Việc đóng bầu thủ cơng được tiến hành như sau: - Đất được lấy là đất tầng mặt không lẫn sỏi, đá,
- Sau đó, đất được làm nhỏ bằng phương pháp tưới nước, ủ khoảng 1-2 tuần đất sẽ tơi vỡ ra, nếu cịn sót những cục to có thể đập nhỏ,
- Đất và phân sau khi được làm nhỏ dùng sàng có kích thước mắt 4 x 4 mm để loại sạch cỏ, các cục có kích thước lớn, đá sỏi…sau đó trộn đều với phân vô cơ và phân hữu cơ theo tỷ lệ nhất định thành hỗn hợp ruột bầu;
- Tách miệng túi bầu và nhồi đất đến độ chặc nhất định theo kinh nghiệm (nếu ép đất bầu quá chặc dẫn đến cây khó hút nước, lưu thơng khơng khí…, làm cho cây sinh trưởng và phát triển kém, nếu ép khơng chặc thì bầu đất có thể bị vỡ). - Xếp luống: Bầu dinh dưỡng đóng xong được xếp thành luống và gieo hạt.
Quá trình tạo bầu hiện nay hoàn tồn bằng thủ cơng nên năng suất lao động rất thấp, công nhân làm việc trong điều kiện nặng nhọc, chất lượng cây giống không cao
Đất tầng mặt Tưới nước, ủ, làm khô Trộn hỗn hợp
Tách miệng túi bầu Nhồi đất vào bầu đến
độ chặc nhất định Xếp luống
19
và nhất là khi đem cây đi trồng, các vỏ bầu được bỏ lại trên đồng gây nên ô nhiễm môi trường (theo kết quả nghiên cứu thì vật liệu Polyetylen từ 100 – 200 năm mới có thể phân hủy)
Hình 1.17: Đóng bầu đất thủ cơng
Nguồn: http:// www.baonghean.vn
- Loại vỏ bầu: làm từ vật liệu Polyetylen loại mỏng 0,2mm, mềm với nhiều kích thước, kiểu loại khác nhau.Nhìn chung tồn tại hai loại là loại có đáy và loại thủng đáy với kích thước: đường kính từ 4 – 11 cm, cao từ 10 – 25 cm.v.v…
Gần đây một số trung tâm giống cây trồng ( vùng Đông Bắc Bộ, Phù Ninh – Phú Thọ) đã sử dụng bầu khay làm bằng nhựa cứng nhập từ Trung Quốc để ươm cây giống cây lâm nghiệp hoặc vùng Trung bộ đã sử dụng khay làm từ xốp để ươm một số cây nông nghiệp ( ớt, cà chua, xu hào…)
Tóm lại: Vỏ bầu ở nước ta hiện nay đang sử dụng chủ yếu là loại vỏ mềm làm bằng nhựa Poletylene còn bầu khay bằng nhựa cứng đang sử dụng ở mức độ nghiên cứu, chưa sử dụng đại trà.
20
Thành phần ruột bầu bao gồm đất và phân bón, đất làm ruột bầu thường sử dụng loại đất có thành phần cơ giới nhẹ hoặc trung bình.Phân bón thường dùng là phân vô cơ (lân, đạm) và phân hữu cơ đã ủ hoai (phân chuồng. than bùn, phân xanh, phân vi sinh vật).Tùy theo tính chất, đặc tính sinh vật học của cây ươm mà tỉ lệ pha trộn đất và các loại phân vơ cơ có khác nhau.
I.3.2 Các loại bầu sử dụng ươm cây giống trong nước
Trong nước hiện nay sử dụng loại bầu vỏ mềm làm từ nhựa tái sinh Polyetylen là chủ yếu, các loại kích cỡ khác nhau tùy theo loại cây giống:
- Đối với bạch đàn, các loại keo, lất, quế, mỡ…dùng loại vỏ bầu có kích thước 6 x 12 cm.
- Trám, muồng, bồ đề…dùng bầu vỏ mềm loại 8 – 10 cm theo đường kính và 13 – 18 theo chiều cao.
Một số vườn giống đã sử dụng một số loại vỏ bầu khác như xốp, tre đan,bầu rơm rạ…tuy nhiên số lượng sử dụng rất ít.
I.3.3 Tình hình nghiên cứu sản xuất bầu cây giống trong nước
Bầu ươm cây giống hiện nay chủ yếu sử dụng loại bầu có vỏ mềm làm từ Polyetylene có dạng hình trịn với các kích cỡ khác nhau (đường kính từ 6-18 cm, cao từ 10 – 25 cm)
Việc nghiên cứu áp dụng cơ giới để sản xuất bầu ươm cây giống còn khá mới mẻ . Kết luận:
- Tại các nước phát triển, đã nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi các hệ thống máy phục vụ sản xuất cây giống đã đồng bộ từ khâu chuẩn bị giá thể cho đến khâu gieo hạt. Tuy nhiên hệ thống này rất hiện đại giá thành cao không phù hợp với nước ta hiện nay.
- Trong nước đã hình thành và ổn định cơng nghệ sản xuất cây giống trồng rừng. Đã xây dựng các nhà ươm có kích thước và quy mô khác nhau. Một số công
21
đoạn bước đầu đã được cơ giới hóa như tưới nước trong nhà ươm, tuy nhiên các công đoạn khác như chuẩn bị giá thể, nhồi bầu, trồng cây, gieo hạt vẫn thực hiện bằng phương pháp thủ công.
- Hiện nay thế giới đã hình thành hai xu hướng chính cho sản xuất bầu dinh dưỡng cho cây lâm nghiệp là: sử dụng các loại bầu mềm độc lập và loại bầu cứng liên kết có khả năng sử dụng lại. Xu hướng thứ nhất phù hợp với tình hình hiện nay của nước ta, tuy nhiên với sự phát triển của xã hội cần có một hệ thống sản xuất có năng suất cao, khơng gây ô nhiễm môi trường.
I.4 Mục tiêu nghiên cứu và ý nghĩa thực tiễn của đề tài
Đề tài khi thực hiện cho phép giải quyết:
- Đề xuất nguyên lý của cơ cấu máy đóng bầu đất. - Cơ khí hóa khâu đóng bầu đất cho cây trồng.
- Thiết kế chế tạo hồn chỉnh máy đóng bầu đất ươm cây giống công suất 1000 bầu/h, độ chặc của bầu 2,1kg/dm3, độ không đồng đều 10 % đáp ứng nhu cầu sản xuất.
- Nâng cao chất lượng cây giống, giảm chi phí, tăng năng suất lao động.
- Từng bước hình thành các trung tâm giống tập trung, có mức độ cơ giới hóa và tự động cao, tạo điều kiện quản lý chất lượng cây giống.
I.5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng:
Máy đóng bầu đất ươm cây giống. Phạm vi nghiên cứu:
Đề tài này tập trung nghiên cứu về “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” trong qui trình sản xuất phát triển cây giống.Các thiết bị liên
22
I.6 Phương pháp nghiên cứu
I.6.1. Phương pháp phân tích lý thuyết
- Thu thập tài liệu từ các bài báo khoa học, tạp chí, video, sách giáo trình và nguồn từ internet trong và ngồi nước có liên quan đến nội dung nghiên cứu.
- 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 nguyên lý hoạt động của cơ cấu rồi đưa ra ngun lý, qui trình đóng bầu đất.
I.6.2. Phương pháp thực nghiệm
- Tiến hành chế tạo thử nghiệm máy đóng bầu đất, hồn chỉnh thiết kế.
I.7 Kết cấu của đề tài
Đề tài “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” có 6 chương bao gồm
- Chương 1: Tổng quan. - Chương 2 : Cơ sở lý thuyết
- Chương 3: Ý tưởng và phương án thiết kế máy đóng bầu đất. - Chương 4: Tính tốn, thiết kế máy đóng bầu đất.
- Chương 5: Chế tạo và thực nghiệm. - Chương 6: Kết luận và kiến nghị. - Phụ lục
23
Chương II
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
II.1 Tổng quan về bầu đất
Bầu ươm cây giống hiện nay có nhiều loại như bầu cứng treo, bầu giấy tổ ong, bầu khay tuy nhiên sử dụng nhiều nhất là loại bầu có vỏ mềm làm từ Polyetylene loại mỏng 0,2 mm có dạng hình trịn với các kích cỡ khác nhau ( đường kính từ 6-18 cm, cao từ 10 – 25 cm. Nhìn chung tồn tại hai loại là loại có đáy và loại thủng đáy.
Hình 2.1: Bầu ươm cây giống
Nguồn:http:// http://www.tuiuomcay.com
Nguyên liệu làm bầu ươm: Thành phần ruột bầu bao gồm đất và phân bón, đất làm ruột bầu thường sử dụng loại đất có thành phần cơ giới nhẹ hoặc trung bình. Phân bón thường dùng là phân vô cơ (lân, đạm) và phân hữu cơ đã ủ hoai (phân chuồng. than bùn, phân xanh, phân vi sinh vật).Tùy theo tính chất, đặc tính sinh vật học của cây ươm mà tỉ lệ pha trộn đất và các loại phân vơ cơ có khác nhau và có 2 loại là bầu ươm có đất và khơng có đất.
Tỷ lệ phối trộn nguyên liệu làm bầu ươm: tùy vào từng khu vực vùng miền, điều kiện khí hậu…mà sẽ có tỷ lệ phối trộn khác nhau để cho cây giống phát triển tốt ví dụ như bầu xồi ở phía Nam (20% đất + 50% mụn dừa + 20% trấu + 5% phân dơi + 5% lân),ở phía Bắc (50% đất + 35% hữu cơ + 15% phân chuồng)
24 Các loại vật liệu làm ruột bầu:
* Đất sạch:
- Đất sạch là một loại đất trồng được sản xuất từ mụn dừa qua q trình xử lý cơng nghiệp kết hợp vi sinh thành một loại đất hữu cơ.
- Có các đặc tính ưu điểm sau: tươi xốp, thống khí, dễ thấm nước, giữ ẩm cao, không mang mầm bệnh, chứa nhiều vi sinh vật có lợi cho đất, sau 6 tháng sử dụng trở nên mùn hóa. Có thể nén với nhiều hình dạng khác nhau, nhằm thích hợp cho nhiều kiểu trồng, từng trang trại, sân vườn. Do đó đất sạch được sử dụng rộng rãi làm chất trồng cho nhiều loại cây khác nhau.
Hình 2.2: Đất sạch
Nguồn: http://www.nonghoc.com
- Các dạng đất sạch: dạng viên nén trịn, dạng viên nén vng, bao 5 lít, bao 25 lít, bao 50 lít, bao 100 lít.
- Quy trình sản xuất đất sạch: Gom mụn dừa đi sàn lọc, phân loại rồi đem ngâm trong bể nước một tuần đến 1o ngày để xả chất, sau đó là q trình tách ẩm. Các loại X0, X1, X2, X3 sẽ được thanh trùng và trộn chất dinh dưỡng vào do thường được sử dụng trong nước.
*Xơ dừa:
- Xơ dừa là phần vỏ của trái dừa được xé ra. Xơ dừa có nhiều ứng dụng: phủ bề mặt chống nóng, chống xói mịn, tăng độ ẩm, tạo điều kiện cho đất xốp.
25
- Xơ dừa là nguyên liệu tự nhiên sẵn có tuyệt vời để sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau.Một trong những công dụng của xơ dừa là có thể thay thế cho đất trồng
Xơ dừa có nhiều tác dụng như:
- Giúp q trình phân hủy từ hữu cơ sang vơ cơ sẽ nhanh hơn. Rất phù hợp đối với các chủng loại cây ngắn ngày.
- Tạo phát thải CO2 cho cây trồng hấp thụ trao đổi chất.
- Cải tạo cho những khu vực có kết cấu đất quá chặc nhằm tạo độ thơng thống lưu chuyển khơng khí cho đất, đồng thời giúp lưu giữ lâu nguồn nước tưới tạo độ ẩm cho đất mà không bị úng ngập.
- Hoặc làm giá thể chất nền cho cây con trong vườn.
- Người ta có thể kết hợp với các vật liệu khác nhờ vào thiết bị trộn và cấp liệu.
Hình 2.3: Xơ dừa
Nguồn: http://www.nonghoc.com *Mụn xơ dừa
- Mụn sơ dừa được chế biến từ vỏ của trái dừa bao gồm cả phần bụi xơ dừa và sợi xơ dừa. Những thành phần này hoàn toàn tự nhiên được dùng cho nhiều mục đích từ cơng nghiệp,nơng nghiệp.Sản phẩm hữu cơ thân thiện môi trường.Môi trường sẽ không bị tổn hại khi sử dụng mụn dừa để trồng trọt.
26
- Mụn xơ dừa là chất nền tuyệt vời cho sự phát triển của rễ cây. Và vì thế, chúng ta có thể cấy ghép trực tiếp trong mụn dừa mà khơng cần phải qua bất kỳ q trình sử lý hay sử dụng tác nhân nào khác.
- Không giống với việc trồng cây trong môi trường đất sạch, mụn xơ dừa giữ áp suất khơng khí cao, thậm chí khi được bão hịa hồn tồn. Mặc dù mụn dừa có nhiều áp suất khơng khí hơn khi bị bão hịa hồn tồn nhưng độ ẩm của mụn dừa vẫn cao hơn nhiều mơi trường trồng trọt có pha chất dinh dưỡng.
- Theo thời gian, mụn dừa sẽ làm tăng công suất của vùng đệm nhằm giúp cây trồng chống chịu được khi thiếu phân và nước trong thời ngắn.
Hình 2.4: Mụn dừa
Nguồn: http://www.nonghoc.com *Tro trấu:
- Thành phần hóa học của vỏ trấu thay đổi theo loại thóc, mùa vụ canh tác, thổ những của từng vùng miền. Nhưng hầu hết trong vỏ trấu chứa trên 75% chất hữu cơ dễ bay hơi sẽ cháy trong q trình đốt và khoảng 25% cịn lại chuyển thành tro.
- Vỏ trấu đốt than tồn tính là loại than nhiệt phân gọi là biochar đốt từ vỏ trấu là phương tiện cải tạo đất rất tốt, nghĩa là đốt cho thành than đen chứ không thành tro để bón cho cây trồng.
- Vỏ trấu đốt than bị phân hủy và tồn tại nhiều năm trong đất, nhờ đó đất tươi xốp được nhiều nước cho đất ẩm hơn, tạo môi trường phát triển thuận lợi cho các hệ sinh vật hoạt động giúp cải tạo đất bạc màu và có nhiều dinh dưỡng cho cây phát triển.
27
- Chọn tro trấu để trồng cây nên lựa mua loại tro trấu hạt to, loại người ta chỉ đốt sơ qua, chuyên dụng trồng cây.
- Loại tro này dễ nhận biết, tro màu đen sẫm, hạt to, nắm vào tay sẽ nghe tiếng sột soạt.
Tùy theo mục đích của người sử dụng và yêu cầu sản xuất mà người dùng chọn vật liệu trộn, sau khi chọn vật liệu trộn hợp lý thì cho hỗn hợp vật liệu vào máy để hỗn hợp vật liệu hòa trộn vào nhau, việc tiếp theo là cấp liệu cho máy đóng bịch theo dây chuyền sản xuất.
Hình 2.5: Tro trấu
Nguồn: http://www.nonghoc.com
II.2 Hệ dẫn động cơ khí
- Xác định nguyên tắc hoạt động và chế độ làm việc của máy
- Lập sơ đồ chung toàn máy và các bộ phận máy thỏa mãn các yêu cầu cho trước,đề xuất một số phương án thực hiện,đánh giá và so sánh các phương án để tìm ra phương án phù hợp nhất với yêu cầu đặt ra
- Xác định lực mômen tác dụng lên các bộ phận của máy. - Chọn vật liệu thích hợp để chế tạo các chi tiết máy.
- Thực hiện các tính tốn về độ bền và các tính tốn khác nhằm xác định kích thước các chi tiết máy.
- Thiết kế các kết cấu các chi tiết máy thỏa mãn chỉ tiêu về làm việc đồng thời thỏa mãn các chỉ tiêu công nghệ và lắp ráp.
28
II.3 Cơ cấu chuyển động tay quay thanh truyền (CAM)
Trong việc thiết kế máy đóng bầu đất sử dụng rất nhiều cơ cấu tay quay-thanh truyền nhằm biến đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyền động tịnh tiến của chi tiết như chuyển động
- Cơ cấu nhận đất: là cơ cấu tay biên nối với 1 trục trược lên xuống đồng tâm với nịng trên mâm, có nhiệm vụ ép đất dẽ xuống nằm trọn trong bịch.chu kỳ lên xuống thực hiện khi mâm ở chu kỳ đứng yên.
- Cơ cấu định vị: Hoạt động theo cơ cấu CAM, nối với bộ phận định vị vào lỗ định vị trên mâm 8 lỗ.Tác động nhả định vị khi mâm chuyển bị xoay và ngưng tác động kích hoạt định vị vào lỗ khi mâm đúng yên,đây là cơ cấu quan trọng nhằm đảm bảo cơ cấu nhận đất đưa xuống đúng tâm lỗ nòng và giúp mâm đứng yên trong quá trình nhận đất.
- Cơ cấu li hợp kẹp bịch: cũng hoạt động theo cơ cấu CAM,nối với bộ phận cánh tay đòn kết nối tới bộ phận kẹp. Nhằm giữ bịch đúng biên dạng khi nhận ép chặt đất vào bịch. Cơ cấu tác dụng kẹp vào khi mâm đứng yên và nhả ra khi mâm xoay.
- Cơ cấu đẩy mâm: là cơ cấu tay biên đưa các lỗ nịng vào đúng vị trí theo chu kỳ
Các cơ cấu địi hỏi phải hoạt động ăn khớp tuyệt đối, phụ thuộc qua lại lẫn nhau. Đồng thời đảm bảo yêu cầu căn chỉnh chu kỳ vừa đủ để cơ cấu khác hoạt động xong chu kỳ.
II.4 Nguyên tắc trộn vật liệu rời
Trộn là quá trình kết hợp các khối lượng của các vật liệu khác nhau với mục