Nghiên cứu cải tiến máy cày ngầm một thân liên hợp với máy kéo cỡ 50 mã lực để rạch hàng trồng rừng tràm bông vàng

Mục tiêu cụ thể:1) Cải tiến máy cày ngầm 1 thân liên hợp với máy kéo bánh bơm có công suất 50 mã lực (cỡ lực kéo 1,4 tấn) phục vụ cho công tác rạch hàng tạo rãnh thay cho công việc cắm tiêu, giảm cường độ lao động đào hố, nâng cao năng suất đào hố thủ công.2) Cải tạo đất trồng rừng: tạo độ tơi xốp, giữ nước, chất dinh dưỡng ở hàng rạch nhằm cho cây rừng mới trồng phát triển.

LÊ THÀNH TRUNG

NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN MÁY CÀY NGẦM 1 THÂN

LIÊN HỢP VỚI MÁY KÉO CỠ 50 MÃ LỰC

ĐỂ RẠCH HÀNG TRỒNG RỪNG

TRÀM BÔNG VÀNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

ĐỒNG NAI, 2014

LÊ THÀNH TRUNG

NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN MÁY CÀY NGẦM 1 THÂN

LIÊN HỢP VỚI MÁY KÉO CỠ 50 MÃ LỰC

ĐỂ RẠCH HÀNG TRỒNG RỪNG

TRÀM BÔNG VÀNG

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ

Mã số : 60.52.01.03

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS NGUYỄN NHƯ NAM

ĐỒNG NAI - 2014

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan, đây là công trình nghiên cứu của tôi Các số liệu , kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác.

Tác giả luận văn

Lê Thành Trung

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn thạc sĩ này tôi xin chân thành cảm ơn đến:

Thầy TS Nguyễn Như Nam, Giảng viên khoa Cơ khí – Công nghệ, TrườngĐại Học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh là Giảng viên hướng dẫn đề tài Thầy đã tậntình chỉ bảo giúp đở tạo mọi điều kiện thuận lơi cho tôi trong suốt quá trình làm đềtài Qua thời gian làm việc cùng thầy, tôi đã có những kiến thức nghiên cứu khoahọc, cách nhận định đánh giá một vấn đề Đó là nền tảng cho tôi tiếp bước vữngchắc trong công tác giảng dạy của mình sau này

Thầy PGS.TS.Dương Văn Tài , Chủ nhiệm khoa Cơ điện và Công trình,Chủnhiệm Bộ môn Công nghệ và máy chuyên dùng Trường Đại Học Lâm nghiệp

Thầy PGS.TS Nguyễn Phan Thiết , Trưởng phòng Sau Đại Học, Trường ĐạiHọc Lâm Nghiệp , Quí Thầy đã tạo điều kiện và giúp đỡ cho tôi trong quá trình làmviệc và thực hiện luận văn

Ban Giám Hiệu Trường Đại học Lâm nghiệp cơ sở II, ban chủ nhiệm phòngĐào Tạo Sau Đại Học và toàn thể giảng viên giảng dạy và hướng dẫn các môn học

ở chương trình cao học tại trường tạo điều kiện thuận lợi cho tôi thực hiện luận vănnày

Xin cảm ơn quý Thầy Cô đã phản biện đề tài cho những lời nhận xét quí báu,qua những phản hồi đó tôi có thể để hoàn thiện hơn trong quá trình nghiên cứu

tác giả.

1.1 Tổng luận về cơ giới hóa trồng rừng tràm bông vàng và

cày ngầm

4

1.1.2 Tổng luận về cơ giới hóa trồng rừng và cày ngầm 5

1.2.1 Kỹ thuật trồng cây tràm bông vàng 12

VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

17

kéo 4 bánh bơm cỡ 50 mã lực để phục vụ rạch hàng trồng tràm bông vàng

3.2 Nghiên cứu máy cày ngầm 1 thân CN – 1 cải tiến liên hợp

với máy kéo cỡ 50 mã lực rạch hàng tạo rãnh bằng

25

phương pháp quy hoạch thực nghiệm

3.2.2 Quy hoạch thực nghiệm theo phương án bậc I 28

3.2.3 Quy hoạch thực nghiệm theo phương án bậc II 34

3.3 Nghiên cứu tối ưu hóa liên hợp máy kéo MTZ – 50 và cày

ngầm 1 thân CN – 1 dùng tạo rãnh ngầm trồng tràm bông vàng và cải tạo đất

49

3.3.1 Khái niệm thông số tối ưu và chỉ tiêu tối ưu 49

3.3.2 Kết quả xác định các thông số tối ưu hóa đơn mục tiêu 49

3.3.3 Kết quả xác định các thông số tối ưu hóa đa mục tiêu theo

phương pháp trọng số

52

3.3.4 Kết quả thực nghiệm kiểm định tại miền tối ưu 54

P 1.2 Kết quả xử lý số liệu cho hàm độ phá vỡ đất theo chiều

ngang ở độ cày sâu 30 cm

62

P.1.2.1 Kết quả phân tích phương sai hàm độ phá vỡ đất theo

chiều ngang ở độ cày sâu 30 cm y 1 (cm) khi không có số hạng chéo dạng mã hóa

62

P.1.2.2 Kết quả phân tích phương sai hàm độ phá vỡ đất theo

chiều ngang ở độ cày sâu 30 cm y 1 (cm) khi có số hạng chéo dạng mã hóa

63

P.1.3 Kết quả xử lý số liệu hàm chi phí nhiên liệu cày ngầm g NL

P.1.3.1 Kết quả phân tích phương sai hàm chi phí nhiên liệu cày

ngầm y 2 (l/ha) khi không có số hạng chéo dạng mã hóa 64 P.1.3.2 Kết quả phân tích phương sai hàm chi phí nhiên liệu cày

ngầm y 2 (l/ha) khi có số hạng chéo dạng mã hóa

64

P.1.3.3 Kết quả xác định mô hình đa thức bậc I của hàm chi phí

nhiên liệu cày ngầm y 2 (l/ha) có số hạng chéo dạng mã hóa

65

P.2.2 Kết quả xử lý số liệu cho hàm độ phá vỡ đất theo chiều

P.2.2.1 Kết quả phân tích phương sai hàm độ phá vỡ đất theo

chiều ngang ở độ cày sâu 30 cm y 1 (cm) dạng mã hóa lần I 66

P.2.2.2 Kết quả phân tích phương sai hàm độ phá vỡ đất theo

chiều ngang ở độ cày sâu 30 cm y 1 (cm) dạng mã hóa lần II 67 P.2.2.3 Kết quả tính toán hệ số hồi quy hàm độ phá vỡ đất theo

chiều ngang ở độ cày sâu 30 cm y 1 (cm) dạng mã hóa 67 P.2.2.4 Kết quả tính toán hệ số hồi quy hàm độ phá vỡ đất theo

chiều ngang ở độ cày sâu 30 cm Bt (cm) dạng thực 68

P.2.3 Kết quả xử lý số liệu cho hàm chi phí nhiên liệu cày ngầm

y 2 (l/ha)

68

P.2.3.1 Kết quả phân tích phương sai hàm hàm chi phí nhiên liệu

cày ngầm y 2 (l/ha) dạng mã hóa lần I

P.3.1.1 Kết quả tính toán tối ưu hóa hàm y1 (hay Bt) 70

P.3.1.2 Kết quả tính toán tối ưu hóa hàm y2 (hay g NL ) 70

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỬ VIẾT TẮT

L Độ lớn của biến dạng đất phía trước mũi nêm (cày ngầm) m

-n0 Số lượng thí nghiệm tại tâm phương án trong quy hoạch thực

A Độ lớn của biến dạng đất phía bên mũi nêm (cày ngầm) M

Bt (Hàm) độ phá vỡ đất theo chiều ngang ở độ cày sâu 30 cm Cm

y1 Hàm độ phá vỡ đất theo chiều ngang ở độ cày sâu 30 cm dạng

y2 Hàm chi phí nhiên liệu cày ngầm rạch hàng dạng mã hóa l/ha

-11, 22 Các số đặc trưng chính tắc của bề mặt bậc II

-1; 2 Các trọng số hay thông số điều khiển tối ưu

-DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3.1 Ma trận thí nghiệm theo phương án bậc I. 29Bảng 3.2 Miền thực nghiệm theo phương án thực nghiệm bậc I. 30Bảng 3.3 Kết quả thực nghiệm theo quy hoạch thực nghiệm bậc I. 30Bảng 3.4 Ma trận thí nghiệm theo phương án bậc II. 35Bảng 3.5 Miền thực nghiệm theo phương án thực nghiệm bậc II. 36Bảng 3.6 Kết quả thực nghiệm theo quy hoạch thực nghiệm bậc II. 36Bảng 3.7 Kết quả nhận dạng các đồ thị của hàm y1 (bề mặt đáp ứng). 43Bảng 3.8 Kết quả nhận dạng các đồ thị của hàm y2 (bề mặt đáp ứng). 48Bảng 3.9 Kết quả thí nghiệm tại chế độ làm việc tối ưu. 55

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 3.2 Biểu đồ mức độ ảnh hưởng của các hệ số hồi quy đến hàm

mức độ phá vỡ đất theo chiều ngang ở độ sâu cày 30 cm y1

dạng mã hóa

40

Hình 3.3 Biểu đồ mức độ ảnh hưởng của các hệ số hồi quy đến hàm

mức độ phá vỡ đất theo chiều ngang ở độ sâu cày 30 cm Bt dạng thực

40

Hình 3.4 Đồ thị quan hệ Bt – v – b ở dạng không gian 3 chiều 41Hình 3.5 Đồ thị quan hệ Bt – v – b ở dạng phẳng 41Hình 3.6 Đồ thị quan hệ Bt – v – a ở dạng không gian 3 chiều 42Hình 3.7 Đồ thị quan hệ Bt – v – a ở dạng phẳng 42Hình 3.8 Đồ thị quan hệ Bt – b – a ở dạng không gian 3 chiều 42Hình 3.9 Đồ thị quan hệ Bt – b – a ở dạng phẳng 42Hình 3.10 Biểu đồ mức độ ảnh hưởng của các hệ số hồi quy đến chi

phí nhiên liệu cày ngầm y2 dạng mã hóa 44Hình 3.11 Biểu đồ mức độ ảnh hưởng của các hệ số hồi quy đến chi

phí nhiên liệu cày ngầm gNL dạng thực

44

Hình 3.12 Đồ thị quan hệ gNL – v – b ở dạng không gian 3 chiều 46Hình 3.13 Đồ thị quan hệ gNL – v – b ở dạng phẳng 46Hình 3.14 Đồ thị quan hệ gNL – v – a ở dạng không gian 3 chiều 46Hình 3.15 Đồ thị quan hệ gNL – v – a ở dạng phẳng 46Hình 3.16 Đồ thị quan hệ gNL – b – a ở dạng không gian 3 chiều 46Hình 3.17 Đồ thị quan hệ gNL – b – a ở dạng phẳng 46Hình P.1 Chuẩn bị máy trước khi khảo nghiệm 73Hình P.2 Lắp cày ngầm vào máy kéo MTZ – 50 để khảo nghiệm 74Hình P.3 Khảo nghiệm liên hợp máy cày ngầm rạch hàng trồng tràm

bông vàng

74

MỞ ĐẦU

Cây tràm bông vàng hay keo lá tràm là cây được du nhập vào nước ta khoảngthập niên 1960 – 1970 Với khả năng thích nghi tốt trong điều kiện khí hậu, đất đaicủa nước ta, cho năng suất và sản lượng lớn, thời gian khai thác nhanh và giá trịthương phẩm cao, nên loại cây này nhanh chóng được chọn làm đối tượng trồngrừng phủ xanh đất trắng, đồi trọc, những rừng nguyên sinh bị khai thác triệt đểkhông có khả năng tái sinh Cây tràm bông vàng có thể gặp trên mọi miền của Đấtnước, nhưng nhiều hơn cả vẫn là các tỉnh Phía Nam, gần với Indonexia nơi quêhương bản địa của nó hơn Khác với cây cao su cũng là loại cây trồng thành rừng(vườn cao su), con người sống dưới tán rừng tràm bông vàng được cải tạo về sứckhỏe nhờ cây rừng tạo khí hậu phù hợp với sức khỏe của con người Trong rừngtràm bông vàng có nhiều chi thú về hội tụ, nhưng ở rừng cao su rất khó bắt gặp bất

kỳ loài thú hay chim muông nào bay đến Đây cũng là ưu thế khi trồng rừng tràmbông vàng để cải tạo khí hậu Cây tràm bông vàng được trồng với mật độ dày hơnnên góp phần không nhỏ cho việc giữ đất trống lại xói mòn, hạn chế sự tàn phá củamưa và lũ cuốn

Trước tình hình rừng nguyên sinh ngày càng bị thu hẹp do khai thác bừa bãicủa con người, do tình trạng quản lý yếu kém, diện tích che phủ của rừng ở nước tangày càng giảm Việt Nam trở thành quốc gia có diện tích rừng che phủ thấp nhấttrong khu vực và loại thấp nhất ở châu Á Đây cũng là nguyên nhân gây lụt lội, lũcuốn làm thiết hại không nhỏ đến đời sống vật chất, tính mạng, tài sản của ngườidân , đến hoạt động sản xuất kinh doanh, đến nền kinh tế Đất nước Đây cũng lànguyên nhân góp phần làm biến đổi khí hậu theo chiều xấu đối với hoạt động sốngcủa con người Để trả lại màu xanh cho Đất nước, Chính phủ đã có chương trìnhtrồng mới rừng không chỉ phục vụ tạo mảng xanh cho mặt đất mà còn là nguồncung cấp có kế hoạch nguyên liệu cho các ngành công nghiệp giấy, bột giấy, vándăm, nội thất, trang trí,… Trong chương trình này thì tràm bông vàng là một trong

những cây chọn làm rừng trồng chủ lực nhờ ưu thế năng suất cao, góp phần cải tạođất, dễ trồng, dễ sinh trưởng và phát triển, công tác giống đơn giản.

Trồng rừng công nghiệp với khoảng cách hàng hay cây trên hàng được tiêuchuẩn hóa nhằm có thể cơ giới hóa cho các khâu chăm sóc, phòng chống cháy rừng,tạo điều kiện cho cây trồng mọc và phát triển tốt nhất Trong trồng rừng thì công táccắm tiêu và đào lỗ là công việc tốn nhiều công lao động và vất vả nhất Khác vớicanh tác cây ăn quả hay cây trồng cạn, trồng rừng nói chung và tràm bông vàng nóiriêng có mật độ cao hơn nhiều, nên chi phí công lao động cũng lớn hơn nhiều lần sovới các loại cây trồng khác Trong canh tác, nếu đào lỗ đúng kỹ thuật cũng gópphần giúp cây sinh trường và phát triển tốt Vì vậy công tác đào lỗ trồng thành rừngtràm bông vàng mang theo kiểu công nghiệp có vai trò cực kỳ quan trọng

Cho đến nay, việc cơ giới hóa trồng trong rừng vẫn hoàn toàn mang tính thủcông dựa vào sức người và các công cụ lao động giản đơn như cuốc, xẻng, nên chonăng suất thấp Để trồng rừng mang tính công nghiệp phải cần thiết cắm tiêu lỗ đểđào cũng là gia tăng chi phí trồng Vì vậy nghiên cứu giảm nhẹ cường độ lao độngcho người trồng, tăng năng suất, hạ giá thành trồng hay đào lỗ trồng cây tràm bôngvàng có tính cấp thiết và tính thời sự cao

Được sự chấp thuận của khoa Sau đại học, Ban Giám hiệu trường đại họcLâm nghiệp Hà Nội và dưới sự hướng dẫn của TS Nguyễn Như Nam, tôi xin thựchiện đề tài:

“Nghiên cứu cải tiến máy cày ngầm một thân liên hợp với máy kéo cỡ 50

mã lực để rạch hàng trồng rừng tràm bông vàng”

Mục tiêu tổng quát:

Góp phần cơ giới hóa trồng rừng tràm bông vàng theo hướng nâng cao năngsuất, hiệu quả, chất lượng trồng, tạo điều kiện sản xuất cơ giới hóa cho các khâuchăm sóc và thu hoạch sau này

Mục tiêu cụ thể:

1) Cải tiến máy cày ngầm 1 thân liên hợp với máy kéo bánh bơm có công suất 50

mã lực (cỡ lực kéo 1,4 tấn) phục vụ cho công tác rạch hàng tạo rãnh thay cho côngviệc cắm tiêu, giảm cường độ lao động đào hố, nâng cao năng suất đào hố thủ công.2) Cải tạo đất trồng rừng: tạo độ tơi xốp, giữ nước, chất dinh dưỡng ở hàng rạchnhằm cho cây rừng mới trồng phát triển

Nội dung nghiên cứu đề tài:

Nội dung nghiên cứu đề tài gồm:

+ Nghiên cứu cải tiến máy cày ngầm 1 thân CN – 1 liên hợp với các loại máy kéo

có cỡ lực kéo 1,4 tấn phục vụ công tác thực nghiệm theo hướng rạch hàng tạo rãnhthay cho công việc cắm tiêu, giảm cường độ lao động đào hố, nâng cao năng suấtđào hố thủ công.;

+ Khảo nghiệm xác định các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật và tính toán đánh giá hiệu quảkinh tế sử dụng máy cày ngầm CN – 1 vào trồng rừng tràm bông vàng

Tính mới của đề tài:

+ Máy cày ngầm 1 thân CN – 1 được nghiên cứu với chức năng mới là rạch tiêuđịnh lỗ và làm tơi đất tại vị trí đào để làm lỗ giảm cường độ lao động cho người đào

lỗ, tăng năng suất lao động

+ Góp phần cải tạo đất trồng rừng

Tính khoa học của đề tài:

Đề tài phát triển các vấn đề khoa học mới cả về lý luận và thực tiễn trongviệc cơ giới hóa trồng rừng

Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:

Đề tài góp phần cơ giới hóa trồng rừng theo hướng nâng cao hiệu quả kinh

tế, kỹ thuật

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. Tổng luận về cơ giới hóa trồng rừng tràm bông vàng và cày ngầm

1.1.1 Tổng luận về cây tràm bông vàng

Cây tràm bông vàng (hình 1.1) còn có tên là cây keo lá tràm có danh pháp

khoa học là Acacia auriculiformis là một loài cây thuộc chi Acacia Loài này trong tiếng Việt còn có tên gọi khác là keo lưỡi liềm, tên này được sử dụng nhiều khi loài

này mới nhập nội vào Việt Nam (thập kỷ 1960-1970), sau này người ta sử dụngrộng rãi tên gọi tràm bông vàng Cây tràm bông vàng được phân bố tự nhiên ở vùngIndonesia và Papua New Guinea Hiện tại được trồng rộng rãi tại nhiều quốc gia ởvùng nhiệt đới

so với gôm Ả Rập (lấy từ Acacia senegal hay Acacia seyal) Loài cây này cũng

được thổ dân Australia dùng làm thuốc giảm đau Các chất chiết ra từ gỗ lõi của keo

lá tràm có tác dụng chống nấm làm hỏng gỗ

Keo lá tràm là loài cây thuộc họ Đậu, ở rễ có nốt sần ký sinh chứa vi khuẩnnốt rễ có tác dụng tổng hợp đạm tự do, cải tạo môi trường đất, khối lượng vật rơirụng của keo lá tràm hàng năm cũng rất cao, cây keo lá tràm thường được dùngnhiều trong cải tạo đất sản xuất lâm nghiệp Đặc điểm sinh trưởng của loài này khánhanh và thích nghi rộng, nên keo lá tràm nhanh chóng trở thành loài cây đượctrồng phủ xanh đất trống đồi trọc và cho nguyên liệu bột giấy ở nước ta.

Cây tràm bông vàng có thể được trồng làm cây phù trợ cây bản địa, chịubóng Như nó có thể trồng hỗn giao theo hàng với cây bản địa lá rộng Trám trắng,

Dẻ đỏ , hoặc bố trí trồng xen giữa các hàng của cây lá rộng

Cây tràm bông vàng cũng có thể trồng làm cây "đến trước" để sau đó trồngcây bản địa Như trồng trên diện rộng hoặc hỗn giao với Thông theo đám, sau 2-3năm trồng cây bản địa lá rộng dưới tán hoặc trong các đám hỗn giao Keo với Thông

bố trí theo hàng như trồng Thông

Cự li mật độ trồng ban đầu đối với trồng làm cây phù trợ cây bản địa lá rộng

1.1.2 Tổng luận về cơ giới hóa trồng rừng và cày ngầm

1.1.2.1 Tổng luận về cơ giới hóa trồng rừng

Ở các nước phát triển, công việc trồng rừng đều được cơ giới hóa bằng cácmáy móc chuyên dùng

Ở Việt Nam, trước năm 1980, công tác trồng rừng chủ yếu bằng lao động thủcông với công cụ cầm tay như công cụ khoan hố bằng sức người, dao, cuốc, xẻng,

… Vì vậy năng suất lao động thấp, giá thành trồng rừng cao, không hoàn thành mụctiêu của Đảng và Chính phủ trong giai đoạn này về kế hoạch trồng rừng Đồng thờichất lượng trồng rừng kém ngay từ khâu chuẩn bị đất trồng, đào hố, trồng và chămsóc làm cho tỉ lệ cây trồng sống thấp, khó khăn cho việc sử dụng cơ giới cho cáckhâu chăm sóc và khai thác sau này Cuối giai đoạn 1980, cây tràm bông vàng bắtđầu được đưa vào trồng diện rộng ở nước ta nhằm phủ xanh đất trống, đồi trọc vìkhả năng phát triển rất nhanh, cho năng suất, sản lượng khai thác rất cao hơn nhiềuloại cây rừng khác Thời gian này nhiều lâm trường quốc doanh được thành lập vớimục đích trồng cây làm nguyên liệu giấy như Lâm trường nguyên liệu giấy Trị An(Đồng Nai), Chiến Thắng (Bà Rịa – Vũng Tàu),…

Trước nhu cầu của thực tế trồng rừng (trong đó có cây tràm bông vàng là câyrừng trồng chủ lực của nước ta), năm 1987 Bộ Lâm nghiệp ( nay là Bộ Nông nghiệp

và Phát triển Nông Thôn) đã giao Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam và TS.Nguyễn Thanh Quế chủ trì thực hiện đề tài cấp Bộ Nông nghiệp “Nghiên cứu xâydựng và áp dụng các biện pháp kỹ thuật công cụ và cơ giới hóa dùng trong lâmnghiệp trên một số đất trống đồi núi trọc chủ yếu” mã số NN078 Đề tài đượcnghiệm thu vào tháng 01/1990 Nội dung nghiên cứu của đề tài là nghiên cứu cácđặc tính cơ lý của đất trống đồi núi trọc làm cơ sở đánh giá các biện pháp làm đấtkhác nhau như xử lý thực bì, cày ngầm, làm bậc thang bằng máy ủi trên đất dốc.Đồng thời nghiên cứu khảo nghiệm một số máy làm đất như cày ngầm CNS70KT

và CNS70KV, cày giữa hàng CTC.6.35 để làm cơ sở xây dựng quy trình làm đất cơgiới bằng động lực cho vùng đất Tây Nguyên Như vậy cày ngầm tham gia vào canhtác trồng rừng tràm bông vàng với vai trò làm đất Phương pháp làm đất trồng rừngcủa tác giả Nguyễn Thanh Quế đề xuất tương đồng với các kết quả nghiên cứu tại

Mỹ thuộc thập niên 1960 - 1970 Phương pháp làm đất này thuộc phương pháp làmđất tối thiểu, thay thế phương pháp làm đất cổ truyền cày lật úp bằng xới không lật.Kết quả thí nghiệm cho thấy xới không lật so với cày trụ giảm chi phí lao động

50 %, giảm chi phí trực tiếp sản xuất 35 % Giảm chi phí sản xuất cho khâu làm đất

cỏ tại các sân bay trước giải phóng Một điều ghi nhận, các máy phát cỏ và máy làmđất còn sử dụng ở khâu chăm sóc như phát cỏ và cày úp diệt cỏ giữa băng trồng.Tuy nhiên hố trồng cây chàm bông vàng vẫn là đo dạc cắm tiêu từng hố đào và đàobằng công cụ thủ công

Dựa trên các kết quả nghiên cứu khoa học của các đề tài, dự án và theo dõiquá trình canh tác rừng trồng trong đó có khâu trồng, ngày 26/02/1990, Bộ Lâmnghiệp đã ra quyết định Số: 112-LS/CNR , ban hành quy phạm kỹ thuật trồng rừng.Trong đó điều 16 và điều 17 của quyết định này nêu rõ:

 Điều 16:

Làm đất cuốc hố thì:

- Cuốc hố theo đường đồng mức, trên băng theo hình nanh sấu

- Kích thước hố 30 x 30 x 30cm Có điều kiện thì 40 x 40 x 40cm

- Lấp hố trước khi trồng 15 - 20 ngày Dùng lớp đất mặt trộn đều với đất quanhthành hố, lấp đầy miệng hố

- Dùng cuốc trộn lại đất trong hố cho đều, sau đó lấy thêm đất đắp dần vào hố.

- Dùng cuốc đào một lỗ nhỏ đủ để đặt bầu ngang mặt hố giữ cho cây ngang thẳng, lấp đất dần và lèn chặt quanh bầu

Năm 2006, Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam tiếp tục triển khai đề tàinghiên cứu khoa học cấp Bộ Nông nghiệp mang mã số VI24 – 277 “Nghiên cứu lựachọn thiết bị và hoàn thiện công nghệ sử dụng cơ giới để phục vụ trồng rừng thâmcanh trên một số vùng kinh tế Lâm nghiệp trọng điểm” do ThS Đoàn Văn Thu làmchủ nhiệm Đề tài triển khai trong thời gian khá dài từ 1/1/2006 đến 31/12/2010, trảikhắp các vùng Lâm nghiệp trọng điểm của Đất nước là Tây Bắc, Trung Tâm, TâyNguyên, Đông Nam Bộ Mục tiêu của đề tài VI24 – 27 là nâng cao năng suất, chấtlượng rừng trồng, giảm giá thành sản phẩm, cải tạo, nâng cao hiệu quả sử dụng và

sử dụng bền vững đất trồng rừng, nâng cao tỷ lệ cơ giới hoá trong sản xuất lâmnghiệp, lựa chọn được hệ thống thiết bị cơ giới làm đất và chăm sóc Phương phápnghiên cứu của đề tài là điều tra khảo sát, lựa chọn thiết bị, xây dựng mô hình thửnghiệm, đánh giá hiệu quả và đưa ra quy trình công nghệ thích hợp Kết quả nghiêncứu của đề tài VI – 27 là :

+ Nghiên cứu xác định được các yếu tố về đặc điểm địa hình, đất đai, thực bì, khíhậu thuỷ văn và ảnh hưởng của nó tới khâu cơ giới hóa làm đất trồng, chăm sócrừng trồng tại (vùng núi phía Bắc, Tây Nguyên, Đông Nam Bộ)

+ Xác định được yêu cầu kỹ thuật khâu cơ giới hoá làm đất trồng, chăm sóc rừng và

cơ cấu loài cây trồng rừng chủ yếu như Keo (cây tràm bông vàng), Bạch đàn,Thông

+ Xác định và lựa chọn sơ bộ được các loại thiết bị và giải pháp công nghệ phù hợp

đã và đang sử dụng trong việc cơ giới hoá trồng và chăm sóc rừng tại vùng nghiêncứu

+ Tìm hiều về thiết bị và kỹ thuật cơ giới trồng rừng tại Trung Quốc làm cơ sở khoahọc để nghiên cứu áp dụng vào điều kiện sản xuất ở nước ta

+ Nghiên cứu thiết kế cải tiến máy cày ngầm làm đất trồng rừng và đã chế tạo 3mẫu cày ngầm cải tiến

+ Đã tiến hành khảo nghiệm cày ngầm cải tiến tại vùng núi phía bắc và xác định cácchỉ tiêu kinh tế kỹ thuật, năng suất làm việc, chi phí nhiên liệu, chất lượng làm đất,các hệ số thực nghiệm như k0 (hệ số cản của cày)…

Cho đến thời điểm này thì cày ngầm sử dụng trong cơ giới hóa trồng rừngvẫn chỉ dừng lại ở các khâu làm đất hoặc chăm sóc Do cày ngầm phục vụ khâu làmđất không phải là cày ngầm rà rễ trong khai hoang, nên độ bền của các cày nàythường rất thấp, khả năng cày sâu đất thường dưới 40 cm, chủ yếu độ sâu cày từ

20 – 25 cm Không chỉ cày ngầm sâu mà các cày ngầm này còn tham gia lật đấtmột phần Do đất rừng có nhiều rễ cây không qua khâu rà rễ, các cày ngầm thường

là loại cày ngầm có cánh dùng trong làm đất không lật nên dễ sinh ra hỏng hóc các

bộ phận làm việc như làm cong, làm gãy trụ cày, lưỡi cày

Việc dùng máy khoan hố trồng cây cũng được áp dụng thử nghiệm, nhưngkhông mang lại hiệu quả kinh tế, kỹ thuật Lý do chính là năng suất máy rất thấp

1.1.2.2 Tổng luận về máy cày ngầm

Máy cày ngầm được nhập vào Miền Nam (Việt Nam) năm 1971 với mụcđích phục vụ giảng dạy cho sinh viên ngành Công Thôn của Học viện Nông Lâm

Súc (nay là trường đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh) với hai loại càyngầm 1 thân (do Mỹ sản xuất) và cày ngầm 2 thân (do Pháp sản xuất) Các loại càyngầm này đều là loại cày ngầm loại lưỡi có dạng nêm phẳng đơn giản không cánhdùng cải tạo đồng ruộng bị chai cứng như đồng cỏ phục vụ chăn nuôi đại gia súcdạng thả tự do Năm 1983, TS Nguyễn Như Nam cùng các cộng sự đã thử nghiệmhai máy cày ngầm này vào phục hóa đồng cỏ chăn thả của Trung tâm nghiên cứutrâu sữa Sông Bé (nay là Trung tâm nghiên cứu Gia súc lớn thuộc Viện khoa học kỹthuật Nông nghiệp Miền Nam nằm ở xã Lai Hưng, Huyện Bến Cát Tỉnh BìnhDương) Kết quả khảo nghiệm cho thấy quá trình làm việc cả hai cày ngầm này cho

độ sâu cày lớn nhất đạt 42 cm, tạo các rãnh ngầm không lật đất theo đường rạch màkhông xới được toàn bộ mặt đồng Các máy cày ngầm được khảo nghiệm liên hợpvới máy kéo Renault – 551 (do Pháp sản xuất) làm việc với mức tải thấp, khi gặpphải rễ cây lớn hoặc bị cắt đứt, hoặc làm máy kéo bị dừng lại ( có thể chết máy) màkhông làm hư hại đến cày ngầm Kể cả khi gặp đá ngầm thì trở lực tác động lênmáy chỉ làm liên hợp máy phải dừng lại vì công suất kéo của máy kéo không đủlớn Đặc biệt là ở loại cày ngầm 2 thân do Pháp sản xuất, trụ cày ngầm tự xoay dođứt bu lông an toàn Ở cày ngầm 1 thân, nhờ cấu tạo trụ cày ngầm dạng tấm dàykiểu dầm bền đều, nên có độ bền, độ cứng vững máy cao Khả năng làm các càyngầm không xuống sâu hơn được là do giới hạn hình động học của cơ cấu nâng hạdạng cơ cấu 4 khâu bản lề Đây cũng là nhược điểm nếu đưa cày ngầm này vào rạchhàng trồng tràm bông vàng mà cần phải thiết kế lại

Vào cuối thập niên 1970, PGS.TS Đoàn Văn Điện đã nghiên cứu thành côngmáy cày không lật đất dạng lưỡi cày ngầm có cánh CANN4 – 2,1 để làm đất trồnglúa và trồng thơm (dứa) Máy cày không lật đất này đã được triển khai thành côngtrên các vùng đất lúa thuộc xã Tân Tạo huyện Bình Chánh Thành phố Hồ Chí Minh,nông trường (trồng thơm) Phạm Văn Hai, Lê Minh Xuân (Thành phố Hồ ChíMinh) Đối với đất trồng lúa độ cày sâu làm việc dưới 20 cm, còn đất trồng thơm độsâu cày có thể đạt tới 30 cm Ưu điểm của loại cày này là cho chi phí nhiên liệu rấtthấp và độ bằng phẳng mặt đồng cao, thích hợp cho canh tác các cây trồng cạn vùng

đất phèn Do tác giả chuyển sang công tác quản lý nên các nghiên cứu không còntiếp tục

Hình 1.2 trình bày cấu tạo máy cày ngầm Tây Ban Nha do công ty Cổ phần A74 (Bộ Công Thương) chế tạo chép mẫu của nước ngoài (Tây Ban Nha) Máy thuộc sản phẩm đă được thương mại hoá Khung máy có dạng hộp được chế tạo từ thép tấm dầy 8 mm Khoảng cách các trụ xới sâu là 430 mm, không

có thể điều chỉnh được Máy có 5 trụ xới sâu làm bằng thép tấm dầy 40 mm, có phay cạnh sắc về phía sống trụ Lưỡi xới lắp dạng khớp hộp có bề rộng làm việc là 75 mm, dầy 20 mm, dài 220 mm, góc nghiêng  = 35 0 Khối lượng một trụ xới sâu là 55 kg Khối lượng tổng cộng toàn dàn xới sâu là 750 kg Cày ngầm Tây Ban Nha sử dụng chủ yếu cày ngầm làm đất không lật trên vùng đất thuộc phục vụ chuyên canh cho cây mía Độ cày sâu tối đa 42 cm Máy được thiết kế liên hợp với máy kéo DT – 75 khi sử dụng cả 5 thân cày, MTZ – 892, MTZ – 80 và MTZ – 50

ngầm Tây Ban Nha

Ở các tỉnh Phía Bắc như Thanh Hóa, Nghệ An,… nhiều cơ sở cơ khí nhỏthuộc xã phường đã chép mẫu và thiết kế chế tạo đơn giản hơn phục vụ tại các vùngchuyên canh mía loại máy cày ngầm này để cày đất lượt đầu

Vào cuối thập niên 1980, các Viện Cơ Điện Nông nghiệp và Viện Khoa họcLâm nghiệp đều có những công bố bước đầu về các máy cày ngầm không cánhphục vụ làm đất trồng mía hoặc làm đất trồng rừng như XS – 1,2 (Viện Cơ Điện

Nông nghiệp), CNS70KT và CNS70KV (Viện Khoa học Lâm nghiệp) Tất cả cácmẫu này đều được thiết kế chép mẫu tương tự với máy cày ngầm phục vụ làm đấtcho mía 1LD – 440, 1LD – 30, 1LD – 350 do Trung Quốc sản xuất So với càyngầm Tây Ban Nha, thì các máy cày ngầm này có khối lượng nhỏ hơn, thích hợp đểliên hợp với các loại máy kéo bánh bơm có khả năng di động cao Đồng thời các trụcày đều có thể dễ dàng điều chỉnh khoảng cách.

Cho đến thời điểm thực hiện đề tài chưa thấy có các công bố về việc sử dụngloại máy cày ngầm không cánh phục vụ rạch hàng cho công tác đào lỗ trồng rừngnói chung và trồng tràm bông vàng nói riêng

rãnh trồng tràm bông vàng

1.2.1 Kỹ thuật trồng cây tràm bông vàng

1.2.1.1 Chuẩn bị đất trồng

Nơi thực bì thưa thớt, đất trống trảng cỏ không cần xử lý thực bì Nơi có thực

bì rậm rạp nhiều tế guột thì xử lý thực bì cục bộ theo băng chừa băng chặt songsong với đường đồng mức Băng chặt rộng 2m, băng chừa rộng 1m Cự ly giữa cáchàng: 3m Trong băng chặt phải phát dọn hết cỏ dại cây bụi, với loài cây có khảnăng tái sính phải cuốc lật gốc ra ngoài băng chừa Công việc xử lý thực bì gồm cósan ủi thực bì, gốc cây, gò mối, đốt dọn Sau đó tiến hành cày bằng máy cày phálâm 3 chảo hay cày ngầm rồi dùng cày 7 chảo để đạt độ tơi của đất Công việcchuẩn bị đầt trồng phải hoàn thành trước khi trồng rừng 1 - 2 tháng

1.2.1.2 Thiết kế mật độ trồng

Thiết kế trồng rừng: tùy theo mục đích trồng mà có mật độ trồng khác nhau( 1.100 cây/ha, 1.650 cây/ha hoặc 2.200cây/ha) Thông thường thì trồng rừng vớimật độ 1.650 cây/ha; thiết kế theo kích thước: 3mx2m ( hàng cách hàng 3m, câycách cây 2m) để sau này dễ cơ giới hóa trong khâu chăm sóc và phòng chống cháyrừng

1.2.1.3 Đào hố và bón phân

Hồ được đào theo quy cách hố: Kích thước hố đào 30 cm x 30cm x 30cm ,nếu có điều kiện thì đào hố 40x40x40cm Hố bố trí so le hình nanh sấu giữa cáchàng Khi cuốc để riêng phần đất tốt đất đen tơi xốp ra một bên Thời gian cuốc hốphải hoàn thành trước lúc trồng rừng từ 1 - 2 tháng.

Phân bón lót N:P:K = 5:10:3 trộn đều với phân vi sinh hữu cơ theo tỷ lệ 1:1.Mỗi cây bón 60g Trộn phân đều dưới đáy hố với lớp đất mặt và vun đất theo hìnhmui rùa

1.2.1.4 Trồng cây

Trồng cây vào những ngày có mưa nhỏ hoặc râm mát Tránh trồng vàonhững lúc trưa nóng hoặc có gió mùa Đông bắc Nếu địa hình đồi dốc thì trình tựtrồng từ đỉnh xuống chân đồi

Trước khi bỏ cây xuống hố cần phải xé túi bầu Cho cây vào hố, giữ câythẳng đứng, sau đó lấp đất, cách mặt đất từ 3 – 4 cm, dùng tay ấn chặt vào gốc cây

1.2.2 Lý thuyết tính toán cày ngầm

1.2.2.1 Tính toán thiết kế lưỡi cày ngầm

Lưỡi cày ngầm dạng nêm đơn giản Chiều dài lưỡi chọn theo chiều sâu làmđất, tham khảo các máy cày ngầm l = 200  350 mm Bề rộng lưỡi b, theo PGS.TSĐoàn Văn Điện [3] (1983), b được chọn trong khoảng: b = 40  80 mm Bề dầylưỡi được thiết kế trên cơ sở đảm bảo độ bền (không bị biến dạng khi làm việc)

Việc tính bền có thể coi lưỡi là một ngàm công sơn với chiều dài của ngàmbằng khoảng cách từ mũi lưỡi tới mũi của thân Mặt cắt nguy hiểm tại mũi thân.Các lực tác động lên lưỡi gồm lực cản của đất cày ở mỗi thân cày, lực pháp tuyến,lực ma sát

Vật liệu làm lưỡi: Để thoả măn các yêu cầu về độ bền, lưỡi được thiết kếbằng vật liệu 65 

Kiểm tra bề rộng b thông qua mức độ làm tơi đất (độ lớn của biến dạng đất)theo hình 1.3

Độ lớn của biến dạng đất phía trước mũi nêm phụ thuộc vào độ sâu cày đượctính theo công thức:

L = a.tg ( + ) (1.1)Trong đó: a – độ cày sâu, m;

 – góc ma sát của đất với sắt ở độ ẩm cày;

b – bề rộng của lưỡi cày ngầm, m

Hình 1.3 Sơ đồ tính toán lưỡi cày ngầm.

Tính toán khoảng cách vết hai hàng lưỡi kề nhau:

Tính toán số lượng thân cày và bố trí thân cày (khi làm đất):

Số lượng thân cày ngầm phụ thuộc vào lực kéo của nguồn động lực Tùytheo độ cày sâu mà lực cản đặt trên mỗi thân cày từ 350  600 KG

1.2.2.2 Tính toán thiết kế trụ cày

Xác định chiều cao trụ: Chiều cao trụ cày từ mũi cày đến khung H phụ thuộcvào độ cày sâu a H được tính ứng với chiều sâu cao nhất bằng mà cày có khả năngđạt được:

H = amax + (100 ÷ 200) , mm ; (1.4)

Bề dầy và chiều rộng trụ : Chọn bề dầy trụ cày và bề rộng trụ cày được tínhtoán thiết kế bảo đảm độ bền cho trụ trong trường hợp tải trọng lớn nhất lấy chínhbằng lực kéo danh nghĩa của máy kéo liên hợp có tính đến hệ số tải trọng động Trụ

là một ngàm công sơn chịu các lực tổng hợp lên toàn bộ một thân cày Mặt cắt nguyhiểm tại vị trí bắt trụ cày với khung

Thiết kế cơ cấu an toàn cho trụ cày: Để đảm bảo an toàn cho trụ cày, trụđược bắt vào bát lắp khung cày bằng hai bu lông kiểu chốt lỏng Khi gặp chướngngại vật không thể vượt qua hoặc làm gẫy, biến dạng thân cày, bu lon phía trước bịcắt đứt, toàn bộ trụ cày sẽ quay về phía sau một góc đảm bảo liên hợp máy vuốt qua

dễ dàng, thân cày được bảo vệ an toàn Vì vậy góc sau của thân cày được thiết kếđảm bảo điều kiện quay

1.2.2.3 Tính toán thiết kế khung máy

Khung có kết cấu dạng khung giàn được liên kết hàn với nhau Vật liệu chếtạo khung có thể bằng thép hình hay thép tấm gia công tạo hình

Chiều rộng và chiều dài khung (theo hướng tiến của liên hợp máy) được thiết

kế nhằm đảm bảo việc bố trí, phân bố toàn bộ các bộ phận làm việc của cày ngầm

1.3. Ý kiến thảo luận và đề xuất hướng nghiên cứu

1.3.1 Ý kiến thảo luận

1) Cày ngầm là thiết bị làm đất làm việc như một nêm phẳng thực hiện cắt, nâng vànén phá đất Do làm đất không lật, nên năng lượng giành cho lật đất không đáng kể

Vì làm việc như một nêm phẳng, nên cày ngầm có thể cày sâu hơn các loại cày lậtđất khác

2) Cày ngầm được sử dụng làm đất không lật, hạn chế được khả năng phong hóacủa môi trường và hạn chế được hiện tượng rửa trôi đất Rãnh đất cày ngầm sẽ làvùng tích tụ ẩm và chất dinh dưỡng giúp cho cây trồng sinh trưởng phát triển tốt

3) Sử dụng cày ngầm làm công cụ rạch hàng đất trồng cây sẽ tiết kiệm được khâucông việc đánh dấu lỗ đào cho các rừng trồng dạng công nghiệp, thuận tiện cho cáckhâu chăm sóc, bảo vệ, khai thác sau này.

4) Vì làm việc như một nêm phẳng, nên các thông số của lưỡi cày ngầm ảnh hưởngđến độ sâu cày, độ phá vỡ đất, chi phí nhiên liệu

5) Vận tốc của cày là thông số công nghệ ảnh hưởng đến tốc độ biến dạng của đấtkhi tác động, nên làm ảnh hưởng đến độ phá vỡ hay độ tơi của đất cày Đồng thờivận tốc cũng là yếu tố ảnh hưởng đến chi phí nhiên liệu riêng làm ảnh hưởng đếnchi phí nhiên liệu cày

6) Các công trình nghiên cứu sử dụng cày ngầm làm thiết bị rạch hàng giúp chocông việc đào lỗ trong công đoạn trồng rừng chưa được quan tâm nghiên cứu kể cảtrong và ngoài nước

7) Lý thuyết tính toán cày ngầm đã được các nhà khoa học trong và ngoài nước hệthống hóa và biên soạn Trong số các loại cày ngầm, thì cày ngầm không cánhkhông tạo thành rãnh mương, nên phù hợp cho việc tạo rãnh trồng cây rừng Càyngầm 1 thân có kết cấu dầm bền đều có khả năng chịu lực tốt, làm việc trong điềukiện nặng nề như cày phá đường giao thông để làm đường mới

1.3.2 Đề xuất hướng nghiên cứu

1) Về phương pháp nghiên cứu: Do các thông tin về cày ngầm trong công tác tạorãnh trồng rừng còn rất ít, nên hướng nghiên cứu chọn phương pháp quy hoạch thựcnghiệm dạng bài toán “hộp đen” phù hợp với lý thuyết mô hình hóa

2) Chọn hai chỉ tiêu làm mục tiêu nghiên cứu là độ tơi đất của luống rạch và chi phínhiên liệu để rạch

3) Với việc cố định nguồn động lực và tiến hành trên cùng một loại đất xám trênnền phù xa cổ và cùng một thời điểm sẽ làm đơn giản hóa quá trình nghiên cứu

Chương 2 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG

VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1.1 Mục tiêu tổng quát

Góp phần cơ giời hóa trồng rừng tràm bông vàng theo hướng nâng cao năngsuất, hiệu quả, chất lượng trồng, tạo điều kiện sản xuất cơ giới hóa cho các khâuchăm sóc và thu hoạch sau này

2.1.2 Mục tiêu cụ thể

1) Cải tiến máy cày ngầm 1 thân liên hợp với máy kéo bánh bơm có công suất 50

mã lực (cỡ lực kéo 1,4 tấn) phục vụ cho công tác rạch hàng tạo rãnh thay cho côngviệc cắm tiêu, giảm cường độ lao động đào hố, nâng cao năng suất đào hố thủ công.2) Cải tạo đất trồng rừng: tạo độ tơi xốp, giữ nước, chất dinh dưỡng ở hàng rạchnhằm cho cây rừng mới trồng phát triển

2.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

2.2.1 Đối tượng nghiên cứu

1) Đối tượng cây trồng: Tràm bông vàng;

2) Quá trình canh tác: Rạch hàng, đào lỗ trồng cây rừng (tràm bông vàng);

3) Thiết bị cơ giới hóa: Máy cày ngầm liên hợp với máy kéo 4 bánh bơm công suất

50 mã lực ( cỡ lực kéo 1,4 tấn)

2.2.2 Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu cải tiến máy cày ngầm một thân liên hợp với máy kéo 4 bánhbơm công suất 50 mã lực (cỡ lực kéo 1,4 tấn) dùng rạch hàng tạo rãnh để trồng rừngtràm bông vàng

1) Cải tiến máy cày ngầm 1 thân liên hợp CN – 1 với máy kéo cỡ 50 mã lực để phục

vụ rạch hàng trồng tràm bông vàng

2) Quy hoạch thực nghiệm (bậc I trực giao và bậc II bất biến quay của Box Hunter) liên hợp máy cày ngầm 1 thân CN – 1 và máy kéo 4 bánh bơm cỡ 50 mãlực rạch hàng tạo rãnh phục vụ công tác trồng rừng tràm bông vàng:

Xác định các thông số nghiên cứu:

+ Thông số ra gồm 2 yếu tố là: Độ phá vỡ đất B (cm) theo chiều ngang ở độ càysâu 30 cm và chi phí nhiên liệu gNL (l/ha)

+ Thông số vào: vận tốc liên hợp máy v (m/s); bề rộng lưỡi cày ngầm bCN; gócnâng lưỡi cày ngầm a (độ)

- Xác định miền thực nghiệm

- Thiết kế (bố trí) thí nghiệm hay thành lập ma trận thí nghiệm theo cả phương

án thí nghiệm bậc I (trực giao) lẫn bậc II( bất biến quay) 5 mức của Box –Hunter

- Thực nghiệm theo kế hoạch;

- Xử lý số liệu xác định mô hình;

- Phân tích mô hình: Nghiên cứu mức độ ảnh hưởng của các thông số nghiêncứu đến mục tiêu nghiên cứu

- Xác định các thông số tối ưu hóa

2.4.1 Cách tiếp cận

+ Tiếp cận các tài liệu, công trình khoa học nghiên cứu liên quan để làm cơ sở cảitiến máy cày ngầm một thân làm nhiệm vụ cày ngầm cải tạo đất trồng thành máyphục vụ rạch hàng tạo rãnh trồng chàm bông vàng:

- Về kỹ thuật canh tác rừng trồng tràm bông vàng;

- Về máy trồng cây con, máy trồng rừng

+ Tiếp cận bằng điều tra, khảo sát trực tiếp tại các vùng canh tác rừng trồng tràmbông vàng tập trung ở các tỉnh thuộc Miền Đông Nam Bộ, Tây Nguyên và MiềnTrung

+ Tiếp cận bằng các phương pháp thống kê để xác định các quy luật thực nghiệm vềđối tượng nghiên cứu

2.4.2 Phương pháp nghiên cứu

2.4.2.1. Phương pháp nghiên cứu nội dung 1

Sử dụng lý thuyết tính toán máy nông nghiệp để cải tiến mô hình máy càyngầm CN – 1 liên hợp với máy kéo 4 bánh bơm cỡ 50 mã lực đạt được các thông sốlàm việc sau:

+ Độ phá vỡ đất theo chiều ngang hướng tiến của liên hợp máy  30 cm

+ Chiều sâu làm đất  40 cm

2.4.2.2. Phương pháp nghiên cứu nội dung 2

a) Phương pháp quy hoạch thực nghiệm

Phương án thực nghiệm tiến hành từ bậc I dạng trực giao phát triển lên bậc IIbất biến quay của Box – Hunter bằng cách bổ sung các thí nghiệm ở điểm “sao” + Số thí nghiệm cho phương án bậc I trực giao là:

N = 2k + n0 = 23 + 6 = 14 (2.1)Trong đó: k – số thông số vào, k = 3;

2k – số thí nghiệm ở hai mức trên (mức + 1 mã hóa ) và dưới(mức – 1 mã hóa), 2k = 23 = 8;

n0 – số thí nghiệm ở mức trung tâm (cơ sở), n0 = 6

+ Số thí nghiệm cho phương án bậc II bất biến quay của Box – Hunter dự kiến chomỗi thông số đầu ra là:

N = 2k + 2.k + n0 = 23 – 2.3 + 6 = 20 (2.2)Trong đó: k – số thông số vào, k = 3;

2k – số thí nghiệm ở hai mức trên (mức + 1 mã hóa ) và dưới(mức – 1 mã hóa), 2k = 23 = 8;

2k – số thí nghiệm ở mức điẻm sao, 2 k = 2.3 = 6;

n0 – số thí nghiệm ở mức trung tâm (cơ sở), n0 = 6

Miền thực nghiệm lấy từ giá trị thiết kế làm mức cơ sở và mở rộng ra haiphía bằng 10 – 30 % giá trị thiết kế cho mức trên cũng như mức dưới.

Giá trị thí nghiệm mã hóa lấy ở mức điểm sao tính theo công thức:

 Thiết kế thí nghiệm (Ma trận thí nghiệm)

Ma trận thí nghiệm được thiết kế bằng phần mềm Statgraphics – vers 7.0theo trạng thái ngẫu nhiên với số yếu tố ra m = 2, yếu tố vào k = 3

+ Loại bỏ các hệ số hồi quy có p  0,05;

+ Kiểm định lại độ tin cậy các hệ số hồi quy và kiểm tra sự phù hợp của mô hìnhthông qua mức ý nghĩa mô hình p  0,05 Nếu p  0,05 thì phải thay đổi phương ánthực nghiệm (như thay đổi miền thực nghiệm; thêm bớt số yếu tố thí nghiệm haybậc phương án thực nghiệm)

 Phân tích mô hình thống kê thực nghiệm:

Phân tích mô hình thông qua:

+ Vẽ bề mặt đáp ứng;

+ Mức độ ảnh hưởng của các hệ số hồi quy;

+ Tác động tương hỗ của từng cặp hệ số hồi quy đền độ lớn mô hình

b) Phương pháp tối ưu hóa

 Xác định hàm điều kiện:

+ Hàm điều kiện là vùng thực nghiệm

 Thuật toán tối ưu:

Thuật toán ngẫu nhiên kết hợp dò tìm trực tiếp lân cận điểm tốt nhất xác địnhbằng thuật toán ngẫu nhiên

Phần mềm tối ưu hóa của TS Nguyễn Như Nam và CN Nguyễn Trí Tấn

2.4.2.3. Phương pháp đo đạc và điều khiển thực nghiệm

a) Trang thiết bị đo đạc thực nghiệm

 Dụng cụ đo các thông số hình học:

+ Các loại thước mét với thang đo tới 1mm dùng đo chiều dài;

+ Thước kẹp dùng đo kích thước các chi tiết với thang đo tới 0,1 mm;

+ Thước đo độ dùng đo góc hình học với thang đo tới 0,50

 Dụng cụ đo thông số động học:

+ Đồng hồ bấm giây dùng đo khoảng thời gian với thang đo tới 1/100 s

 Dụng cụ đo khối lượng và thể tích chất lỏng:

+ Cân đồng hồ 2 kg với thang đo tới 20 gam;

+ Bình đo chất lỏng với thang đo tới 1 ml

 Dụng cụ phục vụ công tác đo đạc thực nghiệm:

+ Lưỡi bay, xô, con dọi, cọc tiêu

b) Phương pháp đo đạc thực nghiệm

 Phương pháp đo đạc vận tốc liên hợp máy:

Vận tốc liên hợp máy vlv là tỉ số giữa quãng đường liên hợp máy chuyểnđộng S (m) xác định bằng thước mét với thời gian dịch chuyển xác định bằng đồng

hồ bấm giây (s)

Dùng thước kẹp hoặc thước mét đo trực tiếp bề rộng bCN Đơn vị đo tới 1mm

 Phương pháp đo đạc góc nâng lưỡi cày ngầm a

Góc nâng lưỡi cày ngầm a đo đạc như sau:

1) Đặt và cố định lưỡi cày ngầm a trên mặt phẳng nằm ngang.

2) Dùng thước đo độ đo góc nâng lưỡi cày ngầm a Đơn vị đo tới 0,50

 Phương pháp đo đạc độ phá vỡ đất theo chiều ngang Bt:

Thông số Bt đo đạc như sau:

1) Xác định vị trí đo đạc (Theo 5 điểm của 1 đường cày ngầm hoặc theo trung điểmcủa đường chéo thửa ruộng rạch hàng cày ngầm với các đường cày ngầm gần nhất).2) Dùng dụng cụ cầm tay là lưỡi bay và tay để vét hết đất đã được làm tơi ra khỏirãnh

3) Dùng thước kéo để do bề rộng rãnh đặc trưng cho độ phá vỡ đất theo chiều ngang

Bt Đơn vị đo tới 1 mm

 Phương pháp đo đạc chi phí nhiên liệu:

Là tỉ số giữa lượng nhiên liệu tiêu thụ (xác định bằng đong và thước vạchdấu) với diện tích đất đã cày ngầm rạch hàng

Do không có cốc đo nhiên liệu gắn trên máy kéo và không được phép thayđổi hệ thống dẫn nhiên liệu nên chi phí nhiên liệu được khảo sát với mức tiêu thụ đủlớn để hạn chế sai số đo

Xác định trên đồng khảo nghiệm, bãi dừng liên hợp máy sao cho độ lún củabãi đậu khi đậu xe  0 Bãi dừng đậu xe cách vị trí khảo nghiệm không quá 50 m

để lượng nhiên liệu tiêu hao từ vị trí làm việc đến vị trí đó coi như bằng 0

Chọn ruộng cày đủ lớn cho một lần khảo nghiệm lấy chung cho các lần đo là0,5 ha

Đo mức nhiên liệu bằng thước mét (thước thép) có vạch chia đến 1 mm trướckhi vào khảo nghiệm và khi kết thúc khảo nghiệm đo chi phí nhiên liệu (ngay saukhi kết thúc trồng) Tiến hành đo diện tích đất cày Sdti (ha) Dùng bình đong kiểmtra lượng nhiên liệu tiêu thụ cày xong diện tích Sdti là VNli

Chi phí nhiên liệu để cày ruộng cho lần khảo nghiệm i là:

gNLi = VNli / Sdti , l/ha ; (2.5)c) Phương pháp điều khiển thực nghiệm

 Phương pháp điều khiển vận tốc liên hợp máy:

+ Dùng tay ga và số truyền để điều khiển vận tốc liên hợp máy và kiểm tra theocông thức (2.) Nếu sai số vượt  5% giá trị vận tốc làm việc thiết kế thì loại

 Phương pháp điều khiển bề rộng lưỡi cày ngầm:

+ Thay thế các loại lưỡi cày ngầm có bề rộng làm việc theo yêu cầu

 Phương pháp điều khiển góc nâng lưỡi cày ngầm:

+ Thay thế các loại lưỡi cày ngầm có giá bắt phù hợp góc nâng lưỡi cày ngầm theoyêu cầu

Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

3.1 Cải tiến máy cày ngầm 1 thân CN – 1 liên hợp với máy kéo 4 bánh bơm

cỡ 50 mã lực để phục vụ rạch hàng trồng tràm bông vàng

3.1.1 Các chỉ tiêu kỹ thuật cho máy cày ngầm 1 thân cải tiến CN – 1

Với mục tiêu cày ngầm tạo rãnh để trồng cây tràm bông vàng và cải tạo đấttrồng, nên rãnh tạo ra có bề rộng được làm tơi đất không nhỏ hơn kích thước hốtrồng Vì vậy các chỉ tiêu kỹ thuật đặt ra cho máy cày ngầm là:

+ Bề rộng rãnh cày ngầm :  30 cm;

+ Độ sâu rãnh cày ngầm: 40 cm

3.1.2 Cải tiến lưỡi cày ngầm phục vụ thực nghiệm rạch hàng trồng tràm bông

vàng

3.1.2.1 Tính toán bề rộng lưỡi cày ngầm

Cơ sở để cải tiến lưỡi cày ngầm là các thông số kỹ thuật của hố trồng tràmbông vàng và lý thuyết tính toán cày ngầm

Độ tơi đất của rãnh cày ngầm chính là độ lớn của biến dạng đất hai phía bênmũi cày ngầm Theo công thức 1.2, độ tơi đất này được tính theo công thức:

A = 2.k.a + b , m ;Trong đó: k – hệ số tơi đất khi cày ngầm, với đất rừng, có độ ẩm thấp

tan(900 – ) = ka/a = k = 0,5 (3.1)

Xét định lý Talet cho tiết diện rãnh được làm tơi với điều kiện ở độ sâu cày

30 cm, độ tơi đất của rãnh theo phương ngang phải đạt 30 cm:

4

1 2.20

b 30

40

30 40

A2

b 30 1

3.1.2.2 Tính toán góc nâng lưỡi cày ngầm

Góc nâng cày ngầm  được tính toán theo góc ma sát ngoài giữa vật liệu làmlưỡi (thép 65Mn) với đất cày ngầm theo điều kiện:

Trong đó:  - góc ma sát ngoài giữa vật liệu làm lưỡi (thép 65Mn) với đất

cày ngầm,  = 380

3.2 Nghiên cứu máy cày ngầm 1 thân CN – 1 cải tiến liên hợp với máy kéo

cỡ 50 mã lực rạch hàng tạo rãnh bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm

3.2.1 Xây dựng bài toán “hộp đen”

+ Độ phá vỡ đất theo chiều ngang ở độ sâu cày 30 cm Bt (cm) Thông số này đặctrưng cho chỉ tiêu chất lượng cày ngầm phục vụ trồng tràm bông vàng và cải tạođất Cách đo đạc Bt trình bày ở mục 2.4.2.3

+ Chi phí nhiên liệu cày ngầm gNL (l/ha) Thông số này đặc trưng cho chỉ tiêu kinh

tế kỹ thuật cày ngầm phục vụ trồng tràm bông vàng và cải tạo đất Cách đo đạc

gNLtrình bày ở mục 2.4.2.3

3.2.1.2 Xác định các thông số nghiên cứu đầu vào

a) Nhóm thông số đặc trưng cho kết cấu cày ngầm

Thuộc về nhóm thông số kết cấu cày ngầm gồm có:

+ Bề rộng lưỡi cày ngầm:

Theo Ie X Baxoi (1978) [16], lực cản của cày tỷ kệ thuận với bề rộng cày

Vì vậy bề rộng lưỡi cày ngầm là thông số ảnh hưởng đến lực cản của cày làm ảnhhưởng đến quá trình làm tơi đất, chi phí nhiên liệu Vì vậy quá trình nghiên cứuchọn bề rộng b của lưỡi cày ngầm làm thông số nghiên cứu

+ Góc nâng lưỡi cày ngầm:

Theo Đoàn Văn Điện (1987) [3], lưỡi cày ngầm làm việc như một nêmphẳng với sự tác động của ma sát Góc nâng của của lưỡi cày ngầm là thông số ảnhhưởng đến quá trình cắt và nâng đất Vì vậy quá trình nghiên cứu chọn góc nângcủa lưỡi cày ngầm làm thông số nghiên cứu

+ Khối lượng của cày ngầm:

Khối lượng của cày ngầm ảnh hưởng đến áp lực của cày với đất Đây cũng làthông số ảnh hưởng đến độ cày sâu, chi phí nhiên liệu Do quá trình nghiên cứu tiếnhành trên một cày ngầm cụ thể lên cố định thông số khối lượng cày ngầm Vì vậyquá trình nghiên cứu không nghiên cứu thông số khối lượng cày

+ Độ sắc của lưỡi:

Độ sắc của lưỡi cũng là thông số ảnh hưởng đến quá trình cắt đất, lực cảnkéo cày tác động đến quá trình làm tơi đất trên rãnh cày ngầm cũng như chi phónhiên liệu Quá trình nghiên cứu đặt thông số độ sắc của lưỡi đạt tiêu chuẩn quy

định (Độ sắc y của lưỡi  1 mm), nên không đưa thông số này làm thông số nghiêncứu

b) Nhóm thông số đặc trưng cho vận hành sử dụng (thông số công nghệ)

Thuộc về thông số công nghệ gồm có:

+ Vận tốc của liên hợp máy:

Quá trình làm việc của cày ngầm là quá trình cơ học với các tác động cắt,nén, kéo phá hủy đất tạo thành rãnh Vận tốc của liên hợp máy là yếu tố cơ học nênảnh hưởng đến độ làm tơi đất trên rãnh cày ngầm và chi phí nhiên liệu Vì vậy quátrình nghiên cứu chọn vận tốc của liên hợp máy làm thông số nghiên cứu

+ Các thông số đặc trưng cho nguồn động lực (máy kéo) như công suất, độ bám, lựckéo, hệ thống thủy lực nâng hạ,

Các thông số đặc trưng cho nguồn động lực như công suất, độ bám, lực kéo,

hệ thống thủy lực nâng hạ, đều là các thông số ảnh hưởng đến quá trình làm việccủa cày ngầm Do chỉ sử dụng một chủng loại máy kéo MTZ – 50, nên quá trìnhnghiên cứu không nghiên cứu các thông số đặc trưng cho nguồn động lực (máykéo)

+ Các thông số đặc trưng cho đối tượng tác động là kích thước lô thửa, tính chất cơ

lý của đất trồng, thời tiết, khí hậu:

Đây là các thông số mang tính khách quan đều ảnh hưởng đến quá trình làmviệc của liên hợp máy kéo MTZ – 50 và cày ngầm 1 thân CN – 1 khi rạch hàng tạorãnh trồng rừng tràm bông vàng Với việc lựa chọn đất trồng trong thực nghiệm vàngẫu nhiên hóa thí nghiệm, các thông số này được cố định hoặc sự tác động chỉmang tính nhiễu của yếu tố ngẫu nhiên

Như vậy, quá trình nghiên cứu đã xác định được 3 thông số kết cấu và côngnghệ của liên hợp máy kéo MTZ – 50 và máy cày ngầm 1 thân CN – 1 phục vụ rạchhàng trồng tràm bông vàng làm thông số vào cho quy hoạch thực nghiệm Cáchđiều khiển và đo đạc 3 thông số vào trong quy hoạch thực nghiệm cho liên hợp máykéo MTZ – 50 và máy cày ngầm 1 thân CN – 1 như sau :

+ Vận tốc liên hợp máy v (m/s): Điều khiển bằng cách chọn số truyền thích hợp vàmức tay ga

+ Bề rộng lưỡi cày ngầm b: Điều khiển bằng cách sử dụng các loại lưỡi cày ngầmkhác có bề rộng theo yều cầu thực nghiệm

+ Góc nâng lưỡi cày ngầm a (độ): Điều khiển bằng cách sử dụng các loại lưỡi càyngầm khác có góc nâng theo yều cầu thực nghiệm

3.2.1.3 Phát biểu bài toán “Hộp đen”

Từ kết quả phân tích đã trình bày, mô hình nghiên cứu thực nghiệm có dạngbài toán hộp đen như hình 3.1

Hình 3.1 Mô hình bài toán “Hộp đen”

+ Các thông số vào: vận tốc liên hợp máy v (m/s); bề rộng lưỡi cày ngầm b; gócnâng lưỡi cày ngầm a (độ)

+ Các thông số ra: độ phá vỡ đất theo chiều ngang ở độ sâu cày 30 cm Bt (cm); chiphí nhiên liệu cày ngầm gNL (l/ha)

3.2.2 Quy hoạch thực nghiệm theo phương án bậc I

Nếu tính các thí nghiệm ở tâm để xác định phương sai thuần thì số thínghiệm tiến hành theo phương án bậc I là:

N = 2k + n0 = 23 + 6 = 14 (3.8)Trong đó: n0 – số thí nghiệm ở tâm phương án, n0 = 6

Bảng 3.1 Ma trận thí nghiệm theo phương án bậc I.

Ma trận thí nghiệm được ngẫu nhiên hoá trật tự để hạn chế tác động của sai

số ngẫu nhiên bằng chương trình Statgraphic vers 7.0 được trình bày như bảng 3.3

và ở phụ lục 1, về kết quả thực nghiệm cho quy hoạch bậc I

3.2.2.2 Xác định miền thực nghiệm

Phương án thực nghiệm bậc I có dạng trực giao Đây là phương án thựcnghiệm được thiết kế có 2 mức đối xứng ở tâm với miền thực nghiệm giới hạn trongkhoảng giữa điểm trên (có giá trị mã hoá là + 1) điểm dưới (có giá trị mã hoá là –1)

Miền nghiên cứu của các thông số nghiên cứu đầu vào được lựa chọn dựatrên các thông số kết cấu và công nghệ của liên hợp máy kéo MTZ – 50 và máy càyngầm 1 thân CN – 1 phục vụ rạch hàng trồng tràm bông vàng Để đảm bảo tính chấttuyến tính, miền thực nghiệm được lấy bằng từ 10  30 % giá trị thiết kế ban đầu

và đảm bảo các điểm thực nghiệm thực sự là khác nhau khi đo đạc thông số vào

Miền thực nghiệm cho phương án thực nghiệm trực giao bậc I được thành lập như ở

Bảng 3.3 Kết quả thực nghiệm theo quy hoạch thực nghiệm bậc I.