Nghiên cứu thiết kế, chế tạo và khảo nghiệm máy băm thái rơm rạ trong cơ khí hoá các khâu sản xuất nấm và mạ thảm

Thạc sĩ, tiến sĩ, cao học, tự nhiên, kinh tế, nông nghiệp

Bộ giáo dục và đào tạo trờng đại học nông nghiệp i Nguyễn hoàng đại Nghiên cứu thiết kế, chế tạo và khảo nghiệm máy băm thái rơm rạ trong cơ khí hoá các khâu sản xuất nấm và mạ thảm Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: kỹ thuật máy và thiét bị cơ giới hoá Nông lâm nghiệp Mã số: 60.52.14 Ngời hớng dẫn khoa học: TS. Lê minh l Hà nội - 2007 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật ---------------------------- i LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan rằng những số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa hề sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào. Tôi xin cam ñoan rằng mọi sự giúp cho việc thực hiện luận văn này ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn này ñều ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc. Tác giả Nguyễn Hoàng ðại Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật ---------------------------- ii LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo TS. Lê Minh Lư, người thầy trực tiếp hướng dẫn và giúp ñỡ tôi trong thời gian thực hiện ñề tài, các thầy giáo PGS-TS. Lương Văn Vượt, TS. ðỗ Hữu Quyết, Thạc sĩ ðặng ðình Trình và các thầy cô trong bộ môn Cơ học kỹ thuật, Khoa cơ ñiện, Khoa sau ðại học trường ðại học Nông nghiệp I – Hà Nội ñã giúp ñỡ và tạo ñiều kiện cho tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn này. Tác giả Nguyễn Hoàng ðại Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật ---------------------------- iii MỤC LỤC Trang LỜI CAM ðOAN .i LỜI CÁM ƠN ii MỤC LỤC .iii DANH MỤC CÁC BẢNG .v DANH MỤC CÁC HÌNH .vi MỞ ðẦU i Chương 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 3 1.1TỔNG QUAN VỀ PHỤ PHẨM RƠM RẠ TRONG NÔNG NGHIỆP.3 1.2. MỘT SỐ QUY TRÌNH KỸ THUẬT XỬ LÝ RƠM RẠ .5 1.2.1. Xử lý rơm rạ sau thu hoạch thành phân bón cho cây trồng [10] .5 1.2.2. Xử lý rơm rạ sau thu hoạch ưng dụng trong Kỹ thuật trồng nấm [1] 7 1.2.3. Xử lý rơm ra ứng dụng trong quá trình gieo mạ thảm .10 1.3. MỘT SỐ MÁY BĂM THÁI ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP .10 1.3.1. Máy băm cỏ của anh “Hai lúa” (22/03/07) 10 1.3.2. Một số máy băm khác .12 1.4. YÊU CẦU CÔNG NGHỆ CỦA QUÁ TRÌNH BĂM THÁI .12 1.5. MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA LUẬN VĂN .13 Chương 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .14 2.1. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT .14 2.2. PHƯƠNG PHÁP ðIỀU TRA KHẢO SÁT 14 2.3. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ðÁNH GIÁ 15 2.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHẢO NGHIỆM [7] .15 Chương 3: LỰA CHỌN NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC VÀ TÍNH TOÁN MỘT SỐ THÔNG SỐ CHÍNH CỦA MÁY BĂM THÁI RƠM RẠ 17 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật ---------------------------- iv 3.1. ðẶC ðIỂM CƠ LÝ TÍNH CỦA RƠM RẠ .17 3.1.1. ðộ ẩm yêu cầu của rơm rạ trước khi băm thái .17 3.1.2. Khối lượng riêng của rơm khô ở trạng thái tự nhiên .17 3.1.3. Hệ số ma sát tĩnh của rơm rạ 18 3.1.4. Khả năng chịu cắt không có trượt của rơm rạ [7] 18 3.2. LỰA CHỌN NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÁY .19 3.2.1 Các nguyên lý cắt thái rau, cỏ, rơm 19 3.3. XÁC ðỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA MÁY CẮT THÁI 21 3.3.1. Sơ ñồ cấu tạo nguyên lý làm việc của máy cắt thái .21 3.3.2. Cơ sở lý thuyết về cắt thái 21 3.3.3. Xác ñịnh các thông số chính của máy cắt thái .42 3.3.4. Xác ñịnh mô men cắt thái và công suất ñộng cơ .48 3.4. THÀNH LẬP BÀI TOÁN PASSCAL TÍNH CÁC THÔNG SỐ CỦA MÁY 54 Chương 4: THIẾT KẾ CHẾ TẠO VÀ KHẢO NGHIỆM MÁY 60 .60 4.1. THIẾT KẾ CHẾ TẠO BỘ PHẬN CẮT THÁI 60 4.1.1. Dao cắt thái .60 4.1.2. Tấm kê .61 4.1.3. Buồng cắt thái .61 4.2. THIẾT KẾ CHẾ TẠO BỘ PHẬN CUNG CẤP .62 4.2.1. Hệ trục cuốn 62 4.2.2. Băng tải .64 4.3. THIẾT KẾ BỘ PHẬN TRUYỀN ðỘNG .64 4.3.1. Chọn ñộng cơ 64 4.3.2. Tính toán bộ truyền cho dao thái .65 4.4. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC 72 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật ---------------------------- v 4.4.1. Thiết kế chế tạo trục dao [3],[4] .72 4.4.2. Trục lô ép, trục trống tang và các trục truyền khác .73 4.5. THIẾT KẾ KHUNG MÁY .74 4.6. KHẢO NGHIỆM MÁY .75 4.6.1. Mục ñích và yêu cầu khảo nghiệm .75 4.6.2. Nội dung khảo nghiệm 76 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO 84 Phụ lục 85 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật ---------------------------- vi DANH MỤC CÁC BẢNG Số bảng Tên bảng Trang Bảng 1.1 Diện tích và sản lượng lúa của nước ta từ (2001- 2006) [ [[ [ 8 ] ]] ] 3 Bảng 1.2. Khối lượng phụ phẩm sau khi thu hoạch lúa từ năm 2001 ÷ ÷÷ ÷ 2006 5 Bảng 2.1. Kết quả khảo nghiệm 15 Bảng 3.1. Xác ñịnh khối lượng riêng của rơm 17 Bảng 3.2. Hệ số ma sát của rơm khô với các loại vật liệu 18 Bảng 3.3. Sự liên hệ giữa lực cắt N và ñộ dịch chuyển của dao S 23 Bảng 4.1. Kích thước tiết diện của ñai thang 65 Bảng 4.2. Chiều dài sản phẩm ñối với rơm sóng có ñộ ẩm W = 70% 79 Bảng 4.3. Chiều dài sản phẩm ñối với rơm rối có ñộ ẩm W = 58% 79 Bảng 4.4. Chiều dài sản phẩm ñối với rơm rối có ñộ ẩm W = 85% 79 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật ---------------------------- vii DANH MỤC CÁC HÌNH Số hình Tên hình Trang Hình 1.1. Máy băm cỏ 10 H×nh 3.2. S¬ ®å qu¸ tr×nh c¾t th¸i b»ng l−ìi dao 18 Hình 3.3. Sơ ñồ cấu tạo các bộ phận máy thái rau cỏ rơm 19 Hình 3.4. Sơ ñồ cấu tạo bộ phận thái củ quả kiểu bào gỗ 20 Hình 3.5. Sơ ñồ cấu tạo các bộ phận chính của máy cắt thái 21 Hình 3.6. Tác dụng cắt thái của lưỡi dao 22 Hình 3.7. Mẫu sơ ñồ thí nghiệm về cắt thái 22 Hình 3.8. ðồ thị phụ thuộc của lực cắt thái N vào ñộ dịch chuyển S 23 Hình 3.9. Tác dụng cắt trượt giảm chiều rộng lát thái 24 Hình 3.10. Sơ ñồ quá trình cắt thái bằng lưỡi dao 25 Hình 3.11. ðồ thị phụ thuộc của q và τ 26 Hình 3.12. Cạnh sắc lưỡi dao 26 Hình 3.13. Góc cắt thái 27 Hình 3.14. ðồ thị phụ thuộc lực cắt với ñộ thái sâu 27 Hình 3.15. ðồ thị phụ thuộc q, A ct , p t với v 28 Hình 3.16. Phân tích vận tốc của các ñiểm M ở cạnh sắc lưỡi dao AB khi tác ñộng vào vật thái 28 Hình 3.17. Phân tích tác ñộng giữa lưỡi dao và vật thái 30 Hình 3.18. Dụng cụ ño lực cắt thái và áp suất cắt thái riêng 33 Hình 3.19. Tác dụng giảm lực cắt thái pháp tuyến τ , ϕ ≤ 33 Hình 3.20. ðồ thị phụ thuộc δ với N 35 Hình 3.21. Góc kẹp χ và ñiều kiện 2 , 1 , ϕϕχ +≤ 35 Hình 3.22. ðồ thị phụ thuộc của q với W% 38 Hình 3.23. Sơ ñồ dao thái ñể tính năng lượng 38 Hình 3.24. Xét ñoạn dao thái S với góc quay d θ 39 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật ---------------------------- viii Hình 3.25. ñồ thị q= F( τ ) 40 Hình 3.26. Dụng cụ ño góc cắt trượt 41 Hình 3.27. ðồ thị f , = F (tg τ ) 41 Hình 3.28. Sự phụ thuộc của A r với góc τ 42 Hình 3.29. ðồ thị xác ñịnh q, f’ theo ñộ trượt τ ττ τ 43 Hình 3.30. Miền giới hạn tác dụng của lưỡi dao 44 Hình 3.31. Sơ ñồ dao thái lưỡi cong theo vòng tròn lệch tâm 45 Hình 3.32. Sơ ñồ xác ñịnh các vị trí của dao 48 Hình 3.33. Xác ñịnh toạ ñộ các ñiểm trong vùng cắt thái của lưỡi dao 51 Hình 3.34. ðồ thị công cắt thái riêng 57 Hình 3.36. ðồ thị tính mômen cắt thái 57 Hình 4.1. Bản vẽ chế tạo dao 60 Hình 4.2. Bản vẽ chế tạo tấm kê 61 Hình 4.3. kích thước chế tạo buồng cắt thái 61 Hình 4.4. kích thước chế tạo các lô và các mặt bích 63 Hình 4.5. Cơ cấu lò xo ép 63 Hình 4.6. kết cấu lắp ghép trống băng tải chủ ñộng (a), bị ñộng (b) 64 Hình 4.7. Biểu ñồ lực và mô mem trên trục dao 72 Hình. 4.8. Bản vẽ chế tạo trục dao 73 Hình 4.9. Kích thước kết cấu khung máy 74 Hình 4.10. Máy băm thái rơm rạ 75 Hình 4.12.Băng tải 77 Hình 4.13. Bộ phận truyền ñộng 77 Hình 4.14. Bộ phận cắt thái 78 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật ---------------------------- 1 MỞ ðẦU ðất nước ta ñang trong thời kỳ phát triển mạnh mẽ do mở cửa và hội nhập, song môi trường hiện ñang bị ô nhiễm nặng nề. ðó là những vấn ñề có tính thời sự, yêu cầu sự phát triển cân bằng ñang ñược ñặt ra hơn bao giờ hết. Nước ta là một nước nông nghiệp ñang phát triển, trong những năm gần ñây do chính sách ñổi mới mà nền nông nghiệp nước nhà có một bước phát triển ngoạn mục, trở thành một trong những nước xuất khẩu gạo hàng ñầu thế giới (trung bình khoảng 3,5 triệu tấn gạo ñược xuất khẩu hàng năm). Nông nghiệp phát triển ñã tạo ra một lượng lớn phụ phẩm và phế thải cả trong thu hoạch và sau chế biến (trên 50 triệu tấn/năm). Nếu ñược khai thác sử dụng thì ñây là nguồn năng lượng có khả năng tái tạo, sử dụng mà không mất ñi khả năng dự trữ. ðồng bằng sông Cửu Long là vựa lúa của cả nước (chiếm trên 50% sản lượng), nơi có một lượng trấu, rơm rạ dư thừa khá lớn. Tuy nhiên, ñốt chúng ở dạng thô thường không hấp dẫn người sử dụng, mặt khác việc vận chuyển ñi xa là khó khăn và không kinh tế. Chính vì vậy việc sử dụng rơm rạ và phụ phẩm của sản xuất lúa vào sản xuất các sản phẩm nông nghiệp khác là vấn ñề rất cần thiết và mang tính cấp thiết. Việc sử dụng rơm rạ cho sản xuất nấm là một trong những hướng ñi có triển vọng và ñang ñược phát triển mạnh mẽ , mang lại hiệu quả kinh tế ñáng kể cho sản xuất nông nghiệp. Trong qui trình sản xuất nấm và mạ thảm công ñoạn băm thái rơm rạ là khâu rất nặng nhọc và tốn công lao ñộng. ðể phát triển sản xuất nấm và mạ thảm với giá thể rơm rạ ñòi hỏi phải tạo ra các máy băm thái rơm rạ ñáp ứng ñược nhu cầu sản xuất là yêu cầu cấp thiết và có ý nghĩa to lớn. Ngành chăn nuôi hiện nay cũng rất phát triển xuất hiện các nông trại chăn nuôi ñại gia súc (trâu, bò…) ngày càng nhiều, vấn ñề ñòi hỏi là phải tích . và đào tạo trờng đại học nông nghiệp i Nguyễn hoàng đại Nghiên cứu thiết kế, chế tạo và khảo nghiệm máy băm thái rơm rạ trong cơ khí hoá các khâu sản xuất. thiết của thực tiễn nói trên chúng tôi thực hiện luận văn: Nghiên cứu thiết kế, chế tạo và khảo nghiệm máy băm thái rơm rạ trong cơ khí hoá các khâu sản