Kết luận chương 3

Căn cứ vào kết quả nghiên cứu đạt được ta rút ra một số kết luận về những yếu tố ảnh hưởng đến sự chi phí năng lượng, năng suất và độ sót khoai sau thu hoạch cho máy thu hoạch khoai lang khi làm việc, cụ thể là:

a/.Chi phí năng lượng

- Những yếu tố ảnh hưởng tới chi phí năng lượng của lưỡi đào (công thức 3.20) bao gồm:

+ Phản lực pháp tuyến của đất luống khoai (tính chất cơ lý của đất, độ tơi xốp và độ ẩm của đất luống khoai).

+ Vận tốc di chuyển của máy kéo Vm + Góc đặt lưỡi đào so với phương ngang ()

+ Góc ma sát của đất với vật liệu bề mặt lưỡi đào ()

- Những yếu tố ảnh hưởng tới chi phí năng lượng cho bộ phận dũ (công thức 3.48), bao gồm:

- Hệ số ma sát trượt (f) giữa hỗn hợp khoai – đất với bề mặt làm việc. - Trọng lượng của khoai – đất nằm trên phím dũ.

- Tốc độ quay của tang dẫn động phím dũ (,n)

- Kích thước bán kính các phím lăn (r)

b/. Những yếu tố ảnh hưởng đến năng suất của máy dũ khoai lang

Thông qua những công thức tính năng suất liên hợp máy trên đây, ta thấy có ba nhóm ảnh hưởng đến năng suất liên hợp máy là:

- Điều kiện sản xuất tự nhiên- tính chất môi trường canh tác.

- Yếu tố cấu trúc- những thông số cấu trúc của máy kéo, máy thu hoạch khoai (đào và dũ).

- Yếu tố sử dụng - những chỉ tiêu sử dụng của liên hợp máy như vận tốc, bề rộng làm việc của liên hợp máy, tổ chức sản xuất ...

c/. Những yếu tố ảnh hưởng đến độ sót

- Tốc độ trục gây rung

Chương 4

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 4.1. Mục đích nghiên cứu thực nghiệm

Nghiên cứu thực nghiệm nhằm xác định mức độ ảnh hưởng của các thông số về cấu tạo và chế độ làm việc của máy thu hoạch khoai đến các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của máy như: năng suất, chi phí năng lượng cho bộ phận dũ và độ sót khoai sau thu hoạch. Kết quả đạt được là cơ sở cho việc thiết kế, hoàn thiện mẫu máy cũng như lắp đặt điều chỉnh các bộ phận phù hợp.

4.2. Chuẩn bị thực nghiệm

Các thiết bị phục vụ thí nghiệm bao gồm:

- Các đệm định hình (guốc) có bề dầy và góc nghiêng khác nhau. - Các bộ đĩa xích có số răng khác nhau.

- Các ống có kích thước đường kính khác nhau.

- Bình có vạch chia ml để đo lượng nhiên liệu tiêu hao. - Thước dây để cho chiều dài, bề rộng luống khoai.

- Đồng hồ bấm dây để đo thời gian liên hợp máy chạy hết chiều dài luống. - Cân đồng hồ để đo khối lượng khoai thu hoạch cũng như khối lượng khoai còn sót trong đất.

4.3.Lựa chọn các yếu tố ảnh hưởng và hàm mục tiêu

4.3.1. Lựa chọn các yếu tố ảnh hưởng

Theo kết quả nghiên cứu lý thuyết, các yếu tố ảnh hưởng đến năng suất, chi phí năng lượng và độ sót của máy thu hoach khoai bao gồm:

- Điều kiện sản xuất tự nhiên: tính chất môi trường canh tác (lực cản cắt riêng, tính chất cơ lý, độ ẩm của đất khi thu hoạch, hệ số ma sát của đất với bộ phận đào, góc ma sát trong của đất, trọng lượng riêng của hỗ hợp khoai - đất nằm trên phím dũ...)

- Yếu tố cấu trúc: những thông số cấu trúc và điều kiện làm việc của máy kéo như tốc độ di chuyển và của máy thu hoạch khoai như kết cấu lưỡi đào, góc đặt lưỡi, tần số rung, tốc độ chuyển động, khe hở giữa hai phím kề nhau của phím dũ.

- Yếu tố sử dụng: những chỉ tiêu sử dụng của liên hợp máy như vận tốc, bề rộng làm việc của lưỡi đào, tổ chức sản xuất hợp lý ...

Trong các yếu tố trên có yếu tố không điều khiển được như các yếu tố thuộc điều kiện sản xuất tự nhiên và môi trường canh tác hoặc những yếu tố thuộc tổ chức quản lý sản xuất. Những yếu tố điều khiển được gồm:

- Kích thước hình học (bề rộng, góc doãng) và góc đặt của lưỡi đào. - Tần số rung của các phím dũ (phụ thuộc vào tốc độ trục gây rung). - Tốc độ di chuyển các phím dũ.

- Khe hở giữa hai phím kề nhau.

Trong các yếu tố trên có một số yếu tố hàm chứa lẫn nhau, ví dụ như tốc độ di chuyển của phím dũ, tần số rung, tần số làm việc của cào răng vì các bộ phận đều được dẫn động từ trục thứ cấp của hộp giảm tốc (19 hình 3.1) theo phương pháp nối tiếp, do vậy chỉ cần chọn một yếu tố trong các yếu tố đó là đủ.

Dựa vào kết quả một số thí nghiệm thăm dò cũn như hỏi ý kiến của các chuyên gia thuộc Khoa cơ khí - Trường Đại học Nông lâm thành phố Hồ Chí Minh và Khoa Công nghệ – Trường Đại học Cần Thơ, chúng tôi chọn một số thông số ảnh hưởng chính để nghiên cứu, bao gồm:

- Góc đặt của lưỡi đào (), (độ).

- Tốc độ trục gây rung (n), (vòng/phút) - Khe hở giữa hai phím kề nhau (), (mm)

4.3.2. Các hàm mục tiêu nghiên cứu

- Năng suất của máy dũ khoai lang - Độ sót khoai lang sau thu hoạch

4.4. Phương pháp thí nghiệm, đo đạc và xử lý số liệu

4.4.1. Phương pháp điều khiển các yếu tố ảnh hưởng

- Thí nghiệm sự ảnh hưởng của góc đặt lưỡi đến các hàm mục tiêu được tiến hành như sau:

Chuẩn bị trước các đệm định hình (guốc) bề dầy và góc nghiêng tương ứng với các giá trị độ của góc đặt khác nhau sao cho thay đổi các đệm (guốc) để được góc đặt biến thiên trong khoảng từ 100 – 200. Sau mỗi lần thay đổi đệm sử dụng thước đo độ để kiểm tra giá trị góc đặt và thêm bớt đệm có chiều dày khác nhau để được các góc đặt khác nhau theo ý muốn.

- Thí nghiệm sự ảnh hưởng của tốc độ trục gây rung đến các hàm mục tiêu được tiến hành như sau:

Thay đổi tỷ số truyền của bộ truyền xích dẫn động trục gây rung nhờ dùng các đĩa xích có số răng khác nhau.

- Thí nghiệm sự ảnh hưởng của khe hở giữa hai phím kề nhau đến các hàm mục tiêu được tiến hành như sau:

Thay đổi khe hở giữa hai phím kề nhau của sàng dũ nhờ việc thay đổi khe hở giữa các phím bằng các ống có đường kính khác nhau.

4.4.2. Phương pháp đo đạc

- Phương pháp xác định chi phí năng lượng cho bộ phận dũ khoai. Chi phí năng lượng của liên hợp máy khi làm việc một cách gián tiếp thông qua lượng nhiên liệu mà liên hợp máy tiêu thụ trong khoảng thời gian một giờ làm việc cùng với suất tiêu hao nhiên liệu riêng (g/ml.h). Kết quả thu được cho phép tính ra chi phí năng lượng của liên hợp máy khi làm việc tương ứng với các thí nghiệm khác nhau theo công thức:

Chi phí năng lượng (mã lực) = lượng nhiên liệu tiêu hao trong 1 giờ (mililit)/tiêu hao nhiên liệu riêng (mililit/ml/h) tra theo tài liệu của máy kéo cơ sở.

Chi phí nhiên liệu cho liên hợp máy tiêu thụ trong khoảng thời gian một giờ làm việc được xác định bằng cách đong nhiên liệu vào bình có các vạch kiểm tra sau đó đổ vào bình đựng nhiên liệu cho đến trùng với mức vạch ban đầu sau mỗi thí nghiệm, kết quả thu được là trung bình cộng của nhiều lần thí nghiệm.

- Phương pháp xác định năng suất giờ của máy

Năng suất giờ của máy thu hoạch khoai được xác định theo công thức sau: Wh = 0,1BcVlt.. (ha/h) (4.1)

Trong đó:

Bc- bề rộng cấu trúc liên hợp máy, (m);

 - hệ số sử dụng bề rộng cấu trúc bằng tỷ số giữa bề rộng làm việc (Blv) và bề rộng cấu trúc Bc, chọn  = 1.

- hệ số sử dụng thời gian bằng tỷ số giữa thời gian làm việc Tlv và thời gian sử dụng máy T = 1 giờ

 =

T Tlv

(4.2)

- hệ số sử dụng vận tốc bằng tỷ số giữa vận tốc làm việc (Vlv) với vận tốc lý thuyết Vlt :

 = V 1

lt lv

V , suy ra Vlv .Vlt (4.3)

Thay công thức (4.3) vào công thức (4.1) ta có công thức tính năng suất giờ như sau:

Wh = 0,1BcVlv (ha/h) (4.4)

Tiến hành đo vận tốc làm việc thực tế của liên hợp máy theo kế hoạch thực nghiệm rồi thay vào công thức (4.4) ta có năng suất giờ.

- Phương pháp xác định độ sót sau thu hoạch:

Độ sót được đánh giá bằng khối lượng khoai còn sót nằm trong lòng đất hoặc bị đất lấp kín so với tổng khối lượng khoai thu hoạch được trên luống thí nghiệm nhân với 100%.

Để xác định khối lượng khoai thu được cũng như khối lượng khoai còn sót lại, chúng tôi tiến hành dùng cân đồng hồ xác định cho từng thí nghiệm.

4.4.3. Xác định số lần lặp cho mỗi thí nghiệm

Việc xác định số lần lặp cho các thí nghiệm có ý nghĩa rất quan trọng, nó phải đủ lớn để đảm bảo độ chính xác của luật phân bố chuẩn, nhưng lại phải tối thiểu để giảm bớt khối lượng thí nghiệm. Số lần lặp cho mỗi thí nghiệm được tính theo kết quả của thí nghiệm thăm dò và theo công thức:

Y S n . % . 2 2 2    (4.5) Trong đó:

n – Số lần lặp cho mỗi thí nghiệm;

 - Tiêu chuẩn Student tra bẳng với mức ý nghĩa  0,05;

 - Sai số tương đối, trong kỹ thuật thường lấy %5%

Y - Giá trị trung bình của đại lượng nghiên cứu;

Sau một số thí nghiệm thăm dò, thay kết quả vào công thức (4.5) ta xác định được số lần lặp cho mỗi thí nghiệm là n = 3.

Sau khi đo đạc có số liệu thực nghiệm chúng tôi tiến hành xử lý số liệu thí nghiệm nhờ phần mềm Quy hoạch thực nghiệm OPT của Viện Cơ điện – công nghệ sau thu hoạch, kết quả thu được như sau:

4.5. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm đơn yếu tố

4.5.1. Nghiên cứu ảnh hưởng độc lập của góc đặt lưỡi đào, tốc độ của trục gây rung phím dũ và khoảng cách giữa hai phím kề nhau đến chi phí năng lượng của máy

- Đánh giá đồng nhất phương sai

Tiêu chuẩn Kohren G = 0.371 Hệ số tự do m = 5 Hệ số tự do n-1 = 2 Tiêu chuẩn tra bảng ( 5%) G = 0.7885

Như vậy, ta có Gtt ≤ Gbang đảm bảo tính đồng nhất của các phương sai, số lượng thí nghiệm đã tiến hành đủ đảm bảo độ tin cậy theo yêu cầu kỹ thuật.

- Mô hình toán học

Y1 = 15.125 + 0.579X1 - 0.005X1X1 + k (4.6)

b0,0 = 15.125 ; ( hệ số k: sai số so thực để 2 vế cân bằng) b1,0 = 0.5786

b1,1 = -0.0047

Tiêu chuẩn T student cho các hệ số là : T0,0 = 2.2724

T1,0 = 0.6313 T1,1 = -0.1547

Phương sai đo lường (lap) Sb = 0.5620 Số bậc tự do kb = 10 Phương sai tương thích Sa = 0.384 Số bậc tự do ka = 2

Tiêu chuẩn FISHER F = 0.6833

Kiểm tra tính tương thích của mô hình theo điều kiện: Ftt ≤ Fbang nên tính tương thích của mô hình toán học nhận được khi mức gá trị α = 0,05. Tâm của mặt quy hoạch: Ytam = 22.933

b/. Ảnh hưởng của tốc độ trục gây rung đến chi phí năng lượng của máy

- Đánh giá đồng nhất phương sai

Hệ số tự do m = 5 Hệ số tự do n-1 = 2 Tiêu chuẩn tra bảng ( 5%) G = 0.7885

- Mô hình toán học

Y1 = 29.667 - 0.078X2 - 0.0002X2 X2 + k (4.7) b0,0 = 29.666

b1,0 = -0.078 b1,1 = -0.0002

Tiêu chuẩn T student cho các hệ số là : T0,0 = 2.043

T1,0 = - 0.5258 T1,1 = 0.5904

Phương sai đo lường (lặp) Sb = 0.8275 Số bậc tự do kb = 10 Phương sai tương thích Sa = 0.0696 Số bậc tự do ka = 2 Tiêu chuẩn FISHER F = 0.0841

Kiểm tra tính tương thích của mô hình theo điều kiện: Ftt ≤ Fbang nên tính tương thích của mô hình toán học nhận được khi mức gá trị α = 0,05.

Tâm của mặt quy họach: Ytam = 22.7169

c/. Ảnh hưởng của khoảng cách hai phím kề nhau đến chi phí năng lượng của máy

- Đánh giá đồng nhất phương sai

Tiêu chuẩn Kohren G = 0.5691 Hệ số tự do m = 5

Tiêu chuẩn tra bảng ( 5%) G = 0.7885

- Mô hình toán học

Y1 = 27.340 - 0.503X3 - 0.013X3 X3 + k (4.8) b0,0 = 27.340

b1,0 = -0.503 b1,1 = 0.0127 Tiêu chuẩn T student cho các hệ số là :

T0,0 = 3.168 T1,0 = - 0.6871 T1,1 = 0.9352

Phương sai đo lường (lap) Sb = 0.2678 Số bậc tự do kb = 10 Phuong sai tương thích Sa = 0.3389 Số bậc tự do ka = 2

Tiêu chuẩn FISHER F = 1.2654

Kiểm tra tính tương thích của mô hình theo điều kiện: Ftt ≤ Fbang nên tính tương thích của mô hình toán học nhận được khi mức gá trị α = 0,05.

Tâm của mặt quy họach: Ytam = 22.3368

4.5.2. Nghiên cứu ảnh hưởng độc lập của góc đặt lưỡi đào, tốc độ của trục gây rung phím dũ và khoảng cách giữa hai phím kề nhau đến năng suất gây rung phím dũ và khoảng cách giữa hai phím kề nhau đến năng suất của máy

a/.Ảnh hưởng của góc đặt lưỡi đào đến năng suất của máy dũ khoai lang.

- Đánh giá đồng nhất phương sai

Tiêu chuẩn Kohren G = 0.7209 Hệ số tự do m = 5

Hệ số tự do n-1 = 2 Tiêu chuẩn tra bảng ( 5%) G = 0.7885

- Mô hình toán học

Y2 = 0.050 + 0.028X1 - 0.001X1X1 + k (4.9) b0,0 = 0.050

b1,0 = 0.0280 b1,1 = - 0.001 Tiêu chuẩn T student cho các hệ số là :

T0,0 = 0.3199 T1,0 = 1.2954 T1,1 = -1.4782

Phương sai đo lường (lặp) Sb = 0.00029 Số bậc tự do kb = 10 Phương sai tương thích Sa = 0.00009 Số bậc tự do ka = 2

Tiêu chuẩn FISHER F = 0.3017

Kiểm tra tính tương thích của mô hình theo điều kiện: Ftt ≤ Fbang nên tính tương thích của mô hình toán học nhận được khi mức gá trị α = 0,05.

Tâm của mặt quy hoạch: Ytam = 0.23422

b/. Ảnh hưởng của tốc độ trục gây rung phím dũ đến năng suất của máy

- Đánh giá đồng nhất phương sai

Tiêu chuẩn Kohren G = 0.3333 Hệ số tự do m = 5 Hệ số tự do n-1 = 2

Tiêu chuẩn tra bảng ( 5%) G = 0.7885

- Mô hình toán học

Y2 = - 0.1039 + 0.003X2 + k (4.10) b0,0 = -0.1039

b1,0 = 0.0034 b1,1 = -0.0000

Tiêu chuẩn T student cho các hệ số là : T0,0 = -0.8404

T1,0 = 2.7192 T1,1 = -2.8105

Phương sai đo lường (lặp) Sb = 0.00006 Số bậc tự do kb = 10 Phương sai tương thích Sa = 0.00012 Số bậc tự do ka = 2

Tiêu chuẩn FISHER F = 1.9330

Kiểm tra tính tương thích của mô hình theo điều kiện: Ftt ≤ Fbang nên tính tương thích của mô hình toán học nhận được khi mức gá trị α = 0,05.

Tâm của mặt quy họach: Ytam = 0.22853

c/. Ảnh hưởng của khoảng cách hai phím kề nhau đến năng suất của máy

- Đánh giá đồng nhất phương sai

Lựa chọn phương pháp nghiên cứu

Quá trình làm việc của lưỡi đào