Nghiên cứu hoàn thiện thiết kế máy xới+phay,ứng dụng vào mô hình cơ giới hoá sản xuất sắn

Luận văn, khóa luận, chuyên đề, cao học, thạc sĩ, tiến sĩ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ---------------------------- TRƯƠNG NGỌC SƠN NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN THIẾT KẾ MÁY XỚI + PHAY, ỨNG DỤNG VÀO MÔ HÌNH CƠ GIỚI HOÁ SẢN XUẤT SẮN LUẬN VĂN THẠC SỸ 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: T.S 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: Số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa ñược sử dụng và bảo vệ một học vị nào. Tôi xin cam ñoan: Mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này ñều ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñược chỉ rõ nguồn gốc. Ngày tháng năm 2010 Tác giả Trương Ngọc Sơn Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ii LỜI CẢM ƠN Trong quá trình học tập và nghiên cứu tại khoa Cơ ñiện và Viện ñào tạo sau ðại học trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội. Tôi ñã ñược các thầy giáo, cô giáo trong nhà trường giảng dạy và giúp ñỡ nhiệt tình. Nhân dịp này, tôi xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới các thầy giáo, cô giáo trong nhà trường, các thầy, cô trong khoa Cơ ñiện, các thầy cô trong bộ môn Máy nông nghiệp. Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành và sâu sắc tới Tiến sỹ Hà ðức Thái - Trưởng bộ môn Máy Nông nghiệp, và các thầy cô giáo trong bộ môn ñã quan tâm, tận tình hướng dẫn, tạo ñiều kiện giúp ñỡ tôi về mọi mặt ñể tôi hoàn thành ñề tài nghiên cứu. Quá trình thực hiện ñề tài không thể tránh khỏi những thiếu xót, rất mong tiếp tục nhận ñược sự ñóng góp ý kiến của các thầy giáo, cô giáo và bạn bè ñồng nghiệp ñể ñề tài ñược hoàn thiện hơn. Học viên Trương Ngọc Sơn 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 ðẶT VẤN ðỀ 1 Chương I. TỔNG QUAN SẢN XUẤT, TIÊU THỤ SẮN VÀ CÔNG CỤ MÁY MÓC SẢN XUẤT SẮN TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 3 1.1 Diện tích, phân bố, loại ñất và cơ lý tính của ñất trồng sắn 3 1.2 Tình hình nghiên cứu máy làm ñất trên thế giới 13 1.3 Tình hình nghiên cứu máy làm ñất ở Việt Nam 15 Chương II. NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN NGUYÊN LÝ CẤU TRÚC MÁY LÀM ðẤT CHO VÙNG TRỒNG SẮN 16 2.1 Yêu cầu kỹ thuật làm ñất trồng sắn 16 2.2 Các công cụ và máy móc làm ñất cho vùng trồng sắn hiện nay 16 2.2.1 Làm ñất trồng sắn bằng lao ñộng thủ công 17 2.2.2 Làm ñất bằng sức kéo của trâu bò 17 2.2.3 Làm ñất trồng sắn bằng máy kéo nhỏ. 17 2.2.4 Làm ñất trồng sắn bằng máy kéo lớn thực hiện phương pháp làm ñất hai giai ñoạn. 18 2.2.5 Làm ñất trồng sắn bằng máy kéo lớn, thực hiện phương pháp làm ñất một giai ñoạn (công cụ làm ñất là máy phay). 20 2.3 Một số loại máy làm ñất, ưu nhược ñiểm và phạm vi ứng dụng. 21 2.3.1 Công cụ làm ñất hai giai ñoạn. 21 2.3.2 Công cụ làm ñất một giai ñoạn (làm ñất chủ ñộng) 22 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp iv 2.3.3 Công cụ làm ñất phối hợp (chủ ñộng cộng bị ñộng) 23 2.4 Lựa chọn nguyên lý máy làm ñất trồng sắn 25 2.4.1 Mục ñích 25 2.4.2 Nội dung 25 2.5 Lựa chọn sơ ñồ nguyên lý máy làm ñất trồng sắn của ñề tài. 29 Chương III TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MỘT SỐ BỘ PHẬN LÀM VIỆC CHÍNH CỦA MÁY XỚI PHAY XP - 1,6 33 3.1 Tính toán bộ phận làm việc 33 3.1.1 Tính toán thiết kế lưỡi phay 33 3.1.2 Tính toán thiết kế lưỡi xới 40 3.2 Kiểm tra ñộ bền của thân xới 47 3.3 Lực tác ñộng lên liên hợp máy ñề xuất và hệ phương trình cân bằng lực 50 Chương IV. XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP KHẢO NGHIỆM VÀ ðÁNH GIÁ CÁC CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG 53 4.1 ðặt vấn ñề 53 4.2 Nội dung khảo nghiệm 53 4.2.1 Khảo nghiệm trên ruộng thí nghiệm (Lần 1) 53 4.2.2 Khảo nghiệm lần 2 (trên mô hình sản xuất thâm canh áp dụng cơ giới ñồng bộ) 65 Chương V. TÍNH TOÁN HIỆU QUẢ KINH TẾ TRÊN MÔ HÌNH LÀM ðẤT TRỒNG SẮN BẰNG MÁY XỚI PHAY XP - 1,6 72 5.1 ðặt vấn ñề 72 5.2 Mục ñích, nội dung, phương pháp nghiên cứu 73 5.2.1 Mục ñích 73 5.2.2 Nội dung 73 5.2.3 Phương pháp nghiên cứu 73 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp v 5.3 Kết quả tính toán chi phí các khâu công việc ở mô hình Bắc trung bộ 77 5.3.1 Công nghệ truyền thống 77 5.3.2 Làm ñất bằng máy xới + phay của ñề tài KC 07.07/06-10 78 5.4 Tính lợi nhuận máy thu ñược trong năm 81 KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 PHỤ LỤC 84 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp vi DANH MỤC BẢNG STT Tên bảng Trang 1.1 Diện tích, năng suất và sản lượng sắn của thế giới từ năm 1995 – 2008 4 1.2 Diện tích, năng suất và sản lượng sắn Việt Nam giai ñoạn 1995 - 2008 8 1.3 Diện tích, năng suất và sản lượng sắn các vùng sinh thái ở Việt Nam năm 2008 9 1.4 Tính chất vật lý của một số loại ñất trồng sắn 11 4.1 Các thông số kỹ thuật của máy kéo MTZ80/82 54 4.2 Các thiết bị phục vụ khảo nghiệm 56 4.3 Chất lượng làm việc phụ thuộc tốc ñộ máy và ñộ xới sâu a x2 = 25 cm 62 4.4 Chất lượng làm việc phụ thuộc tốc ñộ máy và ñộ xới sâu a x2 = 30 cm 62 4.5 Chất lượng làm việc phụ thuộc tốc ñộ máy và ñộ xới sâu a x2 = 25 cm 63 4.6 Chất lượng làm việc phụ thuộc tốc ñộ máy và ñộ xới sâu a x2 = 30 cm 63 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp vii DANH MỤC HÌNH STT Tên hình Trang 1.1 Cây sắn trong giai ñoạn sinh trưởng 6 2.1 Cày ПН 3-35 18 2.2 Máy phay ФБН- 0,9 20 2.3 Sơ ñồ nguyên lý máy phay 22 2.4 Máy xới phay của ñức 24 2.5 Sơ ñồ nguyên lý máy xới phay 3 hàng làm việc 26 2.6 Các loại lưỡi phay 27 2.7 Một số loại lưỡi xới 28 2.8 Hình vẽ phối cảnh máy Xới + Phay 30 2.9 Cụm lưỡi xới ñằng trước 30 2.10 Cụm phay 31 2.11 Cụm xới sau 31 2.12 Máy ñã chế tạo xong và ñưa vào thử nghiệm 32 3.1 Quỹ ñạo chuyển ñộng của lưỡi phay 33 3.2 Hôñôgrap vận tốc phay 35 3.3 Sơ ñồ xác ñịnh các thông số làm việc chính của cục ñất phay 35 3.4 Kích thước cục ñất phay 36 3.5 Sơ ñồ xác ñịnh ñộ cao gờ luống 37 3.6 Xác ñịnh góc ñặt của lưỡi 38 3.7 Lực tác dụng lên lưỡi phay 39 3.8 Sự phụ thuộc của R, R x , R y vào góc α 40 3.9 Biến dạng của ñất dưới tác dụng của lưỡi xới 40 3.10 Sơ ñồ xác ñịnh vùng biến dạng của ñất 41 3.11 Vùng biến dạng của ñất trong mặt phẳng ñứng dọc 41 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp viii 3.12 Sơ ñồ xác ñịnh góc doãng của lưỡi xới 42 3.13 Lực tác dụng lên lưỡi xới trước. 43 3.14 Lực tác dụng lên lưỡi xới sâu. 45 3.15 Biểu ñồ lực và mô men 48 3.16 Sơ ñồ nguyên lý máy ñề xuất 50 4.1 Liên hợp máy kéo MTZ80/82 với máy XP – 1,6 55 4.2 Máy xới phay XP – 1,6. 55 4.3 Dụng cụ ño ñộ cứng 59 4.4 Sự phụ thuộc của lực cản vào biến dạng của ñất 59 4.6 Ruộng tiến hành thí nghiệm 61 4.7 Ruộng ñể tiến hành khảo nghiệm 64 4.8 Quá trình máy làm việc 64 4.9 Ruộng sau khi làm ñất 65 4.10 ðo ñộ bằng phẳng mặt ñồng 65 4.11 Hội ý kỹ thuật 65 4.12 Cân lượng cỏ trên ruộng 65 4.13 Mẫu máy liên hợp xới phay 67 4.14(a) Liên hợp máy xới phay làm việc trên ñồng 67 4.14(b) Liên hợp máy xới phay làm việc trên ñồng 68 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp 1 ðẶT VẤN ðỀ Tính cấp thiết của ñề tài. Làm ñất là khâu không thể thiếu trong ngành trồng trọt, là khâu nặng nhọc nhất ñòi hỏi chi phí năng lượng nhiều nhất so với các khâu công việc khác. Từ thực tế sản xuất, các nhà khoa học ñã ước tính công chi phí cho làm ñất chiếm khoảng 30% tổng công chi phí cho canh tác một loại cây trồng. Hiện nay, trước nhu cầu lớn về sản xuất nông nghiệp theo hướng thâm canh, thì năng suất, chất lượng, hiệu quả trong khâu làm ñất càng trở nên quan trọng; do ñó nhu cầu về cơ giới hoá khâu làm ñất rất lớn. Tuỳ ñiều kiện cụ thể, khâu làm ñất có thể tiến hành theo các phương pháp khác nhau, với các quy trình khác nhau, nhưng phổ biến nhất hiện nay vẫn là cày, bừa, phay, xới… Trên thế giới, nhiều nước ñã nghiên cứu và áp dụng ngày càng nhiều máy làm ñất tối thiểu, ñã và ñang mang lại nhiều kết quả to lớn. Làm ñất tối thiểu ñang là xu thế tất yếu trong quá trình canh tác Ở Việt Nam ñã có nhiều công cụ, máy móc làm ñất, song máy làm ñất tối thiểu còn ñang ở trong sách vở hoặc ở mức ñộ thí nghiệm, chưa áp dụng nhiều vào thực tế sản xuất Những máy làm ñất cho cây trồng cạn nói chung và làm ñất trồng sắn nói riêng hiện có ñã bộc lộ nhiều nhược ñiểm, cần thiết phải có công cụ làm ñất mới phù hợp với ñất trồng sắn ở Việt Nam. Chúng tôi lựa chọn nguyên lý cấu trúc máy xới + phay là loại máy làm ñất tối thiểu, vì có chi phí năng lượng thấp, thực hiện việc canh tác bền vững, bảo vệ tốt môi trường sinh thái, phù hợp vùng với ñất trồng sắn ở Việt Nam. Tuy vậy về cấu trúc máy còn nhiều ñiểm cần hoàn thiện hơn, chính vì vậy chúng tôi chọn ñề tài: