N Minimum Maximum Mean Std. Deviation Variance
Chiều cao bầu máy đóng 50 187.3 205.0 199.988 2.9030 8.428
Đường kính bầu đóng 50 119.0 121.0 120.162 .3434 .118
Trọng lượng bầu máy đóng 50 1.80 2.30 2.0176 .13011 .017
Valid N (listwise) 50
Bảng 5.4: Thống kê mô tả mẫu thực nghiệm của máy Descriptive Statistics Descriptive Statistics
N Minimum Maximum Mean Std. Deviation Variance
Chiều cao bầu công nhân làm 50 170.00 230.00 199.0800 14.19664 201.544
Đường kính bầu cơng nhân làm 50 119.40 123.00 120.8180 .85850 .737
Trọng lượng bầu công nhân làm 50 1.70 2.40 2.0280 .17847 .032
Valid N (listwise) 50
Bảng 5.5: Thống kê mơ tả mẫu của cơng nhân đóng Dùng hàm T-test trong SPSS 20 để so sánh kết quả giữa bầu đất do công nhân làm thủ cơng và do máy đóng bầu đất đóng,ta có kết quả so sánh như bên dưới:
Paired Samples Statistics
Mean N Std. Deviation Std. Error Mean
Pair 1
Chiều cao bầu máy đóng 199.988 50 2.9030 .4106
Chiều cao bầu công nhân
làm 199.0800 50 14.19664 2.00771
Pair 2
Đường kính bầu đóng 120.162 50 .3434 .0486
Đường kính bầu cơng nhân
làm 120.8180 50 .85850 .12141
Pair 3
Trọng lượng bầu máy đóng 2.0176 50 .13011 .01840
Trọng lượng bầu công nhân
92
Paired Samples Correlations
N Correlation Sig.
Pair 1 Chiều cao bầu máy đóng &
Chiều cao bầu cơng nhân làm 50 -.028 .845
Pair 2 Đường kính bầu đóng & Đường
kính bầu cơng nhân làm 50 .058 .687
Pair 3
Trọng lượng bầu máy đóng & Trọng lượng bầu cơng nhân làm
50 .153 .288
Paired Samples Test
Paired Differences t df Sig.
(2- tailed ) Mean Std. Deviation Std. Error Mean 95% Confidence Interval of the Difference Lower Upper Pair 1
Chiều cao bầu máy đóng - Chiều cao bầu công nhân làm .9080 14.57082 2.06063 -3.23298 5.04898 .441 49 .661 Pair 2 Đường kính bầu đóng - Đường kính bầu công nhân làm -.6560 .90580 .12810 -.91343 -.39857 -5.121 49 .000 Pair 3 Trọng lượng bầu máy đóng - Trọng lượng bầu cơng nhân làm
-.0104 .20412 .02887 -.06841 .04761 -.360 49 .720
Bảng 5.6: Bảng T-Test so sánh thông số bầu đất do công nhân và máy đóng
Từ bảng tổng hợp các mẫu thí nghiệm ta kết luận như sau:
- Máy hoạt động ổn định với các thành phần vật liệu trộn giống nhau với thời gian thí nghiệm trong 1h và số bầu đất thu được là 950 bầu đạt 95% công suất thiết kế.
93
- Chất lượng bầu có độ đồng đều cao.
- Với 1 máy đóng bầu đất có thể thay thế cho 5 người đóng bầu.
5.4 Tính tốn hiệu quả kinh tế:
* Chi phí đóng bầu thủ cơng:
Với 1 công lao động (150,000 đ/ngày) là được 1600 bầu.
Tổng số lượng đất đóng trong 1 ngày là: mdt = 2.1600 = 3200 kg Chi phí cho đất trồng là : 3,500 đ/kg
Chi phí giá thể cho 1600 bầu là : Tđ1 = 3,500.3200 = 11,200,000 đ Chi phí cho túi bầu (1000 đ/cái): Tt1 = 1000.1600 = 1,600,000 đ Tổng chi phí cho 1 cơng lao động trong 1 ngày là:
Tđ = 150,000 + 11,200,000 + 1,600,000 = 12,950,000 đ Giá bán 8,200 đ/bầu ta có tiền lãi của 1 cơng lao động/ngày: Tl1 = 1600.8,200 – 12,950,000 = 170,000 đ/người.
* Chi phí đóng bầu bằng máy:
Máy đóng bầu: 30,000,000 đ, thời gian dự trù thu hồi vốn 1 năm suy ra khấu trừ hao mòn máy/ngày là : 82,000 /ngày
Chi phí cho nhân cơng vận hành máy (2 người): 150,000.2 = 300,000 đ/ngày Số lượng bầu đóng trong 1 ngày (8h): 950.8 = 7600 bầu/ngày
Tổng số lượng đất đóng trong 1 ngày là: mdm = 2.7600 = 15,200 kg Tổng giá thể cho 7600 bầu là: Td2 = 15,200.3,500 = 53,200,000 đ Chi phí cho túi bầu (1000 đ/cái): Tt2 = 7600.1000 = 7,600,000 đ Chi phí điện năng cho ngày: 16kw.2,500 đ = 40,000 đ
94
Tm = 300,000 + 53,200,000 + 7,600,000 + 40,000 + 82,000 = 61,222,000 đ Giá bán 8,200 đ/bầu ta có tiền lãi của máy/ngày:
Tl2 = 7,600.8,200 – 61,222,000 = 1,098,000 đ
So sánh 2 giá trị 𝑇𝑙2
𝑇𝑙1 =1098000
170000 ≈ 6,5
95
Chương VI
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
6.1. Kết luận
Sau thời gian nghiên cứu, thiết kế, tính tốn, chế tạo và kiểm nghiệm q trình hoạt động của máy đóng bầu đất.Luận văn đã được hoàn thành và đạt được các kết quả sau:
Đề xuất được qui trình cơng nghệ của máy, máy có khả năng vận hành dễ dàng. Xác định được ngun lý, đề xuất quy trình đóng bầu đất.
Phân tích, lựa chọn phương án thiết kế phù hợp với nhu cầu thực tế. Tính tốn và thiết kế các cụm chi tiết của máy.
Chế tạo thử nghiệm máy đóng bầu đất. Hồn chỉnh thiết kế máy đóng bầu đất.
6.2. Kiến nghị
Do thời gian, điều kiện nghiên cứu và chế tạo còn hạn chế nên đề tài còn một số điểm chưa được hồn thiện. Vì vậy, tác giả đề xuất một số giải pháp nhằm giúp đề tài hoàn thiện hơn:
Thiết kế tinh gọn hơn các kết cấu của máy;
Thêm bộ phận giảm chấn để chống rung khi máy hoạt động;
Nghiên cứu phát triển bộ truyền động để có cơ cấu gọn gàng và hoạt động ổn định hơn.
96
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Theo quyết định Số : 18/2007/QĐ-TTg của thủ tướng chính phủ ban hành ngày 5 tháng 2 năm 2007 phê duyệt chiến lược phát triển lâm nghiệp Việt Nam giai đoạn 2006 – 2020
2. Ngô Quang Đê, Nguyễn Hữu Vĩnh, 1997, Giáo trình trồng rừng trường đại học lâm nghiệp, nhà xuất bản Nông Nghiệp- Hà Nội
3. Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm, 1999, Thiết kế chi tiết máy, nhà xuất bản giáo dục- Hà Nội
4. Tôn Thất Minh, 2000, Máy và thiết bị vận chuyển và định lượng, Đại học bách khoa- Hà Nội
5. Lê Văn Thái, 2003, Nghiên cứu áp dụng bầu không vỏ sản xuất cây giống lâm nghiệp
6. Lê Văn Thái, 2002, Nghiên cứu xác định một số tính chất cơ lý của hỗ hợp ruột bầu ươm cây giống lâm nghiệp, báo cáo khoa học đề tài cấp trường năm 2002 7. Nguyễn Thiện Luân, Trần Văn Tuấn, Nguyễn Thị Thanh Mai, Nguyễn Kiến
Anh, Máy sản xuất vật liệu và cấu kiện xây dựng, 1995, Nhà xuất bản xây dựng- Hà Nội
8. Dự án UNDP/FAO VIE/92/022, 1995, Kỹ thuật vườm ươm, nhà xuất bản Nông Nghiệp- Hà Nội
9. Hệ thống thiết bị trong dây chuyền sản xuất cây giống Hàn Quốc
10. Ake Wahlqrist, 1971, The Kopparfors system for the production of Plants and manual Planting- Stockholm Swenden.
11. C- Mac Nursery and Hoticultural Equiment
12. Hirayde Takeshi, 1995, Soi Supplying Device For Seedling- Raising Container, Patent abtracts.
13. Sato Kenjiro, 1992, Device For Filling Soil in Nursery Container, Patent JP 4237435
97
14. Takeno Sadao, Omae kensuke, 1997, Nutritive soil supplier For Pot Tray, Patent Abtracts of Japan.
15. Walter, L Geordgi, Apparatus For Filling and Packing Soil, United States Patent.
16. www.Blackmoreco.com
17.Trịnh Chất-Lê Văn Uyển.Tính tốn thiết kế hệ dẫn động cơ khí,2006, nhà xuất bản giáo dục.
98
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP ĐỂ CẢI TIẾN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY ĐÓNG BẦU ĐẤT ƯƠM CÂY GIỐNG NHẰM NÂNG CAO NĂNG
SUẤT HOẠT ĐỘNG.
RESEARCHING DESIGN DEVELOPMENT AND MANUFACTURING THE POTTING MACHINE FOR INCREASE THE EFFICIENCY OF WORK
Nguyễn Hữu Tấn1a, Trương Nguyễn Luân Vũ1b
1Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM
ahuutan2711@gmail.com,bvuluantn@hcmute.edu.vn
TÓM TẮT:
Hiện nay ở nước ta cần một số lượng rất lớn cây giống mỗi năm để đáp ứng nhu cầu trồng rừng và cây ăn quả, hầu hết các loại cây giống được sản xuất trong bầu ươm và ở nước ta hiện nay việc đóng bầu ươm cây giống vẫn cịn thực hiện một cách thủ công từ khâu trộn đất đến khâu đóng bầu, do đó để giảm chi phí, tăng hiệu quả cơng việc, nâng cao chất lượng bầu đất thì việc nghiên cứu và chế tạo máy đóng bầu đất cho việc ươm cây giống là rất cần thiết.
Thông số cơ bản của máy: Kích thướt máy: 1207x1440x1664(mm) Năng suất 1000 bầu/h
Độ chặc của bầu 2,1 kg/dm3
Độ khơng đồng đều 10%
Từ khóa: cây giống, bầu ươm, trộn đất… ABSTRACT
Currently, our country needs a large number of seedlings as per year to meet the needs of afforestation and fruit trees, most of the seedlings are produced in nurseries and in our country the current crop of nursery. The seeds are still handled from the stage of mixing the soil to the stage of potting, so to reduce costs, increase the efficiency of work and improve the quality of the soil, Therefore, the research and manufacture of soil compactors for seedling nursing is very necessary.
99
Specs: Dimensions: 1207L x 1440W x 1664H (mm) Capacity: 1000 pots/h.
Density of pot: 2,1kg/dm3 Disparity: 10%
Key: seedling, nurseries, mixing the soil… 1.GIỚI THIỆU:
Hàng năm, ở nước ta nhu cầu trồng cây con giống mỗi năm là rất lớn, để đáp ứng nhu cầu trồng rừng,cây ăn quả…Quy trình trồng cây giống gồm nhiều công đoạn như: chọn cây giống, chuẩn bị đất trồng, tạo bầu ươm, gieo hạt … trong đó cơng đoạn chuẩn bị đất và đóng bầu đất là cơng đoạn rất quan trọng, tốn nhiều thời gian và công sức lao động, do đó để tăng năng suất lao động, tăng chất lượng bầu đất nên việc cơ khí hóa và tự động hóa trong cơng đoạn này là rất cần thiết
Các máy đang sử dụng trên thị trường còn tồn tại nhiều hạn chế như: năng suất thấp, kết cấu máy cồng kềnh, độ nén ruột bầu không đều.
Do đó, việc nghiên cứu hồn thiện máy đóng bầu đất sẽ góp phần vào việc giảm thời gian, cơng sức lao động, tăng chất lượng bầu đất để cây con phát triển tốt hơn.Bài báo trình bày các kết quả nghiên cứu, phát triển máy đóng bầu đất ươm cây giống thực hiện tại trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh.
2.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Phương pháp phân tích lý thuyết
- Thu thập tài liệu từ các bài báo khoa học, tạp chí, video, sách giáo trình.
- Tiến hành thu thập dữ liệu trực tiếp từ người nông dân, các cơ sơ sản xuất cây trồng. - Nghiên cứu các tài liệu và sử lý các số liệu có được trước đó.
- Từ đó tìm hiểu và phân tích các ngun lý hoạt động của cơ cấu rồi đưa ra nguyên lý, qui trình đóng bầu đất.
2.2 Phương pháp thực nghiệm
- Tiến hành chế tạo thử nghiệm máy đóng bầu đất và phân tích kết quả thực nghiệm, hồn chỉnh thiết kế.
3.NGUN LÝ ĐĨNG BẦU ĐẤT
100
- Máy đóng bầu đất có dạng modul rời, liên kết được các bộ phận khác và có tính tự động cao. - Máy đóng ra bầu có trọng lượng 2,1kg, tỷ khối đất 0,9 g/cm3,độ không đồng đều bầu 10%. - Máy phải có năng suất cao hơn máy hiện có trên thị trường và an tồn cho người sử dụng. * Thơng số của bầu đất:
Hình 1: Thơng số bầu đất
Thơng số Đường kính H(mm) Đường kính D(mm) Trọng lượng m(kg) Giá trị 200 120 2,1
Bảng 1: Giá trị bầu đất cần đóng 3.2 Nguyên lý làm việc của máy đóng bầu đất:
Căn cứ vào yêu cầu làm việc, nguyên lý hoạt động của máy đóng bầu đất được đề xuất như sau:
Hình 2: Sơ đồ ngun lý máy đóng bầu đất
Hỗn hợp ruột bầu Băng tải Bunke Mâm xoay Bầu đất Lấy bầu đất ra Trộn vật liệu Đẩy và định vị mâm xoay Định vị và nén bầu Động cơ
101
4. MƠ HÌNH KIỂM ĐỊNH MÁY
Máy đóng bầu đất ươm kiểu trục đứng là hệ thống tự đóng đất vào túi nilong một cách tự động, thiết kế dạng mâm xoay thông qua các cơ cấu cam, tay quay, hệ thống xích,cấu thành từ các bộ phận sau:
Hình 3: Phương án thiết kế
1-Khung máy,2-Bunke,3-Mâm xoay,4-Bộ truyền động chính,5-Bộ truyền động ép liệu,6- Bộ truyền động định vị bầu đất,7-Bộ truyền động đẩy mâm xoay,8-Bộ truyền động định vị mâm xoay
* Nguyên lý hoạt động:
102
4.1 Bun ke
Bun ke có tác dụng chứa hỗn hợp ruột bầu tạm thời trong thời gian ngắn,ở đây vật liệu sẽ được trộn lại lần nữa trước khi chảy vơ túi bầu, có cấu tạo như hình:
Hình 5: Cấu tạo bunke 4.2 Cánh trộn:
Vì nguyên vật liệu trộn của máy có độ ẩm cao và dính bết nên chọn bộ phận trộn kiểu băng xoắn, nó được cấu tạo bởi một số dải thép lá uốn cong theo đường xoắn vít. Trong máy người ta thường lắp hai dải băng xoắn ngược chiều nhau để tăng khả năng xáo trộn
103
4.3 Cơ cấu đẩy mâm xoay
Cơ cấu đẩy mâm: là cơ cấu tay biên đưa các lỗ nòng vào đúng vị trí theo chu kỳ
Hình 7: Cấu tạo cơ cấu đẩy Hình 8: Mơ hình tính tốn cơ cấu đẩy
Nguyên lý hoạt động: trục quay 1 nhận chuyển động từ trục chính sẽ làm quay bánh đà 2 và bánh đà sẽ truyền một lực đẩy mâm xoay thơng qua tay đẩy 3.Thơng số: số vịng quay của bánh đà n = 17vg/ph, hành trình tay quay tịnh tiến là L = 222mm
4.4 Cơ cấu định vị túi bầu
Hình 9: Cơ cấu định vị túi bầu
Chi tiết định vị bầu 7 sẽ thực hiện chuyển động tịnh tiến và đóng mở thơng qua cơ cấu cam,thanh truyền 1,2,3,4,5 sẽ thực hiện công việc chuyển đổi chuyển động quay từ trục 8 để truyền chuyển động cho chi tiết 7.Khi bánh đà đẩy chi tiết 1 chuyển động lên sẽ kéo thanh truyền 2 và 3 đi lên,lúc này thanh truyền 4 sẽ chuyển động đi xuống đẩy chi tiết 7 chuyển động ra và nhả bầu.Khi bánh đà đẩy chi tiết 1 chuyển động xuống,sẽ là thanh truyền 4 chuyển động lên,thông qua thanh truyền 5,6 sẽ đóng tay định vị bầu 7.
104
5.CHẾ TẠO-THỰC NGHIỆM
5.1 CHẾ TẠO:
Máy đã chế tạo thành cơng và đạt được kết quả sau.
Hình 10: Máy đóng bầu đất
- Máy hoạt động động tốt: năng suất 950 bầu/h
- Bầu đất đạt yêu cầu: trọng lượng 2,1 kg, tỷ khối đất 0,9 g/cm3 5.2 THỰC NGHIỆM
Độ chặc hợp lý của ruột bầu là thông số quan trọng để tạo ra hỗn hợp ruột bầu có độ chặc đảm bảo cho việc gieo ươm cây giống phát triển tốt.Mục đích là xác định tỷ khối đất trong bầu.
Khi thu thập số liệu từ lao động thủ công,ta xác định được tỷ khối đất là 0,9 g/cm3 Thu thập số liệu từ bầu đất của máy đóng ta có được tỷ khối đất là 0,9 g/cm3
Sau khi tiến hành đo đạc 50 mẫu bầu đất do cơng nhân đóng và do máy đóng ta dùng phần mềm IBM SPSS Statistics 20 để phân tích các số liệu đó và ta có bảng kết quả sau:
105
Descriptive Statistics
N Minimum Maximum Mean Std. Deviation Variance
Chiều cao bầu máy đóng 50 187.3 205.0 199.988 2.9030 8.428
Đường kính bầu đóng 50 119.0 121.0 120.162 .3434 .118
Trọng lượng bầu máy đóng 50 1.80 2.30 2.0176 .13011 .017
Valid N (listwise) 50
Bảng 2: Thống kê mơ tả mẫu thực nghiệm của máy đóng
Descriptive Statistics
N Minimum Maximum Mean Std. Deviation Variance
Chiều cao bầu công nhân làm 50 170.00 230.00 199.0800 14.19664 201.544
Đường kính bầu cơng nhân làm 50 119.40 123.00 120.8180 .85850 .737
Trọng lượng bầu công nhân làm 50 1.70 2.40 2.0280 .17847 .032
Valid N (listwise) 50
Bảng 3: Thống kê mô tả mẫu thực nghiệm cơng nhân đóng
Dùng hàm T-test trong SPSS 20 để so sánh kết quả giữa bầu đất do cơng nhân làm thủ cơng và do máy đóng bầu đất đóng,ta có kết quả so sánh như bên dưới:
Paired Samples Statistics
Mean N Std. Deviation Std. Error Mean
Pair 1
Chiều cao bầu máy đóng 199.988 50 2.9030 .4106
Chiều cao bầu công nhân
làm 199.0800 50 14.19664 2.00771
Pair 2
Đường kính bầu đóng 120.162 50 .3434 .0486
Đường kính bầu cơng nhân
làm 120.8180 50 .85850 .12141
Pair 3
Trọng lượng bầu máy đóng 2.0176 50 .13011 .01840
Trọng lượng bầu công nhân
106