Đang tải... (xem toàn văn)
Mục đích nghiên cứu của luận văn nhằm xây dựng được mô hình động lực học quá trình cấp và ép rơm trong máy thu gom rơm đóng kiện vuông. Kết quả nghiên cứu của đề tài là cơ sở cho việc thiết kế và hoàn thiện máy sau này. Mời các bạn cùng tham khảo!
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - NGUYỄN ĐÌNH VIỆN NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC HỌC QUÁ TRÌNH ÉP RƠM CỦA MÁY ÉP RƠM KIỆN VUÔNG LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Hà Nội, năm 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - NGUYỄN ĐÌNH VIỆN NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC HỌC QUÁ TRÌNH ÉP RƠM CỦA MÁY ÉP RƠM KIỆN VUÔNG Chuyên ngành: Kỹ thuật máy thiết bị giới hóa nơng lâm nghiệp Mã số: 60.52.14 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Đậu Thế Nhu Hà Nội, năm 2011 ĐẶT VẤN ĐỀ Rơm rạ sản xuất lúa, lúa mì nguồn phụ phẩm có khối lượng lớn sử dụng, chế biến thành nhiều sản phẩm có hiệu kinh tế làm phân bón hữu cơ, thức ăn chăn nuôi, nhiên liệu, nguyên liệu sản xuất giấy Từ kết điều tra cho thấy, Việt Nam hàng năm có khoảng 20 triệu rơm nguồn thức ăn thô quan trọng cho chăn ni trâu bị, đặc biệt vào mùa khô mùa đông, lượng rơm sử dụng chưa nhiều Ở nước ta nay, việc xử lý sử dụng rơm chưa quan tâm mức, cịn mang tính tự phát, việc thu gom rơm đồng hồn tồn phương pháp thủ cơng Lượng rơm thu gom sử dụng không đáng kể, đại phận đốt đồng tự huỷ làm ô nhiễm mơi trường Đây lãng phí lớn phụ phẩm nông nghiệp Giải vấn đề thực yêu cầu xúc, có ý nghĩa kinh tế, xã hội môi trường Do đó, cần có giải pháp hợp lý, để tận thu sử dụng rơm rạ góp phần tăng thu nhập cho nông dân trồng lúa Việt Nam Ở nước phát triển việc sử dụng rơm quan tâm ngành cơng nghiệp Từ khâu thu gom, đóng kiện lớn, vận chuyển, bảo quản, chế biến giới hoá với hệ thống thiết bị đồng Ở nước việc thu hoạch lúa, lúa mì thực máy liên hợp thu hoạch, rơm rải đồng Ngoài việc sử dụng rơm làm thức ăn thơ cho ngựa, trâu, bị quan tâm đến việc chế biến rơm làm thức ăn gia súc có hiệu cao Việc chế biến rơm nhằm mục tiêu nâng cao tiêu dinh dưỡng, lượng hệ số tiêu hố Hiệu có nhiều công nghệ chế biến rơm làm thức ăn chăn ni xử lý hố học, lý hố kết hợp xử lý vi sinh Trong chủ yếu cơng nghệ xử lý hố học xử lý vi sinh Để sử dụng rơm có hiệu nước ta trước hết phải giải việc giới hố thu gom, đóng kiện, với cơng nghệ thiết bị phù hợp Việc nghiên cứu công nghệ hệ thống thiết bị để thu gom đóng kiện, bảo quản, sử dụng chế biến rơm theo hướng công nghiệp yêu cầu thực tế, cấp bách cần nghiên cứu giải đồng để mang lại hiệu kinh tế xã hội góp phần cơng nghiệp hố nông nghiệp, nông thôn Đây tiền đề đảm bảo nguồn nguyên liệu với giá rẻ ổn định để sản xuất, chế biến sản phẩm có giá trị hàng hoá Hiện giới phổ biến hai loại máy đóng kiện rơm: - Máy đóng kiện vng đóng kiện với độ chặt cao (khối lượng riêng lớn) điều chỉnh kích thước kiện, vận chuyển xếp kho bảo quản thuận lợi - Máy đóng kiện trịn, có kết cấu dơn giản hơn, nhiên độ chặt kiện thường nhỏ máy đóng kiện vng Trong thời gian qua, Viện Cơ điện Nông nghiệp Công nghệ sau thu hoạch nghiên cứu thành công máy thu gom rơm kiện vuông, nhìn chung đáp ứng yêu cầu sản xuất Tuy nhiên máy đóng kiện vng có cấu tạo phức tạp Hệ thống nén ép theo kết cấu pit-tông tay quay, việc cấp liệu theo chu kỳ nên gây xung lực lớn Q trình cấp liệu, ngồi trống vơ, máy sử dụng phận vơ cấu khâu có q trình Để máy làm việc ổn định, q trình cấp rơm khơng bị ứ tắc, máy làm việc không bị tải cần xây dựng sở khoa học trình làm sở cho việc thiết kế máy Được đồng ý Ban giám hiệu Trường Đại học Lâm nghiệp Ban chủ nhiệm khoa sau Đại học, thực luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật với tên đề tài: “Nghiên cứu động lựu học q trình ép rơm máy ép rơm kiện vng” Ý nghĩa khoa học đề tài: - Xây dựng mơ hình 3D, mơ động kết cấu máy thu gom rơm kiện vuông phần mềm Inventer, dynamic designer, cosmos motion - Ứng dụng phần mềm máy tính (Exel, dynamic designe, cosmos motion) tính tốn mơ động lực học trình ép rơm máy thu gom rơm kiện vuông - Kết nghiên cứu đề tài sở khoa học cho việc thiết kế máy Ý nghĩa thực tiễn đề tài: Kết nghiên cứu động lực học máy thu gom rơm kiện vng sở cho việc hồn thiện máy để đảm bảo độ bền, kiểu dáng công nghiệp máy làm việc ổn định giảm giá thành mẫu máy Từ đó, máy chế tạo hàng loạt có giá thành rẻ máy nhập ngoại nhiều hướng tới máy thu gom rơm kiện vng trở thành sản phẩm cơng nghiệp cạnh tranh thị trường nước quốc tế, góp phần mang lại hiệu kinh tế xã hội góp phần cơng nghiệp hố nơng nghiệp, nơng thơn Chương I TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU NGOÀI NƯỚC VÀ TRONG NƯỚC 1.1 Nghiên cứu số thiết bị thu gom, đóng kiện rơm rạ nước ngồi: Để việc sử dụng rơm có hiệu quả, nước phát triển quan tâm trước hết tới việc giới hoá việc thu gom, vận chuyển bảo quản rơm Ở nước việc thu hoạch lúa, lúa mì thực máy liên hợp thu hoạch rơm rải đồng Mặt khác rơm có khối lượng thể tích nhỏ, tuỳ theo độ ẩm, điều kiện bình thường khơng nén ép, khối lượng thể tích rơm thường nhỏ 100 Kg/ m3 Vì vậy, cơng việc thu gom, vận chuyển, bảo quản rơm phương pháp thủ cơng có chi phí cao Dưới phương pháp thu gom rơm sử dụng rộng rãi nước phát triển * Phương pháp truyền thống: Phương pháp truyền thống nước Châu Âu sử dụng rộng rãi để thu hoạch rơm cỏ khô phương pháp tự chất vào rơmooc chuyên dùng (Self- loading wagon) Phương pháp sử dụng liên hợp máy làm việc theo nguyên lý vơ gom rơm đồng hệ thống xích có cánh vơ, đưa rơm lên phận băm đạt độ dài 8- 12 cm sau băng tải chuyển sang rơmooc chuyên dụng (Wagon) tích chứa 15- 20 m3 (tương đương 2- rơm) Máy liên hợp với máy kéo công suất 30 KW, chi phí lượng riêng 1- 1,2 KWh/ * Phương pháp đóng kiện thơng thường (conventional balers): Phương pháp đóng kiện vng (dạng khối hộp) John Applety (USA) đề xuất năm 1879 Nhưng phải tới năm 1950- 1960 loại máy thu gom đóng kiện rơm rạ dạng vuông sản xuất để thay cho phương pháp thu gom rơm rời truyền thống Máy làm việc theo nguyên lý rơm thu gom qua băng tải dọc chuyển đến vít tải ngang đưa rơm vào buồng ép, nhờ có cấu ép piston, rơm- cỏ khô nén chặt buộc lại nhờ có cấu buộc dây tự động Máy đóng kiện liên hợp với máy kéo cơng suất 50- 100 KW tuỳ theo kích thước kiện, độ chặt suất Với độ chặt 150- 250 Kg/ m3 chi phí lượng riêng 1,5- 2,5 KWh/ Các kích thước kiện vng phổ biến là: + Kiện trung bình 0,36 x 0,46 x 0,99 m, có khối lượng 18 Kg; + Kiện lớn 1,5 x 1,5 x 2,33 m, có khối lượng 600 Kg; 1,25 x 1,25 x 2,65 m, có khối lượng 300 Kg Các loại máy đóng kiện vng sử dụng rộng rãi giới chủ yếu hãng Hà Lan Mỹ sản xuất * Phương pháp đóng kiện trịn (khối trụ): Sáng chế (patent) nguyên lý máy đóng kiện trụ trịn đăng ký 1885 T Workman (USA) Tuy phải đến năm 1970 máy đóng kiện trụ trịn chế tạo đưa vào ứng dụng sản xuất Máy làm việc theo nguyên lý rơm rulô gom rơm chuyển vào buồng nén ép, buồng nén éo rơm cuộn tròn nén nhờ hệ thống dây đai, xích lăn Sau đạt yêu cầu kích thước độ chặt, kiện rơm tròn thả mặt ruộng Các loại máy đóng kiện trịn mỹ, Hà Lan sản xuất thường để đóng kiện có kích thước lớn, liên hợp máy kéo cơng suất 50 KW Kích thước kiện thơng thường là: Đường kính 1,4 m, rộng 1,5 m, khối lượng 340 Kg; Đường kính 2,4 m, rộng 1,2 m, khối lượng 700 Kg; Trong năm gần Trung Quốc nghiên cứu sản xuất máy đóng kiện trịn cỡ nhỏ Cơng ty Tractor Implement Manufacturing Star Machinery Corp.Ltd cung cấp cho sản xuất hai loại máy MRB0850, MRB0870 đóng kiện trịn mi ni liên hợp với máy kéo công suất 13- 22 KW 20- 30 KW Kiện có kích thước: Đường kính 0,5 m, rộng 0,7 m; Đường kính 0,5 m, rộng 0,7 m; Hiện nay, nước phát triển sử dụng đồng thời loại máy đóng kiện vng kiện trịn Mỗi loại có ưu riêng: Máy đóng kiện vng đóng kiện với độ chặt cao (khối lượng thể tích lớn) điều chỉnh kích thước kiện, vận chuyển xếp kho bảo quản thuận lợi Nhưng máy có cấu tạo phức tạp, kiện phải buộc dây, chi phí lượng cao Máy đóng kiện trịn có cấu tạo đơn giản, kích thước nhỏ gọn, kiện buộc dây Nhưng kiểu máy không đóng kiện yêu cầu có độ chặt cao khơng điều chỉnh kích thước kiện 1.2 Tổng quan tình hình thu gom, sử dụng rơm nước ta (Việt Nam) 1.2.1 Tình hình sử dụng rơm Trước thời kỳ sản xuất lúa mang tính chất tự cung, tự cấp với công nghệ thu hoạch thủ công hộ nông dân thu hoạch rơm, rạ Rơm phơi khô đánh đống để bảo quản sử dụng dần Rơm rạ sử dụng để đun nấu, lợp nhà, làm thức ăn cho trâu bò cày kéo, lót chuồng ni gia súc, làm phân chuồng v.v Trong 20 năm đổi mới, sản xuất lúa nước ta chuyển sang sản xuất lúa hàng hố, có bước phát triển vượt bậc So với năm 1983 diện tích trồng lúa tăng từ 5,9 triệu lên 7,3 triệu ha, sản lượng từ 14,500 triệu tăng lên 35 triệu theo hàng năm có khoảng 30 triệu rơm rạ Cùng với phát triển kinh tế xã hội mức độ giới hoá cao, nhu cấu sử dụng rơm rạ làm chất đốt, lợp nhà, khơng cịn nữa, đại phận rơm không thu gom sử dụng Những năm gần với phát triển ngành chăn ni bị sữa sản xuất nấm địa phương, hàng năm có vài chục ngàn rơm (chủ yếu rơm khô vụ đông xuân) thu gom hồn tồn phương pháp thủ cơng để làm thức ăn thơ cho bị chất trồng nấm: + Rơm sử dụng làm thức ăn thô cho bị sữa Trong năm gần ngành chăn ni bò sữa nước ta phát triển nhanh Tổng đàn 18.700 năm 1995 tăng tới 95.000 năm 2005 Để đáp ứng nhu cầu thức ăn, ngồi việc trồng cỏ làm thức ăn thơ việc sử dụng rơm trở thành nhu cầu thiếu Rơm làm thức ăn thơ cho bị cần thu gom phơi khô, chất đống bảo quản cho ăn dần Với bò vắt sữa phần ăn khoảng 20 - 25kg/ngày, rơm lúa thường chiếm 10 - 15% Như hàng năm cần thu gom sử dụng khoảng 70.000 rơm khô [1] + Rơm làm chất trồng nấm Việc trồng nấm phát triển hầu hết tỉnh vùng trồng lúa Rơm sử dụng làm chất để trồng loại nấm rơm, nấm bào ngư Việc xử lý rơm thực hộ gia đình Như vậy, đại phận rơm không thu gom Việc xử lý rơm không thu gom vùng sản xuất lúa nước ta có đặc điểm khác phụ thuộc vào quy mô sản xuất, mùa vụ thời tiết khí hậu phương pháp thu hoạch [2] Phương pháp xử lý rơm không thu gom vùng sản xuất nước ta có đặc điểm khác quy mơ sản xuất hộ gia đình, mùa vụ, thời tiết khí hậu phương pháp thu hoạch Ở vùng ĐBSH: Qui mô sản xuất nhỏ (khoảng - sào/hộ) Thu hoạch phương pháp gặt vận chuyển thủ công Đập lúa hầu hết máy đập lúa liên hồn thực đường, bờ mương, rơm phun thành đống nhỏ Vụ mùa, rơm khô xử lý cách đốt đống Vụ chiêm, thường để rơm tự huỷ gây ách tắc kênh mương, ô nhiễm môi trường Rơm rạ để lại đồng cày bừa lấp làm phân xanh Ở vùng ĐBSCL: Qui mơ sản xuất hộ gia đình lớn (một vài hecta/hộ), thu hoạch chủ yếu phương pháp hai giai đoạn, gặt tay máy gặt rải hàng, lúa đập đồng máy đập liên hợp suất lớn, rơm phun thành đống lớn Trong vài năm gần phương pháp thu hoạch giai đoạn máy gặt đập liên hợp bắt đầu phát triển, có khoảng 1000 máy Trong vài năm tới, tình trạng khan lao động nơng thơn việc ứng dụng máy liên hợp thu hoạch lúa tăng nhanh thu hoạch tới 10% diện tích Với phương pháp thu hoạch máy gặt đập liên hợp, rơm phun rải đồng Vụ đông xuân thu hoạch lúa khô, rơm phun rải đồng phơi khô để đốt gốc rạ Vụ hè thu rơm ướt, rơm rạ đồng máy làm đất nhấn xuống bùn làm phân xanh Tình hình sử dụng xử lý rơm rạ cho thấy việc thu gom, sử dụng rơm rạ nước ta vừa lãng phí nguồn tài ngun có giá trị vừa gây ô nhiễm môi trường Giải vấn đề thực yêu cầu xúc, có ý nghĩa kinh tế, xã hội môi trường 1.2.2 Một số kết nghiên cứu sử dụng rơm rạ năm gần - Sử dụng rơm rạ làm phân bón [3,4] Trước việc sử dụng rơm rạ làm phân xanh, phân chuồng để bón cho lúa ứng dụng rộng rãi nước ta tỉnh phía Bắc Đã có nhiều cơng trình nghiên cứu nhà khoa học nông nghiệp hàng đầu nước ta phương pháp chế biến, sử dụng hiệu loại phân ... Đại học, thực luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật với tên đề tài: ? ?Nghiên cứu động lựu học trình ép rơm máy ép rơm kiện vuông? ?? Ý nghĩa khoa học đề tài: - Xây dựng mô hình 3D, mơ động kết cấu máy. .. NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - NGUYỄN ĐÌNH VIỆN NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC HỌC QUÁ TRÌNH ÉP RƠM CỦA MÁY ÉP RƠM KIỆN VUÔNG Chuyên ngành: Kỹ thuật máy thiết bị giới hóa nơng... hướng tới máy thu gom rơm kiện vuông trở thành sản phẩm cơng nghiệp cạnh tranh thị trường nước quốc tế Kết khảo nghiệm máy cho thấy ? ?Nghiên cứu động lực học trình ép rơm máy ép rơm kiện vuông? ?? cần