Nghiên cứu hoàn thiện thiết kế máy cắt băm thân cây sắn già, ứng dụng vào mô hình cơ giới hoá sản xuất sắn

luận văn, tiến sĩ, thạc sĩ, báo cáo, khóa luận, đề tài

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ------***&***------ NGUYỄN NGỌC BÌNH NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN THIẾT KẾ MÁY CẮT BĂM THÂN CÂY SẮN GIÀ, ỨNG DỤNG VÀO MÔ HÌNH CƠ GIỚI HOÁ SẢN XUẤT SẮN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành : Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hoá nông, lâm nghiệp Mã số : 60.52.14 Người hướng dẫn khoa học: TS. HÀ ðỨC THÁI HÀ NỘI - 2010 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp . i LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan ñây là kết quả nghiên cứu của bản thân. Tuy nhiên, trong quá trình nghiên cứu tôi ñã tham khảo, sử dụng một số tài liệu, kết quả liên quan ñến ñề tài, ñược trích dẫn cụ thể trong luận văn và phần Tài liệu tham khảo. Vì vậy, các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và do quá trình nghiên cứu mang lại. Tác giả Nguyễn Ngọc Bình Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp . ii LỜI CẢM ƠN ðể hoàn thành luận văn này tôi ñã nhận ñược sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của thầy giáo TS. Hà ðức Thái - Trưởng bộ môn Máy nông nghiệp, Khoa Cơ ñiện. Bên cạnh ñó tôi còn nhận ñược sự quan tâm chỉ bảo của các thầy cô giáo trong Bộ môn Máy nông nghiệp - Khoa Cơ ñiện, Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc ñến TS. Hà ðức Thái cùng các thầy cô trong Khoa Cơ ñiện, lãnh ñạo cơ quan nơi tôi công tác, thực tập, khảo nghiệm, các ñồng nghiệp và người thân cũng như bạn bè ñã giúp ñỡ ñộng viên và tạo ñiều kiện ñể tôi hoàn thành luận văn này. Hà Nội, ngày 10 tháng 11 năm 2010 Học viên Nguyễn Ngọc Bình Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp . iii MỤC LỤC Lời cam ñoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục bảng vi Danh mục hình vii MỞ ðẦU i Chương 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU 3 1.1 Tình hình sản xuất, tiêu thụ sắn trên thế giới và Việt Nam 3 1.2 Tình hình nghiên cứu cơ giới hóa khâu cắt nghiền thân cây sắn. 9 Chương 2: HOÀN THIỆN NGUYÊN LÝ VÀ CẤU TRÚC MÁY CẮT BĂM (NGHIỀN) THÂN CÂY SẮN GIÀ 12 2.1 ðặc ñiểm cây sắn già khi thu hoạch. 12 2.2 Các phương pháp tận dụng cây sắn già trước khi thu hoạch. 13 2.3 Tìm hiểu một số loại máy cắt nghiền thân cây hiện nay. 14 2.4 Yêu cầu kỹ thuật cắt nghiền thân cây sắn già. 20 2.5 Tìm hiểu, ñề xuất nguyên lý cấu trúc máy nghiền thân cây sắn già. 21 2.6 ðánh giá chung. 27 Chương 3: HOÀN THIỆN TÍNH TOÁN THIẾT KỀ MỘT SỐ BỘ PHẬN CỦA MÁY CẮT NGHIỀN 28 3.1 Mục ñích. 28 3.2 Nội dung và kết quả hoàn thiện tính toán một số chi tiết cụm máy chính của máy cắt nghiền thân cây sắn. 28 3.2.1 Một số cơ sở lý thuyết cắt thái cơ bản liên quan ñến tính toán thiết kế. 28 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp . iv 3.2.2 Nội dung và kết quả hoàn thiện tính toán một số bộ phận chính của máy cắt nghiền. 36 3.2.3 Thiết kế một số bộ phận, chi tiết làm việc chính của máy. 43 3.3 Tính toán một số thông số cấu trúc máy cắt nghiền thân cây sắn già. 50 3.3.1 Phân bố thân cây sắn già. 50 3.3.2 Tính toán chiều dài của gốc sắn khi dao cắt gốc tác ñộng vào gốc sắn. 52 3.4 ðánh giá chung: 56 Chương 4: XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP KHẢO NGHIỆM VÀ ðÁNH GIÁ CÁC CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG 58 4.1 Mục ñích. 58 4.2 ðối tượng, nội dung, và phương pháp khảo nghiệm. 59 4.2.1 ðối tượng khảo nghiệm. 59 4.2.2 Nội dung khảo nghiệm. 61 4.2.3 Phương pháp khảo nghiệm. 61 4.3 Kết quả khảo nghiệm. 68 4.3.1 Kết quả khảo nghiệm chất lượng cắt nghiền, tỷ lệ cây sót, biến ñộng chiều cao gốc sắn ñể lại, tỷ lệ cây bị nhổ gốc trên các ñiều kiện vận tốc máy khác nhau. 69 4.3.2 Xác ñịnh vận tốc tối ưu cho máy. 72 4.3.3 Xác ñịnh năng suất thực tế làm việc của máy. 72 4.4 Nhận xét chung: 72 Chương 5: TÍNH TOÁN SƠ BỘ HIỆU QUẢ KINH TẾ KHI ỨNG DỤNG MÁY CẮT BĂM (NGHIỀN) THÂN CÂY SẮN GIÀ TRÊN MÔ HÌNH 74 5.1 Mục ñích, nội dung và phương pháp ñánh giá hiệu quả kinh tế: 75 5.1.1 Mục ñích 75 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp . v 5.1.2 Nội dung 75 5.1.3 Phương pháp ñánh giá hiệu quả kinh tế: 76 5.2 Kết quả tính toán chi phí cho khâu thu gom thân cây sắn già. 80 5.2.1 Chi phí khi áp dụng công nghệ truyền thống: 80 5.2.2 Chi phí khi ứng dụng máy cắt băm. 80 5.3 Xác ñịnh các chỉ tiêu hiệu quả kinh tế. 81 5.3.1 Tiền thu lời hàng năm. 81 5.3.2 Thời gian thu hồi vốn. 82 5.3.3 Lợi nhuận ñời máy 83 5.3.4 Khối lượng công việc tối thiểu hàng năm máy cần làm việc ñể chủ máy không bị lỗ, không lãi. 83 5.3.5 Hiệu quả vốn ñầu tư. 83 5.3.6 Mức giảm chi phí so với phương pháp thu hoạch hoàn toàn bằnglao ñộng thủ công. 83 5.3.7 Mức giảm công lao ñộng so với thu hoạch hoàn toàn bằng lao ñộng thủ công. 84 5.4 ðánh giá chung. 85 KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 86 1 Kết luận. 86 2 ðề nghị. 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO 88 PHỤ LỤC 90 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp . vi DANH MỤC BẢNG Bảng Tên bảng Trang 4.1 Các thông số kỹ thuật của máy kéo MTZ80/82 60 4.2 Một số thông số kỹ thuật của máy cắt nghiền (băm) CN 1.2 61 4.3 Các thiết bị, dụng cụ phục vụ khảo nghiệm 67 4.4 Tổng hợp ñiều kiện môi trường trước khi chạy máy khảo nghiệm. 68 4.5 Kết quả khảo nghiệm trên ruộng sắn có thân không phân nhánh. 69 4.6 Kết quả khảo nghiệm trên ruộng sắn có thân cây phân nhánh. 71 5.1 Chi phí nhân công thu gom thân cây sắn già. 80 5.2 Chi phí cho máy cắt băm thân cây sắn già. 81 5.3 Bảng tổng hợp hiệu quả kinh tế máy cắt băm thân cây sắn già. 84 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp . vii DANH MỤC HÌNH Hình Tên hình Trang 1.1 Bản ñồ diện tích, sản lượng các nước trồng sắn trên thế giới 3 1.2 Máy làm nhỏ thân cây sắn của Malaysia 9 1.3 Máy Băm thân cây sắn già của Việt Nam 11 2.1 Mặt cắt thân cây sắn 12 2.2 Máy nghiền TN-1 15 2.3 Sơ ñồ bộ phận cắt loại ñĩa 15 2.4 Sơ ñồ bộ phận thái loại ñĩa - trụ 15 2.5 Bộ phận thái kiểu trống 16 2.6 Bộ phận thái loại dao quay có dao kiểu búa 16 2.7 Máy liên hợp tách bắp và tẽ hạt 17 2.8 Sơ ñồ máy cắt nghiền thân cây dứa già. 18 2.9 Sơ ñồ máy nghiền rau cỏ. 19 2.10 Sơ ñồ máy nghiền thân cây sắn già 21 2.11 Sơ ñồ máy nghiền thân cây sắn già 22 3.1 Sơ ñồ lực cắt thái của lưỡi dao. 29 3.2 Sơ ñồ lực cắt trượt giảm chiều rộng lát thái 30 3.3 Các lực tác ñộng giữa lưỡi dao và vật thái 31 3.4 Góc kẹp và ñiều kiện kẹp 32 3.5 Sơ ñồ tính năng lượng cắt thái. 34 3.6 ðoạn dao thái ∆S với góc quay dθ. 35 3.7 ðồ thị quan hệ áp suất cắt thái (q) và công cắt A phụ thuộc góc cắt trượt τ 36 3.8 Dụng cụ ño góc cắt trượt 37 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp . viii 3.11 Các lực tác dụng lên vật thái 38 3.12 Then của trục máy 42 3.13 Cây sắn già thời kỳ thu hoạch 51 4.1 Máy cắt nghiền(băm) CN- 1.2 gắn trên máy kéo MTZ80/82 59 4.2 Dụng cụ ño ñộ cứng 63 4.3 Sự phụ thuộc của lực cản vào biến dạng của ñất 64 4.4 Cán bộ nghiên cứu và cán bộ xã Sơn Lai trao ñổi trong khu thí nghiệm. 69 4.5 Khảo nghiệm máy trên ñồng ruộng. 70 4.6 Gốc sắn ñể lại sau khi máy ñi qua. 70 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp . 1 MỞ ðẦU Sắn (Manihot esculenta Crantz) còn có tên khác là: khoai mì, cassava, tapioca, yuca, mandioca, manioc, maniok, singkong…) là cây lương thực ăn củ hàng năm, có thể sống lâu năm, thuộc họ thầu dầu Euphorbiaceae. Cây sắn cao 2 - 3 m, ñường kính tán 50 - 100 cm. Lá khía thành nhiều thùy, có thể dùng ñể làm thức ăn chăn nuôi gia súc, rễ ngang phát triển thành củ và tích luỹ tinh bột. Củ sắn dài 20 - 50 cm, khi luộc chín có màu trắng ñục, hàm lượng tinh bột cao. Sắn luộc chín có vị dẻo, thơm ñặc trưng. Sắn có thời gian sinh trưởng thay ñổi từ 6 ñến 12 tháng, có nơi tới 18 tháng, tùy thuộc giống, vụ trồng, ñịa bàn trồng và mục ñích sử dụng . Cây sắn có nguồn gốc ở vùng nhiệt ñới của châu Mỹ La tinh và ñược trồng cách ñây khoảng 5.000 năm (CIAT, 1993). Vào thế kỷ 16 cây sắn ñược người Bồ ðào Nha ñưa ñến Congo của châu Phi, tại châu Á cây sắn ñược du nhập vào Ấn ðộ khoảng thế kỷ 17, sau ñó ñược trồng ở Trung Quốc, Myamar và một số quốc gia khác, khoảng giữa thế kỷ 18 cây sắn ñựơc du nhập vào Việt Nam, tồn tại và phát triển cho ñến ngày nay (Phạm Văn Biên, Hoàng Kim, 1991). Hiện tại, sắn ñược trồng trên 100 nước của vùng nhiệt ñới, cận nhiệt ñới, tập trung nhiều ở châu Phi, châu Á và Nam Mỹ, là nguồn thực phẩm của hơn 500 triệu người (CIAT, 1993) [21] . Ở Việt Nam, sắn là cây lương thực, thức ăn gia súc quan trọng sau lúa và ngô. Theo số liệu của FAO năm 2009 nước ta có diện tích trồng sắn là 556 nghìn ha, năng suất trung bình ñạt 16,9 tấn/ha, sản lượng gần 10,0 triệu tấn, trong khi ñó cây lúa có diện tích 7 triệu 414 nghìn ha, năng suất ñạt 5,2 tấn/ha với tổng sản lượng là 38,72 triệu tấn, cây ngô có diện tích 1,125 triệu ha, năng suất 4,02 tấn/ha, sản lượng ñạt 4,53 triệu t . ------***&***------ NGUYỄN NGỌC BÌNH NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN THIẾT KẾ MÁY CẮT BĂM THÂN CÂY SẮN GIÀ, ỨNG DỤNG VÀO MÔ HÌNH CƠ GIỚI HOÁ SẢN XUẤT SẮN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ. máy cũng như tính hiệu quả kinh tế trên mô hình sản xuất, vì vậy chúng tôi thực hiện ñề tài: Nghiên cứu hoàn thiện thiết kế máy cắt băm thân cây sắn già,