Chương 4 : Phương pháp thử nghiệm máy
4.2. Kết quả thử nghiệm
Để xác định bằng thực nghiệm một số thông số và sơ bộ đánh giá khả năng làm việc của bộ phận cung cấp mới đề xuất, chúng tôi đã thiết kế, chế tạo và thử nghiệm bộ phận cung cấp đã đề xuất này dựa theo các số liệu tính tốn.
Các kích thước của trống: D1= 180mm, D2= 230mm, L= 165 mm. Số lỗ thoát trên trống: 12
Số vòng quay của trống: 30- 40 vòng/phút.
Tấm chắn mặt trống được làm bằng mica để có thể quan sát sự dịch chuyển, xáo động của các viên phân trong quá trình làm việc. Các hiện tượng quan sát được trong q trình thử nghiệm rất hữu ích trong việc điều chỉnh kết cấu và kích thước các phần tử của trống quay.
Hình ảnh thử nghiệm bộ phận cung cấp được chỉ ra trên hình 3.15. Các kết quả thử nghiệm cho thấy, bộ phận cung cấp kiểu trống quay có khả năng làm việc tốt. Hiện tượng kẹt viên phân hoàn toàn được loại trừ, các viên phân được cung cấp đều, khơng sót, khơng trùng, khơng bị hư hỏng. Bộ phận cung cấp có kết cấu đơn giản và kích thước gọn nhẹ, có khả năng năng ứng dụng cao trên các máy bón phân viên nén lấp sâu sử dụng viên phân mới.
Trên cơ sở kết quả thử nghiệm, đã thiết kế bộ phận cung cấp kiểu trống quay theo hướng sử dụng vật liệu nhựa. Kết cấu trống cung cấp thể hiện trên hình 3.16.
60
Hình 4 -2. Bộ phận cung cấp viên phân kiểu trống quay.
Các chi tiết của bộ phận cung cấp viên phân được thiết kế theo hướng sử dụng vật liệu nhựa.
4.2.1. Thử nghiệm trên nền cứng (độ trượt = 0):
- Mục đích: kiểm tra khả năng làm việc của cụm trống bón
61
- Chuẩn bị và kiểm tra máy:
+ Điều chỉnh các bộ phận trên máy chuẩn bị cho quá trình thử nghiệm. + Kiểm tra chế độ bôi trơn các bộ phận quay.
+ Kiểm tra lại độ vững chắc kết cấu máy.
+ Cho phân viên nén vào các trống với khối lượng định sẵn, phù hợp với kích thước vị trí thử nghiệm.
+ Tháo các lưỡi rạch hàng. - Chuẩn bị vị trí thử nghiệm:
+ Vị trí thử nghiệm tại đường bê tơng ở Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội
+ Nền bê tơng được qt sạch, sau đó phủ một lớp cát mỏng để viên phân không bị lăn khỏi vị trí rơi.
- Chuẩn bị dụng cụ thử nghiệm:
+ Các dụng cụ đo cần thiết: thước dây, thước lá. + Chuẩn bị phân viên nén: phân đạm, phân tổng hợp - Tiến hành thử nghiệm:
+ Máy được kéo với vận tốc thấp (5÷7 km/h).
+ Quan sát cụm trống quay, quan sát lượng phân bón ra - Kiểm tra:
+ Đo khoảng cách các viên phân + Đo khoảng cách các hàng phân + Kiểm tra máy
- Nhận xét:
Máy làm việc nhẹ nhàng, êm, trống bón ổn định nên viên phân rơi tương đối đều. Những vị trí khơng ra phân đều được dừng lại và kiểm tra kỹ. Viên phân không rơi là do bị kẹt trong hốc, đây là do lỗi khi chế tạo hốc phân, công đoạn làm sạch bavia khi xẻ rãnh trên hốc không đảm bảo.
62
Các bộ phận trên máy đều làm việc tốt. Do làm việc trên nền đất cứng nên khi viên phân rơi xuống có một số bị lăn ra khỏi vị trí rơi ban đầu vì vậy khi kiểm tra các khoảng cách có sai số nhiều, viên phân không thẳng hàng.
Cụ thể: số lần thử 3 lần; chiều dài kéo máy 10m
Số hiệu đo (mm) Lần 1 Lần 2 Lần 3
Khoảng cách bón
trung bình 179 183 182,4
Khoảng cách
hàng trung bình 363 362,6 362,8
Khoảng cách bón và khoảng cách hàng vẫn nằm trong giới hạn cho phép.
4.2.2. Thử nghiệm máy và xác định các nội dung hồn thiện
Máy bón được 4 hàng phân cung cấp dinh dưỡng cho 8 hàng lúa sạ, gồm các bộ phận chính sau: khung máy, bộ phận bón, bộ phận rạch rãnh và vùi lấp viên phân, hệ thống di động và cụm tay kéo.
Bộ phận bón thuộc loại trống có trục nằm ngang, lắp đồng trục và nhận truyền động trực tiếp từ trục bánh xe. Cấu tạo bộ phận cung cấp thể hiện trên hình 3.3. Để tăng khả năng viên phân rơi vào hốc trên vành trống, viên phân được cho rơi ngược vào phía trong trống, sau đó được dẫn ra ngoài qua ống dẫn lắp xuyên qua nắp trống.
Bộ phận rạch rãnh loại lưỡi rạch đối xứng. Khi làm việc lưỡi rạch ép đất bùn trên mặt ruộng sang hai bên tạo thành rãnh cho viên phân rơi xuống theo độ sâu cần thiết. Ưu điểm của loại lưỡi rạch này là tạo rãnh tốt, việc đưa viên phân từ bộ phận cung cấp xuống rãnh thuận lợi. Nhược điểm của loại lưỡi rạch này là khó vùi lấp viên phân bằng tấm trang, lực cản làm việc lớn.
63
Hình 4-4. Cấu tạo bộ phận cấp liệu
1-Trục quay; 2- Trống quay; 3- Hốc chứa phân; 4- Viên phân; 5- Gân dẫn hướng; 6- Nắp trống; 8- Viên phân đã được đưa ra khỏi trống; 9- Phễu đón phân; 10- Tấm che; 11- Cửa đổ phân; 12- Ống dẫn phân.
Bộ phận vùi lấp là tấm trang lắp phía sau máy, vừa có nhiệm vụ vùi lấp viên phân, vừa có tác dụng san phẳng, trả lại độ bằng phẳng của mặt ruộng.
Tay kéo có thể điều chỉnh độ cao phù hợp với độ lún của ruộng và độ cao của người sử dụng.
Các thử nghiệm tổng thể máy trong điều kiện sản xuất cho thấy máy có khả năng làm việc, đáp ứng yêu cầu nông học đặt ra. Độ tin cậy ra phân đạt 95,4% tương ứng với độ bón sót 4,6%. Viên phân được bón đạt độ sâu yêu cầu.
Các nhược điểm cơ bản của máy là:
- Các bề mặt của trống bón (bộ phận cung cấp) trực tiếp tiếp xúc với phân bón bị ăn mịn hóa học.
64
- Khả năng đưa viên phân vào trong các hốc chứa phân chưa cao nên mức độ bón sót tăng khi lượng phân cịn lại trong trống quá ít.
- Khả năng vùi viên phân chưa thật tốt. Nếu lắp thêm thanh gạt ngang để tăng cường khả năng vùi lấp viên phân thì lực cản làm việc lớn.
Để máy có khả năng thương mại, được người nơng dân chấp nhận, cần tính tốn thiết kế hồn thiện máy để khắc phục được các nhược điểm nêu trên, chủ yếu là bộ phận cung cấp và cụm rạch và vùi lấp viên phân.
65
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. Kết luận
Trên cơ sở tìm hiểu các máy sạ hàng, các máy gieo hạt và cấu tạo chung của máy bón phân viên nén lấp sâu đã định hướng nghiên cứu của đề tài là nghiên cứu thiết kế máy bón phân viên nén lấp sâu làm việc tương thích với máy sạ hàng.
Đã lựa chọn mẫu máy cơ sở và tính tốn thiết kế hồn thiện các bộ phận làm việc chính của máy bón phân viên nén lấp sâu. Đã chế tạo và thử nghiệm bộ phận cung cấp, bộ phận rạch hàng và vùi lấp viên phân.
Kết quả thử nghiệm cho thấy bộ phận cung cấp đã đề xuất và thiết kế có nguyên lý làm việc hợp lý, độ tin cậy cao và khai thác được các lợi thế của viên phân nén thế hệ mới.
Bộ phận lưỡi rạch nghiêng là một đề xuất mới, cho phép tạo ra bộ phận rạch hàng có lực cản làm việc nhỏ và thuận tiện cho việc vùi lấp viên phân.
Đã thiết kế hồn chỉnh máy bón phân viên nén lấp sâu, có thể làm việc tương thích với máy sạ hàng 4 trống.
Đã xây dựng 3 phương án thiết kế liên hợp máy hai chức năng bón phân và sạ hàng trên một khung máy làm cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo về lĩnh vực bón phân viên nén lấp sâu liên hợp với máy sạ hàng lúa.
2. Kiến nghị
Tiếp tục nghiên cứu chế tạo máy bón phân viên nén lấp sâu để thử nghiệm rộng trong sản xuất và tiếp tục hoàn thiện máy.
Nghiên cứu thiết kế liên hợp máy đa chức năng trên cùng một trục chung, phục vụ nhiệm vụ cơ giới hóa bón phân viên nén lấp sâu và sạ hàng lúa.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn Tất Cảnh, (2006) Sử dụng phân viên nén trong thâm canh lúa, Nhà xuất bản nông nghiệp, Hà Nội.
2. Đỗ Hữu Quyết, (2001) Nghiên cứu thiết kế máy bón phân viên dúi sâu cho
lúa, Đề tài NCKH cấp cơ sở, Trường Đại học Nông nghiệp 1.
3. Đỗ Hữu Quyết, (5/2008) Kết quả nghiên cứu thiết kế máy ép viên phân,
Tạp chí Nơng nghiệp và Phát triển nơng thơn.
4. Đỗ Hữu Quyết, (8/2008) Tính tốn thiết kế bộ phận cung cấp dùng trên máy bón phân viên nén dúi sâu, Tạp chí Nơng nghiệp và Phát triển nơng
thôn.
5. Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội, (2007) Những tiến bộ kỹ thuật giai
đoạn (2001- 2007), Trường ĐHNN Hà Nội, http:\\www.hua.edu.vn.
6. Кленин Н.И. и B.A. Cакун (1980), Cельскохозяйственные и мелиоративные машины, Москва, Изд. “Колос”, Cтр. 155-174.
7. Лурье A.B. и др (1976), Cельскохозяйственные машины, Москва, Изд. “Колос”, Cтр. 303-311. Nguyễn Tiến Thắng dịch ra tiếng Việt.
8. Xơcơlốp A. IA., Lý thuyết tính tốn thiết kế máy và thiết bị sản xuất thực phẩm, Nhà xuất bản Mir, Matxcơva, 1975. trang 243-252. Tài liệu tiếng Việt
Phụ lục 1. Kết quả thử nghiệm khả năng làm việc của bộ phận cung cấp đã thiết kế.
Để chọn lựa kết cấu cuối cùng của trống cung cấp, đã chế tạo trống cung cấp theo các kích thước và kết cấu theo các thơng số đã thiết kế và thử nghiệm đánh giá khả năng làm việc của trống cung cấp ứng với các thông số và phương án sau:
+ Thơng số của trống:
Kích thước trồng: Hình nón cụt, D1= 180 mm, D2= 230 mm, L= 165 mm. Số vòng quay của trống: Quay bằng tay, trong khoảng 30-40 vòng/phút.
+ Các phương án kết cấu
Kích thước hốc chứa phân:
(Chọn theo kích thước viên phân và thử nghiệm sơ bộ, với viên phân có kích thước lý thuyết DxH= 15x15mm, Hmax, Hmin)
Có thể chỉ chọn một kích thước như đã thiết kế: DxH= 20x15 mm. Khi này kích thước chứa của hốc bằng chiều cao kết cấu của hốc cộng với khe hở giữa đáy hốc và cung chắn đáy hốc.
Với quan niệm như vậy, với hốc có kích thước 20x15 mm, thì kích thước khoang chứa phân thực tế sẽ là: 20x(15+). phụ thuộc độ chính xác
chế tạo các chi tiết của trống, giá trị thực tế trong khoảng 2-3 mm. Số gân dẫn hướng và góc nghiêng của gân:
Số gân chọn 2, 3 và 4 gân
Góc nghiêng : Chọn 20, 30, 40, 50 độ.
Ảnh hưởng của số lượng gân và góc nghiêng của gân đến khả năng dồn viên phân về phía miệng trống (trong vùng các thơng số đã thí nghiệm) như sau: Số gân càng nhiều khả năng dồn càng mạnh và góc nghiêng càng lớn khả năng dồn càng mạnh. Nhưng dồn mạnh q cũng khơng tốt do viên phân có thể bị vỡ và khả năng rơi vào hốc chứa càng bị cản trở. Thực tế khi số gân là 3
hoặc 4, góc nghiêng của gân 40o hoặc 30o khả năng dồn viên phân và khả năng viên phân rơi vào hốc là tốt nhất.
Các thực nghiệm trên là các thực nghiệm đơn yếu tố. Sự làm việc của trống là sự phối hợp tương hỗ đồng thời của các yếu tố ảnh hưởng trên. Từ các kết quả thực nghiệm này, có thể tiến hành quy hoạch thực nghiệm đa yếu tố để xác định được các thông số tối ưu của trống.
Cách thức tiến hành bố trí thí nghiệm như sau: * Chuẩn bị thí nghiệm
- Lắp trống bón theo các thơng số đã chọn cho từng thí nghiệm: Số gân, góc nghiêng của gân dẫn hướng. Đặt máng hứng tại cửa ra phân. Nắp trống làm bằng mica để có thể quan sát sự di chuyển của khối viên phân trong lòng trống.
- Đếm đúng 840 viên phân, đổ vào trong trống.
- Quay thử một vài vòng để người quay quen tay, với vận tốc quay trong khoảng từ 30 đến 40 vòng/phút. Khi thấy các viên phân được cung cấp đều ở cửa ra phân thì dừng lại.
- Đổ số phân đã được cung cấp vào trống. *Bắt đầu lấy số liệu.
- Quay đều trống và đếm đến 70 vịng thì dừng lại.
- Người theo dõi đồng hồ kiểm tra thời gian, nếu đồng hồ chỉ 2 phút chẵn thì tốt nhất (ứng với vận tốc kéo máy 4 km/giờ), trong khoảng 1phút 45” đến 2 phút 20” thì chấp nhận được.
- Kiểm tra và đếm số viên phân còn lại trong trống. Ghi vào bảng theo dõi. - Kiểm tra xem có viên phân nào bị vỡ hỏng không? Ghi vào bảng theo dõi. *Xác định các chỉ tiêu theo dõi
Gọi tổng số viên phân trong các thí nghiệm là Ztổng. Chọn Ztổng= 840 viên. Số viên phân còn lại trong trống sau khi quay đủ 70 vịng là Zsót;
Số viên phân vị vỡ hỏng là Zvỡ; 1) Độ tin cậy cấp liệu
Độ tin cậy cấp liệu được xác định bằng tỷ số giữa số viên phân thực tế được đưa ra khỏi trống với tổng số viên phân lẽ ra phải được đưa ra khỏi trống với độ tin cậy 100%. Theo cách bố trí thí nghiệm, tổng số viên phân lẽ ra phải được đưa ra khỏi trống (ứng với độ tin cậy 100%, và 70 vòng quay của trống) là 840, chính bằng số viên phân đổ sẵn vào trong trống.
Độ tin cậy cấp liệu Rcc, đơn vị %, xác định theo cơng thức: Rcl = (Ztổng - Zsót).100/ Ztổng, %;
2) Độ sót S, %, xác định theo cơng thức: S= Zsót/Ztổng= 1-Rcl, %;
Theo định nghĩa trên, giữa độ tin cậy cấp liệu và độ sót có quan hệ: Rcl+ S= 1.
3) Độ hư hỏng viên phân H(%), tính theo cơng thức: H= Zvỡ/Ztổng, %;
4) Khả năng dồn viên phân về phía miệng trống
Để trống cấp liệu làm việc tốt, qua quan sát sự làm việc của trống qua nắp mica, có thể nhận thấy khi các viên phân đẩy sát vào mặt nắp trống, xếp hàng dọc theo vành trống thì khả năng rơi các viên phân vào hốc chứa thuận lợi nhất. Khi các viên phân cịn ít, nếu trống trơn khơng có gân, độ cơn của thành trống nhỏ thì viên phân khơng tự dồn về phía nắp trống, gây ra hiện tượng sót. Tuy nhiên việc dồn viên phân quá mạnh cũng khơng có lợi do các viên chèn ép lẫn nhau khó rơi vào hốc.
Ta sẽ xác định số gân và góc nghiêng của gân dẫn hướng cho hợp lý bằng thực nghiệm.
Khi số viên phân trong trống còn khoảng 50 viên, ứng với khoảng 4 vòng quay của trống, quan sát qua nắp trống để đánh giá định tính khả năng dồn phân.
Tạm chia ra các mức sau: Yếu/ Trung bình/Khá mạnh/Mạnh/Quá mạnh/ tương ứng với các ký hiệu: *, **, ***, ****. ***** hoặc các chữ cái: Y, TB, K, M, Q để biểu thị cho gọn trong bàng đánh giá chung.
Kết quả đánh giá tổng quát về khả năng làm việc của trống cung cấp được thể hiện qua các chỉ tiêu (Khả năng dồn phân về phía nắp trống/Độ tin cậy cấp liệu/Độ hư hỏng viên phân) qua các thí nghiệm được ghi trong bảng sau:
Khả năng dồn viên phân về phía nắp trống Số
gân
Kết quả đánh giá khi góc nghiêng của gân Ghi
20o 30o 40o 50o chú
2 Yếu (Y) Trung bình (TB) Khá (K) Quá mạnh
(Q)
3 Trung bình(TB) Tốt (T) Tốt (T) Quá mạnh
(Q)
4 Khá (K) Tốt (T) Tốt (T) Quá mạnh
(Q) Độ tin cậy cấp liệu
Số gân dẫn hướng
Kết quả đánh giá khi góc nghiêng của gân Ghi
20o 30o 40o 50o chú
2 89,8 94,0 95,4 93.7
3 93.2 96,2 97.6 94,3
hư hỏng viên phân trung bình qua các thử nghiệm
Số gân dẫn hướng
Kết quả đánh giá khi góc nghiêng của gân Ghi
20o 30o 40o 50o chú
2 0 0,2 0,6 1,0
3 0,4 1,0 1,0 1,4
4 0,7 1,2 1,2 1,8
Kết hợp các kết quả thành bảng đánh giá tổng hợp về khả năng làm việc của trống cung cấp trong bảng sau:
Kết quả đánh giá khả năng làm việc tổng hợp của trống cấp liệu Số
gân
Kết quả đánh giá khi góc nghiêng của gân Ghi
20o 30o 40o 50o chú
2 Y/ 89,8/ 0 TB/ 94,0/ 0,2 K/ 95,4/ 0,6 Q/ 93,7/ 1,0