3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
1.5. Một số giống lúa đang được trồng phổ biến ở miền Trung
1.5.1. Giống lúa Khang dân 18
- Nguồn gốc: Khang dân 18 (KD18) là giống lúa thuần của Trung Quốc, đã phổ biến rộng rãi trong sản xuất ở Việt Nam.
- Đặc điểm:
+ Thời gian sinh trưởng: KD18 là giống lúa thuộc nhóm giống ngắn ngày, vụ Đông Xuân từ 105 – 110 ngày, vụ Hè Thu khoảng 85-90 ngày.
+ Dạng cây:dạng hình gọn, cứng cây, hạt thon có màu vàng; khối lượng 1000 hạt: 21 - 22 gam; ít nhiễm sâu bệnh, khả năng chống chịu các điều kiện ngoại cảnh tương đối tốt, chịu rét tốt, thích ứng rộng.
- Năng suất: Bình quân đạt 60 tạ/ha, thâm canh tốt đạt 65 - 70 tạ /ha.
Hình 1.24. Giống lúa Khang dân 18
1.5.2. Giống lúa IR64
- Nguồn gốc: là giống nhập nội và tuyển chọn từ Viện lúa Quốc tế IRRI, được lai tạo từ tổ hợp lai giữa IR 5657-33/IR 2061-465.
- Đặc điểm:
+ Thời gian sinh trưởng: Khả năng thích nghi rộng, năng suất cao, ổn định, thích hợp canh tác trong vụ Đông Xuân hơn so với Hè Thu. Thời gian sinh trưởng ngắn, khoảng 95 - 105 ngày.
+ Dạng cây: hình đẹp, cứng cây, chịu phân, phẩm chất gạo tốt, hạt gạo dài. Đây là giống lúa có chất lượng cao, ổn định trong thị trường và phục vụ cho xuất khẩu.
Hình 1.25.Giống lúa IR64
1.5.3. Giống lúa IR 17494
- Nguồn gốc:
Giống IR 17494 (còn gọi là 13/2 hoặc năm số) do Viện và Cục Bảo vệ thực vật nhập nội, đăng ký khảo nghiệm quốc gia, đã được công nhận là giống quốc gia năm 1989.
- Đặc điểm:
+ Thời gian sinh trưởng: Trong vụ Đông Xuân có thời gian sinh trưởng 190 - 200 ngày. Trong mùa chính vụ thời gian sinh trưởng 145 - 150 ngày.
+ Dạng cây:IR 17494 sinh trưởng mạnh, đẻ nhánh khoẻ, trổ kéo dài, có hiện tượng không thoát cổ bông khi gặp rét. Dạng hạt bầu, màu vàng, khối lượng 1.000 hạt 24 - 25 gram.
Hình 1.26.Giống lúa IR 17494
1.5.4. Giống lúa Xi 23 - Nguồn gốc: - Nguồn gốc:
Giống lúa Xi 23 do Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Việt Nam chọn và lai tạo.
- Đặc điểm:
+ Thời gian sinh trưởng: tại Miền Bắc vụ Xuân từ 180- 190 ngày; vụ Mùa 130-135 ngày. Tại nam Trung Bộ, vụ Đông Xuân 130-135 ngày; vụ Hè Thu 120- 125 ngày.
+ Dạng cây: chiều cao cây từ 100- 110 cm, đẻ nhánh khá.Gạo trong, không bạc bụng, ngon cơm.
Hình 1.27.Giống lúa Xi 23
1.5.5. Giống lúa X 21
- Nguồn gốc: Giống X 21 do Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Việt Nam lai tạo.
- Đặc điểm:
+ Thời gian sinh trưởng: Vụ xuân: 170 - 175 ngày, vụ mùa: 130-135 ngày.
+ Dạng cây:Chiều cao cây từ 100-110 cm, khả năng đẻ nhánh khá. Dạng hạt hơi bầu, màu vàng sáng, Chất lượng gạo khá, cơm mềm và đậm. Chống chịu sâu bệnh khá, chịu chua mặn khá, chống đổ khá.
- Năng suất: trung bình 65- 70 tạ/ha, thâm canh tốt đạt 70-75 tạ/ha
Từ kết quả phân tích, đánh giá các mẫu máy phân loại và làm sạch trên thế giới và Việt Nam, chúng ta thấy các mẫu máy làm sạch và phân loại của các nước trên thế giới có công nghệ rất tiến bộ, năng suất và chất lượng cao. Nhưng giá thành đắt hơn nhiều so với các mẫu máy của Việt Nam cùng chủng loại. Ngoài ra, các mẫu máy của nước ngoài thường nằm trong các dây chuyền chế biến nông sản đồng bộ. Nhưng khi đưa về Việt Nam, do nhiều nguyên nhân khác nhau, các mẫu máy này thường phải hoạt động độc lập, nên chưa phát huy hết các ưu điểm của máy.
Đối với các máy làm sạch và phân loại CL-2, CL-3, LS-2,… của Việt Nam đã bước đầu đáp ứng được yêu cầu trong sản xuất nông nghiệp. Nhưng chỉ phù hợp với các vùng sản xuất lúa tập trung như đồng bằng sông Hồng, đồng bằng sông Cửu Long và nhà máy, xí nghiệp sản xuất thóc giống. Còn hiện nay, tại khu vực miền Trung, khâu làm sạch và phân loại vẫn chủ yếu sử dụng các biện pháp thủ công, làm cho năng suất, chất lượng thấp, tiêu tốn nhiều sức lao động của con người. Vì vậy, việc nghiên cứu thiết kế một loại máy làm sạch và phân loại có năng suất, chất lượng với giá thành phù hợp với người nông dân miền Trung đang là một yêu cầu cấp thiết.
CHƯƠNG 2
ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
- Các loại thóc đang được sản xuất chủ yếu tại các địa phương ở miền Trung, đó là các loại thóc: Khang dân, IR 38, 13/2, 4B, Xi23, X21, IR 174.
- Các kiểu máy làm sạch và phân loại thóc đã có trên thế giới và ở Việt Nam để nghiên cứu lựa chọn nguyên lý và thiết kế máy làm sạch và phân loại hạt.
2.2. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
- Nghiên cứu một số thông số chính làm cơ sở thiết kế máy làm sạch và phân loại hạt phù hợp với quy mô nông hộ sản xuất lúa ở miền Trung có năng xuất 1 tấn/giờ. - Đề tài được thực hiện trong thời gian 6 tháng, từ tháng 10/2015 đến 4/2016.
2.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
- Nghiên cứu tính chất cơ lý của thóc:
- Điều tra khảo sát các loại máy phân loại và làm sạch đang được dùng phổ biến hiện nay, phân tích ưu nhược điểm và lựa chọn nguyên lý máy làm sạch và phân loại thóc.
- Nghiên cứu xác định các thông số chính của máy làm sạch và phân loại thóc năng suất 1 tấn/giờ.
- Đề xuất hướng thiết kế cho máy làm sạch và phân loại thóc năng suất 1 tấn/giờ.
2.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.4.1. Phương pháp nghiên cứu tài liệu 2.4.1. Phương pháp nghiên cứu tài liệu
Phương pháp nghiên cứu tài liệu là nhằm nghiên cứu để thu thập những thông tin sau:
- Cơ sở lý thuyết liên quan đến làm sạch và phân loại hạt (thóc).
- Thành tựu lý thuyết đã đạt được liên quan đến kỹ thuật àm sạch và phân loại hạt.
- Kết quả nghiên cứu về máy làm sạch và phân loại hạt của các đồng nghiệp đã công bố trên các tài liệu khoa học.
- Chủ trương, chính sách của Đảng và Nhà nước, của các tỉnh miền Trung về cơ giới hóa sau thu hoạch.
- Nghiên cứu số liệu thống kê về sản xuất lúa nước ở các tỉnh miền Trung. Để có đầy đủ thông tin quan trọng cần thiết cho việc thực hiện đề tài, chúng tôi đã nghiên cứu thu thập các nguồn thông tin có liên quan từ các loại tạp chí và báo cáo khoa học chuyên ngành, số liệu thống kê của các tỉnh miền Trung qua các năm gần đây, thông tin đại chúng... Từ đó phân tích, tổng hợp nhằm phát hiện và khai thác các số liệu cần thiết để phục vụ cho đề tài.
2.4.2. Phương pháp điều tra khảo sát và xử lý số liệu thống kê
2.4.2.1. Phương pháp điều tra khảo sát
Dùng phương pháp này để thu thập, xác định các thông tin về sản xuất lúa trên thế giới và ở trong nước, đặc biệt là các tỉnh ở miền Trung.
Phân tích số liệu bằng các phần mền, chương trình hồi quy Excel v.v
Xây đựng các biểu đồ, đồ thị tương quan để phân tích so sánh. Công cụ sử dụng là máy tính và các phần mềm phù hợp.
2.4.2.2. Phương pháp xử lý số liệu thống kê
Trong nghiên cứu thí nghiệm xác định các kích thước cơ bản của hạt thóc, các kết quả đo đạc đều là đại lượng ngẫu nhiên. Vì vậy, các thí nghiệm phải được lặp lại nhiều lần để đảm bảo độ tin cậy cần thiết của máy móc, thiết bị.
Xử lý bằng toán học các số liệu thí nghiệm, chính là ước lượng các giá trị của đại lượng thực nghiệm theo kết quả thu được. Mỗi kết quả đều chứa sai số chưa biết nào đó; vấn đề đặt ra là tính giá trị của chúng sao cho sai số đạt nhỏ nhất. Để đạt được điều đó trước hết cần biết tính chất cơ bản của sai số và biết cách sử dụng chúng.
Trước hết ta phải kiểm tra các điều kiện cơ bản có vi phạm không, sau đó sử dụng một số phương pháp đánh giá, loại bỏ hay giữ lại các số liệu đột biến, chủ yếu dựa vào sai số bình phương trung bình σ.
Giả sử rằng, tất cả thí nghiệm được tiến hành cùng một điều kiện và độc lập với nhau.
- Khử sai số thô khi biết :
Giả sử có giá trị đột xuất x*
nào đó trong dãy số liệu thu được, các giá trị còn lại là: x1, x2, ... xn. Giá trị trung bình cộng là:
1 2 n x x ... x x n (2.1) Lập tỷ số so sánh sau: n 1 n σ x - x* t (2.2) Tính xác suất: 1 - 2 (t)
Là xác suất cho t nhận một cách ngẫu nhiên giá trị không bé hơn t với điều kiện x* không chứa sai số thô (kết quả x* chỉ là sai số ngẫu nhiên) nếu 1 - 2 (t) rất bé, thì giá trị đột xuất x* chứa sai số thô và cần phải bỏ khi tiến hành tiếp theo các kết quả thực nghiệm.
Thông thường người ta sử dụng các mức ý nghĩa sau: α = 5%, (sai số bị khử có xác suất xuất hiện bé hơn 5%); 1%.
Nếu chọn trước giá trị α, thì:
1 - 2 (t) ≤ α ta có thể bỏ giá trị x* Và 1 - 2 (t) >α phải giữ lại giá trị x*
- Khử sai số thô khi chưa biết σ:
Khi chưa biết trước σ, ta phải tìm ước lượng gần đúng theo kết quả thực nghiệm, ta xác định sai số tiêu chuẩn sau:
2 n 1 i i x) (x 1 n 1 S (2.3) Lập tỷ số: S x - * x t
Tương ứng với n kết quả thí nghiệm chấp nhận và với P (độ tin cậy xác định nào đó) nếu:
t < t/p nào đó thì giữ lại x* t > t/p nào đó thì loại bỏ x*
Nghĩa là so sánh t với t/p kèm theo độ tin cậy P nào đó, việc loại bỏ hay giữ lại x* hoàn toàn phụ thuộc vào số lượng thực nghiệm n và độ tin cậy đặt ra từ trước P.
- Phương sai là đặc trưng quan trọng để phản ánh độ phân tán giá trị biến ngẫu nhiên xung quanh kỳ vọng, ký hiệu D(X)
Phương sai của đại lượng ngẫu nhiên rời rạc được xác định như sau:
2
σ = D(X) = E(X- μ )2
= xiμ2pi (2.4) Hay σ2= E(X2 - 2Xμ +μ2) = E(X2) - [E(x)]2 = E(X2) -μ2 = 2
i
x pi -
2
μ (2.5)
Phương sai của đại lượng ngẫu nhiên liên tục X với hàm mật độ f(x) là:
2 σ = D(X) = μ x 2f(x)dx = x2f(x)dxμ2 (2.6)
Độ lệch chuẩn hay độ lệch bình phương trung bình được tính như sau: D(X)
σ (2.7)
Trong thực tế, thường dùng độ lệch chuẩn thực nghiệm S làm chỉ tiêu đánh giá sự tán xạ của số liệu. Phương sai thực nghiệm S2 của dãy số liệu được xác định bởi: S2 = n 2 1 i i x x 1 n 1 (2.8)
Độ lệch tiêu chuẩn thực nghiệm là:
S = n 1 i 2 i x x 1 n 1 (2.9)
2.4.3. Phương pháp phỏng vấn chuyên gia
- Thu thập thông tin theo chủ đề từ các nông dân có kinh nghiệm, các thợ máy nông nghiệp, các cán bộ quản lý, các nhà khoa học có chuyên môn về máy làm sạch và phân loại hạt.
2.4.4. Phương pháp tính toán và thiết kế máy nông nghiệp
Sử dụng lý thuyết tính toán máy nông nghiệp để nghiên cứu, tính toán một số thông số chính làm cơ sở thiết kế máy làm sạch và phân loại thóc năng suất 1 tấn/giờ.
- Nghiên cứu xác định các thông số chính của sàng. - Nghiên cứu xác định các thông số chính của quạt. - Nghiên cứu thiết kế các bộ phận của máy.
CHƯƠNG 3
NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
3.1. MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA CÂY LÚA VÀ HẠT THÓC
Lúa là loại cây rất thích hợp với điều kiện tự nhiên ở nước ta. Khí hậu nhiệt đới gió mùa nóng ẩm đã tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của cây lúa. Mặt khác kỹ thuật trồng lúa ở nước ta đã phát triển từ hàng nghìn năm nay, gắn liền với lịch sử đấu tranh dựng nước vào giữ nước cuả dân tộc và đã để lại cho thế hệ chúng ta những kinh nghiêm quý báu.
Hình 3.1.Cánh đồng lúa
Miền Bắc và miền Trung có 2 vụ lúa chính: vụ Đông Xuân (vụ chiêm) và vụ Hè Thu (vụ mùa). Miền Nam có 3 vụ lúa chính: vụ Đông Xuân, vụ Hè Thu và vụ mùa. Một số đặc điểm cơ lý của cây lúa và hạt như sau:
- Chiều cao cây: Tùy theo từng loại giống lúa và điều kiện chăm sóc mà chiều cao cây có sự khác nhau, thông thường từ 0,5-1,2 m. Những giống lúa cao cây dễ bị đổ. Ở điều kiện bình thường, chiều dài bông khoảng 20-25 cm, trừ một số giống lúa đặc biệt có chiều dài từ 16-18 cm.
Hình 3.2. Cây lúa - Mật độ bông trên ruộng:
Mật độ bông phụ thuộc vào giống, mùa vụ, loại đất, phương pháp gieo hay cấy, điều kiện chăm sóc và thường thay đổi trong khoảng 600-800 bông/m2.
- Tốc độ chín:
Tốc độ chín là khoảng thời gian kể từ khi lúa bắt đầu chín đến khi chín hoàn toàn, nó hoàn toàn phụ thuộc vào mùa vụ và giống lúa. Thông thường vụ mùa chín nhanh hơn vụ chiêm khoảng 2 ngày. Các giống lúa ngắn ngày có thời gian chín khoảng 6-7 ngày, các giống lúa dài ngày có thời gian chín khoảng 10-12 ngày. Khi lúa chín hoàn toàn, hạt có màu vàng óng, độ ẩm giảm xuống và hạt dễ rụng. Dựa vào đó người ta chọn thời điểm thu hoạch cho thích hợp, vừa tránh được rơi vãi, vừa đảm bảo chất lượng lúa và thuận lợi cho công việc thu hoạch.
Hình 3.4. Thóc sau khi thu hoạch
- Kích thước và trọng lượng của hạt:
Tùy thuộc vào giống lúa và các điều kiện chăm sóc mà hạt lúa có chiều dài khoảng từ 7- 10 mm, rộng khoảng 3-5 mm, dày khoảng 2-2,5 mm. Trọng lượng của 1000 hạt của các giống lúa hiện đang trồng phổ biến ở Việt Nam vào khoảng 22 - 29 gam.
- Tỷ lệ hạt trên rơm (về trọng lượng). Tỷ lệ hạt trên rơm phụ thuộc vào giống lúa, điều kiện sinh trưởng và độ cao khi cắt cây, thông thường thay đổi khoảng 1/1,15 - 1/1,25.
- Độ ẩm của khối lúa và hạt thóc:
Độ ẩm của khối lúa và hạt thóc phụ thuộc vào mùa vụ, thời tiết, thời gian thu hoạch trong ngày. Thông thường độ ẩm của rơm nằm trong khoảng 65-75 %, của hạt thóc khoảng 22 -30 %.
- Hệ số ma sát của khối thóc với các vật liệu khác nhau:
Hệ số ma sát có 3 loại: Hệ số ma sát tĩnh, hệ số ma sát động và các hệ số ma sát nội tại. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm của nhiều nhà khoa học đã cho thấy: Hệ số ma sát tĩnh của vật liệu thép lá sơn với bông lúa mới cắt là 0,39. Hệ số ma sát động của thép lá sơn với cây nguyên gốc là 0,37, với cây xếp dải là 0,5, với bông lúa là 0,39, với rơm là 0,38. Đối với thép mạ kẽm có các giá trị tương ứng là 0,41; 0,31; 0,34; 0,28; 0,30. Còn hệ số ma sát nội tại được xác định bằng góc nghiêng tự nhiên của vật liệu. Trên thực tế, hệ số ma sát nội tại ảnh hưởng rất nhỏ so với hệ số