Nghiên cứu xác định một số thông số hợp lý của máy băm thảm mục làm phân bón sâm ngọc linh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP TRẦN TIẾN ANH NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THÔNG SỐ HỢP LÝ CỦA MÁY BĂM THẢM MỤC LÀM PHÂN BÓN SÂM NGỌC LINH 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 TRẦN TIẾN ANH NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ THÔNG SỐ HỢP LÝ CỦA MÁY BĂM THẢM MỤC LÀM PHÂN BÓN SÂM NGỌC LINH CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ MÃ SỐ: 60520103 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN: PGS.TS DƯƠNG VĂN TÀI Đồng Nai, 2014 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết vấn đề nghiên cứu Sâm Ngọc Linh loại Sâm quý Việt, loại Sâm phát năm 1973 vùng núi Ngọc Linh thuộc hai tỉnh Kon Tum Quảng Nam Đã có nhiều cơng trình nghiên cứu gây trồng, bảo tồn, thành phần hóa học dược lý loại sâm này, kết nghiên cứu cho thấy sâm Ngọc Linh loại sâm quí giới Do công dụng sâm Ngọc linh tốt cho sức khỏe người nên giá trị kinh tế sâm Ngọc Linh cao Từ phát năm 1973 năm 1995 lồi Sâm bị khai thác cạn kiệt có nguy tuyệt chủng nguồn gen quý Đứng trước nguy sâm Ngọc Linh bị tuyệt chủng tự nhiên, năm qua phủ ngành có chủ trương bảo tồn phát triển loại dược liệu q hiến này, có nhiều đề tài dự án cấp địa phương để bảo tồn phát triển sâm ngọc linh Hiện nay, sâm ngọc linh bảo tồn thành công phát triển để trở thành hàng hóa phục vụ cho nhu cầu nước xuất khẩu, song tồn lớn trình phát triển mở rộng vườn sâm khâu phát triển giống khâu chăm bón cho sâm Các kết nghiên cứu cho thấy sâm bón nhiều thảm mục cho chất lượng tốt, nhiều hạt củ lớn Đặc điểm Sâm Ngọc Linh sinh trưởng phát triển lớp thảm mục rừng tự nhiên, phân bón cho Sâm phải thảm mục khu rừng tự nhiên, song khối lượng thảm mục hạn chế, nên khối lượng thảm mục khơng đủ để bón cho sâm, chủ yếu sử dụng vườn ươm giống, đồng thời công thu gom thảm mục lớn, để khắc phục tồn số đơn vị thiết kế chế tạo dây chuyền sản xuất phân bón cho Sâm từ thảm mục rừng tự nhiên Với dây chuyền sản xuất phân bón tạo đủ khối lượng thảm mục để bón cho vườn sâm, từ có điều kiện tăng suất chất lượng vườn Sâm Hiện việc nghiên cứu máy dây truyền sản xuất phân bón chưa quan tâm, chưa có cơng trình nghiên cứu tồn diện, tối ưu thơng số kỹ thuật máy băm thảm mục làm phân bón cho sâm Với lý trình bầy chọn thực đề tài: “Nghiên cứu xác định số thông số hợp lý của máy băm thảm mục làm phân bón cho sâm ngọc linh" Mục tiêu nghiên cứu Xuất phát từ lý thực đề tài nêu đặt mục tiêu nghiên cứu là: Xác định các thông số hợp lý của máy băm thảm mục làm phân bón cho sâm ngọc linh để tăng suất giảm chi phí lượng riêng Phạm vi nghiên cứu Do thời gian nghiên cứu có hạn, đề tài giới hạn nội dung sau: 3.1 Thiết bị nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu khảo sát thơng số máy băm thảm mục là: Các lực tác dụng lên phần tử dao băm, thông số dao băm ảnh hưởng đến lực cắt, suất tiêu hao lượng băm 3.2 Đối tượng nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu loại thảm mục phổ biến, đặc trưng khu rừng vùng núi ngọc linh cành lá, thảm mục sau thu gom cho vào máy băm Nội dung nghiên cứu Với phạm vi nghiên cứu trình bày phần trên, 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 mô hình tính tốn lực tác dụng lên phần tử dao cắt trình băm thảm mục - Lập cơng thức tính tốn lực cắt q trình băm, suất chi phí lượng riêng trình băm thảm mục - Xác định chi phí lượng riêng, khảo sát thơng số ảnh hưởng đến chi phí lượng riêng để làm sở tính tốn thơng số hợp lý máy băm 4.2 Nghiên cứu thực nghiệm Nghiên cứu thực nghiệm để xác định suất chi phí lượng riêng trình băm thảm mục Từ kết làm sở để xác định số thơng số hợp lý máy băm, nội dung nghiên cứu thực nghiệm bao gồm vấn đề sau: -Xác định số tính chất vật lý thảm mục trước mang vào băm -Xác định số tính chất học thảm mục để phục vụ cho việc tính tốn q trình băm - Xác định suất chi phí lương riêng để làm sở tính tốn thơng số hợp lý máy băm Phương pháp nghiên cứu 5.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết - Dựa vào lý thuyết cắt gọt gỗ lý thuyết tính tốn máy gia cơng chế biến gỗ để thiết lập cơng thức tính lực tác dụng lên dao cắt 5.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm - Thực nghiệm để xác định hàm mục tiêu, sở thiết lập tương quan hàm mục tiêu với tham số ảnh hưởng - Sử dụng phương pháp giải toán tối ưu để tìm thơng số hợp lý máy băm Chương TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Khái quát rừng tự nhiên nơi trồng sâm ngọc linh tỉnh Kon Tum Sâm ngọc linh sảm phẩm đặc hữu vùng núi ngọc linh, nguồn gốc loài sâm phát vùng núi ngọc linh, tỉnh Kon Tum qui hoạch 170.000 rừng tự nhiên để phụ vụ cho bảo tồn phát triển loại sâm 1.1.1 Điều kiê ̣n tự nhiên Vi ̣trí điạ lý: Kon Tum là tỉnh miề n núi vùng cao, biên giới, nằ m ở phía bắ c Tây Nguyên toa ̣ đô ̣ điạ lý từ 107020'15" đế n 108032'30" kinh đô ̣ đông và từ 13055'10" đế n 15027'15" vi ̃ đô ̣ bắ c Kon Tum có diêṇ tích tự nhiên 9.676,5 km2, chiế m 3,1% diêṇ tích toàn quố c, phía bắ c giáp tỉnh Quảng Nam (chiề u dài ranh giới 142 km); phía nam giáp tỉnh Gia Lai (203 km), phía đông giáp Quảng Ngaĩ (74 km), phía tây giáp hai nước Lào và Campuchia (có chung đường biên giới dài 280,7 km) Điạ hin ̉ h Kon Tum nằ m ở phía tây daỹ Trường Sơn, điạ ̀ h: phầ n lớn tin hiǹ h thấ p dầ n từ bắ c xuố ng nam và từ đông sang tây Điạ hình của tỉnh Kon Tum khá đa da ̣ng: đồ i núi, cao nguyên và vùng trũng xen kẽ Trong đó: 1) Điạ hình đồ i, núi: chiế m khoảng 2/5 diê ̣n tích toàn tỉnh, bao gồ m những đồ i núi liề n dải có đô ̣ dố c 150 trở lên Các núi ở Kon Tum cấ u ta ̣o bởi đá biế n chấ t cổ nên có da ̣ng khố i khố i Ngo ̣c Linh (có đỉnh Ngo ̣c Linh cao 2.598 m) - nơi bắ t nguồ n của nhiề u sông chảy về Quảng Nam, Đà Nẵng sông Thu Bồ n và sông Vu Gia; chảy về Quảng Ngaĩ sông Trà Khúc Điạ hình núi cao liề n dải phân bố chủ yế u ở phía bắ c - tây bắ c cha ̣y sang phiá đông tỉnh Kon Tum Ngoài ra, Kon Tum còn có mô ̣t số ngo ̣n núi như: ngo ̣n Bon San (1.939 m); ngo ̣n Ngo ̣c Kring (2.066 m) Mă ̣t điạ hình bi ̣ phân cắ t hiể m trở, ta ̣o thành các thung lũng hep, ̣ khe, suố i Điạ hình đồ i tâ ̣p trung chủ yế u ở huyê ̣n Sa Thầ y có da ̣ng nghiêng về phía tây và thấ p dầ n về phía tây nam, xen giữa vùng đồ i là daỹ núi Chưmomray 2) Điạ hình thung lũng: nằ m ̣c theo sông Pô Kô về phía nam của tin̉ h, có da ̣ng lòng máng thấ p dầ n về phía nam, theo thung lũng có đồ i lươ ̣n sóng Đăk Uy, Đăk Hà và có nhiề u chỗ bề mă ̣t bằ ng phẳ ng vùng thành phố Kon Tum Thung lũng Sa Thầ y đươ ̣c hình thành giữa các daỹ núi kéo dài về phía đông cha ̣y ̣c biên giới Viê ̣t Nam - Campuchia 3) Điạ hình cao nguyên: tỉnh Kon Tum có cao nguyên Konplong nằ m giữa daỹ An Khê và daỹ Ngo ̣c Linh có đô ̣ cao 1.100 - 1.300 m, là cao nguyên nhỏ, cha ̣y theo hướng tây bắ c - đông nam Khí hâ ̣u: Kon Tum thuô ̣c vùng khí hâ ̣u nhiêṭ đới gió mùa cao nguyên Nhiêṭ đô ̣ trung bình năm dao đô ̣ng khoảng 22 - 230C, biên đô ̣ nhiêṭ đô ̣ dao đô ̣ng ngày - 90C Kon Tum có mùa rõ rê ̣t: mùa mưa chủ yế u bắ t đầ u từ tháng đế n tháng 11, mùa khô từ tháng 12 đế n tháng năm sau Hàng năm, lươ ̣ng mưa trung biǹ h khoảng 2.121 mm, lươ ̣ng mưa năm cao nhấ t 2.260 mm, năm thấ p nhấ t 1.234 mm, tháng có lươ ̣ng mưa cao nhấ t là tháng Mùa khô, gió chủ yế u theo hướng đông bắ c; mùa mưa, gió chủ yế u theo hướng tây nam Đô ̣ ẩ m trung bình hàng năm dao đô ̣ng khoảng 78 - 87% Đô ̣ ẩ m không khí tháng cao nhấ t là tháng - (khoảng 90%), tháng thấ p nhấ t là tháng (khoảng 66%) 1.1.2 Rừng và tài nguyên rừng 1) Rừng: đế n năm 2008, diêṇ tích đấ t lâm nghiêp̣ của Kon Tum là 660.341 ha, chiế m 68,14% diêṇ tích tự nhiên Kon Tum có các kiể u rừng chiń h sau: - Rừng kim nhiê ̣t đới hỗn hơ ̣p và lá rô ̣ng: là kiể u rừng điể n hiǹ h của rừng tỉnh Kon Tum, phân bố chủ yế u đô ̣ cao 500 m, có ở hầ u hế t huyê ̣n, thi ̣trong tỉnh - Rừng lá rộng nhiêṭ đới: có hầ u hế t tỉnh và thường phân bố ở ven sông - Rừng thưa khô ho ̣ dầ u (rừng khô ̣p): phân bố chủ yế u ở huyê ̣n Ngo ̣c Hồ i, huyê ̣n Đăk Glei (do ̣c theo biên giới Viêṭ Nam, Lào, Campuchia) 2) Tài nguyên rừng: - Thực vâ ̣t: theo kế t quả điề u tra bước đầ u, tỉnh Kon Tum có khoảng 300 loài, thuô ̣c 180 chi và 75 ho ̣ thực vâ ̣t có hoa Cây ̣t trầ n có 12 loài, chi, ho ̣; ̣t kín có 305 loài, 175 chi, 71 ho ̣; mô ̣t lá mầ m có 20 loài, 19 chi, ho ̣; lá có mầ m 285 loài, 156 chi, 65 ho ̣ Trong đó, các ho ̣ nhiề u nhấ t là ho ̣ đâ ̣u, ho ̣ dầ u, ho ̣ long naõ , ho ̣ thầ u dầ u, ho ̣ trinh nữ, ho ̣ đào lô ̣n hô ̣t, ho ̣ xoan và ho ̣ trám Nhìn chung, thảm thực vâ ̣t ở Kon Tum đa da ̣ng, thể hiêṇ nhiề u loa ̣i rừng khác nề n cảnh chung của đới rừng nhiệt đới gió mùa, có đai cao, thấ p khác nhau: 600 m trở xuố ng, 600 - 1.600 m 1.600 m Hiê ̣n nay, nổ i trô ̣i nhấ t vẫn là rừng râ ̣m, rừng râ ̣m có quầ n hơ ̣p chủ đa ̣o là thông hai lá, dẻ, re, pơmu, đỗ quyên, chua, ở đô ̣ cao 1.500 1.800 m chủ yế u là thông ba lá, chua, dẻ, re, kháo, chec, ̣ Nhắ c đế n nguồ n lơ ̣i rừng ở Kon Tum phải kể đế n vùng núi Ngo ̣c Linh với những dươ ̣c liệu quý sâm Ngo ̣c Linh, đẳ ng sâm, hà thủ ô và quế Trong những năm gầ n đây, diê ̣n tić h rừng của Kon Tum bi ̣ thu he ̣p chiế n tranh, khai thác gỗ lâ ̣u và các sản phẩ m khác của rừng Nhưng nhìn chung, Kon Tum vẫn là tin ̉ h có nhiề u rừng gỗ quý và có giá tri kinh tế cao ̣ 1.2 Tổng quan tình hình cơng nghệ trồng sâm Ngọc Linh tỉnh Kon Tum Sơ đồ công nghệ nhân giống, trồng chăm sóc cho sâm ngọc linh dự án thực sau: Hạt sâm sau thu hoạch Thu hái sâm chín để lấy hạt Thảm mục cành khô rụng rừng Xủ lý hạt giống ( ủ, xát vỏ, phân loại) Thúc mầm Cây sâm phát triển hoa kết Băm nghiền nhỏ cành rụng Gieo hạt nẩy mầm vào khay bầu Chăm sóc giống vườn ươm (nhà lưới) Chăm bón sâm (bón phân, tưới nước phũng trừ sâu bệnh) Mang giống trồng vườn sâm Xử lý nhiệt ẩm cho hoai mục Phân bón cho sâm Ngọc Linh - Thuyết minh sơ đồ công nghệ Hạt giống sâm Ngọc Linh sau thu hoạch ủ cho chín đều, sau xát vỏ, rửa phân loại hạt chắc, hạt lép, sau hong phơi râm mát để khơ nước Để cho hạt nẩy mầm tốt cần có biện pháp thúc mầm ủ hạt vào cát có độ ẩm 40-50%, tỷ lệ phần hạt phần cát, nhiệt độ môi trường ủ hạt 18-200C, sau hạt nẩy mầm ta gieo hạt khay túi bầu gieo luống vườn ươm Cây sâm non chăm bón nhà lưới với điều kiện chăm sóc theo quy trình u cầu kỹ thuật nghiêm nghặt), sau giống đạt yêu cầu đem trồng vường sâm chuẩn bị sẵn Sau năm trồng, chăm bón theo quy trình, Sâm cho hoa kết ( năm thứ sau trồng, bình quân sâm cho 5-7 hạt/cây năm sau sâm lại cho nhiều hạt hơn, chất lượng tốt năm trước) Sau tháng hoa kết ta thu hái quả, mang xử lý, 63 4.5.1.2 Ảnh hưởng góc cắt  đến hàm suất - Mơ hình hồi quy: Ns1 =408,08 +10,1581 - 0,05422 (4.16) Giá trị tính tốn theo tiêu chuẩn Kokhren: Gtt =0,360; Fisher: Ftt =2,327 - Thực phép kiểm tra: Tương tự giá trị Kokhren tra bảng Gtt = 0,6644; Fb = 3,11 so sánh với giá trị tính tốn ta thấy Gtt < Gb; Ftt < Fb Phương sai thí nghiệm coi đồng nhất, mơ hình (416) coi tương thích Từ kết hàm tương quan (4.16), xây dựng đồ thị phụ thuộc Năng suất băm (g/s) góc cắt  đến hàm suất hình 4.6 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 60 65 70 75 80 85 90 95 100 Góc cắt dao băm (độ) Hình 4.5: Ảnh hưởng góc cắt  đến suất băm 4.5.2 Ảnh hưởng góc mài dao băm  đến hàm mục tiêu 4.5.2.1 Ảnh hưởng góc mài dao băm  đến chi phí lượng riêng Kết thí nghiệm xử lý số liệu ghi phần phụ lục 3, sử dụng phần mềm chương trình xử lý số liệu quy hoạch thực nghiệm nhận kết sau: - Mơ hình hồi quy: Nr2 = 3,372 - 0,056 + 0,0012 (4.17) Giá trị tính tốn tiêu chuẩn Kokhren theo (4.10): Gtt = 0,367, Giá trị tính tốn tiêu chuẩn Fisher theo (4.13): Ftt = 2,89 -Tương tự phần kiểm tra tính đồng phương sai G tt = 0,367 < Gb =0,615 Phương sai thí nghiệm coi đồng Kiểm tra tính tương thích mơ hình Ftt < Fb mơ hình (4.17) coi tương thích 64 - Từ kết thu ta vẽ đồ thị tương quan chi phí lượng Chi phí lượng riêng (wh/g) riêng góc mài dao băm hình 4.7 10 30 35 40 45 50 Góc mài lưỡi dao cắt (độ) Hình 4.6: Ảnh hưởng góc mài dao băm  đến chi phí lượng riêng 4.5.2.2 Ảnh hưởng góc mài dao băm  đến hàm suất băm - Mơ hình hồi qui: Ns2 = 63,795 + 0,528 - 0,012 (4.18) Giá trị tính tốn theo tiêu chuẩn Kokhren: Gtt = 0,283, Giá trị tính tốn theo tiêu chuẩn Fisher: Ftt = 2,82 - Thực biện pháp kiểm tra: giá trị Kokhren Fisher tra bảng xác định thoả mãn Gtt < Gb; Ftt < Fb, phương sai thí nghiệm đồng nhất, mơ hình ( 4.18) coi tương thích Từ kết hàm hồi quy (4.18) xây dựng đồ thị phụ thuộc suất băm vào góc mài dao Năng suất băm (g/s) băm  (hình 4.8) 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 60 65 70 75 80 85 90 95 Góc cắt dao băm (độ) Hình 4.7: Ảnh hưởng góc mài dao băm  đến suất 100 65 Kết luận: Từ kết thực nghiệm đơn yếu tố nhận có số kết luận sau: - Ảnh hưởng tham số ; ; đến hàm tiêu rõ nét - Từ hàm hồi quy đồ thị nhận cho thấy tương quan hàm số tham số ảnh hưởng với hàm tiêu dạng phi tuyến - Từ kết thu để chọn miền biến thiên tham số ảnh hưởng thí nghiệm đa yếu tố 4.6 Kết thực nghiệm đa yếu tố Kết thực nghiệm đơn yếu tố cho thấy ảnh hưởng tham số: ;  vào hàm mục tiêu (N r ) (Ns) chủ yếu phi tuyến, theo 13 không tiến hành quy hoạch thực nghiệm bậc mà thực quy hoạch thực nghiệm bậc hai, bước thực nghiệm đa yếu tố tiến hành sau: 4.6.1 Chọn vùng nghiên cứu giá trị biến thiên thông số đầu vào Từ kết thực nghiệm đơn yếu tố, chọn miền biến thiên thông số đầu vào sau: - Đối với góc cắt : từ phương trình hồi quy (4.15); ( 4.16) đồ thị hình 4.3 hình 4.4 nhận thấy góc cắt  nhỏ 700 lớn 900 chi phí lượng riêng tăng lên suất giảm đi, chúng tơi chọn khoảng biến thiên góc cắt  từ 700 đến 90o - Đối với góc mài cạnh cắt bên : từ phương trình hồi quy (4.17); (4.18) đồ thị hình 4.5; hình 4.6 thấy góc mài  nhỏ chi phí lượng riêng nhỏ suất tăng, góc mài nhỏ đến giá trị định độ cứng vững lưỡi cắt giảm, lưỡi cắt bị mẻ gẫy Để đảm bảo độ bền lưỡi cắt chi phí lượng riêng nhỏ chọn khoảng biến thiên góc mài  từ 300 đến 40o Mức thí nghiệm giá trị mã hố thơng số đầu vào ghi vào bảng 4.1 66 Bảng 4.1 Mức thí nghiệm thơng số đầu vào Các thông số vào Các mức Giá trị mã X1 X2 ( độ)  ( độ) Mức 90 40 Mức sở 80 35 Mức -1 70 30 Khoảng biến thiên 10 4.6.2 Xây dựng ma trận thực nghiệm Theo 13, chọn ma trận thực nghiệm trung tâm hợp thành trực giao với hai thơng số đầu vào trình bày bảng 4.2 Bảng 4.2: Bảng ma trận thí nghiệm trung tâm hợp thành trực giao thông số đầu vào Số TN X1 X2 Số TN X1 X2 -1 -1 +1 +1 -1 -1 -1 +1 +1 +1 +1 0 -1 10 0 4.6.3 Kết thí nghiệm đa yếu tố 4.6.3.1 Tiến hành thí nghiệm thăm dị Để kiểm tra kết đo có tuân theo qui luật phân bố chuẩn hay không để xác định số lần lặp lại tối thiểu cho thí nghiệm chúng tơi tiến hành 30 thí nghiệm thăm mức sở (0; 0), phụ lục 01, thay kết thí nghiệm vào công thức (4.7), xác định tiêu Person 2tt 67 = 11,369, so sánh 2tt với tiêu chuẩn Person tra bảng b2 = 21 nhận thấy 2tt < b2 số đo thí nghiệm tuân theo giả thuyết luật phân bố chuẩn tính số lần lặp lại cho thí nghiệm theo cơng thức (4.8), xác định m =2,36 lấy m =3 Thiết bị thí nghiệm dụng cụ đo tiến hành thực nghiệm đơn yếu tố Quá trình thực nghiệm thể hình 4.9 Hình 4.8: Q trình thí nghiệm đa yếu tố trung tâm thí nghiệm khoa Cơ điện cơng trình Trường Đại học Lâm nghiệp 4.6.3.2 Kết thí nghiệm theo ma trận lập Kết thí nghiệm ghi phần phục lục 4, sử dụng phần mềm chương trình xử lý số liệu thực nghiệm, sau tính tốn kết sau: a) Hàm chi phí lượng riêng -Mơ hình hồi quy: Nr = 82,168 - 1,985X1+ 0,011.X12+ 0,533.X2 + 0,0001X1.X2 - 0,0047.X22 (4.19) - Kiểm tra tính đồng phương sai: 68 Giá trị chuẩn Kokhren tính theo cơng thức (4.10) Gtt = 0.121, với m = 27; n-1 = 2;  =0,05, tra bảng VII 13, ta tiêu chuẩn Kokhren : Gb = 0,264 So sánh với giá trị tính tốn ta Gtt = 0.121 < Gb = 0,264, phương sai thí nghiệm đồng -Kiểm tra mức ý nghĩa hệ số mơ hình tốn: Theo tiêu chuẩn Student, hệ số mơ hình (4.19) có ảnh hưởng đáng kể đến đại lượng nghiên cứu thoả mãn điều kiện:  tij  tb ij =  0,4  (4.20) đây: tb - hệ số tra bảng theo bậc tự độ tin cậy thí nghiệm tij - hệ số tính ứng với hệ số bij mơ hình hồi qui, giá trị tính tốn tiêu chuẩn Student cho hệ số sau: t00 = 9; t10 =- 0,86; t11 = 3,54; t20 = 0,8; t21 = 2,84; t22 = 0,71 Giá trị tiêu chuẩn Student tra bảng ( tb) tra bảng tài liệu 13, với mức độ tin cậy thí nghiệm 0,95, số bậc tự Kb =54 ta tìm tb =1,68 So với giá trị tính tốn ta thấy hệ số t10; ; t2.0; ; t2.2 không thoả mãn tiêu chuẩn Student (4.20) theo 13, không bỏ hệ số để nhằm mục đích tìm giá trị tối ưu phần sau - Kiểm tra tính tương thích mơ hình: Giá trị tiêu chuẩn Fisher tính theo cơng thức (4.13): Ftt = 2,91, giá trị tiêu chuẩn Fisher tra bảng tài liệu [13], với bậc tư 1 = 12; 2 = 54;  =0,05 tìm đựơc Fb = 3,21, so sánh với giá trị tính tốn Ftt < Fb, mơ hình (4.19) coi tương thích - Kiểm tra khả làm việc mơ hình: hệ số đơn định (R 2) xác định theo cơng thức (4.14), sau tính tốn R = 0,868, mơ hình coi hữu ích sử dụng b) Hàm suất -Mơ hình hồi quy: 69 Ns =-316,49 + 9,78X1 – 0,055.X12 - 2,347.X2 + 0,005X1.X2 + 0,016.X22 (4.21) - Kiểm tra tính đồng phương sai: Giá trị chuẩn Kokhren tính theo công thức (4.10) Gtt = 0.147, với m = 27; n-1 = 2;  =0,05, tra bảng VII 13, ta tiêu chuẩn Kokhren : Gb = 0,264 So sánh với giá trị tính tốn ta Gtt = 0.157 < Gb = 0,264, phương sai thí nghiệm đồng -Kiểm tra mức ý nghĩa hệ số mơ hình tốn: t00 = 17; t10 3,2; t11 = 6; t20 = 3; t21 = 0,65; t22 = 3,5 Giá trị tiêu chuẩn Student tra bảng ( tb) tra bảng tài liệu 13, với mức độ tin cậy thí nghiệm 0,95, số bậc tự Kb =54 ta tìm tb =1,68 So với giá trị tính tốn ta thấy hệ số t21 không thoả mãn tiêu chuẩn Student (4.20) theo 13, khơng bỏ hệ số để nhằm mục đích tìm giá trị tối ưu phần sau - Kiểm tra tính tương thích mơ hình: Giá trị tiêu chuẩn Fisher tính theo cơng thức (4.13): Ftt = 2,37, giá trị tiêu chuẩn Fisher tra bảng tài liệu [13], với bậc tư 1 = 12; 2 = 54;  =0,05 tìm đựơc Fb = 3,21, so sánh với giá trị tính tốn Ftt < Fb, mơ hình (4.21) coi tương thích - Kiểm tra khả làm việc mơ hình: hệ số đơn định (R 2) xác định theo cơng thức (4.14), sau tính tốn R = 0,812, mơ hình coi hữu ích sử dụng 4.6.3.3 Chuyển phương trình hồi quy dạng thực Mơ hình (4.18) phương trình hồi quy dạng mã, để chuyển phương trình dạng thực thay giá trị X1; X2 biến ;  ; , theo công thức sau: Xi  đây: xi  xio xi X1 - Giá trị thực biến Xi Xio - Giá trị thực biến Xi mức “ ” (4 22) 70  xi - số gia biến Xi Từ (4.22) ta có: X1 =0,1. -5; X2 =0,2. - Thay giá trị X1; X2; vào (4.19) (4.21) sau tính tốn phương hồi quy dạng thực: Nr =255,3 - 6,97. + 0,042 + 1,42 + 0,001 + 0,016 (4.23) Ns =-1158,5-34,7 + 0,122 + 8,36 + 0,025 + 0,0732 (4.24) 4.7 Xác định giá trị tối ưu tham số ảnh hưởng 4.7.1 Lựa chọn phương pháp giải toán tối ưu Việc xác định giá trị   để hàm mục tiêu (4.23) đạt cực tiểu hàm (4.24) đạt cực đại, sử dụng phương pháp giải toán tối ưu đa mục tiêu công nghiệp rừng [5] Sau xác định hàm mục tiêu, hàm mục tiêu có thứ ngun khác nhau, tính chất cực trị khác Chúng tơi sử dụng phương pháp tìm lời giải tối ưu tổng quát có mặt nhiều hàm mục tiêu [5], nội dung phương pháp tóm tắt sau: - Chuyển hai hàm mục tiêu cực trị sau: + Lập hàm tỷ lệ: để hàm suất Ns  Max hàm Y= Nsmax- Ns Min + Hàm Y= Gmax- Ns Gmax giá trị suất lớn mong muốn - Xác định giá trị cực đại hàm mục tiêu: Nrmax; Ymax - Lập hàm tỷ lệ tối ưu: 1  Nr N max 2  Y ; Y max - Lập hàm tỷ lệ tối ưu tổng quát:  = 1+ 2 (4.25) (4.26) - Xác định giá trị   để tối ưu hàm tổng quát đạt giá trị cực tiểu - Thay giá trị   vào hàm tỷ lệ tối ưu 1; 2 - Nếu 1+ 2 = min giá trị   giá trị cực trị cần tìm - Thay   vào hàm Nr Ns tìm giá trị tối ưu hàm mục tiêu 71 - Nếu 1+ 2  min cần tính tốn lại 4.7.2 Xác định giá trị tối ưu máy băm cành thảm mục - Lập hàm tỷ lệ Y Y= =-216,49 + 9,78X1 – 0,055.X12 - 2,347.X2 + 0,005X1.X2 + 0,016.X22 - Lập hàm tỷ lệ tối ưu 1 1= 5,86 - 0,14X1+ 0.00078.X12+ 0,038.X2 - 0,00033.X22 (4.27) 2= -2,7 + 0,122X1 – 0,0006.X12 - 0,029.X2 - 0,0002.X22 (4.28) - Lập hàm tối ưu tổng quát   = 3,16 - 0,018X1= 0,00018 X12 + 0,009X2 + 0,00013.X22 (4.29) - Khảo sát hàm tối ưu tổng quát (4.29) Lấy đạo hàm riêng phương trình (4.29) theo biến X1 X2, hệ phương trình, giả hệ phương trình ta X1 = 3,64 X2 = -0,62 - Thay giá trị X1 = 3,64 X2 = -0,62 vào phương trình (4.29) ta thấy phương trình đạt cực tiểu - Thay X1 = 3,64 X2 = -0,62 vào phương trình 1và phương trình 2 ta có 1+ 2 = min , giá trị X1 = 3,64 X2 = -0,62 giá trị tối ưu hàm mục tiêu - Thay giá trị X1 = 3,64 ; X2 = -0,62 vào phương trình (4.22) ta tìm góc cắt góc mài sau: X1 =0,1. -5 3,6= 0,1. -5   = 86,4 độ X2 =0,2. -  - 0,6 = 0,2. -   = 31,9 độ - Như góc cắt dao băm  = 86,40 góc mài dao băm =31,90 cho chi phí lượng riêng nhỏ suất băm cao nhất, giá trị thơng số tối ưu máy băm cành thảm mục phâm bón cho sâm Ngọc Linh 72 4.8 Thực nghiệm máy băm với thông số tối ưu Sau xác định số thông số tối ưu máy băm, tiến chế tạo lắp ráp máy theo thơng số tối ưu, sau tiến hành thí nghiệm theo thơng số tối ưu Chúng tơi đo chi phí lượng riêng xác định suất máy kết thí nghiệm sau xử lý ghi bảng 4.4 Để so sách máy chế tạo theo thông số nghiên cứu với máy chế tạo theo thông số thiết kế, chúng tơi tiến hành thí nghiệm máy với thơng số theo nhà chế tạo, kết thí nghiệm sau xử ký nghị bảng 4.4 Bảng 4.3: Bảng so sánh kết khảo nghiệm máy tính tốn theo thông số tối ưu với máy theo thiết kế Giá trị theo TT Chỉ tiêu đánh giá so sánh thơng số tính tốn tối ưu Chi phí lượng riêng Năng suất 6,5Wh/g 72 Giá trị theo thơng số tính tốn thiết kế 15Wh/9 36 Nhận xét: Từ kết thu bảng 4.4, có nhận xét sau: - Chi phí lượng riêng máy băm theo thông số tối ưu nhỏ so với máy với thông số thiết kế - Năng suất máy băm theo thông số tối ưu lớn so với máy với thông số thiết kế Kết luận chương Từ kết nghiên cứu xác số thông số hợp lý máy băm cành thảm mục đến kết luận sau: Đã xây dựng mơ hình hồi qui thực nghiệm đa yếu tố hàm mục tiêu với tham số ảnh hưởng dạng mã: (4.19); (4.21) dạng thực (4.23); (4.24) áp dụng phương pháp giả toán tối ưu xác định thơng số tối ưu góc cắt là:  = 86,40 ; góc mài dao băm là;  =31,90; với 73 thông số tối ưu cho chi phí lượng riêng nhỏ suất lớn Đã so sánh chi phí lượng riêng suất máy với thơng số tính tốn tối ưu với máy với thơng số theo tính tốn thiết kế, kết so sánh cho thấy máy tính tốn theo thơng số tối ưu cho chi phí lượng riêng nhỏ suất băm cao 74 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Sau nghiên cứu xong đề tài, chúng tơi có rút số lết luận sau: Đề tài tiến hành nghiên cứu tính chất vật lý, học nguyên liệu để băm làm phân bón cho sâm Ngọc Linh, kết nghiên cứu thu cho thấy nguyên liệu cho vào băm loại tổng hợp cành, lá, cỏ rác, cành để có khối lượng thể tích, lý tính tương đương với gỗ nhóm VII, với tính chất lý làm sở cho việc tính tốn thơng số máy băm Ứng dụng ngun lý cắt gọt gỗ, lý thuyết tính tốn máy chế biến gỗ, đề tài xây dựng mơ hình tính tốn lực cắt, thiết lập cơng thức tính lực cắt (3.36), phân tích yếu tố ảnh hưởng đến lực cắt Bằng nghiên cứu thực nghiệm đề tài xác định hàm tương quan thông số ảnh hưởng đến suất băm chi phí lượng riêng dạng mã (4.19); (4.21) dạng thực (4.23); (4.24) đề tài xác định thông số hợp lý máy băm cành thảm mục làm phân bón cho sâm ngọc linh theo nuyên lý băm dạng trống góc cắt dao băm  = 86,40 ; góc mài dao băm là;  =31,90; với thơng số hợp lý máy cho suất lớn chi phí lượng riêng nhỏ Đề tài thiết lập cơng thức tính công suất cần thiết động dùng cho máy băm cành thảm mục (3.39), công thức làm sở khoa học cho việc tính tốn thiết kế máy băm cành thảm mục dạng trống băm Kiến nghị Do thời gian nghiên cứu có hạn, đề tài chưa có điều kiện nghiên cứu số thông số họp lý khác máy, để đề tài hoàn thiện cần tiếp tục nghiên cứu số nội dung sau: 75 Cần tiếp tục nghiên cứu thêm số thông số hợp lý khác bao gồm:, tốc độ vịng quay trống dao, đường kính trống dao, góc trước góc sau dao cắt, độ tù lưỡi cắt Cần tiếp tục nghiên cứu thêm số hàm mục tiêu khác rung động máy, chất lượng sản phẩm 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt 1.Vũ Khắc Bảy (2000), Toán kỹ thuật, Bài giảng cho cao học CGHLN KTG, Trường Đại học Lâm nghiệp, Hà Tây Bộ môn công nghệ chế biến gỗ (1976), Giáo trình gỗ, Nxb Nơng nghiệp, Hà Nội Nguyễn Văn Bỉ (1987), "Phương pháp lập giải tốn tối ưu cơng nghiệp rừng", Thông tin khoa học kỹ thuật Đại học Lâm nghiệp Nguyễn Văn Bỉ (1996)," Một số phương pháp tuyển chọn máy móc thiết bị khai thác lâm sản giới hố nơng thơn miền núi", Thơng tin khoa học Lâm nghiệp tr 42 - 45, ĐHLN Nguyễn Văn Bỉ (1997), "Giải toán tối ưu đa mục tiêu công nghiệp rừng", Thông tin khoa học Lâm nghiệp tr 42 - 47, Trường Đại học Lâm nghiệp Lê Văn Bình ( 2011), Nghiên cứu thơng số tối ưu xích cưa xăng để chặt hạ gỗ rừng tràm, Luận văn thạc sỹ Trường Đại học Lâm nghiệp Trần Chí Đức (1981), Thống kê tốn học, Nxb Nông nghiệp, Hà Nội Phạm Thượng Hàn (1994), Kỹ thuật đo lường đại lượng vật lý, tập I Nxb Giáo dục Đặng Thế Huy (1995), Phương pháp nghiên cứu khoa học khí Nơng nghiệp, Nxb Nông nghiệp, Hà Nội 10 Lê công Huỳnh (1995), Phương pháp nghiên cứu khoa học phần nghiên cứu thực nghiệm, Nxb Nơng nghiệp, Hà Nội 11 Dỗn Tư Huệ (1996) Khoa học gỗ, (bản Trung văn), Nxb Lâm nghiệp Trung Quốc, Bắc Kinh 77 12 Ngô Kim Khôi (1998), Thống kê tốn học Lâm nghiệp, Nxb Nơng nghiệp, Hà Nội 13 Phạm Văn Lang, Bạch Quốc Khang (1998), Cơ sở lý thuyết quy hoạch thực nghiệm ứng dụng kỹ thuật Nông nghiệp, Nxb Nông nghiệp, Hà Nội 14 Nguyễn Như Nam, Trần Thị Thanh, Máy gia công học nông sản thực phẩm, Nxb Giáo dục 15 Hoàng Nguyên (1980), Máy thiết bị gia công gỗ, tập I, Nxb Nông nghiệp, Hà Nội 16 Dương Văn Tài (2005), Nghiên cứu cưa xăng để chặt hạ số loại tre có thân mọc cụm miền Bắc Việt Nam, Luận án tiến sỹ kỹ thuật, Viện khoa học Lâm nghiệp, Hà Nội 17 Dương Văn Tài (2000), Nghiên cứu tuyển chọn số loại cưa xăng chặt hạ gỗ rừng trồng Việt Nam, Luận văn thạc sỹ khoa học kỹ thuật trường Đại học Lâm nghiệp 18 Lê Xuân Tình (1998), Khoa học gỗ, Nxb Nông nghiệp, Hà Nội 19 Trịnh Hữu Trọng, Nguyễn Kim, Ngô Văn Chỉnh, Trần Mỹ Thắng, Nguyễn Văn Quân, Dương Văn Tài (2001), Khai thác lâm sản, Nxb Nông nghiệp, Hà Nội 20 Nguyễn Hải Tuất, Ngô Kim Khôi (1996), Xử lý thống kê kết nghiên cứu thực nghiệm máy vi tính, Nxb Nơng nghiệp, Hà Nội ... ? ?Nghiên cứu xác định số thông số hợp lý của máy băm thảm mục làm phân bón cho sâm ngọc linh" Mục tiêu nghiên cứu Xuất phát từ lý thực đề tài nêu đặt mục tiêu nghiên cứu là: Xác định các thông. .. thơng số hợp lý máy băm 4.2 Nghiên cứu thực nghiệm Nghiên cứu thực nghiệm để xác định suất chi phí lượng riêng trình băm thảm mục Từ kết làm sở để xác định số thông số hợp lý máy băm, nội dung nghiên. .. tổng hợp đối tượng để nghiên cứu tính tốn xác định thơng số hợp lý máy băm cành thảm mục làm phân bón cho sâm ngọc linh 2.1.2 Tính chất vật lý nguyên liệu dùng để sản xuất phân bón sâm: 2.1.2.1 Xác