Nghiên cứu một số thông số chính ảnh hưởng đến chất lượng làm việc của buồng đập máy đập đậu tương giống cỡ một tấn giờ

Luận văn, thạc sỹ, tiến sĩ, cao học, kinh tế, nông nghiệp

1 bộ giáo dục và đào tạo Trờng đại học nông nghiệp I --------------------- Lê nguyên Đạt Nghiên cứu một số thông số chính ảnh hởng đến chất lợng làm việc của buồng đập máy đập đậu tơng giống cỡ 1 tấn giờ Chuyên ngành: cơ khí nông nghiệp Mã số: 04 - 18 - 01 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Hớng dẫn khoa học: TS Đỗ Hữu Quyết Hà Nội 2004 mục lục Lời cảm ơn Lời cam đoan Mở đầu Chơng 1: Tổng quan tài liệu 1.1. Nguồn gốc và tình hình phát triển cây đậu tơng 1.1.1. Cây đậu tơng trên thế giới 1.1.2. Sản xuất đậu tơng ở Việt Nam 1.2. Cây và hạt đậu tơng khi thu hoạch 1.2.1. Cây đậu tơng 1.2.2. Hạt đậu tơng 1.3. Thu hoạch đậu tơng 1.3.1. Thu hoạch đậu tơng trên thế giới 1.3.2. Thu hoạch đậu tơng ở Việt Nam 1.3.3. Đậu tơng giống ở Việt Nam 1.4. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu Chơng 2: Phơng pháp nghiên cứu 2.1. Cách lựa chọn sơ đồ nguyên lý làm việc 2.2. Cách xác định các chỉ tiêu đánh giá 2.3. Phơng pháp nghiên cứu thực nghiệm 2.4. Xử lý và gia công số liệu 2.4.1. Xử lý số liệu đo đạc 2.4.2. Gia công số liệu 2.5. Thiết bị nghiên cứu thực nghiệm và khảo nghiệm Chơng 3: Lựa chọn mô hình máy 3.1. Máy đập lúa 3.1.1. Bộ phận đập 3.1.2. Bộ phận làm sạch 1 2 2 2 3 4 4 5 6 6 7 9 9 11 11 11 14 18 18 19 21 22 22 22 25 2 3.2. Thử nghiệm đập tách hạt đậu tơng bằng máy đập lúa và lựa chọn mô hình máy đập đậu tơng 3.2.1. Thử nghiệm đập đậu tơng bằng máy đập lúa 3.2.2. Lựa chọn cấu tạo máy đập đậu tơng giống Chơng 4: Kết quả nghiên cứu thực nghiệm 4.1. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm đơn yếu tố 4.1.1. Thực nghiệm đơn yếu tố cách bố trí răng trên trống 4.1.2. Thực nghiệm đơn yếu tố độ ẩm hạt khi đập 4.1.3. Thực nghiệm đơn yếu tố thăm dò ảnh hởng vận tốc tiếp tuyến đỉnh răng trống đến chất lợng làm việc 4.2. Nghiên cứu thực nghiệm đa yếu tố 4.2.1. Các thông số nghiên cứu và mức biến thiên 4.2.2. Kết quả thí nghiệm 4.2.3. Nghiên cứu ảnh hởng của các thông số đến tỷ lệ sót hạt 4.2.4. Nghiên cứu ảnh hởng của các thông số đến tỷ lệ vỡ hạt 4.2.5. Tối u tổng quát Chơng 5: Một số kết quả thử nghiệm mẫu máy 5.1. Một số thông số mẫu máy 5.2. Kết quả khảo nghiệm mẫu máy 5.2.1. Kết quả khảo nghiệm mẫu máy trong điều kiện sản xuất 5.2.2. Kết quả kiểm tra tỷ lệ nảy mầm của hạt 5.3. Kết luận và kiến nghị Tài liệu tham khảo Phụ lục 30 30 31 34 34 34 37 39 42 42 43 45 49 53 54 54 55 55 57 59 60 62 3 mở đầu Trong những năm gần đây, thực hiện chủ trơng của đảng về việc phát triển một nền nông nghiệp toàn diện, cây đậu tơng đợc chú trọng và tăng nhanh trên cả nớc về diện tích và sản lợng. Không chỉ là một cây có dầu quan trọng, đậu tơng và các sản phẩm chế biến của nó ngày càng quen thuộc trong bữa ăn của ngời Việt Nam. Cây đậu tơng có thể trồng xen canh, gối vụ, góp phần chuyển đổi cơ cấu cây trồng vật nuôi, tăng độ phì của đất, giải quyết nguồn thức ăn cho gia súc và xuất khẩu. Thu hoạch đậu tơng là khâu rất quan trọng trong việc đảm bảo thời vụ và chất lợng hạt. Song hiện nay ở nớc ta thu hoạch và đập tách hạt đậu tơng chủ yếu vẫn là thủ công. ở một số vùng có diện tích gieo trồng và sản lợng lớn nông dân dùng máy đập lúa để đập tách hạt đậu tơng. Để tăng năng suất cây trồng, sản xuất giống là khâu có tính chất quyết định. Để sản lợng đậu tơng đạt hơn hai trăm nghìn tấn năm (số liệu năm 2002), hàng năm chúng ta cần hàng nghìn tấn hạt giống đảm bảo yêu cầu nghiêm ngặt về chất lợng. Vì vậy cơ giới hoá khâu đập tách hạt đậu tơng và hạt đậu tơng giống đang là một vấn đề đợc đặt ra và cần đợc nghiên cứu nghiêm túc. Đề tài KC 07 - 05 thuộc chơng trình khoa học cấp nhà nớc KC 07 đã tiến hành nghiên cứu các thiết bị để sản xuất một số giống cây trồng chính. Luận văn khoa học: Nghiên cứu một số thông số chính ảnh hởng đến chất lợng làm việc của buồng đập máy đập đậu tơng giống cỡ 1 tấn giờ là cơ sở để chúng tôi thực hiện đề mục: nghiên cứu, tuyển chọn, thiết kế và chế tạo máy đập đậu tơng giống thuộc đề tài KC - 07 - 05. 4 Chơng I: Tổng quan, mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu 1.1. Nguồn gốc và tình hình phát triển cây đậu tơng 1.1.1. Cây đậu tơng trên thế giới Cây đậu tơng đợc cho rằng trồng đầu tiên ở đông bắc Trung Quốc vào khoảng thế kỷ 11 trớc công nguyên. Châu Âu trồng cây đậu tơng đầu tiên ở vờn thực vật Pari năm 1739. Henry Yon là ngời đầu tiên trồng đậu tơng tại Mỹ năm 1765 [5]. Mặc dù xuất hiện muộn hơn nhiều cây trồng khác song hiện nay đậu tơng đợc trồng phổ biến tại tất cả các châu lục cho năng suất và sản lợng tơng đối cao. Hạt đậu tơng là một trong những loại cung cấp dầu thực phẩm quan trọng nên năng suất và sản lợng tăng nhanh trên toàn thế giới trong những năm gần đây. Bảng 1. Diện tích, năng suất và sản lợng đậu tơng trên thế giới Diện tích (1000 ha) Năng suất (Tạ/ha ) Sản lợng (1000 tấn) Quốc gia 1991 1997 1991 1997 1991 1997 Thế giới 56901 67160 18,69 21,07 106348 141506 Mỹ 23459 28253 22,58 26,22 53970 74079 áchenhi na 4544 6366 20,32 17,30 9233 11013 Brazil 11100 11299 17,52 23,15 19447 26157 Trung Quốc 7557 8385 13,68 18,83 12598 15788 ấn Độ 2667 5100 8,66 8,63 2310 4410 Thái Lan 410 280 16,41 14,18 548 397 Nguồn: Cây đậu tơng, Nhà xuất bản Nông nghiệp 1999 Nếu năm 1940 diện tích trồng đậu tơng trên toàn thế giới chỉ là 12,44 triệu ha, năm 1970 diện tích trồng là 29,247 triệu ha và sản lợng 43,487 triệu tấn thì năm 1997 diện tích trồng đã tăng đến 56,9 triệu ha và đạt sản lợng 141,5 triệu tấn. Nh vậy chỉ từ năm 1970 đến năm 1997 diện tích trồng đậu tơng trên toàn thế giới 5 đã tăng gấp đôi và sản lợng đã tăng gấp 3 lần. So với sản lợng cây lấy dầu trên toàn thế giới sản lợng đậu tơng tăng ít nhất 2 lần so với các cây khác. 1.1.2. Sản xuất đậu tơng ở Việt Nam Năm 1944 diện tích trồng đậu tơng cả nớc chỉ có 32 ha, năng suất đạt 4,1 tạ/ha. Sau khi thống nhất đất nớc đậu tơng ở Việt Nam tăng nhanh cả về diện tích và năng suất. Bảng 2. Diện tích, năng suất và sản lợng đậu tơng trong nớc Năm 1975 1980 1985 1995 2000 2002 Diện tích (nghìn ha) 27,1 48,8 102,5 121,1 124,1 158,1 Năng suất (tấn/ha) 0,51 0,65 0,78 1,04 1,20 1,27 Sản lợng (nghìn tấn) 13,8 31,7 79,1 125,5 149,3 201,4 Nguồn: Số liệu thống kê nông lâm thuỷ sản Việt Nam 1975 - 2000, NXB Thống Kê Nông nghiệp, nông thôn Việt Nam thời kỳ đổi mới 1986 - 2000, NXB Thống Kê Trong đó tình hình sản xuất đậu tơng tại các vùng đợc nêu ở bảng 3. Bảng 3: Diện tích, năng suất, sản lợng đậu tơng tại các vùng năm 1980 và 1995 1980 1995 Vùng Diện tích (1000 ha) NS (tấn/ha) Sản lợng (1000 tấn) Diện tích (1000 ha) NS (tấn/ha) Sản lợng (1000 tấn) Miền núi và trung du phía bắc 18,9 0,46 8,7 50,9 081 41,2 ĐB sông Hồng 4,1 0,4 1,64 25,7 1,14 29,3 Khu bốn cũ 1,4 0,36 0,5 2,9 0,73 2,1 Duyên hải miền trung 0,6 0,53 0,3 2,0 0,99 2,0 Tây Nguyên 1,4 0,73 1,0 12,0 1,02 12,3 Đông nam bộ 15,2 0,85 12,9 13,6 0,76 10,3 ĐB sông Cửu long 6,6 1,13 7,4 14,0 2,0 28,0 Nguồn: Số liệu thống kê nông lâm thuỷ sản Việt Nam 1975 - 2000, NXB Thống Kê 6 Nh vậy cũng nh nhiều nớc trên thế giới diện tích và năng suất đậu tơng ở một số vùng và cả nớc tăng nhanh. Đậu tơng đợc trồng ở vụ xuân chiếm 14,2% diện tích, vụ hè thu là 31,3%, vụ mùa 2,68%, vụ thu đông 22,1%, vụ đông xuân 29,7% [5]. Trong đó ở vùng núi bắc bộ, khu bốn cũ và đồng bằng sông Cửu Long vụ đông xuân là vụ chính, ở đồng bằng sông Hồng, trung du Bắc Bộ vụ xuân là vụ chính, ở Tây Nguyên và đông Nam bộ trồng vụ hè thu và thu đông. Về sản lợng, ba vùng đồng bằng sông Hồng, đông Nam bộ và đồng bằng sông Cửu Long chiếm 63,8% sản lợng đậu tơng cả nớc. 1.2. Cây và hạt đậu tơng khi thu hoạch 1.2.1. Cây đậu tơng Cây đậu tơng từ lúc gieo trồng đến khi thu hoạch thời gian sinh trởng từ 75 đến 100 ngày tuỳ từng giống khác nhau. Thân cây mọc thẳng có nhiều cành. Quả đậu tơng mọc thành chùm ở khoảng giữa thân cây, mỗi cây có từ 10 đến 40 quả. Trung bình cây đậu tơng giống có 25 đến 35 quả. Khi phần lớn lá trên cây chuyển mầu vàng và rụng, đậu tơng vào giai đoạn chín sinh lý, đây là thời điểm tốt nhất để thu hoạch [5]. Bảng 4. Đặc điểm một số giống đậu tơng chủ yếu Giống DT - 93 DT - 76 MTĐ - 10 MTĐ - 13 Nguồn gốc Việt Nam Trung Quốc Mỹ Philíppin Thời gian sinh trởng (ngày) 80 - 85 75 - 80 90 - 100 85 - 90 Chiều cao cây (mm) 440 - 540 300 - 500 400 - 600 400 - 550 Dạng quả - Dẹt Vỏ mỏng Vỏ dầy Dạng hạt - Khá to Tròn, nhỏ Tròn to Trọng lợng 100 hạt (g) 13 - 14 16 - 20 12 - 14 14 - 17 Năng suất (tấn/ha) 1,2 - 1,8 1,5 - 2,0 1,8 - 2,0 1,8 - 2,0 Khả năng tách hạt - Dễ tách Dễ tách Khó tách Nguồn: Cây đậu tơng, Nhà xuất bản Nông nghiệp, 1999 7 1.2.2. Hạt đậu tơng Hạt đậu nằm trong quả, mỗi quả có từ 1 đến 3 hạt, thờng là có 2 hạt. Vỏ quả gồm 2 mảnh tơng đối mỏng, dính liền nhau, phía ngoài bao bọc bởi một lớp lông mỏng. Khi quả chín, vỏ quả khô và giòn, đễ nứt đôi, nếu để chín quá hạt có thể rơi ra ngoài gây tổn thất. Hạt đậu tơng có dạng gần tròn hay bầu dục, khối lợng trung bình một hạt khoảng 120 - 130 mg. Đối với một số giống nh DH - 4 khối lợng trung bình 1 hạt có thể đạt tới 200 - 220 mg. Khác với các loại hạt khác (thờng có cấu tạo gồm 3 phần chính là vỏ hạt, thân hạt và chồi mầm) hạt đậu tơng gồm 2 phần chính là vỏ hạt và phôi hạt. Kích thớc của hạt ở hình 1.1 [6]. Hình 1.1. Kích thớc hạt đậu tơng Phần vỏ hạt: Chiếm khoảng 10% trọng lợng hạt, mau ngấm nớc và dễ bong khi đợc ngâm vào nớc. Vỏ hạt bao quanh phôi hạt và dính với phôi ở tề hạt (còn gọi là rốn hạt). ở một đầu tề có một mảnh rất nhỏ nơi vỏ hạt nối với phôi bên trong. Lá mầm nằm ở một đầu tề và rễ của cây con sẽ bật ra từ đây khi hạt trơng nớc. Vỏ hạt bảo vệ phôi mầm chống lại nấm và vi khuẩn trớc và sau khi gieo trồng. Nếu lớp vỏ bị xé rách hạt giống có rất ít hy vọng trở thành cây mầm khoẻ mạnh [6]. Phần phôi hạt: Gồm có hai tử diệp, rễ mầm, trục hạ diệp và trục thợng diệp. Tử diệp chiếm phần lớn khối lợng và trọng lợng hạt, chứa hầu hết chất đạm và chất béo có trong đậu tơng. Tử diệp cung cấp chất dinh dỡng cho cây mầm trong khoảng hai tuần đầu tiên kể từ khi hạt bắt đầu nảy mầm. Tử diệp có mầu xanh khi hạt sinh trởng và chuyển vàng khi hạt chín [5]. 8 1.3. Thu hoạch đậu tơng 1.3.1. Thu hoạch đậu tơng trên thế giới Quá trình thu hoạch đậu tơng bắt đầu từ khi cắt cây trên đồng đến khi tách xong hạt. ở những nớc có nền nông nghiệp tiên tiến nh Hoa Kỳ, áchentina, Nhật Bản sản xuất đậu tơng đợc cơ giới hoá toàn bộ. Khâu thu hoạch thực hiện bằng các liên hợp máy lúc đậu tơng bắt đầu chín sinh lý. Liên hợp thu hoạch thực hiện lần lợt các khâu cắt cây, đập tách hạt, làm sạch hạt sơ bộ và băm thân cây rải ra đồng. Hạt đậu tơng sau đó đợc làm sạch tinh và phơi sấy, đóng thành bao sản phẩm. Tỷ lệ hao hụt trong toàn bộ quá trình thu hoạch này là từ 7 - 10%. Hình dới là một số mẫu máy thu hoạch đậu tơng của Nhật Bản. Hình 1.2. Một số mẫu máy liên hợp thu hoạch đậu tơng của Nhật Bản. [16] Trung Quốc thu hoạch đậu tơng bằng liên hợp máy hoặc thủ công ở một số nơi. Phần lớn diện tích đợc thu hoạch bằng công nghệ 2 giai đoạn. Đầu tiên là cắt 9 hoặc nhổ cây thủ công và phơi cây trên đồng. Sau đó khâu đập tách hạt đợc thực hiện bằng máy đập. Có một số nơi máy đập thực hiện cả việc thu gom cây đợc phơi rải thành hàng trên đồng. Độ hao hụt của công nghệ thu hoach 2 giai đoạn này từ 5 -7%. 1.3.2. Thu hoạch đậu tơng ở Việt Nam Vì đậu tơng ở nớc ta thờng trồng luân canh mỗi năm một vụ nên việc cơ giới hoá khâu thu hoạch còn thấp. Đậu tơng chủ yếu đợc thu hoạch thủ công. Cây đậu đợc cắt về sân phơi lúc đã chín già. Sau khi hạ độ ẩm hạt xuống còn khoảng từ 13 - 16%, vỏ quả đã khô giòn hạt sẽ đợc đập tách bằng công cụ thủ công. Dụng cụ đập tách hạt là 2 đoạn gỗ đợc nối với nhau bằng một đoạn dây hoặc xích. Hình 1.3 và hình 1.4 cho ta thấy hình ảnh nông dân đập đậu tơng bằng phơng pháp thủ công và dụng cụ tách hạt. Khi đập xong hạt đợc lấy ra bằng cách giũ bỏ thân và lá khô. Hạt đợc làm sạch bằng sàng sảy. Hình 1.3. Nông dân tách hạt đậu tơng bằng dụng cụ thủ công 10 . cây trồng chính. Luận văn khoa học: Nghiên cứu một số thông số chính ảnh hởng đến chất lợng làm việc của buồng đập máy đập đậu tơng giống cỡ 1 tấn giờ là. --------------------- Lê nguyên Đạt Nghiên cứu một số thông số chính ảnh hởng đến chất lợng làm việc của buồng đập máy đập đậu tơng giống cỡ 1 tấn giờ Chuyên ngành: cơ