nghiên cứu xác định các thông số chính của máy trộn thức ăn tmr theo nguyên lý guồng quay năng suất 100kg mẻ

Trong các khâu chế biến thức ăn TMR, khâu trộn có ảnh hưởng quan trọng nhất ñến chất lượng thức ăn, ñồng thời với phương pháp thủ công không thể ñạt ñược chất lượng cao theo ñúng nhu cầu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP I

-

TRẦN BẰNG SƠN

NGHIÊN CỨU XÁC ðỊNH CÁC THÔNG SỐ CHÍNH CỦA MÁY TRỘN THỨC ĂN TMR THEO NGUYÊN LÝ GUỒNG QUAY

NĂNG SUẤT 100KG/MẺ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hoá Nông - Lâm nghiệp

Mã số: 60 – 52 – 14 Người hướng dẫn khoa học: TS ðỗ Hữu Quyết

HÀ NỘI - 2007

LỜI CAM ðOAN

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

Tôi xin cam ñoan rằng các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc

Trần Bằng Sơn

LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành của mình ñối với thầy ðỗ Hữu Quyết cùng tập thể các thầy cô giáo trong Bộ môn Cơ học kỹ thuật, Khoa Cơ ñiện, Trường ðại học nông nghiệp I, Hà Nội ñã tận tình hướng dẫn và giúp ñỡ tôi thực hiện luận văn này

Chân thành cảm ơn lãnh ñạo, các bạn ñồng nghiệp phòng Nghiên cứu Cơ giới hoá chăn nuôi, Viện Cơ ñiện nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch và gia ñình ñã tạo ñiều kiện, giúp ñỡ tôi trong quá trình học tập

1.2 ðỐI TƯỢNG, MỤC TIÊU, Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA

LUẬN VĂN

3

2 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÁY

TRỘN THỨC ĂN TỔNG HỢP TMR TRONG CHĂN NUÔI BÒ SỮA

6

2.1 ðẶC TRƯNG VỀ TIÊU HOÁ THỨC ĂN VÀ CÁC LOẠI THỨC ĂN NUÔI BÒ 6 2.1.1 ðặc trưng về tiêu hoá thức ăn ở bò 6

2.2 ỨNG DỤNG THỨC ĂN TỔNG HỢP TMR TRONG CHĂN NUÔI BÒ SỮA 7 2.2.1 Các phương pháp cung cấp thức ăn cho bò sữa 7 2.2.2 Yêu cầu công nghệ chế biến thức ăn tổng hợp TMR 9

2.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG MÁY TRỘN TMR 11

2.3.1 Tình hình nghiên cứu sử dụng máy trộn TMR trên thế giới 11 2.3.2 Tình hình ứng dụng máy thái thức ăn thô và máy trộn TMR

trong nước

15

2.4 LỰA CHỌN NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CHO MÁY TRỘN TMR 18

3.2.1 Phương pháp xác ñịnh hệ số ma sát của vật liệu trộn 20 3.2.2 Phương pháp xác ñịnh ñộ trộn ñều 21 3.2.3 Phương pháp xử lý số liệu ño ñạc 22 3.2.4 Sử dụng các phần mềm trợ giúp thiết kế 23

4 MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU TRỘN VÀ CÁC

THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA MÁY TRỘN TMR

24

4.1 KHẢO SÁT XÁC ðỊNH CÁC CÔNG THỨC THỨC ĂN TỔNG HỢP TMR 24

4.2 NGHIÊN CỨU MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU TRỘN 25 4.2.1 Xác ñịnh hệ số ma sát của vật liệu trộn 25 4.2.2 Xác ñịnh ñộ ẩm và khối lượng riêng của vật liệu trộn 26

4.3 XÁC ðỊNH CÁC THÔNG SỐ CHÍNH CỦA MÁY TRỘN TMR 27 4.3.1 Sơ ñồ nguyên lý cấu tạo và các thông số của máy trộn TMR 27 4.3.2 Xác ñịnh yêu cầu về năng suất của máy trộn TMR 31 4.3.3 Xác ñịnh thể tích buồng trộn và các thông số của guồng trộn 32 4.3.4 Xác ñịnh các thông số của vít tải 35

4.3.5 Xác ñịnh vị trí giữa guồng trộn với các trục vít và bề rộng cánh gạt 36 4.3.6 Tính toán lựa chọn sơ bộ ñộng cơ 44 4.3.7 Tính toán lựa chọn hệ truyền ñộng 46

4.4 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ðỊNH SỐ VÒNG QUAY CỦA

GUỒNG TRỘN VÀ THỜI GIAN TRỘN

47

4.4.2 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của số vòng quay guồng trộn

5.3 SƠ BỘ ðÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ - KỸ THUẬT CỦA MÁY

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

CÁC CHỮ VIẾT TẮT

PMR - Party Mixed Ration (khẩu phần hỗn hợp một phần)

SCF - Separate Concentrate Feeding (cho ăn riêng thức ăn tinh)

TMR - Total Mixed Ration (khẩu phần hỗn hợp ñầy ñủ)

L - chiều dài guồng trộn

L1 - khoảng cách trục giữa guồng trộn và vít tải theo phương ngang

L2 - khoảng cách trục giữa guồng trộn và vít tải dưới theo phương thẳng ñứng

L3 - khoảng cách trục giữa hai vít tải theo phương thẳng ñứng

n - số vòng quay của guồng trộn

n1, n2 - số vòng quay của vít tải dưới và vít tải trên

Q - năng suất của máy trộn

Qv - năng suất vận chuyển của vít tải

qm - năng suất của một mẻ trộn

Hình 4.1 Sơ ñồ nguyên lý cấu tạo máy trộn TMR 28

Hình 4.3 Sơ ñồ vị trí giữa trục guồng gạt và các vít tải 37

Hình 4.6 ðồ thị ảnh hưởng của góc α tới góc β 42

Hình 4.8 Sơ ñồ hệ thống truyền ñộng của máy thí nghiệm 49

Hình 4.12 Xác ñịnh lượng chất khô hoà tan của các mẫu 51 Hình 4.13 Biểu ñồ ảnh hưởng của tốc ñộ guồng trộn ñến ñộ trộn ñều 53 Hình 4.14 ðồ thị ảnh hưởng của thời gian trộn ñến ñộ trộn ñều 55

1 MỞ ðẦU

1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ðỀ TÀI

Chăn nuôi là một trong những ngành chính của sản xuất nông nghiệp nước ta, chiếm trên 20% tổng giá trị của sản xuất nông nghiệp Trong những năm gần ñây ngành chăn nuôi ở nước ta phát triển nhanh với mức tăng trưởng bình quân trên 8% năm

ðột phá lớn nhất của ngành chăn nuôi nước ta trong 10 năm gần ñây là phát triển chăn nuôi bò sữa Năm 1995 tổng ñàn bò của cả nước chỉ có 18.700 con, năm 2000 tăng gấp ñôi tới 35.000 con và tới năm 2005 tăng tới 95.800 con tốc ñộ tăng ñàn bình quân hàng năm 43% Phấn ñấu ñến năm 2010 sản xuất ñược 350.000 tấn sữa tươi ñáp ứng 40% nhu cầu tiêu thụ trong nước [8] Nhiều cơ sở chăn nuôi bò sữa và thịt quy mô công nghiệp ñược phát triển

ở một số tỉnh như Hà Tây, Sơn La, Thái Nguyên, Hà Nội, Bình Dương, Trà Vinh, có quy mô chăn nuôi phổ biến 50 ÷ 200 con Một số tỉnh như Tuyên Quang, Thanh Hoá, Lâm ðồng Thành phố Hồ Chí Minh,… ngoài các quy mô phổ biến trên, còn có các quy mô chăn nuôi 500 ÷ 2000 con

Thức ăn là một khâu quan trọng trong chăn nuôi, chiếm tới trên 60% giá thành sản xuất Việc sử dụng những nguồn nguyên liệu phục vụ cho chế biến thức ăn chăn nuôi rất ña dạng ñã tạo ra nhiều loại thức ăn riêng cho bò như: thức ăn thô tươi, thô khô, thức ăn viên thô, thức ăn tinh tổng hợp dạng bột và viên, thức ăn cao ñạm như bánh dinh dưỡng, thức ăn vi lượng như viên ña liếm,… ñể phục vụ cho bò ăn trong mùa chính và trái vụ Với các loại thức ăn này việc chế biến và phương thức cho ăn chủ yếu vẫn là cho ăn riêng theo từng loại

Việc sử dụng, sản xuất nguồn thức ăn cũng làm tăng hiệu quả cho việc

chăn nuôi bò sữa Người nông dân vẫn quen cho bò ăn quá nhiều thức ăn tinh trong khi ñó bò chủ yếu cần thức ăn thô (cỏ và các phụ phế phẩm nông nghiệp khác), do vậy dẫn ñến hiệu quả chăn nuôi thấp

Theo kết quả nghiên cứu của Trường ðại học Nông lâm TP.HCM, nếu người chăn nuôi không cho bò ăn ñủ thức ăn thô cần thiết thì bù vào ñó phải cho bò ăn từ 0,4 ÷ 0,5 kg thức ăn tinh cho mỗi kg sữa ðiều ñó còn làm cho

bò xáo trộn về tiêu hoá và gây ra hiện tượng huyết toan (acidosis) dẫn ñến bò

bị ñau móng, khó thụ thai,.… ðây cũng là nguyên nhân làm cho mỗi chu kỳ một con bò sẽ mất khoảng 250 ÷ 500 kg sữa [9]

Một trong những công nghệ chăn nuôi bò tiên tiến, không ñòi hỏi ñầu tư

kỹ thuật cao và phức tạp nhưng ñem lại hiệu quả ngay là việc sử dụng thức ăn TMR (Total Mixed Ration) ðây là loại thức ăn khẩu phần hỗn hợp hoàn chỉnh ñã ñược nhiều nước trên thế giới có nghề chăn nuôi bò công nghiệp phát triển ứng dụng có hiệu quả Một số cơ sở trong nước kịp thời nắm bắt và mạnh dạn ứng dụng Do ñó, người chăn nuôi bò cần cho bò ăn theo khẩu phần thức ăn hỗn hợp hoàn chỉnh theo quy trình Total Mixed Ration - TMR Cho ñến nay, những cơ sở chăn nuôi tập trung của nước ta chủ yếu với quy mô từ 50 ÷ 100 con Việc chăn nuôi ñã ñi vào ổn ñịnh, vấn ñề tính toán hiệu quả chăn nuôi ñã ñược quan tâm và ñặt thành mục tiêu chính, nên các cơ

sở ñã quan tâm ñến việc ứng dụng chăn nuôi theo công nghệ tiên tiến

Với quy mô này lượng thức ăn cần thiết cho một ngày khoảng 1÷ 2 tấn Thực tế ở một số cơ sở như Trung tâm nghiên cứu bò sữa Ba Vì, trại chăn nuôi bò của Công ty Tây Bắc,… ñã nắm bắt ñược công nghệ chế biến thức ăn TMR, nhưng phải chế biến thủ công nên năng suất và chất lượng chưa ñáp ứng ñược nhu cầu Một số cơ sở chăn nuôi ở Lâm ðồng, Bình Dương, ñã phải nhập thiết bị ngoại với giá thành rất cao

Việc mạnh dạn ứng dụng công nghệ tiên tiến vào chăn nuôi bò của các

cơ sở trong nước hiện nay cho thấy nhu cầu ứng dụng và phát triển công nghệ

và kỹ thuật chăn nuôi tiên tiến ñang là một nhu cầu cấp thiết Với bước ñầu ứng dụng thành công công nghệ thức ăn TMR ở một số cơ sở chăn nuôi tập trung quy mô vừa và nhỏ ñã thể hiện tiềm năng phát triển của công nghệ này trong thời gian tới Như vậy công nghệ ñã ñi trước một bước, nhưng các khâu thiết bị phục vụ chế biến vẫn chưa có ñể ñáp ứng, cho thấy tính cấp thiết của việc nghiên cứu các thiết bị phục vụ công nghệ TMR

Trong các khâu chế biến thức ăn TMR, khâu trộn có ảnh hưởng quan trọng nhất ñến chất lượng thức ăn, ñồng thời với phương pháp thủ công không thể ñạt ñược chất lượng cao theo ñúng nhu cầu kĩ thuật, bởi tính ña dạng, khác biệt về các ñặc tính cơ lý hoá và tỷ lệ trộn của các thành phần nguyên liệu có trong khẩu phần thức ăn Vì vậy, trước hết cần quan tâm nghiên cứu máy trộn thức ăn TMR

ðề tài “Nghiên cứu xác ñịnh các thông số chính của máy trộn thức ăn

TMR theo nguyên lý guồng quay năng suất 100 kg/mẻ” ñược ñặt ra nhằm phục vụ cho việc thiết kế chế tạo mẫu máy trộn thức ăn TMR ñáp ứng nhu cầu phát triển chăn nuôi bò sữa theo công nghệ tiên tiến, là yêu cầu thực tiễn của sản xuất

1.2 ðỐI TƯỢNG, MỤC TIÊU, Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA LUẬN VĂN

- ðề tài luận văn nhằm nghiên cứu các ñặc tính cơ lý của các thành phần khác nhau của thức ăn trong chăn nuôi bò sữa, trên cơ sở ñó lựa chọn nguyên

lý và xác ñịnh các thông số thích hợp của máy trộn ñể trộn các thành phần ñó thành thức ăn tổng hợp Máy trộn phải ñảm bảo ñạt ñược ñộ ñồng ñều theo yêu cầu kỹ thuật với năng suất cao và chi phí năng lượng thấp;

- Các kết quả nghiên cứu của ñề tài làm cơ sở ñể thiết kế chế tạo, cung cấp cho sản xuất mẫu máy trộn thức ăn tổng hợp ñạt ñược ñộ ñồng ñều trên 80%, có năng suất 100 kg/mẻ phục vụ cho các cơ sở chăn nuôi bò sữa qui mô

50 ÷ 100 con;

- Việc nghiên cứu ứng dụng nguyên lý trộn các thành phần có tính chất

cơ lý khác nhau bằng guồng trộn ngang và cặp vít tải trộn dọc ngược chiều nhau là nghiên cứu mới ở trong nước Tuy nội dung nghiên cứu còn hạn chế, song kết quả nghiên cứu của luận văn có ý nghĩa khoa học nhất ñịnh Kết quả nghiên cứu của luận văn ñã thiết kế chế tạo ñược mẫu máy trộn thức ăn tổng hợp TMR ñáp ứng ñược các yêu cầu kỹ thuật ñặt ra, có ý nghĩa thực tiễn về khả năng thiết kế chế tạo trong nước loại máy này phục vụ chăn nuôi bò sữa theo công nghệ tiên tiến

1.3 TÓM TẮT NỘI DUNG CỦA LUẬN VĂN

Nội dung của luận văn ñược trình bày trong 5 mục chính

Mục 1 trình bày tính cấp thiết, ñối tượng, mục tiêu, ý nghĩa khoa học, thực tiễn và tóm tắt nội dung của luận văn

Mục 2 trình bày tổng quan về sử dụng thức ăn tổng hợp TMR trong chăn nuôi bò sữa và tình hình nghiên cứu ứng dụng các loại máy trộn thức ăn tổng hợp Trên cơ sở ñó lựa chọn nguyên lý làm việc thích hợp của máy trộn thức

ăn TMR trong ñiều kiện chăn nuôi bò sữa ở Nước ta hiện nay

Mục 3 xác ñịnh các nội dung và phương pháp nghiên cứu ñể lựa chọn và xác ñịnh ñược các thông số chính ñể thiết kế, chế tạo và khảo nghiệm mẫu máy

Mục 4 trình bày các kết quả nghiên cứu của ñề tài bao gồm:

- Kết quả nghiên cứu một số tính chất cơ lý của vật liệu trộn;

- Kết quả nghiên cứu lựa chọn, tính toán lý thuyết và thực nghiệm xác ñịnh các thông số thiết kế chế tạo mẫu máy trộn

Mục 5 trình bày kết quả thiết kế chế tạo và khảo nghiệm xác ñịnh các chỉ tiêu năng suất, chất lượng, chi phí năng lượng và sơ bộ ñánh giá về giá thành của mẫu máy

Trên cơ sở các kết quả ñã ñưa ra các kết luận và ñề nghị

2 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÁY TRỘN THỨC ĂN TỔNG HỢP TMR TRONG CHĂN NUÔI BÒ SỮA

2.1 ðẶC TRƯNG VỀ TIÊU HOÁ THỨC ĂN VÀ CÁC LOẠI THỨC ĂN NUÔI BÒ [8]

2.1.1 ðặc trưng về tiêu hoá thức ăn ở bò

Khác với nhiều loài gia súc, bò thuộc loại nhai lại Dạ dày của bò bao gồm bốn túi: dạ cỏ, dạ tổ ong, dạ lá sách và dạ múi khế Ba túi ñầu ñược gọi chung là dạ dày trước (không có tuyến tiêu hoá) còn dạ dày múi khế là dạ dày thực (có tuyến tiêu hoá giống như các ñộng vật dạ dày ñơn) Dạ cỏ có dung tích rất lớn (khoảng 100 ÷ 150 lít) chiếm tới 80% dung tích của toàn bộ dạ dày Dạ cỏ không tiết dịch tiêu hoá mà diễn ra quá trình tiêu hoá nhờ lên men

vi sinh vật Nhờ hệ vi sinh vật trong dạ cỏ phân giải các chất trong thức ăn như xenluloza, tinh bột, ñường, giúp cho quá trình tiêu hoá Dạ cỏ vận ñộng yếu, thức ăn ñưa vào liên tục và dừng lại lâu làm vi sinh vật có ñiều kiện tốt

ñể hoạt ñộng Các chất chứa trong dạ cỏ luôn ở trạng thái bị khuấy ñộng với nhịp ñộ khoảng 2500 nhịp co bóp mỗi ngày Hệ thống nhu ñộng này giúp cho các chất chứa trong dạ cỏ ñược thấm ướt, trộn ñều với vi sinh vật, phân lớp và

di chuyển dần tới các túi tiếp theo của dạ dày Khoảng từ 5 ñến 15 phút sau bữa ăn, quá trình nhai lại bắt ñầu Mỗi miếng thức ăn có khối lượng khoảng

500 gam ñược ợ lên ñể nhai lại Nhai lại là quá trình nghiền mịn thức ăn, sau

ñó miếng thức ăn ñược nuốt trở lại Trong thời gian lưu thức ăn ở dạ cỏ, nhờ

sự phân giải của hệ vi sinh vật cùng với quá trình nhai lại làm nhuyễn thức ăn

và giải phóng dần dần các thành phần dinh dưỡng có trong thức ăn Các thành phần này tách khỏi cấu trúc xơ, chìm sâu xuống phần dưới của dạ cỏ và ñược ñẩy tới các túi tiếp theo

2.1.2 Các loại thức ăn nuôi bò sữa

Khẩu phần: khẩu phần là tổ hợp các loại thức ăn cho con vật ựể thoả mãn nhu cầu về các chất dinh dưỡng trong một ngày ựêm Khi xây dựng khẩu phần cho bò sữa cần phải ựảm bảo các nguyên tắc:

- đáp ứng ựầy ựủ và cân ựối các chất dinh dưỡng;

- Khối lượng và dung tắch khẩu phần phải phù hợp với bộ máy tiêu hoá;

- Khẩu phần phải ngon ựể gia súc ăn hết;

- Khẩu phần phải rẻ ựể ựảm bảo hiệu quả kinh tế

Từ ựặc ựiểm về tiêu hoá thức ăn ở bò sữa và các nguyên tắc xây dựng khẩu phần, các loại thức ăn chủ yểu ở bò sữa là:

- Thức ăn thô: thường là cỏ tự nhiên, rơm lúa, thân cây ngô, cây ngô ủ chua, Thành phần này thường chiếm tới trên 80% khẩu phần

Với bò ựang tiết sữa, khối lượng thức ăn thô trong khẩu phần trong khoảng 25 ọ 30 kg;

- Thức ăn tinh: thường là hỗn hợp bột ngô, bột sắn, cám gạo, bột ựậu tương, bột cá, bột xương với khối lượng trong khẩu phần khoảng 1 ọ 1,5 kg;

- Thức ăn bổ sung khác: thường là rỉ mật, rỉ mật + u rê với khối lượng trong khẩu phần khoảng 1,5 ọ 2 kg

Các loại thành phần thức ăn trên có tắnh chất cơ lý rất khác nhau Các loại thức ăn thô có kắch thước lớn, nhiều xơ và có ựộ ẩm khác nhau trong khi ựó các loại thức ăn tinh thường ở dạnh bột khô

2.2 ỨNG DỤNG THỨC ĂN TỔNG HỢP TMR TRONG CHĂN NUÔI BÒ SỮA

2.2.1 Các phương pháp cung cấp thức ăn cho bò sữa [10], [14], [15], [18]

Hiện nay trên thế giới sử dụng 3 phương pháp chủ yếu cung cấp thức ăn cho bò sữa:

a) Cho bò ăn riêng thức ăn tinh (separate concentrate Feeding - SCF)

đây là phương pháp cho bò ăn truyền thống từ trước ựến nay Phương pháp này chủ yếu cho ăn thức ăn tinh riêng biệt với thức ăn thô, cho ăn thức

ăn tinh theo nhu cầu của từng cá thể bò, còn thức ăn thô cho ăn tự do

Ưu ựiểm:

- Không phải chế biến (hỗn hợp thức ăn tinh - thô);

- đáp ứng ựược nhu cầu dinh dưỡng của từng cá thể bò

Nh ược ựiểm:

- Thức ăn tinh ựi qua ựường tiêu hoá nhanh, bò không kịp tiêu hoá;

- Không tạo ựược môi trường thuận lợi cho bộ máy tiêu hoá và hệ thống

vi sinh vật trong bộ máy tiêu hoá của bò hoạt ựộng có hiệu quả cao

b) Cho bò ăn khẩu phần hỗn hợp ựầy ựủ (Total Mixed Ration - TMR)

TMR là một cơ sở chắnh ựiều chỉnh chất lượng thành phần thức ăn có ảnh hưởng trực tiếp tới gia súc Bằng cách giảm bớt kắch thước hạt thức ăn thô, có thể kết hợp chúng với các thành phần thức ăn ựã ựược chế biến khác

ựể có ựược các ựặc tắnh khẩu phần ựồng nhất Khi các ựiều kiện này ựạt ựược,

về mặt kỹ thuật có thể có ựược tắnh ổn ựịnh trong mỗi viên thức ăn và mỗi miếng thức ăn điều này trở nên cực kỳ quan trọng trong việc ựạt ựược môi trường gần Ộtrạng thái cân bằngỢ ựể nuôi dưỡng các chức năng vi sinh vật trong dạ cỏ của bò sữa

Ưu ựiểm:

- Cung cấp liên tục và ổn ựịnh ựược hỗn hợp thức ăn hoàn chỉnh, có ựầy

ựủ thức ăn thô và tinh, ựầy ựủ chất dinh dưỡng: năng lượng, protein, thắch hợp với sinh lý tiêu hoá của bò, góp phần ổn ựịnh ựộ pH dạ cỏ, tăng tỉ lệ tiêu hoá và hấp thu thức ăn, cải thiện thể trạng và tăng năng suất sữa cho bò;

- Làm cho bò ăn ñược tất cả các loại thức ăn chế biến, bò không thể chỉ

ăn thức ăn mà chúng thích ăn và loại bỏ thức ăn mà chúng không thích Từ ñó

có thể tận dụng ñược các loại thức ăn khác nhau, kể cả các phụ phế phẩm nông nghiệp

Nh ược ñiểm:

- Phải tổ chức chế biến (hỗn hợp thức ăn tinh - thô);

- Không ñáp ứng ñược nhu cầu dinh dưỡng cho từng cá thể bò, ñặc biệt

là bò cao sản hay bò gầy yếu

c) Cho ăn khẩu phần hỗn hợp một phần (Partly Mixed Ration - PMR)

ðây là phương pháp kết hợp 2 phương pháp SCF và TMR: toàn bộ ñàn

bò ñược ăn khẩu phần hỗn hợp ñầy ñủ (TMR), nhưng các con bò cá biệt (cao sản, gầy yếu, ) ñược bổ sung thức ăn tinh riêng biệt (SCF)

Phương pháp PMR phát huy ñược các ưu ñiểm của phương pháp TMR

và khắc phục ñược một phần nhược ñiểm của phương pháp TMR

Việc ứng dụng một loại thức ăn mới, tiên tiến vào phục vụ chăn nuôi không chỉ ñơn thuần nắm bắt công nghệ chế biến, mà phải có các phương tiện phục vụ chế biến mới ñảm bảo cho hiệu suất cao nhất của công nghệ

Muốn áp dụng phương pháp TMR và PMR tối thiểu cần phải có các thiết

bị sau:

- Máy thái thức ăn thô tươi (cỏ) và khô (rơm);

- Máy trộn thức ăn tinh và thức ăn thô

2.2.2 Yêu cầu công nghệ chế biến thức ăn tổng hợp TMR [3], [17]

Thành phần thức ăn tổng hợp TMR: thức ăn thô chiếm tới 80% (bao gồm

cỏ tươi, rơm - cỏ khô, thức ăn ủ chua, ), thức ăn tinh (cám tổng hợp), các chất bổ sung như (hèm bia, rỉ mật, )

Như ñã trình bầy ở phần trên, thành phần thức ăn tông hợp cho bò sữa bao gồm thức ăn thô, thức ăn tinh và các chất bổ sung Trong thức ăn tổng hợp TMR yêu cầu các thành phần này ñược trộn ñều ñể cung cấp cho bò ăn ñồng thời các thành phần trong khẩu phần Yêu cầu ñộ trộn ñều >80%

Hình 2.1 M ẫu thức ăn tổng hợp TMR

Các công ñoạn chính ñể chế biến thức ăn TMR như sau:

- S ơ chế thức ăn thô: Trong mùa chính vụ cỏ tươi, thân cây ngô, ngọn

mía và rơm tươi ñược vò nát, thái thành ñoạn có chiều dài 3 ÷ 7 cm Việc thái

và làm dập ñược kết hợp trên cùng một công ñoạn Mùa trái vụ, nguyên liệu thô khô ñược cắt thành các ñoạn có chiều dài 3 ÷ 7 cm Công việc này ñược thực hiện bằng các máy thái

- ðịnh lượng: các loại thức ăn: thô, tinh và chất dinh dưỡng bổ sung ñược

ñịnh lượng theo tỷ lệ trong khẩu phần thức ăn của mỗi bữa và phù hợp với năng suất của thiết bị

- Ph ối trộn: các thành phần ñược ñịnh lượng sẽ ñược phối trộn trong thời

gian cần thiết ñể ñảm bảo ñộ trộn ñều trên 80% và tạo ra thức ăn tổng hợp TMR (hình 2.1)

- Phân ph ối: Thiết bị trộn ñược phối hợp làm chức năng phân phối thức ăn

vào máng ăn cho bò bằng thiết bị trộn và phân phối thức ăn tự hành Với các máy trộn tĩnh tại việc phân phối thức ăn ñược thực hiện bằng phương pháp thủ công

2.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG MÁY TRỘN TMR

2.3.1 Tình hình nghiên cứu sử dụng máy trộn TMR trên thế giới [16]

ðối với nhiều nước trên thế giới, ñặc biệt là những khu vực công nghiệp phát triển như Tây Âu, Bắc Mỹ, Úc hay các nước có nền sản xuất chăn nuôi hiện ñại như Israel từ lâu người ta ñã ứng dụng công nghệ TMR trong lĩnh vực chăn nuôi bò Có rất nhiều kiểu máy trộn TMR phục vụ chăn nuôi của các Công ty nổi tiếng như: Kuhn Knight, Patz, Berg của Mỹ hay Renn của Canada Nhìn chung các máy trộn thức ăn TMR sử dụng một trong những kiểu sau:

- Trục vít nằm ngang;

- Trục vít ñứng;

- Guồng quay kết hợp với vít nằm ngang;

- Thùng quay có cánh ñảo

a) Máy tr ộn kiểu trục vít nằm ngang (hình 2.2)

Những máy trộn này có 2, 3 hoặc 4 trục vít ñể trộn thức ăn (2 ÷ 4 vít) Các trục vít nằm ngang ñảo trộn và dịch chuyển thức ăn từ ñầu ñến cuối buồng trộn Với các máy trộn ña vít xoắn, tác dụng trộn xuất hiện khi một hoặc hai vít xoắn quay ngược chiều, chuyển dịch thức ăn ngược chiều với (các) vít xoắn liền kề Ngoài ra máy còn một vít tải ngang ñể ñảo trộn và chuyển thức ăn ra cửa xả

Máy trộn loại này có kích thước lớn thường trộn mẻ trộn từ 5÷20m3 Các vít tải có kích thước từ 300 ÷ 500 mm, quay với tốc ñộ từ 40 ÷ 80 v/ph ðể rải ñều thức ăn vào máng, ở cửa ra còn lắp thêm một vít tải nhỏ Vít này quay với tốc ñộ thấp từ 4 ÷ 10 v/ph

Bắt ñầu quá trình nạp liệu với các thành phần chiếm tỷ lệ lớn, sau ñó là các thành phần có tỷ lệ nhỏ Nếu cỏ khô có kích thước dài thì máy trộn xử lý không tốt, thường bị quấn quanh trục vít Một số máy có lắp thêm các dao trên cánh vít ñể cắt hoặc xé các cây cỏ khô có thân dài Phần dao cắt gắn với trục xoắn có thể cắt hoặc xé cọng cỏ - rơm dài thành những mảnh dài 6 ÷ 8 cm [

Hình 2.2 Máy tr ộn TMR kiểu trục vít nằm ngang (Kuhn Knight-USA)

Chạy máy liên tục trong khi nạp liệu Trộn trong vòng 2 ÷ 8 phút sau khi tất cả các thành phần ñược cho vào Các thành phần khô như ngũ cốc, protein

và khoáng có thể hoạt ñộng như chất bôi trơn ñể trợ giúp quá trình trộn, trong khi cỏ khô, baleage, rỉ ñường lỏng, và nước có thể gây bết, tắc kẹt

Ưu ñiểm chính của loại này là chi phí năng lượng trộn thấp tuy nhiên nều thành phần trộn có ñộ ẩm cao thì hay bị tắc, kẹt

Máy trộn vít xoắn trục ñứng dựa vào trọng lượng ñể ñảo thức ăn xuống ñáy máy trộn Cỏ ñược ñưa vào ban ñầu ñể trộn, chất lượng cỏ càng kém càng cần ñưa vào sớm Nếu cỏ ñưa vào sau sẽ nổi lên trên Với cỏ khô cọng dài ñược ñưa vào máy từ 3 ñến 4 phút ñể cắt nhỏ khối cỏ, sau ñó tiếp tục nạp các thành phần khác vào và trộn tiếp trong vòng 3 ÷ 4 phút

Hình 2.3 Máy tr ộn TMR kiểu vít trục ñứng (Renn-Canada)

Ưu ñiểm: Các máy trộn kiểu này có thể trộn ñược các khẩu phần ăn tổng hợp với tất cả các thành phần thô ñều là cỏ khô Máy trộn ñứng có thể xử lý những kiện cỏ tròn lớn (cắt thái cỏ khô ngay trên máy)

Tuy nhiên máy rất cồng kềnh và chi phí năng lượng cao hơn các loại máy trộn TMR khác

c) Máy tr ộn kiểu guồng quay kết hợp với vít tải nằm ngang (hình 2.4)

Loại máy trộn này có bộ phận làm việc chủ yếu là một guồng quay kết hợp với hai trục vít Guồng quay làm nhiệm vụ ñảo trộn theo phương vuông góc còn hai trục vít ñảo trộn và vận chuyển nguyên liệu theo phương dọc trục Cánh vít có lắp dao giống như loại trộn trục vít nằm ngang ðường kính vít từ

300 ÷ 500 mm, quay với tốc ñộ từ 120 ÷ 150 v/ph ðường kính guồng trộn thường lớn gấp 3 ÷ 3,5 lần ñường kính vít tải và có số vòng quay 40 ÷ 80 v/ph Máy trộn loại này có kích thước lớn, mẻ trộn có thể ñến 20 m3 và thường là máy di ñộng lắp sau máy kéo Giống như kiểu máy trộn trục vít nằm ngang, vít tải có tác dụng ñảo trộn và thoát liệu (cửa bên) ðể tăng khả năng rải thức ăn người ta còn lắp thêm một vít tải nhỏ ở cửa ra Vít này quay với tốc ñộ thấp từ 4 ÷ 10 v/ph

Hình 2.4 Máy tr ộn TMR kiểu guồng quay kết hợp vít tải (Kuhn Knight-USA)

Hệ thống trộn quay nâng nguyên liệu qua ñiểm ñệm ở mặt dưới của cánh vít nhằm giảm thiểu lượng cỏ và các thành phần có kích thước dài ñệm dưới cánh vít Loại này hạn chế ñược việc kẹt liệu ñối với thành phần trộn có ñộ

ẩm tương ñối cao (rỉ mật, hèm bia) Thời gian trộn ít hơn so với loại vít trộn nằm ngang

Kết cấu của máy trộn kiểu guồng quay kết hợp với trục vít tải ñơn giản hơn so với loại vít tải nằm ngang Tuy nhiên chi phí năng lượng cao hơn Bộ phận guồng quay lắp thêm các lò xo trên các tay gạt ñể tránh hiện tượng bị kẹt khi vật liệu tạo thành lớp (do các thanh gạt nằm ngang có tác dụng như chổi quét và hất tung vật liệu lên).

d) Máy tr ộn kiểu thùng quay hoặc thùng quay kết hợp với cánh ñảo (hình 2.5)

Loại máy trộn kiểu thùng quay sử dụng các ñường xoắn ốc trong lòng trống quay ñể trộn nguyên liệu Quá trình ñưa nguyên liệu vào và ra ở các cửa khác nhau

Các thức ăn dạng lỏng ñược cho vào ñầu tiên, sau ñó là các thành phần

có lượng nhỏ Máy trộn nên ñược vận hành ở vận tốc thấp Trộn thêm khoảng

3 ÷ 4 phút sau khi thành phần cuối cùng ñược cho vào

Máy trộn thùng quay kết hợp với vít ở tâm ñể ñảo nguyên liệu, ñưa về phía trước máy trộn ñể sau ñó trộn lại hoặc chuyển tới cửa ra Cỏ khô cũng cần ñược cắt ngắn khoảng 2 ÷ 10 cm trước khi trộn

H ình 2.5 Máy tr ộn kiểu thùng quay (Berg -USA )

Những máy này ñòi hỏi chi phí năng lượng ít hơn so với loại máy trộn kiểu cánh vít và kiểu guồng quay có cùng năng suất Tuy nhiên kích thước máy lớn, cồng kềnh không thuận tiện cho việc rải thức ăn sau khi trộn

2.3.2 Tình hình ứng dụng máy thái thức ăn thô và máy trộn TMR trong nước [4], [10], [11]

Việc ñưa công nghệ tiên tiến vào phục vụ chăn nuôi bò là hữu ích, nhưng cần có sự phát triển ñồng bộ về công nghệ và thiết bị mới ñạt ñược hiệu quả sử dụng công nghệ mới trong chăn nuôi

Như ñã trình bầy ở phần trên, muốn áp dụng công nghệ sử dụng thức ăn tổng hợp TMR trong chăn nuôi bò sữa cần hai loại thiết bị chính là thiết bị thái thức ăn thô và thiết bị trộn thức ăn thô sau khi thái với thức ăn tinh và các thành phần bổ sung theo khẩu phần

a) Máy thái th ức ăn thô

Dùng ñể thái cỏ tươi, rơm khô, thân cây ngô, thành các ñoạn có chiều dài từ 3 ÷ 7 cm Trước ñây chúng ta ñã nhập nhiều loại máy thái rơm, cỏ của LIÊN XÔ, BUNGARI, CU BA như PCC-6, PCB 3,5, VONGA.5,… Trên cơ

sở các mẫu máy này, nhiều cơ sở trong nước ñã tham khảo chế tạo Hiện nay một số mẫu máy ñang ñược sử dụng trong sản xuất như:

- Máy thái Hà Nam: dạng ñĩa, dao thẳng, năng suất 0,4 tấn/h;

- Máy thái Cơ khí Nam Hồng: trống dao thẳng, năng suất 0,8 tấn/h;

- Máy thái Vinodan Tuyên Quang: dạng ñĩa, dao thẳng, năng suất 1 tấn/h;

- Máy thái Cơ khí Nông ngư TP Hồ Chí Minh: dạng trống, dao thẳng, năng suất 0,4 tấn/h

Với các loại máy thái trên ñây có thể trang bị phục vụ cho việc sơ chế thức ăn thô ñể chế biến thức ăn ủ chua cũng như chế biến thức ăn TMR

b) Máy tr ộn

Trong chế biến thức ăn chăn nuôi tổng hợp ở nước ta hiện nay sử dụng phổ biến hai kiểu máy trộn theo mẻ là máy trộn kiểu vít ñứng và máy trộn ngang cánh xoắn (hình 2.6)

- Máy trộn kiểu vít ñứng có bộ phận làm việc chính là thùng trộn phía trên hình trụ, phía dưới hình côn, bên trong là trục vít ñứng có ống bao xung quanh Trong quá trình làm viêc, hỗn hợp các thành phần thức ăn dạng bột ñược nạp vào thùng trộn qua phễu nạp Trục vít quay ñẩy nguyên liệu lên trên

ở phía trong ống bao sau ñó qua các khe trên thành ống bao, hỗn hợp liên tục

ñược thoát ra ngoài ống bao và rơi tự do xuống dưới rồi lại ñược vít tải tiếp tục ñưa lên Quá trình ñó ñược tiếp diễn trong suốt thời gian máy làm việc ñảm bảo cho khối bột ñược trộn ñều Máy trộn kiểu vít ñứng chỉ trộn ñược các thành phần nguyên liệu dạng bột khô;

- Máy trộn ngang cánh xoắn có bộ phận làm việc chính là thùng trộn nằm ngang có cấu tạo hình trụ, bộ phận ñảo trộn dạng hai cánh xoắn ngược chiều Khi trộn, hỗn hợp nguyên liệu ñược ñổ vào thùng trộn, trục cánh xoắn quay có tác dụng ñảo trộn nguyên liệu Loại máy trộn này chủ yếu ñược sử dụng trong dây chuyền sản xuất phân hữu cơ vi sinh Nó có thể trộn ñược nguyên liệu dạng bột khô lẫn bột có ñộ ẩm tương ñối cao Tuy nhiên, do ñặc ñiểm khác biệt của thành phần nguyên liệu ñược phối trộn trong quy trình công nghệ TMR việc sử dụng máy trộn này không hiệu quả do thức ăn bị bết, tạo tảng dễ gây tắc kẹt và làm tăng chi phí năng lượng

Năm 2005, Trường ðại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh có chế tạo thành công máy trộn TMR dạng vít xoắn (trộn cỏ tươi và bột) Năng suất trộn một mẻ 0,5 tấn Máy này gồm có thùng trộn, trục vít, ñĩa xích, khớp nối, hộp giảm tốc, ñộng cơ, khung máy, cửa tháo liệu, kích thước các phần tử vật liệu

b- Máy tr ộn ngang cánh xoắn

a- Máy tr ộn vít ñứng

Hình 2.6 S ơ ñồ nguyên lý làm việc của máy trộn ngang và trộn ñứng

trộn lấy theo kích thước của cỏ ñã thái 3 ÷ 8 cm, tỉ lệ của hỗn hợp trộn gồm hai thành phần là cỏ tươi ñã ñược cắt thái (90%) và thức ăn tinh (10%) Bề rộng thùng trộn 1,2 m, chiều dài thùng trộn 2,4 m, chiều cao toàn máy 2,05 m, ñường kính máng vít 0,64 m, số vòng quay của vít trộn 50 v/ph, công suất ñộng cơ truyền 15 HP

Máy trộn có khả năng trộn hỗn hợp cỏ thái và cám tổng hợp dạng khô,

ñộ trộn ñều thỏa mãn yêu cầu chăn nuôi ñại gia súc (trên 80%) Với một mẻ trộn 0,5 tấn, thời gian trộn 8 phút, mức ñộ tiêu thụ ñiện năng 10,2 kW

Máy trộn này chỉ giải quyết trộn cỏ với bột khô, khi trộn bột ướt thường

bị bết ñáy, bị kẹt và chi phí năng lượng cao nên vẫn chưa ñáp ứng ñược yêu cầu của các cơ sở chăn nuôi bò sữa Vấn ñề ñặt ra cần có một mẫu máy có thể ñáp ứng ñược việc trộn nhiều loại công thức thức ăn TMR khác nhau

2.4 LỰA CHỌN NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CHO MÁY TRỘN TMR

Từ phân tích các nguyên lý làm việc của các mẫu máy trộn TMR ở trong

và ngoài nước, ñã chọn nguyên lý làm việc của máy trộn thức ăn chuyên dụng TMR phục vụ chăn nuôi bò theo nguyên lý làm việc không liên tục (theo mẻ) kiểu guồng quay kết hợp với hai trục vít (kiểu máy trộn Kuhn Knight-USA, hình 2.4)

Với nguyên lý này máy có kết cấu ñơn giản phù hợp với khả năng chế tạo trong nước Guồng quay kết hợp với hai trục vít quay cùng chiều nhưng

có cánh vít ngược nhau có tác dụng ñảo trộn nguyên liệu theo phương ngang cũng như phương dọc trục tạo quá trình trộn nhanh hơn Mặt khác, với kết cấu các thanh gạt lắp trên guồng quay luôn tỳ sát vào thành buồng trộn nhờ liên kết qua các lò xo ép do ñó khắc phục ñược lớp vật liệu bết vào thành buồng trộn, cho phép trộn ñược nguyên liệu có ñộ ẩm tương ñối cao Với hai trục vít quay cùng chiều nhưng có cánh vít ngược nhau vừa có tác dụng ñảo trộn vừa

di chuyển vật liệu dọc trục giúp cho việc tháo liệu qua cửa ở thành bên ñược

3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

ðể thực hiện mục tiêu ñặt ra, ñề tài cần triển khai thực hiện các nội dung nghiên cứu sau:

- Nghiên cứu tham khảo tài liệu, thông tin và khảo sát một số trang trại chăn nuôi bò, xác ñịnh các công thức khẩu phần trong chăn nuôi bò sữa;

- Nghiên cứu một số tính chất và ñặc ñiểm của nguyên liệu phối trộn;

- Nghiên cứu xác ñịnh các thông số chính của các bộ phận làm việc và công suất ñộng cơ;

- Thiết kế, chế tạo thiết bị;

- Khảo nghiệm, xác ñịnh các chỉ tiêu kỹ thuật, kinh tế của mẫu máy

3.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.2.1 Phương pháp xác ñịnh hệ số ma sát của vật liệu trộn

Việc xác ñịnh hệ số ma sát tĩnh của vật liệu trộn với thép là thông số cần thiết khi tính toán thiết kế máy

Có thể ựánh giá ựộ ựồng ựều của vật liệu ựược trộn bằng các cách sau:

- đánh giá sơ bộ bằng cảm quan (bằng mắt)

- đánh giá ựộ ựồng ựều của hỗn hợp TMR thông qua việc ựánh giá lượng chất hoà tan (sử dụng Chiết quang kế) và không hoà tan (xác ựịnh lượng chất khô không hòa tan trong nước)

đặc trưng cho chất lượng của quá trình trộn ựều là mức ựộ ựồng nhất của hỗn hợp trộn - ựộ trộn ựều Các tác giả trong và ngoài nước ựã xây dựng nhiều công thức xác ựịnh mức ựộ ựồng nhất, như công thức của V.Kapharop, Alapsin, X.V.Melnhicop,Ầ

để phục vụ cho việc tắnh toán xác ựịnh ựộ trộn ựều của sản phẩm, chọn phương pháp tắnh toán của giáo sư người Nga X.V.Melnhicop chuyên gia về máy nông nghiệp Ông dùng hệ số biến ựộng trong thống kê ựể ựánh giá mức

ựộ ựồng nhất của hỗn hợp trộn Phương pháp này ựược gọi là phương pháp hệ

số biến thiên

ðộ trộn ñều của hỗn hợp ñược xác ñịnh theo công thức:

).100

B1(

0

s M

δs - sai số tiêu chuẩn;

Bo - tỉ lệ thành phần thức ăn trong toàn bộ hỗn hợp, %;

n 1

)BB

0 i s

Bi - tỉ lệ thành phần thức ăn trong mẫu kiểm tra, %;

n - số lượng mẫu kiểm tra

δs càng nhỏ thì ñộ ñồng ñều của hỗn hợp trộn càng cao

Tỷ số δs /B0 trong thống kê gọi là hệ số biến ñộng Khi bắt ñầu trộn, hệ

số biến ñộng xấp xỉ 1, còn mức ñộ trộn ñều bằng 0 Ngược lại cuối quá trình mức ñộ trộn ñều tiến dần tới 1

ðể xác ñịnh lượng chứa thực tế của thành phần kiểm tra trong mẫu, người ta dùng các phương pháp phân tích cơ học hoặc hoá học tuỳ theo tính chất và ñặc ñiểm của các thành phần

3.2.3 Phương pháp xử lý số liệu ño ñạc [2]

Các kết quả ño trong nghiên cứu thực nghiệm máy thường là các ñại lượng ngẫu nhiên Các sai số trong quá trình ño ñạc phụ thuộc vào ñộ chính xác của thiết bị ño và phương pháp ño

Các số liệu ño ñạc ñược xử lý theo các quy tắc của lý thuyết xác suất và

thống kê toán học

Sau khi ño n lần lặp lại ñược các giá trị xi (i = 1,2, ,n) và tính các giá trị

trung bình theo công thức: ∑

=

=

n 1 i i

x n

n 1 i

2 i

1n

1

(3.5)

σ biểu thị sự khuếch tán của kết quả ño ñạc

3.2.4 Sử dụng các chương trình phần mềm trợ giúp thiết kế

Chương trình phần mềm thiết kế Inventor 8: phần mềm Autodesk Inventor mô hình hóa hình học các kết cấu trên máy tính

Autodesk Inventor là một hệ thống thiết kế cơ khí 3D ñược xây dựng với công nghệ thích nghi (adaptive technology) cùng với các khả năng mô hình hóa khối rắn Autodesk Inventor cung cấp các công cụ cần thiết ñể thực hiện các dự án thiết kế, từ việc vẽ phác ban ñầu cho ñến việc hình thành các bản vẽ

kỹ thuật cuối cùng (tạo các mô hình 3D, các bản vẽ 2D, tạo các chi tiết thích nghi, các chi tiết và bản vẽ lắp, )

Autodesk Inventor có thể link với các phần mềm khác AutoCAD, Mechnical Desktop, ñể nhập và xuất dữ liệu

4 MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU TRỘN VÀ CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA MÁY TRỘN TMR

4.1 KHẢO SÁT XÁC ðỊNH CÁC CÔNG THỨC THỨC ĂN TỔNG HỢP TMR

2 - Cỏ tươi thái nhỏ (3 ÷ 10cm)

- Hèm bia và khoáng chất

60-70% 30-40%

4 - Cỏ tươi thái nhỏ (3 ÷ 10cm)

- Thức ăn tinh ử chua

- Hèm bia

50-60% 10-20% 10-30%

5 - Cỏ tươi thái nhỏ (3 ÷10cm)

- Rơm khô thái nhỏ (3 ÷10cm)

- Thức ăn tinh và khoáng chất

- Rỉ mật

30-50 % 30-40% 10-20% 10%

Việc xác ñịnh các công thức thức ăn tổng hợp TMR là cần thiết bởi vì tùy thuộc vào thành phần vật liệu trộn mà sử dụng các nguyên lý trộn khác nhau Ở nước ta tùy theo mùa vụ và việc tận dụng các phế phụ phẩm trong nông nghiệp làm thức ăn chăn nuôi, người ta có rất nhiều các công thức thức

ăn khác nhau

Vào mùa hè ở miền Bắc và mùa mưa ở miền Nam, với việc cỏ tươi ñược cung cấp ñầy ñủ thì thành phần trộn chủ yếu sử dụng là cỏ tươi Cỏ ñược thái nhỏ (3 ÷ 10 cm) trộn với thức ăn tinh, thức ăn ử chua, hèm bia, rỉ mật, Mùa ñông ở miền Bắc hay mùa khô ở miền Nam do thức ăn thô xanh thiếu nên người ta sử dụng rơm khô là chủ yếu (rơm thái nhỏ 3 ÷ 10 cm) thay thế cho

cỏ tươi Khẩu phần thức ăn cơ sở cho bò ñang tiết sữa trong khoảng 20 ñến 30

kg ngày [9] và với một số công thức phổ biến hiện ñang ñược sử dụng trong các trang trại chăn nuôi bò sữa ñược trình bầy trong bảng 4.1 Tỷ lệ của các thành phần ñược tính theo % khối lượng trong khẩu phần

Tuỳ theo nhu cầu cho ăn của từng loại bò trong từng thời kỳ, cũng như loại thức ăn mà người chăn nuôi có thể thêm hay bớt các thành phần nguyên liệu trộn khác

4.2 NGHIÊN CỨU MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA VẬT LIỆU TRỘN

4.2.1 Xác ñịnh hệ số ma sát của vật liệu trộn

Như ñã trình bầy ở trên, thành phần vật liệu trộn của thức ăn TMR chủ yếu là cỏ tươi và rơm khô thái nhỏ có chiều dài <10 cm ðể phục vụ cho việc tính toán thiết kế ñã ño hệ số ma sát giữa thép với các loại vật liệu trộn bằng thiết bị ño ma sát Giêligốpxki với số lần lặp là 5 lần

Dưới ñây là bảng các kết quả ño ñã ñược xử lý thống kê:

B ảng 4.2 Hệ số ma sát của các loại vật liệu với thép

1 Rơm khô (chiều dài < 10cm) 210 0,38

2 Cỏ voi tươi (chiều dài < 10cm) 190 0,34

4.2.2 Xác ñịnh ñộ ẩm và khối lượng riêng của vật liệu trộn

B ảng 4.3 ðộ ẩm và khối lượng thể tích của các loại vật liệu

tích, kg/m 3

1 Rơm khô (chiều dài < 10cm) 13,5 29

2 Cỏ voi tươi (chiều dài < 10cm) 68 205

Phương pháp xác ñịnh các thông số trên là các phương pháp ñược sử dụng phổ biến trong kỹ thuật Với số lần lặp là 5 lần, ñộ ẩm của vật liệu ñược xác ñịnh bằng phương pháp sấy ñến khối lượng không ñổi và khối lượng thể tích ñược xác ñịnh bằng ống có dung tích 10 dm3 Các kết quả thí nghiệm ñã ñược xử lý thống kê và ñược trình bầy trong bảng 4.3

Từ kết quả trình bầy ở bảng trên cho thấy khối lượng thể tích của các khẩu phần thức ăn TMR thay ñổi rất lớn từ 98 ÷ 300 kg/m3 tùy theo thành phần khác nhau trong khẩu phần

4.3 XÁC ðỊNH CÁC THÔNG SỐ CHÍNH CỦA MÁY TRỘN TMR

4.3.1 Sơ ñồ nguyên lý cấu tạo và các thông số của máy trộn TMR

a) S ơ ñồ nguyên lý cấu tạo

Trong phân tích tổng quan tình hình nghiên cứu ứng dụng máy trộn thức

ăn tổng hợp cho bò sữa ñã lựa chọn nguyên lý bộ phận trộn theo mẻ kiểu guồng quay kết hợp với hai trục vít Sơ ñồ nguyên lý cấu tạo ñược giới thiệu trong hình 4.1

Hình 4.1 S ơ ñồ nguyên lý cấu tạo máy trộn TMR

1 ðộng cơ 2 Buồng trộn 3 Guồng gạt 4 Cửa nạp liệu

5 Vít t ải trên có dao cắt 6 Vít tải dưới 7 Cửa xả liệu 8 Hệ thống truyền ñộng

8

7 6 5 4

3

2

1

Máy có bộ phận làm việc chính là buồng trộn kín bên trong có:

- Guồng ñảo vật liệu 3 với các cánh gạt, cánh gạt ñược liên kết với trục qua các tay bắt Các cánh gạt ñược ñặt nghiêng một góc α so với phương hướng kính, liên kết với tay bắt bằng kết cấu lò xo thanh trượt ñể ñảm bảo các cánh gạt luôn áp sát vào thành buồng trộn và không bị kẹt trong quá trình trộn

Với kết cấu như trên, trong quá trình làm việc các cánh gạt thực hiện việc ñảo trộn vật liệu theo hướng kính và hất vật liệu vào trục vít Quá trình ñảo trộn diễn ra chủ yếu ở vị trí cánh gạt hất vật liệu vào trục vít và tung vật liệu ở khoảng trống phía trên giữa guồng trộn với buồng trộn;

- Cặp vít tải 5 và 6 trong buồng trộn có cùng chiều quay nhưng cánh vít ngược nhau Bước cuối cùng của cánh vít trên mỗi trục có chiều ngược lại ñể tránh hiện tượng dồn ép vật liệu vào thành buồng trộn cũng như cổ trục Trên cánh vít tải nằm phía trên có lắp thêm các lưỡi dao cắt dạng hình thang ñể cắt các cọng rơm, cỏ có kích thước dài

Với cấu tạo như trên, cặp vít tải có tác dụng vận chuyển ñảo trộn theo chiều dọc trục theo hướng ngược nhau và vít tải dưới ñồng thời là bộ phận ñẩy thức ăn sau khi trộn ra ngoài thông qua cửa ở thành bên của buồng trộn;

- Cửa nạp liệu 4 và cửa xả liệu 7: cửa nạp ñược bố trí phía trên buồng trộn và Cửa mở ñược ở cả hai bên buồng trộn, cửa phía trên trí vít tải dùng ñể nạp nguyên liệu thô còn phía bên kia ñể nạp nguyên liệu tinh Cửa xả ñược bố trí ở thành bên của buồng trộn và ñược mở ở phía cuối vít tải dưới

Truyền ñộng cho guồng trộn và cặp vít tải từ ñộng cơ ñiện thông qua hệ thống truyền ñộng xích 8

Quá trình làm việc diễn ra như sau:

Sau khi cho máy hoạt ñộng các loại nguyên liệu ñã ñược ñịnh lượng theo

mẻ trộn ñược nạp vào buồng trộn qua cửa nạp liệu Nguyên liệu ñược ñổ vào phía trên của vít tải 5 và vít tải 6 Khi nguyên liệu ñược cấp ñủ vào buồng, mức nguyên liệu thấp hơn ñường kính guồng trộn Các cánh gạt trong quá trình quay sẽ làm cho khối nguyên liệu quay theo, quá trình ñảo trộn thực hiện

do tốc ñộ quay khác nhau của các lớp vật liệu, do cánh gạt tung hất vật liệu vào vít tải và do tung hất vật liệu ở khoảng trống phía trên của buồng trộn Vít tải 6 có tác dụng ñảo trộn và vận chuyển vật liệu từ ñầu ñến cuối buồng trộn Ngược lại, vít tải 5 có tác dụng ñảo trộn và vận chuyển vật liệu theo chiều ngược lai Quá trình ñảo trộn và di chuyển của vật liệu diễn ra trong suốt quá trình trộn Khi kết thúc quá trình trộn thuần tuý mở cửa xả liệu, nhờ vít tải nằm phía dưới ñẩy dồn vật liệu về phía cửa xả thoát ra ngoài (quá trình trộn ñược thực hiện cả trong lúc nạp và xả liệu)

b) Các ch ỉ tiêu kỹ thuật của máy trộn TMR

- Năng suất của máy Q, kg/h:

m

q t

Q 60

= (4.1) Trong ñó:

qm - khối lượng của một mẻ trộn kg/mẻ

tm - thời gian cần thiệt ñể thực hiện một mẻ trộn, phút/mẻ:

tm = t1 + t2 + t3 (4.2) Với: t1 - thời gian khởi ñộng máy và nạp liệu

t2 - thời gian trộn thuần tuý

t3 - thời gian xả liệu

- ðộ trộn ñều θM, % - là chỉ tiêu cơ bản ñể ñánh giá chất lượng trộn ñều giữa các loại nguyên liệu ðộ trộn ñều ñược xác ñịnh bằng phương pháp hệ số biến thiên Với thức ăn TMR, ñộ trộn ñều không yêu cầu quá cao song phải ñạt mức >80% ðộ trộn ñều với nguyên lý ñã chọn chủ yếu phụ thuộc vào thời gian trộn t2 Thời gian trộn càng kéo dài ñộ trộn ñều càng cao Tuy nhiên trong thực tế với các máy trộn cơ khí luôn diễn ra hai quá trình thuận nghịch: khi tăng thời gian trộn tạo thêm ñiều kiện cho các thành phần nguyên liệu di chuyển xen kẽ lẫn nhau làm tăng ñộ trộn ñều Quá trình ñó diễn ra cho tới khi hỗn hợp ñạt trạng thái cân bằng ñộng học thì ñộ trộn ñều không ñổi nhưng nếu tiếp tục trộn sẽ gây nên hiện tượng phân lớp, ñộ trộn ñều có thể giảm ñi [6];

- Chi phí năng lượng riêng, kWh/tấn Với nguyên lý máy trộn ñã chọn, chi phí năng lượng chủ yếu phụ thuộc vào thời gian thực hiện mẻ trộn trong

ñó chủ yếu là thời gian trộn t2 ñể ñảm bảo ñạt ñược yêu cầu ñộ trộn ñều thích hợp

c) Các thông s ố chính của máy trộn TMR

Với nguyên lý cấu tạo của máy trộn TMR ñã trình bày ở trên, có rất nhiều các thông số có ảnh hưởng tới năng suất, ñộ trộn ñều, chi phí năng lượng riêng của máy Hình 4.2 chỉ ra các thông số chính của máy trộn TMR