Luận văn thạc sĩ nghiên cứu máy tạo hố trồng cây trên đất dốc

MỞ 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 B ắc Sơn La, Lai Châu, Điện Biên, Hà Giang số tỉnh Bắc Trung Bộ Thanh Hố, Nghệ An, Quảng Bình, Quảng Trị… Diện tích đất trống đồi núi trọc chủ yếu nằm lưu vực đầu nguồn sông l ớn 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 ệt 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 tri ển 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 cu ốc) 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 h ố để làm đất trồng rừng bước đầu cho suất, chất lượng tốt thiết bị có ph ạm vi hoạt động hạn chế, hoạt động nơi địa hình phẳng mà khơng s dụng nơi có độ dốc cao> 25 , núi cao, đất bị bạc màu, lý c 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 ch ọn 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 c ứu 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 ch ỉ giới hạn nội dung sau: 3.1 Thiết bị nghiên cứu: Đề tài không nghiên c ứu phần động máy mà tập trung giải tồn máy khoan hố sử dụng là: Nguyên lý c 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 c ứu tất loại đất trồng rừng Việt Nam, không nghiên cứu độ dốc khác mà ch ỉ 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 0 thác đội dốc trung bình từ 30 ÷ 45 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 B ắc 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 t ập 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 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 trình cắt đất để tạo hố trồng - Lập cơng thức tính lực cản cắt, khảo sát thông s ố 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 thơng số phận cắt đất - Xây dựng mô 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 s ố 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 C ỨU 1.1 Tổng quan tình hình trồng rừng di ện 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 tri ệu đất trống đồi núi tr ọc Trong khoảng triệu núi cao khó khăn cho việc trồng cây, cịn l ại triệu có th ể trồng Ngoài ra, hàng năm nước ta hàng trăm ngàn cháy r ừng, đốt nương làm rẫy, khai thác Lâm s ản 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 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 ch ống bão lụt, giảm thiểu biến đổi khí hậu, phục vụ nhu cầu cần thiết cho sống - Cần phải nghiên cứu tạo cơng 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 v ề phủ xanh đất trống đồi núi trọc thời gian tới 1.2 Khái quát v ề tình hình nghiên cứu s 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 c ứu 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 nghi ệp Ưu điểm thiết bị suất cao, kích thước hố đào tốt đạt yêu cầu kỹ thuật Nhược điểm thiết bị ch ỉ sử dụng nơi địa hình phẳng, cịn nh ững nơi có địa hình dốc tỉnh vùng núi phía B ắc nước ta không th ể 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 th ể hoạt động nhà khoa học Đức, Nhật, nghiên c ứu 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 có th ể 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 h ợp 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, khơng phù h ợp với điều kiện địa hình Việt Nam Theo tài liệu [50] Trường Đại Học Lâm Nghiệp Nam Kinh – Trung Quốc nghiên c ứu 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 c ứu 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 ch ất 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 công trình nghiên cứu [43] khoa Cơ điện Trường Đại Học Nam Ninh – Trung Quốc nghiê n cứu tạo loại mũi khoan lắp sau liên h ợp máy v ới nguồn động lực máy kéo lâm nghi ệp Loại mũi khoan cho kích thước hố (50x50x50)cm thành h ố không bị miết chặt Kết qủa nghiên cứu cho thấy loại mũi khoan tiêu hao công su ất lớn nên sử dụng cho loại thiết bị có nguồn động lực lớn Theo kết nghiên c ứu hãng Little Beaver hãng Dolkem nghiên c ứu đưa vào sử dụng nhiều dạng mũi khoan hố khác nhau, sử dụng cho loại thiết bị khác Kết nghiên c ứu 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 h ố sau khoan không đạt yêu c ầu kỹ thuật (loại lớn có đường kính 20 cm) Loại mũi khoan ch ỉ 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 h ợp với mũi khoan cơng trình xây dựng mà khơng phù h ợp khoan hố trồng (hình 1.4) TT Loại lưỡi khoan Phạm vi ứng dụng Lưỡi khoan tiêu chuẩn, dùng cho đất sét đất cát Loại dao cắt thay 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 d ạng dao cắt hãng Bobcat dùng cho khoan h ố 10 Theo kết nghiên cứu tài liệu [43]; [47]; [50], Mỹ, Trung Quốc Nga nghiên c ứu thiết kế chế tạo số loại máy khoan hố trồng lắp sau máy kéo bánh xích, bánh bơm với dẫn động thuỷ lực học Thiết bị sử dụng nơi có địa hình phẳng độ dốc < 150 Kết nghiên cứu cho thấy chưa có loại máy khoan hố cầm tay sử dụng phù hợp nơi có địa hình dốc Tóm l ại: Việc nghiên cứu áp d ụng thiết bị tạo hố trồng để giới hoá trồng rừng nhiều Nước giới nghiên cứu, nhiều Nhà khoa học nghiên cứu Các thiết bị khơng ngừng hồn thiện áp dụng rộng rãi Tuy nhiên nghiên c ứu giải tạo hố trồng địa hình phẳng, độ dốc < 15 Còn nơi đất dốc, địa hình núi cao, đất cứng kết cịn h ạn chế, cịn nhi ều tồn tại, chưa áp dụng rộng rãi 1.3 Tình hình nghiên cứu s dụng thiết bị tạo hố trồng Việt Nam Cơ giới hoá khâu làm đất trồng rừng nói chung giới hố khâu tạo hố trồng Việt nam nói riêng nhà quản lý, nhà lãnh đạo, nhà khoa học quan tâm Song kết thu r ất hạn chế cụ thể: Năm 1967 Việt Nam nhập hàng trăm máy khoan hố trồng Đức máy ES-35B Winman Tiệp Khắc để khảo nghiệm áp d ụng Quảng Ninh Phú Th ọ Kết khảo nghiệm cho thấy loại thiết bị khô ng áp dụng vào sản xuất đièu kiện địa hình Việt Nam Năm 1970 Việt Nam nhập loại thiết bị Thụy Điển có tên gọi PUTY để giới hoá khâu tạo hố trồng Kết khảo nghiệm cho thấy loại thiết bị không áp d ụng với điều kiện địa hình Việt Nam Năm 1976 Khoa giới trồng rừng thuộc Viện công nghiệp rừng nghiên cứu cải tiến số thiết bị tạo hố trồng Kết nghiên cứu chưa áp dụng vào thực tế sản xuất [23] Theo tài liệu [24] năm 1976- 1980 Khoa giới trồng rừng thuộc Viện Cơng nghi ệp rừng có nh ững nghiên cứu: Cải tiến lưỡi khoan dạng xoắn ốc, mục 75 4.9.8.3 Kết thí nghiệm đa yếu tố a) Tiến hành thí nghiệm thăm dị Để kiểm tra kết đo có tuân theo qui luật phân bố chuẩn hay không c ũng để xác định số lần lặp lại tối thiểu cho thí nghiệm chúng tơi tiến hành 30 thí nghiệm thăm mức sở (0; 0; 0), thay kết thí nghiệm vào cơng th ức, xác định tiêu Person  Person tra bảng b = 21 nhận thấy  tt tt = 14,836, so sánh  tt với tiêu chuẩn < b số đo thí nghiệm tuân theo giả thuyết luật phân bố chuẩn tính số lần lặp lại cho thí nghiệm theo cơng thức (4.5), xác định m =2,92 lấy m =3 b) Kết thí nghiệm theo ma trận l ập Kết thí nghiệm ghi phần phục lục (19), sử dụng phần mềm chương trình xử lý số liệu thực nghiệm Sau tính tốn kết sau: -Mơ hình hồi qui: Phương trình hồi qui dạng mã: Nr = 2,12 - 0,265 x1 - 0,162 x1 + 0,129x2 – 0,06 x1x2 + 0,092 x2 0,063x3x1 + 0,002x2x3 + 0,025x3 2 + 0,022x3 – + 0,024x4 + 0,078x1x4 + 0,045x2x4 - 0,075x3x4 + 0,089 x4 - Kiểm tra tính đồng phương sai: (4.16) Giá trị chuẩn Kokhren tính theo cơng thức (4.7) Gtt = 0.13, với m = 27; n-1 = 2;  =0,05, tra bảng VIII 25, ta tiêu chuẩn Kokhren : Gb = 0,264 So sánh với giá trị tính tốn ta Gtt = 0.072 < Gb = 0,264, phương sai thí nghiệm đồng - Kiểm tra mức ý nghĩa hệ số mô hình tốn: Theo tiêu chuẩn Student, hệ số mơ hình có ảnh hưởng đáng kể đến đại lượng nghiên cứu thoả mãn điều kiện:  tij  tb ij =  0,4  đây: tb - hệ số tra bảng theo bậc tự độ tin cậy thí nghiệm (4.17) 76 tij - hệ số tính ứng với hệ số bij mơ hình hồi qui, giá trị tính tốn tiêu chuẩn Student cho hệ số sau: t t00 = 34,7; t10 = -8,67; t11 = - 3,53; t20 = 4,22; t21 = - 1,13; t22 = 2,00; 30 = 0,70; t31 = - 1,18; t32 = 0,04; t33 = 0,55; t40 = 0,79; t41 = 1,46; t42 = 0,85; 43 = - 1,41; t44 = 1,946; Giá trị tiêu chuẩn Student tra bảng ( tb) tra bảng tài liệu 25, với mức t 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 b10; b11; b2.1; b3.1; b3.2; b3.3 ;b4.0; b4.1; b4.2 b4.3; không tho ả mãn tiêu chu ẩn Student (4.17) theo 25, không b ỏ 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 (4.10): F tt = 5,5, giá trị tiêu chuẩn Fisher tra bảng tài liệu [25], với bậc tư 1 = 12; 2 = 54;  =0,05 tìm đựơc Fb = 19,2, so sánh với giá trị tính tốn Ftt < Fb, mơ hình (4.16) coi tương thích - Kiểm tra khả làm việc mơ hình: hệ số đơn định (R ) xác định theo cơng thức (4.11), sau tính tốn R2 = 0,827, mơ hình coi hữu ích sử dụng - Chuyển phương trình hồi qui dạng thực: Thay giá tr ị: x1= R0 15 l 10 ; x = 5 ; x3 = m  60 15 ; x =  25 10 Vào phương trình (4.16) Sau biến đổi ta phương trình hồi qui dạng thực Nr = - 0,0359.l + 0,1768R + 1,335 + 0,01296m – 0,00648 R – 0,0024Rl + 2 0,00368l - 0,00084Rm + 0,00002667lm + 0,0001m + 0,00156 Rδ + 0,0009lδ – 0,0005mδ + 0,0098δ – 0,0445δ (4.18) c) Xác định giá trị tối ưu tham số ảnh hưởng Đạo hàm riêng phương trình hồi qui dạng thực theo (4.18) biến R, l, m, δ, cho không ta hệ phương trình sau: 77 0,884  0, 0648 R 0, 012l  0, 0042m 0, 0078   0,1795 0, 012 R 0, 0368l 0, 000133m 0, 0045   0,1945  0, 0126 R 0, 0004l  0, 0033m 0, 0075   0, 445 0,156 R 0, 009l 0, 005m 0, 0178  Sử dụng phần mềm toán học để giải hệ ta nghiệm sau: R = 12,667; l = 6,38; m = 34,7; δ = 20,419 Thay giá tr ị vào phương trình hồi qui ( 4.18) ta tìm giá trị làm chi phí lượng riêng nhỏ Nr = 1767,7 w/m Như giá trị tối ưu thông số đầu vào là: - Bán kính đĩa thép R = 12,667cm; - Chiều dài dao cắt l = 6,38 cm; - Trọng lượng dao cắt m = 34,7g; - Góc c lưỡi cắt δ = 20,419 - Chi phí lượng riêng Nr = 1767,7 w/m Các thông s ố khoa học để chế tạo thiết bị để tiến hành khảo nghiệm ngồi thực tế 4.10 Xác định cơng suất động lựa chọn loại động làm nguồn động lực cho máy tạo hố 4.10.1 Xác định công suất động Công su ất động tính theo cơng thức (3.53) trường hợp lắp dao cắt với kích thước hệ thống cắt đất tính tốn trên, tính cho trường hợp có dao cắt làm việc, với khối lượng tập trung 3/4 l Công suất động tính sau: Ndc = 9/16( R-l) m  ( R+l)  (4.19) Thay số vào cô ng thức (4.19) ta : Ndc = 2,68 Kw Công su ất thực động : Nđc = K.Ndc K : - hệ số dự trữ Vậy Nđc = 2,68X 1,2 = 3,216 Kw 78 4.10.2 Lựa chọn loại động Do điều kiện rừng nước ta chủ yếu đồi núi có độ dốc tương đối lớn, điều kiện địa hình phức tạp Để thuận tiện cho việc giới hóa trồng rừng giảm bớt nặng nhọc cho người lao động việc tạo hố trồng địa hình dốc, đạt hiệu cao trình làm việc máy ta nên chọn động có cơng suất lớn, trọng lượng nhẹ Qua q trình nghiên cứu chúng tơi chọn động động máy cắt bê tơ ng động có cơng suất lớn, trọng lượng nhẹ, độ rung nằm giới hạn cho phép, phù h ợp nơi có địa hình phức tạp Căn vào thông s ố kỹ thuật số loại máy cắt bê tông hi ện sử dụng Việt Nam, thấy loại máy cắt bê tông Pa rtner Thụy Điển động phù hợp Do vậy, chọn loại động làm nguồn động lực để khảo nghiệm máy tạo hố trồng đất dốc mà Đề tài nghiên c ứu Thông s ố động là:  Trọng lượng động là: 6,5 Kg  Công su ất động là: 3,4 kW  Số vòng quay t ối đa là: 9000 vòng/ phút  Tiếng ồn là: 101 dB  Độ rung là: 6,5 m/s 79 Chương THỬ NGHIỆM THIẾT BỊ TẠO HỐ TRỒNG CÂY TRÊN ĐẤT DỐC Nội dung chương trình bày kết xác định số thông số thiết kế, chế tạo máy tạo hố trồng áp dụng kết nghiên cứu đề tài Xác định số tiêu kinh tế, kỹ thuật thử nghiệm thiết bị trường, để từ kh ẳng định thiết bị áp dụng vào sản xuất 5.1 Thông s ố kỹ thuật máy tạo hố trồng đất dốc Sau xác định thô ng số tối ưu hệ thống cắt đất, xác định cô ng suất động lựa chọn loại động hợp lý , chúng tô i tiến hành chế tạo theo thô ng số nghiên cứu chương Thiết bị sau thiết kế chế tạo thể hình 5.1 Hình 5.1 Máy tạo hố trồng thiết kế chế tạo Sau chế tạo xong chúng tô i xác định thô ng số kỹ thuật thiết bị sau: - Loại động cơ: máy cắt bê tô ng Partner Thuỷ Điển; - Trọng lượng toàn máy 9,5 kg; - Tốc độ quay đĩa thép 7000 vòng / phút - Bán kính đĩa thép : R = 0,126 m - Chiều dài dao cắt : l = 0,0638 m - Khối lượng dao cắt: m = 0,0347kg 80 - Số lượng dao cắt : ; - Góc cắt δ = 20,4 - Góc sau α = 0 - Góc mài β = 15,4 5.2 Địa điểm rừng nơi thử nghiệm Để đánh giá khả làm việc thiết bị xác định số tiêu kinh tế, kỹ thuật thiết bị chúng tơ i chọn địa hình nơi khảo nghiệm vị trí sau: - Địa hình thử nghiệm nơi đất cứng: Để đánh giá khả cắt đất tạo hố thiết bị nơi đất cứng chúng tô i chọn địa điểm thử nghiệm Sân tập lái máy kéo đỉnh núi Luốt - Trường Đại Học Lâm Nghiệp ( Hình 5.2) Với đất nguyên thổ ô tô máy kéo đầm lèn, độ ẩm đất khảo nghiệm 20%, đất lẫn Sỏi đá, phẳng khơ ng có cỏ rác Hình 5.2 Địa hình nơi thử nghiệm đất cứng - Địa hình thử nghiệm nơi đất cứng trung bình: chúng tơ i chọn nơi khảo nghiệm khu rừng thực nghiệm Trường Đại Học Lâm Nghiệp.( Hình 5.3) Trong điều kiện đất có nhiều rễ cây, bụi, độ ẩm đất lúc khảo nghiệm 25%, địa hình dốc 15 , đất thịt lẫn sỏi 81 Hình 5.3 Địa hình thử nghiệm với loại đất cứng trung bình, có thực bì 5.3 Thử nghiệm máy tạo hố trồng Đề tài nghiên c ứu Khi tiến hành thử nghiệm chúng tô i đo xác định thô ng số sau: Đo thời gian tạo hố ( từ lúc bắt đầu đến lúc đào xong), đo thời gian di chuyển từ hố sang hố khác, đo kích thước hố sau đào, xác định độ nhỏ mịn đất sau đào, độ miết chặt thành hố Thời gian đo đồng hồ bấm giây, đo kích thước thước mét Phương pháp khảo nghiệm máy tạo hố trồng tiến hành khảo nghiệm máy Lâm nghiệp chuyên dùng , áp dụng vào trường hợp chúng tô i tiếnh 30 thí nghiệm, kết thử nghiệm trình bày ỏ phụ lục 20, 21, số liệu thử nghiệm xử lý theo phương pháp thống kê toán học [11] Sau xử lý số liệu, kết thử nghiệm trình bày bảng 5.1 Quá trình thử nghiệm thể hình 5.4 82 STT Bảng 5.1 Kết thử nghiệm máy tạo hố trồng dạng búa Loại đất Kích thước hố (cm) Độ ẩm đất (%) Độ chặt đất Đất thịt + sỏi đá ( Ơ tơ , máy kéo đầm lèn) 30x30x30 20 Rất chặt 142 Đất thịt + Sỏi đá+ cỏ, rễ 30x30x30 27 Chặt 94 11 Chi phí thời gian đào xong hố Thời gian Thời gian đào (s) di chuyển máy (s) Hình 5.4 Thực nghiệm đào h ố trồng 5.4 Tính tốn số tiêu kỹ thuật máy tạo hố trồng 5.4.1 Tính suất tạo hố Từ kết thực nghiệm bảng 5.1, suất tạo hố trung bình đồng với đặc điểm điều kiện địa hình tình hình lý đất trình bày mục 5.2, tính theo ng thức sau: 83 Nh = 3600/tck (5.1) Trong : Nh – Năng suất tạo hố giờ, hố/giờ tck – Chu kỳ thời gian đào xong hố giây/ hố tck = tx + td (5.2) đây: tx - thời gian đào xong hố td - thời gian di chuyển từ hố đến hố khác (s) Thay giá trị bảng 5.1 vào cô ng thức (5.1) (5.2) Xác định suất đào hố trồng sau: - Loại đất cứng: Nh = 3600/ 149 = 24 hố / - Loại đất trung bình, có cỏ, rễ cây: Nh = 3600/105 = 34 hố Như vậy: Đối với đất cứng suất đào hố 24 hố/giờ; đất trung bình suất đào hố 34 hố /giờ 5.4.2 Chất lượng hố sau đào Sau đào xong chúng tô i đánh giá chất lượng hố đào sau: - Kích thước thực hố dài 35cm; rộng 35cm; sâu 30cm - Đáy hố vát; - Khô ng bị miết thành hố; - Đất khô ng nhỏ mịn, đất tơi xốp thuận lợi cho việc trồng cây; - Đất đưa lên miệng hố 80%, 20 % nằm lại đáy hố 5.5 Đánh giá ưu điểm máy đào h ố trồng dạng búa Sau thử nghiệm ngồi thực tế chúng tơ i thấy máy có số ưu điểm sau: - Cắt rễ cây: Trong qú a trình đào gặp rễ máy cắt, mà khơ ng bị q tải ( Hình ảnh thể phụ lục 24) Đối với máy khoan hố cầm tay gặp rễ máy khô ng thể làm việc mà phải di chuyển máy đến chỗ khác - Đào hố nơi có cỏ rác, bụi: Đối với máy khoan cầm tay trước khoan phải dọn thực bì cỏ rác khơ ng bị qn vào mũi khoan 84 khô ng thể khoan Đối với máy đào hố dạng búa khô ng phải dọn cỏ rác mà đào hố ( hình ảnh phụ lục 24) - Đào hố nơi đất cứng, đất lẫn đá: Đối với nơi đất cứng, đất có nhiều sỏi đá phương pháp đào hố phương pháp khoan, thủ cô ng khó thực hiện, cịn máy tạo hố dạng búa hoàn toàn thực - Thiết bị gọn nhẹ, cấu tạo đơn giản, dễ di chuyển địa hình đất dốc - Dễ sử dụng vận hành: Khi sử dụng khô ng phải tốn lực ấn xuống mà máy tự ăn vào đất trọng lượng máy, dùng máy khoan hố cầm tay phải tốn nhiều sức lực để ấn mũi khoan xuống - Năng suất đào hố cao thủ ng: Đối với đất cứng trung bình đào thủ ng suất trung bình 20 hố/giờ; đất cứng nhiều sỏi đá nang suất đào thủ cô ng khoảng 10 hố/ Như vậy, đất cứng trung bình suất lón gấp 1,7 lần thủ ng, cịn với đất cứng suất gấp 2,4 lần thủ ng - Vốn đầu tư thiết bị nhỏ, dễ chế tạo nước: Do cấu tạo thiết bị đơn giản, nên dễ chế tạo ( Khô ng phải chế tạo hộp giảm tốc) - Tồn lớn thiết bị rung động thiết bị lớn, song tồn hồn tồn khắc phục giải pháp chống rung sử dụng lo xo đệm cao su 85 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ Kết luận Trên sở nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm máy tạo hố trồng đất dốc chúng tô i đạt số kết sau: Thiết bị tạo hố trồng đất dốc chúng tô i đề xuất, thiết kế chế tạo thiết bị đào hố kiểu chưa có Việt Nam, phù hợp với điều kiện địa hình đất dốc, đất cứng, đất có nhiều rễ cây, sỏi đá Thiết bị gọn nhẹ, cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo, sử dụng, vốn đầu tư thấp phù hợp với sở sản xuất lâm nghiệp Việt Nam Bằng nghiên cứu lý thuyết va chạm phân tích tượng học xẩy trình cắt đất dạng búa ; xây dựng sơ đồ động học động lực học dao cắt dạng búa , từ thiết lập ng thức tính xung lượng va chạm dao cắt theo ng thức (3.3), lực cắt tính theo cô ng thức (3.10) Đã khảo sát phụ thuộc yếu tố đến lực cắt, kết khảo sát cho thấy đường kính đĩa thép tăng lên khối lượng dao cắt tăng lên chiều dài dao cắt giảm thì lực cắt tăng lên Những kết nghiên cứu lý thuyết áp dụng tính tốn hệ thống cắt đất dạng búa Bằng nghiên cứu khoa học cắt gọt gỗ, đề tài xây d ựng sơ đồ lực tác dụng đất lên ph ần tử dao cắt, thiết lập cơng thức tính lực tác dụng đất lên dao cắt công thức ( 3.31) Đã khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến lực cản cắt, kết khảo sát cho thấy góc cắt δ từ 20 đến 250 cho lực cản cắt nhỏ Trên sở mơ hình tính toán rung động máy tạo hố trồng cho thấy lực kích động gây rung sinh xung lượng va chạm xác định hàm tu ần hồn Đề tài thiết lập phương trình vi phân dao động hệ v ới nghiệm , đề xuất giải pháp chống rung cho máy lò xo đệm cao su Bằng nghiên cứu thực nghiệm xác định chi phí lượng riêng số dạng tạo hố khác nhau, kết thực nghiệm cho thấy chi phí lượng riêng cắt dạng búa nhỏ khoảng 10 lần dạng cắt khác Đề tài 86 dùng thực nghiệm để kiểm chứng mơ hình tính tốn theo lý thuyết, kết thực nghiệm cho thấy tn theo quy luật mơ hình lý thuyết lập Do lực cắt tính theo mơ hình lý thuyết tin cậy Đã xây dựng cô ng thức thực nghiệm xác định chi phí lượng riêng máy tạo hố trồng đất dốc Cô ng thức (4.16) Đã xác định thô ng số tối ưu hệ thống cắt đất : R = 12,6 cm; l = 6,38 cm; m = 34,7 g; δ = 20,4 , xác định cô ng suất cần thiết động 3,216Kw Kết thử nghiệm máy tạo hố trồng thực địa xác định số tiêu kinh tế kỹ thuật suất đào hố, chất lượng hố Kết thử nghiệm cho thấy suất đào hố đất cứng 24 hố /giờ, đất cứng trung bình 34 hố /giờ cao từ 1,7 đến 2,4 lần so với đào thủ cô ng Chất lượng hố đạt yêu cầu kỹ thuật, cắt rễ cây, thiết bị gọn nhẹ dễ di chuyển địa hình dốc Kiến nghị Do thời gian nghiên cứu có hạn, vấn đề nghiên cứu đề tài rộng nên đề tài tập trung nghiên cứu nguyên lý làm việc thiết bị, để hoàn thiện cần tiếp tục nghiên cứu số nội dung sau: Nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm xác định gia tốc rung máy, từ xác định độ cứng cần thiết liên kết khung máy tay người điều khiển, thiết kế hệ thống giảm rung để độ rung máy giảm đến mức thấp Trong trình cắt đất lưỡi cắt nhanh bị mài mịn , ốc nối đĩa thép với dao chịu lực cắt lớn Do vậy, cần nghiên cứu tiếp tính mài mịn lưỡi cắt, tín tốn bền cho ốc, chọn vật liệu làm lưỡi cắt cho phù hợp với nhiều loại đất khác Cần nghiên cứu tối ưu hoá số phận máy như: bao che đất, vận tốc cắt, bề rộng lưỡi cắt, số lượng lưỡi cắt Cần phải thí nghiệm thiết bị nhiều loại đất khác nhau, nhiều loại địa hình khác để đánh giá ưu nhược điểm thiết bị, từ có giải pháp hồn thiện thiết bị 87 TÀI LI ỆU THAM KHẢO Ban đạo kiểm kê rừng(1999); Báo cáo kết tổng kiểm kê rừng toàn quốc theo thị 286 TTg ngày 2/5/1997 Thủ tướng phủ Ban đạo kiểm kê rừng (2005); Kết chương trình điều tra đánh giá theo dõi di ễn biến tài nguyên r ừng tồn quốc Ban tư tưởng văn hố trung ương (1996); Chiến lược cơng nghiệp hố, đại hố đất nước cách m ạng khoa học công nnghệ NXB trị quốc gia Bộ nơng nghiệp phát tri ển nông thôn (1998); Đề án tổ chưc thực dự án triệu rừng 1998-2010 Hà Nội Bộ Lâm Nghiêp (1995); Lâm nghi ệp Việt Nam, NXB Nông nnghiệp Hà Nội Bộ lâm Nghiệp (1993); Quy phạm giải pháp kỹ thuật lâm sinh áp dụng cho rừng sản xuất gỗ tre nứa (QPN-14-92) NXB Nông nghi ệp Hà Nội Bộ nông nghiệp phát triển nông thôn (2001) Chiến lược phát triển lâm nghiệp giai đoạn 2001-2010 Vũ Khắc Bảy ( 2005) Toán kỹ thuật, giảng cao học máy thiết bị giới Nguyễn Văn Bỉ (1997) gải toán t ối ưu đa mục tiêu công nghi ệp rừng, thông tin kh oa học lâm nghiệp 10 Hoàng Hữu Đao (2000), nghiên cứu ảnh hưởng thơng số hình học lưỡi khoan đến tiêu hao cơng su ất độ nén chặt hố, luận văn thạc sỹ lâm nghiệp 11 Trần Chí Đức(1981) Thống kê tốn h ọc, NXB Nơng nghiệp Hà Nội 12 Phạm Quý Đôn (1996), nghiên cứu khả sử dụng số thiết bị thông dụng Việt Nam để làm đất trồng rừng sườn dốc đồi trọc Miền Bắc Việt Nam, luận án tiến sỹ khoa học kỹ thuật Viện khoa học Lâm Nghiệp 13 Fran Holzweibig, Hans Dréig(2001), động lực học máy, NXB khoa học kỹ thuật Hà Nội 14 Phạm Thượng Hàn (1994), kỹ thuật đo lượng đại lượng vật lý tập I NXB giáo dục 15 Trần Cơng Hồn, Nguyễn Vĩnh Thảo, Nguyễn Nhật Chiêu, Nguyễn Thanh Quế, Vũ Nguyên Huy (1992) Công c ụ máy lâm nghi ệp, Trường đại học Lâm Nghiệp 16 Đặng Thế Huy(1995) phương pháp nghiên cứu khoa học khí nơng nghiệp, NXB Nông nghi ệp Hà Nội 88 17 Đặng Thế Huy( 1995) số vấn đề học giải tích học máy, NXB Nơng nghiệp Hà Nội 18 Lê Công Hu ỳnh (1995) phương pháp nghiên cứu khoa học phần nghiên cứu thực nghiệm NXB Nông nghiệp Hà Nội 19 Hà Huy Khải, Đỗ Đình Sâm,Đỗ Thanh Hoa(1992) Đất lâm nghiệp NXB Nông nghiệp Hà Nội 20 Nguyễn Văn Khang (1998) Dao động kỹ thuật, NXB khoa học kỹ thuật Hà Nội 21 Nguyễn Văn Khang, Đỗ Sanh, Thiệu Quốc Lợi, Nguyễn Sỹ(1990), Dao động bảo hộ lao động, Viện nghiên cứu kỹ thuật bảo hộ lao động Hà Nội 22 Ngô Kim Khôi(1998) Th ống kê tốn học Lâm nghiệp, NXB Nơng nghiệp Hà Nội 23 Khoa giới trồng rừng(1975) cải tiến số thiết bị đào hố trồng rừng , Viện công nghi ệp rừng Hà Nội 24 Khoa giới trồng rừng(1976) Tổng kết khoa học kỹ thuật giới hoá trồng rừng, Bộ lâm nghiệp 25 Phạm Văn Lang, Bạch Quốc Khang(1998) sở lý thuyết quy hoạch thực nghiệm ứng dụng kỹ thuật Nông nghiệp, NXB Hà Nội 26 Triệu Quốc Lợi(1992) Một số vấn đề chống rung cho người Việt Nam, luận án PTS khoa học kỹ thuật 27 Nguyễn Văn Muốn, Nguyễn Viết Lầu(1999) Máy canh tác nơng nghiệp NXB giáo dục 28 Hồng Ngun(1980) Máy thi ết bị gia công gỗ tập I, NXB Nông nghiệp Hà Nội 29 Lê Tấn Quỳnh, Nguyễn Quang, Đất vật liệu xây dựng, NXB Nông nghiệp Hà Nội 30 Lê Tấn Quỳnh (2006) Báo cáo kết đề tài cấp nhà nước “ Nghiên cứu lựa chọn công nghệ hệ thống thiết bị giới hố khâu làm đất, trồng chăm sóc rừng khai thác g ỗ” Bộ khoa học công nghệ 31 Nguyễn Sỹ, Triệu Quốc Lộc( 1996) Tiếng ồn rung động sản xuất, Viện bảo hộ lao động 32 Dương Văn Tài( 2005), Nghiên cứu sử dụng cưa xăng để chặt hạ số loại tre thuộc chi Den drocalams miền Bắc Việt Nam Luận án tiến sỹ khoa học 33 Dương Văn Tài(2007), Nghiên cứu khảo nghiệm cải tiến thiết bị chữa cháy sử dụng đất cát, khơng khí nước dạng sương Đề tài nghiên c ứu cấp Bộ 34 Bùi Thế Tân, Trần Vũ Thiệu(1980) phương pháp tốiưu hố NXB giao thơng vận tải Hà Nội 89 35 Đào Quy Triệu (1994) Phương pháp quy hoạch thực nghiệm cực tiểu tối ưu hố q trình kỹ thuật hệ phức tạp, Bài giảng cao học nghiên cứu sinh Trường đại học Nơng nghiệp Hà Nội 36 Bùi Minh Trí( 1995) Tối ưu hoá, Đại học Bách khoa Hà Nội 37 Đồn Văn Thu(1996) Nghiên cứu số tính chất sử dụng liên hợp máy cày làm đất trồng rừng tỉnh Vĩnh Phúc, luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Trường Đại Học Nông Nghiệp I Hà Nội 38 Turichin(1970) Đo đại lượng không điện điện, Lênirgat 39 Nơng Văn Vìn(1999) Hệ thống máy làm đất, giảng cao học giới hoá lâm nghiệp khai thác g ỗ Trường Đại Học Lâm Nghiệp 40 N.A Xưlôvich(1987) Cơ học đất, NXB Nông Nghiệp Hà Nội 41 Nguyễn Hải Tuất, Ngô Kim Khôi(1996) xử lý thống kê kết nghiên cứu thực nghiệm máy tính , NXB Nơng nghi ệp Hà Nội 42 Trần Đình Tuyển (2007), Thiết kế lưỡi khoan hố trồng cây, đề tài nghiên c ứu cấp trường, Trường đại học Lâm nghiệp 43 Châu Hồng Thuần(1981) Cơ sở tính tốn máy lâm nghiệp, NXB Lâm nghiệp Trung Quốc , Bắc Kinh 44 Thủ tướng phủ (1996) Mục tiêu, sách, tổ chức thực dự án trồng triệu rừng 45.Viện điện chế biến nông sản(1996) kết nghiên cứu điện Nông nghiệp chế biến nông sản 1991-1995, NXB Nông nghi ệp Hà Nội 46 Bvewer.R(1979) Principes of Ecology, Philiphia 47 Kram mer N.H(1983) Water Relation of plents, New York 48 Lis.Z(1989) Watershed protechtion forest, Biejing 49 Zhou.T.G(1989) Benefit of forest Beijing 50 Shi j.S(1989) Reprodution of forest resouree mannuagement, BeJing 51 Papalambros, P.Y.and Wilde DJ (2000) Principles of optimal Disign Modeling and compubatim, Cambridge University press, Cambridge ... làm đất trồng rừng Từ lý ch ọn 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 c ứu là: Máy tạo hố trồng đất dốc. .. thuật máy tạo hố trồng đất dốc, làm tài liệu tham khảo cho q trình tính tốn thiết kế cải tiến thiết bị khoan hố nói chung việc thực Đề tài ? ?Nghiên cứu máy tạo hố tạo hố trồng đất dốc “ mà luận văn. .. sinh để tạo hố trồng đất dốc - Yêu cầu kích thước hố Yêu cầu kích thước hố khác nhau, tùy thu ộc vào loại cây, loại đất điều kiện địa hình Đối với việc tạo hố trồng rừng đồi dốc hố thường tạo theo