Nghiên cứu máy tạo hố trồng cây trên đất dốc

Bộ giáo dục đào tạo Bộ nông nghiệp pTNT Trường đại học lâm nghiệp =====***===== lê sâm Nghiên cứu MY TO H TRNG CY trồng đất dốc Chuyên ngành: Kỹ thuật máy thiết bị giới hoá nông lâm nghiệp MÃ số: 60 52 14 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Người hướng dẫn khoa học TS Dương Văn Tài Hà NI, năm 2008 M ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Việt Nam có diện tích tự nhiên là: 32.894.398 Trong diện tích có rừng 12.915.592 độ che phủ trung bình tồn quốc 39% đất trống đồi núi trọc 4,86 triệu chiếm 14% diện tích nước Diện tích đất trống đồi núi trọc chủ yếu tập trung vùng Tây Bắc Sơn La, Lai Châu, Điện Biên, Hà Giang số tỉnh Bắc Trung Bộ Thanh Hoá, Nghệ An, Quảng Bình, Quảng Trị… Diện tích đất trống đồi núi trọc chủ yếu nằm lưu vực đầu nguồn sông lớn như: sông Đà, sông Hồng, sông Lam, sông Cả, nên ảnh hưởng lớn đến q trình giữ nước cho cơng trình Thuỷ điện, lũ qt xói mịn đất … Nhận thức tầm quan trọng cần phải có rừng để điều hồ nguồn nước cho cơng trình Thuỷ điện, chống lũ qt, điều hồ khí hậu, … Đảng nhà nước ta đề Nghị phê duyệt Dự án trồng triệu rừng Trong chiến lược phát triển Lâm nghiệp giai đoạn 2001-2010 đề cần phải trồng triệu nâng độ che phủ lên 43% [5]; [44] Hiện nay, việc trồng rừng Việt Nam chủ yếu thủ công nên suất thấp, lao động nặng nhọc, chất lượng thấp dẫn đến sinh trưởng phát triển sau trồng Đặc biệt trồng rừng khâu làm đất khâu quan trọng nhất, nặng nhọc định đến suất, chất lượng rừng sau trồng Việc làm đất trồng Việt Nam chủ yếu thủ công (dùng cuốc) nên tốn nhiều sức lực, nhiều lao động dẫn đến tốc độ trồng rừng không đạt yêu cầu Hiện số nơi sử dụng máy cày, máy khoan hố để làm đất trồng rừng bước đầu cho suất, chất lượng tốt thiết bị có phạm vi hoạt động hạn chế, hoạt động nơi địa hình phẳng mà khơng sử dụng nơi có độ dốc cao> 250, núi cao, đất bị bạc màu, lý đất cứng Muốn nâng cao suất, chất lượng trồng rừng phải giới hoá khâu tạo hố trồng cây, để tạo hố kỹ thuật, giảm nhân lực, từ đẩy nhanh tốc độ trồng rừng Mặt khác nơi đất cứng cuốc hố phương pháp thủ cơng khó thực hiện, nơi có độ dốc cao thiết bị lớn khơng thể hoạt động Chính phải nghiên cứu tạo thiết bị gọn nhẹ dễ dàng mang vác nơi có độ dốc lớn Từ yêu cầu cấp thiết vào đặc điểm địa hình, đất đai nước ta cần thiết phải tạo thiết bị tạo hố trồng đất dốc để giới hoá khâu làm đất trồng rừng Từ lý chọn thực đề tài: "Nghiên cứu máy tạo hố trồng đất dốc" Mục tiêu nghiên cứu đề tài: Xuất phát từ lý thực đề tài nêu đặt mục tiêu nghiên cứu là: Máy tạo hố trồng đất dốc sau nghiên cứu phải đạt yêu cầu: Năng suất tạo hố trồng cao, chất lượng hố sau đào tốt, hiệu kinh tế lớn, rung động thiết bị nằm giới hạn cho phép, đáp ứng quy phạm kỹ thuật khâu làm đất trồng rừng Phạm vi nghiên cứu đề tài: Nghiên cứu máy tạo hố trồng đất dốc vấn đề rộng, cần thời gian dài, đề tài giới hạn nội dung sau: 3.1 Thiết bị nghiên cứu: Đề tài không nghiên cứu phần động máy mà tập trung giải tồn máy khoan hố sử dụng là: Nguyên lý cắt đất, hệ thống cắt đất, rung động thiết bị, công suất động cơ, công nghệ sử dụng thiết bị để tạo hố đất dốc 3.2 Đối tượng nghiên cứu: Đề tài không nghiên cứu tất loại đất trồng rừng Việt Nam, không nghiên cứu độ dốc khác mà tập trung nghiên cứu số loại đất trồng rừng phổ biến miền núi phía Tây Bắc số độ dốc đặc trưng là: Đất sỏi đá, đất thịt, đất cát pha, đất đồi trọc, đất rừng sau khai thác đội dốc trung bình từ 300 ÷ 450 3.3 Địa điểm nghiên cứu: Đề tài khơng có điều kiện khảo nghiệm nhiều địa hình, nhiều địa điểm mà chọn địa phương, địa hình đặc trưng cho số tỉnh vùng Tây Bắc Hồ Bình để lấy mẩu thí nghiệm khảo nghiệm Nội dụng nghiên cứu đề tài: Với phạm vi nghiên cứu trình bày phần Để đạt mục tiêu đề tài tập trung giải nội dung sau: 4.1 Nghiên cứu lý thuyết: Nội dung nghiên cứu lý thuyết cần giải vấn đề sau: - Xây dựng mơ hình tính tốn lực cắt đất dao cắt q trình tạo hố - Lập cơng thức tính tốn lực cắt, khảo sát yếu tố ẩnh hưởng đến lực cắt - Lập cơng thức tính tốn lực tác dụng lên dao cắt q trình cắt đất để tạo hố trồng - Lập công thức tính lực cản cắt, khảo sát thơng số ảnh hưởng đến lực cản cắt để làm sở tính tốn thiết kế phần tử dao cắt đất - Xây dựng sở tính tốn xác định thông số phận cắt đất - Xây dựng mơ hình tính tốn, thiết lập phương trình rung động máy để làm sở đề xuất giải pháp chống rung cho máy tạo hố trồng 4.2 Nghiên cứu thực nghiệm: Nghiên cứu thực nghiệm để kiểm nghiệm kết tính theo lý thuyết xác định chi phí lượng riêng tạo hố trồng dạng cắt khác Từ kết làm sở lựa chọn dạng cắt hợp lý xác định thông số tối ưu hệ thống cắt đất Nội dụng nghiên cứu thực nghiệm bao gồm vấn đề sau: - Xác định chi phí lượng riêng cho số dạng cắt khác ứng với loại đất khác - Xác định độ ẩm số loại đất thí nghiệm - Xác định chi phí lượng riêng ứng với thông số khác hệ thống cắt đất làm sở để lập mối quan hệ chi phí lượng riêng với thông số hệ thống cắt đất - Xác định thông số tối ưu hệ thống cắt đất - Xác định công suất động để làm sở tính tốn lựa chọn loại động phù hợp 4.3 Khảo nghiệm thiết bị nghiên cứu: Khảo nghiệm máy tạo hố trồng đất dốc điều kiện thực tế nhằm xác định số tiêu kinh tế, kỹ thuật thiết bị Từ sơ xác định hiệu kinh tế sử dụng thiết bị đánh giá khả ứng dụng vào thực tế sản xuất Chương TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan tình hình trồng rừng diện tích đất trống đồi núi trọc số tỉnh 1.1.1 Tình hình trồng rừng Việt Nam Thực Dự án trồng triệu rừng chương trình Bộ Nơng Nghiệp & PTNT Hàng năm nước ta có hàng trăm ngàn rừng trồng Theo kết thống kê diện tích rừng trồng thể bảng 1.1, [1]; [2] Bảng 1.1: Diện tích rừng trồng theo vùng sinh thái TT Vùng sinh thái Diện tích rừng (ha) Rừng tự nhiên Rừng trồng Tây Bắc 1.376.951 100.924 Đông Bắc 2.221.764 805.961 Bắc Trung Bộ 1.999.835 484.840 Nam Trung Bộ 1.017.459 281.020 Tây Nguyên 2.827.342 144.393 Đông Nam Bộ 733.245 198.680 Ghi 1.1.2 Diện tích đất trống đồi núi trọc cần phải trồng rừng: Theo kết điều tra rừng năm 2005 nước 6,13 triệu đất trống đồi núi trọc Trong khoảng triệu núi cao khó khăn cho việc trồng cây, cịn lại triệu trồng Ngoài ra, hàng năm nước ta hàng trăm ngàn cháy rừng, đốt nương làm rẫy, khai thác Lâm sản trái phép, nên diện tích đất cần phải trồng rừng lớn Diện tích đất khơng có rừng theo vùng sinh thái thể bảng 1.2, [1]; [2]; [4] Bảng 1.2 Diện tích đất khơng có rừng theo vùng sinh thái TT Vùng sinh thái Đất trống đồi núi trọc (ha) Đất khác (ha) Tây Bắc 1.326.970 1.617.267 Đông Bắc 1.736.176 1.489.662 Bắc Trung Bộ 1.177.357 281.020 Nam Trung Bộ 911.949 1.155.048 Tây Nguyên 776.446 1.703.035 Đông Nam Bộ 206.173 394.786 Từ số liệu bảng 1.2 chúng tơi có số nhận xét sau: - Diện tích đất trống cần phải trồng rừng lớn, cần phải phát triển nhanh diện tích trồng rừng để đáp ứng yêu cầu cấp thiết việc phòng chống bão lụt, giảm thiểu biến đổi khí hậu, phục vụ nhu cầu cần thiết cho sống - Cần phải nghiên cứu tạo công nghệ thiết bị thích hợp để giới hố khâu trồng, chăm sóc rừng Có đáp ứng yêu cầu cấp bách toàn Đảng, toàn nhân dân phủ xanh đất trống đồi núi trọc thời gian tới 1.2 Khái quát tình hình nghiên cứu sử dụng thiết bị tạo hố trồng giới: Việc nghiên cứu sử dụng thiết bị để giới hoá khâu tạo hố trồng giới nghiên cứu tương đối hoàn thiện Đối với nước phát triển Mỹ, Canada, Đức, việc tạo hố trồng chủ yếu sử dụng máy khoan hố lắp sau máy kéo, trình nghiên cứu sử dụng máy thiết bị tạo hố trồng phân hai loại: - Đối với địa hình phẳng sử dụng máy khoan hố dẫn động thuỷ lực, có nguồn động lực máy kéo Nông nghiệp Ưu điểm thiết bị suất cao, kích thước hố đào tốt đạt yêu cầu kỹ thuật Nhược điểm thiết bị sử dụng nơi địa hình phẳng, cịn nơi có địa hình dốc tỉnh vùng núi phía Bắc nước ta khơng thể sử dụng được( hình1.1), [37] Hình 1.1 Máy khoan hố trồng lắp sau máy kéo - Đối với nơi có địa hình phức tạp mà máy kéo khơng thể hoạt động nhà khoa học Đức, Nhật, nghiên cứu thiết kế chế tạo loại máy khoan hố cầm tay đến hai người điều khiển, máy khoan hố cầm tay ES – 35B Đức, máy khoan hố trồng KOMATSU người điều khiển Nhật Bản (Hình 1.2) Ưu điểm máy sử dụng nơi có địa hình phức tạp, độ dốc lớn nhược điểm trọng lượng máy lớn kích thước mũi khoan nhỏ, kích thước hố sau khoan không đạt yêu cầu kỹ thuật, khoan nơi đất cứng, đất hoang hoá nước ta Loại máy phù hợp với nơi đất mềm, đất cát, [51] Hình 1.2 Máy khoan hố cầm tay - Hãng Husqvarna Thuỷ Điển thiết kế chế tạo loại máy khoan hố cầm tay người điều khiển Loại thiết bị sử sụng nơi đất mềm, không phù hợp với điều kiện địa hình Việt Nam Theo tài liệu [50] Trường Đại Học Lâm Nghiệp Nam Kinh – Trung Quốc nghiên cứu tạo thiết bị khoan hố trồng lắp sau máy kéo Đông Phong, sử dụng nơi có địa hình phẳng Tác giả Bverrer.R cơng trình nghiên cứu [46] nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy khoan hố trồng lắp sau máy kéo với dẫn động thuỷ lực Kết nghiên cứu cho thấy sử dụng máy khoan hố suất gấp 10 lần tạo hố thủ công, chất lượng hố đạt yêu cầu kỹ thuật( 40x40x40) Tác giả Zhou.T.G cơng trình nghiên cứu [49] so sánh chất lượng trồng sử dụng phương pháp thủ công với phương pháp giới Kết nghiên cứu cho thấy trồng sử dụng máy khoan hố phát triển tốt Theo cơng trình nghiên cứu [43] khoa Cơ điện Trường Đại Học Nam Ninh – Trung Quốc nghiên cứu tạo loại mũi khoan lắp sau liên hợp máy với nguồn động lực máy kéo lâm nghiệp Loại mũi khoan cho kích thước hố (50x50x50)cm thành hố khơng bị miết chặt Kết qủa nghiên cứu cho thấy loại mũi khoan tiêu hao công suất lớn nên sử dụng cho loại thiết bị có nguồn động lực lớn Theo kết nghiên cứu hãng Little Beaver hãng Dolkem nghiên cứu đưa vào sử dụng nhiều dạng mũi khoan hố khác nhau, sử dụng cho loại thiết bị khác Kết nghiên cứu đưa thông số lưỡi cắt phạm vi sử dụng ưu nhược điểm loại mũi khoan Tồn lớn dạng mũi khoan kích thước mũi khoan nhỏ nên hố sau khoan không đạt yêu cầu kỹ thuật (loại lớn có đường kính 20 cm) Loại mũi khoan phù hợp khoan cơng trình Cấu tạo hình dạng mũi khoan thể hình 1.3 Hình 1.3 Một số loại mũi khoan hãng Little Beaver Hãng Bobcat Mỹ nghiên cứu đưa số lưỡi cắt phù hợp với mũi khoan cơng trình xây dựng mà không phù hợp khoan hố trồng (hình 1.4) TT Loại lưỡi khoan Phạm vi ứng Loại dao cắt thay dụng Lưỡi khoan tiêu chuẩn, dùng cho đất sét đất cát ALưỡi cắt bình thường B C- Lưỡi có bề mặt làm hợp kim cứng Đất cứng A,D E-Dao cắt mũi đục Đất cứng có lẫn đá Hình 1.4 Các dạng dao cắt hãng Bobcat dùng cho khoan hố ... làm đất trồng rừng Từ lý chọn thực đề tài: "Nghiên cứu máy tạo hố trồng đất dốc" Mục tiêu nghiên cứu đề tài: Xuất phát từ lý thực đề tài nêu đặt mục tiêu nghiên cứu là: Máy tạo hố trồng đất dốc. ..T LUẬN, KIẾN NGHỊ Kết luận Trên sở nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm máy tạo hố trồng đất dốc đạt số kết sau: Thiết bị tạo hố trồng đất dốc đề xuất, thiết kế chế tạo thiết bị đào hố kiểu chưa có Việ... Phạm vi nghiên cứu đề tài: Nghiên cứu máy tạo hố trồng đất dốc vấn đề rộng, cần thời gian dài, đề tài giới hạn nội dung sau: 3.1 Thiết bị nghiên cứu: Đề tài không nghiên cứu phần động máy mà tập