Nghiên cứu một số thông số của bộ phận làm việc chính trong máy cắt vùi ngọn lá mía cho mía lưu gốc

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

Lời cam đoan Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và cha hề đợc sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ của việc thực hiện luận văn này đã đợc cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn này đều chỉ rõ nguồn gốc. Tác giả luận văn Hoàng Văn Thông i Lời cảm ơn Tôi xin trân trọng cảm ơn thầy giáo hớng dẫn khoa học TS. Hà Đức Thái đã trực tiếp giúp đỡ tôi tận tình trong suốt quá trình làm đề tài. Tôi xin trân trọng cảm ơn cố vấn GS. TS. Đặng Thế Huy, PGS.TS Phạm Văn Tờ, cùng tập thể các thầy cô giáo trong Bộ môn Máy Nông nghiệp, đã tạo mọi điều kiện tốt để tôi hoàn thành đề tài. Tôi xin cảm ơn chân thành Ban lãnh đạo Trờng Công nhân cơ khí nông nghiệp I - TW và các đồng nghiệp đã điều kiện cho tôi thực hiện trọn vẹn đề tài. Vĩnh Phúc, ngày 20 tháng 09 năm 2004 Tác giả luận văn Hoàng Văn Thông ii mục lục Lời cam đoan i Lời cảm ơn . ii Mục mục .iii Danh mục các bảng . v Danh mục các hình . vi Mở đầu .i 1. Tổng quan tình hình phát triển trồng mía và xử lý ngọn- lá mía sau khi thu hoạch trên thế giới và Việt Nam 3 1.1. Tình hình phát triển trồng mía trên thế giới và Việt Nam 3 1.2. Tình hình xử lý ngọn lá mía sau thu hoạch trên thế giới và Việt Nam 6 1.2.1. Tầm quan trọng của việc xử lý ngọn lá mía sau thu hoạch . 6 1.2.2. Tình hình xử lý ngọn lá mía sau thu hoạch ở thế giới và Việt Nam . 8 1.3. Mục tiêu và nhiệm vụ đề tài . 15 1.3.1. Mục tiêu đề tài . 15 1.3.2. Nhiệm vụ cụ thể của đề tài 16 2. Một số tính chất cơ lý của lá mía và đất trồng mía, lựa chọn nguyên lý cắt vùi ngọn lá mía, cho mía lu gốc . 17 2.1. Một số tính chất cơ lý của lá mía sau thu hoạch và yêu cầu kỹ thuật cắt nhỏ ngọn- lá mía 17 2.1.1. Một số tính chất cơ lý tính của lá mía sau thu hoạch và yêu cầu kỹ thuật cắt nhỏ ngọn - lá mía để có thể cày vùi . 17 2.1.2. Một số tính chất cơ lý và địa hình ruộng mía sau khi thu hoạch 19 2.2. Nghiên cứu lựa chọn nguyên lý cắt vùi ngọn lá mía cho mía lu gốc . 20 2.2.1. Các nguyên lý cắt bằng dao, những yếu tố ảnh hởng quá trình cắt thái 20 2.2.2. Cắt có tấm kê . 24 2.3. Đề xuất nguyên lý cấu trúc cho máy cắt vùi ngọn -lá mía cho mía lu gốc 29 iii 3. Nghiên cứu cơ sơ lý thuyết một số bộ phận chính trong máy cắt vùi ngọn lá mía cho mía lu gốc . 31 3.1. Cơ sở xác định đờng kính của hàng dao đĩa cắt trớc 31 3.2. Nghiên cứu chuyển động của đĩa chỏm cầu và đất khi đĩa chỏm cầu làm việc . 33 3.3. Nghiên cứu một số thông số cơ bản của đĩa chỏm cầu 35 3.4. Lực tác dụng lên đĩa chỏm cầu . 41 3.5. Cân bằng liên hợp máy cắt vùi . 44 3.5.1. Lực tác động lên máy cắt vùi khi làm việc 44 3.5.2.Cân bằng máy cắt vùi trong mặt phẳng thẳng đứng dọc zox 45 4. Nghiên cứu thực nghiệm . 49 4.1. Mục đích nghiên cứu 49 4.2. Giới thiệu đặc tính của máy và phơng tiện phục vụ khảo nghiệm 49 4.2.1 Đặc tính kỹ thuật của máy khảo nghiệm 49 4.2.2. Đặc điểm ruộng khảo nghiệm . 49 4.2.2 Các phơng tiện phục vụ khảo nghiệm 50 4.3. Phơng pháp đo đạc và gia công số liệu 50 4.3.1. Phơng pháp xác định độ ẩm vật liệu thí nghiệm . 50 4.3.2. Phơng pháp xác định độ cứng của đất trên mặt ruộng 51 4.3.3. Phơng pháp xác định hệ số ma sát ngoài của lá mía với thép . 53 4.3.4. Phơng pháp xác định áp lực cắt riêng phụ thuộc độ ẩm lá mía, độ sắc của dao, độ dày lá mía . 54 4.3.5. Phơng pháp xác định độ vùi lấp lá mía sau khi cắt vùi . 55 4.3.6. Phơng pháp xác định độ bình ổn về độ cày sâu và bề rộng luống cày 56 4.3.7. Phơng pháp xử lý số liệu đo đạc 57 4.4. Kết quả nghiên cứu thí nghiệm thực nghiệm . 58 Kết luận, đề nghị . 67 Tài liệu tham khảo 68 Phụ lục 72 iv danh mục các hình Hình 1.1. Sơ đồ nguyên lý làm việc của máy băm nhỏ lá mía của Viện Cơ điện .10 Hình 1.2. Sơ đồ nguyên lý làm việc máy băm lá mía có dao bắt khớp trên trục 11 Hình 1.3. Sơ đồ nguyên lý làm việc của máy cắt vùi ngọn lá mía bằng bừa đĩa nặng . 12 Hình 1.4. Sơ đồ làm việc máy băm vùi theo nguyên tắc phay xuôi 13 Hình 1.5. Sơ đồ máy cuốc vùi . 14 Hình 2.1. Lực kéo đứt lá mía phụ thuộc thời gian . 18 Hình 2.2. Ruộng mía sau thu hoạch 20 Hình 2.3. Biểu diễn cắt trợt viện sĩ VP Goriachkin 21 Hình 2.4. Sơ đồ nguyên lý quá trình cắt thái bằng lỡi dao . 22 Hình 2.5. Đồ thị biểu thị áp lực cắt riêng phụ thuộc độ ẩm lá mía . 23 Hình 2.6. Đồ thị quan hệ của công riêng A r với góc . 24 Hình 2.7. Sơ đồ nguyên lý làm việc của dao cắt có tấm kê cứng . 25 Hình 2.8. Đồ thị quan hệ công cắt thái A ct lực cản cắt thái P t và vận tốc cắt v 26 Hình 2.9. Sơ đồ cắt bằng dao có tấm kê là nền ruộng . 27 Hình 2.10. Đề xuất sơ đồ nguyên lý cấu trúc máy cắt vùi ngọn lá mía cho mía lu gốc . 30 Hình 3.1. Sơ đồ nguyên lý làm việc của dao đĩa cắt trớc 32 Hình 3.2. Sơ đồ chuyển động của đĩa chỏm cầu . 34 Hình 3.3. Quan hệ các thông số cấu trúc và sử dụng của đĩa chỏm cầu . 37 Hình 3.4. Lực tác dụng lên đĩa chỏm cầu . 42 Hình 3.5. Sơ đồ máy cắt vùi 47 Hình 4.1. Dụng cụ đo độ chặt của Gơ riatkin 51 Hình 4.2. Đồ thị biểu diễn lực cản của đất khi đo độ cứng . 52 Hình 4.3. Xác định độ bình ổn chiều sâu cày . 56 Hình 4.4. Tơng quan giữa áp lực cắt lá mía phụ thuộc vào độ ẩm lá mía với độ sắc của dao là 0,5mm, (giống mía MI 55 177) . 60 v danh mục các bảng Bảng 1.1. Kết quả điều tra sản xuất mía từ 1994 2000 4 Bảng 1.2. Tình hình sản xuất mía đờng của Việt Nam 1998 2002 5 Bảng 2.1. Độ cứng đất trồng mía phụ thuộc độ sâu 19 Bảng 3.1. Quan hệ đờng kính đĩa chỏm cầu D với độ dày lớp lá mía và độ sâu cắt vào đất 36 Bảng 3.2. Quan hệ giữa đờng kính D, góc tiến , độ cày sâu a với hệ số tác động hữu ích của cày đĩa cạn 43 Bảng 4.1. Các phơng tiện phục vụ khảo nghiệm . 50 Bảng 4.2. Kết quả thí nghiệm hệ ma sát giữa lá mía và thép 58 Bảng 4.3. Kết quả thí nghiệm áp lực cắt riêng phụ thuộc độ ẩm lá mía, độ sắc dao và độ dày lá mía . 59 Bảng 4.4. Kết quả xác định độ ẩm lá mía trên ruộng thực nghiệm . 61 Bảng 4.5. Kết quả xác định độ bình ổn chiều sâu cày chảo ở số truyền làm việc III . 62 Bảng 4.6. Kết quả xác định độ bình ổn chiều sâu cày chảo ố truyền làm việc: IV 63 Bảng 4.7. Xác định độ bình ổn cày theo bề rộng làm việc 64 Bảng 4.8. Kết quả xác định tỷ lệ diện tích lá mía đợc che phủ . 65 Bảng 4.9. Kết quả xác định độ vùi lấp lá mía theo khối lợng . 65 vi Mở đầu Mía là cây công nghiệp ngắn ngày, cây nguyên liệu quan trọng trong ngành sản xuất đờng nhiều nớc trên thế giới cũng nh ở nớc ta. ở các nớc phát triển, sản xuất mía đã đợc cơ giới hoá đồng bộ ở tất cả các khâu canh tác và bình quân mía cây đạt trên 90 tấn/ha. Trong khi đó ở nớc ta tuy có điều kiện tự nhiên (đất đai, khí hậu .) rất thích hợp cho sự phát triển của cây mía, năng suất mía còn thấp bình quân khoảng 50 tấn/ha. Năng suất mía thấp ngoài nguyên nhân về giống, về các khâu quản lý sản xuất, công nghệ, thiết bị chế biến đờng lạc hậu ., phải kể đến nguyên nhân về chuẩn bị đất trồng, chăm sóc mía cha đáp ứng đợc yêu cầu kỹ thuật, do thiếu các loại máy canh tác thích hợp. Hiện nay diên tích trồng mía ở nớc ta đã đạt trên 300.000 ha, diện tích mía lu gốc hàng năm khoảng 210.000 ha. Mỗi năm sau khi thu hoạch sẽ để lại ngọn lá mía trên đồng khoảng 6 triệu tấn. Việc xử lý hiện nay chủ yếu là đốt ngọn lá mía làm mất đi một lợng phân hữu cơ rất lớn. Nếu vùi lấp đợc lợng ngọn lá mía trên trả lại cho đất sẽ thu lại một lợng phân hữu cơ rất lớn làm tăng năng suất mía, đem lại lợi ích đáng kể cho ngời trồng mía. Theo Vũ Hữu Yêm [29] vùi lấp ngọn lá mía sau thu hoạch có thể tiết kiệm đợc phân hoá học (220 kg urê, supe lân và 104 kg kali) năng suất mía tăng bình quân 11% nhờ vậy thu đợc hiệu quả lợi nhuận trên 3 triệu đồng/ ha vụ. Do đó ở nớc ta nếu vùi lấp đợc toàn bộ số ngọn lá mía trở lại cho đất, mỗi vụ sẽ đem lại lợi nhuận trên 900 tỷ đồng/ vụ. Muốn thực hiện đợc vùi lấp toàn bộ số ngọn lá mía trả lại cho đất, nhất thiết phải có máy canh tác thích hợp. Để góp phần vào việc nghiên cứu chế tạo ra một mẫu máy cắt vùi ngọn lá mía có hiệu quả, tôi thực hiện nghiên cứu đề 1 tài: Nghiên cứu một số thông số của bộ phận làm việc chính trong máy cắt vùi ngọn- lá mía cho mía lu gốc với các nội dung mục tiêu sau: 1- Nghiên cứu tổng quan tình hình xử lý ngọn- lá mía sau thu hoạch. 2- Nghiên cứu một số tính chất cơ lý của lá mía và đất trồng mía. Nghiên cứu lựa chọn nguyên lý máy cắt vùi ngọn- lá mía cho mía lu gốc. 3- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết một số bộ phận chính trong máy cắt vùi ngọn- lá mía cho mía lu gốc. 4- Nghiên cứu thí nghiệm và thực nghiệm để kiểm tra các chế độ động học và chất lợng làm việc của mẫu máy. 2 1. Tổng quan tình hình phát triển trồng mía và xử lý ngọn- lá mía sau khi thu hoạch trên thế giới và Việt Nam 1.1. Tình hình phát triển trồng mía trên thế giới và Việt Nam Cây mía là cây ngắn ngày cung cấp nguyên liệu chủ yếu cho ngành sản xuất đờng một thực phẩm không thể thiếu trong đời sống hiện nay của nhân dân và các ngành công nghiệp phụ phẩm khác. Cây mía ngày càng có vị trí quan trọng trong sản xuất nông nghiệp của nớc ta và trên thế giới. Cây mía là cây nhiệt đới thích hợp với khí hậu ma nhiều nhiệt độ cao. Hiện nay trên thế giới có khoảng 70 nớc trồng mía, tập trung chủ yếu trong khoảng từ 30 vĩ độ Nam tới 30 vĩ độ Bắc với diện tích khoảng 20 triệu ha. Từ đầu thế kỷ 20 sản lợng đờng đợc sản xuất từ mía tăng nhanh chiếm 70% thị trờng đờng thế giới. Từ năm 1990 đến năm 2002 sản lợng đờng thế giới là tăng từ 116,076 triệu tấn lên 135,204 triệu tấn. Mức tiêu thụ từ 110,090 triệu tấn lên 128,268 triệu tấn [3], [17], [15]. Những nớc có diện tích sản lợng năng suất mía cao, sản lợng đờng đứng hàng đầu thế giới nh Braxin, ấn Độ, Trung Quốc, Cu Ba, Thái Lan . Cây mía có tiềm năng năng suất cao, chịu thâm canh, một số ghi nhận ở Đài Loan năng suất mía tối đa là 456,95 tấn/ha với mía 24 tháng tuổi, ở ấn Độ 440,85 tấn/ha với mía 18 tháng tuổi và 406,38 tấn/ha với mía 12 tháng tuổi. Xu hớng chung của thế giới là đầu t thâm canh tăng năng suất chất lợng mía để giảm giá thành đầu t đầu vào của ngành công nghiệp sản xuất đờng, ổn định diện tích trồng mía. 3 ở nớc ta giai đoạn hiện nay cây mía đang đợc coi là một trong những cây mũi nhọn của ngành công nghiệp với việc chuyển dịch cơ cấu cây trồng nhằm khai thác tiềm năng đất đai, thực hiện phân công lại lao động trong các vùng canh tác cây mía ở nông thôn, trung du, miền núi. Cây mía thực sự đã đợc phục hồi và phát triển nhanh chóng theo số liệu thống kê của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn. Kết quả sản xuất mía từ năm 1994 đến năm 2000 theo bảng 1.1. Bảng 1.1. Kết quả điều tra sản xuất mía từ 1994 2000 Năm Chỉ tiêu Đơn vị tính 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 Dtích cả nớc (theo t. kê) 1000ha 150,00 224,80 237,00 257.00 283.00 350,8* 320** Năng suất T. bình tấn/ha 45,33 42,00 47,40 48,50 48,93 50,8* 50** Tổng sản lợng 1000t 6799,5 10711,1 11371,8 11920,9 13843,5 17840,0 16.000,0 DT mía ở vùng QH cho nhà máy 1000 ha 62,87 135,00 172,70 202,00 212,95 Diện tích trồng mới: 1000 ha 2,12 40,00 102,23 95,51 111,82 So với DT cả nớc % 0,89 15,56 36,12 27,23 33,69 So với DT mía ở vùng QH % 3,36 29,63 59,19 47,28 52,60 DT mía NM HĐ ĐT 1000 ha 100,32 102,41 112,48 *Chia theo miền: Mbắc 1000 ha 36,46 52,61 48,93 Miền trung + TN 1000 ha 16,65 16,71 14,73 Đông Nam Bộ +ĐBSCL 1000 ha 47,24 33,09 48,82 *Chia theo cấp quản lý 1000 ha 100,32 102,41 112,48 +Trung ơng quản lý 1000 ha 43,31 49,53 48,93 +Đphơng quản lý 1000 ha 22,86 27,44 14,73 +LD. 100% vốn n. ngoài 1000 ha 31,15 25,44 48,82 * Số liệu ớc tính của Tổng cục Thống kê. ** Theo ớc tính của Bộ NN & PTNT. 4 . trúc cho máy cắt vùi ngọn -lá mía cho mía lu gốc .. 29 iii 3. Nghiên cứu cơ sơ lý thuyết một số bộ phận chính trong máy cắt vùi ngọn lá mía cho mía lu gốc. ......................................................................... ngọn lá mía có hiệu quả, tôi thực hiện nghiên cứu đề 1 tài: Nghiên cứu một số thông số của bộ phận làm việc chính trong máy cắt vùi ngọn- lá mía cho mía