BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VŨ VĂN CẢNH NGHIÊN CỨU MỘT SỐ THÔNG SỐ VỀ CẤU TẠO VÀ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA MÁY KHOAN HỐ TRỒNG CÂY LẮP TRÊN MÁY KÉO SHIBAURA SD 310[.]
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
-
VŨ VĂN CẢNH
NGHIÊN CỨU MỘT SỐ THÔNG SỐ VỀ CẤU TẠO VÀ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA MÁY KHOAN HỐ TRỒNG CÂY LẮP TRÊN MÁY KÉO SHIBAURA SD 3100A Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hoá nông lâm nghiệp Mã Số: 60 52 14 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
Hà Nội, 2010
Trang 2ĐẶT VẤN ĐỀ Như chúng ta đã biết rừng có rất nhiều tác dụng trong đời sống, sản xuất
và đặc biệt là vấn đề sinh tồn của con người, như sản xuất ra sản phẩm phục
vụ xã hội, cân bằng sinh thái, bảo vệ môi trường tự nhiên Nhưng hiện nay rừng của nước ta ngày càng bị tàn phá và thu hẹp do nhiều nguyên nhân khác nhau đó là do bị chiến tranh tàn phá, do khai thác quá mức lại không có kế hoạch trồng và bảo vệ rừng phù hợp, do hiện tượng du canh du cư phá rẫy làm nương của đồng bào dân tộc thiểu số, do lâm tặc hoành hành và đặc biệt
là do nguy cơ cháy rừng luôn đe doạ đến an toàn của rừng , làm ảnh hưởng rất nhiều đến kinh tế- xã hội và môi trường Do vậy việc trồng rừng phủ xanh
đất trống đồi núi trọc hiện nay có một ý nghĩa quan trọng và cấp bách
Đứng trước tình hình nguồn tài nguyên rừng ngày càng bị cạn kiệt, Đảng
và Nhà nước ta hết sức quan tâm đến việc phát triển lâm nghiệp, trong đó có công tác trồng rừng, phủ xanh đất trống đồi núi trọc Chúng ta đã có nhiều chương trình dự án cho trồng rừng , nhằm khôi phục và phát triển nguồn tài nguyên rừng, đó là phát triển nghề rừng gắn với việc ổn định và phát triển đời sống của đồng bào miền núi, đồng thời có chủ trương đẩy mạnh trồng rừng, phủ xanh đất trống đồi núi trọc, theo chủ trương này, rừng và đất rừng được giao cho các đơn vị tập thể và các hộ gia đình quản lý sử dụng lâu dài Tạo nên những đơn vị sản xuất Nông - Lâm nghiệp với quy mô vừa và nhỏ Đề ra chủ trương biện pháp bảo vệ rừng, khai thác chế biến gỗ hợp lý, tạo điều kiện cho miền núi phát huy thé mạnh về sản xuất lâm nghiệp Đặc biệt tại kỳ họp lần thứ II Quốc hội khoá 10 đã thông qua nghị quyết " Dự án trồng 5 triệu ha rừng trong giai đoạn 1998 - 2010" Đây là một nhiệm vụ trọng tâm của chính sách lâm nghiệp trong thời kỳ công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước Sự thành công của dự án sẽ đem lại cân bằng sinh thái , cải thiện môi trường, đồng thời đáp ứng nhu cầu nhiên liệu cho các ngành kinh tế và đời sống của
nhân dân
Trang 3Để thực hiện được nhiệm vụ trên nghành lâm nghiệp phải “Xã hội hoá nghề rừng” thực chất là thu hút sự tham gia của toàn xã hội , của mọi người dân vào sản xuất lâm nghiệp, áp dụng rộng rãi cơ giới hoá vào sản xuất lâm nghiệp, đầu tư áp dụng tiến bộ của khoa học kỹ thuật để nâng cao năng suất, giảm nhẹ sức lao động, sử dụng nhiều biện pháp và công nghệ đồng bộ từ khâu làm đất gieo ươm, trồng cây chăm sóc, bảo vệ đến khai thác, sơ chế, bảo quản và chế biến , trong đó khâu làm đất trồng rừng đóng vai trò vô cùng quan trọng, quyết định tới 25 % năng suất của cây trồng
Trong quá trình trồng rừng, làm đất là khâu nặng nhọc, vất vả, đòi hỏi chi phí nhiều năng lượng, mặt khác đối với những vùng đất đồi núi trọc bề mặt đất thường bị trai cứng cho nên công việc này càng rất khó khăn Để giảm bớt khó khăn trong quá trình làm đất và đẩy mạnh việc trồng rừng thì việc cơ giới hoá khâu làm đất là hết sức quan trọng Một trong những biện pháp cơ giới làm đất là khoan hố trồng cây, để giảm chi phí và cải thiện điều kiện làm việc thì việc nghiên cứu áp dụng cơ giới hoá trong khâu khoan hố là một bài toán cần thiết trong lĩnh vực này thì còn rất nhiều vấn đề cần nghiên cứu nhưng vấn đè cần quan tâm nhất là cấu tạo bộ phận dao cắt sao cho khi khoan hố giảm tiêu hao công suất và đảm bảo độ tơi xốp của đất thành hố nghĩa là giảm được chi phí năng lượng,tiết kiệm nhiên liệu góp phần hạ giá thành trồng rừng, đồng thời làm cho cây mới trồng được phát triển bình thường, tỷ lệ cây sống cao, tăng trưởng nhanh.Nghiên cứu một số thông số về cấu tạo lưỡi khoan của máy khoan hố trồng cây lắp trên máy kéo Shibaura hiện nay là một việc hết sức cần thiết, Để nâng cao năng suất và hiệu quả sử dụng của máy khoan hố trồng cây lắp trên máy kéo Shibaura SD 3100 đang được sử dụng phổ biến tại Việt Nam Đồng thời xuất phát từ những cơ sở khoa học và thực
tiễn trên, tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu một số về cấu tạo và chế độ làm
việc của máy khoan hố trồng cây lắp trên máy kéo Shibaura SD 3000A "
Trang 4Kết quả nghiên của đề tài sẽ là tài liệu cần thiết cho việc tính toán, thiết
kế và cải tiến một số lưỡi khoan, nhằm mục đích giảm tiêu hao công suất tiến tới giảm chi phí năng lượng cho việc khoan hố trồng cây và đảm bảo cây trồng phát triển tốt nhất
* Ý nghĩa khoa học của đề tài
Nghiên cứu một số thông số về cấu tạo và chế độ làm việc của máy khoan hố trồng cây lắp trên máy kéo Shibaura 3000A làm cơ sở cho việc hoàn thiện thiết kế, cải tiến mẫu máy để nâng cao năng suất và hiệu quả sử dụng máy khoan hố trồng cây
* Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
Kết quả nghiên cứu là cơ sở cho việc hoàn thiện thêm về mặt kết cấu mẫu áy khoan hố trồng cây lắp trên máy kéo Shibaura 3000A đồng thời phục
vụ cho việc chọn chế độ sử dụng hợp lý khi sử dụng liên hợp máy
Trang 5Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Trong công cuộc CNH- HĐH đất nước, việc cơ giới hoá các khâu công việc trong quá trình sản suất là một yêu cầu cần thiết Mục đích của nó là cải thiện điều kiện lao động, tăng năng suất lao động, nâng cao hiệu quả kinh tế Cho đến nay việc cơ giới hoá khâu làm đất ở nước ta vẫn còn đang gặp nhiều khó khăn do các máy khoan hố hiện có làm việc không hiệu quả trong điều kiện ở Việt Nam Một trong những nguyên nhân chính là lưỡi khoan chưa có cấu tạo hợp lý nên khả năng khoan kém, tiêu hao công suất lớn, máy khoan cồng kềnh nên khả năng làm việc trên đất dốc còn có rất nhiều hạn chế hoặc không thể làm việc.Hiện nay ở nước ta và nhiều nước trên thế giới có rất nhiều phương pháp làm đất tương ứng với địa hình và loại đất khác nhau
Có hai phương pháp làm đất phổ biến đó là làm đất toàn diện và làm đất cục bộ :
+ Làm đất toàn diện là tiến hành cày hay cuốc sâu khoảng từ 20 - 30 cm trên toàn bộ diện tích chuẩn bị trồng rừng Phương pháp này có ưu điểm là loại bỏ được toàn bộ cỏ dại, bụi cây cải thiện được điều kiện lập địa của đất trồng rừng, thuận lợi cho việc cơ giới hoá sản xuất Tuy nhiên nó còn có một
số nhược điểm sau: Tốn nhiều công sức, đầu tư lớn, dễ gây sói mòn đất Vì vậy phương pháp này chỉ phù hợp ở những vùng đất tương đối bằng phẳng và
có độ dốc nhỏ như vùng đất hoang hoá, đồng cỏ, ruộng bậc thang đã được thi công
+ Làm đất cục bộ: Là phương pháp làm đất mà người ta chỉ tác động lên một phần đất canh cụ thể là tác tuỳ theo điều kiện địa hình mà có thể cày theo băng hoặc cày theo đám, phương pháp này có ưu điểm là ít gây sói mòn, tiết kiệm nhân công
Ở nước ta hiện nay, công tác trồng rừng thường được tiến hành một cách phân tán với quy mô nhỏ và chu yếu trên hai loại đất chính sau:
Trang 6- Đất trồng đồi trọc, đất bạc mầu lẫn đá, tầng đất canh tác mỏng, độ dốc lớn
- Đất rừng sau khai thác, độ dốc lớn, lẫn gốc cây có thảm thực vật che phủ
Từ việc nghiên cứu các loại hình công nghệ làm đất cho ta thấy, tuỳ thuộc vào đỉều kiện địa hình, địa chất đất trồng, quy mô sản xuất cũng như khả năng đầu tư tài chính thì việc nghiên cứu sử dụng các thiết bị khâu làm đất cũng khác nhau
1.1 Tình hình nghiên cứu và áp dụng cơ giới hóa khâu làm đất trồng rừng 1.1.1 Trên thế giới
Ở trên thế giới việc nghiên cứu các thiết bị cơ giới hoá làm đất trồng rừng tiến hành theo 2 hướng sau:
+ Nghiên cứu, thiết kế chế tạo các thiết bị chuyên dùng để làm đất nông nghiệp:
- Cày không lật đất T.C.Malxev (Nga)
- Cày trên đất lẫn đá: Là loại cày cheo 4 lưỡi tự lựa Mỗi thân cày trang
bị cơ cấu tự lựa để khi gặp đá, gốc, rễ cây thì giúp lưỡi cày nâng lên hoặc trượt qua như cày PKC-4-35, PNK-3-5, PKY-4-3
- Cày cân bằng: Làm việc trên đất dốc, khi cày chạy theo hình con thoi
- Máy cày tạo băng
+ Nghiên cứu chế tạo các bộ phận làm việc để tăng năng suất lao động (tăng tốc độ cày như cày có diệp bằng thép của viện nghiên cứu trồng rừng và
cơ giới hoá Nga…)
Các loại máy kéo có công suất cao, hiện đại như Fiat, KOMATSU, BOFORT, TZ 171, T- 130, Valmet… đã áp dụng cho khâu làm đất trồng rừng
Ở một số nước phát triển như: Mỹ, Australia, Nga, Canađa, Brazil,…
đã trang bị các máy móc Thiết bị chuyên dùng cho khâu làm đất và xử lý thực
bì như các loại máy cày, các loại máy đào gốc rễ, máy băm thái, thu dọn,…
Đối với địa hình thoải ở Đức người ta dùng máy kéo có công suất 30 45kW kéo theo cày Waldfust, có thể cày đạt độ sâu 5 30cm
Trang 7Ở Australia sử dụng máy cày chảo nhiều đĩa (6 8) đĩa vun đất thành luống để trồng cây
Ở Nhật Bản, hệ thống máy kéo KOMATSU được chế tạo có công suất
từ nhỏ đến lớn (từ 30 đến hàng trăm kW) liên hợp với cày ngầm, như: D 65A,
D 85A cày sâu 560 800mm
Ở Brazil đã sử dụng cày ngầm có độ sâu cày trên 1m để làm đất trồng rừng làm cho tốc độ sinh trưởng của cây trồng tăng nhanh đáng kể…
Ở Ytalia người ta chế tạo máy cày răng khế 6 đĩa (mỗi bên 3 đĩa quay về hai phía tạo thành hình chữ V để tạo luống trồng cây), như: Rome TRC 6 – 36 liên hợp với máy kéo Hanomang, KTB cày sâu 30 40cm, bề rộng làm việc 2,2m
Nhìn chung các quy trình công nghệ làm đất trồng rừng của các nước
đã được nghiên cứu, chế tạo với công suất lớn để áp dụng cho điều kiện sản xuất lâm nghiệp tập trung quy mô lớn Do đó, chúng không phù hợp với điều kiện sản xuất lâm nghiệp quy mô nhỏ, phân tán, tầng đất canh tác mỏng Các thiết bị công tác của các loại máy này có thể xem xét cải tiến để phù hợp với điều kiện đất rừng Việt Nam
1.1.2 Ở Việt Nam
Việc nghiên cứu sử dụng các thiết bị cơ giới hoá vào khâu công việc này đã được các nhà khoa học lâm nghiệp quan tâm từ lâu:
Giai đoạn 1960 – 1970, trong việc làm đất trồng rừng đã bước đầu thử nghiệm sử dụng các thiết bị cơ giới như: Máy khoan hố trồng cây Molorbot (Tiệp Khắc), ES-35B (CHDC Đức), cày NKB-2-54M lắp sau máy kéo DT-54A (Liên Xô) cày toàn diện theo đường đồng mức để làm đất trồng rừng Bạch Đàn ở một số tỉnh phía Bắc
Giai đoạn 1971 – 1980, ngành lâm nghiệp đã nghiên cứu sử dụng máy kéo DT-75 và T-100 để làm bậc thang trên đồi trọc có độ dốc từ 15-300
Sau
đó để đáp ứng nhu cầu làm đất trồng rừng ngày càng tăng, PGS.TS Nguyễn Thanh Quế đã nghiên cứu chế tạo cày ngầm CN-1 và CN-2 lắp sau máy kéo
Trang 8DT-54 và DT-75 với độ cày sâu đạt 40 45 cm và đã đưa vào thử nghiệm ở một số địa phương Nhưng do khả năng đầu tư còn hạn chế, cơ chế sản xuất kinh doanh thay đổi, quy trình công nghệ chưa được nghiên cứu một cách đầy
đủ nên kết quả của đề tài chưa được sử dụng rộng rãi
Việc áp dụng thử nghiệm các máy khoan hố trồng cây cầm tay của nước ngoài vào điều kiện nước ta tỏ ra không phù hợp vì: Trọng lượng máy
và độ rung lớn, không phù hợp với thể lực người Việt Nam; Công suất nhỏ, không khoan được ở những loại đất cứng khá đặc trưng cho đất đồi núi ở nước ta; Khi tạo hố lưỡi khoan miết vào thành hố tạo nên một lớp đất chặt quanh thành hố ảnh hưởng xấu đến khả năng sinh trưởng của cây trồng Vì vậy việc tiến hành nghiên cứu cải tiến các máy khoan hố theo hướng khác phục những nhược điểm trên để có thể đưa vào sử dụng trong sản xuất
Trong những năm gần đây Cơ giới hoá làm đất trồng rừng đã phát triển lên một bước cao hơn, một số máy móc hiện đại đã được nhập bổ sung và thay thế cho các móc trước kia Các máy kéo có công suất lớn như T-130 (Liên Xô cũ), KOMATSU, D53A, D53P, D65A, D85A (Nhật Bản) đã được
sử dụng vào làm đất trồng rừng tại vùng nguyên liệu giấy Vĩnh Phú, Trung tâm Khoa học – Sản xuất Lâm nghiệp Đông Bắc Bắc Bộ,…
Mặt khác, do điều kiện đầu tư trang thiết bị làm đất trồng rừng còn hạn chế, các quy trình công nghệ làm đất, đặc biệt là đất dốc, đất lẫn đá, gốc và rễ cây chưa được nghiên cứu một cách đầy đủ; đồng thời điều kiện sản xuất kinh doanh lâm nghiệp đã có nhiều thay đổi so với trước đây, đất có độ dốc dưới
100 hầu như đã được sử dụng sản xuất nông nghiệp, đất rừng còn lại phần lớn
đã được giao cho dân phát triển sản xuất theo mô hình trang trại với diện tích quy mô nhỏ, phân tán nên việc sử dụng các thiết bị công suất lớn đắt tiền không còn phù hợp Vì vậy, đề tài cần nghiên cứu để hoàn thiện công nghệ và lựa chọn, cải tiến những thiết bị có công suất nhỏ, phù hợp với điều kiện đất dốc, đất chặt và thường lẫn đá, gốc và rễ cây, đất chua phèn để làm đất trồng rừng nhằm đạt hiệu quả kinh tế - xã hội cao, đồng thời hạn chế được những tác động xấu đến môi trường sinh thái
Trang 91.2 Tình hình nghiên cứu và áp dụng máy khoan hố trồng cây làm đất trồng rừng
1.2.1 Trên thế giới
Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật như ngày nay thì có rất nhiều loại máy tạo hố trồng cây có kích thước khác nhau ở trên thế giới Đa số các loại máy này đều làm việc trên nguyên tắc: Chuyển động quay tròn của mũi khoan chủ yếu được dẫn động từ trục thu công suất của máy kéo thông qua truyền động thủy lực hoặc cơ khí, chuyển động lên xuống của mũi khoan được thực hiện nhờ hệ thống thuỷ lực của máy kéo hoặc bằng tay người điều khiển Thông thường cấu tạo máy khoan hố gồm 3 bộ phận chính: Nguồn động lực, hệ thống truyền lực và lưỡi khoan, ví dụ một số loại mấy khoan hố trồng cây có trên thế giới:
Máy khoan hố trồng cây ES – 35B của Đức sử dụng nguồn động lực là động cơ xăng 2 kỳ có công suất 2,5 mã lực Sơ đồ nguyên lý của máy (hình 1.1)
Hình 1.1- Sơ đồ nguyên lý máy khoan hố trồng cây ES – 35B
1- Động cơ xăng 2 kỳ; 2- Côn ly tâm; 3- Bộ truyền bánh răng côn; 4- Khớp nối; 5- Hộp giảm tốc bánh răng trụ; 6- Mũi khoan;
7- Tay điều khiển
Trang 10Nguyên lý hoạt động của máy khoan hố trồng cây ES – 35B như sau: Mômen được truyền từ trục khuỷu của động cơ 1, qua côn ly tâm 2, qua
bộ truyền bánh răng côn 3 để thay đổi phương truyền momen, qua khớp nối 4, qua hộp giảm tốc 5, tại đầu ra của trục thứ cấp hộp giảm tốc 5 có vận tốc quay nhỏ còn mômen lớn đảm bảo đủ lớn để truyền cho mũi khoan số 6 quay tròn
và thực hiện cắt đất Hành trình tiến sâu vào đất là nhờ trọng lượng của máy
và kết hợp với lực tỳ của tay người khoan cầm vào tay 7 với những nơi đất rắn chắc Năng suất của loại máy này có thể đạt được (800 – 1000) hố trong một ngày Loại máy này có ưu điểm là tính cơ động cao, chi phí nhiên liệu thấp Tuy nhiên, còn có một số nhược điểm là khi khoan sẽ tạo ra mômen ngược chiều quay tác động lên tay người điều khiển máy làm cho người điều khiển máy phải làm việc rất nặng nhọc Máy có công suất nhỏ nên khi làm việc trên vùng đất rắn chắc thì năng suất không cao, chất lượng hố thấp
Hiện nay ở các nước phát triển trên thế giới đã sản xuất ra các loại máy khoan hố trồng cây cầm tay 2 người điều khiển (hình 1.2), nhưng do máy sử dụng hộp giảm tốc bánh răng trụ cho nên kết cấu và trọng lượng máy lớn (36Kg) gây khó khăn khi vận hành Để giảm kích thước và khối lượng máy khoan hố, người ta đã sử dụng bộ truyền trục vít- bánh vít thay cho sử dụng
bộ truyền bánh răng trụ nên giảm được cả về kết cấu gọn nhẹ và chỉ cần có 1 người điều khiển (hình 1.3), tuy nhiên hiệu suất thấp và tuổi thọ không cao do hiện tượng trượt và tự hãm của bộ truyền trục vít- bánh vít