Nghiên cứu lựa chọn nguyên lý, kết cấu máy đóng bầu mềm không đáy cho sản xuất giống cây lâm nghiệp

Bài viết giới thiệu kết quả nghiên cứu về máy đóng bầu không đáy, sử dụng ống ni lông liên tục cho cây lâm nghiệp. Trong đó tập trung nghiên cứu nguyên lý, kết cấu, khả năng làm việc của máy phục vụ quá trình sản xuất giống cây trồng rừng.

TẠP CHÍ KHOA HỌC, TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC - SỐ 2009 NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN NGUYÊN LÝ, KẾT CẤU MÁY ĐĨNG BẦU MỀM KHƠNG ĐÁY CHO SẢN XUẤT GIỐNG CÂY LÂM NGHIỆP Nguyễn Văn Phát1 , Đậu Thế Nhu2 Trường Đại học Hồng Đức Viện Cơ điện Nơng nghiệp Cơng nghệ Sau thu hoạch TĨM TẮT Bài viết giới thiệu kết nghiên cứu máy đóng bầu khơng đáy, sử dụng ống ni lơng liên tục cho lâm nghiệp Trong tập trung nghiên cứu nguyên lý, kết cấu, khả làm việc máy phục vụ trình sản xuất giống trồng rừng ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện sản xuất giống trồng rừng quan trọng trình tạo bầu Việc tạo bầu hồn tồn thủ công nên suất lao động thấp, công nhân làm việc điều kiện nặng nhọc, chất lượng giống khơng cao Điều đặt nhu cầu phải có loại thiết bị giới hố khâu đóng bầu, phù hợp với điều kiện nước ta Cụ thể máy sử dụng loại túi, ống ni lơng tái chế (có giá thành rẻ) giá thể tương tự sử dụng Trong giới thiệu kết nghiên cứu máy đóng bầu khơng đáy, sử dụng ống ni lơng liên tục cho lâm nghiệp, nội dung nghiên cứu gồm: Xây dựng nguyên lý, lựa chọn kết cấu, đánh giá khả làm việc máy NỘI DUNG, KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Cấu tạo nguyên lý làm việc máy đóng bầu khơng đáy ống nilơng liên tục thể hình Hình Sơ đồ tổng thể máy đóng bầu Giàn cấp bầu ; Giàn kẹp bầu; Xi lanh đẩy bầu; Xích tải chuyển giá thể ; Giàn đầm; Thanh gạt bầu (cắt bầu); Bàn đỡ bầu 40 TẠP CHÍ KHOA HỌC, TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC - SỐ 2009 2.1 Nguyên lý hoạt động Quá trình làm việc máy thực sau: Ở thời điểm ban đầu giàn kẹp túi trạng thái mở nằm giàn cấp túi, lúc vị trí dưới; dây cắt nhiệt gạt bầu nằm bên trái Sau phát lệnh khởi động giàn cấp túi nâng lên, kéo theo ống túi theo cấp vào miệng ống kẹp giàn cấp túi Khi giàn cấp lên tới điểm cùng, nhờ xen-xơ cuối hành trình thơng qua xử lý lệnh cho giàn kẹp túi kẹp chặt các miệng túi, sau giàn cấp túi xuống Do kẹp phần ống ni lông trượt tương đối so với giàn cấp túi tạo đoạn ống túi rỗng có chiều dài hành trình xilanh nâng giàn cấp túi Sau giàn cấp túi đến vị trí cùng, điều khiển lệnh cho xilanh cắt túi, đồng thời gạt túi đẩy túi sang trái (ở chu kỳ chưa có bầu để gạt) Dây nhiệt đốt nóng trước khoảng 3s cắt túi tạo giàn túi cặp miệng cặp Sau tạo túi xong giàn cặp túi chuyển động sang trái tới miệng cấp liệu, đồng thời giàn gạt túi dây nhiệt chuyển động trở vị trí bên phải chuẩn bị cho q trình Tại vị trí cuối bên trái giàn cấp túi bàn đỡ túi nâng lên bịt đáy ống giá thể gạt đầy vào ống tạo Sau gạt qua hết phần miệng cấp liệu, giàn đầm xuống nén chặt giá thể đến mức định rút lên để cấp đất lần Sau đất cấp lần kết thúc giàn bầu xuống giàn đỡ bầu xuống chậm để đẩy hết đất khỏi miệng kẹp Đồng thời với trình cắt túi dây nhiệt, gạt bầu gạt bầu vào khay đặt sẵn Các chu trình lặp lại nêu 2.2 Cấu tạo máy - Cơ cấu tạo túi: Đây khâu phức tạp định đến ổn định đến trình làm việc máy, túi bầu tạo cách cắt phần ống nilơng liên tục Việc phức tạp khó khăn việc trao miệng túi để mở miệng túi kẹp vào ống phễu cấp liệu, để qua phận cấp liệu nạp giá thể, nên trước trao phải mở rộng Do bầu thiết kế bầu khơng đáy nên cắt túi dây nhiệt sát miệng ống Hình Cơ cấu tạo túi máy đóng bầu khơng đáy 41 TẠP CHÍ KHOA HỌC, TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC - SỐ 2009 Để việc trao túi dễ dàng ống mở túi thiết kế (hình 2), gồm hai phần: phần dẫn hướng phần trao túi, liên kết với nhờ lò xo nén Khi giàn cấp túi lên phần trao ống gặp miệng cấp bị nén xuống, ống ni lông tiếp tục lên ôm lấy miệng cấp liệu Trước giàn cấp túi xuống tay kẹp (hình 3) xilanh khí giải phóng kẹp lại lo xo nén, giữ chặt miệng bầu Do lõi mở bầu phận đỡ hình trụ dễ chế tạo xác nên việc trao túi chuẩn xác Hình Ống lõi mở túi - Cơ cấu kẹp túi (hình 4): Cơ cấu kẹp túi phải đảm bảo yêu cầu sau: Có khả tự lựa loại bỏ tính siêu tĩnh cấu, để đảm bảo độ đồng lực cặp tất ống túi; khoảng cách từ miệng túi tới mặt gạt liệu phải nhỏ để sử dụng túi làm phận định lượng đất; sau lên đến điểm cấu kẹp túi điều khiển xilanh khí kẹp chặt miệng ống nilơng Hình Cụm kẹp túi cho 18 ống bầu - Bộ phận chuyển cung cấp ống nilông: Chuyển túi theo kiểu tịnh tiến Máy sử dụng phương án chuyển túi có kích thước nhỏ, suất thấp phải thực hai khâu tạo túi nạp liệu nối tiếp Với suất 3000-5000 bầu/h đề tài sử dụng phương án chuyển túi Việc chuyển túi (giàn cặp túi) hai vị trí cấp túi cấp liệu thực nhờ hai xilanh khí, điều khiển LOGO - Bộ phận nạp liệu: Để chống việc tắc, bết nạp liệu đề tài sử dụng phương án cấp liệu gạt Qua thí nghiệm sơ với đất có độ ẩm 20-30% 42 TẠP CHÍ KHOA HỌC, TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC - SỐ 2009 (thơng dụng đóng bầu), túi bầu nạp giá thể với độ chặt đảm bảo yêu cầu theo giai đoạn: (i) Giai đoạn thứ nhất: nạp giá thể đầy miệng bầu sau nén đến độ chặt định; (ii) Giai đoạn thứ 2: nạp đầy bầu phần bị nén sau nén chặt phần bầu lại Giá thể vận chuyển nạp vào bầu nhờ gạt băng tải xích (hình 5) Trên hai dải xích gạt bắt thành hai nhóm: Nhóm thứ Q1 Q2 Q3 Q4 S2 S1 S3 S4 S5 S6 S7 S8 Q6 S13 S11 S12 XL nâng, hạ XL cắt túi XL chuyển túi XL đỡ bầu XL đầm chặt XL kẹp túi Q7 Hình Sơ đồ hệ thống khí nén gạt giá thể lần nhóm thứ hai gạt giá thể lần Giữa hai nhóm gạt đoạn xích trống để đầm bầu - Bộ phận đầm bầu: Bầu đầm cấu thể hình gồm giàn đầm xilanh khí chuyển động giàn đầm Như nêu bầu đầm lần Để đảm bảo độ chặt bầu mà không gây vỡ túi, đề tài chọn việc đầm theo hành trình Với lần đầm thứ nhất, bầu đầm tới 2/3 túi lần thứ hai miệng túi khoảng cm - Bộ phận gạt bầu : Do bầu không đáy, nên sau đầm, bầu có chân đế vững, cấu đỡ bầu phẳng đơn giản, điều khiển xi lanh khí Trong thời gian nạp bầu, bàn đầm nằm vị trí phía bịt đáy túi bầu 43 TẠP CHÍ KHOA HỌC, TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC - SỐ 2009 Trước lần đầm thứ kết thúc, giàn cặp túi mở ra, bàn đỡ bầu hạ xuống đỡ bầu giải phóng bầu khỏi giàn cặp Thanh gạt bầu, lặp với dây cắt nhiệt lúc nằm vị trí vừa mặt bàn đỡ bầu Trong trình cắt tạo bầu đồng thời đẩy túi bầu nạp khỏi máy vào khay - Hệ thống truyền động điều khiển (hình 5): Hệ thống truyền động máy chủ yếu dựa vào xilanh, điều khiển van khí nén Trên hình thể sơ đồ lắp đặt trạng thái quy ước van xilanh khí Quy ước trạng thái làm việc van điều khiển vị trí sen-xơ vị trí: - S: Hành trình làm việc: S1 = (giàn nâng cấp túi vị trí trên); S2 = (giàn nâng cấp túi vị trí dưới); S3 = (giàn cắt vị trí chưa cắt); S4 = (giàn cắt vị trí cắt); S5 = (giàn túi vị trí cấp túi; S6 = (giàn túi vị trí đổ đất); S7 = (giàn đỡ bầu vị trí dưới); S8 = (giàn đỡ bầu vị trí trên); S9 = (thanh gạt đất thứ bắt đầu vào đổ đất); S10=1 (thanh gạt đất cuối khỏi vị trí đổ đất); S11=1 (quá trình đầm lần kết thúc); S12=1 (quá trình đầm lần kết thúc); S13=1 (xilanh đầm vị trí cùng) - Q: Tín hiệu điều khiển van phân phối khí: Q1 = 1(0)(đẩy giàn nâng lên (hạ xuống); Q2 = 1(0) (đẩy giàn cắt nhiệt vào cắt - kéo giàn cắt ra) đồng thời chu trình gạt bầu chu trình trở gạt bầu; Q3 = 1(0) (đẩy kéo chuyển giàn kẹp túi); Q4 = 1(0) (nâng hạ cấu đỡ bầu); Q5 = 1(0) (xích tải chạy khơng chạy) ; Q6 = 1(0) (đầm xuống rút đầm lên); Q7 = 1(0) (kẹp túi) T1 tín hiệu cho phép cấp đất hay không, T1 = 1, cho phép cấp đất, T1 = khơng cấp đất Máy đóng bầu mềm điều khiển tự động hoàn toàn thiết bị khí nén Do đó, để mơ tả hoạt động chúng tơi mơ tả q trình hoạt động bước trạng thái điều khiển thời điểm vịng lặp làm việc Tại vị trí ban đầu chuẩn bị làm việc, phận làm việc đứng vị trí mơ tả sơ đồ khối Q trình làm việc mơ tả cách rõ ràng giản đồ thời gian lưu đồ thuật tốn - Q trình làm việc: Khi bắt đầu cho máy hoạt động, giàn nâng nâng lên (Q1:= 1) tới cấu kẹp túi tới (S1 = 1) kẹp túi bầu (Q7 ,m =1) Sau hạ giàn nâng xuống (Q1 = 0) xuống đến hết hành trình xuống (S2 =1) Tiếp theo cho giàn cắt, gạt bầu vào để cắt bầu (Q2 := 1), giàn cắt hết hành trình (S4=1), cho giàn cắt quay trở lại (Q2=0), đồng thời đẩy giàn kẹp túi sang bên đổ đất (Q3=1) bàn cắt hết hành trình (S3 = 1) đồng thời giàn kẹp túi sang đến nơi đổ đất (S6=1) Bàn đầm túi nâng lên (Q6=1) (với điều kiện khống chế điều kiện S3=1 S6=1) tới vị trì (S8=1) trình gạt đất phép thực Quá trình đổ đất đầm đất điều khiển xen-xơ báo hiệu vị trí gạt (S9) gạt cuối vào khỏi cấp đất (S10) Nếu S3=1, S6=1, S8=1 (tức giàn kẹp túi vị trí đổ đất, gạt bầu vị trí giàn đỡ bầu nâng lên vị trí trên) xích tải phép tiếp tục chuyển động để gạt đất vào bầu Nếu xích tải đến vị trí cấp đất (S9=1) mà xen-xơ S3, S6, S8 báo hiệu chưa sẵn sàng điều khiển dừng động xích tải (Q5=0) để đợi lúc tín hiệu thoả mãn (S3=1, S6=1, S8=1) 44 TẠP CHÍ KHOA HỌC, TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC - SỐ 2009 Begin Q1 = 0, Q2 = 0, Q3 = 0, Q4 = 0, Q5 = 0, Q6 = 0, Q7 = S1 = 0,;S3= 1; S5 = 1, S5 = 0; S7 = 1; S11 = 0,;S9 = Khëi ®éng Q5 : = F T S9 =1 Q1 : = S1 =1 F T Q7 : = Q1 : = F S2 =1 T Q2 : = T F S4 =1 Q2 : = 0; Q3=1 F S3 =1;S6=1 T Q6 : = F S8 =1 T Q5 : = F S10a =1 T Q6 : = F S11 =1 T Q6 : = S10b =1 T Q6 : = S12 =1 F T Q7=0;Q4=0;Q6 : = F S13 =1;S7=1 T Q3 : = Hình Sơ đồ khối trình điều khiển 45 TẠP CHÍ KHOA HỌC, TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC - SỐ 2009 Sau gạt xong lần gạt đất xích tải khỏi vùng cấp đất (S10 = 1) xilanh nén đất phép ép xuống để đầm đất (Q6 = 1) lúc gặp xen-xơ vị trí thứ (S11 = 1) đầm rút lên (Q6 = 0); tương tự với cấp đất lần 2, với khác biệt xi lanh đầm đến xen xơ nằm (S12 = 1) rút lên Đồng thời mở kẹp túi (Q7 = 0) hạ giàn đỡ bầu (Q4 = 0) Sau đầm rút lên vị trí (S13 = 1), bàn đầm vị trí (S7 = 1) giàn kẹp túi chuyển ngược trở lại (Q3 = 0) tới vị trí cấp túi S5 = Các q trình lại lặp lại Ở sử dụng trình cắt túi trình đẩy bầu MỘT SỐ KẾT QUẢ VỀ KHẢO NGHIỆM ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA MÁY Qua kết khảo nghiệm cho phép rút số thông số làm việc chủ yếu máy sau: - Năng suất máy đóng bầu: Tổng thời gian cấp, cắt túi, chuyển túi từ bên cấp túi sang bên nạp liệu ngược lại (7s); thời gian nạp liệu lần (3 s); thời gian đầm lần (2 s); thời gian cấp liệu lần thứ (1,5 s); thời gian đầm lần hai (1 s); tổng thời gian đầm cấp liệu (7,5 s); thời gian nâng đầm hạ đầm (1,5 s); tổng thời gian cho chu trình đống bầu (16s) Năng suất tuý máy 18*3600/16 = 4050 bầu/h - Độ ổn định máy: Sau chế tạo phần khí, lắp đặt hệ thống khí nén, điều khiển tự động LOGO đề tài tiến hành chỉnh chạy không tải (không cấp bầu đất) Tổng thời gian chạy không tải khoảng 24 h Máy chạy ổn định theo chu trình lập, rung, khơng có va đập mạnh Máy đóng bầu mềm thiết kế chế tạo làm việc ổn định, suất đáp ứng yêu cầu yêu cầu sản xuất A RESEARCH ON SELECTING THE BEST PRINCIPLE AND CONSTRUCTION OF SOFT PACKING MACHINES WITHOUT BOTTOM FOR PRODUCING TRANSPLANTS FOR FORESTRY Nguyen Van Phat1 Dau The Nhu2 Hong Duc University Viet Nam Institute of Agricultural Engineering and Post – harvest Technology ABTRACT This paper presents the results of a research on soft packing machines without bottom using continuous nylon tubes for forestry plants The work has been mainly focused on researching and selecting the best principle, construction and capabilities of the machines for processes of producing transplants for forestry 46 ... cắt túi trình đẩy bầu MỘT SỐ KẾT QUẢ VỀ KHẢO NGHIỆM ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA MÁY Qua kết khảo nghiệm cho phép rút số thông số làm việc chủ yếu máy sau: - Năng suất máy đóng bầu: Tổng thời... gạt bầu : Do bầu không đáy, nên sau đầm, bầu có chân đế vững, cấu đỡ bầu phẳng đơn giản, điều khiển xi lanh khí Trong thời gian nạp bầu, bàn đầm nằm vị trí phía bịt đáy túi bầu 43 TẠP CHÍ KHOA... nạp giá thể, nên trước trao phải mở rộng Do bầu thiết kế bầu khơng đáy nên cắt túi dây nhiệt sát miệng ống Hình Cơ cấu tạo túi máy đóng bầu khơng đáy 41 TẠP CHÍ KHOA HỌC, TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỒNG