Nghiên cứu xác định một số thông số tối ưu cho máy thái cây bắp MTC 12 làm thức ăn chăn nuôi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP HỒ KHẮC TUYÊN NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THÔNG SỐ TỐI ƯU CHO MÁY THÁI CÂY BẮP MTC – 12 LÀM THỨC ĂN CHĂN NUÔI PHỤC VỤ NỘI TIÊU VÀ XUẤT KHẨU LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Đồng Nai, 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP HỒ KHẮC TUYÊN NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THÔNG SỐ TỐI ƯU CHO MÁY THÁI CÂY BẮP MTC – 12 LÀM THỨC ĂN CHĂN NUÔI PHỤC VỤ NỘI TIÊU VÀ XUẤT KHẨU CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ MÃ SỐ: 60.52.01.03 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS NGUYỄN NHƯ NAM Đồng Nai, 2014 MỞ ĐẦU Sản xuất nông nghiệp cung cấp cho xã hội nhu cầu thiết yếu sống phát triển xã hội Trong nông nghiệp chăn ni chiếm vai trị quan trọng, ngành có lợi nhuận kinh tế cao, sở để phát triển ngành công nghiệp thực phẩm, trồng trọt Trong 10 năm gần đây, đàn bò sữa nước ta phát triển nhanh, năm 1992 nước có 13.080 năm 1999 tăng lên 24.401 con, năm 2000 tăng lên 34.982 năm 2001 đạt 41.241 Từ có định số 167/2001/QĐ-TTg ngày 26/10/2001 số giải pháp phát triển chăn ni bị sữa, đàn bị năm 2002 tăng lên 54.000 Như vòng năm đàn bò sữa tăng thêm 20.000 giai đoạn 20 năm (1973 – 1992) Đạt thành cơng ấy, ngồi yếu tố quản lý, thú y yếu tố định cung cấp đầy đủ, kịp thời thức ăn cho bò thức ăn thô xanh Đây loại thức ăn cần thiết cho đại gia súc nói chung bị nói riêng Tuy nhiên, có nhiều loại cỏ thức ăn thơ xanh có thân cứng dài nên việc cho ăn trực tiếp không qua làm nhỏ, làm mềm gây lãng phí hiệu suất sử dụng thức ăn vật nuôi thấp Mặt khác, đặc điểm điều kiện tự nhiên, khí hậu mà việc canh tác, thu hoạch loại thực vật làm thức ăn chăn ni tỉnh Phía Nam thường tập trung vào mùa mưa, cịn tỉnh Phía Bắc khơng thể canh tác thu hoạch ngày đông rét mướt Vì vậy, để có thức ăn thơ, người sản xuất chăn nuôi phải bảo quản, tồn trữ thức ăn chăn nuôi dạng ủ xanh ( ủ tươi) hay bảo quản khơ dạng đóng bánh hay đánh đống Với thức ăn chăn ni loại cỏ có thân đốt cứng cỏ voi hay thân ngô số loại cỏ có thân mềm khác cỏ xả Ghi Nê, cỏ Sytilo,…thì việc tồn trữ thức ăn thực dạng ủ tươi thành hố hay đống dạng túi hút chân khơng Cịn loại cỏ thân mền, chất xơ chiếm chủ yếu bảo quản dạng phơi sấy khơ đánh đống hay đóng bánh Để ủ tươi cơng đoạn chế biến khơng thể thiếu làm nhỏ cách thái thức ăn nhỏ tốt Như vậy, ta thấy tầm quan trọng việc sử dụng máy thái cỏ qui mô chăn nuôi đại gia súc cần thiết Các máy thái sử dụng thường ngoại nhập có giá thành cao Hầu hết máy thái sản xuất nước lại chưa đạt yêu cầu kỹ thuật máy có suất cao (trên tấn/h) nhằm phục vụ qui mô chăn nuôi lớn, hay sản xuất thức ăn thô dạng thương mại, đảm bảo độ dài đoạn thái phải ≤ 15 mm …Các loại máy thái chủ yếu máy có suất thấp (dưới tấn/h) phục vụ qui mơ chăn ni hộ gia đình độ dài đoạn thái nằm khoảng từ 30 ÷ 40 mm trở lên, chí lớn 50 mm Đây trở ngại kỹ thuật lớn cho máy thái Để giải trở ngại này, có hướng nghiên cứu kết hợp thái nghiền (băm) Tuy nhiên làm cho kết cấu máy phức tạp, lượng tiêu thụ, giá thành đầu tư, chi phí sản xuất cao Hướng nghiên cứu đặt cho đề tài nâng cao khả làm việc máy thái kiểu đĩa thông thường nhằm đảm bảo yêu cầu kỹ thuật chế biến thức ăn ủ tươi theo công nghệ dạng túi ủ Hiện nhu cầu thức ăn ủ tươi dạng túi ủ cho thị trường nước Nhật Bản, Hàn Quốc số nước Châu Âu khác lớn Ở quốc gia này, vào mùa động băng tuyết khơng có thức ăn tươi cho đại gia súc mà phải dùng thức ăn dự trữ thức ăn dạng túi ủ loại khơng thể thiếu Do khả cung cấp nội địa thức ăn ủ cho chăn nuôi đại gia súc không đủ số lượng, giá thành cao, nên nhiều nước Nhật Bản, Hàn Quốc đặt hàng nhiều doanh nghiệp Việt Nam tổ chức sản xuất để thu mua đứng tổ chức sản xuất Từ yếu cầu này, doanh nghiệp nước đặt hàng cho quan nghiên cứu, trường đại học nghiên cứu, chế tạo, lắp đặt dây chuyền sản xuất thức ăn chăn nuôi đại gia súc dạng túi ủ, có máy thái thiết bị chủ yếu dây chuyền Ngay nhiều doanh nghiệp nước ngồi đầu tư để tiết kiệm kinh phí đầu tư đặt hàng chế tạo Việt Nam trang thiết bị dây chuyền Trước yêu cầu sản xuất, năm 2004 Bộ Giáo dục Đào tạo cho tiến hành đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ: “Nghiên cứu công nghệ thiết kế, chế tạo dây chuyền chế biến thức ăn gia súc cho chăn nuôi đại gia súc xuất khẩu”, mã số B2004 – 21 – 62 TS Nguyễn Như Nam (trường đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh) làm chủ nhiệm Đề tài chuyển giao thành công kết nghiền cứu cho công ty Hàn Quốc dây chuyền chế biến lắp đặt huyện Trảng Bàng (Tây Ninh) Mặc dù đề tài nghiệm thu, chuyển giao vào sản xuất giải Hội thi Sáng tạo Kỹ thuật tỉnh Bình Dương năm 2005, tồn chất lượng sản phẩm cịn thiếu ổn định, chi phí lượng riêng cao, suất thấp Nguyên nhân máy thái, thiết bị dây chuyền có khả thái với độ dài vật thái lớn ( 40 mm), suất cực đại đạt tấn/h, phí ép đẩy khơng khí khỏi khối thức ăn vừa cao lượng, vừa thấp suất Do độ dài sản phẩm thái lớn, làm giảm khả đẩy khơng khí khỏi túi ủ, nên q trình lên men kỵ khí túi ủ khơng hồn tồn Trước u cầu sản xuất nâng cao hiệu quả, chất lượng thái ngô, năm 2012, TS Nguyễn Như Nam đồng khoa Cơ khí – Cơng nghệ thiết kế cải tiến phận thái cỏ kiểu đĩa có 12 dao thái thái thân ngơ đạt độ dài đoạn thái tới 15 mm, đạt suất tới tấn/h Tuy nhiên máy số tồn cần phải giải nhiều đoạn thái phần thân ngơ có độ dài lớn 15 mm phần vận chuyển khí động bị nghẹt Do mẫu máy thái thức ăn chăn nuôi kết cấu, sản xuất đơn nên cịn có khác biệt lý thuyết tính tốn thực nghiệm, kết cấu thông số công nghệ máy chưa trạng thái hay chế độ tối ưu Vì vậy, việc xác định thông số tối ưu cho máy thái ngô làm thức ăn chăn nuôi loại túi ủ, phục vụ cho nội tiêu xuất theo hướng nâng cao chất lượng hiệu có tính cấp thiết tính thời cao Được chấp thuận phịng Sau đại học, khoa Cơ điện Cơng trình, Ban Giám hiệu trường Đại học Lâm nghiệp, hướng dẫn thầy TS Nguyễn Như Nam, thực đề tài: “ Nghiên cứu xác định số thông số tối ưu cho máy thái ngô MTC – 12 làm thức ăn chăn nuôi phục vụ nội tiêu xuất ” Mục tiêu nghiên cứu luận văn Mục tiêu tổng quát Nâng cao chất lượng hiệu dây chuyền công nghệ, thiết bị sản xuất thức ăn chăn nuôi đại gia súc dạng túi ủ từ ngô phục vụ nội tiêu xuất Mục tiêu cụ thể Nghiên cứu hoàn thiện máy thái ngô MTC – 12 sở hồn thiện tính tốn thiết kế (đạt suất tấn/h, độ dài sản phẩm thái 15 mm), chế tạo thực nghiệm xác định thông số tối ưu cho máy Tính khoa học đề tài lần nước có mẫu máy thái kiều dao đĩa lưỡi thẳng đạt suất cao, có khả thái nhỏ ( 15 mm) đảm bảo yêu cầu công nghệ sản xuất thức ăn xanh dạng túi ủ mà qua thực thêm khâu băm nghiền Tôi xin chân thành cám ơn quan tâm dẫn Q Thầy – Cơ ngồi trường Đại học Lâm nghiệp, Ban chủ nhiệm khoa Cơ khí phịng Đào tạo Sau Đại học Chương TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐÈ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng luận cơng trình cơng bố máy thái thức ăn chăn nuôi 1.1.1 Các kết nghiên cứu máy thái ngô làm thức ăn xanh dạng túi ủ nước Cho đến nay, có cơng trình khoa học nghiên cứu lý thuyết cắt thái thực vật Duy vào năm 2005, TS Nguyễn Như Nam [8] có cơng bố cơng trình “Một số kết nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm máy thái cỏ kiểu đĩa trục ngang với lưỡi dao thẳng.” Về lý thuyết cắt thái thực vật chủ yếu tài liệu bên soạn dịch từ sách nước ngồi làm giáo trình cho sinh viên ngành giới hố nơng nghiệp Tiêu biểu cơng trình biên soạn Trần Minh Vượng Nguyễn Thị Thuận với giáo trình “Cơng cụ máy chăn nuôi” [15], “Máy phục vụ chăn nuôi” [19], hay cơng trình biên soạn “Máy thiết bị chế biến thức ăn chăn nuôi” [13] Nguyễn Như Thung cộng sự, giáo trình “Máy gia cơng học nông sản thực phẩm” Nguyễn Như Nam Trần Thị Thanh [10] Về thực nghiệm có số cơng trình khoa học cơng bố việc thiết kế, chế tạo, khảo nghiệm máy thái cỏ kiểu đĩa trục ngang Đó cơng trình Trần Minh Vượng công “Kết khảo nghiệm máy thái PCC - 6” công bố vào năm 1975 Cho đến thời gian này, nước chưa chế tạo máy thái thân thực vật phục vụ sản xuất Vì cơng trình cơng bố dừng lại khảo nghiệm mẫu máy thái thực vật nhập từ nước Vào thập niên 1990, nhà khoa học trường đại học Nơng lâm Thành phố Hồ Chí Minh nghiên cứu chế tạo thành công máy thái thực vật có qui mơ suất từ tấn/h chuyển giao cho cơng ty Bị Sữa An Phú nhiều trang trại chăn nuôi khác Cũng năm 2003, Trung tâm Năng lượng Máy Nông Nghiệp (trường đại học Nơng Lâm Thành phố Hồ Chí Minh) chế tạo máy thái cỏ (hình 1.1) có suất từ 700- 1000 kg/h theo nguyên mẫu Viện Nghiên cứu lúa Quốc Tế (IRRI) để sử dụng nông hộ trang trại vừa nhỏ Việt Nam Hình 1.1 Máy thái cỏ theo mẫu IRRI Trung tâm Năng lượng Máy Nông Nghiệp (trường đại học Nơng Lâm Thành phố Hồ Chí Minh).(Theo [7]) Năm 2004, TS Nguyễn Như Nam thực đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ Giáo dục Đào tạo:“Nghiên cứu công nghệ thiết kế, chế tạo dây chuyền chế biến thức ăn gia súc cho chăn nuôi đại gia súc xuất khẩu” [7] Đề tài chuyển giao thiết kế cho công ty TNHH thành viên Cơ khí Tây Ninh chế tạo thành cơng máy thái ngô kiểu đĩa trục ngang đạt suất tấn/h lắp đặt cho doanh nghiệp Hàn Quốc Trảng Bàng (Tây Ninh) Hình 1.2 Máy thái cỏ Cơng ty Cổ Phần Quốc Tế Xanh (Theo [7]) Năm 2009, Công ty Cổ Phần Quốc Tế Xanh (huyện Cẩm Mỹ, tỉnh Đồng Nai) chế tạo đưa vào sử dụng, máy thái ngô làm thức ăn ủ xanh (hình 1.2) Máy có sử dụng động truyền động cho trục dao thái Sản phẩm thái có độ dài từ 40 mm đến 100 mm, đạt suất tấn/h Năm 2005 kỹ sư Trịnh Văn Trại [14] thực đề tài “Hoàn thiện công nghệ thiết bị ủ cỏ cho chăn nuôi hộ gia đình trang trại nhỏ” cấp Thành phố Hồ Chí Minh chế tạo chép mẫu máy thái cỏ PCB – 3,5 Đề tài nghiệm thu vào tháng 11 năm 2008 Đề tài thực khơng có kết khoa học lý thuyết Kết thực nghiệm chế tạo hoàn chỉnh 01 mẫu máy thái cỏ đạt tiêu kinh tế kỹ thuật là: suất tấn/h, độ dài đọan thái với phần thân bắp cm, phần 15 cm Máy thái khơng có phần nghiền Như so sánh với yêu cầu kỹ thuật đặt ra, máy không đảm bảo độ nhỏ sản phẩm thái Vào năm 2000, cơng ty Bình Qn (Thành phố Hồ Chí Minh) giới thiệu thị trường loại máy thái cỏ kiểu đĩa trống có quy mơ suất tấn/h Hình 1.3 Máy thái cỏ Cơng ty Bình Qn (Theo [7]) 1.1.2 Các kết nghiên cứu máy thái bắp làm thức ăn xanh dạng túi ủ ngồi nước Lý thuyết tính tốn máy thái thực vật nói chung máy thái thực vật kiểu đĩa với lưỡi thẳng V.P Gơriatskin xây dựng hồn chỉnh từ năm 1936 với cơng trình “Теоря cоломзерки и силоcорезки ”, sau N.Ie Reznhik biên soạn phát triển với cơng trình “ Силосоуборочные комбайны” công bố năm 1964 [27] Đây tài liệu chun khảo Trong cơng trình này, tác giả xây dựng lý thuyết cắt thái theo hệ thống hoàn chỉnh từ nghiên cứu đối tượng cắt thái, mẫu máy thái lý thuyết tính tốn, thiết kế phận cung cấp, phận thái thu hồi vật thái Cùng với tài liệu chuyên khảo, lý thuyết máy thái thực vật cịn biên soạn giáo trình máy phục vụ chăn nuôi giảng dạy cho ngành giới hố nơng nghiệp Về ngành máy thiết bị sản xuất thực phẩm, lý thuyết cắt thái thực vật đề cập mà tập trung với đối tượng loại dao cắt sản phẩm thực phẩm thịt, cá, bột Hình 1.4 Máy thái rau cỏ rơm PCC-6,0 (Theo [10], [16], [17], [18], [19]) 1.Khung; 2.Cơ cấu căng dây chuyền; 3.Dây chuyền; 4.Tay điều khiển khớp ly hợp; 5.Thanh đỡ lò xo trục cung cấp phía Hầu hết loại máy thái thực vật sản xuất phục vụ trang trại chăn nuôi nằm máy liên hợp thu hoạch cỏ, ngô đồng Nguyên lý tất loại máy thái thực vật có cấu tạo hình 1.2 Sự khác biệt chủ yếu chất lượng chế tạo, giảm bớt phận phụ trợ để phù hợp với yêu cầu công việc giảm giá thành Truyền động cho máy thái từ động điện từ trục trích cơng suất máy kéo máy thái GEN Mỹ sản xuất nhập vào Việt Nam từ trước năm 1975 Máy thái Công ty 91 a(%) q(kg/ph) ĐỒ ThỊ a-i-q a(%) a(% ) ĐỒ ThỊ a-Llx-n ĐỒ THỊ a-Llx-n 9.80891 510 490 11.0969 q(kg/ph) 10.4529 14.3169 430 11.7409 10 14.9609 390 15.6049 14 150 160 170 180 Llx(mm) 92 a(%) q(kg/ph ) ĐỒ ThỊ a-n-q 390 410 430 450 470 490 510 P.3.2 Các đồ thị biểu diễn bề mặt đáp ứng hàm mức tiêu thụ điện riêng ĐỒ ThỊ Ar-i-Llx Llx(mm) Ar(kWh/t ) (X 0.01) i 93 ĐỒ THI Ar-i-q 140 q(kg/ph) Ar(%) 1.00357 ĐỒ THI Ar-Llx-n 1.17609 510 n(vg/ph) Ar (kWh/t) 490 ĐỒ THI Ar-Llx-q (X 0.01) 122 117 1.12168 ĐỒ THI Ar-Llx-n 1.17609 Llx(mm) 510 490 1.12168 n(vg/ph) q(kg/ph) Ar(kWh/t) 94 390 410 430 450 470 490 510 95 Phụ lục Kết tính tốn tối ưu hóa PL4.1 Kết tính tốn tối ưu hóa đơn mục tiêu PL4.1.1 Kết tính tốn tối ưu hóa hàm y1 (hay a) 96 PL4.1.2 Kết tính tốn tối ưu hóa hàm y2 (hay Ar) 97 PL4.2 Kết tính tốn tối ưu hóa đa mục tiêu 98 99 Phụ lục Một số hình ảnh thực đề tài Hình P.1 Bộ phận thái kiểu đĩa, lưỡi dao thẳng Hình P.2 Bộ phận ép vật thái 100 Hình P.3 Bộ phận ép vật thái Hình P.4 Bộ phận ép vật thái làm việc 101 Hình P.5 Sản phẩm sau thái ... Hình 2.2 Sản phẩm thái bắp máy thái MTC – 12 30 2.2.2 Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu xác định thông số tối ưu tiêu tối ưu q trình thái ngơ máy thái MTC – 12 làm thức ăn chăn nuôi đại gia súc dạng... TUYÊN NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THÔNG SỐ TỐI ƯU CHO MÁY THÁI CÂY BẮP MTC – 12 LÀM THỨC ĂN CHĂN NUÔI PHỤC VỤ NỘI TIÊU VÀ XUẤT KHẨU CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ MÃ SỐ: 60.52.01.03 LUẬN VĂN THẠC... Nguyễn Như Nam, thực đề tài: “ Nghiên cứu xác định số thông số tối ưu cho máy thái ngô MTC – 12 làm thức ăn chăn nuôi phục vụ nội tiêu xuất ” Mục tiêu nghiên cứu luận văn Mục tiêu tổng quát Nâng