Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng đập tách hạt của máy gặt đập liên hợp thu hoạch lúa

Vì lẽ đó, khâu thu hoạch lúa cần được trang bị các loại máy gặt đập liên hợp, đáp ứng nhu cầu thu hoạch lúa phù hợp với từng vùng sản xuất... Trên thực tế, trong những năm gần đây, loại

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ

NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG ĐẬP TÁCH HẠT CỦA MÁY GẶT ĐẬP LIÊN HỢP THU HOẠCH LÚA

HOÀNG TRUNG KIÊN

TN

2013

Lời cam đoan

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu do cá nhân tôi

thực hiện, dưới sự hướng dẫn của GS TSKH Phạm Văn Lang

Các kết quả trình bày trong cuốn luận văn này chưa được sử dụng cho bất kỳ một khóa luận tốt nghiệp nào khác Theo hiểu biết cá

nhân, từ trước tới nay chưa có một tài liệu khoa học nào tương tự được công bố, trừ những thông tin tham khảo được trích dẫn trong luận văn này

Thái Nguyên ngày 01, tháng 01 năm 2013

Tác giả luận văn

Hoàng Trung Kiên

Lời cám ơn

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến giáo viên hướng dẫn khoa học của tôi,

GS TSKH Phạm Văn Lang, người đã tận tình chỉ bảo, định hướng, hướng dẫn,

động viên và giúp đỡ tôi rất nhiều trong suốt thời gian làm luận văn tốt nghiệp

Tôi cũng xin cám ơn TS Nguyễn Sỹ Hiệt cùng các cán bộ của Viện Cơ Điện

Nông Nghiệp và Công Nghệ Sau Thu Hoạch đã giúp đỡ tôi trong quá trình liên hệ, triển khai thí nghiệm tại Thái Bình

Tôi xin gửi lời cám ơn tới Ban giám hiệu, Ban lãnh đạo khoa Cơ Khí và các đồng nghiệp tại trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên nơi tôi đang công tác, đã tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ để tôi tham gia và hoàn thành khóa học này

Tôi cũng muốn nói lời cám ơn tới gia đình bác Quýnh và bà con nông dân ở Đông Vinh – Thái Bình đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình thí nghiệm và thu thập số liệu Cảm ơn 4 em sinh viên lớp K46KC01 vì đã cộng tác

Cuối cùng, xin trân trọng cám ơn gia đình, bạn bè luôn - là nguồn cổ vũ động, viên và là động lực lớn để tôi phấn đấu hoàn thành luận văn này

Lời cám ơn 5

Mục lục 5

Các ký hiệu viết tắt 7

Danh mục các hình ảnh 9

Danh mục các bảng, biểu 12

MỞ ĐẦU 13

1 Tính cấp thiết của đề tài 13

2 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài 14

3 Mục tiêu nghiên cứu 15

4 Phương pháp nghiên cứu 15

5 Nội dung nghiên cứu 15

Chương 1 TỔNG QUAN 16

1.1 Tình hình sản xuất lúa gạo ở Việt Nam 16

1.2 Vị trí khâu thu hoạch trong sản xuất lúa 19

1.3 Các phương pháp thu hoạch lúa bằng máy 21

1.3.1 Phương pháp thu hoạch một giai đoạn 21

1.3.2 Phương pháp thu hoạch lúa nhiều giai đoạn 22

1.4 Hiện trạng nghiên cứu và ứng dụng máy thu hoạch lúa trên thế giới 24

1.4.1 Phương pháp thu hoạch lúa một giai đoạn 24

1.4.2 Phương pháp thu hoạch lúa nhiều giai đoạn 26

1.5 Hiện trạng nghiên cứu và ứng dụng máy thu hoạch lúa ở Việt Nam 31

1.5.1 Máy gặt bó 32

1.5.2 Máy gặt rải lượm 33

1.5.3 Máy gặt lúa rải hàng 35

1.5.4 Máy gặt rải hàng chuyển cây đứng với đĩa gạt lúa bị động hình sao 35

1.5.5 Máy gặt đập liên hợp 37

1.6 Máy gặt đập liên hợp GLH – 1500A 38

1.6.1 Cấu tạo bộ phận cắt gặt 38

1.6.2 Trục xoắn tải lúa 41

1.6.3 Băng tải lúa 41

1.6.4 Bộ phận đập phân ly và làm sạch 42

1.6.5 Bộ phận làm sạch 45

1.6.6 Vít tải 46

1.6.7 Gầm máy 47

1.7 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng đập tách hạt của máy gặt đập liên hợp và hướng nghiên cứu 49

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 50

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 51

2.1 Đối tượng nghiên cứu 51

2.2 Phương pháp nghiên cứu 51

2.2.1 Ứng dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm trong nghiên cứu thực

nghiệm đơn yếu tố 51

2.2.2 Ứng dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm trong nghiên cứu thực nghiệm đa yếu tố 55

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 66

Chương 3 NGHIÊN CỨU CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH LÀM VIỆC CỦA BỘ PHẬN ĐẬP TÁCH HẠT 67

3.1 Phân loại bộ phận đập tách hạt 67

3.2 Tính toán bộ phận đập tách hạt 70

3.2.1 Quá trình làm việc của bộ phận đập 70

3.2.2 Lượng lúa cung cấp vào trống đập 75

3.2.3 Cơ sở lý thuyết của quá trình làm việc của bộ phận đập 76

3.2.4 Những thông số cấu trúc của bộ phận đập 85

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 86

Chương 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ ĐẾN CHẤT LƯỢNG ĐẬP TÁCH HẠT CỦA MÁY GLH -1500A 87

3.1 Mục đích thí nghiệm 87

3.2 Đối tượng thí nghiệm 87

3.3 Các thông số, chỉ tiêu cần xác định bằng thực nghiệm 88

3.4 Thiết bị thí nghiệm 89

3.4.1 Máy gặt đặp liên hợp GLH -1500A 89

3.4.2 Thiết bị đo 91

3.5 Mô hình thí nghiệm 93

3.6 Tiến hành thí nghiệm 93

3.7 Xác định ảnh hưởng của tốc độ quay của trống đập x 2 và lượng lúa đưa vào trống x 1 đến tỷ lệ hạt theo rơm y t 96

3.8 Xác định ảnh hưởng của tốc độ quay của trống đập x 2 và lượng lúa đưa vào trống x 1 đến độ sót y s 102

KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 107

KẾT LUẬN CHUNG 108

TÀI LIỆU THAM KHẢO 109

Các ký hiệu viết tắt

m Góc lắp nghiêng đĩa sao so với mặt đồng Độ

Hệ số động học đĩa hình sao

Danh mục các hình ảnh

Hình 1.1 Máy gặt đập liên hợp 22

Hình 1.2 Máy gặt tuốt liên hợp 22

Hình 1.3 Máy gặt rải hàng đơn giản của Trung Quốc 26

Hình 1.4 Máy gặt RE – 1.0 27

Hình 1.5 Máy gặt bó 30

Hình 1.6 Máy gặt lúa rải hàng 32

Hình 1.7 Máy gặt lúa rải hàng với đĩa gạt lúa bị động hình sao 33

Hình 1.8 Máy gặt đập liên hợp 34

Hình 1.9 Máy gặt đập liên hợp GLH-1500A 35

Hình 1.10 Bộ phận cắt gặt 36

Hình 1.11 Guồng gạt 36

Hình 1.12 Cơ cấu truyền động cắt 37

Hình 1.13 Bộ phận cắt 37

Hình 1.14 Trục xoắn tải lúa 38

Hình 1.15 Ảnh băng tải lúa 38

Hình 1.16 Băng tải lúa 39

Hình 1.17 Bộ phận đập phân ly và làm sạch 39

Hình 1.18 Trống đập 40

Hình 1.19 Bố trí thanh răng trên trống đập 41

Hình 1.20 Máng trống 42

Hình 1.21 Nắp trống 42

Hình 1.22 Sàng 43

Hình 1.23 Vít tải thóc 43

Hình 1.24 Vít tải gié 44

Hình 1.25 Vít tải thóc và vít tải gié 44

Hình 1.26 Gầm máy 44

Hình 1.27 Kiểm tra, điều chỉnh xích 45

Hình 1.28 Cơ cấu dẫn hướng 45

Hình 3.1 Bộ phận đập kiểu tiếp tuyến 64

Hình 3.2 Máng trống và cơ cấu điều chỉnh khe hở 65

Hình 3.3 Máy GĐLH sử dụng trống đập dọc trục, cấp liệu đầu trục 67

Hình 3.4 Sự phân ly hạt qua máng trống 69

Hình 3.5 Ảnh hưởng của góc bao 69

Hình 3.6 Ảnh hưởng của vậc tốc cái đập 69

Hình 3.7 Ảnh hưởng của tải trọng trống (a), độ ẩm hạt (b) và vận tốc quay (c) đến độ tổn thương hạt 70

Hình 3.8 Sơ đồ cung cấp khối lúa vào trống đập 70

Hình 3.9 Cây lúa đi vào theo hướng cung cấp dọc 71

Hình 3.10 Răng đập rụng hạt 74

Hình 3.11 Đồ thị xác định ωth 80

Hình 4.1 Lúa Q5 84

Hình 4.2 Thóc, gạo Q5 85

Hình 4.3 Máy đo tốc độ vòng quay 88

Hình 4.4 Cân 89

Hình 4.5 Thước dây 89

Hình 4.6 Mô hình thí nghiệm 90

Hình 4.7 Quá trình tiến hành thí nghiệm 91

Hình 4.8 (a) Sơ đồ thí nghiệm 2 2 ; (b) 4 thí nghiệm dọc trục và 1 thí nghiệm trung tâm; (c) Thí nghiệm CCD 93

Hình 4.9 Khai báo biến 94

Hình 4.10 Nhập kết quả thí nghiệm 95

Hình 4.11 Lựa chọn phân tích 96

Hình 4.12 Chọn mô hình hồi quy 96

Hình 4.13 Mô hình hồi quy 97

Hình 4.14 Đồ thị bề mặt (trái) và đường mức (phải) 98

Hình 4.15 Giá trị tối ưu 98

Hình 4.16 Khai báo biến 99

Hình 4.17 Nhập kết quả thí nghiệm 100

Hình 4.18 Lựa chọn phân tích 101

Hình 4.19 Chọn mô hình hồi quy 101

Hình 4.20 Mô hình hồi quy 101

Hình 4.21 Đồ thị bề mặt (trái) và đường mức (phải) 102

Hình 4.22 Giá trị tối ưu 102

Danh mục các bảng, biểu

Bảng 1.1 Phân bố diện tích sản xuất lúa ở các vùng, đơn vị: 10 3

ha [14] 15

Bảng 1.2 Chỉ tiêu chất lượng làm việc của máy gặt rải lượm HD-100 và GLL-1,2 31

Bảng 2.1 Kế hoạch toàn phần n = 2 55

Bảng 3.1-a Thay đổi vận tốc đập đối với từng loại cây 75

Bảng 3.1-b Loại răng và đường kính trống 76

Bảng 4.1 Kết quả thí nghiệm lần 1 92

Bảng 4.2 Kết quả thí nghiệm lần 2 92

Bảng 4.3 Kết quả thí nghiệm lần 3 93

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Dưới sự dìu dắt, lãnh đạo của Đảng và Nhà nước, nền kinh tế nước ta đã đạt được những thành tựu vô cùng to lớn, trong đó, sản xuất nông nghiệp đóng một vai trò cực kỳ quan trọng, đảm bảo đầy đủ lương thực, thực phẩm cho xã hội, có dự trữ

và xuất khẩu Từ đó góp phần ổn định nền kinh tế, chính trị xã hội của đất nước, đồng thời khẳng định vị thế quan trọng của nông nghiệp và nông thôn trong nền kinh tế quốc dân

Trong sản xuất nông nghiệp từ xưa đến nay, sản xuất lúa gạo luôn giữ vai trò chủ đạo, chiếm tỷ trọng khoảng 90% tổng sản lượng lương thực sản xuất hàng năm Sản xuất lúa là một quá trình lao động nặng nhọc với nhiều công đoạn, trong

đó, khâu thu hoạch tiêu tốn khoảng 30 40% chi phí lao động và là khâu có cường

độ lao động vất vả, căng thẳng nhất

Việc thu hoạch lúa là công đoạn cuối cùng của quy trình sản xuất lúa Chất lượng sản phẩm chịu ảnh hưởng và được quyết định bởi nhiều yếu tố tổng hợp nhưng ảnh hưởng trực tiếp và trước tiên vẫn là khâu thu hoạch Trước thực tế là cơ cấu mùa vụ thay đổi, kỹ thuật canh tác cũng như nhiều giống lúa mới năng suất cao được đưa vào áp dụng khiến cường độ lao động, mức độ nặng nhọc của khâu thu hoạch gia tăng

công, bằng những công cụ lao động thô sơ, lạc hậu, từ đó khiến cho năng suất, chất lượng sản phẩm giảm, tổn thất, hao hụt lớn, cường độ làm việc nặng nhọc, mất thời gian, dẫn đến hiệu quả lao động thấp, chi phí lớn Để khắc phục tình trạng này thì

cơ giới hóa, công nghiệp hóa, hiện đại hóa nông nghiệp nông thôn là cần thiết Nó được thể hiện ở việc áp dụng các kết quả nghiên cứu khoa học vào sản xuất, đổi mới phương thức sản xuất, đưa máy móc vào thay thế các công cụ lao động thủ công, từ

đó làm tăng năng suất lao động, nâng cao chất lượng nông sản, gia tăng thu nhập cho người lao động Vì lẽ đó, khâu thu hoạch lúa cần được trang bị các loại máy gặt đập liên hợp, đáp ứng nhu cầu thu hoạch lúa phù hợp với từng vùng sản xuất

Trên thực tế, trong những năm gần đây, loại hình máy gặt đập liên hợp đã được đưa vào sử dụng ở một số vùng miền trồng lúa trên cả nước đem lại hiệu quả kinh tế cao Máy có xuất xứ nhập từ nước ngoài hoặc được chế tạo tại các viện, các nhà máy và ở một số cơ sở chế tạo cơ khí Tuy nhiên, do đặc thù địa hình cũng như phương thức canh tác khác nhau giữa các vùng miền, để có thể áp dụng hiệu quả, linh hoạt và phát triển rộng rãi loại máy trên thì cần có những nghiên cứu sâu hơn

nữa Chính vì vậy đề tài luận văn “Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến chất

lượng đập tách hạt của máy gặt đập liên hợp thu hoạch lúa” được đặt ra với

mục đích nghiên cứu sâu về lý thuyết và thực nghiệm, làm cơ sở cho việc thiết kế máy, chế tạo và vận hành máy gặt đập liên hợp với các kiểu cỡ, năng suất phù hợp

với các nguồn động lực hiện có Thiết thực hơn, đề tài đi giải quyết một vấn đề của

thực tế sản xuất, đó là khi sử dụng các loại máy gặt đập liên hợp hiện nay, độ sót và

tỷ lệ hạt theo rơm cao, nằm ngoài giá trị cho phép Chính vì vậy cần tìm ra lượng lúa cung cấp vào trống đập hợp lý và tốc độ quay tối ưu của trống để đạt được độ sót và tỷ lệ hạt theo rơm phù hợp, đảm bảo năng suất và chất lượng của quá trình thu hoạch lúa

2 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài

- Đề xuất chế độ làm việc hợp lý cho máy gặt đập liên hợp GLH-1500A đang

sử dụng tại Đông Hưng – Thái Bình

3 Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu cơ sở khoa học xác định các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng đập tách hạt, đáp ứng yêu cầu công nghệ và tiêu thụ năng lượng khâu tách hạt của cơ cấu đập lắp trên máy gặt đập liên hợp thu hoạch lúa Trên cơ sở đó, tìm ra chế độ làm việc hợp lý cho máy GLH-1500A sử dụng tại Thái Bình

Đối tượng nghiên cứu gồm:

- Lúa Q5 cần thu hoạch

- Trống đập của máy gặt đập liên hợp GLH-1500A

- Nghiên cứu cơ sở khoa học xây dựng mô hình và tính toán lý thuyết trống đập, từ đó xác định được bộ thông số hợp lý

4 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp quy hoạch thực nghiệm

- Lý thuyết đồng dạng, mô hình và phân tích thứ nguyên

- Sử dụng phần mềm Minitab 16 xây dựng kế hoạch thí nghiệm, tính toán, xử

lý số liệu

5 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu tổng quan vấn đề thu hoạch lúa ở Việt Nam

- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về đập, xác định các yếu tố ảnh hưởng trong khâu đập tách hạt; lý thuyết quy hoạch thực nghiệm; lý thuyết đồng dạng – mô hình – thứ nguyên

- Thực nghiệm, phân tích kết quả

- Ứng dụng lý thuyết đồng dạng, mô hình tính toán bộ phận đập

Chương 1 TỔNG QUAN

1.1 Tình hình sản xuất lúa gạo ở Việt Nam

Nước ta có lịch sử và truyền thống trồng lúa nước lâu đời và là nước có diện tích trồng lúa đứng hàng thứ 6 trên thế giới Hiện nay trong tổng số diện tích tự nhiên 33095700ha có khoảng 26226400ha sử dụng cho đất nông nghiệp, với 4120200ha diện tích để trồng lúa nước, được phân bố trên cả 7 vùng sinh thái: Miền Núi và Trung Du phía Bắc, vùng Đồng Bằng Sông Hồng (ĐBSH), vùng khu 4 cũ (K4), vùng duyên hải Miền Trung (DHMT), vùng Tây Nguyên (TN), vùng Đông Nam Bộ (ĐNB) và vùng Đồng Bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) [13] Trong 7 vùng sản xuất nêu trên thì hai vùng ĐBSH và ĐBSCL đóng vai trò rất quan trọng, đây là hai vùng sản xuất lúa trọng điểm của cả nước đảm bảo được an toàn lương thực quốc gia và cung cấp gạo cho xuất khẩu Theo thống kế năm 2011 tại hai vùng có:

- Diện tích trồng lúa chiếm 68,4% cả nước [14]

- Sản lượng lúa cả năm chiếm 71,3% cả nước [15]

- Bình quân sản lượng lúa và diện tích lúa trên một lao động nông nghiệp cao nhất cả nước

Đối với khu vực ĐBSH diện tích canh tác đạt tới mức giới hạn tối đa Sản lượng lương thực đảm bảo duy trì ổn định nhu cầu cho khu vực và các tỉnh miền núi

và trung du phía Bắc

Vùng ĐBSCL diện tích canh tác vẫn được phát triển, mở rộng trong các năm tới do có các dự án về thủy lợi, làm đê bao, khai hoang vùng Đồng Tháp Mười, Tứ giác Long Xuyên, Tây Sông Hậu Do có sự dịch chuyển cơ cấu mùa vụ, năng suất lúa bình quân toàn vùng tăng từ 30 tạ/ha năm 1985 lên 46,2 tạ/ha năn 2002 và đến

2011 là 56,7 tạ/ha [16]

Nhìn lại năm 2011 nông nghiệp được mùa toàn diện và khởi sắc trong chuyển dịch cơ cấu sản xuất Diện tích cây lương thực cả năm đạt 8769,5 nghìn ha, tăng 153,6 nghìn ha so với năm 2010, trong đó diện tích lúa cả năm ước đạt 7651,4 nghìn ha, tăng 162 nghìn ha [17] Sản xuất lúa phát triển tốt, cơ cấu sản xuất chuyển đổi theo hướng tiến bộ, giảm diện tích lúa vùng ven biển năng suất thấp sang nuôi tôm, lấy thâm canh tăng năng suất làm hướng chính để tăng sản lượng Vụ lúa Đông – Xuân 2011 được mùa trên phạm vi cả nước, năng suất lúa đạt 63,9 tạ/ha, tăng 1,6 tạ/ha so với 2010, sản lượng đạt 19778,4 nghìn tấn, tăng 561,6 nghìn tấn so với vụ Đông – Xuân trước; trong đó các tỉnh phía Bắc đạt 3789,1 nghìn tấn, tăng 169,5 nghìn tấn, riêng ĐBSCL đạt 10483,4 nghìn tấn, tăng 207,4 nghìn tấn [18] Nguyên nhân được mùa một phần do thời tiết thuận lợi trên phạm vi cả nước, song phần chủ quan do các địa phương chủ động đổi mới cơ cấu giống lúa và chỉ đạo tốt thời vụ cho nên năng suất đạt mức cao nhất từ trước tới nay Vụ hè thu năm 2011 tăng cả diện tích và năng suất Diện tích lúa hè thu cả nước đạt 2585,0 nghìn ha, tăng 149 nghìn ha so với vụ hè thu trước [19] Nguyên nhân chủ yếu do giá lúa gạo tăng theo hướng có lợi cho người nông dân, thúc đẩy họ đầu tư nhiều hơn cho sản xuất lúa hè thu Năng suất trung bình cả nước đạt 51,6 tạ/ha, tăng 3,6 tạ/ha so với vụ trước [20] Sản lượng lúa hè thu năm 2011 cả nước đạt 13341,1 nghìn tấn, tăng 1655 nghìn tấn, riêng ĐBSCL đạt 11085,9 nghìn tấn, tăng 1338,3 nghìn tấn so với vụ hè thu 2010 [21] Về lúa mùa, diện tích gieo cấy của cả nước đạt 1969,6 nghìn ha, tăng 2,1 nghìn ha so với vụ trước [22] Nguyên nhân chủ yếu do nhiều địa phương ở ĐBSCL

đã chuyển diện tích lúa mùa sang gieo sạ lúa Đông Xuân Tính chung lúa cả năm năng suất đạt 55,3 tạ/ha [23], sản lượng đạt khoảng 42324,9 nghìn tấn, tăng 2319,3 nghìn tấn so với năm 2010 [15]

Đến cuối năm 2011, Việt Nam sản xuất được 42324,9 nghìn tấn lúa với tổng diện tích là 7651,4 ha [24] Theo tài liệu thống kê của Trung tâm Tư liệu thống kê – Tổng Cục Thống kê Việt Nam, diện tích sản xuất lúa phân bổ ở các vùng như trong bảng 1.1

Bảng 1.1 Phân bố diện tích sản xuất lúa ở các vùng, đơn vị: 10 3

(Nguồn: Tổng cục thống kê Việt Nam, 2013)

Để đảm bảo an toàn lương thực quốc gia và xuất khẩu, trong nhiều năm qua Nhà nước luôn luôn xác định sản xuất lương thực với những chủ trương và chiến lược lâu dài bằng các chương trình và giải pháp nhằm đảm bảo được diện tích gieo

trồng lúa cũng như sản lượng đạt được Theo ―chiến lược phát triển nông nghiệp

nông thôn giai đoạn 2011 – 2020‖ của Bộ Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn,

trên cơ sở tính toán cân đối giữa nhu cầu tương lai của đất nước và dự báo nhu cầu chung của thế giới nhằm đảm bảo tuyệt đối an ninh lương thực quốc gia trong mọi tình huống, đảm bảo quyền lợi hợp lý của người sản xuất và kinh doanh lúa gạo và xuất khẩu có lợi nhuận cao, đảm bảo sản lượng lúa đến năm 2020 đạt hơn 41 triệu tấn lúa trên diện tích canh tác 3,7 triệu ha

Đồng bằng sông Cửu Long là vùng sản xuất có lợi thế nhất về lúa gạo cần ưu tiên đầu tư phát triển sản xuất lúa hàng hóa quy mô lớn Hình thành hệ thống các trang trại sản xuất lúa, tạo nên vùng chuyên canh sản xuất lúa nguyên liệu phục vụ các trung tâm chế biến lớn ở Tứ giác Long Xuyên, Đồng Tháp Mười, Bán đảo Cà Mau… Xác định diện tích có khả năng thích nghi cao nhất với sản xuất lúa, quy hoạch cố định để chuyên canh lúa đảm bảo an ninh lương thực quốc gia Áp dụng

hệ thống chính sách bù đắp thu nhập cho vùng này nhằm hoàn toàn đảm bảo nhu cầu trong nước (ở Đồng bằng sông Cửu Long và Đồng bằng sông Hồng)

Những khu vực có khả năng thích nghi cao, ngoài diện tích tối thiểu cần duy trì cho an ninh lương thực, được ưu tiên xây dựng thành vùng chuyên canh phục vụ xuất khẩu Cố định quy hoạch cho vùng chuyên canh nhưng quy mô sản xuất hàng năm có thể thay đổi tùy thuộc vào hiệu quả sản xuất lúa trên thị trường nhằm sản xuất lượng gạo xuất khẩu từ 3,5 đến 4,5 triệu tấn/năm Người sản xuất tại các vùng này được hỗ trợ để chủ động áp dụng các giải pháp thay thế hệ thống canh tác (mà

không làm biến đổi lớn đến cơ sở hạ tầng và tính chất đất lúa) khi thị trường lúa thu hẹp như nuôi trồng thủy sản, luân canh với cây trồng khác, hoặc tăng vụ khi thị trường lúa gạo mở rộng

Giống lúa và biện pháp canh tác phải đáp ứng nhu cầu trong nước và các thị trường xuất khẩu chính Đảm bảo nâng cao chất lượng và hạ giá thành để tạo sức cạnh tranh Ưu tiên xây dựng đồng bộ kết cấu hạ tầng phục vụ sản xuất lúa tại các vùng chuyên canh: hệ thống phơi sấy, xay xát có đủ công suất chế biến và kho tàng

dự trữ lúa gạo đủ lớn để tạm trữ phục vụ kinh doanh, sàn giao dịch lúa gạo cho vùng, hệ thống cung cấp giống và các dịch vụ phục vụ sản xuất, kiên cố hóa hệ thống kênh mương thủy lợi, đảm bảo tưới tiêu chủ động Phát triển Viện lúa Đồng bằng sông Cửu Long thành Viện Nghiên cứu lúa gạo Việt Nam Nâng cấp cảng Cái Lân (Cần Thơ) để vận chuyển lúa trực tiếp ra tàu biển

Quy hoạch các vùng chuyên canh phục vụ nhu cầu trong nước tại các vùng sản xuất có lợi thế so sánh cao về trồng lúa nhưng mật độ dân số cao hơn, quy mô sản xuất nhỏ hơn ở Đồng bằng sông Hồng, Duyên hải miền Trung Giống và giải pháp

kỹ thuật hướng vào đảm bảo chất lượng cao, phù hợp thị hiếu của người Việt Nam

Ưu tiên khuyến khích các doanh nghiệp đầu tư sản xuất lúa ưu thế lai trong nước có chất lượng cao và giá thành hạ với hệ thống phân phối lúa giống thương phẩm ổn định đến người sản xuất Phát triển hệ thống phân phối lưu thông để ưu tiên phục vụ thị trường trong nước Cải tiến công tác dự báo giám sát, điều hành thị trường và tổ chức xuất khẩu lúa gạo theo hướng phát huy cơ chế thị trường Xây dựng thương hiệu mũi nhọn và thị trường chiến lược cho lúa gạo Việt Nam Gắn nhà máy chế biến với các vùng chuyên canh lúa, phát triển cơ sở hạ tầng, dịch vụ phục vụ sản xuất, các hình thức tổ chức sản xuất, xúc tiến thương mại, quản lý thị trường để đảm bảo phát triển sản xuất với quy mô và công nghệ hợp lý nhất [25]

1.2 Vị trí khâu thu hoạch trong sản xuất lúa

Trong quy trình sản xuất lúa, sản lượng và chất lượng lúa không chỉ phụ thuộc vào giống tốt hay xấu mà còn phụ thuộc vào nhiều khâu với việc ứng dụng các tiến

bộ kỹ thuật vào trong quy trình Trong số các khâu thuộc quy trình sản xuất, khâu

thu hoạch là khâu cuối cùng kết thúc một mùa vụ trên đồng Quá trình thu hoạch diễn ra càng nhanh gọn, đảm bảo chất lượng và giảm bớt tổn thất bao nhiêu thì hiệu quả kinh tế càng được nâng cao bấy nhiêu

Thu hoạch là một trong những khâu lao động nặng nhọc nhất trong quá trình sản xuất liên tục Hầu hết các nước trồng lúa ở vùng nhiệt đới và trên thế giới nói chung, phần lớn công việc gặt hái vẫn còn dùng sức lao động thủ công và công cụ liềm hái cầm tay Chi phí công lao động có thể lên tới 120 người giờ/ha [26-28] Thu hoạch lúa thường tiến hành trong hoàn cảnh khẩn trương của mùa vụ, cho nên cần phải được cắt gặt, thu gom kịp thời nhằm giảm bớt sự mất mát do rơi rụng, tránh mọc mầm do ảnh hưởng bởi thời tiết mưa gió, bão lụt gây ra Thực tế chứng minh rằng sự tổn hao hạt có thể lên tới 6% cho mỗi tuần thu hoạch chậm trễ

Trong khâu thu hoạch, cắt gặt là công đoạn đầu tiên, nó ảnh hưởng lớn đến sản lượng và chất lượng sản phẩm Do điều kiện tự nhiên và tập quán canh tác ở nhiều nước trên thế giới, cũng như các vùng trồng lúa ở nước ta có khác nhau nên yêu cầu

kỹ thuật đối với công cụ và máy cắt gặt cũng như quy trình thu hoạch lúa cũng khác nhau, nhưng có thể quy tụ vào những yêu cầu đòi hỏi chính sau đây:

- Cây lúa được gieo trồng trên cả ba vùng đồng bằng, trung du và miên núi núi Trong thời kỳ thu hoạch thường hay có mưa nên độ ẩm cây và hạt cao, ruộng đất bị ngập nước, bùn lầy, vì thế máy cắt gặt phải gọn nhẹ, dễ di chuyển, làm việc phải linh hoạt, dễ điều khiển Máy phải phù hợp với yêu cầu cắt gặt đối với các loại lúa, cả khi cây và hạt có độ ẩm cao và di động tốt trên đồng ruộng trong thời vụ thu hoạch

- Máy phải có chất lượng tốt, đáp ứng các chỉ tiêu yêu cầu cắt gặt phù hợp với công đoạn sau ( đập hoặc tuốt hạt bằng máy hay thủ công)

- Kỹ thuật canh tác, kỹ thuật lai tạo giống ngày càng phát triển nên lúa có năng suất cao Máy cắt gặt phải có khả năng thích ứng được với điều kiện đó

- Cơ cấu mùa vụ chuyển đổi nên mỗi năm gieo trồng từ 2-3 vụ lúa Tính chất của thời vụ khẩn trương nên máy cần có năng suất cao để giải phóng nhanh đồng

ruộng, kịp thời cho việc quay vòng nhanh nâng cao hiệu quả kinh tế của quá trình sản xuất

- Ở mỗi vùng sản xuất điều kiện địa lý tự nhiên, xã hội có những điểm tương đồng khác nhau nên tập quán canh tác lúa ở hai vùng trọng điểm sản xuất lúa nước

ta cũng có sự khác nhau Vùng ĐBSH có tập quán gieo mạ và cấy lúa, quy mô thửa ruộng nhỏ, nên trong canh tác thường sử dụng các loại máy cỡ nhỏ Vùng ĐBSCL

từ trước đến nay hình thức gieo sạ vẫn là phổ biến, quy mô lô thửa rộng lớn, hệ thống máy canh tác thường dùng là cỡ trung và cỡ lớn

1.3 Các phương pháp thu hoạch lúa bằng máy

Hiện nay trên thế giới thu hoạch lúa nói chung và lúa nước nói riêng vẫn song song tồn tại hai phương pháp thu hoạch một giai đoạn vài nhiều giai đoạn Việc áp dụng phương pháp nào tùy thuộc vào yếu tố khách quan về đồng ruộng, nhân công lao động trong nông nghiệp, trình độ công nghiệp chế tạo máy phục vụ nông nghiệp

và tập quán canh tác ở mỗi nơi, mỗi vùng

1.3.1 Phương pháp thu hoạch một giai đoạn

Phương pháp thu hoạch một giai đoạn là phương pháp hiện đại tiên tiến Toàn

bộ khâu thu hoạch được thực hiện bằng máy gặt đập liên hợp Khi làm việc, đồng thời cùng một lúc máy thực hiện các công việc sau:

- Vơ gom, cắt gặt và chuyển tải cây lúa vào bộ phận đập (tuốt) hạt

- Đập (tuốt) hạt

- Làm sạch sản phẩm hạt

- Thu gom hạt vào thùng chứa hoặc đóng bao

- Rải rơm thành hàng (hoặc theo khối) trên đồng

Phương pháp thu hoạch này có ưu điểm giảm được lượng tổn thất hạt, rút ngắn được thời gian thu hoạch, giảm được nhiều công lao động

Nhược điểm của phương pháp này là: máy thu hoạch cồng kềnh, nhiều bộ phận phức tạp nên yêu cầu kỹ thuật sử dụng cao, giá máy cao, kém thích nghi với ruộng hẹp, có nền yếu

Trong điều kiện địa hình các vùng trồng lúa nước ta rất đa dạng, đồng ruộng chưa được quy hoạch nên không phải địa bàn nào cũng có thể sử dụng được loại máy liên hợp này Mặt khác nguồn nhân lực ở mỗi nơi cũng khác nhau, do vậy việc chọn lựa phương pháp thu hoạch và các loại máy phải căn cứ vào điều kiện cụ thể của từng vùng, từng địa phương Riêng tại ĐBSCL cả hai phương pháp này đều có

ưu thế và khả năng phát triểu như nhau Nên ưu tiên phương pháp một giai đoạn ở các vùng ruộng tập trung lớn, vùng mới khai hoang, ở các nông trường Còn tại nơi đông dân, ven thị nên chú trọng phương pháp nhiều giai đoạn Điều quan trọng

là phải có các các máy phù hợp nhất cho từng loại phương pháp trong điều kiện Việt Nam

Hiệu nay quy trình thu hoạch lúa một giai đoạn bằng máy liên hợp ở nước ta chưa phổ biến do đồng ruộng chưa được quy hoạch, ruộng đất lô thửa còn rất manh mún, lao động còn dư thừa nhiều, khả năng đầu tư của các hộ sản xuất còn hạn chế Tuy có những khó khăn trước mắt, một số địa phương thuộc ĐBSCL đã từng bước thử nghiệm, thăm dò đưa vào sử dụng máy thu hoạch lúa liên hợp Còn lại ở hầu hết các vùng sản xuất lúa trong cả nước chủ yếu vẫn thực hiện quy trình thu hoạch lúa theo nhiều giai đoạn

1.3.2 Phương pháp thu hoạch lúa nhiều giai đoạn

Phương pháp thu hoạch này tách hẳn việc cắt gặt, đập (tuốt) tách hạt và làm sạch sơ bộ thành các công đoạn riêng biệt Nghĩa là ứng với mỗi công đoạn có các cộng cụ và máy công tác riêng rẽ, hoạt động độc lập Phương pháp này có thể thực hiện bằng lao động thủ công hoặc có thể thực hiện bằng máy Ở những nước có trình độ cơ giới hóa còn thấp thì phương pháp thu hoạch này được áp dụng là chủ yếu Tuy nhiên ở những nước có trình độ cơ giới hóa cao, công nghệ này vẫn được

áp dụng nhưng với tỉ lệ thấp hơn so với phương pháp thu hoạch một giai đoạn

Nhược điểm của phương pháp thu hoạch này là phải tiến hành thu hoạch lúa theo nhiều công đoạn nên:

- Tỉ lệ tổn thất hạt qua các công đoạn cắt, gom, vận chuyển cao

- Tốc độ thu hoạch chậm, thời vụ bị kéo dài, hạt chín rụng càng làm tăng khả năng rơi rụng, mất mát

- Tính chất thời vụ căng thẳng, đòi hỏi nhiều nhân lực thực hiện các công đoạn

Ở nước ta từ trước tới nay áp dụng phương pháp thu hoạch này là chủ yếu Về lâu dài phương pháp này còn tiếp tục tồn tại, bởi nó có các ưu điểm sau đây:

- Có thể nhanh chóng nâng cao trình độ cơ giới hóa các khâu riêng biệt trong thu hoạch mà vốn đầu tư ban đầu không lớn Hiện nay khâu đập về cơ bản đã được

cơ giới hóa Hệ thống máy thu hoạch cần được trang bị thêm các máy gặt Loại máy này có giá thành xấp xỉ chục triệu đồng, các hộ nông dân có thể mua sắm tự phục

vụ và đi làm dịch vụ gặt thuê

- Máy gọn nhẹ, dễ cơ động Do mỗi máy gặt và máy đập chỉ thực hiện một công đoạn riêng biệt nên có kết cấu gọn nhẹ, dễ khuân vác, dễ lội đồng và thao tác trên ruộng hẹp Ở các tỉnh ĐBSH và Trung Du, Miền Núi, đặc điểm này rất quan trọng, quyết định khả năng ứng dụng máy gặt trong sản xuất Còn ở ĐBSCL, tuy không giữ vai trò quan trọng, song tính cơ động của máy cũng phát huy tốt tác dụng tại các chân ruộng nền yếu, lầy lội, dễ chuyên chở di chuyển địa bàn

- Có chi phí năng lượng thấp hơn do khi làm việc trên đồng không phải di chuyển cả bộ phận đập lúa và làm sạch hạt cồng kềnh

- Khâu đập có nhiều thuận lợi Lúa sau khi gặt được gom đống chờ máy đập Thân cây trở nên khô héo, hạt dễ rụng, sản phẩm đập sạch hơn Máy hoạt động tĩnh tại vì thế dễ nâng cao chất lượng khâu đập và làm sạch

- Tận dụng được nguồn lao động dư thừa trong các khâu: gom bó, vận chuyển lúa, phục vụ máy đập, rải rơm ra đồng Nhờ đó cơ giới hóa thu hoạch theo phương

pháp này không đẩy toàn bộ lao động thủ công đang thu hoạch lúa hiện nay vào cảnh thất nghiệp, trong khi góp phần hạ giá thuê mướn nhân công lúc mùa vụ

1.4 Hiện trạng nghiên cứu và ứng dụng máy thu hoạch lúa trên thế giới

1.4.1 Phương pháp thu hoạch lúa một giai đoạn

Cơ giới hóa thu hoạch lúa ở châu Âu-Mỹ và nhiều nước phát triển trên thế giới hiện nay thường dùng là các loại máy gặt đập liên hợp Để thu hoạch lúa nước, các

bộ phận làm việc đã được cải tiến nhưng cơ bản vẫn dựa trên nguyên lý thu hoạch lúa mì Đối với cây lúa nước nguyên lý đó chưa thật thích hợp cho nên chất lượng thu hoạch bằng những máy đó còn thấp Vì vậy trong nhiều năm trở lại đây các nhà nghiên cứu ở nhiều nước trên thế giới đã tập trung tìm hướng mới để giải quyết vấn

đề cơ giới hóa khâu thu hoạch lúa nước Loại hình trống đập lúa dọc trục nhiều vòng được ứng dụng trong các loại máy đập lúa và trên máy gặt đập liên hợp đã có hiệu quả rõ rệt trong sản xuất Một trong những hướng có triển vọng trong việc thu hoạch lúa nước đang được nhiều nước quan tâm đó là phương pháp tuốt hạt trên bông

Ưu thế của phương pháp tuốt hạt là giảm hẳn chi phí năng lượng, được nhiều nước trên thế giới như Pháp, Nhật, Viện lúa IRI Trung Quốc đã và đang quan tâm

và đã có ứng dụng trong thực tế

Hiện nay các nước trồng lúa nước truyền thống có trình độ công nghiệp và cơ giới hóa Nông nghiệp cao như Nhật Bản, Trung Quốc, Hàn Quốc sử dụng phổ biến hai loại máy liên hợp thu hoạch lúa kiểu gặt đập (hình 1.1) và gặt tuốt liên hợp (hình 1.2) di động bằng xích cao xu nên hoạt động tốt trên các vùng đất lúa

Đáng chú ý là Trung Quốc đã đưa vào sử dụng nhiều loại máy gặt đập tự hành

và liên hợp với máy kéo 4 bánh Các loại máy này có bộ phận đập dọc trục nên giảm đáng kể khối lượng máy do không cần bộ phận rũ rơm

Hình 1.1 Máy gặt đập liên hợp Hình 1.2 Máy gặt tuốt liên hợp

Ở nước ta trước đây đã thử nghiệm máy gặt đập liên hợp của Liên Xô 5P, CK P-4 Kết quả cho thấy loại máy đó có kích thước và khối lượng quá cồng kềnh nên không phù hợp với điều kiện thu hoạch lúa ở Việt Nam xét cả về mặt chất lượng cũng như sử dụng Tiếp sau đó, trên cơ sở máy gặt đập liên hợp Châu Giang (Trung Quốc) Viện cơ điện Nông Nghiệp và Viện Thiết kế máy nông nghiệp đều nghiên cứu các mẫu máy gặt đập liên hợp treo trên máy kéo MTZ-50 Về kết cấu và các giải pháp liên hợp với máy kéo có khác nhau nhưng về cơ bản đều có các bộ phận làm việc chính tương tự (guồng gạt, băng tải lúa, trống đập dọc trục và sàng quạt làm sạch) Kết quả cho thấy máy có khả năng gặt được ở ruộng khô, chất lượng thu hoạch khá tốt nhưng khả năng ứng dụng rất hạn chế

CKД-Từ năm 1984 đến nay Viên cơ diện Nông nghiệp & Công nghệ sau Thu hoạch

đã và đang tiếp tục nghiên cứu thiết kế và phối hợp cùng với các nhà máy Cơ khí Đồng Tháp, Cơ khí Long An, Tổng công ty Cơ điện Nông nghiệp chế tạo các loại máy gặt đập liên hợp GLH-0,2, GLH-0,3 Hiện một số máy đã được nông dân mua đưa vào phục vụ thu hoạch lúa ở vùng ĐBSCL

Nhìn chung các mẫu máy nghiên cứu thiết kế gần đây đã giải quyết và đáp ứng được vấn đề di động trên các điều kiện địa hình đất lúa nước ta, chất lượng sản phẩm sau khi đập đạt chỉ tiêu yêu cầu Tuy nhiên việc phổ biến ứng dụng còn gặp nhiều khó khăn như đã nêu trong 1.3.1

1.4.2 Phương pháp thu hoạch lúa nhiều giai đoạn

Trong quy trình thu hoạch lúa nhiều giai đoạn, cắt gặt là khâu thực hiện đầu tiên Đây là công đoạn tốn nhiều công sức và cường độ lao động cao, chiếm 40

÷60% số công trong khâu thu hoạch Việc cơ giới hóa cắt gặt lúa trên đồng ruộng không chỉ phụ thuộc vào đặc điểm cơ lý của cây trồng mà còn phải chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố ngoại cảnh khác nhau như khí hậu, thời tiết, điều kiện đất đai, quy

mô sản xuất, chế độ gieo trồng, tập quán canh tác, nguồn động lực để cơ giới hóa Ngay từ xa xưa, với mong muốn giảm bớt cường độ và chi phí lao động, các loại công cụ và máy gặt đã được phát minh, nghiên cứu chế tạo và đưa vào ứng dụng trong sản xuất Ban đầu chỉ là những công cụ cắt đơn giản như liềm, hái, các loại hái đẩy tay, tiếp đến là những máy cắt gặt dùng sức ngựa thay thế cho sức lao động của con người

Các nước châu Âu, Bắc Mỹ, Úc là những nước có nhiều phát minh, sáng chế các loại máy gặt lúa mà chủ yếu là dùng để gặt lúa mì, với các nguyên lý cắt gặt rải hàng, gặt bó Lịch sử phát triển máy cắt gặt đã tiến những bước dài, từ thô sơ đến hiện đại, từ dùng sức ngựa đến máy hơi nước và ngày nay là bằng các động cơ đốt trong, động lực máy kéo hiện đại Các loại hình máy cắt gặt cũng đa dạng và phong phú Chất lượng chế tạo máy và năng suất ngày càng được nâng cao, đáp ứng được các đòi hỏi và nhu cầu của sản xuất

Hiện nay đối với quy trình thu hoạch lúa mì, lúa mạch nhiều giai đoạn được trang bị các máy cắt gặt rải hàng có chiều rộng làm việc từ 4÷8m nên năng suất rất cao Lúa sau khi cắt được gom rải thành hàng Công đoạn tiếp theo được thực hiện bởi các liên hợp máy thu hoạch

Khu vực Nam Á và Đông Nam Á có diện tích trồng lúa nhiều nhất và là nơi tập trung nghiên cứu nhiều về các loại máy gặt lúa So với lúa mì, lúa nước có những đặc điểm và yêu cầu đặc biệt, vì vậy các nước trong khu vực này đã dày công nghiên cứu các loại máy gặt lúa và đã thu được nhiều thành quả, mà tiêu biểu nhất

là Trung Quốc và Nhật Bản Hai nước đã đầu tư nghiên cứu nhiều nhất về các loại máy gặt lúa và cũng đạt nhiều thành công trong việc ứng dụng máy gặt vào sản

xuất Điểm giống nhau của hướng nghiên cứu là đi từ các công cụ cải tiến như hái đẩy tay, hái kéo tay, tiếp sau đó là nghiên cứa các loại gặt đơn giản không có guồng gạt hoặc bộ phận thu gom cho đến các loại máy hoàn chỉnh Hiện nay Trung Quốc và Nhật Bản đã sản xuất nhiều máy gặt lúa, được thiết kế chế tạo với kiểu dáng công nghiệp hiện đại, có chất lượng làm việc và tính năng kỹ thuật cao

Trong phạm vi giới hạn, đề tài tập trung giới thiệu, phân tích, đánh giá một số loại máy gặt lúa tiêu biểu áp dụng trong quy trình thu hoạch lúa nhiều giai đoạn đã được nghiên cứu và ứng dụng trong sản xuất trên thế giới từ trước đến nay

1) Phân loại máy gặt

Trong quy trình thu hoạch lúa nhiều giai đoạn, bộ phận cắt gặt từ lâu đã được nghiên cứ với nhiều loại hình đa dạng

Cho đến nay trên thế giới đã có nhiều loại máy gặt được nghiên cứu và ứng dụng vào sản xuất Tùy theo nguyên lý làm việc, các đặc điểm cấu tạo và sử dụng khác của máy ta có thể phân loại chúng theo các dạng sau:

a Phân loại theo phương thức vơ gom cây lúa

- Máy gặt có guồng gạt

- Máy gặt lúa kiểu tay vơ, càng vơ

- Máy gặt lúa kiểu đĩa vơ gạt bị động hình sao

b Phân loại theo dạng dao cắt

- Máy gặt lúa dùng băng dao kiểu tông đơ

- Máy gặt lúa dùng dao đĩa

- Máy gặt dùng dao cắt dạng băng xích gắn lưỡi cắt

c Phân loại theo hình thức xử lý cây lúa sau khi cắt

- Máy gặt lúa rải hàng chuyển cây ở trạng thái nằm ngang

- Máy gặt lúa rải hàng chuyển cây ở trạng thái đứng

- Máy gặt lúa rải lượm

- Máy gặt lúa kiểu bó

d phân loại theo hình thức sử dụng

- Máy gặt lúa chuyên dùng

- Máy gặt lúa liên hợp với máy kéo:

+ Máy gặt kiểu treo

+ Máy gặt kiểu móc

+ Máy gặt kiểu nửa treo

2) Một số loại máy gặt lúa ứng dụng trong sản xuất

Quy trình cắt gặt lúa thông thường được thực hiện qua các bước sau:

- Xử lý cây trước khi cắt

- Cắt cây

- Xử lý cây sau khi cắt

Khi thu hoạch bằng công cụ thủ công như liềm, hái quá trình cắt gặt đều được thực hiện theo các bước nêu trên Bằng các công cụ thủ công người nông dân kết hợp đôi bàn tay khéo léo của mình thực hiện các thao tác vơ gom cây lúa để cắt Cây lúa sau khi cắt được gom lại thành từng gồi, xén lúa lấy phần bông hoặc bó lại thành bó cho công đoạn tiếp theo

Khi cắt gặt được cơ giới hóa giải phóng sức lao động của con người, máy cần

có các bộ phận làm việc thực hiện được các chức năng, thao tác cũng theo các bước yêu cầu cắt gặt

Từ lâu các nhà khoa học phát minh sáng chế đã dày công nghiên cứ tìm kiếm các nguyên lý và thiết kế các máy gặt theo các hướng khác nhau song về cơ bản các loại hình máy gặt đều có các bộ phận mà chức năng của chúng thực hiện công việc cắt gặt không ngoài các bước cần thiết đã nêu trên

Trong các máy cắt gặt và máy liên hợp thu hoạch lúa, lúa mì, đều có các bộ phận làm việc phối hợp nhịp nhàng thực hiện các chức năng xử lý cây lúa ban đầu trước khi cắt, cắt và xử lý cây sau khi cắt theo quy trình công nghệ

Dưới đây là một số loại hình máy cắt gặt và bộ phận cắt gặt của máy liên hợp thu hoạch đã được nghiên cứu ứng dụng trong sản xuất

* Bộ phận cắt gặt có guồng gạt

Máy gặt rải hàng có guồng gạt là loại máy gặt kiểu cổ điển Bộ phận làm việc chính của máy bao gồm guồng gạt, dao cắt kiểu tông đơ, băng tải lúa Khi may hoạt động, guồng gạt có nhiệm vụ vơ gạt cây lúa về phía dao cắt Guồng gạt có ưu điểm không những vơ gom được lúa đứng mà còn vơ gom được lúa đổ nhờ có thêm cơ cấu sai tâm

* Máy gặt rải hàng chuyển cây đứng

Máy gặt lúa thiết kế theo nguyên lý chuyển cây đứng là loại hình có ưu điểm kích thước gọn nhẹ Đây là giải pháp thích hợp nhằm thay thế guồng gạt lúa cổ truyền nhằm rút ngắn chiều dài vươn ra trước máy tạo điều kiện thuận lợi cho quan sát, thao tác máy trên đồng, phù hợp với việc sử dụng các nguồn động lực máy kéo tay hai bánh

Loại máy gặt rải hàng chuyển cây đứng đầu tiên được thiết kế rất đơn giản Cả Nhật Bản và Trung Quốc đã cho ra đời loại máy gặt này vào cuối những năm 60 và đầu những năm 70 (hình 1.3)

Phần lớn các máy gặt của Trung Quốc đều

sử dụng nguồn động lực máy kéo tay hai

bánh 5-15 sức ngựa, gầm máy chuyên dùng

nhưng phát triển với hướng vạn năng hóa

nguồn động lực

Hình 1.3 Máy gặt rải hàng đơn giản của Trung Quốc

Trung Quốc cũng đã nghiên cứu bộ phận vơ gạt bằng quạt hút, sau đó nghiên cứu bộ phận vơ gạt lúa bằng ray dẫn hướng Thí nghiệm cũng chứng minh rằng dùng ray dẫn hướng tốt hơn quạt hút và hiệu quả hơn guồng gạt truyền thống Vấn đề tồn tại

là trong quá trình chuyển tải lúa sang một bên để chuyển rải ra ruộng, bề rộng làm việc càng lớn, độ nghiêng càng nhiều, khi lúa rải ra độ so le càng lớn Một số nhà nghiên cứu căn cứ vào trọng lượng bản thân cây lúa tính ra thời gian nghiêng đổ tự do, đi đến

kết luận rằng máy gặt kiểu đứng chỉ giới hạn bề rộng làm việc trong phạm vi một mét

mà thôi [8], [26], [29]

Từ kết luận trên ta nhận thấy đối với máy gặt lúa kiểu đứng nếu không giải quyết được vấn đề ―chuyền tải đứng‖ thì không thể ứng dụng vào sản xuất được Các phương án dùng khí hút và ray dẫn đều không đạt được mục đích đó

* Bộ phận cắt máy gặt áp dụng nguyên lý đĩa vơ gặt lúa hình sao

Năm 1974 giáo sư Maji thuộc Viện hàn lâm khoa học cơ giới hóa nông nghiệp Trung Quốc đã nghiên cứu một nguyên lý mới được coi là đĩa gạt hình sao bị động Các đĩa gạt có dạng hình sao lắp phía trước dao cắt và đai dẹt chuyển ngang Số lượng nhiều hay ít tùy theo bề rộng làm việc của máy Khi đai dẹt ngang chuyển động, mấu gạt gắn trên đai va đập và các cánh hình sao, làm cho đĩa quay theo Như vậy đĩa hình sao vừa gạt lúa vào để dao cắt vừa hỗ trợ cho việc chuyển tải lúa sang ngang ở trạng thái đứng cây Nguyến lý này vừa khắc phục được tình trạng đã nói ở trên vừa có thể tăng tốc độ di động lại có thể tăng bề rộng làm việc của máy, kết cấu máy trở nên gọn nhẹ hơn, rất thuận lợi cho việc liên hợp gắn treo trên các máy kéo hai bánh hoặc bốn bánh cỡ nhỏ Đến nay nhiều nhà máy của Trung Quốc đã chế tạo loại hình máy gặt này ứng dụng vào sản xuất Ví dụ máy gặt 3GL-1,3 và 4GL-1,85 của nhà máy cơ khí nông nghiệp Hà Bắc Tồn tại chính hiện nay của loại hình máy gặt này là không gặt được lúa

Do có những ứu điểm nổi

bật, đĩa gạt hình sao đã được Viện

nghiên cứu lúa quốc tế IRRI ứng

dụng để thiết kế chế tạo các loại

máy gặt lúa RE-1,0; RE-1,6 (hình

1.4) và phổ biến rộng ra các nước

trong khu vực Đông Nam Á và

các nước Nam Á

Hình 1.4 Máy gặt RE – 1.0

Áp dụng nguyên lý này Nhật Bản và Hàn Quốc đã thiết kế chế tạo loại máy gặt rải hàng KUBOTA AR-120, AMI-1,2 có chiều rộng làm việc 1,2m, chất lượng và tính năng kỹ thuật cao Hầu hết các nước trồng lúa nước trong khu vực Đông Nam Á như Thái Lan, Philipin , các nước Nam Á như Ấn Độ, Pakistan đều nghiên cứu thiết kế ứng dụng trong sản xuất loại hình máy gặt này với các dạng gắn trên khung máy kéo tay công suất từ 6÷12 hp, máy kéo bốn bánh hoặc ở dạng chuyên dùng

Máy gặt lúa áp dụng nguyên lý đĩa vơ gạt lúa hình sao là loại hình máy gặt ra đời sau có nhiều ưu điểm so với các loại hình máy gặt trước đó: có kết cấu các bộ phận công tác đơn giản, kích thước gọn nhẹ, dễ tăng chiều rộng làm việc nên tăng được năng suất máy, dễ liên hợp với các nguồn động lực như máy kéo hai bánh hoặc bốn bánh có công suất đến 25 hp, phù hợp với điều kiện đất trồng lúa nước Do có nhiều ưu điểm nên loại hình máy gặt này đã được ứng dụng ở nhiều nước trồng lúa nước trong khu vực Đông Nam Á và Châu Á

1.5 Hiện trạng nghiên cứu và ứng dụng máy thu hoạch lúa ở Việt Nam

Trước đây cũng như hiện nay ở nước ta quy trình thu hoạch lúa chủ yếu là phương pháp nhiều giai đoạn, được tiến hành với các bước sau:

đồng ruộng: có loại cắt bằng lƣỡi cắt kiểu tông đơ, cắt bằng đĩa, có loại rải hàng, gặt rải lƣợm, gặt bó

1.5.1 Máy gặt bó

Vụ chiêm 1961 trạm nghiên cứu nông cụ cớ khí thuộc Học Viện Nông Lâm đã

tổ chức thử máy gặt bó WC-2-2,1 do Ba Lan sản xuất và máy gặt bó ZVN-183 của Tiệp Khắc Hai loại máy gặt này liên kết với máy kéo URSUS-C-325 và Zetor-25K, công suất cỡ 30 sức ngựa, làm việc ở ruộng khô Máy có các bộ phận: guồng gạt, dao cắt tông đơ và bộ phận bó lúa bằng dây gai Qua kết quả thí nghiệm đi đến kết luận 2 loại máy trên đều không sử dụng đƣợc ở Việt Nam vì không thỏa mãn yêu cầu chất lƣợng và kinh tế

- Tiền mua dây khá đắt

- Rơi rụng hạt nhiều

- Máy cồng kềnh khó di chuyển

Năm 1969 máy gặt rải

lƣợm HD-100 và máy gặt bó

B-50 của Nhật đƣợc nhập vào Việt

Nam Cả hai máy này đều có

Máy gặt bó kiểu B-50 là máy gặt cỡ nhỏ dùng để gặt lúa cấy có khoảng cách hàng sông 25÷30 cm, trên ruộng khô và ruộng đất ướt Cơ cấu cắt kiểu tông đơ, cơ cấu vơ lúa là một dải xích có các tay vơ bằng nhựa và cơ cấu bó lúa, đẩy bó lúa ra ngoài

Máy gặt B-50 đã được thử nghiệm ở ĐBSH Máy cần một người sử dụng, vận

độ hao hụt 2,6÷2,8% Máy gặt bó B-50 và B-60 có kích thước gọn (1780x1220mm), khối lượng nhỏ (200kg), có thể làm việc ở ruộng hẹp, đất ướt Máy có cơ cấu vơ lúa kiểu tay vơ nên gặt được lúa đổ Qua các lần thao diễn và khảo nghiệm trước đây

so với mặt đất

Nhược điểm của máy là: Năng suất máy gặt B-50 và B-60 quá thấp Kết cấu máy phức tạp, tay vơ lúa và xích chuyển ngang phù hợp với lúa cao cây, nhưng đối với lúa thấp cây tay vơ gạt vào bông làm rơi rụng hạt nhiều Máy gặt bó yêu cầu phải có dây bó chắc chắn, chế tạo theo hình thức công nghiệp, phải đảm bảo lực kéo 30kg rất khó sản xuất trong thời điểm đó nên máy không được ứng dụng trong sản xuất

Bảng 1.3 Chỉ tiêu chất lượng làm việc của máy gặt rải lượm HD-100 và GLL-1,2

(Nguồn: luận án tiến sĩ kỹ thuật – Nguyễn Sỹ Hiệt)

Máy gặt HD-100 đã được thử nghiệm với các giống lúa của thời kỳ đó như: NN-8, Mộc tuyền Máy có ưu điểm là gọn nhẹ, dễ di chuyển trên các thửa ruộng kích thước nhỏ Máy làm việc với vận tốc 1÷1,2 km/h, trung bình 3 lần vơ cắt thì

5,8÷9,1 cm và độ hao hụt 1,2÷2,9% Nhược điểm của máy là có nhiều cơ cấu phức tạp, bộ phận đẩy lúa chưa thích hợp với các giống lúa thấp cây, cơ cấu vơ lúa chỉ làm việc được với lúa đứng cây, đĩa cắt chóng mòn

so với mặt đất máy gặt sót nhiều Tuy nhiên

so với máy gặt bó thì HD-100 gọn nhẹ, đơn giản về cấu tạo, dễ điều khiển, lúa được

xả thành từng cụm thích hợp cho việc thu gom và xếp lúa

Máy gặt lúa GLL-1,2 (Phòng Thu hoạch Viện CC&CGHNN thiết kế chế tạo)

có bề rộng làm việc 1,2m có 2 đĩa cắt Do việc tăng thêm đĩa cắt mà tốc độ tiến của máy có thể tăng lên gấp đôi nên năng suất máy tăng

Cơ cấu vơ và đẩy lúa cũng áp dụng theo nguyên lý của máy gặt lúa HD-100 Động lực của máy GLL-1,2 là máy kéo bông sen BS-12 Liên hợp máy gặt với máy

kéo thông qua một khung phụ và tời kéo, sử dụng số lùi của máy kéo thành số tiến khi cắt gặt Puly của máy kéo được thay đổi để máy gặt có 2 chế độ vận tốc: làm việc 1,8÷2 km/h, di chuyển 7÷7,5 km/h Truyền động của máy gặt được nhận từ côn chính thông qua dây đai thang, hoặc từ bánh răng truyền động cho phay qua hộp số

Để đảm bảo nâng hạ được nhẹ nhàng và điều chỉnh chiều cao cắt gặt ra trên mặt đồng được tốt, máy cắt gặt được liên kết với máy kéo thông qua một khớp quay Máy được điều khiển bởi một người ngồi lái

Khi máy làm việc tùy theo mật độ cấy, có thể điều chỉnh 2 hoặc 3 lần vơ cắt rải ra thành một lượm nhỏ, rất thuận lợi cho quy trình thu gom, cắt xén bằng thủ công Độ hao hụt khoảng 1%, năng suất thực tế đạt 0,12÷0,16 ha/h Loại máy này đòi hỏi trình độ chế tạo cao mới đáp ứng được yêu cầu về chất lượng cũng như công nghệ của nó

1.5.3 Máy gặt lúa rải hàng

Trước đây chúng ta đã thử

nghiệm nhiều loại máy gặt rải

hàng từ cỡ nhỏ, công suất động

cơ 10÷12 mã lực đến cỡ trung

bình công suất động cơ 25÷35

mã lực Các máy đó đều cho

năng suất và chất lượng cắt cao

Hình 1.6 Máy gặt lúa rải hàng

1.5.4 Máy gặt rải hàng chuyển cây đứng với đĩa gạt lúa bị động hình sao

Thông qua việc giới thiệu và phân tích các loại hình máy gặt lúa ở trên, đồng thời điểm lại tình hình nghiên cứu ứng dụng máy gặt lúa ở nước ta trong những năm trước đây, tác giả nhận thấy rằng mặc dù có nhiều loại máy gặt lúa (kể cả gặt lúa mì) song chưa có loại nào được ứng dụng rộng rãi trong điều kiện sản xuất của Việt Nam

Từ những năm 90 đến nay cùng với sự phát triển nhanh của nền kinh tế, sản xuất lúa trong nông nghiệp nước ta đã đạt được những thành quả to lớn Với sự đổi mới về cơ chế sản xuất, hình thành nền nông nghiệp hàng hóa nhiều khâu trong quy trình sản xuất lúa đã được cơ giới hóa Các loại mẫu máy gặt của Trung Quốc, Nhật, IRRI được du nhập vào

nước ta, với nguyên lý mới là loại

máy gặt rải hàng chuyển cây đứng

áp dụng đĩa vơ gạt lúa bị động hình

sao Do có những tính năng kỹ

thuật và sử dụng ưu việt hơn so với

các loại trước đây nên bước đầu đã

Đồng thời với quá trình vơ gom cây của đĩa sao là sự phối hợp làm việc của dao cắt 3 thực hiện công việc cắt gốc cây lúa Cây lúa sau khi cắt gốc được dồn về tấm tựa phía sau, nhờ xích tải trên và dưới có gắn vấu gạt chuyển sang bên Để cây lúa di chuyển trong trạng thái đứng sang ngang, các lò so ép có tác dụng ép giữ cây,

bổ xung cân bằng các thành phần lực, giữ cho cây thẳng đứng trong quá trình chuyển

Tất cả các bộ phận làm việc của máy gặt được nhận truyền động từ động cơ máy kéo thông qua trục thu công suất, qua truyền động trung gian – các đăng – hộp

số bánh răng côn Từ đây động lực được truyền dẫn đến biên tay quay của dao cắt, xích chuyền tải ngang trên và dưới Khi xích chuyển tải làm việc, các vấu gạt gắn

trên xích đồng thời làm 2 nhiệm vụ chuyển tải cây lúa sang ngang và truyền chuyển động cho đĩa sao quay bằng các tác động do va đập

Với cấu tạo các bộ phận và nguyên lý làm việc như trên, loại máy gặt này có

ưu điểm là gọn nhẹ, có thể liên hợp với các loại nguồn động lực như: máy kéo 2 bánh, máy kéo 4 bánh cỡ nhỏ hoặc ở dạng chuyên dùng, tùy theo năng suất và yêu cầu để tăng chiều rộng làm việc Loại máy này thích hợp đối với việc gặt các loại

so với phương thẳng đứng và chiều cao cây lúa thấp hơn 120 cm [8], [29]

1.5.5 Máy gặt đập liên hợp

Máy gặt đập liên hợp là loại

máy được sử dụng phổ biến trong

sản xuất lúa ở nước ta hiện nay

Theo số liệu của Tổng Cục Thống

Kê, năm 2011 cả nước có 14701

máy gặt đập liên hợp được đưa vào

sử dụng Trong đó, 21 máy thuộc

quyền sở hữu của doanh nghiệp, 150

Hình 1.8 Máy gặt đập liên hợp

máy thuộc các hợp tác xã và 14530 máy do các hộ gia đình làm chủ [32]

Máy có hai dạng chính là: máy gặt đập liên hợp và máy gặt tuốt liên hợp

Chúng có nguồn gốc chủ yếu từ Nhật Bản, Trung Quốc, các viện nghiên cứu và các doanh nghiệp trong nước Các doanh nghiệp điển hình trong lĩnh vực sản xuất máy gặt đập liên hợp có thể kể đến như: DNTN Tư Sang, DNTN Vĩnh Thái, Công Ty TNHH Lion Việt Trung Nổi bật hơn cả, Viện Cơ Điện Nông Nghiệp và Công Nghệ Sau Thu Hoạch là trung tâm nghiên cứu, thiết kế, chế tạo, thử nghiệm uy tín, chất lượng trong lĩnh vực sản xuất máy gặt đập liên hợp với nhiều sản phẩm được

bà con tin dùng, mang lại hiệu quả kinh tế cao

1.6 Máy gặt đập liên hợp GLH – 1500A

Là máy được thiết kế, chế tạo

bởi TS Nguyễn Sỹ Hiệt và các cộng

tác viên - Viện Cơ Điện NN &

CNSTH Hiện máy đang được sử

dụng tại Đông Vinh – Thái Bình

đem lại hiệu quả kinh tế cao cho bà

con nông dân Máy có kết cấu đơn

giản, gọn nhẹ nhưng vận hành thuận

tiện và phù hợp với địa hình đồng

ruộng Thái Bình Dưới đây là một số

* Mũi rẽ lúa

Có hai mũi rẽ trái và phải lắp ở hai bên khung bàn cắt Khi làm việc, mũi rẽ lúa là cơ cấu tiếp xúc với lúa đầu tiên, phần côn và tấm dẫn phía trước sẽ tách đám lúa ra, phần phía trong vùng cắt hướng về dao cắt, thuận lợi cho việc cắt gặt Mũi rẽ

có thể tự nâng hạ, khi làm việc độ cao đỉnh nhọn ngang bằng với dao cắt, nếu quá cao sẽ đè lên cây lúa, làm đổ lúa, gây hao hụt Nhưng nếu quá thấp mũi rẽ dễ dúi vào đất gây ra hư hỏng

Hình 1.10 Bộ phận cắt gặt 1- Trục xoắn tải lúa; 2- Cơ cấu truyền động dao cắt; 3- Dao cắt;

4- Mũi rẽ lúa; 5- Guồng gạt sai tâm; 6- Bánh đai

độ nghiêng răng chải đƣợc điều chỉnh tuỳ thuộc điều kiện, trạng thái cây lúa trên đồng

Hình 1.11 Guồng gạt 1- Răng chải; 2-Trục guồng gạt; 3- Thanh gạt; 4- Cơ cấu quay lệch tâm; 5- Nan hoa; 6- Thanh nối; 7- Bánh trượt sai tâm; 8- Bánh đai

* Cơ cấu truyền động dao cắt

Cơ cấu truyền động dao cắt (hình 1.12), gồm bánh đai có chốt lệch tâm, khớp cầu, thanh nối, giá đỡ, cần lắc, lƣỡi cắt Nó đƣợc lắp ở bên phải bộ phận cắt

Hình 1.12 Cơ cấu truyền động cắt 1- Bánh đai có chốt lệch tâm; 2-Thanh nối; 3-Bu lông điều chỉnh; 4-Khớp cầu;

5- Cơ cấu lắc; 6-Thanh dao

Khi bánh đai có chốt lệch tâm quay, qua thanh nối, khớp cầu làm cho cơ cấu lắc chuyển động kéo thanh dao chuyển động qua lại

5-Đinh tán; 6-Mỏ quạ bảo vệ; 7- Thanh bắt bộ đôi mỏ quạ; 8- Tấm tăng cường; 9-

Thanh bắt dao; 10- Dao di động; 11- Dao cố định