lượng làm việc của máy trồng dứa, đồng thời dựa vào các điều kiện thực tế tại Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch và ý kiến đóng góp của các chuyên gia, các nhà khoa học, tác giả đề tài đã thực hiện thí nghiệm như sau:
4.4.1. Góc nghiêng của cây so với tâm hướng kính của tay xuống chồi (yếu tố đầu vào X1).
Trước khi thí nghiệm chúng tôi đã đánh dấu trên tay kẹp, từ đó ứng với mỗi vị trí đó là tương ứng với góc nghiêng của chồi so với tâm hướng kính là khác nhau (hình dưới). Trong qua trình thí nghiệm người công nhân bỏ chồi theo những vạch đã định sẵn đó. Dấu trên tay kẹp Tay kẹp Chồi dứa α Tâm bộ phận xuống chồi chồi
4.4.2. Độ trượt (hoặc Lết) của bánh tựa đồng (yếu tố đầu vào X2)
Trong quá trình máy làm việc bánh tựa đồng luôn luôn được tì xuống mặt đồng để lấy chuyển động dẫn động cho bộ phận xuống chồi. Bộ phận xuống chồi được lấy chuyển động từ bánh tựa đồng thông qua cơ cấu nhông xích. Vì vậy trong quá trình làm việc bánh tựa đồng bị trượt thì bộ phận xuống chồi cũng bị trượt ảnh hưởng đến chất lượng làm việc của máy.
Độ trượt S = (Quãng đường tính toán – Quãng đường thực tế)/ Quãng đường tính toán. (Khi bánh ở cùng một số vòng quay)
Ta có thể mô tả thí nghiệm như sau:
Trong tính toán giả sử chu vi của Bánh xe tựa đồng là 1 m, khi bánh quay 10 vòng thì sẽ được quãng đường 10 mét
Nhưng thực tế (giả sử) khi ta đếm bánh xe tựa đồng quay 10 vòng thì lại được quãng đường ta đo được là 11m
Vậy S = - 0,1 ta hiểu là bánh tựa đồng lúc này không phải bị trượt nữa mà bị LẾT theo máy kéo.
Tổ chức thí nghiệm cho yếu tố này bằng cách thay đổi tỷ số truyền của bánh tựa đồng và bánh xe trồng thông qua việc thay đổi các cặp bánh xích của 02 bộ phận trên.
4.4.3. Khoảng cách từ tâm bánh xuống chồi tới tâm bánh lấp nén đất theo phương ngang (yếu tố đầu vào X3).
Trên khung máy có khoan các lỗ để thay đổi được khoảng cách đó một cách thuận tiện trong quá trình thí nghiệm.
- Điều kiện thử nghiệm:
Địa điểm: Chúng tôi đã tiến hành chạy thử nghiệm máy trồng dứa tại thửa ruộng của Trung tâm thí nghiệm và khảo nghiệm máy – Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch, Trâu Quỳ, Gia Lâm.
Kích thước thửa ruộng dài 90 mét, rộng 50 mét. Thửa ruông đó được chia nhỏ ra thành ô nhỏ có kích thước mỗi ô là 10 x 50 mét.
Để thí nghiệm một yếu tố đầu vào ta sẽ làm thí nghiệm lập lại 3 lần và thu thập số liệu một cách ngẫu nhiên.
Ruộng đã được làm sạch cỏ rác, đất phay nhỏ đạt độ sâu 15-22 cm. Đất thuộc loại đất thịt trung bình, độ bằng phẳng của mặt ruộng không cao. Máy kéo là loại SATOH (Nhật) với công suất 35HP.
Chồi dứa: Lần thử nghiệm này chúng tôi cũng sử dụng chồi dứa giống Queen, lựa chọn nhưng chồi có chiều dài từ 250-380 mm, đường kính thân chồi từ 20-30mm.
- Một số chỉ tiêu chính thể hiện chất lượng làm việc của máy:
Trong quá trình thử nghiệm máy chúng tôi đã lựa chọn một số chỉ tiêu để đánh giá chất lượng làm việc của máy như sau:
- Độ sâu của chồi dứa: Sau khi máy làm việc ta đo độ sâu của phần chồi dứa được lấp đất so với mặt đồng.
- Độ an toàn chồi dứa: Thể hiện mức độ an toàn chồi dứa; thân, ngọn, nõn và lá của chồi dứa không bị hư hại (dập, nát) trong quá trình máy làm việc. Những chồi sau khi trồng mà dập nát quá 20% thì có thể được coi là không an toàn
- Độ sót của cây: Với chỉ tiêu này phụ thuộc vào khả năng bám mặt đồng của bánh dẫn động đồng thời còn phụ thuộc vào khả năng thao tác của người ngồi bỏ cây vào bộ phận kẹp.
- Khoảng cách giữa 2 cây trên một hàng: Theo nhận định thông số này chịu ảnh hưởng nhiều bởi khả năng bám mặt đồng của bánh dẫn, đồng thời nó cũng chịu ảnh hưởng của.
- Góc nghiêng của chồi dứa sau khi trồng so với mặt đồng: Là góc được tạo bởi đường thẳng đi qua gốc của chồi dứa (vuông góc với mặt đồng) và đường thẳng dọc tâm của chồi dứa sau khi trồng. Góc này có độ lớn từ 0 – 200 là đạt yêu cầu nông học (dựa vào kinh nghiệm thực tế của chuyên gia).
Chương 5. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM
Nội dung công việc chuẩn bị và tiến hành thực nghiệm trên kênh đất đã trình bày ở chương 4.
5.1. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm.
Như đã trình bày ở chương 3, chúng tôi chọn 3 yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng và khả năng làm việc của máy trồng , đó là:
X1 – góc nghiêng so với hướng kính X2 – độ trượt danh nghĩa
X3 – khoảng cách theo chiều tiến từ tâm bánh xe lấp đất tới tâm bánh xe trồng
Với mục đích thực nghiệm đơn yếu tố để thăm dò khoảng nghiên cứu cho phép của mỗi yếu tố đến giá trị cực trị của thông số nghiên cứu.
5.1.1. Kết quả thực nghiệm đơn yếu tố:
5.1.1.1. Ảnh hưởng của X1 (Góc nghiêng so với hướng kính) tới góc đổ của cây của cây
Góc nghiêng so với hướng kính chọn từ 00 đến 160, khoảng biến thiên 80; số mức biến thiên là 5, số lần lặp lại của thí nghiệm là 3.
Số liệu thí nghiệm được thể hiên trên (phụ lục 3).
Số liệu thí nghiệm được xử lý và được thể hiện trên hình (5.1).
Kết quả đã tìm được phương trình thực nghiệm biểu diễn mối quan hệ giữa góc nghiêng so với hướng kính và góc đổ của cây khi trồng là:
YM = 56,663343 – 7,8621298 X1 + 0,38531696 X12 (5-1)
Ban đầu khi góc nghiêng tăng thì góc đổ của cây giảm, nguyên nhân trong vùng này góc nghiêng của cây cân bằng với góc xoay của cây sau khi mở kẹp. Tuy
nhiên khi góc nghiêng của cây tiếp tục tăng thì góc đổ lại tăng. điều này có thể giải thích là do góc quay của cây sau khi mở kẹp nhỏ hơn góc nghiêng ban đầu của nó.
Hình 5.1 Đồ thị biểu diễn giữa góc nghiêng so với hướng kính tới góc đổ của cây
Giá trị bé nhất của góc đổ nằm trong khoảng 40-120 - luận văn sẽ sử dụng khoảng này để thực hiện nghiên cứu QHHTN.
5.1.1.2. Ảnh hưởng của X2 (độ trượt danh nghĩa) tới góc đổ của cây
Độ trượt danh nghĩa chọn từ -0,05 0,15, khoảng biến thiên 0,1; số mức biến thiên 5, số lần lặp lại thí nghiệm 3.
Số liệu thí nghiệm được thể hiên trên (phụ lục 4).
Số liệu thí nghiệm được xử lý và được thể hiện trên hình (5.2).
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 = 30,840067 – 385,90267 X1 + 2705,3333 X12 (5-2)
Trên đồ thị (Hình 5.2) ta thấy độ trượt danh nghĩa từ giá trị từ -0.05 đến 0.05 sẽ cho ta độ đứng của cây giảm; độ trượt danh nghĩa trong khoảng 0.1 đến 0.15 sẽ làm cho góc đổ của cây tăng. Điều đó cũng rất đúng với thực tế trong quá trình thí
nghiệm nếu độ trượt danh nghĩa mà lớn sẽ dẫn tới cây sẽ bị kéo lê trên mặt đồng và chính tay kẹp sẽ gạt làm đổ cây dứa. Nếu độ trượt danh nghĩa mà giảm nhiều (giá trị âm) thì cũng làm cho cây dứa bị đổ; thực tế là khi đó phần đất lấp vào gốc cây dứa không đủ để cho cây đứng mà tay kẹp đã nhả ra nên cây sẽ bị đổ
Hình 5.2. Đồ thị biểu diễn giữa độ trượt danh nghĩa tới góc đổ của cây
Giá trị bé nhất của độ trượt danh nghĩa từ 0 đến 0,1 - luận văn sẽ sử dụng khoảng này để thực hiện nghiên cứu QHHTN.
5.1.1.3. Ảnh hưởng của X3 (khoảng cách theo chiều tiến từ tâm bánh xe lấp đất đến bánh xe trồng) tới góc đổ của cây 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