nghiên cứu một số thông số chính làm cơ sở thiết kế bộ phận cắt thái rơm liên hợp với máy đập lúa

Rơm sau khi thu hoạch bằng máy GĐLH hoặc máy đập tĩnh tại có đặc điểm sợi dai, dài, rối nên trong trường hợp sử dụng máy GĐLH lượng rơm để lại trên đồng ruộng sẽ cản trở lớn tới các công

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

NGUYỄN VĂN TAM

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ THÔNG SỐ CHÍNH LÀM CƠ SỞ THIẾT KẾ BỘ PHẬN CẮT THÁI RƠM

LIÊN HỢP VỚI MÁY ĐẬP LÚA

LUẬN ÁN TIẾN SĨ CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ

HÀ NỘI, NĂM 2015

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

NGUYỄN VĂN TAM

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ THÔNG SỐ CHÍNH LÀM CƠ SỞ THIẾT KẾ BỘ PHẬN CẮT THÁI RƠM

LIÊN HỢP VỚI MÁY ĐẬP LÚA

CHUYÊN NGÀNH:KỸ THUẬT CƠ KHÍ

MÃ SỐ:6252 01 03

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

HÀ NỘI, NĂM 2015

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan, đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi,các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa từng dùng để bảo vệ ở bất kỳ học vị nào

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được cảm ơn, các thông tin trích dẫn trong luận án này đều được chỉ rõ nguồn gốc

Tác giả luận án

Nguyễn Văn Tam

LỜI CẢM ƠN

Với tất cả lòng chân thành, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy:

TS Lê Minh Lư; TS Nguyễn Xuân Thiết và PGS.TS Lương Văn Vượt- Học

viện Nông nghiệp Việt Nam, những người đã tận tình động viên, chỉ bảo, hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong nhiều năm để tôi đủ quyết tâm hoàn thành bản luận án này Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể các thầy, cô giáo Bộ môn Cơ học kỹ thuật, Khoa Cơ Điện, Ban Quản lý đào tạo, Ban Giám đốcHọc viện Nông nghiệp Việt Nam và các Khoa, Phòng, Ban, Viện trong Học viện đã giúpđỡ về chuyên môn cũng như tạo điều kiện cho tôi trong quá trình thực hiện luận án

Tôi xin chân thành cảm ơn tới Ban Giám hiệu và tập thể cán bộ CNV Trường Cao đẳng nghề Cơ giới Ninh Bình, đã tạo mọi thuận lợi giúp đỡ tôi trong suốt quá trình tôi học tập và nghiên cứu

Xin chân thành cảm ơn Ban Giám đốc và tập thể cán bộ CNV Trung tâm Giám định máy và thiết bị (trực thuộc Viện Cơ Điện NN và Công nghệ STH) đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi về thiết bịvà ghi nhận kết quả đo trong quá trình triển khai thí nghiệm

Tôi xin trân trọng cảm ơn các nhà khoa học, các bạnđồng nghiệp trong và ngoài cơ quan và đặc biệt là các thành viên trong gia đình, đã giúp đỡ, ủng hộ, động viên, góp ý kiến để tôi hoàn thành luận án này

Xin trân trọng cảm ơn!

1.1 Tình hình sản xuất và cơ giới hóa khâu thu hoạch lúa ở Việt Nam 51.1.1 Sản lượng lúa và rơm, rạ ở Việt Nam trong những năm gần đây 5

1.3 Tình hình khai thác và xử lý rơm, rạ trên thế giới và Việt Nam 9

1.4 Tổng quan về một số mẫu máy cắt thái rơm trên thế giới và Việt Nam 13

1.4.4 Bộ phận cắt thái với nguyên lý cắt cho các khối rơm dạng lô kiện 19

1.5 Lựa chọn nguyên lý cắt cho bộ phận cắt thái rơm liên hợp với máy đập lúa 231.5.1 Ưu, nhược điểm của các nguyên lý cắt khi liên hợp với máy đập lúa 231.5.2 Lựa chọn nguyên lý cắt cho bộ phận cắt thái liên hợp với máy đập lúa 241.6 Yêu cầu kỹ thuật và các chỉ tiêu đánh giá của bộ phận cắt thái CTR-1 26

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29

2.1.1 Xác định các thông số chính ảnh hưởng đến quá trình cắt thái 292.1.2 Xác định mức nghiên cứu các thông số chính và giá trị các hàm chỉ tiêu 31

2.3.3 Kế hoạch thực nghiệm cho mô hình nghiên cứu bộ phận cắt thái CTR-1 51

3.1 Thông số cấu tạo và thông số động học của bộ phận cắt thái CTR-1 583.1.1 Xây dựng biên dạng cạnh sắc dao cho bộ phận cắt thái CTR-1 593.1.2 Xác định một số thông số cấu tạo cơ bản của bộ phận cắt thái CTR-1 643.1.3 Xác định góc cực θ theo góc quay ϕ và tính góc kẹp χ trong giai đoạn cắt 69

3.2 Xây dựng mô hình toán và khảo sát ảnh hưởng của các thông số chính đến

3.2.1 Xác định độ dài đoạn cạnh sắc dao làm việc ∆S, khối lượng các phần rơm

3.2.2 Lực cản cánh gạt do ma sát giữa khối rơm đã cắt với mặt bên của thân dao 783.2.3 Xác định phản lực cánh gạt tác dụng vào khối rơm trong giai đoạn cắt 793.2.4 Mô hình toán mô tả ảnh hưởng của một số thông số chính đến các hàm năng

3.2.5 Khảo sát ảnh hưởng của một số thông số chính đến giá trị các hàm năng

3.3.1 Khảo sát động lực học quá trình mở máy và bình ổn của hệ truyền động 98

4.1 Kết quả thí nghiệm xác định các tham số lý thuyết của mô hình toán 103

4.1.1 Đặc điểm của khối rơm trước và sau khi qua bộ phận đập lúa 103

ϖ rad/s Vận tốc góc của trống cắt

ϖ 0 rad/s Vận tốc góc từ trường quay của động cơ

γ rad, độ Góc tạo bởi phương cánh gạt và phương hướng tâm của điểm

đầu cánh gạt (còn được gọi là góc cấu tạo)

γ 1 ; γ 2 Các bậc tự do xác định giá trị tra bảng chuẩn Kohren ở thực

nghiệm đơn yếu tố

λ rad, độ Góc tạo bởi hai phương hướng tâm của đầu cánh gạt và chân

cánh gạt (còn được gọi là góc cấu tạo)

λ Z Thừa số Lagrange trong hàm tối ưu tổng quát

rad Góc hạ đầu dao; góc bao vào; góc bao cắt; góc bao vùng chuyển

tiếp và góc bao vùng chạy không ϕ' rad, độ Góc ma sát giữa vật liệu làm dao và vật liệu cắt thái

ϕ 1 ; ϕ2 rad, độ Góc quay của trục động cơ; góc quay của trục trống cắt

ϕ 2q rad, độ Góc quay quy đổi đồng trục

∆ϕ rad Giá trị biến thiên giữa góc cực θ và góc quay ϕ

Chiều dài đoạn dao nén

δ mm, m Khe hở giữa mặt bên dao và mặt bên cánh gạt

δ d ; δ ω m Độ dày vật liệu chế tạo dao; độ quay không đều trục trống cắt

η đ

η v ; η r

- rad; độ

Hiệu suất bộ truyền đai Góc nghiêng máng dẫn cửa vào rơm và cửa ra rơm

ρ r kg/m 3 Khối lượng riêng của rơm tươi ở trạng thái tự nhiên

σ Hệ số trượt của động cơ ở tốc độ thấp hơn tốc độ điện từ

σ k Hệ số trượt ứng với mô men cực đại của động cơ

ξ Hệ số trượt đàn hồi của bộ truyền đai

a t ; a n m/s2 Gia tốc tiếp tuyến; pháp tuyến với biên dạng cạnh sắc dao

a i ; a ij ; a ii Hệ số hàm chỉ tiêu dạng thực

Aii Hệ số hàm chỉ tiêu dạng chính tắc

A ct kJ Công do một hàng cánh gạt thực hiện một lần cắt

A cr kJ/cm2 Công cắt thái riêng

A đ m Khoảng cách trục trong truyền động đai

b hệ số cản dao động trong hàm hao tán

b i ; b ij ; b ii Hệ số hàm chỉ tiêu dạng mã

b cg ; b hcg m Chiều rộng cánh gạt; chiều dài hàng cánh gạt

b d m Khoảng cách hai mặt bên của hai dao kề nhau

Cx % Hàm chỉ tiêu chất lượng cắt

D cg ; D r m2 Diện tích bề mặt một cánh gạt; 1/10 diện tích bề mặt cánh gạt

Dcr cm 2 Diện tích ngang phần khối rơm đã cắt áp vào mặt bên dao

D đ mm2 Diện tích tiết diện dây đai

D nr m2 Diện tích rơm do đoạn cạnh sắc dao làm việc nén vào

D rt m2 Diện tích cản không khí của phần khối rơm chưa cắt chiếu lên

G t ; G b Giá trị tính theo chuẩn Kohren; giá trị tra bảng chuẩn Kohren

f; f r 1/s Tần số dao động của mô men cản; tần số dao động riêng của hệ

f1; f2 Bậc tự do trong kế hoạch thực nghiệm đa yếu tố

f 0 ; f t ; f e Bậc tự do tổng quát; bậc tự do nghiệm thức; bậc tự do sai biệt

trong thực nghiệm đơn yếu tố

f' - Hệ số ma sát giữa rơm tươi và thép

F qn N Lực quán tính ly tâm do khối rơm chưa cắt chuyển động theo

quỹ đạo cạnh sắc dao

F qns N Lực quán tính ly tâm do khối rơm đã cắt chuyển động theo quỹ

đạo tròn bán kính R t

F qt N Lực quán tính theo phương tiếp tuyến với cạnh sắc dao do khối

rơm chưa cắt chuyển động trên cạnh sắc dao

Fmsd N Lực ma sát giữa rơm và cạnh sắc dao

F mst N Phản lực cánh gạt theo phương cánh gạt ở công đoạn nén cắt

F mss N Phản lực cánh gạt theo phương cánh gạt ở công đoạn đẩy rơm

Ft; Fb Giá trị phân tích phương sai; giá trị tra bảng chuẩn Fisher

h r m Chiều cao ban đầu khối rơm chưa được nén trong vùng cắt

h n m Độ giảm chiều cao ban đầu của khối rơm sau khi được nén

h c m Chiều cao khối rơm sau khi đã được nén đến trạng thái cắt

J rt kg.m2 Mô men quán tính khối lượng roto động cơ

J plđc kg.m2 Mô men quán tính khối lượng puly động cơ

J 1 kg.m2 Mô men quán tính khối lượng quy dẫn về bánh đai chủ động đặt

ở đầu trục động cơ

J2; J2q kg.m 2 Mô men quán tính khối lượng của bộ phận cắt CTR-1 về bánh

đai bị động và mô men quán tính khối lượng quy đổi đồng trục

k tn

k*

Số hệ số trong mô hình hồi quy thực nghiệm đầy đủ

Số hệ số có nghĩa trong mô hình hồi quy

kn N/m Độ cứng của nhánh đai

k đ N.m Độ cứng truyền động đai

L cg ; L t m Chiều dài cánh gạt; chiều dài trống cắt

L đ m Chiều dài danh nghĩa dây đai

m Số thí nghiệm lặp lại

m c Số dao động của phản ứng đầu ra ở giai đoạn chuyển tiếp

mcđ kg Khối lượng phần khối rơm cắt đạt

m mr kg Khối lượng rơm lấy mẫu sau khi phân loại xong (tổng của khối

lượng rơm cắt đạt và cắt không đạt)

m cg kg Khối lượng rơm do một hàng cánh gạt vơ vào vùng cắt

m r kg Khối lượng rơm do một cánh gạt vơ vào vùng cắt

m rt kg Khối lượng rơm trên một cánh gạt chưa cắt trong giai đoạn cắt

m rs kg Khối lượng rơm trên một cánh gạt đã cắt trong giai đoạn cắt

Mct; Mthr;

M ck ; M ctb N.m Mô men trên trục trống cắt ởgiai đoạn cắt; giai đoạn chuyển tiếp;

giai đoạn chạy không; mô men trung bình của 1 quá trình cắt

M c ; M cq N.m Mô men cản cắt và mô men cản quy đổi đồng trục

M d1 ; M d2 N.m Mô men trên đai nhận từ động cơ và truyền cho bộ phận cắt

M e N.m Mô men phát động của nguồn động lực (động cơ)

M đm N.m Mô men định mức động cơ

Mđmax N.m Mô men cực đại của động cơ

M ctb N.m Mô men trung bình trên trục trống cắt trong một quá trình cắt

MS n ; MS e Trung bình bình phương: nghiệm thức; sai biệt

n; nch vg/ph Tốc độ quay trống cắt và tốc độ quay trống cắt có cộng hưởng

n v ; n r Số thông số vào (số thông số ảnh hưởng chính); số thông số ra

n tn Số thí nghiệm cho một thông số trong quá trình thực nghiệm đa

yếu tố có kể đến số thí nghiệm lặp lại

N tn Tổng số thí nghiệm trong quá trình thực nghiệm đa yếu tố không

kể thí nghiệm lặp lại

Ne kW.s/kg Hàm chỉ tiêu chi phí năng lượng riêng

N 0 Số thí nghiệm ở tâm (mức cơ sở)

N c ; N ctb kW Công suất và công suất trung bình của một quá trình cắt

N đc kW Công suất nguồn động lực (động cơ)

p Hệ số rút gọn trong quy hoạch thực nghiệm bậc 2

P c N Lực cắt thái theo phương vận tốc dao

P ct N Lực do dao tác dụng vào khối rơm theo phương vuông góc với

tiếp tuyến của cạnh sắc dao tại vị trí tiếp xúc

P ntb N Lực nén trung bình trong công đoạn nén rơm

P rt N Trọng lượng phần khối rơm chưa cắt

P rs N Trọng lượng phần khối rơm đã cắt

q nb N/cm2 Áp lực do phần khối rơm đã cắt vào hai mặt bên của dao

Q nc ; Q dr N Phản lực do một cánh gạt tác dụng vào phần khối rơm: chưa cắt

trong công đoạn nén cắt; đã cắt trong công đoạn đẩy rơm

R m N Hợp của lực cắt theo phương pháp tuyến và lực ma sát trên cạnh

sắc dao

r Số mức thay đổi thí nghiệm trong quá trình thực nghiệm

r t m Bán kính trống cắt

r 1 ; r 2 mm, m Bán kính danh nghĩa bánh đai chủ động và bị động

R0 m Bán kính vị trí đặt đầu dao (bán kính đầu cạnh sắc dao)

R t m Bán kính cực xác định vị trí trung điểm đoạn cánh gạt đã qua

cạnh sắc của dao R(ϕ) m Bán kính quay (là khoảng cách từ tâm quay O đến giao điểm của

phương bán kính đầu cánh gạt với cạnh sắc dao) R(θ) m Bán kính cực (là khoảng cách từ tâm quay O đến vị trí giao điểm

giữa cánh gạt và cạnh sắc dao)

S2max Phương sai lớn nhất trong r mức thí nghiệm

S2u Phương sai thí nghiệm ở mức thứ u trong r mức thí nghiệm

s m Hàm đường đi của cạnh sắc dao

S X ; S Y Tọa độ điểm đặc biệt của hàm chỉ tiêu dạng thực

t α Trị số tra bảng chuẩn Student ở bậc tự doγ 2

t ct ; t cht ; t ck s Thời gian của một giai đoạn: cắt; chuyển tiếp; chạy không

t m s Thời gian mở máy của hệ truyền động

T d N Thành phần của lực P ct theo phương tiếp tuyến cạnh sắc dao

TMc s Chu kỳ dao động của mô men kích động (mô men cản)

T r s Chu kỳ dao động riêng của hệ hai khối lượng

T msb (T ms ) N Lực ma sát do khối rơm đã cắt với hai mặt bên thân dao

v m/s Vận tốc cắt

v t m/s Vận tốc cắt theo phương tiếp tuyến với cạnh sắc dao

Vr m3 Thể tích khối rơm ở trạng thái tự nhiên do một hàng cánh gạt

thực hiện một lần vơ rơm

x i và X i Ký hiệu dạng mã và dạng thực cho các thông số vào

y i và Y i Ký hiệu dạng mã và dạng thực cho các hàm chỉ tiêu

X ; Y Trị số thông số vào và ra ở phương trình chính tắc dạng thực

w 0 N/m2 Áp lực gió

W rr m/s2 Gia tốc trong chuyển động thẳng của khối rơm trên bề mặt cánh

gạt khi rơm đã ra khỏi vùng cắt

W 0 N Lực cản không khí vào phần rơm chưa cắt

W 0s N Lực cản không khí vào phần rơm đã cắt

CTR-1 Tên của bộ phận cắt thái theo nguyên lý nhiều dao cắt cố định

DANH MỤC HÌNH

1.7 Cấu tạo nguyên lý bộ phận cắt thái loại răng - dao và loại hai dao 18

1.9 Kết quả thu gom rơm theo nguyên lý con lăn và nguyên lý pittông 19

1.13 Nguyên lý cấu tạo và mô hình liên hợp bộ phận cắt thái với máy gặt đập 221.14 Bộ phận cắt thái rơm và mô hình liên hợp với máy đập lúa 252.1 Mô hình xác định các thông số chính cho bộ phận cắt thái CTR-1 31

3.1 Sơ đồ tổng quát quá trình làm việc của bộ phận cắt thái CTR-1 56 3.2 Phân tích đặc điểm biên dạng lưỡi dao dạng cung tròn lệch tâm 60

3.4 Mô hình xác định bán kính đầu dao R0và chiều dài cánh gạt Lcg 663.5 Mô hình xác định hàm véc tơ bán kính cực R(θ) theo góc quay ϕ 69

3.10 Phân tích các thành phần lực tác dụng lên phần khối rơm đã cắt mrs 83

3.11 Lưu đồ toán xác định giá trị của các hàm năng lượng ở mỗi mức nghiên cứu

4.3 Đồ thị thực nghiệm và đồ thị hàm hồi quy mô tả quan hệ εn - qn 1074.4 Đồ thị quan hệ giữa lực cắt và chuyển vị của dao ở các mức góc trượt τ 108

4.6 Ảnh hưởng khe hở δ đến lực ma sát lên hai mặt bên của dao 112

4.8 Mô hình thí nghiệm bộ phận cắt thái rơm liên hợp với máy đập lúa 114

DANH MỤC BẢNG BIỂU

2.2 Xác định lượng cung cấp q theo lượng lúa trên mét dài băng tải ml 33

2.4 Giá trị các mức thí nghiệm đơn yếu tố của các thông số vào 52

4.1 Giá trị khối lượng phần khối rơm theo các khoảng chiều dài rơm 104

4.4 Giá trị áp lực cắt thái riêng và công riêng theo góc trượt τ 1104.5 Giá trị áp lực qnb tác dụng lên thành bên của dao ở các mức khe hở δ 113

4.8 Kết quả Cx(%) và Ne(kW.s/kg) ở các mức thí nghiệm góc kẹp χ 119

4.11 Bảng ước lượng xác định giá trị và tính có nghĩa của hệ số hồi quy 1254.12 Bảng ước lượng hệ số hồi quy sau khi loại bỏ tương tác cặp CD 126

4.14 Tạo độ điểm tối ưu cho hàm chỉ tiêu Y1 đạt giá trị Max 1284.15 Bảng ước lượng hệ số hồi quy sau khi loại bỏ tương tác cặp X3X4 128

4.17 Tọa độ điểm tối ưu cho hàm chỉ tiêu Y2 đạt giá trị Min 130

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu

Năm 2013 sản lượng thóccả nước ước tính đạt 44,1 triệu tấn, trong đó diện tích gieo trồng lúa cả năm ước tính đạt 7,9 triệu ha (Tổng cục Thống kê, 2013),với

tỷ lệ rơm, rạ chiếm khoảng 50 ÷ 55% và thóc chiếm 45 ÷ 50% khối lượng cây lúa khô (Nguyễn Trường, 2012; Nguyễn Năng Nhượng, 2013),do đó mỗi năm cả nước cho ra khoảng 46,305 triệu tấn rơm, rạ

Làm thế nào để khai thác có hiệu quả nguồn phụ phẩm to lớn này trong khi sau thu hoạch lúa nguồn rơm, rạ này lại phân bố rải rác trên cánh đồng, việc thu gom rơm, rạ đòi hỏi phải tốn nhiều công sức và chi phí Chính vì vậy, mặc dù đã có nhiều hướng nghiên cứu được đặt ra để khai thác phụ phẩm rơm, rạ sau thu hoạch như trồng nấm, chế biến làm thức ăn chăn nuôi cho đại gia súc, chế biến thành phân hữu cơ bằng chế phẩm vi sinh…Nhưng thực tế lượng rơm, rạ còn bỏ lại trên đồng ruộng vẫn còn chiếm một tỷ trọng lớn, tính riêng các tỉnh vùng ĐBSHlượng rơm, rạ

bị đốt ngay trên đồng ruộng sau thu hoạch chiếm khoảng từ 30÷ 90% tổng lượng rơm, rạ sau thu hoạch, đặc biệt các nơi gần đồ thị hay các huyện ngoại thành Hà Nội

tỷ lệ đốt rơm, rạ ngoài đồng ruộng từ 60÷90% tổng lượng rơm, rạ sau thu hoạch lúa (Nguyễn Mậu Dũng, 2012)

Rơm sau khi thu hoạch bằng máy GĐLH hoặc máy đập tĩnh tại có đặc điểm sợi dai, dài, rối nên trong trường hợp sử dụng máy GĐLH lượng rơm để lại trên đồng ruộng sẽ cản trở lớn tới các công đoạn canh tác tiếp theo, trường hợp sử dụng máy đập tĩnh tại, rơm được chất thành từng đống nhỏ ngay trên đồng rất thuận lợi cho việc chế biến thành phân hữu cơ bằng chế phẩm sinh học, nhưng để công đoạn đảo trộn được thuận lợi cần chiều dài đoạn rơm sau khi được cắt tháikhoảng 10 cm (Trần Minh Vượng và Nguyễn Thị Minh Thuận, 1999), do vậy rơm sau khi qua bộ phận đập của máy đập lúa còn gây khó khăn cho quá trình xử lý làm phân vi sinh Hiện nay nhiều công trình nghiên cứu sử dụng rơm, rạ làm thức ăn cho đại gia súc, làm nấm, làm gỗ công nghiệp, làm nhiên liệu ethanol… đều cho cùng một yêu cầu là rơm, rạ cần được cắt ngắn thành các đoạn trước khi chế biến, do vậy đến

nay đã có một số mẫu máy cắt thái rơm đang được sử dụng tại các cơ sở sản xuất, các mẫu máy này chủ yếu sử dụng các nguyên lý cắt truyền thống như nguyên lý cắt kiểu dao trống; dạng dao đĩa, với nguyên lý cắt truyền thống khối rơm cần được nén

ép trước khi được đưa vào vùng cắt, vì vậy các nguyên lý cắt truyền thống này rất khó khăn khi liên hợp với máy đập lúa do rơm ra từ máy đập lúa có trạng thái không được nén ép trước

Khâu đập lúa hiện nay ở nước ta, đặc biệt là các vùng sản xuất lúa tập trung

đã cơ bản được cơ khí hóa, nếu kết hợp được việc đập tách hạt và cắt ngắn rơm ngay trong một công đoạn sẽ tiết kiệm lượng lớn năng lượng vì cắt rơm tươi chi phí năng lượng thấp hơn rơm khô, tận dụng nguồn năng lượng tung rơm từ máy đập vào thẳng bộ phận cắt thái; giảm chi phí lao động cho quá trình này và cho công đoạn sau khi cắt Đặc biệt hơn nữa sẽ giúp tận thu nguồn rơm, rạ triệt để sử dụng vào các mục đích hữu ích; giảm thiểu ô nhiễm môi trường

Việc nghiên cứu bộ phận cắt thái rơm liên hợp với máy đập lúa có ý nghĩa thực tiễn to lớn và thời sự Vì những lý do trên nên việc thực hiện đề tài luận án:

"Nghiên cứu một số thông số chính làm cơ sở thiết kế bộ phận cắt thái rơm liên

hợp với máy đập lúa" là cấp bách và cần thiết

2 Mục tiêu, nhiệm vụ và đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu:

Đối tượng nghiên cứu trong luận án là một số thông số chính ảnh hưởng đến quá trình cắt của bộ phận cắt thái rơm lắp liên hợp với máy đập lúa

Mục tiêu nghiên cứu:

- Mục tiêu chung: Tạo ra được bộ phận cắt thái rơm lắp liên hợp sau bộ phận

đập của máy đập lúa nhằm nâng cao năng suất, giảm chi phí năng lượng và lao động, tạo điều kiện thuận lợi cho việc khai thác, xử lý rơm nhanh và triệt để, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường

- Mục tiêu cụ thể: Xác định một số thông số tối ưu về cấu tạo và chế độ làm

việc, làm cơ sở thiết kế, chế tạo bộ phận cắt thái rơm liên hợp với máy đập lúa

Nhiệm vụ nghiên cứu:

Xác định một số tính chất về cơ, lý tính củarơm tươi liên quan đến quá trình cắt thái bằng lưỡi dao

Xây dựng mô hình toán mô tả ảnh hưởng của các thông số chính đến chi phí năng lượng cho bộ phận cắt tháirơm liên hợp với bộ phận đập của máy đập lúa Xây dựng mô hình toán mô tả quá trình động lực học, từ đó làm cơ sở chế tạo bộ phận cắt thái rơm làm việc được ổn định

Nghiên cứu thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng của một số thông số đến các hàm chỉ tiêu của bộ phận cắt thái rơm, trên cơ sở đó xác định các giá trị tối ưu cho các thông số chính ảnh hưởng tới quá trình cắt

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Ý nghĩa khoa học:

+ Luận án đã ứng dụng và phát triển một nguyên lý mới để thiết kế bộ phận cắt thái rơm liên hợp với máy đập lúa, phục vụ cho việc cắt ngắn rơm tươi ngay tại đồng ruộng

+ Xây dựng được cơ sở lý thuyết để tính toán xác định các thông số cơ bản về cấu tạo và chế độ làm việc của bộ phận cắt thái rơm, nhằm định hướng cho việc thiết

kế, chế tạo Kết quả nghiên cứu trên là tài liệu tham khảo cần thiết khi thiết kế các loại máy cắt thái hay băm rơm hoặc các vật liệu tương tự có năng suất khác nhau + Góp phần thúc đẩy sự phát triển của ngành chế tạo máy nông nghiệp ở nước ta hiện nay

- Ý nghĩa thực tiễn:

+ Ngay sau thu hoạch lúa, rơm đã được cắt ngắn và chất thành đống tại đồng ruộng, ý nghĩa này làm tăng tính năng sử dụng cũng như khả năng khai thác và xử

lý rơm, rạ được tốt hơn

+ Bộ phận cắt thái rơm được thiết kế và chế tạo có cấu tạo đơn giản, hoàn toàn có thể chế tạo được ở trong nước thay cho thiết bị ngoại đắt tiền, nhờ đó có thể triển khai, áp dụng rộng rãi cho các cơ sở sản xuất

+ Kết quả nghiên cứu của luận án góp phần khai thác và xử lý phụ phẩm nông nghiệp phục vụ sản xuất và đời sống, giảm thiểu ô nhiễm môi trường

4 Những đóng góp mới của luận án

+ Xây dựng được mô hình bộ phận cắt thái rơm liên hợp máy đập lúa Đây là

bộ phận cắt thái được thiết kế theo nguyên lý mới, thực hiện cắt có trượt nhờ cánh

gạt kéo và nén khối rơm vào lưỡi dao cong đặt cố định, cho phép vừa cắt vừa đẩy phần khối rơm đã cắt ra ngoài, nhờ đó đã nâng cao năng suất máy, giảm chi phí năng lượng và lao động cho quá trình cắt

+ Cạnh sắc dao được xây dựngtheo biên dạng đường xoắn ốc lôgarit có đặc điểm góc trượt không đổi trong quá trình cắt, từ đó xây dựng được mô hình toán và khảo sát ảnh hưởng của các thông số nghiên cứu đến các hàm năng lượng Kết quả này đã đóng góp một phương pháp tính toán mới cho bộ phận cắt thái về mặt tính toán năng lượng

+ Xây dựng được mối quan hệ giữa các tham số nghiên cứu về đặc điểm cơ

lý tính của rơm tươi ảnh hưởng đến quá trình cắt thái bằng lưỡi dao Kết quả này làm cơ sở tính toán năng lượng, đồng thời là tài liệu tham khảo cho các công trình nghiên cứu khác liên quan đến rơm tươi

+ Bằng phương pháp nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm đã xác định được các giá trị tối ưu của quá trình cắt thái, làm cơ sở thiết kế và chế tạo bộ phận cắt thái rơm liên hợp với máy đập lúa ứng dụng vào thực tiễn sản xuất

Chương 1.TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Tình hình sản xuất và cơ giới hóa khâu thu hoạch lúa ở Việt Nam

1.1.1 Sản lượng lúa và rơm, rạ ở Việt Nam trong những năm gần đây

Sản lượng lúa cả nước năm 2013 ước tính đạt 44,1 triệu tấn, tăng 338,3 nghìn tấn so với năm trước (Năm 2012 tăng 1,3 triệu tấn so với năm 2011), trong

đó diện tích gieo trồng cả năm ước tính đạt 7,9 triệu ha (Tổng cục Thống kê, 2013) Sản lượng lúa và rơm, rạ phân theo địa phương trên cả nước trong những năm gần đây thể hiện trên bảng 1.1

Bảng 1.1 Sản lượng lúa và rơm, rạ theo các địa phương

Đơn vị: Triệu tấn

Năm

Vùng miền

Năm 2009 Năm 2010 Năm 2011 Năm 2012

Nguồn: Nguyễn Năng Nhượng(2013) Cùng với sự phát triển công nghiệp hóa, hiện đại hóa, diện tích trồng lúa không ngừng bị sụt giảm từ 6,6 triệu ha năm 1995xuống còn 3,9 triệu ha năm 2012 (Nguyễn Viết Chiến, 2012) Trước tình hình trên dưới sự lãnh đạo của Đảng, ngày

11 tháng 05 năm 2012 Nghị định Số: 42/2012/NĐ-CP của Chính phủ được ban hành, sự kiện này đã thúc đẩy mạnh mẽ ngành trồng lúa nước ta nhằm giữ vững ổn định đồng thời khuyến khích khai hoang mở rộng diện tích trồng lúa bằng chính sách hỗ trợ sản xuất lúa (Chính phủ, 2012) Để thúc đẩy mạnh mẽ hơn nữa ngành sản xuất nông nghiệp, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đã phê duyệt đề án phát triển ngành trồng trọt đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2030 Trong đó quỹ đất trồng lúa năm 2015 là 3,899 triệu ha, lúa nước 2 vụ trở lên là 3,258 triệu ha, diện

tích gieo trồng trên năm là 7,3 triệu ha; năm 2020 bảo vệ quỹ đất lúa ổn định là 3,812 triệu ha, trong đó lúa nước 2 vụ trở lên là 3,222 triệu ha, diện tích gieo trồng 7 triệu ha; áp dụng đồng bộ các biện pháp thâm canh tiên tiến để đạt sản lượng từ 41

÷ 43 triệu tấn vào năm 2015 và 2020; đạt 44 triệu tấn năm 2030, đảm bảo an ninh lương thực và xuất khẩu (Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, 2012)

1.1.2 Tình hình cơ giới hóa khâu thu hoạch lúa ở Việt Nam

Hiện nay cả nước có khoảng 580.000 máy tuốt đập lúa; khoảng 19.221 máy gặt lúa các loại (máy GĐLH tăng 19 lần so với năm 2007; máy gặt xếp dãy tăng 1,2 lần), riêng vùng ĐBSCL có 12.455 chiếc máy gặt các loại, trong đó: 8.919 máy

GĐLH và 3.536 chiếc máy gặt rải hàng

Về cơ giới hoá sản xuất lúa, năm 2012 mức độ cơ giới hoá bình quân các khâu: làm đất trồng lúa đạt 80%; thu hoạch đạt 30% (vùng ĐBSCL đạt 58%); sấy

lúa chủ động ĐBSCL 42%; tuốt lúa 95%; xay xát lúa, gạo 95%

Về cơ giới hóa sản xuất lúa vùng đồng bằng sông Cửu Long: Tổng hợp báo cáo của các tỉnh ĐBSCL, mức độ cơ giới hóa khâu thu hoạch lúa năm 2012 trình bày trên bảng 1.2

Bảng 1.2 Mức độ cơ giới hóa khâu thu hoạch lúa các tỉnh ĐBSCL

Đến nay ĐBSH giả

nông Quốc gia, 2012) Vì là khâu n

CGH khâu này tăng rất nhanh

động cơ, đạt trên 90% Tính

chiếc máy đập lúa (Trung tâm Khuy

đập được trang bị ở ĐBSH l

số địa phương, nông dân t

đã được trang bị trước đây để

ất nhanh Cả nước đã đầu tư trang bị 587.364 máy

% Tính đến năm 2010, các tỉnh thuộc ĐBSH đã trang bTrung tâm Khuyến nông Quốc gia, 2012) Phần lớĐBSH là do công ty cơ khí Nhật Việt cung cấp Ngo

ng, nông dân tự lắp thêm động cơ diezen (lắp vào guồng tuố

đây để giảm nhẹ cường độ lao động)

u máy đập lúa được sử dụng rộng rãi hiện nay (bảng 1

ột số mẫu máy đập lúa được sử dụng phổ biến ở Đ

Thông số kỹ thuật Hình

Kiểu 1600 -1800- 2200 Công suất: 18 – 20 Hp Trục lô quay: 1000 vg/ph Năng suất:

6-7 phút/sào Bắc Bộ

Tỷ lệ sạch: 99%

Kiểu: 2200 Công suất: 15 Hp Trục lô quay:

900 ÷ 1000 vg/ph Năng suất:

3 phút/sào Bắc Bộ

Tỷ lệ sạch: 99%

Kiểu: 2000 Công suất: 15 Hp Trục lô quay:

900 ÷ 1000 vg/ph Năng suất: 3 T/h

Tỷ lệ sạch: 99%

Kiểu: 1600 -1800- 2200 Công suất: 15 ÷ 20 Hp Trục lô quay:

900 ÷ 1000 vg/ph Năng suất: 2 ÷ 5 T/h

Tỷ lệ sạch: 99%

Trung tâm Khuyến ương cho nên tỉ lệ 587.364 máy đập lúa có

ã trang bị 152.563

ần lớn các loại máy

ấp Ngoài ra, tại một

ng tuốt lúa đạp chân

ảng 1.3)

ở ĐBSH

Hình ảnh

1.2 Một số đặc điểm của cây lúa và rơm sau thu hoạch

Ngày nay việc áp dụng các tiến bộ khoa học vào sản xuất đang được chú trọng phát triển Một số tính chất và đặc điểm của cây lúa có ảnh hưởng đến quá trình làm việc của bộ phận cắt thái rơmtheo sau máy đập lúa

- Độ ẩm: Độ ẩm lúa phụ thuộc vào giống lúa, điều kiện khí hậu, đất đai, chế

độ canh tác và thời điểm thu hoạch Nhìn chung độ ẩm hạt thay đổi từ 18 ÷ 26%, độ

ẩm rơm thay đổi trong khoảng 60 ÷ 80% (Dương Ngọc Thọ và cs., 1980) Độ ẩm lúa sẽ tiếp tục giảm sau khi cắt tùy theo mùa: sau khi cắt hai ngày về mùa hè độ ẩm hạt giảm 4,2 ÷ 6,1%, độ ẩm rơm giảm từ 13,1 ÷ 17,8%; về mùa đông độ ẩm hạt giảm từ 0,8 ÷ 2,4%, độ ẩm rơm giảm 4,2 ÷ 13% (Nguyễn Văn Hựu, 2000) Độ ẩm lúa có ảnh hưởng đến độ dai liên kết, độ bền cơ học của hạt và rơm, do đó có ảnh hưởng đến chỉ tiêu năng suất và chất lượng làm việc của bộ phận cắt thái rơm liên hợp với máy đập lúa

- Chiều cao cây: Các giống lúa ở miền Bắc có chiều cao trung bình khoảng0,8

÷ 1,15m Ngày nay với trình độ thâm canh, công tác chọn giống tốt nên trên một thửa ruộng chiều cao cây chênh lệch không đáng kể chiều dài cây khi cắt phụ thuộc vào giống lúa, tập quán canh tác và phương pháp thu hoạch Với tập quán canh tác và thu hoạch ngày nay khi thu hoạch lúa người nông dân chỉ cắt phần rơm có chứa bông lúa, chính vì vậy chiều dài cây sau khi cắt thường trong khoảng 0,45 ÷ 0,6m

- Tỷ lệ hạt/rơm (tỷ lệ giữa khối lượng hạt và khối lượng rơm): Tỷ lệ hạt/rơm phụ thuộc vào giống lúa, điều kiện sinh trưởng, độ ẩm và chiều cao cắt, tỷ lệ hạt/rơm thường trong khoảng 0,44 ÷ 0,55 (Trần Đức Dũng và cs., 1995)

- Hệ số ma sát: Phụ thuộc nhiều vào độ ẩm, từ các công trình nghiên cứu cho thấy hệ số ma sát giữa lúa và thép dao động trong khoảng 0,39 ÷ 0,6 (Бородин и Дао, 1978), giữa lúa và vải bạt cao su là 0,7 ÷ 1 (Дао, 1979) Hệ số ma sát nội của thân cây lúa phụ thuộc vào giống lúa, độ ẩm song khác biệt nhau không đáng kể, có thể lấy fc = 1,8(Дао, 1979; Nguyễn Văn Hựu, 2000)

Hệ số ma sát rơm khô ở độ ẩm 15% với thép là 0,6 và rơm tươi với thép là 0,46,khối lượng riêng của khối rơm khô ở trạng thái tự nhiên (ở dạng xếp đống lên

pháp đường hóa các công

thức ăn thô xanh- Chế biế

90 ngày các mẫu đại di

3(Nguyễn Đức Long, 2004; Nguyễn Năng Nhưết: Độ dai liên kết của hạt với bông phụ thuộc v

ên bông Công bứt một hạt ra khỏi bông dao động trong kho

ực bứt hạt ra khỏi bông nhỏ hơn 8÷25 lần lực kéo

До, 1991)

ên cứu ảnh hưởng của áp lực ép đến khối lượng ri15,2% (Nguyễn Đức Long, 2004):

ợng riêng của rơm khô, kg/m3

khai thác và xử lý rơm, rạ trên thế giới và Việt Nam

ức ăn cho đại gia súc

ử lý rơm dạng kiện làm thức ăn cho gia súc b

ng hóa các công đoạn được tiến hành và chuẩn bị như:Nhà

ến thức ăn thô -Đường hóarơm với các bước

Quá trình đường hóa rơm làm thức ăn cho gia súc

Nguồn:

ơm lúa tươi ngay sau khi thu hoạch được ủ chua(v

ềm hoá (với 1%, 1,5% và 2% urê) Trước khi ủước từ 1÷3 cm rồi trộn đều với các chất bổsung(tu Sau đó cho 2 kg hỗn hợp đã trộnvào mỗi silo thí nghi

t kín khí và ủ trong phòng thínghiệm Sau khi ủ đđại diện được lấy theoTCVN 1532-86 để đánhgiátheo các

ủ được 30, 60 hay

ể đánhgiátheo các

chỉtiêutrực quan(màu sắc, mốc và mùi), độ pH, thành phần hoá học (vật chất khô, protein thôvà khoáng tổng số theoAOAC, 1997; NDF, ADF và ADL) nâng cao khả năng bào quản và tăng giá trịdinh dưỡng của rơm lúa làm thức ăn cho trâu bò thay thế cho phươngpháp phơi khô truyền thống (Nguyễn Xuân Trạch và cs., 2006)

Đối với quá trình xử lý thức ăn thô cho đại gia súc, chất lượng sản phẩm băm thái được đánh giá thông qua chất lượng thức ăn thô, xanh.Với một sản phẩm băm đạt yêu cầu, chiều dài cho phép nằm trong khoảng 5 ÷ 10 cm,do với đoạn băm có chiều dài lớn hơn 10 cm, khi ăn gia súc sẽ nhai lại và không ăn hết, còn nếu sản phẩm băm quá nhỏ, vụn sẽ gây ra sự mất chất dịch làm giảm chất lượng sản phẩm, trừ trường hợp nghiền nhỏ vụn làm cám viên (Nguyễn Xuân Trạch, 2004)

Đến nay việc xử lý rơm làm thức ăn cho gia súc một số nước trên thế giới được xử lý bằng nhiều phương pháp khác nhau, đồng thời tỷ lệ rơm được xử lý với mục đích chăn nuôi tương đối cao như ở Trung Quốc chiếm 28%, Thái Lan chiếm 24%, Ấn độ 18% còn ở Việt Nam chưa có thống kê cụ thể nhưng con số này có giá trị còn khiêm tốn (Nguyễn Ngọc Huyền, 2012)

1.3.2 Xử lý rơm, rạ làm phân vi sinh

Quy trình sản xuất phân vi sinh (Compost): Cắt các phếthải hữu cơ ngắn khoảng từ 5 ÷ 8 cm Làm ẩm và đưa vào các hố ủ Bổ sung 5kg ure, 5kg lân supe, 750 ml sinh khối vi sinh vật Sau 10 ngày nuôi cấy được hoà vào 30 lít nước

và trộn đều với khối nguyên liệu (Khuyết danh, 2009)

Đối với việc xử lý rơm, cỏ độn chuồng ủ làm phân yêu cầu cắt thái rơm, cỏ dài khoảng 10 cm(Trần Minh Vượng và Nguyễn Thị Minh Thuận, 1999)

Ở Ấn Độ công đoạn xử lý rơm, rạ làm phân vi sinh bằng việc tận dụng các nguồn phế thải từ chất thải gia cầm được trộn lẫn với rơm, rạ ở một tỷ lệ nhất định, đảm bảo cho giá trị tối ưu hàm lượng dinh dưỡng, thuận lợi cho sự phát triển của cây trồng Kết quả này được nghiên cứu tại khoa Sinh vật- Đại học Khoa học cơ bản CSK HPKV, Palampur-176.062 Ấn Độ Các công đoạn xử lý như: rơm lúa khô được cắt nhỏ có kích thước trung bình khoảng 3'' (76,2 mm) được trộn với phân gà với tỷ lệ 3:1 sau đó cho vào hố ủ có thể tích: dài x rộng x cao = 1 x 1 x 0,5m với

thời gian ủ là 180 ngày (Sunita et al., 2012)

1.3.3 Xử lý rơm, rạ trong nuôi tr

Tại Sri Lanka (nằm

nông nghiệp trong khu vự

và nuôi trồng nấm (ICMBMP7) 2011, trong

rạ trong nuôi trồng nấm nh

2%, thời gian ngâm khoả

lượng xi măng, đạm urê 1%, th

gian khoảng 6 ngày

khoảng 5 ngày Mở lớ

đầu cho đậu quả nấm (Palitha, 2011)

Ở Việt Nam hiện nay

song cơ bản các phương án x

công đoạn chung, trong đ

ra giải pháp xử lý rơm, rạ trong nuôi tr

Hình 1.2 Gi

1.3.4 Xử lý rơm, rạ đáp

Hiện này trên thế gi

rơm, rạ cho các mục đích cao nh

Ethanol …

Ở Mỹtừ lâu họ đã x

dorơm, rạcó chứa hơn60% s

lạitrong lĩnh vực nàyđể phân h

nguồn tài nguyênsợirơmcho các

trong nuôi trồng nấm

ằm ở Ấn Độ Dương), Trung tâm nghiên cứu v

p trong khu vực, tại Kỷ yếu của Hội nghị lần thứ 7 Quốc t

m (ICMBMP7) 2011, trong đó có nội dung và cách th

ấm như: Rơm khô được ngâm trong nước với h

i gian ngâm khoảng 4 tiếng sau đó vớt để ráo nước Trộn r

rê 1%, thạch cao 5% và cho khối rơm đã trộn v Các khối rơm sau khi ủ được bao phủ bằng nilong trong

ở lớp nilong bao bọc khối rơm, tại thời điểm này kh(Palitha, 2011)

ện nay đã có nhiều cơ sở và mô hình nuôi trồng nấương án xử lý rơm, rạ và quy trình nuôi trồng nấm

n chung, trong đó Viện Công nghệ và Khoa học Nông nghiệp (NIAST)

ạ trong nuôi trồng nấm trình bày trên hình 1.2

Giải pháp xử lý rơm, rạ trong nuôi trồng nấm

Nguồn: Viện Công nghệ và Khoa học Nông nghi

áp ứng cho một số ngành công nghệ cao

ế giới và Việt Nam đã có nhiều nghiên cứu ứđích cao như: làm gỗ công nghiệp, làm giấy, l

ã xử dụng rơm làm vật liệu thay thế tấm gỗ hoơn60% sợilignocellulose.Trong trồng lúa, hầ

ể phân hủysau khithu hoạch lúa Do đó, việơmcho các ứng dụng cógiá trị caođến nay vẫn c

hạn.Chuyểncác nguồn sợirơmthành các sản phẩmbảng điều khiểnchất lượng caocung cấpmột giải pháptiềm năngcho vấn đềxử lýrơm Vật liệu tổng hợprơmdựa trêncung cấptiềm nănglàm nguyên liệu chophântầng, tủ, kệvà các sản phẩmxây dựng

Các đoạn rơmxử lýcó độ ẩm từ 2 ÷ 3%trước khisản xuấtbảng điều khiển Trongsản xuấtbảng điều khiển,đoạnrơmkhôđã đượcpha trộnvới các mức độkhác nhaucủapolymemethylene(CH2)diphenyl(C5H6-C5H6)diisocyanate(PMDI) nhựa vànhũ tươngsáp với mộthệ thốngpha trộntrong phòng thí nghiệm Sau khi tấmThảm (Tấm rơm và các thành phần pha trộn gọi là bảng điều khiển)đượchình thành vàđánh bóngthành bảngvững chắc Kiểm trabảng bao gồm cảtính chất cơ họcvàvật

lý cơ bảnđược thực hiệntheo quy định củaHiệp hội Kiểm nghiệmvà Vật liệutiêu chuẩn Kết quả thử nghiệmđược phân tíchvà so sánh vớicác giá trịtương ứng củaparticleboardsgỗdựa trênquy định củaViệnTiêu chuẩn quốc giaMỹ(Qinglin, 2005)

Ở Thái Lan ethanol từ nguồn tài nguyên tái tạo được quan tâm trong những thập kỷ gần đây như một nhiên liệu thay thế cho nhiên liệu truyền thống Rơm và bột giấy củ cải đường là nguyên liệu tiềm năng cho sản xuất một số sản phẩm có giá trị cao như ethanol nhiên liệu và dầu diesel sinh học Lên đến 80% là

lignocellulosespolysaccharides (Kaparaju et al., 2009) Các nguyên liệu tái tạo đầy

hứa hẹn để thay thế các nhiên liệu không thân thiện với môi trường và do đó, tạo

ra sản phẩm "xanh" Trong tương phản với các nhiên liệu truyền thống, quá trình lên men ethanol không góp phần vào hiệu ứng nhà kính Rơm, rạ được cắt ngắn khoảng 2 ÷ 5 cmtrong quá trình sản xuất Ethanol từ rơm, rạ Nội dung phân tích trên và quá trình xử lý rơm, rạ thành Ethanol được giới thiệu trên tạp chí khoa học (Nutawan, 2010)

Ở Việt Nam mới đây, Công ty Cổ phần nghiên cứu và phát triển công nghệ sạch đã nghiên cứu thành công công nghệ sản xuất gỗ nhân tạo từ rơm, rạ

Rơm, rạ sau thu hoạch được phơi khô và đưa vào máy cắt nhỏ với chiều dài 5

÷ 10 cm, sau đó được xử lý bằng dung dịch QA1 và QA2 trong 8 ÷ 10 giờ rồi đưa vào máy nghiền chuyên dụng để nghiền thành bột và các sợi rất nhỏ Sau khi

nghiền, nguyên liệu được đưa qua máy tách nước, đánh tơi, sấy khô rồi vào máy trộn để trộn đều cùng phụ gia 2A và keo, sau đó được trải vào khuôn và ép bằng máy ép thủy lực 260 ÷ 300 tấn, sấy khô rồi cắt cạnh và xử lý bề mặt Công nghệ sản xuất gỗ nhân tạo đảm bảo sản phẩm đạt chất lượng cao, gỗ thành phẩm bền và đẹp, tiêu tốn ít năng lượng, công suất: 3.500m3/năm (Công ty Cổ phần Nghiên cứu và Phát triển công nghệ sạch, 2013)

Nhận xét: Các phương án xử lý rơm, rạ trình bày ở các nội dung trên đến

nay đã và đang được ứng dụng rộng rãi trên thế giới và Việt Nam, ngoài ra đến nay còn có nhiều phương án khác xử lý tận dụng nguồn rơm, rạ như trong lĩnh vực nghệ thuật làm tranh, làm lọ hoa … Song hầu hết các phương án xử lý rơm, rạ mang tính công nghiệp (sản xuất dạng dây chuyền hay quy mô lớn) trong quy trình xử lý rơm, rạđều có yêu cầu cắt ngắn rơm và chiều dài đoạn rơm thường trong khoảng 10

cm Với tình hình đó, cùng với việc nghiên cứu các phương án xử lý rơm, rạ thành sản phẩm hữu dụng thì việc nghiên cứu và chế tạo các mẫu máy cắt rơm là cần thiết

1.4 Tổng quan về một số mẫu máy cắt thái rơm trên thế giới và Việt Nam

Đến nay trên thế giới và Việt Nam đã có nhiều mẫu máy cắt thái rơm được chế tạo và sử dụng Nếu phân biệt về nguyên lý cắt, năng suất cắt, kiểu dáng, kích thước và công suất của bộ phận cắt thái rơm, thì số mẫu máy cắt rơm đến nay rất đa dạng.Song với mục đích tìm hiểu một số mẫu máy cắt hiện có và phân tích ưu, nhược điểm của các nguyên lý cắt, từ đó làm cơ sở để lựa chọn nguyên lý cắt phù hợp cho bộ phận cắt tháiliên hợpvới máy đập lúa Với lý do này ở đây tác giả chỉ tìm hiểu phân tích các mẫu máy cắt hiện có theo các nguyên lý cắt khác nhau

1.4.1.Máy cắt thái rơm dao dạng trống

Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy cắt rơm dao dạng trống trình bày trên hình 1.3a, trong đó các chi tiết 1, 2 là cặp lô cuốn và ép khối rơm trước khi vào vị trí cắt, 3 là dao cong hoặc dao thẳng được lắp trên trống Nguyên lý này có ưu và nhược điểm sau:

Ưu điểm: dễ dàng thay đổi chiều dài đoạn cắt bằng cách thay đổi số dao 3 lắp

trên trống hoặc thay đổi tốc độ quay của cặp lô 1; 2,dễ dàng điều chỉnh khe hở giữa

dao và tấm kê bằng cách di chuy

nguyên lý này đòi hỏi khe

cọng rơm không bị cắt m

cắt, do khối rơm trước khi

cắt ngọt và dễ dàng

Nhược điểm: Do khe h

quay của trống thường rất lớ

Mẫu Máy băm 9RSZ

Máy băm 9RSZ-2 loại máy

năng xuất 2 t/h, động cơ

chiều dài sản phẩm sau khi

ng cách di chuyển tấm kê theo phương rơm hướng v

ỏi khe hở giữa dao và tấm kê từ 0,5 ÷ 1 mm để tránh hi

ắt mà bị kéo và rút (hoặc gấp) vào khe hở giữa dao v

ớc khi được cắt đã được nén nhờ cặp lô 1; 2 nên nhát c

: Do khe hở giữa dao và tấm kê nhỏ từ 0,5 ÷ 1 mm, m

ất lớn để đảm bảo vận tốc cắt 30 ÷ 35 m/s, nên đ

b)

Nguyên lý cấu tạo và máy cắt thái rơm dao dạng tr

ng trống; b) - Máy cắt thái rơm dao dạng trống; c) - Liên hợp máy thu gom r

Nguồn:Мельников(1978); Shen

u máy cắt rơm hoặc vật liệu tương tự :

9RSZ-2 do hãng Trung Sơn, Trung Quốc chế máy băm thức ăn cho chăn nuôi đại gia súc Máy băm các loại cây ngô, lúa mì, rơm, rạ, cỏ Sau dài từ 1 ÷ 18 cm (dễ dàng điều chỉnh trên trữ thức ăn Máy băm 9RSZ-2 có cơ cấu hợptin cậy, và dễ dàng bảo trì,sửa chữa, hiệu qu

ủa máy băm 9RSZ-2: Nhân công cấp liệu t điện hai hoặc ba pha 5,5 kW, tốc độ trục chínhkhi được cắt từ 1 ÷ 18cm, tổng khối lượng kích thước bao:dài x rộng x cao = 1650x610x950

p máy thu hoạch rơm, cỏ khô sử dụng nguyên lý b, dao cong có bộ phận cuốn và ép đưa vào bộ phận b

ợc đưa vào thùng xe

ợp lý, ngoại hình quả sản xuất cao

từ 1 ÷ 2 người, chính 2280vg/ph,

140 kg (không 1650x610x950 mm (Shen

ên lý băm dao dạng phận băm Rơm,cỏ

Ở Việt Nam năm 2010 Tr

TPHCM đã nghiên cứu thi

com posit, nguyên lý và c

Hình 1.

a)

-Bộ phận cắt thái(hình 1.4)

thuốc, nghĩa là thái bằng m

(tấm kê), đồng thời xơ đư

Nguyên lý cấu tạo

một dao cố định đóng vài trò v

dao chuyển động quay đ

cuốn kết hợp với dây chuy

chỉnh độ dài đoạn thái đ

trống, hoặc thay đổi tỉ số

chuyền).Xơ sau khi cắt sẽ

yêu cầu trộn cho bê tông nh

ăm 2010 Trường Đại học Bách khoa, Đại h

ứu thiết kế máy cắt xơ, sợi làm cốt liệu cho các lo, nguyên lý và cấu tạo cho trên hình 1.4

Hình 1.4 Sơ đồ cấu tạo và máy cắt xơ, sợi vỏ dừa

- Nguyên lý cấu tạo; b)- Máy cắt xơ, sợi vỏ dừa

Nguồn: Nguyễn Hồng Ngân(hình 1.4) dùng nguyên lý làm việc của loại “dao cằng một lưỡi dao chuyển động (quay) và một lư

ơ được nén và đưa vào dao thái

u tạo máy cắt xơ gồm: bộphận thái có 2 dao cố

ài trò vừa là dao vừa là tấm kê đặt ở bên cử

ng quay được lắp trên trống lắp dao; bộ phận cung cấ

i dây chuyền cung cấp để nén và đưa xơ vào bộphận thái Vi

n thái được thực hiện bằng hai cách: hoặc thay đổ

ỉ số truyền cho bộ phận cung cấp (cho hai trụ

ắt sẽ được rơi xuống lưới phía dưới ra ngoài, các sịnh sẽ được dao quay đưa lên cắt tiếp ởchu kỳquay ti

ật của máy cắt xơ, sợi vỏ dừa như sau:sốdao c

ng (quay): 6; khoảng dịch chỉnh giữadao cố định v

ộng≥150, dao cố định 25 ÷ 300; góc nghiêng đư

0; đường kính quét của dao diđộng: 200mm; chi

ủa dao: 6m/s và công suất động cơ: 3 kW.Máy đ

ệu bê tông nhẹ Vật liệu nạp: xơ dừa rối dài 50÷

n 1mm Vật liệu thành phẩm: chiều dài xơ sau máy cắ

ê tông nhẹ, năng suất cắt 60 kg/h (Nguyễn Hồng Ngân, 2010

ại học Quốc gia

u cho các loại vật liệu

ận thái Việc điều

c thay đổi số dao lắp ở

p (cho hai trục cuốn và dây

ài, các sợi xơ dài ỳquay tiếp theo dao cắt cố định: 2; định và di động: 0,5

; góc nghiêng đường trục dao

mm; chiều dài cắt: Máy đã thử nghiệm

÷200mm, đường

ắt 10÷15mm đạt

ng Ngân, 2010)

1.4.2 Máy cắt rơm dao dạng đĩa

Cấu tạo và nguyên lý cắt của máy thái rau, cỏ, rơm dạng đĩa đứng trên hình 1.5a, máy cắt rơm dạng đĩa có động cơ di động được trình bày trên hình 1.5b

Hình 1.5 Nguyên lý cấu tạo máy băm rơm dao dạng đĩa

a) - nguyên lý cấy tạo: 1- Băng tải cấp liệu; 2- Trục cuốn; 3- Tấm kê cắt; 4 – Động cơ; 5,6 – Bộ phận cắt

thái đồng thời hắt rơm ra ngoài; 7- Bộ phận truyền động; b) - máy băm rơm 93QS

Nguồn: Мельников(1978); Zhengzhou Shuliy Machinery Company(2011)

Bộ phận máy gồm:

Bộ phận cấp liệu: dạng băng tải có các trục cuốn có tác dụngcuốn và nén ép rơm trước khi đưa vào bộ phận cắt thái, bộ phận cấp liệu có các điểu chỉnh độ căng băng tải trong quá trình cấp liệu

Bộ phận thái: hai lưỡi dao cong lắp vào cánh 6, tấm kê 3 lắp vào họng thái có hai cạnh sắc để thay đổi được

Bộ phận thu vật thái: kiểu quạt truyền có hai cánh quạt 5 được lắp vào cánh lắp dao 6, ống dẫn vật thái được nối trên cao và dẫn vật thái ra ngoài

Bộ phận truyền động: có bộ ly hợp và các cặp bánh răng nhằm mục đích điều chỉnh được chiều quay của bộ phận cung cấp phòng khibộ phận cắt thái bị kẹt, đồng thời điều chỉnh được chiều dài đoạn cắt thông qua tốc độ cấp liệu

Mẫu máy 93QS (hình 1.5b) do Công ty TNHH Máy nông nghiệp Trịnh Châu-Hà Nam – Trung Quốc sản xuất Máy có thể cắt khô hoặc cắt ướt các phụ phẩm nông nghiệp như: rơm, lúa mì, ngô, cỏ khô…Với chiều dài đoạn cắt có thể

được điều chỉnh từ 10÷ 50

khoảng 0,5÷ 1,5 mm Ưu

thái theo một khoảng cho tr

khi vật vào họng thái tránh hi

(Zhengzhou Shuliy Machinery Company, 2011

Nguyên lý cấu tạo máy c

trên máy thái rau cỏ rơm PCC

rau, cỏ 5 ÷ 6 t/h; đối với cắ

thụ năng lượng riêng 1,5

dao 450 vg/ph tương ứng v

Nguyễn Thị Minh Thuận, 1999

Ở Việt Nam, năm 2007 v

nghiệm máy băm thái rơm trong c

giả Nguyễn Hoàng Đại đ

cắt tại vị trí chân dao là 15 m/s; t

của trục dao 820 vg/ph; công su

cơ3,5 kW và công cắt thái ri

114 N/cm (Nguyễn Hoàng

1.4.3 Bộ phận cắt thái s

Bộ cắt theo nguyên lý c

liệu thớ, sợi có phương ch

của dao Ưu điểm của nguy

và dao (tấm kê) cố định r

thường được băm trấu làm t

này đã được ứng dụng trong máy

10÷ 50 mm.Khe hở giữa dao cắt và tấm kê cắt dao

Ưu điểm của loại máy này là điều chỉnh được chi

ng cho trước, chiều dài vật thái đồng đều do đượ

ng thái tránh hiện tượng vật thái bị kéo theo mà Zhengzhou Shuliy Machinery Company, 2011)

ạo máy cắt rơm dao dạng đĩa(hình 1.5a) cũng đ

ơm PCC-6 có các đặc tính kỹ thuật như: Năng su

ới cắt rơm 1,5 ÷ 2 t/h, công suất động cơ điện 7 kWêng 1,5 ÷ 5 kWh/t, độ dài đoạn cắt từ 6 ÷ 104 mm, tứng với vận tốc cắt đầu dao 29 m/s (Trần Minh V

ận, 1999)

ăm 2007 với đề tài "Nghiên cứu thiết kế, chế

ơm trong cơ khí hóa các khâu sản xuất nấm v

ại đã sử dụng nguyên lý cắt kiểu đĩa (hình 1.5a) cho m

ứu cho các thông số ăng suất cắt 1,62 t/h;

chuyền sản xuất nấm v

sử dụng nguyên lý cắt kiểurăng dao

ên lý cắt kiểurăng dao được sử dụng rộng rãi ương chủ yếu theo phương vuông góc với phương d

a nguyên lý cắt này là nhát cắt ngọt do khe hở giữđịnh rất nhỏ có thể gần sát với nhau và các cạnh s

àm tăng khả năng cắt các vật liệu thớ, sợi và x

ng trong máy GĐLH hoặc máy cắt gốc rạ

a) cho mẫu máy

m thái rơm trong dây

ấm và mạ thảm

ãi đối với các vật ơng dịch chuyển

ở giữa dao di động ạnh sắc của dao

và xơ.Nguyên lý

Cấu tạo và nguyên lý

hai dao được sử dụng trong các máy

Hình 1.7 Cấu tạo nguy

Bộ phận cắt thái lo

định là răng, đối với thu ho

nhiệm vụ của răng phân chia kh

tạo rời và được tán vào ră

động để cắt cây

Bộ phận cắt thái lo

động và loại hai dao chuy

hai dao làm nhiệm vụ tấm k

cho hai loại bộ phận của

có chất lượng làm việc tố

loại hai dao chuyển động

Hiện nay việc sử dụ

nhỏ khoảng 2 ÷ 3% Song

gốc rạ còn để lại trên đồng t

được tình trạng trên năm 2010 Vi

cứu và chế tạo liên hợp máy c

phay, với bộ phận cắt thái

dạng nguyên lý là cắt bằ

nhiều tầng được trình bày

à nguyên lý bộ phận cắt thái loại răng dao và bộ phậ

ng trong các máy GĐLH trên hình 1.7

ạo nguyên lý bộ phận cắt thái loại răng - dao và lo

Nguồn: Резник(1975);Phạm Xuân Vloại răng dao có hai phần: phần di động là dao và ph

i thu hoạch lúa cạnh sắc của lưỡi dao thường đ

ng phân chia khối lúa cần cắt đều cho các lưỡi cắt, tấ

ào răng, mũ răng và tấm kê cắt là hai điểm tựa khi dao chuy

loại hai dao có hai loại: loại một dao cố định chuyển động ngược chiều nhau Với cấu trúc này thì m

ụ tấm kê cắt Những thí nghiệm vào những năm 1962

ủa bộ phận cắt thái loại hai dao thì loại hai dao chuy

ệc tốt hơn, khe hở tối ưu giữa hai dao đối với bđộng là 0,89 mm (Резник,1975)

ử dụng máy GĐLH cho năng suất cao và phầ

÷ 3% Song để giảm chi phí cho máy GĐLH thì sau khi g

ồng tương đối cao trung bình từ 30 ÷ 40cm

ăm 2010 Viện Cơ điện và Công nghệ sau thu ho

ợp máy cắt gốc rạ trên đồng theo dạng kết hợthái gốc rạ đề tài đã tiến hành lựa chọn và th

ắt bằng đĩa dao tốc độ cao và nguyên lý cắt kiình bày ở sơ đồ nguyên lý hình 1.8

ộ phận cắt thái loại

dao và loại hai dao

m Xuân Vượng(2000)

à dao và phần cố ờng được băm trấu,

cm Để khắc phục sau thu hoạch đã nghiên

ết hợp giữa cắt và

à thử nghiệm hai

ắt kiểu răng - dao

Hình 1.8 Sơ đ

1- Bộ phận cắt thái gốc rạ kiểu

Các thông số cấu tạ

kiểu răng - dao được thiết k

cắt thái của máy GĐLH 1,25m

động bằng động cơ thủy lự

một đĩa dao 270 mm, số dao l

Sau khi gốc rạ đượ

phần còn lại được băm v

báo cáo khảo nghiệm liên h

3,27 km/h, đảm bảo năng su

trung bình dưới 15 cm đạ

trên 90% (Đậu Thế Nhu v

1.4.4 Bộ phận cắt thái v

Đối với các nước có di

Ấn độ… Sau khi thu hoạc

thu gom lại bằng máy chuy

kiện vuông tùy thuộc vào ph

Hình 1.9 Kết quả thu gom r

ơ đồ nguyên lý máy băm rơm và gốc rạ trên đồ

ểu răng -dao; 2- Máy kéo; 3- Bộ phận phay vùi gốc rạ vào đ

thái gốc rạ kiểu đĩa

Nguồn: Đậu Thế Nhu và Cao Đăng

ấu tạo của bộ phận cắt thái gốc rạ: Đối vớibộ phận c

c thiết kế 3 tầng cách nhau 13,5cm, bề rộng làm vi1,25m Đối với bộ phận cắt thái gốc rạ kiểu đĩ

ủy lực, tốc độ quay trục dao 2000 vg/ph, bề rộng l

ố dao lắp trên một đĩa là 2 và số lượng đĩa dao l

ợc cắt, một phần được băm nhỏ nhờ bộ phận c

ăm và lấp vào đất nhờ bộ phận phay lắp sau máy kéo K

ên hợp máy có khả năng làm việc tốt trong rải văng suất làm việc trên 0,3ha/h, lượng rơm, rạ

ạt trên 80%, lượng rơm, rạ được đảo trộn và vùi l Nhu và Cao Đăng Đáng, 2010)

với nguyên lý cắt cho các khối rơm dạng lô

ớc có diện tích ruộng dạng cánh đồng mẫu lớn nh

… Sau khi thu hoạch lúa, rơm được rải ngay ra cánh đồng theo h

ng máy chuyên dùng, do đó tạo ra các kiện rơm khối dạ

ào phương pháp thu gom và đóng kiện(hình 1

ả thu gom rơm theo nguyên lý con lăn và nguyên lý pittông

Nguồn: Shanghai Jiajing Machinery Company

3

ồng

ào đất; 4- Bộ phận cắt Đăng Đáng(2010) phận cắt thái gốc rạ

à nguyên lý pittông

iajing Machinery Company(2011)

3

Việc thu gom rơm nh

cho lĩnh vực chăn nuôi hay s

đích nào đó cần thiết cho vi

dụng rơm, rạ làm nấm đ

rơm truyền thống sử dụng nguy

trống và dao dạng đĩa nh

phải cần công đoạn phá kh

vào bộ phận cắt thái rơm

và chiều dài đoạn rơm sau khi

ơm như trên sẽ thuận lợi cho vận chuyển và tích tr

n nuôi hay sử dụng rơm, rạ làm vật liệu công nghiệp, song v

ết cho việc cắt rơm như: băm nhỏ làm thức ăn cho gia súc, s

ấm đòi hỏi rơm cần được băm nhỏ, thì các nguyên lý b

ử ụng nguyên lý dao cắt quay tấm kê cố định nh

ư trình bày ở những mục trước rất khó thực hi

n phá khối rơm ra thành từng phần và đưa từng phầ

ơm làm tăng chi phí nhân công trong quá trình ạng này đối với các kiện rơm có kích thước lớ

ã đưa ra nhiều mẫu máy băm rơm với các nguy

ng công ty Patz được thành lập năm 1948 tiền thân l

m 1971 nhà máy được xây dựng và thành lập công ty mang

ể ừ đó công ty luôn cho ra các sản phẩm ứng d

n nuôi, Năm 2011 công ty đã chế tạo thành công m cho việc cắt các khối kiện rơm dạng tròn hay dtrình bày trên hình 1.10

Máy băm rơm Pazt Mode 9427 và các bộ phận của máy

Dao cắt; 2- Tay gạt; 3- bạc cách; 4- Thùng quay vào liệu

Nguồn: Patz Corporation

m Patz Mode 9427 có các bộ phận gồm: dao cắt 1 có b

ài của dao 127 mm, các dao được lắp lên trục chính nh

ng nhôm 3, tốc độ làm việc của dao 2850 vg/ph; để điều ch

ơm sau khi được cắt bộ phận cắt thái được lắp tay g

à tích trữ phục vụ

u công nghiệp, song với mục

ăn cho gia súc, sử , thì các nguyên lý băm, cắt

định như dao dạng

ực hiện, nếu có lại

ng phần được phá đó ình cắt rơm Để

ớc lớn, một số nước

i các nguyên lý đặc biệt

n thân là nền kinh kế

ập công ty mang ứng dụng cho mục ành công mẫu máy Patz

thanh trên tay gạt 2 có bề

khoảng cách giữa các dao c

nâng cao hay hạ thấp chiề

thùng quay 4, kiện rơm m

rơm tỳ lên tay gạt 2, các dao c

ban đầu của kiện rơm mà kh

thoát liệu Máy có thể sử

và động cơ điện có công su

Máy cắt cuộn rơm (hình 1.1

thời gian băm một cuộn r

Ở Việt Nam hiện nay,

người ta thường đóng bánh (ki

mang kiện rơm ra cho trâu b

thức ăn tinh hoặc không tr

nghiên cứu và chế tạo mẫ

Kết quả nghiên cứu các thông s

thuật của máy băm rơm lô ki

độ quay trống dao 700 vg/ph; t

quay thùng cấp liệu 12 vg/ph; chi

dài đoạn băm 7 ÷ 12 cm; công su

động cơ băm 7,5 kW, công su

cơ cơ cấp liệu 1,1 kW và chi phí n

lượng riêng là 13,855 kWh/t (

Đức Thật, 2010)

t 2 có bề dày 6 mm, khoảng cách giữa các thanh tr

a các dao cắt lắp trên trục chính, tay gạt 2 có thể được

p chiều dài làm việc của lưỡi dao Khi kiện rơm

ơm một phần được quay nhờ thùng quay 4, đầu d

t 2, các dao cắt băm vào kiện rơm, nhờ cạnh sắc của dao v

m mà khối kiện rơm dần dần được băm nhỏ và thoát ra qua c

ể sử dụng một trong hai nguồn động lực như đ

có công suất từ 10 ÷ 16HP(Patz Corporation, 2011(hình 1.11) được sản xuất ở Nga,

ộn rơm tùy thuộc vào mức độ

3 ÷ 15 phút, chiều dài đoạn cắt khoảng từ 40

ừ 0,8 ÷ 2,5 t/h, công suất động quay của trục chính 1500 vg/ph, ùng chứa 4,1vg/ph, cuộn rơm

ng kính không quá 1,6m, nhân viên

ện nay, để giải quyết được không gian tích trữ rơóng bánh (kiện) rơm trước khi đưa vào kho tích tr

m ra cho trâu bò ăn thì lại phải chế biến bằng cách bă

c không trộn Trước thực trạng đó tác giả Nguyễn

o mẫu máy băm rơm lô kiện trình bày trên hình 1.12

Hình 1.12 Máy băm rơm lô ki

a các thanh trên tay gạt bằng

ợc điều chỉnh để

ơm được đưa vào

ầu dưới của kiện

ủa dao và độ chặt

và thoát ra qua cửa

ư động cơ xăng Patz Corporation, 2011)

Máy cắt rơm

ện tròn

rơm cho gia súc

a vào kho tích trữ Nhưng khi

ng cách băm để trộn với Nguyễn Đức Thật đã

nh 1.12

m rơm lô kiện

1.4.5 Bộ phận cắt thái rơ

Dưới nhu cầu bức thi

GĐLH khi rơm chưa đư

Mỹ Franz Schrattenecker

sau máy GĐLH hoặc máy thu gom r

trình bày trên hình 1.13a

lý cắt này kết hợp với máy

Lexion Straw Chopper trình

Hình 1.13 Nguyên lý cấu t

Bộ phận cắt tháihình 1.13a

từ nguồn động lực của máy G

quạt 8, trống cắt 5 quay theo chi

10, 24 Rơm được cung cấ

27, 26quay theo chiều quay 28 t

được điều chỉnh bởi các tay g

vào vùng cắt dưới tác động c

đồng thời dưới sự tác động c

27 khối rơm được đẩy ra ngo

Để tiện cho việc so sánh v

phận cắt thái của Franz Schrattenecker

rơm liên hợp với máy GĐLH

ức thiết cần một bộ phận cắt thái được liên hđược cuốn hoặc đóng kiện, năm 1999 nhà nghiên cFranz Schrattenecker đã thiết kế và chế tạo ra bộ phận băm rơm liên h

c máy thu gom rơm, cấu tạo và nguyên lý bộ phậ

a (Franz, 2009).Tập đoàn Claas Groupđã ứng d

ới máy GĐLH cho ra một mẫu máy mang thươtrình bày trên hình 1.13b

ấu tạo và mô hình liên hợp bộ phận cắt thái vớ

Nguồn: Franz(2009); Class Grouphình 1.13a gồm: Trống cắt 5 nhận truyền động qua b

ủa máy GĐLH, trên trống cắt 5 được lắp các dao c

t 5 quay theo chiều quay 6 Các dao cố định 11, 23 đư

c cung cấp theo máng dẫn hướng 3 vào khe hở 22 B

ều quay 28 tạo khí đẩy khối rơm vào vùng cắt, lcác tay gạt 25, 12 Khối rơm khi qua vùng cấp liđộng của dao cắt 7 và dao cố định 11, 23 khốđộng của cánh 8 cùng với lượng khí đẩy của bộ

y ra ngoài qua cửa thoát liệu 13

ệc so sánh và đánh giá giữa các nguyên lý cắt, tác giFranz Schrattenecker (hình 1.13a) là "bộ phận cắt thái

ên hợp sau máy

m 1999 nhà nghiên cứu người

ơm liên hợp ngay

ộ phận cắt thái rơm ứng dụng nguyên ương hiệu Claas

t thái với máy gặt đập

Class Group(2011) động qua bộ truyền

p các dao cắt 7 có cánh

ược lắp trên giá

ở 22 Bộ phận rô to

ắt, lượng rơm vào

ấp liệu được đưa

nh 11, 23 khối rơm được cắt

ủa bộ phận rô to 26,

ắt, tác giả gọi bộ tháiFranz-S"

1.5 Lựa chọn nguyên lý cắt chobộ phận cắt thái rơm liên hợp với máy đập lúa

Từ tình hình khai thác và xử lý rơm, rạ trên thế giới và trong nước như trình bày trên ta thấy, đối với các nước trên thế giới có nền công nghiệp hiện đại họ đã xử

lý và tận dụng rơm, rạ một cách triệt để thông qua liên hợp máy có trang bị bộ phận cắt thái ngay sau máy thu hoạch lúa, đồng thời rơm được tung trực tiếp trên đồng, qua máy làm đất, rơm được vùi vào đất làm tăng nguồn dinh dưỡng cho đất Còn ở Việt Nam tính đến nay đã có nhiều mô hình tận dụng và xử lý rơm, từ đó đã cho ra nhiều mẫu máy cắt rơm chủ yếu theo hai nguyên lý cắt rơm truyền thống dạng dao trống và dạng dao đĩa có tấm kê cố định Vậy để tận dụng và khai thác rơm, rạ được triệt để hơn, cần nghiên cứu bộ phận cắt thái rơm có nguyên lý phù hợp khi liên hợp với máy đập lúa

1.5.1 Ưu, nhược điểm của các nguyên lý cắt khi liên hợp với máy đập lúa

Ở mục 1.4 tác giả đã trình bày các nguyên lý cắt phổ biến hiện nay đang được ứng dụng vào nhiều mẫu máy cắt rơm, rạ trên thế giới và Việt Nam Song xét

về khả năng làm việc và tính phù hợp cho bộ phận cắt tháiliên hợp với máy đập lúa thì có nhiều nhược điểm cụ thể được cần phân tích

Đối với các mẫu máy cắt sử dụng nguyên lý cắt kiểu trống và kiểu đĩa:

Về mặt chế tạo: do đòi hỏi khe hở giữa dao cắt và tấm kê nhỏ 0,5 ÷ 1 mm nên việc chế tạo cần độ chính xác rất cao, đi cùng với nó là các cặp ổ bi, gối đỡ của trục lắp dao thường là cỡ lớn

Về kết cấu máy: bộ phận cắt thái đòi hỏi phải có cặp lô cuốn ép và băng truyền cho bộ phận cấp liệu, đi cùng với nó làm cho hệ thống truyền động phức tạp hơn vì ngoài việc truyền động cho trống lắp dao còn phải truyền động cho cặp lô cuốn ép và băng truyền

Về mật độ rơm khi cấp liệu: các mẫu máy này hiện nay ở Việt Nam thường được cấp liệu thủ công (bằng tay) do đó khối rơm khi đặt lên băng truyền hay máng cửa vào rơm đã cho mật độ rơm nhất định, mật độ rơm được cấp kiểu này sẽ lớn hơn mặt độ rơm được tung ra từ cửa ra của máy đập lúa

Vậy xét về mặt chế tạo, kết cấu máy và mật độ rơm khi cấp liệu thì nguyên lý dao dạng trống và dao dạng đĩa, không phù hợp cho việc liên hợp với máy đập lúa,

vì nếu liên hợp với máy đập lúa thì bộ phận cắt thái cồng kềnh do phải lắp các cặp

lô cuốn ép và băng truyền Hơn nữa rơm được tung ra từ cửa ra rơm của máy đập lúa có mật độ rơm nhỏ hơn so với khối rơm được cấp bằng tay đưa vào băng truyền, với lý do này làm chất lượng cắt giảm hơn so với khi cấp liệu bằng tay

Đối với các nguyên lý cắt kiểurăng dao hay các nguyên lý cắt các khối rơm dạng lô kiện:

Với phân tích ở trên hai nguyên lý cắt này đòi hỏi trạng thái rơm khác hẳn với trạng thái rơm được tung ra từ cửa ra của máy đập lúa: đối vởi nguyên lý cắt kiểu răng dao đòi hỏi cọng rơm được cắt phải có phương không nằm theo phương dịch chuyển của dao cắt Do vậy hai nguyên lý cắt này không khả thi khi ứng dụng cho bộ phận cắt tháiliên hợp với máy đập lúa được

Đối với nguyên lý cắt trên bộ phận cắt tháiFranz-Sliên hợp với máy GĐLH

Như phân tích trên, nguyên lý cắt này đượclắp trên máy GĐLH mang thương hiệu Claas Lexion Straw Chopper Có thể nói trạng thái rơm được tung ra từ cửa ra rơm của máy GĐLH tương tự như máy đập lúa, vậy nguyên lý cắt rơm này hoàn toàn có thể ứng dụng và chế tạo ra bộ phận cắt tháiliên hợp với máy đập lúa Nhưng xét về mặt cấu tạo để liên hợp với máy đập lúa thì nguyên láy này lại phức tạp do phải lắp bộ phận roto 26, 27 làm nhiệm vụ tạo khí đẩy khối rơm vào vùng cắt, đồng thời cùng cánh quạt 8 tung khối rơm đã cắt ra ngoài Mặt khác ngoài máng dẫn 3,

bộ phận cắt thái này đòi hỏi phải lắp tay gạt 25 và 12 vừa làm nhiệm vụ điều chỉnh lượng rơm và đồng thời làm máng dẫn rơm tới cạnh sắc dao

Một đề suất với ý tưởng dựa trên nguyên lý cắtcủa bộ phận cắt thái Franz-S,

bằng cách làm sao cho ra được một bộ phận cắt thái tương tự nhưng không cần bộ phận roto 26, 27 và bộ phận tay gạt 12, 25 mà vẫn có thể vơ được rơm vào vùng cắt, dẫn rơm đến lưỡi dao cắt và tung được rơm đã cắt ra khỏi vùng cắt Từ ý tưởng đó, tác giả đề xuất và lựa chọn nguyên lý cắt được trình bày ở mục tiếp theo

1.5.2 Lựa chọn nguyên lý cắt cho bộ phận cắt tháiliên hợp với máy đập lúa

Nguyên lý cắt cho bộ phận cắt thái rơm liên hợp với máy đập lúa được lựa chọn và trình bày trên hình 1.14 Nguyên lý cắt này theo kiểu nhiều dao cắt cố định

và nhiều cánh gạt (tấm kê) chuyển động quay