đất trồng mớa.
Trong những năm 70, phƣơng phỏp làm đất tối thiểu đó đƣợc ỏp dụng rộng rói ở Liờn Xụ (cũ), Mỹ và một số nƣớc Chõu Phi, Chõu Á,.. làm đất tối thiểu nhằm giảm số lần thao tỏc trờn đồng ruộng bằng cỏch làm đất lần đầu tiờn hoặc làm đất lần thứ 2 hoặc kết hợp hai lần làm đất với nhau, thực hiện nhiều cụng việc sau một số lần mỏy làm việc trờn đồng hoặc cú thể làm đất một phần trờn diện tớch gieo trồng. Sử dụng cỏc mỏy kộo trung bỡnh hay mỏy kộo liờn hợp với cày diệp, dạng đĩa, cày mũi rạch, cày quay, cày đĩa chủ động, thụ động, hoặc phối hợp cỏc dạng bộ phận làm việc trờn thành liờn hợp mỏy thực hiện nhiều cụng việc đồng thời nhằm giảm số lần làm đất và tăng hệ số sử dụng cụng suất của mỏy.
Xu hƣớng ứng dụng quy trỡnh làm đất tối thiểu đƣợc phỏt triển mạnh mẽ ở Canada, Anh, Đức, và cỏc nƣớc Tõy Âu, từ những năm 1954 ở cỏc nƣớc vựng Ban tớch, Xibera và Kazakstan đó ứng dụng phƣơng phỏp làm đất tối thiểu của Manxep. Kết quả thớ nghiệm nhiều năm của viện nghiờn cứu khoa học Kazakstan đó đi đến kết luận là trong điều kiện cho phộp làm đất tối thiểu đó đem lại hiệu quả kinh tế rừ rệt 7
Quy trỡnh làm đất tối thiểu là xu hƣớng đang đƣợc ỏp dụng rộng rói hiện nay. Điều chủ yếu là làm thế nào để khỏi xỏo trộn quỏ nhiều về đất nhƣ: sinh, hoỏ, lý, tƣới tiờu nƣớc thay đổi, giảm số lần làm đất đỏng kể, cỏc hệ thống làm đất khỏc thƣờng phải thực hiện từ 7 tới 9 nguyờn cụng làm cho đất bị phỏ vỡ kết cấu, tăng độ rửa trụi và tăng chi phớ sản xuất.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 29
Sau nhiều năm nghiờn cứu cơ giới hoỏ sản xuất cõy mớa một số tỏc giả ở vựng Chõu Mỹ La tinh và Caribe đó đƣa ra kết luận rằng làm đất tối thiểu khụng làm ảnh hƣởng tới năng suất mớa mà cũn đƣa lại hiệu quả kinh tế cao...8, 9
Tại Braxin cỏc nhà khoa học đó tiến hành nhiều thớ nghiệm từ năm 1978 tới năm 1983 với hai hệ thống làm đất đú là: hệ thống làm đất toàn bộ và hệ thống làm đất ớt lƣợt, họ đó đi đến kết luận làm đất tối thiểu giảm đƣợc giỏ thành chuẩn bị đất so với làm đất toàn bộ khoảng 65-75%.
Luoxiwen và ShaoYaojin trƣờng đại học Cụng nghiệp Hoa Nam Trung Quốc đó tiến hành nghiờn cứu thực nghiệm kĩ thuật làm đất sõu ở đất trồng mớa bằng việc ỏp dụng lƣỡi nống sõu hai cỏnh và lƣỡi đục đó đi đến kết luận: kỹ thuật nống đất sõu cú tỏc dụng cải thiện kết cấu đất, tăng độ thẩm thấu đất và khụng khớ, tăng sản lƣợng mớa trong phạm vi lớn. Kết quả thớ nghiệm nhiều năm ở nụng trƣờng Kim Phần tỉnh Hồ Nam cho thấy sau khi nống đất sõu sản lƣợng mớa tăng khoảng 20%. Ở nƣớc ta từ những năm 1960 với sự giỳp đỡ của tiến sĩ G.I.Alesandrop hƣớng nghiờn cứu làm đất tối thiểu bắt đầu đƣợc đặt ra và tập trung nghiờn cứu cày khụng lật, nhƣng mói đến năm 1992 thỡ mới đƣợc bắt đầu ứng dụng vào làm đất trồng mớa.
Năm 1992 Viện cơ điện nụng nghiệp phối hợp với liờn hợp mớa đƣờng tiến hành nghiờn cứu và khẳng định ảnh hƣởng của độ sõu làm đất đến sự gia tăng năng suất mớa kết quả đƣợc trỡnh bày trong bảng 1.4.
Bảng 1.4: Kết quả thớ nghiệm về độ sõu làm đất ảnh hưởng tới năng suất mớa
Độ sõu làm đất (cm) Năng suất (tấn/ha) Mức tăng tƣơng đối (%)
Loại đất ở Sụng Hồng
30 67,5 100 Đất cỏt pha
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 30
Kết quả nghiờn cứu thớ nghiệm trờn bảng 1.4 cho thấy, khi tăng độ sõu làm đất từ 30cm lờn 40cm tức là tăng độ sõu lờn 10cm thỡ năng suất mớa tăng từ 67,5 tấn lờn 81 tấn tức là tăng 21,4% 9.
Nhiều tỏc giả đó nghiờn cứu và khẳng định hiệu quả của quy trỡnh làm đất tối thiểu, đồng thời đó nghiờn cứu và chế tạo cỏc mỏy múc và cụng cụ thực hiện quy trỡnh làm đất này.
Theo kết quả nghiờn cứu của cỏc nhà nụng học, khụng nhất thiết phải xới sõu toàn bộ diện tớch ruộng, mà chỉ cần xới sõu ngay dƣới hàng mớa để tạo điều kiện cho bộ rễ mớa ăn sõu xuống đất. Xới sõu ngay dƣới hàng mớa vừa giảm đƣợc chi phớ, vừa hạn chế đƣợc sự xúi mũn đất.
Do những đặc điểm riờng biệt và những đũi hỏi kỹ thuật canh tỏc cõy mớa cỏc cụng cụ và mỏy múc hiện nay khụng thể làm đất để trồng mớa đạt hiệu quả kinh tế cao đƣợc. Trong những năm gần đõy, cỏc cơ quan nghiờn cứu, cỏc nhà khoa học đó tập trung vào nghiờn cứu tỡm hƣớng mới để giải quyết vấn đề làm đất đỏp ứng yờu cầu kĩ thuật và hiệu quả kinh tế. Cú hai hƣớng cơ bản sau:
- Hoàn thiện bộ phận làm việc của cỏc mỏy làm đất và liờn hợp với cỏc mỏy kộo cú cụng suất lớn để làm đất sõu và làm đất tối thiểu
- Nghiờn cứu bộ phận làm việc mới cú thể làm đƣợc đất sõu mà vẫn liờn hợp đƣợc với cỏc cỡ mỏy kộo hiện đang đƣợc trang bị trong sản xuất nụng nghiệp.
Hƣớng thứ nhất chƣa phự hợp với tỡnh hỡnh sản xuất hiện nay vỡ cỏc mỏy múc, cụng cụ làm đất hiện nay là dạng thụ động. Để làm đất sõu, mỏy phải làm việc nhiều lần dẫn đến chi phớ làm đất cao, cũn nếu đầu tƣ mua mỏy kộo mới cú cụng suất lớn thỡ hiện nay nền kinh tế của chỳng ta chƣa đỏp ứng đƣợc.
Hƣớng thứ hai đang đƣợc tập trung nghiờn cứu nhằm giảm số lần mỏy làm việc trờn đồng, tăng độ sõu làm đất. Làm đất theo hƣớng thứ 2 là phải tạo đƣợc bộ phận làm việc giảm thiểu số lần mỏy đi lại trờn đồng. Theo hƣớng này
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 31
chi phớ làm đất so với làm đất nhiều lƣợt sẽ giảm, tập trung thờm chi phớ cho làm đất sõu (nghiờn cứu sử dụng liờn hợp mỏy phay đất).
Để thoả món yờu cầu trờn, chỳng ta khụng thể chộp mẫu sử dụng cỏc liờn hợp mỏy đó cú để làm đất, tạo rónh trồng mớa đƣợc. Cỏc mỏy làm đất hiện cú chƣa hoàn toàn thớch ứng với yờu cầu đặt ra. Vỡ vậy, việc nghiờn cứu đề xuất chọn cỏc thụng số mỏy vừa làm đất sõu vừa kết hợp với đào rónh phục vụ tốt cho trồng mớa, phự hợp với cỏc mỏy kộo hiện đang trang bị trong sản xuất nụng nghiệp là vấn đề cấp bỏch.
Kết luận:
- Cụng cụ mỏy múc làm nhỏ đất ở nƣớc ta cú nhiều chủng loại, với nguồn động lực khỏc nhau, trong đú cụng cụ, mỏy múc làm đất cho trồng mớa nhất là việc lựa chọn cỏc thụng số hợp lý cho dóy mỏy phay đất để trồng mớa cũn chƣa đƣợc quan tõm nhiều.
- Cỏc kiểu mỏy làm đất hiện tại gồm : mỏy làm đất Bụng sen 15 và cày treo CT-2-18, PB-0,6 chƣa đỏp ứng đƣợc yờu cầu của khõu canh tỏc mớa vỡ độ sõu làm đất chỉ từ 10-15cm, chƣa thực sự đỏp ứng đƣợc quy trỡnh thõm canh cõy mớa với những đũi hỏi về độ sõu làm đất. Mặt khỏc nếu cố gắng đỏp ứng yờu cầu làm đất sõu, phải tiến hành làm đất nhiều lần, tăng chi phớ sản xuất, cần cú mỏy kộo cụng suất lớn, mà trƣớc mắt chƣa thể cú đƣợc, chớnh vỡ thế cần cú dóy mỏy phay đất để sau một, hai lần làm đất là cú thể trồng đƣợc.
- Kết quả nghiờn cứu thực nghiệm của cỏc cơ sở sản xuất: Lam Sơn, Nghệ An, Tuyờn Quang sử dụng cỏc liờn hợp mỏy cỡ lớn: MT3-892, MT3- 50/52… chỉ phự hợp với điều kiện ruộng đất bằng phẳng, kớch thƣớc thửa ruộng lớn… Tuy nhiờn chƣa hệ thống hoỏ để hỡnh thành dóy mỏy làm đất phự hợp cho cỏc vựng khỏc.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 32
- Trờn cơ sở đó tổng hợp cần hỡnh thành đề tài nghiờn cứu: “Nghiờn cứu lựa chọn cỏc thụng số hợp lý của liờn hợp mỏy phay đất thực hiện cơ giới húa trong sản xuất mớa.”
CHƢƠNG 2: CƠ SỞ Lí THUYẾT TÍNH TOÁN CHỌN DÃY MÁY PHAY PHÙ HỢP VỚI ĐIỀU KIỆN CANH TÁC
2.1. Ứng dụng lý thuyết đồng dạng - mụ hỡnh - phộp phõn tớch thứ nguyờn trong nghiờn cứu mỏy múc làm đất.
2.1.1. Ứng dụng lý thuyết đồng dạng và mụ hỡnh trong phƣơng phỏp nghiờn cứu về mỏy múc dựng trong nụng nghiệp nghiờn cứu về mỏy múc dựng trong nụng nghiệp
Nhƣ ta đó biết, quỏ trỡnh tỏc động do những bộ phận mỏy thực hiện đƣợc đặc trƣng bởi cựng một hiện tƣợng vật lý. Tớnh đa dạng của cỏc quỏ trỡnh là do hỡnh dạng bề mặt làm việc, chế độ và phƣơng thức tỏc động của bộ phận mỏy khụng giống nhau, xuất phỏt từ yờu cầu thuần tuý về mặt cụng nghệ. Do đú để tỡm ra quy luật tổng quỏt của cho mỗi quỏ trỡnh, cần phải chọn phƣơng phỏp nghiờn cứu thực nghiệm nào mà chớnh nú đó đƣợc xõy dựng trờn một cơ sở lý thuyết xỏc định. Cú thể dựng lý thuyết đồng dạng và mụ hỡnh để tạo ra cơ sở đú. Nú tạo điều kiện để thực nghiệm với lý thuyết, gắn nghiờn cứu trong điều kiện sản xuất với nghiờn cứu trong phũng thớ nghiệm, qua đú rỳt ra đƣợc những kết luận cần thiết. Mặt khỏc từ những quỏ trỡnh kết hợp này cũng cú thể tỡm ra những cụng thức giỳp ta xỏc định đƣợc đặc điểm và bản chất vật lý của quỏ trỡnh.
Khi nghiờn cứu quỏ trỡnh làm việc của mỏy múc nụng nghiệp, trong một số trƣờng hợp, ta lập đƣợc cỏc phƣơng trỡnh vi phõn rất khú giải hoặc khụng giải đƣợc. Lý thuyết đồng dạng và thứ nguyờn cú khả năng mụ tả đƣợc mối liờn quan giữa những đại lƣợng cơ bản mà khụng cần phải giải cỏc phƣơng trỡnh vi phõn. Cỏc đại lƣợng cơ bản này đƣợc gọi là cỏc chuẩn số đồng dạng, và đƣợc xem là những thụng số phức hợp thể hiện ảnh hƣởng tổng hợp của cỏc yếu tố riờng rẽ đối với quỏ trỡnh.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 33
Sử dụng cỏc chuẩn số đồng dạng cho phộp giảm bớt số lƣợng cỏc biến số và từ đú giảm nhẹ cụng việc nghiờn cứu. Bởi vỡ giỏ trị khụng đổi của cỏc chuẩn số sẽ ứng với rất nhiều tổ hợp khỏc nhau của cỏc đại lƣợng cơ bản, nờn khi đú thực chất khụng phải ta đi vào nghiờn cứu từng trƣờng hợp riờng lẻ mà là trƣờng hợp tổng quỏt, và cỏc qui luật rỳt ra cũng sẽ đỳng với cả nhúm đối tƣợng cựng loại, từ đú cú thể sắp xếp cỏc mỏy cú cựng qui luật chung thành từng họ, tức là trờn cơ sở nghiờn cứu một mỏy đƣợc coi là mụ hỡnh để dự đoỏn những chỉ tiờu của cỏc mỏy cần thiết khỏc nằm trong cựng hệ thống.
2.1.2. Mụ hỡnh, bản chất và cỏc dạng mụ hỡnh
Mụ hỡnh là một trong những phƣơng phỏp nghiờn cứu thực nghiệm tiờn tiến dựng để nghiờn cứu cỏc hiện tƣợng khỏc nhau. Phƣơng phỏp mụ hỡnh dựng để xỏc định quỏ trỡnh xảy ra và thiết lập mối quan hệ nghiờn cứu hệ thống. Khả năng tạo ra hệ thống mang tớnh tƣơng tự đƣợc hỡnh thành bởi sự thống nhất vật chất của cỏc quỏ trỡnh với những hiện tƣợng vật lý khỏc nhau.
Mục đớch và ý nghĩa của phƣơng phỏp mụ hỡnh bao gồm đỏnh giỏ về mặt định tớnh và định lƣợng cỏc loại mẫu mỏy theo kết quả thực nghiệm trờn mụ hỡnh.
Mụ hỡnh khụng phải là phƣơng phỏp dựng riờng trong một vài ngành khoa học kỹ thuật, mà là phƣơng phỏp phổ biến dựng để nghiờn cứu khoa học, cho phộp xỏc định và giải thớch những qui luật tổng quỏt của hiện tƣợng.
Để mụ hỡnh hoỏ thƣờng làm thớ nghiệm nhằm dự đoỏn những đặc tớnh của một số hệ thống cơ bản. Mụ hỡnh là quỏ trỡnh tạo ra đối tƣợng nghiờn cứu, mà đối tƣợng này sẽ thay thế đối tƣợng nghiờn cứu thực.
Khỏi niệm về đồng dạng và mụ hỡnh liờn quan chặt chẽ với nhau, vỡ mỗi đồng dạng trả lời một mụ hỡnh. Với ý nghĩa đú, phõn loại đồng dạng và mụ hỡnh là thống nhất, mặc dự mụ hỡnh đƣợc coi nhƣ cụng cụ thực tế tạo ra trờn cơ
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 34
sở đồng dạng. Mụ hỡnh cú thể là đồng dạng hoàn toàn, khụng hoàn toàn và gần đỳng.
Mụ hỡnh vật lý (đồng dạng) là mụ hỡnh dựng để nghiờn cứu hiện tƣợng trong dạng thực và bảo đảm điều kiện vật lý của mụ hỡnh.
Mụ hỡnh vật lý cho khả năng kiểm tra lại lý thuyết, làm chớnh xỏc hơn cỏc cụng thức toỏn học và nhận đƣợc cỏc kết quả thức nghiệm, kiểm tra và giải thớch những cơ cấu làm việc của mỏy múc đƣợc thiết kế, chế tạo, đề ra sơ đồ cỏc quỏ trỡnh cụng nghệ đạt kết quả hơn, xỏc định đặc điểm chung của cỏc quỏ trỡnh khỏc nhau.
Những ưu điểm của mụ hỡnh vật lý (đồng dạng)
Đƣa ra một cỏch đầy đủ và chớnh xỏc tớnh chất của hệ thống động học
Đảm bảo độ chớnh xỏc cỏc quỏ trỡnh nghiờn cứu và làm đơn giản cỏch mụ tả toỏn học Tạo điều kiện để thay đổi một số thụng số trong mụ hỡnh với giới hạn rộng hơn so với mụi trƣờng thực.
Quỏ trỡnh mụ hỡnh hoỏ gồm:
- Đối tƣợng nghiờn cứu;
- Giải thớch cỏc bài toỏn đặt ra; - Thực nghiệm trờn mụ hỡnh;
- Xử lý kết quả thực nghiệm và nhận đƣợc lời giải bài toỏn.
Những giai đoạn chớnh bao gồm:
- Thiết lập bài toỏn, xỏc định tớnh chất cụ thể và quan hệ đối với đối tƣợng nghiờn cứu; - Xỏc định mối quan hệ trực tiếp của đối tƣợng nghiờn cứu;
- Chọn mụ hỡnh;
- Nghiờn cứu mụ hỡnh theo tớnh chất, qui luật và thụng số; - Giải thớch kết quả thu đƣợc qua mụ hỡnh;
- Kiểm tra độ chớnh xỏc qua mụ hỡnh cũng nhƣ qua vật thực.
Nhiệm vụ của mụ hỡnh vật lý:
- Xỏc định cỏc quỏ trỡnh cơ bản của hệ thống;
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 35
- Tạo ra cỏc thiết bị thực nghiệm; - Đỏnh giỏ độ tin cậy.
2.1.3. Chuẩn số đồng dạng
Cơ sở của mụ hỡnh hoỏ là sự đồng dạng của đối tƣợng đƣợc tổng quỏt theo những phƣơng trỡnh, cụng thức và đƣợc gọi là chuẩn số đồng dạng. Những tập hợp này bao gồm cỏc thụng số vật lý đặc trƣng cho đối tƣợng nghiờn cứu. Vỡ vậy lý thuyết đồng dạng là học thuyết về phƣơng phỏp nghiờn cứu hiện tƣợng, thể hiện bởi những tập hợp khụng thứ nguyờn.
Những qui luật tổng thể của đại lƣợng ban đầu thƣờng đƣa đến nhiều phƣơng trỡnh phi tuyến phức tạp, điều này khụng cho phộp xỏc định mối quan hệ cụ thể giữa những biến số. Vấn đề cần quan tõm là khả năng khỏi quỏt bài toỏn ở cỏc đại lƣợng chung, tƣơng ứng với hiện tƣợng vật lý của đối tƣợng xem xột. Lý thuyết đồng dạng cho phộp dẫn ra những đặc trƣng tổng quỏt dựng để nghiờn cứu hiện tƣợng. Đặc tớnh chung cú thể đƣợc xem nhƣ là đại lƣợng thay đổi theo bƣớc của quỏ trỡnh diễn ra. Sự phụ thuộc hàm số vào đặc trƣng tổng thể (chuẩn số đồng dạng) là phƣơng trỡnh chuẩn số. Chuẩn số đồng dạng thể hiện bản chất lý thuyết đồng dạng và cú thể biểu diễn bằng:
- Chuẩn số đồng dạng thụng số: mụ tả quan hệ khụng thứ nguyờn cỏc thụng số kớch thƣớc.
- Chuẩn số đồng dạng giải tớch: là tập hợp những quan hệ khụng thứ nguyờn của cỏc đại lƣợng vật lý (Chuẩn số đồng dạng Niu tơn-Ne; Chuẩn số Rõynụn-