỷ số truyền với từ thay đổi khoảng cách khóm 4.4.2 Bộ truyền xích Có nhiệm vụ truyền động với tỷ số truyền 0.95, có kết cấu hợp lý với khung máy, gọn nhẹ, bền chắc, dễ bảo dưỡng, sửa chữa Do yêu cầu truyền bánh xích ta chọn loại xích ống lăn Thơng số truyền xích: 51 - Bước xích: t = 19,05 mm - Số răng: Z1 = 32 Z2 = 20 - Khoảng cách hai trục bánh xích A = 100mm - Số mắt xích X = 62 - Đường kính vòng tròn chia dc 1= 95mm, dc2 = 100mm 4.4.3 Bộ truyền bánh nón Bộ truyền bánh nón có nhiệm vụ truyền động từ trục trung gian lên trục thứ cấp phận truyền động - Truyền động êm dịu, không gây tải - Đảm bảo độ bền, dễ chăm sóc, bảo dưỡng Các thông số chủ yếu truyền sau - Tỷ số truyền bánh nón - Số Z = 10 - Góc đỉnh   32 - Chiều dài chân b = 58mm - Chiều dài đường sinh hình chia tính đến mặt ngồi nón L=56,6mm - Góc ăn khớp   20 - Đường kính vòng chia mặt ngồi d = 60 mm - Đường kính vòng đỉnh răng: De = 233,2 (mm) - Đường kính vòng tròn chân răng: D1 = 47mm - Chiều dài răng: b = 30mm - Đường kính lỗ bánh răng: d1 = 25mm 4.4.4 Các trục truyền động khớp nối + Các trục chuyền động Tất trục truyền động thiết kế lựa chọn theo cấu tạo tổng thể máy Trục thứ cấp trục truyền động cho đĩa quay (tham khảo hình 1.1– phụ lục) Trục trung gian chia thành hai bán trục dùng khớp nối ống liên kết với (tham khảo hình 1.2; 1.3; 1.4 – phụ lục) 52 Trục sơ cấp (trục bánh xe) hình 1.5 – phụ lục + Ổ bi áo ổ bi Ổ bi chọn ổ 60205 tham khảo kích thước hình 1.6 – phụ lục Các áo ổ bi chi tiết liên kết phận truyền động với khung máy Tham khảo hình 1.7– phụ lục 4.4.5 Kết cấu khung máy Khung máy phận liên kết máy gieo với máy kéo tạo thành liên hợp máy gieo Trong trinh máy làm việc di chuyển máy Trên khung máy thiết kế cấu treo phù hợp với cấu nâng hạ máy kéo Kubota 40hp Cơ cấu treo gồm liên kết với trục bánh xe Kích thước chế tạo tham khảo hình 1.8; 1.9 – phụ lục 4.4.6 Cơ cấu lấp đất Cơ cấu lấp đất có nhiệm vụ san đất sau hạt nhả vào rãnh trình gieo Cơ cấu chế tạo đơn giản sử dụng khớp nối lề liên kết khung máy với trục Trục lắp với thép bulong Cơ cấu tham khảo hình 1.10 – phụ lục 53 PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 KẾT LUẬN Sau thời gian thực luận văn tốt nghiệp với đề tài “Nghiên cứu thiết kế phận gieo hạt đậu tương theo khóm” chúng tơi thực hồn thành nội dung sau: Tìm hiểu, xây dựng qui trình giới hóa khâu gieo hạt máy Từ khâu làm đất, lên luống rạch hàng, gieo Với yêu cầu đề ra: - Khoảng cách hàng 30cm - Khoảng cách khóm từ 12cm đến 15cm - Độ chụm khóm 3cm - Độ sâu gieo 4cm Xác định đặc tính hạt đậu tương qua sử dụng số giống cho khí hóa khâu gieo Xây dựng mơ hình liên hợp máy gieo đậu tương sử dụng máy kéo Kobota 40hp, máy gieo hàng, khoảng cách khóm thay đổi khoảng 12cm đến 15cm Thiết lập mơ hình máy gieo hạt đặc trưng theo hàng, khóm đảm bảo yêu cầu kỹ thuật Lựa chọn nguyên lý gieo phù hợp đặc trưng điều kiện khí hóa khâu gieo Việt Nam (ngun lý gieo theo khóm) Tính tốn thiết kế hoàn chỉnh phận gieo - Đĩa chủ động, trục nhận chuyển động, đĩa cố định - Ống hạt, buồng làm việc, thùng đựng hạt Tính tốn thiết kế phận di động phận truyền động từ bánh xe máy gieo đến phận gieo Tính tốn thay đổi khoảng cách khóm cách thay đổi tỷ số truyền bánh xích Thay đổi cấp cho truyền bánh xích 5.2 KIẾN NGHỊ Do thời gian có hạn chúng tơi chưa tiến hành chế tạo mẫu máy, thử nghiệm xác định suất chi phí thiết kế Để có đầy đủ thông số máy gieo hạt đậu tương cần tiếp tục nghiên cứu để hồn thiện thêm 54 Do trình độ hạn chế chắn đề tài khơng thể tránh khỏi thiếu sót hình thức nội dung, tác giả luận văn xin cảm ơn góp ý chân tình thầy nhà chuyên môn 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO Phạm Đồng Quảng (2008) 575 giống nông nghiệp Nhà xuất Nông Nghiệp, Hà Nội Cục khuyến nông khuyến lâm (2005) Sổ tay khuyến nông, Kỹ thuật trồng đậu tương, trồng lạc NXB Nông nghiệp, Hà Nội Đặng Thế Huy (1995) Phương pháp nghiên cứu khoa học khí Nơng Nghiệp Nhà xuất Nông Nghiệp, Hà Nội Đặng Thế Huy, Nguyễn Văn Muốn Trần Văn Nghiễn (1986) “Bộ phận gieo hạt loại khí động: Tạp chí khoa học kỹ thuật Nông Nghiệp (7) Ngô Thế Dân (1999) Cây đậu tương Nhà xuất Nông Nghiệp, Hà Nội Đường Hồng Dật (2007) Cây đậu tương (thâm canh tăng suất đẩy mạnh phát triển), Nhà xuất Nông nghiệp, Hà Nội Lê Văn Tiến (1995) Lý thuyết xác suất thống kê tốn học (giáo trình) Trường đại học Nông Nghiệp I, Hà Nội Mai Quang Vinh (2012) Kỹ thuật gieo trồng giống đậu tương Bộ Nông nghiệp phát triển nông thôn, Hà Nội Nguyễn Quang Lộc (2001) Giáo trình hệ thống máy gieo trồng – chăm sóc Khoa khí Trường đại học nông lâm Huế 10 Nguyễn Trọng Hiệp Nguyễn Văn Lâm (2003) Thiết kế chi tiết máy Nhà xuất giáo dục, Hà Nội 11 Trần Văn Điền (2007) Giáo trình đậu tương Nhà xuất Nơng nghiệp, Hà Nội 12 Phạm Văn Thiều (2000) Kỹ thuật trồng chế biến sản phẩm đậu tương, Nhà xuất Nông Nghiệp 13 Nguyễn Văn Viết (2002) Kỹ thuật trồng số giống lạc đậu tương đất cạn miền núi, Nhà xuất Nông nghiệp, Hà Nội 14 Trần Thị Nhường Đỗ Hữu Quyết (1979) Bài tập chi tiết máy Trường đại học Nông Nghiệp I, Hà Nội 15 Ủy ban Nông Nghiệp TW (1978) Quy trình kỹ thuật sản xuất đậu tương, Hà Nội 56 PHỤ LỤC Kết cấu phận gieo Mơ hình cấu tạo phận làm việc Cấu tạo đĩa định lượng đĩa cố định Kết cấu phận truyền động a Trục thứ cấp 18 15 30 Ø25 18 Ø30 13 94 Hình 1.1 Trục thứ cấp 57 b Trục trung gian 640 150 Ø25 Ø30 Ø25 100 2x45° Hình 1.2 Bán trục trái 680 300 Ø25 Ø30 Ø25 200 2x45° Hình 1.3 Bán trục phải 150 R4 Hình 1.4 Ống nối trụ c Trục bánh xe Hình 1.5 Trục bánh xe Ổ lăn áo ổ lăn 58 Ø30 Ø26 45 a Ổ lăn Hình 1.6 Ổ lăn thơng số ổ lăn Ký hiệu hình vẽ: d - Đường kính danh nghĩa lỗ vòng D - Đường kính danh nghĩa mặt trụ ngồi vòng ngồi B - Chiều rộng danh nghĩa ổ r - Mép vát lắp ráp Chọn ổ lăn loại 60205 có thơng số sau: d = 25mm; D = 52mm; B = 18mm; r = 1,5mm b Áo ổ lăn Hình 1.7 Các áo ổ lăn a Áo trục thứ cấp b Áo ổ trục trung gian c Áo ổ trục sơ cấp Cơ cấu treo 59 Hình 1.9 Cơ cấu treo Bộ phận lấp đất 20 20 Hình 1.10 Bộ phận lấp đất Khung máy; Khớp nối lề; Thanh nối; Tấm gạt; Mặt luống 40 40 40 Ø10 Hình 1.11 Khớp nối lề 60 Ø6 20 60 40 400 M6 Hình 1.12 Thanh nối Hình 1.13 Tấm gạt 61 ... v.v Vì việc Nghiên cứu thiết kế phận gieo hạt đậu tương theo khóm cần thiết có ý nghĩa khoa học thực tiễn 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Mục tiêu chung: Nâng cao hiệu trình gieo trồng đậu tương tăng... vi nghiên cứu 1- Đậu tương - Quy trình gieo trồng đậu tương 2- Máy gieo hạt - Nghiên cứu lựa chọn ngun lý, tính tốn lý thuyết xác định thông số cấu tạo hoạt động máy gieo hạt - Nghiên cứu thiết. .. đích nghiên cứu Lựa chọn nguyên lý làm việc, tính tốn, thiết kế phận máy gieo hạt đậu tương theo khóm Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp đo đạc; - Phương pháp điều tra khảo sát; - Phương pháp nghiên