Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy phun thuốc cho vùng tập trung chuyên canh cây ăn quả ở lục ngạn bắc giang

ðể ñáp ứng ñược những yêu cầu trên trong việc thâm canh cây vải thiều Lục Ngạn nói riêng và Bắc Giang nói chung, nhằm tạo ra mẫu máy phun thuốc bảo vệ thực vật bằng ñộng cơ với năng suất

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

-


 -

TrÇn ngäc quang

NGHI£N CøU THIÕT KÕ, CHÕ T¹O M¸Y PHUN THUèC

CHO VïNG TËP TRUNG CHUY£N CANH C¢Y ¡N QU¶

ë LôC NG¹N - B¾C GIANG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí

Mã số: 60.52.01.03 Người hướng dẫn khoa học: 1 TS LÊ VŨ QUÂN

2 PGS.TS HOÀNG ðỨC LIÊN

HÀ NỘI – 2013

i

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan rằng, những số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa hề ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào

Tôi xin cam ñoan rằng mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc

Hà Nội, ngày 02 tháng 04 năm 2013

Học viên

Trần Ngọc Quang

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện ñề tài này, tôi ñã nhận ñược sự hướng dẫn, chỉ bảo và giúp ñỡ tận tình của các thầy, cô giáo trong Bộ môn Máy nông nghiệp - Khoa Cơ ðiện, Viện ñào tạo sau ñại học và các thầy cô trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội Nhân dịp này, cho phép tôi ñược bày tỏ lòng biết ơn chân thành

và sâu sắc nhất ñến quý thầy cô

Tôi xin chân thành cảm ơn Thầy TS Lê Vũ Quân và Thầy PGS.TS Hoàng ðức Liên ñã hướng dẫn tận tình, chỉ bảo cặn kẽ từ việc ñịnh hướng ban

ñầu, giải quyết từng nội dung ñề tài, ñến sửa ñổi những sai sót trong suốt quá trình học tập và quá trình hoàn thành luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh ñạo Trường Cao ñẳng Kỹ thuật Công nghiệp - Bộ Công Thương, các ñồng nghiệp, bạn bè, gia ñình và người thân ñã tạo mọi ñiều kiện giúp ñỡ tôi hoàn thành luận văn này

Một lần nữa tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất của mình tới tất cả những tập thể và cá nhân ñã dành cho tôi mọi sự giúp ñỡ quý báu trong quá trình hoàn thành luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 02 tháng 04 năm 2013

Học viên Trần Ngọc Quang

iii

MỤC LỤC

LỜI CAM ðOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC BẢNG vi

DANH MỤC HÌNH vii

LỜI NÓI ðẦU 1

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ ðỀ TÀI NGHIÊN CỨU 3

1.1 ðẶT VẤN ðỀ 3

1.1.1 Vài nét về cây vải thiều 3

1.1.3 Những loại sâu bệnh gây hại cho cây vải thiều và các biện pháp phòng trừ 6

1.2 TÌNH HÌNH CƠ GIỚI HÓA PHUN THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 11

1.2.1 Tình hình cơ giới hóa phun thuốc bảo vệ thực vật ở nước ngoài 11

1.2.2 Tình hình cơ giới hóa phun thuốc bảo vệ thực vật ở trong nước 17

1.3 MỤC TIÊU, CÁCH TIẾP CẬN, PHƯƠNG PHÁP, ðỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 25

1.3.1 Mục tiêu 25

1.3.2 Cách tiếp cận 26

1.3.3 Phương pháp nghiên cứu 26

1.3.4 Phạm vi, ñối tượng nghiên cứu 26

1.3.5 Nội dung nghiên cứu 26

Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY PHUN 28

2.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN VÒI PHUN 28

2.1.1 Lý thuyết về dòng phun rối xoáy hai pha 28

2.1.2 Các phương pháp số nghiên cứu dòng phun rối xoáy hai pha 33

2.2 TÍNH TOÁN MỘT SỐ THÔNG SỐ LÀM VIỆC CHÍNH CỦA VÒI

PHUN 38

2.2.1 Phân bố vận tốc của dòng phun rối tự do trong ñoạn cơ bản 38

2.2.2 Phân bố nhiệt ñộ và nồng ñộ hỗn hợp lưu chất trong dòng phun rối tự do 38

2.2.3 Xác ñịnh lưu lượng qua thiết diện ngang trong ñoạn cơ bản của dòng phun rối tự do 39

2.3 ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ANSYS FLUENT ðỂ TÍNH TOÁN MÔ PHỎNG LÝ THUYẾT DÒNG PHUN TRONG VÒI PHUN THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT 39

2.3 TÍNH TOÁN QUẠT, CHỌN ðỘNG CƠ CHO MÁY PHUN THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT 46

2.3.1 Phân loại quạt 46

2.3.2 Phương trình cơ bản của cánh quạt [7] 46

2.2.3 ðặc ñiểm cánh quạt 47

2.3.4 Tính toán các thông số chính và xác ñịnh kết cấu của quạt 50

Chương 3 THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY PHUN THUỐC 54

3.1 Thiết kế chế tạo vòi phun 55

3.2 Lựa chọn ñộng cơ, quạt 57

3.3.1 Chọn ñộng cơ: 57

3.3.2 Chọn quạt: 58

3.3 Các chi tiết làm việc khác của máy phun 60

3.3.1 Ống thổi khí phun 60

3.3.2 Bình ñựng thuốc: 60

3.3.3 Bình ñựng xăng: 61

3.3.4 Một số bộ phận khác: 62

Chương 4 KHẢO NGHIỆM XÁC ðỊNH MỘT SỐ THÔNG SỐ LÀM VIỆC CHÍNH CỦA MÁY PHUN THUỐC 64

4.1 Mục ñích khảo nghiệm 64

v

4.2 Khảo nghiệm xác ñịnh sự phân bố cường ñộ và ñộ ñồng ñều các giọt

thuốc phun của máy phun thuốc bảo vệ thực vật 64

4.3 Khảo nghiệm xác ñịnh ñộ phun xa phụ thuộc vào vận tốc gió của

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Thành phần các chất dinh dưỡng trong quả vải thiều 4

Bảng 1.2 Thống kê về diện tích và sản lượng vải thiềutrong vòng 5 năm của tỉnh Bắc Giang 5

Bảng 1.3 Một số thông số kỹ thuật của máy phun thuốc MPT260 18

Bảng 1.4 Thống kê số lượng máy phun thuốc cho cây vải ở tỉnh Bắc Giang 22

Bảng 1.5 ðiều tra sơ bộ về cây vải thiều và số lần phun/năm 23

Bảng 4.1 Phân bố cường ñộ phun và ñộ ñồng ñều giọt thuốc phun khi S = 0,4 65

Bảng 4.2 Phân bố cường ñộ phun và ñộ ñồng ñều giọt thuốc phun khi S = 0,7 66

Bảng 4.3 Phân bố cường ñộ phun và ñộ ñồng ñều giọt thuốc phun khi S = 1,2 66

Bảng 4.4 Kết quả thí nghiệm phun theo phương ngang 68

Bảng 4.5 Kết quả thí nghiệm phun theo phương thẳng ñứng 71

vii

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Quả vải thiều Lục Ngạn 4

Hình 1.2 Mùa vải chín 6

Hình 1.3 Kiểm tra sâu ñục cuống 9

Hình 1.4 Kết cấu bên trong vòm che 12

Hình 1.5 Cấu tạo vòm che 13

Hình1.6 Các dạng máy phun khí thổi 14

Hình 1.7 Hệ thống phun thuốc sâu 16

Hình 1.8 Máy phun thuốc MPT260 Của công ty máy nông nghiệp miền Nam 18

Hình 1.9 Máy phun thuốc trừ sâu OVTA1 19

Hình 1.10 Máy phun cây công nghiệp 20

Hình 1.11 Máy phun cải tiến sử dụng máy bơm nước 21

Hình 1.12 Máy phun dạng khói 21

Hình 1.13 Máy phun không ñộng cơ 22

Hình 2.1 Mô hình mô tả cấu trúc dòng hai pha 32

Hình 2.2 Sơ ñồ các bước thực hiện giải bài toán thủy khí ñộng lực bằng phần mềm Ansys Fluent 42

Hình 2.3 Kết quả kiểm tra lưới 43

Hình 2.4 Kết quả kiểm tra sự hội tụ của các thông số 44

Hình 2.5 Phân bố mật ñộ của hỗn hợp 44

Hình 2.6 Phân bố áp suất của hỗn hợp 45

Hình 2.7 Phân bố vận tốc của hỗn hợp 45

Hình 2.8 Di chuyển của phần tử khí trên cánh quạt ly tâm 47

Hình 2.9 Các mối quan hệ giữa HLt và V 49

Hình 2.10 Các dạng cánh quạt 49

Hình 3.1 Cấu tạo máy phun thuốc bảo vệ thực vật hoạt ñộng theo nguyên lý khí thổi 54

Hình 3.2 Cấu tạo của ñầu phun tạo xoáy 55

Hình 3.3 Ống nối chuyển bậc 1/2" ( 21) 3/8" ( 17): 56

Hình 3.4 Bộ phận tạo xoáy với các góc nghiêng φ khác nhau: 56

Hình 3.5 Vòng ñệm cao su 57

Hình 3.6 ðầu vòi phun 57

Hình 3.7 ðộng cơ 1E54F 57

Hình 3.8 Cánh quạt 58

Hình 3.9 Vỏ quạt 59

Hình 3.10 Ống thổi khí phun 60

Hình 3.11 Bình ñựng thuốc 61

Hình 3.12 Bình xăng 62

Hình 3.13 Tay ñiều khiển 62

Hình 3.14 Giá ñeo máy 63

Hình 4.1 Sơ ñồ bố trí thực nghiệm 65

Hình 4.2 ðồ thị phân bố cường ñộ giọt thuốc phun với các hệ số xoáy khác nhau 67

Hình 4.3 Khảo nghiệm phun xa 69

Hình 4.4 Ảnh hưởng của vận tốc gió ñến chiều xa phun 69

Hình 4.5 Khảo nghiệm phun cao 70

Hình 4.6 Ảnh hưởng của vận tốc gió ñến chiều cao phun 72

LỜI NÓI ðẦU

Lục Ngạn là huyện miền núi tỉnh Bắc Giang với diện tích ñất tự nhiên là 101.223,72 ha (trong ñó ñất nông nghiệp 28.144 ha chiếm 27.8%)

Khí hậu Lục Ngạn chia làm 02 mùa rõ rệt, mùa hè từ tháng 4 ñến tháng 10 thịnh hành gió ñông nam, mùa ñông từ tháng 10 ñến tháng 4 năm sau, thịnh hành gió ñông bắc Lượng mưa trung bình hàng năm khoảng 1500 mm ñủ ñáp ứng nhu cầu nước cho sản xuất và ñời sống, lượng mưa cao nhất vào tháng 7, thấp nhất vào tháng 10

Nhiệt ñộ chênh lệch giữa tháng nóng nhất (tháng 6: 290C) với tháng lạnh nhất (tháng 12: 18,30C) là 10,70C Nắng trung bình hàng năm từ 1.500 ñến 1700 giờ, thuận lợi cho phát triển các cây trồng nhiệt ñới, ñặc biệt là cây vải thiều

Vải thiều là loại cây ăn quả có nguồn gốc từ Trung Quốc và ñã ñược ñưa

về trồng ở Việt Nam từ rất lâu, từ những năm 60 của thế kỷ XX, cây vải bắt ñầu ñược trồng ở Bắc Giang Hiện nay vải thiều ñược xem là loại cây cho hiệu quả kinh tế cao hơn so với các loại cây rau màu và cây ăn trái khác, vì thế mà chúng ñược trồng với diện tích lớn nhất trong các loại cây ăn quả ở Bắc Giang Vấn ñề ñặt ra là phải làm thế nào ñể cây vải vừa có năng suất cao, chất lượng quả tốt ñồng thời giảm ñược chi phí chăm sóc, phòng trừ sâu bệnh ñể gia tăng hiệu quả kinh tế của nó

Ở Lục Ngạn nói riêng và Bắc Giang nói chung, chi phí cho chăm sóc cây vải thiều còn ở mức khá cao dẫn ñến thu nhập từ trồng vải thiều còn thấp Một trong những nguyên nhân gây nên là do việc chăm sóc bảo vệ thực vật cho cây vải còn chưa thực sự hiệu quả và tốn kém, việc áp dụng tiến bộ kỹ thuật trong khâu cơ giới hóa máy phun thuốc bảo vệ thực vật còn gặp nhiều khó khăn Khâu chăm sóc bảo vệ thực vật cho cây vải thiều còn chưa ñồng bộ, chủ yếu theo phương pháp thủ công nên năng suất, chất lượng còn thấp ñồng thời lại có tác ñộng ảnh hưởng xấu ñến môi trường xung quanh cũng như sức khoẻ của người

lao ñộng trực tiếp

ðể ñáp ứng ñược những yêu cầu trên trong việc thâm canh cây vải thiều Lục Ngạn nói riêng và Bắc Giang nói chung, nhằm tạo ra mẫu máy phun thuốc bảo vệ thực vật bằng ñộng cơ với năng suất cao, chất lượng tốt mà giá thành lại

rẻ, phù hợp cho vùng chuyên canh cây ăn quả ở Lục Ngạn (nhất là cây vải thiều), ñược sự hướng dẫn của TS Lê Vũ Quân và PGS.TS Hoàng ðức Liên chúng tôi tiến hành thực hiện ñề tài tài:

“ Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy phun thuốc cho vùng tập trung, chuyên canh cây ăn quả ở Lục Ngạn – Bắc Giang ”

ðây là một vấn ñề cấp thiết và có tính thực tiễn cao

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ ðỀ TÀI NGHIÊN CỨU

1.1 ðẶT VẤN ðỀ

1.1.1 Vài nét về cây vải thiều

Cây vải thiều còn gọi là lệ chi (tên khoa học: Litchichinensis) là loài duy nhất trong chi thuộc họ Bồ hòn (Sapindaceae) Vải thiều là loại cây ăn quả thân

gỗ ở vùng nhiệt ñới có nguồn gốc từ Trung Quốc Nó có kích thước bình thường cao từ 7 ÷ 12m, lá nhỏ, phiến lá dày bóng, khả năng chịu hạn tốt, phù hợp với ñất có ñộ pH 5-6, khi ra hoa chùm hoa không phủ lớp lông ñen mà có màu trắng vàng mọc thành các trùm hoa dài tới 30cm, quả chín chính vụ vào tháng 6 Quả

là loại quả hạch, hình cầu khoảng 3 ÷ 4cm, trọng lượng quả vải trung bình từ 18

÷ 25g, tỷ lệ ăn ñược 70 ÷ 85%, cùi thơm, ngọt giàu vitamin C

Người có công ñưa giống vải thiều về Việt Nam trồng và nhân giống là ông Hoàng Văn Cơm - thôn Thuý Lâm, xã Thanh Sơn, huyện Thanh Hà, tỉnh Hải Dương Cây vải tổ do ông trồng hiện nay có ñộ tuổi khoảng 150 năm, người dân ñịa phương ñã nhân giống từ cây vải này Ban ñầu cây vải thiều chỉ ñược trồng chủ yếu ở một số xã thuộc huyện Thanh Hà (Hải Dương), ngày nay vải thiều ñược nhân giống sang một số nơi khác trên cả nước như Lục Ngạn (Bắc Giang), Chí Linh (Hải Dương), Chương Mỹ (Hà Tây), Hữu Lũng (Lạng Sơn)…

và nhiều ñịa phương khác

Hiện tại, ở Việt Nam thì có 2 huyện trồng nhiều vải nhất ñó là huyện Thanh Hà - Hải Dương (nguồn ngốc trồng cây vải Thiều ñầu tiên ở Việt Nam)

và huyện Lục Ngạn - Bắc Giang Tuy nhiên sản lượng, diện tích vải thiều ở Lục Ngạn - Bắc Giang lớn nhất cả nước, quả vẫn to, ngọt thơm hơn

Vải thiều là ñặc sản nổi tiếng của Lục Ngạn Quả vải thiều khi chín vỏ mỏng, có màu ñỏ, hạt nhỏ cùi dày, nhiều nước, vị ngọt sắc và có mùi thơm ñặc trưng (Hình 1.1)

Hình 1.1 Quả vải thiều Lục Ngạn

Vải thiều Lục Ngạn quả to (ñường kính 2,5 – 3 cm), chùm và quả to khá ñều Khi bóc ra, cùi vải dày, mọng nước Trong khi giống vải lai quả to mọng, thân thuôn dài, hạt to, còn hạt vải thiều gần như bị triệt tiêu, sun lại chứ không thành hạt như vải lai Vải thiều khi cho vào miệng sẽ có cảm giác ngọt dịu, thơm mùi ñặc trưng chứ không như vải lai có lẫn vị chua

Thành phần các chất dinh dưỡng trong quả vải thiều ñược cho trong bảng 1.1 [15]

Bảng 1.1 Thành phần các chất dinh dưỡng trong quả vải thiều

Giá trị dinh dưỡng 100 g (3,5 oz) của vải quả (phần ăn ñược)

Phần ăn ñược chiếm 70 ÷ 85% khối lượng quả Tỷ lệ phần trăm theo lượng

hấp thụ hàng ngày của người lớn

Quả vải thiều chứa nhiều vitamin và khoáng chất Nhiều nghiên cứu cho thấy, vải thiều có thể ức chế sự tăng trưởng của các tế bào ung thư vì nó có chứa các chất flavonoid, vốn có tác dụng chống ung thư vú đây cũng là nguồn dồi dào vitamin C giúp cơ thể chống lại bệnh tim Vitamin C cũng rất tốt cho làn da, xương và các mô

Theo các chuyên gia, nhờ có hàm lượng cao vitamin C nên vải thiều rất có ắch cho những người bị cảm lạnh, sốt và ựau cổ họng Vải thiều còn giúp cơ thể tiêu hóa thức ăn ựúng cách ựể cơ thể hấp thu ựược các chất dinh dưỡng tốt nhất

Ăn loại quả này ựược cho là có khả năng giảm ựau

1.1.2 Tình hình canh tác cây vải thiều ở Lục Ngạn- Bắc Giang

Hiện nay diện tắch vải thiều hiện ựang ựược trồng trên toàn tỉnh Bắc Giang khoảng là 36.900 ha, trong ựó có 4.600 ha vải sớm, còn lại là vải chắnh vụ, ước ựạt sản lượng gần 160.000 tấn quả tươi Trong ựó, riêng huyện Lục Ngạn ước ựạt 80.000 tấn, Lục Nam 41.000 tấn, Yên Thế 16.000 tấn và Tân Yên 8.000 tấn, còn lại tập trung ở một số huyện khác như Yên Dũng, Hiệp Hoà, Lạng GiangẦ

Số liệu thống kê của Sở Nông nghiệp và PTNT Bắc Giang diện tắch và sản lượng vải thiều của tỉnh trong 5 năm gần ựây ựược thể hiện trong bảng 1.2 [13]

Bảng 1.2 Thống kê về diện tắch và sản lượng vải thiều

trong vòng 5 năm của tỉnh Bắc Giang

Diện tắch (ha) 39,945 39,836 39,167 36,629 35,915 35,481 36,900 Diện tắch cho

thu hoạch (ha) 35,521 39,278 38,165 35,382 35,776 35,381 35,700 Năng suất

Sản lượng (tấn) 67,135 228,362 206,560 123,793 116,272 218,300 160,600

Năm 2004, diện tắch trồng vải thiều của huyện Lục Ngạn có gần 13 ngàn

ha, năm 2006 ựã lên tới 19.125 ha /39 nghìn ha của cả tỉnh, sản lượng vải thiều hàng năm của Lục Ngạn ựạt trên 120.000 tấn đáng lưu ý là diện tắch vải thiều

sản xuất theo tiêu chuẩn VietGAP năm nay của tỉnh lên tới 4.000 ha, tăng 1.500

ha so với năm ngoái, tập trung ở một số xã trồng vải thiều trọng ñiểm của huyện Lục Ngạn như Hồng Giang, Quý Sơn, Trù Hựu, Giáp Sơn, Phượng Sơn Vải thiều ñã thực sự là cây thế mạnh, chiếm tỷ trọng cao trong tổng thu nhập GDP toàn huyện, là loại cây trồng mang lại hiệu quả kinh tế cao, có quy mô phát triển thành một loại cây hàng hóa thực sự Vải thiều Lục Ngạn chiếm tới 30 - 40% tổng sản lượng vải tươi tiêu thụ ở thị trường trong nước và trên 50% sản lượng vải khô xuất khẩu sang thị trường Trung Quốc

Mùa vải chín là lúc mà hình ảnh Lục Ngạn ñẹp nhất, ñặc trưng nhất Dù ñứng ở bất cứ nơi ñâu trên ñất Lục Ngạn ñều nhìn thấy những chùm vải lúc lỉu chín ñỏ Từ trên cao nhìn xuống, màu xanh của lá vải ñã bị màu ñỏ của trái vải lấn át, mỗi chùm vải trông như những ñĩa xôi ñược nhuộm màu rất khéo

Hình 1.2 Mùa vải chín 1.1.3 Những loại sâu bệnh gây hại cho cây vải thiều và các biện pháp phòng trừ

ðể nâng cao năng suất và chất lượng vải thiều thì việc thực hiện chăm sóc

và phòng trừ sâu bệnh phải ñược thực hiện ñúng kỹ thuật, ñúng thời ñiểm Hiện nay trên cây vải thiều có một số loại sâu bệnh phổ biến và phương pháp ñiều trị

như sau [14]:

* Bọ sít vải (Tessaara toma papillosa)

- ðặc ñiểm gây hại:

- Bọ và sâu làm cho chùm hoa héo, quả non rụng, quả lớn thối, do ñó ảnh

hưởng ñến sản lượng và chất lượng quả;

- Thời gian gây hại chính vào các tháng từ tháng 11 ñến tháng 3, tháng 4 năm sau

- Biện pháp phòng trừ:

Mùa ñông nên chọn những ñêm tối trời, thời tiết lạnh ñể rung cây, rung cành chờ bọ sít rơi xuống rồi bắt, diệt Dùng Basudin, Wofatox 0,1÷0,2%; Diclovot 0,05%, Diazinon 0,04%, phun từ cuối tháng 4 trở ñi, phun vào giai ñoạn này vừa trừ ñược trứng bọ xít, vừa bảo vệ ñược ong mật

* Sâu tiện vỏ ñục thân

- ðặc ñiểm gây hại:

Sâu non thường gặm vỏ trên thân cành chính rồi ñục vào phần gỗ tạo ra các lỗ ñục phía dưới xuất hiện lớp phân mùn cưa ñùn ra

- ðặc ñiểm sinh học và tác hại

Sâu trưởng thành là loại bướm rất nhỏ, thân dài khoảng 3mm, xải cánh rộng 8 ÷ 9 mm, cánh và toàn thân màu nâu, trên cặp cánh trước có một ñốm màu vàng sáng ở chóp cánh Rìa cánh trước và cánh sau có màu lông dài, mịn, màu ñen, cánh sau rất hẹp Chân dài và mảnh, râu ñầu dài và hướng về phía trước khi bướm ñậu Sâu non rất nhỏ, màu xanh nhạt, ñốt bụng dài có nhiều lông ngắn, sâu ñẫy sức dài 5 mm, nhộng rất nhỏ, lúc ñầu màu xanh nhạt, khi sắp vũ hóa có màu vàng nâu

Trứng ñẻ rải rác trên lá non, gần gân chính Sâu non sau khi nở ñục vào gân chính của lá non làm gân chính và phần phiến lá quanh ñó biến màu nâu, khô và cong lại, lá biến dạng Sau khi ñẫy sức sâu non chui ra khỏi gân lá nhả tơ

kết thành lớp màng trắng ñục và hóa nhộng dưới lớp màng trắng này

Khi mật ñộ sâu cao nhiều lá non bị hại, ảnh hưởng ñến sự phát triển và ra hoa sau này của cây Sâu phát sinh gây hại nhiều trên các ñợt ra lá non vào tháng

8 và tháng 9

Vòng ñời của sâu ñục gân lá khoảng 20 ÷ 30 ngày, trong ñó thời gian trứng 3÷

4 ngày, sâu non 10 ÷ 15 ngày, nhộng 5 ÷ 7 ngày và hóa bướm 5 ÷ 7 ngày

- Biện pháp phòng trừ

Khi cây ra lá non nhiều hoặc mới phát hiện có sâu hại, tiến hành phun các thuốc có tác dụng thấm sâu hoặc nội hấp như: Basudin, Pandan, Saliphos, Supracid

* Sâu ñục quả

- ðặc ñiểm gây hại

Sâu ñẻ trứng trên vỏ quả khi ñang phát triển, sâu non nở ra ñục qua lớp biểu bì ăn sâu vào lớp thịt quả, tập trung tại cuống quả làm rụng quả, tạo ñiều kiện cho nấm, vi khuẩn sâm nhập gây thối quả Loại sâu này thường gây hại trong khoảng thời gian từ tháng 3 ñến tháng 6

- Biện pháp phòng trừ

+ Quét dọn cành lá khô, quả dụng làm giảm nguồn sâu;

+ Phun thuốc phòng trừ vào các ñợt cuối tháng 3, tháng 4, tháng 5, và trước thu hoạch 15 ÷ 20 ngày bằng Dipterex 0,3%; Regent 0,01 ÷ 0,05%

* Nhện lông nhung hại vải

- ðặc ñiểm gây hại

Nhện lông nhung phát sinh quanh năm, sinh sôi mạnh nhất vào vụ xuân Sâu non nở ra trích hút biểu bì mô mặt dưới lá hút nhựa, kích thích mô lá sinh dị dạng có màu nâu ñỏ như lông nhung, mặt trên lá co quắp, phồng rộp, cây phát triển không bình thường, quang hợp kém và dễ bị dụng quả

- Biện pháp phòng trừ

Thu gom lá dụng ñem ñốt, làm vệ sinh vườn ñể giảm bớt ñiều kiện hoạt ñộng của nhện Sử dụng thuốc Regent 0,1%; Pegasus 0,1%; Ortus 0,05 ÷ 0,1%

có tác dụng diệt nhện trưởng thành

* Bọ xít nâu

- ðặc ñiểm gây hại

Bọ xít nâu phát sinh rất phổ biến trong những năm qua, nhiều vườn vải không sử dụng thuốc hóa học phòng trừ bọ xít lên ñã làm giảm ñáng kể năng suất vườn vải

- Biện pháp phòng trừ

+ Tháng 8, tháng 9 nếu phát hiện có nhiều bọ xít cần phòng trừ, có thể dùng vợt, rung hoặc bắt ñể tiêu hủy Bên cạnh ñó kết hợp với sử dụng phun thuốc hóa học, tác dụng ñợt này sẽ giảm mật ñộ bọ xít non vụ xuân tháng 2, tháng 3;

Hình 1.3 Kiểm tra sâu ñục cuống

Vòng ñời của sâu ñục cuống quả vải thiều từ 22-33 ngày Sau khi vũ hóa trưởng thành thường ñẻ trứng trên lá lộc non, hoa và quả.Trên một quả vải thường có từ 1-6 trứng, cá biệt 21 trứng Trứng rất nhỏ giống như vảy, sau khi

ñẻ từ 3-5 ngày trứng nở Sâu non có màu trắng trong Sau khi nở chúng ñục vào gân lá ở thời kỳ phát triển lá và vào hạt ở giai ñoạn quả nhỏ, khi quả ñã có cùi, sâu non ñục vào cùi chủ yếu ăn phần thịt xung quanh cuống quả

Sâu non thành thục sẽ ñục lỗ trên gân lá, cuống hoa và cuống quả ñể chui

ra ngoài hóa nhộng Nhộng nhả tơ kết kén là một màng mỏng có màu trắng trong, có hình bầu dục khi trưởng thành, chúng ưa thích những vườn có ẩm ñộ cao, trong tán cây rậm rạp ít ánh sáng, thường tập trung ở các phần gốc và các cành la (cành phân bố dưới 45o so với chiều thẳng ñứng) phía trong tán cây

- Biện pháp phòng trừ

Sau khi thu hoạch cũng như trong thời kỳ chăm sóc, bà con ñặc biệt lưu ý ñến phát quang các bụi rậm xung quanh vườn ñể hạn chế nơi cư trú của sâu ñục cuống quả vải, khi mật ñộ sâu ñục quả trên vườn lên cao cộng với giai ñoạn xung yếu thì biện pháp hóa học là rất cần thiết

* Lưu ý: Không ñược phun trừ tùy tiện ñể tránh lãng phí thuốc, ảnh hưởng

ñến sức khỏe con người, môi trường và vệ sinh an toàn thực phẩm

Trong một vụ quả thì lứa 3, lứa 5 là lứa quan trọng (thường từ trung tuần tháng 5 ñến trung tuần tháng 7) Trong thời gian này, bà con cần tập trung theo dõi vào các buổi sáng sớm và chiều tối (khi trưởng thành hoạt ñộng mạnh), nếu thấy trên cành xuất hiện từ 3- 5 con trưởng thành trở lên hoặc trưởng thành rộ thì tiến hành phun bằng các thuốc thuộc nhóm: Cypermethrin, Abamectin, Emamectin bezoate Hoặc theo khuyến cáo của cơ quan chuyên môn ñịa phương

Ngoài các loại sâu bệnh gây hại cho cây và quả vải ở trên còn một số loại bệnh khác do một số nấm và vi rút gây ra, nó không chỉ ảnh hưởng ñến sự phát triển của cây vải mà còn làm giảm ñáng kể về cả năng suất cũng như chất lượng của quả vải

ðể phòng trừ và chữa trị cho cây vải thiều ñể cây khỏi bệnh và cho năng suất cao thì việc thường xuyên theo rõi và phát hiện cây chớm có sâu bệnh ñể từ

ñó kịp thời có các phương án trị bệnh cho cây vải

Như vậy với qua tìm hiểu về các loại sâu bệnh hại chính trên cây vải hiện nay, có thể thấy rằng biện pháp phòng trừ chủ yếu và có hiệu quả nhất ñược sử dụng là phun trực tiếp các loại thuốc hóa học Tuy nhiên ñể ñảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm, cũng như bảo vệ môi trường và con người trước tác ñộng của thuốc bảo vệ thực vật cần phải sử dụng thuốc ñúng thời ñiểm, ñúng liều lượng

và một yếu tố không kém phần quan trọng là nâng cao hiệu quả sử dụng thuốc thông qua việc sử dụng các thiết bị phun có thiết kế phù hợp với ñối tượng cây vải thiều

1.2 TÌNH HÌNH CƠ GIỚI HÓA PHUN THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC

Như ñã trình bày ở phần trên, việc sử dụng thiết bị phun thuốc có thiết kế phù hợp với các loại cây ăn quả nói chung và cây vải thiều nói riêng cho phép nâng cao hiệu quả sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, qua ñó góp phần làm giảm các tác ñộng xấu của thuốc hóa học với môi trường và con người ðể có thể nghiên cứu thiết kế ñược thiết bị phun phù hợp, trước hết cần tìm hiểu thực trạng tình hình cơ giới hóa khâu phun thuốc bảo vệ thực vật trên thế giới, cũng như trong nước hiện nay

1.2.1 Tình hình cơ giới hóa phun thuốc bảo vệ thực vật ở nước ngoài

Hiện nay, ở các nước phát triển, trang thiết bị máy móc bảo và kỹ thuật

sử dụng thuốc bảo vệ thực vật ñã ñạt tới trình ñộ rất hiện ñại, ñược thể hiện qua tính chuyên nghiệp hóa cao, tất cả công tác bảo vệ thực vật ñều ñược luật hóa thông qua hệ thống văn bản quy phạm pháp luật, trang bị các thiết bị luôn ñược cải tiến theo hướng hiện ñại hóa, áp dụng các tiêu chuẩn quốc tế Tại các nước phát triển phương Tây, việc phòng trị sâu, bệnh hại cây trồng và cỏ dại ñã ñạt mức cơ giới hóa cao, và các thiết bị ñều phải ñáp ứng ñược tiêu chí hàng ñầu là tiết giảm lượng, nâng cao hiệu quả sử dụng thuốc trừ sâu, có sự kiểm soát chặt chẽ lượng hóa chất sử dụng Ở các nước Âu châu diện tích canh tác của người nông dân chủ yếu sử dụng máy phun kiểu giàn phun có bề

rộng làm việc lớn; tại Nhật Bản do diện tích canh tác thường nhỏ, nên chủ yếu sử dụng các thiết bị phun kiểu ñeo vai, còn ở vườn cây thường sử dụng các thiết bị phun kiểu trợ gió

• Với các cây có chiều cao cây thấp:

ðể hạn chế dư lượng thuốc bị trôi ñi khi phun ở dạng sương, người ta sử dụng máy phun thuốc trừ sâu có vòm che

House ñã phát minh hệ thống phun gồm một xe rơ-moóc gắn với xe kéo dùng ñể kéo rơ-moóc trên mặt ñất (U.S Pat 6,334,578 B1, dated Jan.1,2002), sau ñuôi nó gắn với các thành phần trợ giúp vòm che nằm ngang, kéo dài ñối diện (hình 1.4, 1.5)[21] Các vòm che mỗi cái ñều có tấm chắn che trước và sau hai bên gắn với mái Một hệ thống phân phối chất lỏng bao gồm các vòi phun trong vòm che trực tiếp phun chất lỏng lên mặt ñất, trong khi ñó vách bên và nóc hạn chế thuốc trừ sâu trôi ra ngoài khi phun dạng sương Các tấm chắn này thường làm bằng chất liệu polymer treo trên khung hình thành các kênh kéo dài

Hình 1.4 Kết cấu bên trong vòm che

Hình 1.5 Cấu tạo vòm che

Các vòm che này khi ñược kéo các khu ñất hoặc rau quả và thuốc trừ sâu hoặc hóa chất dạng lỏng ñược phun vào trong mái che, cửa gió bên thân mái che cho phép không khí chảy rối vào bên trong, hòa trộn với dung dịch dạng sương ñược phun Chính sự hòa trộn của dòng khí vào tạo ñiều kiện cho sự phân phối ñồng ñều bụi lỏng bên trong vòm che ñể phun chất lỏng lên ñất hoặc rau quả trong giới hạn vòm che, làm chậm ñi sự trôi dung dịch thuốc trừ sâu hoặc hóa chất nông nghiệp ñược phun

• Với cây ăn quả, cây công nghiệp có chiều cao cây lớn:

Thường sử dụng máy phun theo nguyên lý khí thổi (Air Blast Sprayer / Air Assisted Sprayer) Các loại máy phun hoạt ñộng theo nguyên lý này, khi phun thuốc hạt thuốc phun ñược phun ra sẽ không nhờ áp suất phun từ vòi phun ñưa ñến ñối tượng cần phun, mà nhờ luồng gió thổi từ quạt trên máy phun ñưa thuốc ñi, chính nhờ vậy hạt thuốc phun có thể phát tán tới những cự ly tương ñối lớn, các loại máy phun kiểu này hiện nay cho phép thuốc phun có thể phun tới chiều cao 8 - 30m hoặc có thế cao hơn, rất thích hợp với các vườn cây ăn quả và

cây công nghiệp (Hình 1.6)

Trong các loại máy phun kiểu khí thổi như trên, máy phun ñeo vai thường

có ñộ cao phun tối ña khoảng 8-12m, máy phun có góc phun rộng thường ñược

sử dụng trong các vườn cây có tán cây rậm, ñan xen vào nhau, máy phun có chiều cao lớn có thể phun cao tới 30 m, thường ñược sử dụng ñể phun cho cây công nghiệp, cây lâm nghiệp, hoặc phun thuốc xử lý các bãi rác thải

(d)

Hình1.6 Các dạng máy phun khí thổi

a Máy phun ñeo vai; b Máy phun kiên kết với máy kéo kiểu treo, phun ñịnh hướng;

c Máy phun có góc phun rộng; d Máy phun có chiều cao phun lớn

• Xử lý công ñoạn pha thuốc:

Nguy hiểm thường xuất hiện khi xử lý và ñong ño thuốc trừ sâu và chất

kích thích sinh trưởng do ñặc tính ñộc hại của các loại hóa chất

Việc tiếp xúc trực tiếp của người sử dụng với thuốc bảo vệ thực vật khi pha thuốc, có thể gây ra nhiều mối nguy hại cho con người nếu việc tiếp xuc không thực hiện ñúng quy trình kỹ thuật Ngoài ra, tâm lý người sử dụng thường muốn tăng liều lượng thuốc sử dụng ñể ñảm bảo tiêu diệt ñược sâu bệnh, việc làm này gây ra nguy hại cho cây trồng và môi trường

Khi ñổ dung dịch thuốc từ thùng chứa vào dụng cụ ñịnh lượng sau ñó vào máy phun, hóa chất hay bị tràn hoặc ñịnh lượng sai gây nhiễm bẩn môi trường một cách không cần thiết làm cho người sử dụng phải tiếp xúc với ñiều kiện khắc nghiệt ảnh hưởng tới da của họ

Những người thường xuyên xử lý hóa chất hàng ngày phải tiếp xúc với hóa chất theo hai cách: tiếp xúc với da khi hóa chất ñổ bình phun bị tràn; ngửi phải hơi hóa chất ñậm ñặc khi mở ống ñịnh lượng Những việc này dẫn ñến nguy cơ ngộ ñộc, bệnh phổi và tim…

Nguy hiểm luôn ẩn chứa khi mà xử lý các hóa chất này không ñúng cách

từ người sử dụng từ tiếp xúc sai cách với hóa chất và ñến cây trồng từ việc ñịnh lượng sai liều lượng Khi ñổ dung dịch thuốc từ thùng chứa vào dụng cụ ñịnh lượng sau ñó vào máy phun, hóa chất hay bị tràn hoặc ñịnh lượng sai gây nhiễm bẩn môi trường một cách không cần thiết làm cho người sử dụng phải tiếp xúc với ñiều kiện khắc nghiệt ảnh hưởng tới da của họ Những người thường xuyên

xử lý hóa chất hàng ngày phải tiếp xúc với hóa chất theo hai cách: tiếp xúc với

da khi hóa chất ñổ bình phun bị tràn; ngửi phải hơi hóa chất ñậm ñặc khi mở ống ñịnh lượng Những việc này dẫn ñến nguy cơ ngộ ñộc, bệnh phổi và tim…

ðể hạn chế việc tiếp xúc của người sử dụng với thuốc phun, có nhiều tác giả nghiên cứu các hệ thống pha thuốc tự ñộng, như Michael M Brant ñã phát minh ra hệ thống phun thuốc có thể hút dung dịch hóa chất cần ñịnh lượng từ thùng chứa và ñổ vào máy phun mà vẫn ñảm bảo hóa chất ñộc hại luôn luôn trong một hệ thống kín trong khi nó vẫn ñược chuyển từ thùng chứa ñến máy phun ñược thể hiện trên hình 1.7 (U.S Pat No 4,355,763, dated Oct 26, 1982)[20]

Hình 1.7 Hệ thống phun thuốc sâu

1 Thùng chứa thuốc chưa pha; 2,6,11 Vòi nối; 3 Bình ño; 4 Van ra nguồn chân không; 5 Vòi nối bình ño với thùng chứa dung dịc phun; 7 Thùng chứa dung dịch phun; 8 Nắp; 9 Vỏ thùng chứa dung dịch phun; 10 ðộng cơ; 12 Van hai chiều; 13

ðường nối thùng dung dịc phun và bơm; 14 Bơm; 15 Vòi phun

Hệ thống bao gồm thùng chứa thuốc chưa pha kín 1 là thùng bằng nhựa hoặc thép, có nắp ñậy, ñường ống nối 2 nối thùng 1 với bình ñịnh lượng 3 và các ñường ống chân không 6, 11 một ñầu nối với bình ñịnh lượng

3, ñầu kia với nguồn chân không do ñộng cơ 10 tạo ra ñể gây ra sự chênh lệch áp suất hút thuốc chưa pha từ thùng 1 vào bình 3 ðộ chân không ñược trong bình ñịnh lượng 3 và thùng chứa thuốc chưa pha ñược ñiều chỉnh nhờ van hai chiều 12 Dung dịch thuốc chưa pha ñược hút từ thùng 1, ñưa vào bình ñịnh lượng 3, khi dung dịch thuốc dâng lên ñến mức mong muốn trong bình lượng, van phao trong bình sẽ ñóng van 4 lại ñể ngắt vòi hút chân không 6, làm dòng dung dịch thuốc chưa pha ngừng chảy vào vào bình ño Sau ñó dung dịch thuốc chưa pha từ bình ñịnh lượng 3 ñược ñưa vào bình chứa dung dịch phun 7 ñể pha với nước nhờ ñường ống nối từ ñầu ra vòi 5

Tại thùng dung dịch phun, dung dịch thuốc sẽ ñược hòa trộn với nước theo ñúng tỉ lệ ñã chọn, dung dịch thuốc phun ñã pha ñược bơm 14 hút ra khỏi thùng 9 và phun ra ngoài qua vòi phun 15.

1.2.2 Tình hình cơ giới hóa phun thuốc bảo vệ thực vật ở trong nước

Việt Nam một nước nhiệt ñới, có ñiều kiện khí hậu rất thuận lợi ñể tiến hành sản xuất nông nghiệp và cây ăn quả quanh năm, tuy nhiên ñây cũng là một ñiểm bất lợi vì cùng với sự phát triển của các loại cây trồng, các loại sâu bệnh hại cũng có ñiều kiện phát triển thuận lợi, theo số liệu thống kê cho thấy ở Việt Nam hiện có hơn 3000 loài sâu bệnh hại cây trồng [5]

Thuốc bảo vệ thực vật góp phần hạn chế sự phát sinh, phát triển của sâu bệnh, ngăn chặn và dập tắt các ñợt dịch bệnh trên phạm vi lớn, bảo ñảm năng suất cây trồng, giảm thiểu thiệt hại cho người sản xuất ðể ñảm bảo năng suất và sản lượng cây trồng, lượng thuốc bảo vệ thực vật ñược người nông dân sử dụng trong nước hàng năm không ngừng tăng lên, năm 1986 - 1990 khoảng 13.000 - 15.000 tấn, trong những năm 1990 - 2000 khoảng 33.000 tấn, năm 2003 tăng lên 45.000 tấn và năm 2005 là 50.000 tấn [8]

Tuy lượng thuốc bảo vệ thực vật tăng lên rất nhiều trong những năm gần ñây nhưng các thiết bị phun thuốc bảo vệ thực vật phục vụ gần như không có thay ñổi, vẫn chủ yếu là các bình phun thuốc ñeo vai không có ñộng cơ, số máy phun thuốc có ñộng cơ rất ít, nếu có cũng là máy phun ñeo vai công suất nhỏ, số máy phun công xuất lớn hầu như chưa có

Tại các cơ quan ñầu ngành về nghiên cứu và thiết kế máy Nông nghiệp như Viện Cơ ñiện Nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch, Viện Thiết kế Máy Nông nghiệp, trong thời gian 10 năm trở lại ñây hầu như không có ñề tài nghiên cứu chế tạo về máy phun thuốc bảo vệ thực vật, mặc dù có mối quan hệ hợp tác nghiên cứu với những ñơn vị ñối tác nước ngoài rất mạnh về lĩnh vực này, nội dung nghiên cứu chỉ gói gọn trong một số ñề tài về sử dụng máy phun thuốc trừ sâu như khảo nghiệm ñánh giá tính năng của một số loại máy phun thuốc bảo vệ thực vật ñang ñược sử dụng trong sản xuất nông nghiệp Việt Nam

Việc nghiên cứu thiết kế chế tạo máy phun thuốc bảo vệ thực vật chỉ tập trung ở một số tỉnh phía Nam, do một số Công ty ñầu tư tiến hành, nhưng chủ yếu là dựa vào thiết kế có sẵn một số loại máy phun thuốc trừ sâu của Nhật ñược ñưa vào Việt Nam trong những năm 90 thế kỷ XX, cải tiến ñể sản xuất trong nước, sản phẩm chủ yếu xuất khẩu ra nước ngoài

Tiêu biểu như máy phun MPT260 (Hình 1.8) của Công ty Máy Nông nghiệp Miền Nam (VIKYNO) chế tạo ñược sử dụng cho nông trại, vườn cây ăn trái và gia ñình Ưu ñiểm của máy là khả năng di chuyển dễ dáng bằng tay ly hợp, có khả năng tự cuốn ống, gọn nhẹ dễ sử dụng

Hình 1.8 Máy phun thuốc MPT260 Của công ty máy nông nghiệp miền Nam Bảng 1.3 Một số thông số kỹ thuật của máy phun thuốc MPT260

Kích thước: Dài x Rộng x Cao (mm) 1074 x 734 x 937

Kiểu 168F-2

Công suất ñịnh mức (Mã lực-KW) 5,5 (4,0) Công suất tối ña (Mã lực-KW) 6,5 (4,7) Thể tích thùng nhiên liệu (cm3) 4,3 Tiêu hao nhiên liệu (g/ML/giờ-g/KW/giờ) 290 (394)

Hình 1.9 Máy phun thuốc trừ sâu OVTA1

Gần ñây, từ yêu cầu thực tiễn sản xuất, có một số nông dân yêu thích sáng tạo kỹ thuật ñã mày mò cải tiến, tự thiết kế, chế tạo ra một số loại máy phun ñể sử dụng trong quá trình sản xuất, tuy nhiên các máy này thường chỉ chú trọng ñến vấn ñề nâng cao năng suất làm việc, thuận tiện trong quá trình sử dụng, mà ít chú

ý tới vấn ñề giảm tác ñộng xấu của thuốc bảo vệ thực vật ñối với môi trường.

Với cây ăn quả và cây công nghiệp ở giai ñoạn cây trưởng thành ñến giai ñoạn kinh doanh do chiều cao cây lớn, nên việc sử dụng các bình phun tay trở nên khó khăn vì cự li phun của bình phun tay thấp, ñể phun ñược với cự li cao, người nông dân ñã cải tiến bằng cách sử dụng máy phun có ñộng cơ và dùng cần phun dài ñưa vòi phun lên cao khi phun (hình 1.10)

Hình 1.10 Máy phun cây công nghiệp

Nhưng khi ñó việc ñiều khiển chính xác vị trí vòi phun rất khó khăn nên thường xảy ra việc phun không ñều hay phun sót, mặt khác do ñộ dài vòi phun lớn nên khi thuốc phun ra áp lực nhỏ, kích thước hạt thuốc phun thường lớn, không ñảm bảo ñược yêu cầu kỹ thuật

Các nông dân vùng vải Lục Ngạn ñã cải tiến máy phun từ máy bơm nước thông thường (hình 1.11), máy phun có cấu tạo gồm thùng chứa thuốc là một thùng nhựa, thuốc từ thùng ñược máy bơm ñiện thông thường hút ra và ñẩy ra vòi phun thông qua ñường ống cao su Khi phun cho cây cao, vòi phun ñược buộc cố ñịnh vào ñầu sào, người phun sẽ ñưa sào lên cao ñể phun

Máy phun kiểu này có ưu ñiểm sử dụng rất ñơn giản, các thiết bị dễ dàng thay thế và sửa chữa khi có hư hỏng, tuy nhiên nó lại tiềm ẩn rất nhiều mối nguy hại, ñó là việc sử dụng thùng thuốc có kích thước lớn, thường không ñóng nắp làm gia tăng sự tiếp xúc và ảnh hưởng của thuốc phun với người phun, khi sử dụng sào phun thuốc người phun thướng phải nhìn lên trên ñể ñiều khiển sào phun, cũng làm tăng việc tiếp xúc với thuốc phun, việc sử dụng vòi phun không

chuyên dụng nên kích thước giọt thuốc phun thường lớn, ñặc biệt khi ñưa vòi lên cao, nên thuốc phun sau khi tiếp xúc với thân, lá cây thường không ñọng lại

mà kết hợp với nhau rồi rơi xuống ñất, mặt khác theo thói quen phun hiện nay, việc phun chỉ kết thúc khi ở mọi vị trí của cây ñều có nước thuốc rơi xuống, gây

ra ảnh hưởng rất lớn với môi trường

Hình 1.11 Máy phun cải tiến sử dụng máy bơm nước

Từ năm 2010 ñến nay nhóm nghiên cứu thuộc khoa Cơ ðiện, trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội hợp tác với trường ðại học Lâm nghiệp Nam Kinh, Trung Quốc ñã tiến hành một số nghiên cứu chuyên sâu về cơ giới hóa trong công tác bảo vệ thực vật, theo hướng nâng cao hiệu quả sử dụng thuốc, giảm tác ñộng xấu của thuốc bảo vệ thực vật với môi trường và con người, như ñề tài nghiên cứu tự ñộng hóa máy phun thuốc bảo vệ thực vật, nghiên cứu thiết kế chế tạo và sử dụng máy phun thuốc dạng khói (hình 1.12) dùng trong vùng trồng cây công nghiệp, cây lâm nghiệp

Hình 1.12 Máy phun dạng khói

ðặc biệt, ñối vùng chuyên canh cây ăn quả Bắc Giang, chúng tôi ñã tiến hành ñiều tra về hiện trạng sử dụng máy phun thuốc bảo vệ thực vật ở tỉnh Bắc Giang nói chung và huyện Lục Ngạn nói riêng, số liệu ñiều tra ñược tổng hợp trong bảng 1.4

Bảng 1.4 Thống kê số lượng máy phun thuốc cho cây vải ở tỉnh Bắc Giang

Qua ñiều tra cho thấy việc phun thuốc diệt sâu bệnh cho cây vải chủ yếu

sử dụng 3 loại máy phun: loại thứ nhất là bình phun không ñộng cơ (hình 1.13), loại bình phun này có cự li phun tương ñối thấp nên thường chỉ sử dụng ñể phun cho các cây non chiều cao cây thấp Loại thứ hai là máy phun có ñộng cơ ñeo vai (hình 1.14), loại thứ ba là máy phun cải tiến từ máy bơm nước như ñã trình bày ở trên Các loại máy này chỉ sử dụng phù hợp với các cây có chiều cao cây thấp hơn

4 m, còn với một số vườn vải thiều có chiều cao cây lớn từ 4 m trở lên, việc phun thuốc bảo vệ thực vật gặp rất nhiều khó khăn

Hình 1.13 Máy phun không ñộng cơ Hình 1.14 Máy phun có ñộng cơ ñeo vai

Kết quả ñiều tra sơ bộ (bảng 1.5) cho thấy hầu hết các loại cây vải thiều ở

ñộ tuổi kinh doanh ñều có ñộ cao là lớn hơn 2,5m, bề rộng tán cây là hơn 3m, trung bình một năm cần tiến hành phun thuốc bảo vệ thực vật và phân bón lá

khoảng 7 ÷ 10 lần, nếu sử dụng các thiết bị phun hiện có thì khó có thể ñáp ứng ñược nhu cầu khi hình thành các vùng tập trung, chuyên canh cây ăn quả

Bảng 1.5 ðiều tra sơ bộ về cây vải thiều và số lần phun/năm

(m)

Bề rộng tán (m)

Số lần phun /năm

- Cây chưa trưởng thành (dưới 1,5 năm) 1,0 ÷ 2,0 1,5 ÷ 3,0 3 ÷ 5 lần

- Cây cho thu hoạch ñến 5 năm 2,0 ÷ 4,5 3,0 ÷ 5,5 7 ÷ 10 lần

- Cây trưởng thành từ 5 năm trở lên 4,5 ÷ 10 5,5 ÷ 12 7 ÷ 10 lần

Ngoài ra với ñiều kiện về bảo hộ lao ñộng ở Việt Nam như hiện nay có một thực tế ñang tồn tại là người vận hành máy phun bị mắc rất nhiều bệnh nghề nghiệp do phải thường xuyên tiếp xúc trực tiếp với thuốc phun, gây ra các ảnh hưởng xấu trưc tiếp ñến sức khỏe người lao ñộng và có di chứng tới cả thế hệ sau

Vì vậy ñể ñảm bảo ñược nhu cầu phun thuốc diệt sâu bệnh cho vườn cây

ăn quả nói chúng và cây vải nói riêng, ñồng thời góp phần bảo vệ môi trường, ñảm bảo an toàn cho người lao ñộng trong quá trình phun thuốc là một yêu cầu cấp bách hiện nay ñược ñặt ra là phải nghiên cứu thiết kế, chế tạo ra các loại máy phun phù hợp

Xuất phát từ yêu cầu trên chúng tôi ñặt ra một số yêu cầu và giải pháp như sau:

* Yêu cầu ñặt ra ñối với các thiết kế máy phun thuốc bảo vệ thực vật cho vườn cây ăn quả ở nước ta nói chúng và cây vải thiều ở Lục Ngạn - Bắc Giang nói riêng hiện nay là:

- Máy phun có năng suất và chất lượng làm việc cao, giá thành thấp và phù hợp với ñịa hình ñồi núi

- Máy có cự li phun có thể ñiều chỉnh dễ dàng, ñạt giá trị cự li phun cao tối ña khoảng 15 m;

- Nâng cao hiệu quả sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, giảm lượng thuốc sử dụng nhưng vẫn ñảm bảo hiệu quả phòng trừ sâu bệnh hại, qua ñó giảm ñược tối

ña ảnh hưởng xấu của thuốc bảo vệ thực vật với môi trường và con người;

- Giảm thiểu sự tiếp xúc trực tiếp giữa người phun thuốc và thuốc bảo vệ thực vật, nhằm tránh ñược các ảnh hưởng của thuốc với người phun

- Giá thành máy thấp phù hợp với ñiều kiện kinh tế nông hộ hiện nay

Như ñã trình bày ở trên, với vườn cây ăn quả ñể có thể phun ñược với cự

li chiều cao phun từ 3-10 m nên sử dụng loại máy phun theo nguyên lý khí thổi, ngoài ra với ñiều kiện sản xuất nông nghiệp, cũng như ñiều kiện kinh tế nông hộ

ở Việt Nam hiện nay, nên sử dụng máy phun có ñộng cơ ñeo vai, có cự li phun

có thể dễ dàng thay ñổi từ 3 - 15 m

KẾT LUẬN

Cây vải thiều là loại cây ăn quả ñược trồng với diện tích lớn nhất tại Bắc Giang (36,900 ha) Vải thiều ñược trồng ở trên những vườn, ñồi cao mật ñộ cây dày, tán rộng và cao do ñó việc phun thuốc bảo vệ thực vật cho cây gặp rất nhiều khó khăn trong quá trình di chuyển khi phun thuốc

Trong khoảng thời gian chăm sóc cho cây vải ñến lúc thu hoạch khoảng 6 ñến 8 tháng, thì số lần phải thực hiện phun thuốc cho cây là từ 7 ÷ 10 lần ðiều

ñó chứng minh rằng việc phải sử dụng ñến máy phun thuốc là rất nhiều lần Người nông dân trồng vải thiều, do tiềm lực kinh tế còn hạn chế, trình ñộ cũng còn thấp, nên việc ñể nghiên cứu, thiết kế chế tạo ra một loại máy phun bằng ñộng cơ mà có năng suất, chất lượng cộng với giá thành rẻ là một việc rất khó

Vấn ñề cơ giới hoá khâu bảo vệ thực vật cho vùng chuyên canh cây ăn quả

ñã trở nên cấp thiết ñối với người dân trồng vải thiều ở Lục Ngạn, Bắc Giang nói riêng và các vùng cây ăn quả trên cả nước nói chung Các mẫu máy phun thuốc của nước ngoài ñược chế tạo dưới dạng chuyên dùng nên giá thành còn cao khó

có thể ñưa vào ứng dụng ngay tại các vùng chuyên canh cây ăn quả trong ñiều kiện kinh tế còn khó khăn hiện nay Còn các mẫu máy ñang ñược sử dụng tại Việt Nam chưa ñáp ứng ñược yêu cầu phun với các cây có chiều cao và bề rộng tán cây lớn, cũng như chưa thỏa mãn ñược nhu cầu về năng suất, chất lượng phun, ngoài ra tính an toàn cho người sử dụng và môi trường gần như không ñược chú ý tới

Vì vậy việc chế tạo một mẫu máy phun thuốc bằng ñộng cơ nhỏ, gọn cùng với những tính năng như: tầm phun xa, ñộ tơi của thuốc ñồng ñều và ñặc biệt là giảm thiểu ñộc hại ñối với người sử dụng và môi trường, song cũng phải ñáp ứng ñược yêu cầu là phải có giá thành thấp, ñể người trồng vải giảm ñược chi phí chăm sóc cho cây vải ñang là một bài toán rất ñáng ñược quan tâm

Việc tính toán, thiết kế, chế tạo máy phun thuốc cho cây vải thiều phải ñảm bảo có ñược tính năng tốt nhất của máy Nội dung chính của ñề tài này là ñi vào tính toán, thiết kế chế tạo, khảo nghiệm ñối với máy phun thuốc cho cây vải thiều Lục Ngạn - Bắc Giang

Nhằm giải quyết ñược yêu cầu này, trong khuôn khổ luận văn thạc sỹ của mình, tôi lựa chọn nghiên cứu thiết kế chế tạo máy phun có ñộng cơ ñeo vai hoạt ñộng theo nguyên lý khí thổi, có cự li phun theo phương thẳng ñứng ñạt chiều cao

tối ña là 15 m làm nội dung nghiên cứu trong ñề tài “ Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy phun thuốc cho vùng tập trung, chuyên canh cây ăn quả ở Lục Ngạn – Bắc Giang”.

1.3 MỤC TIÊU, CÁCH TIẾP CẬN, PHƯƠNG PHÁP, ðỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

1.3.2 Cách tiếp cận

- ðiều tra cơ bản thực trạng canh tác cây vải thiều;

- Tham khảo các mẫu máy ñã có trong nước và nước ngoài, phân tích ưu nhược ñiểm của máy, lựa chọn kết cấu phù hợp nhất

1.3.3 Phương pháp nghiên cứu

- Thu thập xử lý thông tin qua tài liệu, sách báo, tạp chí, mạng Internet…

- Tham khảo ý kiến chuyên gia;

- Nghiên cứu lý thuyết tính toán thiết kế máy phun thuốc kiểu khí thổi sử dụng phù hợp với vùng tập trung chuyên canh cây ăn quả nói chung và cây vải thiều ở Lục Ngạn, Bắc Giang nói riêng;

- Sử dụng các phần mềm Ansys, Inventor, SolidWorks ñể tính toán và thiết

kế chế tạo mẫu máy phun;

- Khảo nghiệm ñánh giá mẫu máy (Theo quy trình, tiêu chuẩn ñã ban hành)

1.3.4 Phạm vi, ñối tượng nghiên cứu

Các loại máy phun thuốc cũng như yêu cầu kỹ thuật nông học ñối với công tác bảo vệ thực vật cho cây vải thiều hiện tại ở trong nước và trên ñịa bàn huyện Lục Ngạn, tỉnh Bắc Giang

1.3.5 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu tổng quan tình hình canh tác cây vải thiều và tìm hiểu về nguồn gốc, ñặc ñiểm và biện pháp phòng trừ một số loại sâu, bệnh hại hay xuất hiện trên cây vải thiều ở Lục Ngạn, Bắc Giang;

- Tình hình cơ giới hóa công tác bảo vệ thực vật cho cây ăn quả trong và ngoài nước;

- Tìm hiểu tình hình sử dụng máy phun thuốc bảo vệ thực vật trên ñịa bàn tỉnh Bắc Giang nói chúng và với vùng trồng vải thiều ở Lục Ngạn, Bắc Giang nói riêng

- Căn cứ vào hiện trạng ñã tìm hiểu, tiến hành lựa chọn loại máy phun thuốc bảo vệ thực vật có nguyên lý làm việc và giá thành phù hợp với tình hình sản xuất của vùng tập trung chuyên canh cây vải thiều Lục Ngạn

- Tính toán, thiết kế và chế tạo một số bộ phận chính của máy phun thuốc bảo vệ thực vật cho vùng chuyên canh cây ăn quả;

- Khảo nghiệm xác ñịnh một số thông số làm việc cơ bản của máy phun thuốc bảo vệ thực vật

Chương 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY PHUN

Trên cơ sở nghiên cứu tổng quan, chúng tôi lựa chọn thiết kế chế tạo máy phun thuốc bảo vệ thực vật có ñộng cơ ñeo vai, hoạt ñộng theo nguyên lý khí thổi ðể máy có thể hoạt ñộng phù hợp với vùng canh tác cây ăn quả nói chung

và cây vải thiều ở Lục Ngạn, Bắc Giang nói riêng, chúng tôi ñặt ra một số yêu cầu về thông số kỹ thuật của máy phun như sau:

- Máy có thể phun theo phương ngang xa tối ña 18 – 20 m, phun theo phương thẳng ñứng cao tối ña 14 – 17 m;

- Năng suất phun cực ñại của máy là 50 – 70 lít dung dịch / giờ;

- Máy sử dụng ñộng cơ xăng 2 thì, khởi ñộng bằng giây giật nổ

Trong máy phun thuốc bảo vệ thực vật có nhiều các chi tiết như vòi phun, quạt gió, ñộng cơ, bình chứa thuốc, thiết bị ñiều khiển ñể lắp ghép cấu thành máy phun, chúng tôi lựa chọn tính toán thiết kế một số bộ phận chính của máy như vòi phun, quạt

2.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN VÒI PHUN

Dòng thuốc phun của máy phun thuốc bảo vệ thực vật ñược xem là dòng phun rối hai pha, chúng ta hãy tìm hiểu về lý thuyết loại dòng phun này

2.1.1 Lý thuyết về dòng phun rối xoáy hai pha

Lý thuyết dòng phun rối hai pha ñã giành ñược sự quan tâm nghiên cứu của nhiều nhà khoa học lớn trên thế giới qua các thời ñại như: Abramovich, Elgobashi, Gavin, Gupta, Kolmogorov, Loisanski, Naumov, Reynolds, Shetz, Sligting, Schreiber… nhưng tới nay vẫn chưa ñược nghiên cứu một cách ñầy ñủ [16, 17, 18]

Trong những năm gần ñây cùng với sự phát triển của phương pháp số việc nghiên cứu xây dựng mô hình luồng phun rối hai pha và nhiều pha cũng ñạt ñược nhiều thành quả là tiền ñề của nhiều ñề tài nghiên cứu khoa học có giá trị

Ở Việt Nam, vấn ñề tính toán lý thuyết mô phỏng số dòng phun rối nhiều pha, nhiều thành phần ñến nay cũng vẫn còn là vấn ñề mới, ñược các nhà khoa học thuỷ khí quan tâm chưa nhiều Song, trước yêu cầu cấp thiết của thực tiễn kĩ thuật và ñời sống, ở nước ta một số nhà khoa học ñã bắt ñầu nghiên cứu nhưng chỉ ở một khía cạnh nhất ñịnh và còn rất hạn chế

Dòng phun rối hai pha ñược hình thành khi phun chất lỏng (rắn) hay khí

ra khỏi vòi phun và chảy vào môi trường chất lỏng hay khí Khi dòng tia chuyển ñộng do tính nhớt và sự mạch ñộng của vận tốc của dòng chảy rối sẽ xuất hiện các xoáy ở chỗ tiếp giáp của dòng tia với môi trường xung quanh Các xoáy này lôi cuốn một phần chất lỏng (hay khí) của môi trường theo dòng tia, ñồng thời kìm hãm chuyển ñộng của dòng tia Vì vậy, dòng tia loe rộng dần rồi phân tán vào môi trường chất lỏng (khí) bao quanh

Hiện tượng “rối tự do” xuất hiện trong các dòng chảy rối không bị giới hạn bởi các thành cứng Mặc dù chúng rất ña dạng nhưng cũng có thể phân thành các loại sau

1- Lớp biên tự do: hình thành khi 2 dòng lưu chất có vận tốc khác nhau

tiếp giáp với nhau

2- Dòng phun tự do: hình thành khi dòng lưu chất ñược phun ra từ vòi

phun có kích thước giới hạn vào môi trường ñồng chất và yên tĩnh

3- Dòng vết: hình thành khi phía sau vật rắn chuyển ñộng trong môi

trường lưu chất yên tĩnh hay sau vật rắn ñứng yên trong môi trường lưu chất chuyển ñộng

ðối tượng nghiên cứu ở ñây sẽ là dòng phun tự do, tuy vậy các kết quả nghiên cứu cũng có giá trị ñối với các trường hợp khác còn lại của dòng chảy rối

tự do

Như chúng ta ñã biết, việc nghiên cứu lý thuyết các dòng chảy rối là rất khó khăn Trong trường hợp dòng chảy rối tự do ứng suất nhớt có thể bỏ qua do giá trị của nó rất nhỏ so với ảnh hưởng của ứng suất rối Dòng phun rối tự do có các tính chất ñặc trưng sau: kích thước hình học của dòng chảy nhỏ và giá trị

gradient của vận tốc, nhiệt ñộ và nồng ñộ lưu chất theo phương vuông góc với dòng chảy (phương ngang) lớn hơn rất nhiều so với giá trị gradient của chúng theo phương dọc theo dòng chảy Các phương trình cơ bản của dòng phun rối tự

do nhận ñược từ hệ phương trình Reynold Trong hệ tọa ñộ phẳng, các phương trình liên tục, chuyển ñộng, trao ñổi nhiệt và chất có dạng sau [18]:

=

+ - nồng ñộ theo khối lượng của thành phần tạp chất

(p) trong dòng phun;

G p - khối lượng riêng của thành phần (p) trong dòng phun;

G g - khối lượng riêng của thành phần (g) trong dòng phun;

ρ - mật ñộ của hỗn hợp tạp chất trong dòng phun;

h = C p T - entanpi của tạp chất;

C p - nhiệt dung riêng của chất lỏng ở chế ñộ ñẳng áp;

T - nhiệt ñộ của chất lỏng trong dòng phun;

j = 0;1 - tương ứng với dòng phun dẹt và dòng phun tròn;

(‘) - ký hiệu thành phần rối của các ñại lượng tương ứng

Hệ phương trình (2.1) ÷ (2.4) có bẩy ẩn số: U, V, h, C, U'V', V'h' và

V'C' ðể có thể khép kín hệ trên cần thiết các biểu thức xác ñịnh ba ñại lượng

cuối Vấn ñề này có thể giải quyết ñược bằng các công thức bán thực nghiệm về ứng suất tiếp của Newton, truyền nhiệt của Fourie và trao ñổi chất của Phic U'V' t U

Trong ñó : νt - ñộ nhớt rối ñộng học của dòng chất lỏng;

Pr t - hệ số Prandtl của dòng phun rối;

Sc t - hệ số Smidth của dòng phun rối

Giá trị của các hệ số Prandtl và Smidth ñối với dòng phun rối tương ứng: Pr t

= Sc t = 0,5 ñối với dòng phun dẹt và Pr t = Sc t= 0,7 ñối với dòng phun tròn

Thay thế các biểu thức của (2.5) vào hệ phương trình (2.1) ÷ (2.4) ta nhận ñược hệ các phương trình cơ bản của dòng phun rối tự do ở dạng thuận tiện cho tính toán:

“t” dùng ñể chỉ dòng chảy rối

ðối tượng nghiên cứu trong phạm vi nghiên cứu ở ñây là dòng phun rối tròn trong hệ tọa ñộ phẳng [6, 7] Dòng phun tròn ñược phun ra từ miệng tròn Mặc dù các dòng phun ñược thực hiện trong không gian 3D nhưng do tính chất ñối xứng qua trục nên việc nghiên cứu dòng phun chỉ cần thực hiện với 2 trục tọa ñộ Ta giả thiết phân bố vận tốc tại thiết diện ñầu phun là ñều nhau