lấp đất đến bánh xe trồng) tới góc đổ của cây
Khoảng cách theo chiều tiến từ tâm bánh xe lấp đất tới bánh xe trồng chọn từ 50 đến 250 mm, khoảng biến thiên 50; số mức biến thiên 5, số lần lặp lại thí nghiệm 3.
Số liệu thí nghiệm được thể hiên trên (phụ lục 5).
Kết quả đã tìm được phương trình thực nghiệm biểu diễn mối quan hệ giữa độ trượt danh nghĩa tới góc đổ của cây khi trồng là:
YM = 62,495 – 0,68783676 X1 + 0,0025984381 X12 (5-2) Khoảng cách theo chiều tiến từ tâm bánh xe lấp đất đến bánh xe trồng (gọi tắt là H) đã ảnh hưởng rất lớn đến góc đổ của cây. Trong khoảng giá trị khoảng cách từ 50—100 góc đổ của cây đã giảm nhưng khi ta tăng khoảng cách đó lên đến giá trị 150 đến 250 thì góc đổ của cây tăng lên rất nhanh và rõ ràng, tăng từ 180 lên đến 520 (cây gần như đổ nằm ngang trên mặt đồng). Khoảng cách từ tâm bánh xe lấp đất đến bánh xe trồng trong khoảng 100-150 mm thì góc đổ của cây là nhỏ, (Hình 5.3)
. Từ sự thể hiện qua đồ thị trên là hoàn toàn đúng với thực tế thí nghiệm: Nếu H mà quá nhỏ sẽ làm cho lượng đất từ bánh lấp vun vào gốc quá lớn sẽ dẫn đến cây bị đổ, ngược lai nếu khoảng cách H quá lớn thì sẽ làm cho lượng đất lấp vào gốc dứa không đủ để giữ cho cây đứng nên cây sẽ bị đổ nhiều.
.
tiến từ tâm bánh xe lấp đất tới góc đổ của cây
Giá trị bé nhất của khoảng cách theo chiều tiến từ tâm bánh xe lấp đất từ 100(mm) đến 200(mm) - luận văn sẽ sử dụng khoảng này để thực hiện nghiên cứu QHHTN.
Sau khi nghiên cứu đơn yếu tố ta đã tìm ra được các vùng có ảnh hưởng tích cực đến chất lượng làm việc của máy trồng dứa (góc đổ của cây thấp).
Ta chọn các mức giá trị đối với các yếu tố để quy hoạch thực nghiệm như sau:
Yếu tố 1 2 3
X1 4 8 12
X2 0 0.05 0.1 X3 100 150 200
5.1.2. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm đa yếu tố
Từ kết quả thực nghiệm đơn yếu tố được trình bày ở phần trên (5.1.1) cho thấy mối quan hệ giữa các yếu tố cần nghiên cứu với các chỉ tiêu đánh giá nói chung là theo quy luật phi tuyến và chúng có mối quan hệ chặt chẽ với nhau. Do vậy cần phải thực nghiệm theo phương án bậc 2.
5.1.2.1. Các yếu tố ảnh hưởng, mức và khoảng biến thiên
Qua thí nghiệm đơn yếu tố đã tìm được ảnh hưởng các yếu tố đến chất lượng làm việc của máy trồng dứa, mức cơ sở của các yếu tố đó và khoảng biến thiên của mỗi yếu tố.
Các thông số lựa chọn đưa vào nghiên cứu thực nghiệm đa yếu tố là: X1 – góc nghiêng so với hướng kính (độ).
X3 – khoảng cách theo chiều tiến từ tâm bánh xe lấp đất tới tâm bánh xe trồng (mm).
Hàm quy hoạch được chọn là góc đổ của cây Yd
Thí nghiệm đa yếu tố theo kế hoạch thực nghiệm trung tâm hợp thành tâm xoay bậc 2 với tổng số thí nghiệm là 31.
Giá trị thực của các thông số được chuyển sang dạng mã theo công thức: xi = i i0
i
X X
Trong đó: xi – Giá trị mã của yếu tố thứ i; Xi - Giá trị thực của yếu tố thứ i;
Xi0 – Giá trị thực ở mức cơ sở của yếu tố thứ i;
i - Khoảng biến thiên của yếu tố thứ i; Mức biến thiên và khoảng biến thiên được ghi ở (phụ lục 6).
5.1.2.2. Kết quả xử lý số liệu:
Xử lý số liệu cho kết quả như sau:
DANH GIA DONG NHAT PHUONG SAI
tieu chuan kohren G = 0.0918 he so tu do m = 17
he so tu do n-1= 2
tieu chuan tra bang ( 5%) G = 0.3760
KET QUA XU LY SO LIEU HAM HOI QUY
Y = 18.548 -5.633X1+ 6.474X1X1 -5.317X2 -4.037X2X1+ 6.257X2X2+ 5.320X3 -2.679X3X1+ 3.121X3X2+ 4.874X3X3
Tieu chuan T student cho cac he so la : T0,0 = 23.9590 T1,0 = -9.8462 T1,1 = 5.8569 T2,0 = -9.2928 T2,1 = -6.3119 T2,2 = 5.6608 T3,0 = 9.2986 T3,1 = -4.1884 T3,2 = 4.8789 T3,3 = 4.4093
Đánh giá tính tương thích của mô hình
Phuong sai do luong (lap) Sb = 3.27333 So bac tu do kb = 34
Phuong sai tuong thich Sa = 3.17685 So bac tu do ka = 7
Tieu chuan FISHER F = 0.9705
Bảng kết quả xử lý số liệu (phụ lục7) Tam cua mat quy hoach
X = ( 0.539 , 0.759 , -0.640 ) Ytam = 13.30990
cac he so chinh tac 9.3284
4.4181 3.8580
vec to rieng U ( A=UWUt)
-0.6471 0.7620 0.0245 0.6377 0.5585 -0.5305 0.4180 0.3276 0.8473
Sau khi kiểm tra đồng nhất phương sai thí nghiệm theo tiêu chuẩn Kohren đã được trình bày ở chương 3, ta thấy số liệu thí nghiệm là đồng nhất nên tiến hành phân tích và xử lý số liệu. Các chỉ tiêu đầu ra là Y… được thực hiện 03 lần lặp, kết quả thí nghiệm được trình bày ở (phụ lục 8).
5.2. Kết quả xác định mô hình toán:
Sau khi xử lý số liệu và tính toán trên máy tính đã tìm được phương trình thực nghiệm dạng mã biểu diễn mối quan hệ trên là:
Y = 18.548 -5.633X1 + 6.474X1X1 -5.317X2 - 4.037X2X1 + 6.257X2X2 + 5.320X3 - 2.679X3X1 + 3.121X3X2 + 4.874X3X3 (5.20)
Kết quả xử lý số liệu trên máy tính cho các chỉ tiêu sau: Phương sai thí nghiệm: Sb = 8202,80828
Số bậc tự do: Kb = 62
Phương sai tính toán theo mô hình: Sa = 6286,06971 Số bậc tự do: Ka = 16
Tiêu chuẩn Fisher tính toán: Ftt = 0,7663 Tiêu chuẩn Fisher tra bảng; Fb = 1,84 Tiêu chuẩn Student tra bảng t
Các hệ số b21, b31, b32, b41, b43, có ttt < tb chúng tôi vẫn giữ lại trong phương trình, để đảm bảo độ tương thích cao của mô hình phản ánh đầy đủ hơn sự có mặt của chúng trong mô hình.
Nhờ Ftt < Ft nên mô hình toán học (5.20) trên là tương thích. Vì vậy mô hình toán học có thể dùng để phân tích và xác định giá trị tối ưu cho các thông số.
5.3. Chuyển phương trình dạng mã sang phương trình hồi quy dạng thực : thực :
Áp dụng theo công thức sau:
0 i i i i x x x ; (i = 1…..K) Cụ thể là: x1 = 4 8 ; x2 = 05 , 0 05 , 0 ; x3 = 50 150 l ; (5.21)
Ta được phương trình hồi quy dạng thực biểu diễn mối quan hệ trên là: Yd = 41.871 + 8.08425 - 383.54 + 0.41924 l + 20.185 - 0.013395
l + 1.256 l - 0.4046 2
+ 2502.8 2
+ 0.0019 l2 (5.22) Kiểm tra mức chính xác của phương trình hồi quy dạng thực này bằng cách thay giá trị của 3 thông số ở mức trung tâm là = 80; = 0,05; d = 150mm; vào phương trình (5.22) trên ta được kết quả đúng. Như vậy ta có thể dùng phương trình hồi quy dạng thực 5.22 để tính góc đổ của cây sau khi trồng.
5.4. Dạng chính tắc của mô hình toán:
Đối với trường hợp phương trình hồi quy mô tả sự phụ thuộc của hàm mục tiêu vào 3 thông số nghiên cứu như hàm Yd, dạng chính tắc của mô hình toán được mô tả ở (5.20) như sau:
Y-YS = B11X12+ B22X22+ B33 X23 (5.23) Việc chuyển phương trình hồi quy dạng mã sang dạng chính tắc (5.22) được thực hiện theo chương trình trên máy tính nhờ các thuật toán (3.23), (3.24) và (3.26) được trình bày ở chương 3. Thực chất của việc này là chuyển gốc tọa độ của mô hình toán từ tâm thí nghiệm xi = 0 (i = 1…K) tới gốc tọa độ mới là điểm cực trị của mô hình toán, và xoay hệ tọa độ theo các góc sao cho triệt tiêu hết các thành phần tuyến tính và tương tác cặp trong mô hình.
Trong phương trình chính tắc (3.20) giá trị Yd tìm được bằng cách đạo hàm riêng phương trình (5.20) theo x1, x2, x3, x4 và cho chúng bằng 0.
X yd 1 = -5.633 + 12.948 x1 – 4.037 x2 – 2.679 x3 = 0 X yd 2 = -5.317 – 4.037 x1 + 12.514 x2 + 3.121 x3 = 0 X yd 3 = 5,320 – 2.679 x1 + 3.121 x2 + 9.748 x3 = 0
Giải hệ phương trình trên ta tìm được các nghiệm dạng mã. Điểm đặc biệt của hàm góc đổ cây sau khi trồng là Yd S = 13,3098 (độ).
Dạng mã: x1= 0,539; x2 = 0,759; x3 = -0,640 (tâm của mặt quy hoạch)
Các hệ số Bi (i = 1….K) của phương trình (5.23) tìm được bằng cách giải phương trình đặc trưng (4.23) ở chương 4. Giải phương trình trên bằng chương trình quy hoạch hóa thực nghiệm của Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch ta dễ dàng tìm được hệ số chính tắc Bi.
Các hệ số của phương trình chính tắc: B11 = 9,3284; B22 = 4,4181; B33 = 3,8580
Dạng chính tắc của mô hình toán tương ứng đối với hàm góc đổ của cây như sau:
Yd – 2171,771 = 9,3284X12+ 4,4181X22+ 3,8580 X32 (5.23) Các hệ số phương trình chính tắc trên đều dương, nghĩa là hàm Yd có cực tiểu khi các thông số có giá tri tại X1=X2= X3= 13,30990 (tâm), hay dạng thực,
= 80 ; = 0,05 (mm); l= 150 (mm). Giá trị Yd rmin là giá trị đặc biệt của mô hình. Phương trình chính tắc trên cho ta phân tích ảnh hưởng của các thông số nghiên cứu: góc nghiêng so với hướng kính (độ), độ trượt danh nghĩa (mm), khoảng cách theo chiều tiến từ tâm bánh xe lấp đất tới tâm bánh xe trồng (mm) đến hàm mục tiêu là góc đổ của cây sau khi trồng đó chính là yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng làm việc của máy trồng dứa.
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ KẾT LUẬN:
Từ kết quả nghiên cứu đã trình bày trong luận văn có thể đi đến một số kết luận sau:
1. Quỹ đạo chuyển động của bộ phận trồng (bộ phận cơ bản trên máy trồng cây) và việc nghiên cứu, khảo sát vận tốc quay của bánh xe tựa động (một trong những bộ phận làm việc quan trọng của máy trồng cây), điều này có ý nghĩa rất lớn đến quá trình hoàn thiện máy trồng dứa mà đề tài “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy trồng dứa phù hợp với điều kiện canh tác ở Việt Nam” do Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch thực hiện.
2. Qua quá trình nghiên cứu, khảo sát đã xác định đại lượng (thông qua độ trượt danh nghĩa – độ trượt của bánh xe trồng khi độ trượt của bánh tựa đồng bằng không) là đại lượng đặc trưng cho động học của quá trình trồng cây.
3. Từ những kết quả nghiên cứu quỹ đạo chuyển động của các điểm trên tay kẹp chồi dứa (nằm trên bộ phận trồng), kết hợp với kết quả những công trình của các nhà khoa học đã đi trước và ý kiến đóng góp của các chuyên gia trong lĩnh vực máy trồng; từ đó đã có các kết luận cần thiết cho quá trình thực hiện đề tài là xác điịnh các thông số cơ bản ảnh hưởng đến chất lượng làm việc của máy trồng dứa và đề tài thiết kế, chế tạo máy trồng dứa của Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch.
4. Sự ảnh hưởng của ba yếu tố: ảnh hưởng của góc nghiêng so với hướng kính, độ trược danh nghĩa giữa bánh xe tựa đồng so với bánh xe trồng và khoảng cách theo chiều tiến từ tâm bánh xe lấp đất đến bánh xe trồng…tới góc đổ của cây tuân theo quy luật hàm bậc hai, với phương trình hàm hồi quy có dạng như sau:
y = 18,548 – 5,633x1 + 6,474 x12 - 5,317 x2 – 4,307 x2x1 + 6,257x22 + 5, 320 x3 – 2,679 x3x1 + 3,121 x3x2 + 4,874x23
Phương trình dạng thực là: Yd = 41.871 + 8.08425 - 383.54 + 0.41924
l + 20.185 - 0.013395 l + 1.256 l - 0.4046 2
+ 2502.8 2
+ 0.0019 l2 5. Những giá trị tối ưu của 03 yếu tố ảnh hưởng được xác định = 80; = 0,05 (mm); l= 150 (mm), với giá trị này sẽ cho góc đổ của cây là nhỏ nhất.
Những nghiên cứu thực nghiệm trong đề tài đã khảo sát và đánh giá được phần cơ sở lý thuyết được minh họa, làm cơ sở chứng minh có khoa học cho việc chuyển động trong quá trình làm việc của các bộ phận quan trọng trên máy trồng cây. Các kết quả khảo sát của 02 mô hình lý thuyết và thực nghiệm tương thích và phù hợp với quy luật vật lý và những tính chất cơ bản của máy trồng dứa.
KIẾN NGHỊ:
Việc nghiên cứu chuyển động và làm việc để đưa ra kết luận phục vụ cho chế tạo các bộ phận trên máy trồng cây là phức tạp. Do điều kiện thời gian và khuôn khổ có hạn, đề tài chỉ giải quyết những nội dung cơ bản của việc xác định các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng làm việc của máy trồng dứa, từ đó tìm ra được các vùng tối ưu góp phần cho việc nghiên cứu chế tạo máy. Tuy vậy, trong quá trình nghiên cứu đã nhận thấy một số vấn đề sau đây cần tiếp tục giải quyết nhằm hoàn thiện hơn về mặt lý thuyết và thực tiễn:
- Tiếp tục nghiên cứu và hoàn thiện bộ phận lấp đất, đặc biệt chú ý khoảng cách từ tâm bánh xe trồng tới tâm của bánh xe lấp đất phải tính toán phù hợp. Vì yếu tố này xác định chính xác sẽ làm cho thời điểm lấp đất thích hợp hạn chế độ nghiêng của cây sau khi trồng.
- Tiếp tục khảo sát các yếu tố còn lại ảnh hưởng đến chất lượng làm việc của máy, đưa đi khảo nghiệm nhiều vùng đất có địa hành khác nhau để hoàn thiện máy và sớm chuyển giao vào sản xuất.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn Quang Lộc, Cơ giới hóa sản xuất cây trồng, Nxb Nông nghiệp – 1991. 2. Nguyễn Vĩnh Phúc, Kỹ thuật trồng, chăm sóc và thu hoạch cây dứa,
http://xttm.agroViet.gov.vn/vinhlong.nn/So1006/kh-kt/bai 14.asp 3. Nguyễn Quang Lộc, Hệ thống gieo trồng – GT, ĐHLN – 2001. 4. Đoàn Văn Điện - Nguyễn Bảng, Lý Thuyết máy Nông nghiệp.
5. Vũ Khắc Bảy (2000), Toán Kỹ thuật, Bài giảng cho cao học ngành Kỹ thuật máy và Cơ giới hóa Nông Lâm nghiệp – Trường Đại học Lâm nghiệp.
6. Vũ Cao Đàm (1996), Phương pháp luận nghiên cứu khoa học, Nxb Khoa học và kỹ thuật – Hà Nội.
7. Phạm Văn Lang, Bạch Quốc Khang (1998), Cơ sở lý thuyết quy hoạch thực nghiệm và ứng dụng trong kỹ thuật, Nxb Nông nghiệp – Hà Nội.
8. Nguyên lý máy làm đất và công nghệ cơ học những vật liệu Nông nghiệp – Nxb Nông nghiệp 1982.
9. Nguyễn Văn Bỉ (2006), Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm, Trường Đại học Lâm nghiệp.
10. Nguyễn Nhật Chiêu (2005), Đo lường và khảo nghiệm máy, Tập bài giảng cho cao học, Trường Đại học Lâm nghiệp.
11. Phạm Văn Ngân (1999), Nghiên cứu máy phay lồng làm đất ruộng nước ở đồng bằng sông Cửu Long, Luận án Tiến sỹ kỹ thuật, Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch.
PHỤ LỤC 1: DIỆN TÍCH TRỒNG DỨA QUẢ Ở CÁC VÙNG CỦA VIỆT NAM Số TT Vùng, miền Năm 2001 2002 2003 2004 2005 CẢ NƯỚC 37 200 41 700 41 651 43 350 47 400 Miền Bắc 12 000 14 300 16 484 16 970 18 400 I Đồng bằng Sông Hồng 2 600 2 800 3 699 3 928 3 900 II Đông Bắc 2 500 3 000 3 069 3 173 3 700 III Tây Bắc 400 500 921 1 104 1 200 IV Bắc Trung Bộ 6 500 8 000 8 795 8 765 9 600 Miền Nam 25 200 27 400 25 167 26 380 28 900 V Duyên Hải Nam Trung Bộ 3 800 4 400 4 757 4 894 5 100 VI Tây Nguyên 500 1 200 1 245 1 620 1 700 VII Đông Nam Bộ 500 600 704 1 134 1 500 VIII Đồng bằng sông Cửu Long 20 400 21 200 18 461 18 732 20 700
PHỤ LỤC 2: GIÁ TRỊ TUNG ĐỘ TÁC DỤNG PHỤ THUỘC VÀO ĐỘ TRƯỢT Độ
trượt Cỡ máy kéo 0,6T (m) Cỡ máy kéo 0,6T (m) Cỡ máy kéo 0,6T (m)
yK y0 y0 + yK yK y0 y0 + yK yK y0 y0 + yK
0,05 0,012 0,032 0,044 0,011 0,034 0,045 0,013 0,04 0,053
0,1 0,061 0,063 0,123 0,06 0,068 0,128 0,061 0,08 0,141
0,15 0,122 0,095 0,217 0,123 0,101 0,224 0,129 0,12 0,249