Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống truyền động thủy lực cho bộ phận cắt trên máy thu hoạch mía.

Để có được kết quả nghiên cứu và hoàn thành được đề tài tốt nghiệp này, ngoài sự nỗ lực của bản thân em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của rất nhiều cá nhân, tập thể trong và ngoài trường. Trước hết em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy giáo, cô giáo trong bộ môn Cơ khí Động lực Khoa Cơ Điện, Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ em hoàn thành tốt đề tài tốt nghiệp này. Đặc biệt em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến thầy giáo PGS.TS.Bùi Hải Triều người đã trực tiếp hướng dẫn em thực hiện đề tài “Nghiên cứu thiết kế hệ thống truyền động thủy lực cho bộ phận cắt trên máy thu hoạch Mía” và cũng là người đã tận tình giúp đỡ em trong suốt quá trình hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình và bạn bè đã khích lệ em, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong quá trình học tập hoàn thành đề tài tốt nghiệp. Mặc dù đã rất cố gắng song do kinh nghiệm và kiến thức của em còn hạn chế nên đề tài khó tránh khỏi những thiếu sót ngoài ý muốn. Em rất mong các quý thầy cô cùng bạn bè chỉ bảo thêm để đề tài được hoàn thiện hơn.

LỜI CẢM ƠN

Để có được kết quả nghiên cứu và hoàn thành được đề tài tốt nghiệpnày, ngoài sự nỗ lực của bản thân em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm,giúp đỡ của rất nhiều cá nhân, tập thể trong và ngoài trường

Trước hết em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy giáo, cô giáotrong bộ môn Cơ khí Động lực - Khoa Cơ Điện, Học viện Nông nghiệp ViệtNam đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ em hoàn thành tốt đề tài tốt nghiệp này Đặc

biệt em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến thầy giáo PGS.TS.Bùi Hải Triều

người đã trực tiếp hướng dẫn em thực hiện đề tài “Nghiên cứu thiết kế hệ thống truyền động thủy lực cho bộ phận cắt trên máy thu hoạch Mía” và

cũng là người đã tận tình giúp đỡ em trong suốt quá trình hoàn thành đồ án tốtnghiệp này Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình và bạn

bè đã khích lệ em, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong quá trình học tậphoàn thành đề tài tốt nghiệp

Mặc dù đã rất cố gắng song do kinh nghiệm và kiến thức của em cònhạn chế nên đề tài khó tránh khỏi những thiếu sót ngoài ý muốn Em rất mongcác quý thầy cô cùng bạn bè chỉ bảo thêm để đề tài được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 25 tháng 5 năm 2016

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thanh Nam

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC BẢNG v

DANH MỤC HÌNH vi

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1

1.1 Tình hình về cơ khí hóa thu hoạch nông sản ở Việt Nam 1

1.2 Tình hình cơ giới hóa khâu thu hoạch Mía 2

1.2.1 Tình hình sản xuất Mía tại Việt Nam 2

1.2.2 Nhu cầu cơ giới hóa khâu thu hoạch Mía 4

1.2.3 Yêu cầu cơ giới hóa khâu thu hoạch Mía 5

1.3 Một số máy thu hoạch mía điển hình 9

1.3.1 Máy sử dụng công nghệ để nguyên cây 9

1.3.2 Máy sử dụng công nghệ thu hoạch cắt cây thành đoạn 12

1.4 Tình hình nghiên cứu máy thu hoạch mía ở nước ta 14

1.5 Bộ phận cắt trong máy thu hoạch mía 15

1.5.1 Bộ phận trong máy thu hoạch mía 15

1.5.2 Bộ phận cắt ngọn mía 16

1.5.3 Bộ phận chặt gốc mía 19

1.6 Đặc điểm cơ tính của cây mía ở giai đoạn thu hoạch 22

1.7 Tổng quan ứng dụng thủy lực trong nông nghiệp và phát triển nông thôn 23

1.7.1 Khái quát về truyền động thủy lực 23

1.7.2 Trang bị thủy lực trên các liên hợp máy nông lâm nghiệp 24

1.7.3 Thị trường thủy lực ở Việt Nam 26

1.8 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu 26

1.8.1 Mục tiêu 26

1.8.2 Yêu cầu 26

1.8.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 26

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TRUYỀN ĐỘNG VÀ ĐIỀU KHIỂN

THỦY LỰC 27

2.1 Các mạch điều khiển thủy lực cho các máy nông nghiệp tự hành 27

2.2 Các phần tử thủy lực trong mạch chuyển động quay 39

2.2.1 Bơm trong mạch thủy lực 39

2.2.2 Động cơ thuỷ lực 41

2.2.3 Đường ống dẫn từ van chia dòng tới động cơ 43

2.2.4 Van chia dòng 44

2.2.5 Van phân phối 45

2.2.6 Van tiết lưu .47

2.2.7 Van áp suất .48

2.2.8 Thùng dầu 48

2.2.9 Đồng hồ đo áp suất 50

2.3 Xây dựng hệ thống truyền động thuỷ lực cho bộ phận làm việc chuyển động quay .51

2.3.1 Xác định các số liệu cơ bản 52

2.3.2 Phân bố công suất và hiệu suất 56

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG 58

THỦY LỰC CHO BỘ PHẬN CẮT TRÊN MÁY THU HOẠCH MÍA 58

3.1 Lựa chọn mạch điều khiển thủy lực cho bộ phận cắt 58

3.2 Lựa chọn, tính toán các bộ phận của hệ thống truyền động thủy lực 59

3.2.1 Tính toán động cơ thuỷ lực theo yêu cầu vận tốc cắt 59

3.2.2 Tính toán thông số của động cơ 60

3.2.3 Tính toán chọn kích thước đường ống dẫn từ van chia dòng tới động cơ 62

3.2.4 Tính toán hao tổn đường ống từ van phân phối tới động cơ thuỷ lực 63

3.2.5 Lựa chọn van phân phối 64

3.2.6 Tính toán hao tổn đường ống từ van phân phối tới bơm 65

3.2.7 Tính toán chọn loại bơm trong mạch thủy lực 66

3.2.8 Chọn loại van tiết lưu 69

3.2.9 Lựa chọn van áp suất 70

3.2.10 Thùng dầu 71

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 73

Kết luận: 73

Đề nghị: 73

TÀI LIỆU THAM KHẢO 75

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Một số đặc tính kỹ thuật của đĩa dao 21

Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật một số loại bơm 45

Bảng 2.2: Ký hiệu, thông số kỹ thuật của van phân phối 51

Bảng 2.3: Ký hiệu của các loại van phân phối 52

Bảng 2.4: Ký hiệu tiêu chuẩn một số van tiết lưu 53

Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật của một số loại bơm thuỷ lực 65

Bảng 3.2: Thông số kỹ thuật một số loại bơm 71

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Máy thu hoạch mía 9

Hình 1.2 Chặt mía thủ công 9

Hình 1.3 Máy chặt rải hàng liên hợp máy kéo 4 bánh NB-15T 12

Hình 1.4: Máy thu hoạch mía Thái Lan Super Cane Cuter K-80 13

Hình 1.5: Sơ đồ liên hợp máy thu hoạch để nguyên cây, xả đống định kỳ 14

Hình 1.6: LHTHM cắt đoạn chuyển theo băng tải nghiêng 15

Hình 1.7: LHTH mía cắt đoạn chuyển cây dưới gầm máy bằng hệ thống các cặp ru lô 16

Hình 1.8 LHTHM (THM - 03) của Viện Cơ điện và CNSTH 17

Hình 1.9 LHTH mía có trống dồn lá sang bên 19

Hình 1.10 Sơ đồ bộ phận cắt ngọn có trống vơ chủ động 20

Hình 1.11 Sơ đồ bộ phận cắt băm ngọn mía có hai trống vơ và băm 20

Hình 1.12 Trống vơ và băm đọt có các vành dao và đĩa vơ 20

Hình 1.13 Sơ đồ bộ phận cắt ngọn có hai đĩa vơ chủ động 20

Hình 1.14 Các loại lưỡi dao chặt mía 23

Hình 1.15 Sơ đồ kết cấu đĩa dao cắt có trục gỡ lá cuốn dao 24

Hình 2.1: Điều khiển xi lanh 31

Hình 2.2: Điều khiển xilanh có chuyển động 2 phía như nhau 32

Hình 2.3: Điều khiển động cơ 32

Hình 2.4: Mạch ít hao tổn năng lượng 33

Hình 2.5: Mạch hành trình nhanh có tích áp thấp 33

Hình 2.6: Mạch khóa xilanh vi sai 34

Hình 2.7: Mạch hoạt động tuần tự 35

Hình 2.8: Mạch hoạt động tuần tự 35

Hình 2.9: Mạch thủy lực mắc song song 36

Hình 2.10: Mắc song song 3 xilanh thủy lực 36

Hình 2.11: Mạch thủy lực mắc nối tiếp 37

Hình 2.12: Mạch 3 xi lanh mắc nối tiếp 38

Hình 2.13: Mạch kín và mạch hở trên hệ thống không đảo chiều 38

Hình 2.14: Mạch hở a) và mạch kín có thể đảo chiều b 39

Hình 2.15a: Mạch lưu lượng không đổi 40

Hình 2.15b: Mạch áp suất không đổi 40

Hình 2.16: Mạch nhạy tải 41

Hình 2.17: So sánh các hệ thống mạch tiêu chuẩn 42

Hình 2.18: Sơ đồ cấu tạo bơm bánh răng ăn khớp trong 45

Hình 2.19: Động cơ bánh răng 46

Hình 2.20: Động cơ cánh gạt 46

Hình 2.21: Động cơ Piston hướng kính 42

Hình 2.22: Động cơ piston hướng trục 42

Hình 2.23: Các dạng ống nối 48

Hình 2.24: Nối ống mềm 49

Hình 2.25: Khớp nối nhanh 49

Hình 2.26: Van chia dòng 50

Hình 2.27: Bố trí các thiết bị trong thùng dầu 54

Hinh 2.28: Bình lọc dầu 55

Hình 2.29: Đồng hồ đo áp kế bằng lò xo 55

Hình 2.30: Hệ thống truyền động thuỷ lực cho bộ phận chuyển động quay 56

Hình 2.31: Biểu đồ phân bố công suất và hao tổn trong một hệ thống thủy lực 62

Hình 3.1: Sơ đồ mạch truyền động thuỷ lực cho máy cắt mía 64

Hình 3.2: Đường đặc tính của động cơ OMP 80 66

Hình 3.3: Đường đặc tính hao tổn áp suất của van phân phối 70

Hình 3.4: Đặc tính lưu lượng và áp suất của bơm 73

Hình 3.5: Quan hệ giữa hiệu suất và áp suất hoạt động của bơm .69

Hình 3.6: Đường đặc tính lưu lượng và hao tổn áp suất 75

Hình 3.7: Ký kiệu và đặc tính của van áp suất 76

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

1.1 Tình hình về cơ khí hóa thu hoạch nông sản ở Việt Nam.

Nước ta được xếp vào nhóm nước đang phát triển, tuy nhiên tốc độphát triển còn khá chậm, nền kinh tế nước ta phụ thuộc chủ yếu vào xuất khẩuthô và đầu tư trực tiếp từ nước ngoài Sản xuất trong nước chủ yếu dựa vàosản xuất nông lâm nghiệp, số lượng lao động tham gia sản xuất nông nghiệpchiếm trên 80% tống số lao động trong cả nước Hoạt động sản xuất nông lâmnghiệp mang tính thời vụ nên hiệu suất sử dụng thời gian lao động rất thấp,thông thường chỉ tập trung vào khoảng 3 đến 4 tháng trong một năm nên thờigian nhàn rỗi khá nhiều, thu nhập bình quân tính theo đầu người rất thấp Hơnnữa, sản xuất nông lâm nghiệp chiếm tỷ trọng thấp trong nền kinh tế, khôngtương ứng với tỷ lệ lao động

Trong những năm gần đây, nhà nước ta đã tập trung hơn vào đầu tưphát triển các lĩnh vực: Công nghiệp, du lịch, thương mại và dịch vụ Nềnkinh tế nước ta đã có những bước phát triển mạnh mẽ Các nhà máy, các khucông nghiệp được xây dựng và thu hút được rất nhiều lao động nhàn rỗi từnông thôn, làm giảm đáng kể số lao động phục vụ sản xuất nông lâm nghiệp,làm tăng thu nhập, thúc đẩy kinh tế phát triển

Tuy nhiên sản xuất nông lâm nghiệp vẫn giữ vai trò quan trọng trongnền kinh tế quốc dân Nhờ áp dụng khoa học kỹ thuật vào trong sản xuất nôngnghiệp, điều kiện tự nhiên và sức lao động dồi dào nên đã thu được những kếtquả vượt bậc

Sản xuất trong lĩnh vực nông lâm nghiệp là một quá trình sản xuất đặcthù, nó mang tính độc lập cao, điều kiện sản xuất phức tạp, tiêu tốn nhiều sứclao động Để nâng cao năng suất, giảm nhẹ sức lao động cho các khâu sảnxuất trong sản xuất nông lâm nghiệp cần thiết phải áp dụng cơ giới hoá tổnghợp và sử dụng các phương tiện hữu ích, áp dụng các hệ thống máy móc phùhợp với từng loại sản xuất, từng mục đích công việc

Phong trào đưa mỏy múc cơ giới vào sản xuất nụng nghiệp đang diễn ranhanh và rộng khắp ở hầu hết cỏc địa phương trong cả nước Hiện nay việcthiết kế và phỏt triển cỏc loại mỏy phức hợp tự hành đang diễn ra hết sức sụiđộng trong lĩnh vực cơ khớ hoỏ nụng lõm nghiệp ở nước ta Xu hướng thiết kếchủ yếu là bố trớ cỏc bộ phận làm việc, dẫn động cho cỏc bộ phận làm việcchủ động trờn một mỏy kộo vạn năng cỡ nhỏ hoặc là thiết kế cỏc mỏy phứchợp chuyờn biệt cho cỏc cụng việc nụng lõm nghiệp như gieo trồng, chăm súc

và thu hoạch

Trờn đa số cỏc mẫu mỏy đó được cụng bố: Cỏc mỏy làm đất, mỏy thuhoạch việc truyền động trớch cụng suất được thực hiện bằng cơ học nhưtruyền động xớch, truyền động đai, truyền động cỏc đăng hoặc truyền độngbỏnh răng Nhược điểm của truyền động cơ học là việc thay đổi tỷ số truyền

vụ cấp chỉ cú thể thực hiện trong khoảng giới hạn và yờu cầu một khụng gianlắp đặt cố định giữa động cơ truyền lực và bộ phận làm việc cần dẫn động

Cỏc nhược điểm này cú thể được cải thiện đỏng kể nếu thay thế truyềnđộng cơ học bằng một hệ thống truyền động và điều khiển thủy lực Cỏc hệthống truyền động thủy lực ngày nay cú mật độ cụng suất và độ tin cậy cao,cấu trỳc hệ thống đơn giản, đặc biệt là cú khả năng thiết lập một hệ thốngtruyền động và điều khiển bất kỳ, linh động trong khụng gian với cỏc phần tửcấu trỳc tiờu chuẩn

Một số kết quả bước đầu về ứng dụng truyền động thủy lực trong nụnglõm nghiệp đó được cụng bố: Hệ thống truyền động trợ giỳp thủy lực trờn liờnhợp mỏy vận chuyển nụng lõm nghiệp, Liờn hợp mỏy đào hố trồng cõy (Mộtphần của nhỏnh đề tài cấp nhà nước KC 07-18-01)

1.2 Tỡnh hỡnh cơ giới húa khõu thu hoạch Mớa.

1.2.1 Tỡnh hỡnh sản xuất Mớa tại Việt Nam.

Cõy mớa cú tờn khoa học là Saccharum ssp Thuộc họ Graminaea (họHoà Thảo), có nguồn gốc từ Tân Ghi nê, thích nghi với khí hậu nhiệt đới,

nhiều mưa nhiệt độ cao Mớa hiện nay là cõy trồng lớn nhất thế giới với diệntớch khoảng 23.8 triệu ha Cõy mớa được trồng tại hơn 90 quốc gia, chủ yếu ởcỏc vựng nhiệt đới và cận nhiệt đới, sản lượng trung bỡnh là 1.69 tỷ tấn mỗi vụthu hoạch Mớa chiếm hơn 80% nguyờn liệu đầu vào cho sản xuất đường, hầuhết phần cũn lại được làm từ củ cải đường Cỏc quốc gia sản xuất mớa đườnglớn nhất đồng thời cũng là cỏc quốc gia tiờu thụ đường lớn nhất Thế giới làBrazil, Ấn Độ và Trung Quốc.

Việt Nam là đất nước cú truyền thống sản xuất Mớa đường từ rất lõuđời Cõy Mớa cũng là loại cõy rất quen thuộc với người dõn ta Ở nơi nào trờnđất nước Việt Nam cõy mớa đều cú thể sinh trưởng, người dõn đều cú thểtrồng mớa trong vườn để ăn tươi, giải khỏt hoặc chế biến đường

Về mặt địa lý, đất nước Việt Nam nằm gọn trong khu vực nội chớtuyến, phớa Bắc 23°22B (Đồng Văn), phớa Nam 8°30B (Cà Mau), trong vựngphõn bố mớa đường của thế giới Địa hỡnh Việt Nam cú đủ đất đồng bằng,lượng mưa khỏ (1,400mm đến 2,000mm/năm), nhiệt độ thớch hợp Cũng vỡvậy mà diện tớch mớa đường của nước ta rất lớn với xấp xỉ 300.000 hecta.Năng suất mớa bỡnh quõn, sản lượng mớa đều tăng qua từng năm hứa hẹn sựphỏt triển cho ngành

Hiện nay, ở nước ta mớa là nguồn nguyờn liệu cho nhiều ngành cụngnghiệp khỏc nhau như giấy, vỏn ộp, điện từ bó mớa, chăn nuụi bũ từ lỏ, ngọnmớa, rỉ đường được dựng làm nguyờn liệu trong cụng nghiệp để sản xuấtnhiờn liệu sinh học, rượu, dung mụi aceton, butanol, nấm men, axit citric,lactic, aconitic và glycerin, thức ăn cho gia sỳc, phõn bún…

Ngành cụng nghiệp Mớa đường Việt Nam thực sự bắt đầu hỡnh thành tạimiền Nam Việt Nam từ đầu thế kỷ XX, tập trung nhiều ở miền Trung vàĐồng bằng sụng Cửu Long (ĐBSCL) Tớnh đến năm 2012, Việt Nam cú 40nhà mỏy đường chủ yếu là quy mụ nhỏ Sản lượng khai thỏc mớa của ViệtNam hiện nay đang đứng ở vị trớ thứ 21 trong tổng số cỏc quốc gia sản xuất

đường trên thế giới Năng suất khai thác cao nhất là ở ĐBSCL, tuy nhiên chấtlượng mía ở vùng này thấp hơn so với các khu vực còn lại

Những năm gần đây giá đường thế giới cũng như trong nước mặc dù cóbiến động nhất định nhưng luôn có xu hướng tăng và giữ ở mức khá cao làđiều kiện thuận lợi để ngành mía đường phát triển

Giá vật tư nông nghiệp tương đối ổn định trong bối cảnh giá mua míacao và giữ ổn định từ vụ trước đã khuyến khích người dân tăng cường đầu tưthâm canh nâng cao năng suất mía nên diện tích, năng suất và sản lượng míatăng mạnh so với vụ trước Sản xuất đường đã đáp ứng đủ nhu cầu tiêu dùngtrong nước

1.2.2 Nhu cầu cơ giới hóa khâu thu hoạch Mía

Cây mía có đặc điểm khác cây lúa: là cây trồng cạn, có sinh khối lớn,sản lượng thu hoạch cao (trên 80 tấn/ha), khối lượng khổng lồ này phải đượcchuyên chở về nhà máy chế biến mà không được chậm trễ, không qua mộtkhâu xử lý nào cả Trong khi hạt lúa đã thu hoạch, bà con có thể phơi, sấy,bảo quản lúa để: làm giống, để ăn, để chăn nuôi hoặc chờ giá cao hơn mớibán Vậy cây mía là cây hàng hoá 100% Ở góc độ thu hoạch, bốc xếp mía làcông việc nặng nhọc, vất vả Hiện nay, các nhà máy đường đang đứng trướcnhững thách thức lớn về công lao động thu hoạch mía khan hiếm và giá cônglao động cao chiếm khoảng 25% giá trị cây mía

Mặt khác, yêu cầu kỹ thuật mà nhà máy thu mua là: Cây mía phảiđược chặt ngọn, róc lá Giá mua theo hàm lượng đường

Để chủ động có mía cho nhà máy chế biến, hầu hết các nhà máy đườngđều cần đội xe vận tải Còn chặt mía thì hoàn toàn phụ thuộc vào việc có nhâncông hay không

Hiện nay khi chặt mía, bà con thường chặt một cây mía theo 4 bước:1- Xả dao dọc theo thân phía phải cây mía, loại bỏ lá phía phải

2- Xả dao dọc phía trái cây mía, loại bỏ lá phía trái

lá mía cũng là yếu tố trở ngại trong thu hoạch.

Việc chặt mía bằng tay rất nặng nhọc Chặt xong là vận chuyển, đâycũng là một khâu đòi hỏi rất nhiều sức lực của người trồng mía Với khốilượng lớn, sức lực đổ vào khâu thu hoạch, vận chuyển, nhất là lúc thu hoạchcao điểm sẽ thiếu lao động

Do đó, cơ giới hóa thu hoạch mía là xu hướng tất yếu hiện nay của ViệtNam cũng như nhiều nước sản xuất mía đường trên thế giới nhằm giải phóngsức lao động nặng nhọc, tình trạng khan hiếm công lao động, hạ giá thành sảnxuất và đáp ứng được nhu cầu kế hoạch sản xuất chế biến…

1.2.3 Yêu cầu cơ giới hóa khâu thu hoạch Mía.

 Để thỏa mãn nhu cầu cơ giới hóa khâu thu hoạch cần đạt được cácyêu cầu:

- Đảm bảo tính thời vụ

- Độ biến chất đường của mía sau thu hoạch nhỏ

- Chi phí tài chính của khâu thu hoạch giảm

- Đảm bảo việc tái tạo đất, môi trường sau thu hoạch

 Đặc điểm cây mía khi thu hoạch:

Cây mía không đều nhau cả về chiều cao và cả trạng thái đứng, đổnghiêng, cong, thẳng Vì thế nó là đối tượng rất khác nhau cho một máy thuhoạch Lá mía rất nhiều, sắc cạnh, bẹ lá bám sát vào thân cây Cùng một lúcmáy chặt mía phải làm 4 công việc: Róc bỏ lá – chặt ngọn – chặt cây – xếp/

bó theo hàng Thiết kế, chế tạo một loại máy thoả mãn 4 công việc trên quả làhoàn toàn không đơn giản

Một trong những cản trở trong khâu cơ giới hóa thu hoạch mía trướcđây là tỷ lệ tạp chất cao (nếu không qua trung tâm xử lý làm sạch tạp chất)hơn so với mía thu hoạch bằng thủ công cũng như những điều kiện bất cậptrong quy hoạch đồng ruộng, hay độ ẩm đất…

16-004-4D25F0E7.jpg" \*

MERGEFORMATINET

INCLUDEPICTURE 1.web.britannica.com/eb-media/16/1103

"http://media-16-004-4D25F0E7.jpg" \*

MERGEFORMATINET

INCLUDEPICTURE 1.web.britannica.com/eb-media/16/1103

"http://media-16-004-4D25F0E7.jpg" \*

MERGEFORMATINET

INCLUDEPICTURE 1.web.britannica.com/eb-media/16/1103

"http://media-16-004-4D25F0E7.jpg" \*

MERGEFORMATINET

INCLUDEPICTURE 1.web.britannica.com/eb-media/16/1103

"http://media-16-004-4D25F0E7.jpg" \*

MERGEFORMATINET

INCLUDEPICTURE 1.web.britannica.com/eb-media/16/1103

"http://media-16-004-4D25F0E7.jpg" \*

MERGEFORMATINET

INCLUDEPICTURE 1.web.britannica.com/eb-media/16/1103

"http://media-16-004-4D25F0E7.jpg" \*

MERGEFORMATINET

INCLUDEPICTURE 1.web.britannica.com/eb-media/16/1103

"http://media-16-004-4D25F0E7.jpg" \*

MERGEFORMATINET

INCLUDEPICTURE 1.web.britannica.com/eb-media/16/1103

"http://media-16-004-4D25F0E7.jpg" \*

MERGEFORMATINET

INCLUDEPICTURE 1.web.britannica.com/eb-media/16/1103

"http://media-16-004-4D25F0E7.jpg" \*

MERGEFORMATINET

INCLUDEPICTURE 1.web.britannica.com/eb-media/16/1103

"http://media-16-004-4D25F0E7.jpg" \*

MERGEFORMATINET

INCLUDEPICTURE 1.web.britannica.com/eb-media/16/1103

"http://media-16-004-4D25F0E7.jpg" \*

MERGEFORMATINET

Hình 1.1 Máy thu hoạch mía Hình 1.2 Chặt mía thủ công

Ngày nay, nhiều thế hệ máy đã được cải tiến, hoàn thiện nhằm giảiquyết một số tồn tại trong các trường hợp sau:

- Giảm tỷ lệ tạp chất cao so với chăt bằng thủ công;

- Giảm chí phí giá thành (công lao động, tiêu hao nhiên liệu);

- Trọng tải máy thu hoạch mía và hệ thống rơ móc kéo theo làm dí nénđất;

- Giống mía bị đổ ngã, mía tự bong lá hay không bong lá, chiều cao mía

- Đáp ứng điều kiện điạ hình đồng ruộng;

- Phù hợp với khoảng cách hàng…

Máy thu hoạch nông sản đầu tiên ra đời trên thế giới là vào năm 1834trong thu hoạch lúa mì mạch Đến năm 1889 các mô hình máy thu hoạch mớiđược sản xuất chạy bằng hơi nước Đến năm 1938 xuất hiện lần đầu tiên ở

Mỹ máy thu hoạch liên hợp chạy bằng động cơ nhiên liệu

Trong thập niên 1960-1970, nhiều cường quốc mía đường trên thế giới

là Cuba, Brazil, Ấn Độ… cũng mới trong giai đoạn phôi thai của nền sản xuấtthu hoạch mía bằng cơ giới hóa Về tốc độ ứng dụng cơ giới hóa vào sản xuấtmía đường, đầu tiên phải kể đến Úc, tuy sản lượng sản xuất đường lúc bấy giờcòn rất nhỏ bé nhưng đối với cây mía, Úc là một trong những quốc gia đãquan tâm đầu tư và thương mại hóa các loại máy móc công cụ cơ giới phục vụcho ngành sản xuất mía đường mà trong đó phải kể đến công tác cơ giới thuhoạch mía Ở Úc, trong suốt 25 năm (1930-1955), người ta đã nghiên cứu vàchế tạo, thử nghiệm với nhiều loại máy mới ở mức độ khác nhau như:Fairymead và Toft và cải tiến hoàn thiện dần dần, thời kỳ đó đốt mía trướckhi thu hoạch

Hiện nay, trong lĩnh vực mía đường đã có rất nhiều loại máy thu hoạchliên hợp với các mác thương hiệu khác nhau nhằm đáp ứng nhu cầu phục vụ

sản xuất mía trong nội địa của các quốc gia mía đường, giải phóng tình trạngcông “lao động khổ sai” nặng nhọc trong thu hoạch mía, đồng thời tìm giảipháp tính thích nghi với điều kiện vùng sinh thái cũng như mô hình sản xuấttrong các trang trại, vùng lãnh thổ

Các hình thức thu hoạch mía: Có 3 loại hình chính:

- Cơ giới 100% (Máy thu hoạch liên hợp): tự chặt gốc, ngọn, cắt thànhkhúc, làm sạch, tải chuyển vào thùng xe để đưa về nhà máy

- Bán cơ giới hóa (Máy thu hoạch bán cơ giới): Chỉ thực hiện một phần

cơ giới hóa như chặt gốc, có loại chặt ngọn, có loại không cắt ngọn phải chặtthủ công, sau đó bốc lên xe bằng thủ công hay máy bốc mía

- Thu hoạch thủ công: Phương pháp cổ điển, thô sơ, truyền thống trongsản xuất nhỏ

Khi đề cập đến loại máy người ta chia ra 2 loại máy chính sau đây:

o Loại máy thu hoạch nguyên cây

o Loại máy thu hoạch chặt cắt khúc

Trong loại máy thu hoạch nguyên cây, có thể chia ra 3 loại:

- Loại máy thu hoạch nguyên cây không có cắt ngọn, róc sạch lá bóbằng thủ công

- Loại máy thu hoạch nguyên cây có cắt ngọn lá, làm sạch lá bó bằngthủ công

- Loại máy thu hoạch nguyên cây có cắt ngọn, làm sạch lá

Các hình thức thu hoạch này có thể bốc xếp bằng thủ công hoặc bằngmáy bốc mía

Việc cơ giới hóa thu hoạch mía không phải công việc mới là của cácnước sản xuất mía đường tiên tiến trên thế giới Từ những thập niên 1970, vàhiện nay họ vẫn đang tiếp tục cải tiến hoàn thiện hơn các điểm khiếm khuyết

của các máy thu hoạch mía trước đây, nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế trongngành mía đường, tỷ lệ cơ giới hóa khâu thu hoạch ngày càng được nâng cao,nhiều nước đã cơ giới hóa khâu thu hoạch và bốc xếp đạt 90-100%.

Ở nước ta, công tác nghiên cứu, khảo nghiệm, cải tiến máy thu hoạchmía đã có từ sau những năm 1980 cho đến nay, nhưng các công trình nghiêncứu khảo nghiệm đó còn gặp nhiều hạn chế, còn bị ngưng đình trệ, dở dang…

do nhiều nguyên nhân khác nhau Và sau những năm 1990, cũng đã có nhữngCông ty đường đặt quan hệ với một số nước trong đó có Úc nghiên cứu đầu tưmáy thu hoạch mía nhưng do yêu cầu tính đồng bộ từ đồng ruộng đến hệthống tiếp nhận mía chưa đạt mức đồng bộ nên việc khảo nghiệm đầu tư đócũng phải dừng lại

Trước những đòi hỏi cũng như thách sự tồn tại của ngành sản xuất míađường trong cơ chế thị trường cạnh tranh, nhằm giảm giá thành sản xuất,đồng bộ hóa trong các khâu biện pháp canh tác…đã có những Công ty, doanhnghiệp mía đường đi tiên phong trong việc đầu tư mua máy thu hoạch mía,song song với việc quy hoạch đồng ruộng, cải tiến biện pháp canh tác…

Một vấn đề mới xuất hiện không kém phần quan trọng sẽ chi phối khánhiều đến chất lượng mía cũng như trong chế biến đó là việc sử dụng máy thuhoạch mía chặt thành từng khúc nếu không phối hợp đồng bộ, chậm trễ sẽ làmgiảm chất lượng dung dịch nước mía do thời gian kéo dài giữa chặt và đưa vào

ép, vấn đề càng trở nên nguy hại khi mía vẫn còn tồn động nằm trên thùng xevận tải dưới sức nóng, ẩm Thời gian đó thường kéo dài đến 48h hoặc hơn sovới mía chặt cả cây trong cùng thời gian Loại vi khuẩn Leuconostoc thâmnhập gây hại lên tế bào cây mía Do nhiệt độ và ẩm độ lên cao đó cũng làm hạnchế việc thu hoạch mía trong những tháng quá nóng trong năm

1.3 Một số máy thu hoạch mía điển hình.

1.3.1 Máy sử dụng công nghệ để nguyên cây.

Nhóm này bao gồm các máy thực hiện từng khâu riêng rẽ hoặc liên hợpthực hiện các khâu: cắt gốc, bóc lá, cắt ngọn, gom bó, bốc xếp lên moóc gồmcác loại máy

a, Máy chặt mía cỡ vừa NB-15T của Nhật Bản.

Máy áp dụng trong công nghệ để nguyên cây thu hoạch mía nhiều giaiđoạn, ngồn động lực là máy kéo 4 bánh công suất 45-Hp (hình 1.3) Tác dụng:Máy cắt gốc một luống mía, không làm sạch lá bẹ, xếp rải cây sang luống bêncạnh

Máy có cấu tạo bao gồm các bộ phận chính: Vít xoắn nâng cây, xích vơgom và giữ cây gắn vấu Dao cắt gốc dạng đĩa Xích ngang kẹp giữ cây và rảihàng sang bên cạnh Phía trên xích có các thanh tựa cây Máy được treo phíasau máy kéo, không có dao cắt ngọn

Hình 1.3 Máy chặt rải hàng liên hợp máy kéo 4 bánh NB-15T (nhật)

Hạn chế của máy: Năng suất thấp (0.07ha/h); Tuy máy có trang bị vít

nâng cây nhưng khả năng thu hoạch mía đổ còn hạn chế (trang bị một vítxoắn phía bên trái); Máy không thuận lợi trong sử dụng do chuyển đổi tay lái

và quay đầu máy kéo (bố trí bánh chủ động đi trước cùng với bộ phận làmviệc)

b, Máy thu hoạch mía liên hợp với máy kéo 4 bánh của Thái Lan.

Máy Super Cane K-80-200Hp (hình 1.4) do công ty KMT Ltd chế tạo,máy được liên hợp với máy kéo 4 bánh, áp dụng công nghệ thu hoạch đểnguyên cây, theo phương pháp nhiều giai đoạn, nguồn động lực là máy kéo 4bánh công suất 65Hp, năng suất làm việc máy trung bình (0,16ha/h)

Hình 1.4: Máy thu hoạch mía Thái Lan Super Cane Cuter K-80

Tác dụng: Máy cắt ngọn, cắt gốc, chuyển cây đứng gom vào thùngchứa và định kỳ xả đống trên đồng

Các bộ phận làm việc của máy gồm: dao đĩa cắt ngọn, dao đĩa cắt gốc,các bộ phận chuyển cây mía đứng dùng xích kẹp và thùng gom chứa cây Các

bộ phận làm việc này đều sử dụng truyền động bằng động cơ thuỷ lực

Hạn chế của máy:

-Không thu hoạch được mía đổ

-Tuy có thêm dao cắt ngọn nhưng chất lượng cắt chưa tốt, cắt còn sótngọn và chiều cao cắt khó điều chỉnh nên tỷ lệ hao hụt cao

- Máy được bố chí lệch bên nên hạn chế khả năng quan sát và điềukhiển máy trong quá trình làm việc của người lái

c, Máy liên hợp tự hành thu hoạch mía để nguyên cây kéo qua gầm máy.

Liên hợp máy tự hành áp dụng công nghệ để nguyên cây Máy có năngsuất cao (đạt 40-60t/h), thu hoạch cả mía đốt lá và mía xanh (mía không đốt lá)

Tác dụng: Máy thực hiện nhiều công đoạn thu hoạch mía để nguyên

cây bao gồm các khâu liên hoàn: cắt ngọn, cắt gốc, rút chuyển cây vào thùngchứa và định kỳ xả đống trên đồng

Cấu tạo: Máy bao gồm các bộ phận chính sau: dao cắt ngọn, các vít

nâng gom cây đổ, dao cắt gốc, các ru lo rút chuyển cây, thùng chứa cây

Cane Flow Diagram Hình 1.5: Sơ đồ liên hợp máy thu hoạch để nguyên cây, xả đống định kỳ.

Nhìn chung các loại máy thu hoạch công nghệ này chủ yếu là các máythu hoạch theo phương pháp nhiều giai đoạn, thực hiện các công việc độc lập,

có năng suất thấp, liên hợp với các nguồn động lực sẵn có là các loại máykéo Các máy thu hoạch này đều sử dụng bộ phận gom giữ cây bằng xích kẹpchuyển cây đứng, kích thước tương đối cồng kềnh so với nguồn động lực vàkhông có khả năng gom cây đổ Cũng do sử dụng nguồn động lực sẵn có làcác loại máy kéo nên việc bố chí thêm các bộ phận làm việc khác như: Daocắt ngọn, bộ phận làm sạch sẽ rất phức tạp và khó thực hiện

Ngoại trừ máy liên hợp thu hoạch chuyển cây (hình 1.3.1) do các bộphận làm việc phù hợp nên thu hoạch được mía đổ và có năng suất rất cao.Máy thu hoạch được cả mía xanh và mía đốt lá để nguyên cây rút qua gầmmáy bằng các cặp ru lô chuyển vào thùng chứa

1.3.2 Máy sử dụng công nghệ thu hoạch cắt cây thành đoạn.

Nhóm máy này bao gồm các liên hợp thu hoạch (LHTH) thực hiệnđồng thời nhiều công đoạn liên hoàn: cắt ngọn, cắt gốc, cắt đoạn, làm sạch vàvận chuyển mía đoạn sang phương tiện chuyên chở.

Phần lớn các loại máy này áp dụng phương thức chuyển rút cây ở trạngthái nằm qua gầm máy

Các loại máy chuyển cây theo nguyên lý rút cây qua gầm máy bằngbăng chuyền, thực hiện các công đoạn cắt gốc bởi đĩa dao 5, cắt đoạn bởi daocắt dạng lô 7, chuyển mía theo băng truyền 8, làm sạch lá bằng quạt 10, kếthợp quạt hút 13 (hình 1.6)

Hình 1.6: LHTHM cắt đoạn chuyển theo băng tải nghiêng.

Mía đoạn được làm sạch rơi vào băng chuyền ngang 9 để chuyển sangphương tiện vận chuyển đi song hành bên cạnh

Loại dùng băng chuyền chuyền mía qua gầm có đặc điểm: Cây mía saukhi cắt gốc, được cắt thành đoạn ngay, sau đó đổ vào băng chuyền để đưa quagầm máy ra phía sau Loại này cũng được áp dụng cho thu hoạch mía đã đốtsạch lá trước khi cắt đoạn

Cane Ftow Diagram Hình 1.7: LHTH mía cắt đoạn chuyển cây dưới gầm máy bằng hệ thống các cặp ru lô (sáng chế của nhiều nước úc, Mỹ, Nga, Nhật, Đức )

Trên hình 1.7, LHTH được giới thiệu là loại máy cắt mía đoạn, chuyểncây nằm qua gầm máy nhờ các cặp ru lô Loại máy này thực hiện công đoạncắt ngọn bởi dao cắt 1, cắt gốc bởi dao đĩa 5, chuyển cây bằng các cặp ru lô 7,cắt cây thành đoạn ở phía sau bởi cặp dao cắt lô 8

Mía cắt đoạn được làm sạch bởi quạt hút 9 và 11 Mía cắt đoạn sau khiđược làm sạch lá theo băng chuyền 10 chuyển đến phương tiện vận chuyển đisong hành với máy Loại máy này có năng suất cao và có thể ứng dụng để thuhoạch mía đốt hoặc mía xanh

Trên đa số các máy thiết bị cắt gốc mía thường có dạng đĩa quay có gắndao Đường kính của dao tuỳ thuộc vào số lượng đĩa ở bộ phận cắt Nếu dùng

1 đĩa thì đường kính đĩa phải lớn và ngược lại nếu dùng 2 đĩa thì đường kínhđĩa có thể thu nhỏ lại, ngoài ra đường kính của đĩa dao còn tuỳ thuộc vào bềrộng luống mía

1.4 Tình hình nghiên cứu máy thu hoạch mía ở nước ta.

Năm 1996, Viện Cơ điện nông nghiệp và CNSTH Bộ Nông nghiệp vàPTNT đã phối hợp với Sở khoa học và công nghệ môi trường Tây Ninhnghiên cứu xây dựng phương án cơ giới hoá thu hoạch mía Kết quả đượcdừng ở bước điều tra cơ bản, khảo sát tình hình sản xuất mía đường, xác địnhđặc điểm cơ lý tính cây mía trong thời điểm thu hoạch mía ở vùng mía đườngTây Ninh, định ra các phương án thu hoạch mía bằng cơ giới trong thời giantới

Năm 2000-2001, Phòng Cơ giới hoá Thu hoạch Viện Cơ điện nôngnghiệp và CNSTH thực hiện đề tài nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy thu hoạchmía cỡ vừa áp dụng cho phương pháp thu hoạch nhiều giai đoạn Kết quả quátrình nghiên cứu cho ra mẫu máy THM - 03 (hình 1.8) [6]

Hình 1.8 LHTHM (THM - 03) của Viện Cơ điện và CNSTH

1-Càng cuốn; 2-Vít nâng cây; Động cơ thuỷ lực và hộp số dao cắt; 4-Dao đĩa; 5 Rulô nâng gốc; 6-xy lanh nâng hạ; 7 Rulô rút chuyển cây; 8-Hệ thống di động; 9-Cabin; 10-Khoang độ cơ.

Máy có cấu tạo bao gồm các phần chính: Vít xoắn nâng cây, dao cắtgốc dạng đĩa, rulô nâng gốc, rulô chuyển cây, xy lanh nâng hạ

Máy thu hoach mía loại này có tác dụng: cắt gốc, rút cây qua hệ thốngrulo rút cây, bóc lá

- Tỷ lệ cây dập sau khi rút rải ra đồng tính theo khối lượng (6% - 7%)

- Năng suất máy: trung bình đạt 0.2ha/h

Nhược điểm:

-Ruộng mía có nhiều lá khô, máy làm việc chưa tốt

-Máy làm việc chưa được ổn định đối với chiều cao cắt trong điều kiệnruộng mía không được vun gốc, rãnh luống không bằng phẳng.

0 -Trường hợp ruộng có lẫn nhiều đá thì dao cắt dễ bị mẻ và chóng mòn

1.5 Bộ phận cắt trong máy thu hoạch mía.

1.5.1 Bộ phận trong máy thu hoạch mía.

Các bộ phận làm viêc chính của máy thu hoạch gồm:

- Bộ phận gom, dựng cây mía phía trước

 Bộ phận cắt:

Bộ phận cắt của máy thu hoạch mía cần có cấu tạo đơn giản, làm việcvững chắc và cắt sạch, khi máy làm việc ở tốc độ bình thường và tốc độ cao

Bộ phận cắt có thể chia thành hai nhóm: nhóm bộ phận cắt có đế tựa và nhóm

bộ phận cắt không có đế tựa Trong thực tế người ta chia ra: bộ phận cắt loạichuyển động tịnh tiến và bộ phận cắt loại quay

Bộ phận cắt loại chuyển động tịnh tiến có cấu tạo đơn giản có khả nănglàm sạch và làm việc vững chắc, ngay cả khi tốc độ máy tới 8 ÷ 10km/h.Nhược điểm của bộ phận cắt này là khó cân bằng lực quán tính, thường đa sốcác máy chỉ được cân bằng một phần Tuy vậy, nó vẫn được dùng khá phổbiến trên các máy thu hoạch ngô

Bộ phận cắt quay có hai loại: loại có trục quay thẳng đứng và loại có trụcquay nằm ngang Bộ phận cắt loại này không có tấm kê nên phần tử cắt có tốc

độ lớn (40÷50m/s) Ưu điểm của bộ phận cắt loại này là có thể cân bằng hoàn

toàn lực quán tính, nên có thể tăng tốc độ cắt lên khá cao Thực hiện quá trìnhcắt và thái cây cùng lúc Bộ phận cắt làm việc tốt trong điều kiện ruộng cónhiều cỏ rác Nhược điểm của bộ phận cắt này là không làm việc được trênruộng có lẫn đá Khi làm việc trên ruộng đất tơi, tốc độ cắt thấp nó sẽ hút bụilẫn vào sản phẩm thái Bộ phận cắt loại thái gây bẩn nhiều nhất.

Để truyền động cho bộ phận cắt người ta thường dùng hệ thống truyềnđộng đai hoặc xích Tuy nhiên có thể thay thế hệ thống truyền động này bằng

hệ thống truyền động thủy lực

1.5.2 Bộ phận cắt ngọn mía.

Bộ phận cắt ngọn của liên hợp thu hoạch mía có thể ở phía trước trongthân hoặc sau máy Bộ phận cắt ngọn được bố trí ở phía trước máy được ápdụng phổ biến nhất hiên nay Các hãng lớn của Mỹ (Thompson,Vanguard,Cameco), của Trung Quốc đều sản xuất các liên hợp thu hoạch năng suấtcao với kiểu cắt ngọn này (hình 1.8) [6].

Hình 1.9 LHTH mía có trống dồn lá sang bên.

Tuy nhiên, Kết cấu bộ phận này không hoàn toàn giống nhau ở cáchãng Cấu tạo chính của bộ phận cắt ngọn gồm: mũi vơ ngọn và dao cắt.Thông số tính toán dao cắt ngọn chủ yếu dựa vào kết quả nghiên cứu hìnhdạng, chế đô dao cắt Ở đây, một số loại hình kết cấu được nêu như sau:

- Loại đơn giản nhất là một đĩa cắt ngọn kết hợp với hai mũi gom thụđộng Ngọn sau khi được cắt rời ra khỏi thân rơi qua một bên xuống đất Từhình dạng đơn giản này đã xuất hiện nhiều loại bộ phận cắt ngọn cải tiến

khác; thay đĩa cắt bằng trống có trục thẳng đứng; gắn nhiều đĩa dao Mụcđích là kết hợp đồng thời cắt ngọn với băm nhỏ Các lá ngọn để rải xuống đấtnhằm nâng cao hiệu xuất chặt ngọn có bê tì [6].

-Hình 1.10 Sơ đồ bộ phận cắt

ngọn có trống vơ chủ động.

Hình 1.11 Sơ đồ bộ phận cắt

ngọn mía có hai trống vơ và băm.

Loại có phần gom ngọn cây quay chủ động (hình 1.10, hình 1.11) Sơ

đồ bộ phận cắt ngọn gồm hai trống chủ động hình sao, gạt ngọn vào đĩa cắthai tầng trình bày trên hình 1.10 Đĩa cắt này vừa cắt rời ngọn ra khỏi thân,vừa cắt đứt ngọn ra thành hai đoạn: đoạn cứng có bẹ và đoạn trên có lá(sáng chế của Ôxtrâylia, 1987) [6]

Hình 1.12 Trống vơ và băm đọt

có các vành dao và đĩa vơ.

Hình 1.13 Sơ đồ bộ phận cắt ngọn có hai đĩa vơ chủ động và

mỗi trống băm đọt.

Bộ phận cắt ngọn gồm: hai đĩa vơ chủ động có các răng ngón nằm

nghiêng và một trống có nhiều hàng răng (vừa cắt ngọn, vừa băm đọt thànhtừng đoạn) (hình 1.12) Vai trò bệ tỳ cho trống cắt do hai tấm dẫn hướng thụđộng đảm nhiệm (sáng chế" của Ôxtrâylia, 1982)[6].

Theo hướng vừa cắt vừa băm nhỏ đọt mía rải ra phía đồng, bộ phận cắtngọn phía trước tiếp tục được cải tiến và hoàn thiên dạng trống cắt nhằmnâng cao hiệu suất băm đọt Kết cấu bộ phận này gồm hai trống băm (hình1.13) Hai trống này có đường kính lớn, thực hiện luôn chức năng vơ gom.Tấm kê dạng khung hình chữ V có các răng khớp với các vành dao trên trống(sáng chế của Ôxtrâylia, 1987) [6]

Các kết cấu nêu trên chủ yếu dùng trong các LHTH chặt một hàng mía

ở các máy thu hoạch nhiều hàng mía cần có bộ phận chuyển các đọt và lángọn đã cắt sang một bên, tránh lá ngọn của một hàng này xả vào hàng đangchặt bên kia LHTH mía có đĩa vơ gom được trình bày (hình 1.12) gồm: phíatrước có đĩa cắt ngọn; máng thu gom; trống vít dồn chuyển ngọn sang mộtbên, xả xuống đất (sáng chế của Đức, 1992) [6]

Bộ phận cắt ngọn nằm trong thân liên hợp (chỉ thấy ở các máy liên hợpthu hoạch mía chặt khúc) Các máy này không có bộ phận chặt ngọn phíatrước Cây mía sau khi chặt gốc được rút qua gẩm máy bằng hệ thống ru lôkẹp và róc lá, có bố trí cặp trống băm khúc Toàn bộ thân, lá và ngọn míađược băm nhỏ (200 mm - 400 mm), đưa qua hệ thống phân ly, tách lá và thânmía Như vậy, cặp chống băm khúc thực hiện luôn chức năng chặt ngọn

1.5.3 Bộ phận chặt gốc mía.

Thiết bị chặt gốc thường có dạng đĩa quay gắn dao Chất lượng cắt câyphụ thuộc vào nhiều yếu tố: dạng thiết bị; các dao gắn trên đó; đường kính đĩadao; góc nghiêng dao; góc mài của lưỡi; tốc độ cắt Chất lượng vết cắt đánhgiá theo tình trạng nhát cắt trên thân gốc mía Để xây dựng cơ sở thiết kế đĩacắt, từ những năm 50, các nhà khoa học thế giới đã nghiên cứu khá kỹ bộphận này, đưa ra những thông số tính toán và thiết kế rất cơ bản

Bảng 1.1 Một số đặc tính kỹ thuật của đĩa dao

Lưỡi dao dạng a (bảng 1.3) tạo nên vết chặt có nhiều vết nứt và bị tước.Vết cắt ngọt chỉ chiếm 5 % ÷ 22 %, vết cắt nứt chiếm 40%, còn lại bị xé tước.Các gốc mía thường bị cắt chập 2,3 lần, tạo nhiều bậc [6] Chất lượng cắt củadao dạng b tốt hơn dao dạng a Chất lượng cắt được tăng lên nếu tăng vận tốcdao Vận tốc cắt trên 30m/s thì (45% - 50%) vết cắt có chất lượng tốt [6] Daodạng c có chất lượng cắt tốt nhất Vận tốc cắt là 30m/s thì hơn 50% vết cắt cóchất lượng tốt, vết bị tước rất ít [6].

Nói chung, số dao trên đĩa cắt không ảnh hưởng nhiều đến chất lượngchặt gốc Hiện nay số dao thường 3 hoặc 4

Các kết quả nghiên cứu cũng cho thấy đĩa dao cần nghiêng một góc từ

100 ÷ 300 so với mặt ngang để tránh làm tước gốc đã chặt Góc nghiêng lớncàng tạo nhiều bậc trong nhát cắt và tăng phần gốc để lại Các lưỡi dao cầnbắt vào mặt dưới của đĩa với cạnh trên được mài vát Tốc độ tiến của máy 0,5m/s không ảnh hưởng đến chất lượng chặt mía.

Hình 1.14 Các loại lưỡi dao chặt mía.

Đường kính đĩa dao tuỳ thuộc vào số lượng đĩa ở bộ phận chặt gốc.Nếu một đĩa, thì đường kính đĩa phải lớn Ngược lại, nếu hai đĩa thì đườngkính đĩa có thể thu nhỏ Đường kính đĩa còn tuỳ thuộc vào bề rộng của hàngmía (mức độ nhảy bụi) Thường người ta chọn đường kính từ 900 ÷ 1000 mmcho một đĩa, 500 T- 700 mm cho hai đĩa (tính tới đỉnh mũi dao cắt) [6]

Các kết quả nghiên cứu bộ phận chặt gốc trong hơn 30 năm qua cũngcho thấy sự đa dạng của các loại đĩa cắt ( hình 1.13) Các loại đĩa dao nàycũng được dùng để chặt các loại cây khác tương tự

Ngày nay ở các máy thu hoạch năng suất cao người ta dùng cơ cấu chặthai đĩa, trên đó lắp dao hình chữ nhật giống dạng c ở bảng 1.3, số lượng daotrên một đĩa thường là 4 Một số đĩa dao được cải tiến nhằm nâng cao khảnăng điều chỉnh đĩa dao theo góc nghiêng, chiều cao chặt gốc Đặc biệt đánglưu ý là hướng nghiên cứu giải quyết sự ùn tắc lá mía ở đĩa dao chặt gốc Thuhoạch mía xanh ngày càng được khuyến khích, lá mía không bị đốt trước,khối lượng lá rất lớn Theo yêu cầu rút cây qua gầm máy, ngay bên trên cácđĩa dao chặt gốc người ta phải bố trí cặp ru lô đầu tiên của hệ thống rút cây vàcào lá Chúng cào lá rời ra khỏi thân cây và thường gây hiện tượng lá cuốnvào trục các đĩa dao, nhất là ở các LHTH năng suất cao Để tránh ùn tắc lámía ở đĩa chặt gốc, một trong những giải pháp có hiệu quả là gắn vào bộ phậnchặt gốc một trống đánh tơi lá, xả xuống đất (hình 1.14)

Hình 1.15 Sơ đồ kết cấu đĩa dao cắt có trục gỡ lá cuốn dao (sáng chế” của

Ôxtraylia, 1992)

 Vận tốc cắt

Theo thực nghiệm, vận tốc cần thiết để cắt đứt cây mía là Vgh = 12m/s.[4] Để giảm chi phí công suất cắt cũng như đảm bảo được chất lượng nhát cắtngười ta thường lấy vận tốc cắt của dao Vc ≥ Vgh

Qua nhiều thí nghiệm cho thấy [4], để gốc mía không bị xước hay dậpsau khi cắt thì vận tốc cắt có thể lấy trong khoảng 20 ≥ 25m/s

Theo nghiên cứu, khoảng cách gốc mía theo chiều tiến của máy kéothay đổi từ 430 ÷ 550mm, theo chiều ngang luống từ 200 ÷ 450 mm Vận tốcgóc của đĩa dao thường được thiết kế với n = 700 ÷ 800 vòng/phút, với vậntốc tiến của máy từ 5 ÷7 km/h có thể tính toán sơ bộ tần số dao động mômencản nằm trong khoảng (3÷5) rad/s

Biên độ dao động mômen cản phụ thuộc vào kết cấu đĩa dao và lựccản cắt cực đại cho một gốc mía Lực cắt cực đại trên một gốc mía Qmax, tuỳthuộc vào đường kính gốc mía, góc cắt và góc cắt trượt có thể biến động trongkhoảng 0,1 ÷ 0,6KN

Trong trường hợp này, ta chọn vận tốc cắt của dao ở điểm xa trục quaynhất (điểm ngoài cùng của lưỡi dao) Vc max = 24 m/s và điểm gần trục quaynhất Vc min = 20 m/s [4]

1.6 Đặc điểm cơ tính của cây mía ở giai đoạn thu hoạch.

Trong cấu trúc của cây mía thì 20 ÷ 30% trọng lượng mía ép là bã mía,đây chính là hàm lượng chất xơ có trong mía Các chất xơ này có cấu trúc làdạng sợi nằm dọc theo các dóng mía Khi ta tiến hành chặt ngang thân mía(với góc vát  = 0) thì các sợi có xu hướng ép vào nhau và dễ gây ra hiệntượng dập, xơ Nhưng nếu ta cắt vát cây mía ( với  ≠ 0 ) thì các sợi sẽ có xuhướng vừa bị cắt, vừa bị đứt, do vậy hiện tượng dập sẽ giảm đi

Trong thực tế cũng cho thấy, khi chặt mía nếu tiến hành chặt ngangthân cây mía thì cây mía khó bị đứt và hay bị dập, xước Vì vậy người nôngdân khi thu hoạch họ thường chặt cây mía ở một góc vát nhất định Vấn đề ở

đây là phải tìm được góc cắt vát hợp lý để áp suất riêng của lưỡi dao lên gốcmía nhỏ, công cắt đứt gốc mía nhỏ nhất và phần gốc mía còn lại vẫn ở trongtình trạng tốt.

Theo kết quả nghiên cứu về cơ lý tính của gốc mía [4] ta ta rút ra kếtluận:

-Phạm vi góc cắt vát hợp lý: = 20 ÷ 30°

-Phạm vi góc cắt trượt hợp lý:  = 30÷40°

1.7 Tổng quan ứng dụng thủy lực trong nông nghiệp và phát triển nông thôn.

1.7.1 Khái quát về truyền động thủy lực.

Truyền động thủy lực có thể được hiểu là một quá trình chuyển hoá vàtruyền năng lượng từ bộ phận này sang bộ phận khác trong các máy công tác.Truyền động cơ học là quá trình truyền dẫn năng lượng trực tiếp từ bộ phậnnày sang bộ phận khác mà dạng năng lượng không bị thay đổi Đối với truyềnđộng thủy lực, trong quá trình truyền động, dạng năng lượng được qua hai lầnchuyển hóa: Năng lượng cơ học được chuyển hóa thành năng lượng của dòngchất lỏng (áp năng), dòng chất lỏng được dẫn đến vị trí thuận lợi, sau đó đượcchuyển hoá thành cơ năng và truyền đến bộ phận nhận năng lượng

Trong máy móc cơ giới hóa, truyền động thủy lực đóng vai trò hết sứcquan trọng, nó có rất nhiều ưu điểm như:

 Truyền được công suất cao và lực lớn nhờ các cơ cấu tương đối đơngiản, hoạt động với độ tin cậy cao mà lại ít đòi hỏi về chăm sóc, bảo dưỡng

 Tốc độ truyền động cao;

 Điều chỉnh được vận tốc làm việc vô cấp và êm dịu, dễ thực hiện tựđộng hóa theo điều kiện làm việc hay theo chương trình có sẵn Kết cấu gọnnhẹ, vị trí các phần tự dẫn và bị dẫn không lệ thuộc với nhau, đường truyền sửdụng thường là các ống mềm dễ thay đổi vị trí

 Có khả năng giảm khối lượng và kính thước các thiết bị nhờ chọn ápsuất thủy lực cao.

 Nhờ bán kính nhỏ của bơm và động cơ thủy lực, nhờ tính chịu nén củadầu nên có thể sử dụng ở vận tốc cao mà không sợ bị va đập như trong trườnghợp truyền động cơ khí

 Dễ biến đổi chuyển động quay của động cơ sang chuyển động tịnhtiến của cơ cấu chấp hành

 An toàn quá tải nhờ van áp suất

 Dễ theo dõi và quan sát bằng áp kế, kế cả các hệ thống thủy lực phứctạp và nhiều mạch, nhiều nhánh truyền

 Tự động hóa đơn giản, kể cả các thiết bị phức tạp bằng cách dùng cácphần tử tiêu chuẩn hóa

1.7.2 Trang bị thủy lực trên các liên hợp máy nông lâm nghiệp.

Hệ thống thủy lực trên các máy nông lâm nghiệp tự hành thông thườngbao gồm các phần tử cơ bản: Máy bơm, động cơ thủy lực, van phân phối, cácđường ống dẫn, thùng dầu, van an toàn, van áp suất Trong đó bơm dầu nhậnmômen từ động cơ bơm dầu từ thùng đẩy vào trong đường ống dẫn đến động

cơ thủy lực, động cơ sẽ biến đổi năng lượng dòng chất lỏng do bơm tạo rathành chuyển động quay của trục bơm truyền đến động cơ và bộ phận gặt

Các loại máy kéo như KOBUTA, TDT40, KT-12, MTZ, SHIBURA đang được sử dụng trong nông lâm nghiệp thường được trang bị hệ thống hệthống thủy lực với nhiệm vụ để nâng hạ các máy công tác Các hệ thống thủy lựcnày được thiết kế theo công suất máy kéo hoặc tải trọng nâng, nhưng thôngthường chúng có công suất khá nhỏ trừ một số loại như máy kéo MTZ - 80/82

Một số loại như máy xúc, ủi hoặc các loại máy công trình khác, do yêucầu về vị trí và khoảng cách giữa bộ phận truyền động và nhận truyền động

mà các hệ thống truyền động cơ khí không đáp ứng được Các loại máy này

có phương, chiều chuyển động và khoảng cách giữa các bộ phận chấp hành

liên tục thay đổi Từ những yêu cầu thực tế trong các hoạt động sản xuất, các

hệ thống truyền động mới được đưa vào là hệ thống truyền động khí nén, hệthống truyền động thủy lực Trong đó hệ thống thủy lực có ưu điểm hơn nhờtính chịu nén của chất lỏng

Hệ thống truyền động thủy lực có công suất truyền động cao, truyềnđộng êm dịu, có thể truyền động giữa các chi tiết có khoảng cách thay đổitrong quá trình làm việc, phần chủ động và phần bị động của hệ thống truyềnlực được nối với nhau bằng các ống mềm dẫn dầu, các ống dẫn dầu thườngđược chế tạo bằng cao su và các chất phụ gia để tăng khả năng chịu lực Vìvậy chúng có thể được lắp đặt ở bất kì một vị trí nào trên máy mà không đòihỏi phải có khoảng không gian rộng lớn và hướng truyền động thẳng giữa các

Ngoài ra, hệ thống thủy lực ngày nay còn được lắp đặt trên các máy kéocũng như liên hợp máy nông lâm nghiệp như: Máy vận chuyển gỗ, máy tời gỗ,máy bốc dỡ hàng, máy cày, máy thu hoạch, máy chăm sóc cây trồng Vì vậy,

đề tài “Nghiên cứu thiết kế hệ thống truyền động thủy lực cho bộ phận cắt trên máy thu hoạch Mía” sẽ giúp cho việc thu hoạch Mía nâng cao hiệu quả

và rút ngắn thời gian, giảm sức lao động cho người nông dân

1.7.3 Thị trường thủy lực ở Việt Nam.

Với những ưu điểm của mình, truyền động thủy lực từ lâu đã được ứngdụng rộng rãi trong máy móc cơ khí hoá Việc thiết kế và lắp đặt một hệthống thủy lực cũng không gặp nhiều khó khăn Một hệ thống truyền độngthủy lực cơ bản gồm có các thiết bị sau: Bơm dầu, xilanh (động cơ thủy lực),van an toàn, van điều khiển, bình chứa Ngoài ra trong hệ thống thủy lực cóthể có thêm các bộ phận phụ trợ như: bộ phận lọc dầu, bộ phận làm mát

Hiện nay các thiết bị của hệ thống thủy lực có sẵn rất nhiều trên thịtrường, giá thành khá đa dạng phụ thuộc vào loại thiết bị và nước sản xuất.Các thiết bị thủy lực phần nhiều là các thiết bị ngoại nhập từ các nước như:Đan Mạch, Nhật Bản, Đức, Italia Các thiết bị sản xuất trong nước tuy có giáthành tương đối thấp nhưng chất lượng lại còn nhiều hạn chế

1.8 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu.

1.8.1 Mục tiêu.

Nghiên cứu và phân tích các yếu tố trong thực tiễn hoạt động sản xuấtnông nghiệp ở Việt Nam và ưu nhược điểm của hệ thống thủy lực từ đó tính

toán thiết kế hệ thống truyền động thủy lực cho bộ phận cắt trên máy thu

hoạch Mía Đảm bảo hệ thống làm việc an toàn, tin cậy và có hiệu quả kinhtế

1.8.2 Yêu cầu.

Để thực hiện được mục tiêu đặt ra của đề tài Trong quá trình thực hiện

đề tài cần hoàn thành nhiệm vụ sau:

Lựa chọn yêu cầu loại máy phù hợp với điều kiện sản xuất ở ViệtNam

Tính toán thiết kế mạch điều khiển thủy lực

1.8.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.

Xây dựng cơ sở cho việc ứng dụng truyền động thủy lực vào trong sảnxuất nông lâm nghiệp với điều kiện thực tiễn ở nước ta

Đưa vào công tác sản xuất nông nghiệp loại máy thu hoạch mía có hệ

thống truyền động thủy lực cho bộ phận cắt để tăng năng suất và hiệu quả của

quá trình sản xuất

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TRUYỀN ĐỘNG VÀ ĐIỀU KHIỂN

THỦY LỰC 2.1 Các mạch điều khiển thủy lực cho các máy nông nghiệp tự hành.

 Mạch phụ tải riêng rẽ.

* Mạch điều khiển xilanh tác động đơn (hình 2.1).

a) Van phân phối 3/2 tác động bằng tay

- Van sang trái: nâng

- Van sang phải: hạ

Chỉ có thể giữ piston ở vị

trí cuối cùng; Khi giữ ở vị trí trên,

dòng dầu chảy qua van giới hạn

áp suất về thùng; Hao tổn áp suất

lớn, làm nóng dầu

b) Van phân phối 3/3 tác

động bằng tay

- Van sang trái: nâng Hình 2.1: Điều khiển xi lanh

- Van ở vị trí trung gian: giữ

- Van sang phải: hạ

Có thể giữ piston ở vị trí bất kỳ, có khả năng tự hạ do lọt dầu; trong khigiữ dòng dầu chảy tự do về thùng nên có hao tổn nhỏ, ít làm nóng dầu

* Điều khiển một xilanh có chuyển động hai phía như nhau (hình 2.2).

a) Van phân phối 4/3 tác động bằng tay

- Van sang trái: piston sang trái

- Van ở giữa: giữ piston

- Van sang phải: piston sang phải

- Giữ piston ở vị trí bất kỳ; trong

khi giữ, dầu chảy tự do về thùng; hao

tổn nhỏ, ít làm nóng dầu

b) Van phân phối 4/3 tác động bằng tay có lò xo hướng tâm

 Van sang trái: piston sang trái

 Van ở giữa: vị trí bơi

 Van sang phải: piston sang phải

Hình 2.2: Điều khiển xilanh có chuyển động 2 phía như nhau.

Tại vị trí bơi, không gian hai phía piston được thông với bơm và thùngdầu Piston có thể chuyển động theo lực tác động ngoài

* Điều khiển động cơ thuỷ lực (hình 2.3).

a) Van phân phối 3/2 tác động bằng tay

Phụ tải ở động cơ chỉ quay một

chiều; không có khả năng phanh nhờ động

cơ bởi vì dòng dầu về không bị chặn Tại vị

trí dừng, dầu chảy tự do về thùng

b) Van phân phối 4/3 tác động bằng

tay trợ giúp lò xo

Hình 2.3: Điều khiển động cơ.

Có thể quay hai chiều; có thể phanh nhờ động cơ; tại vị trí trung gianđộng cơ bị hãm cứng, dầu chuyển động tự do về thùng

* Mạch có hành trình nhanh chỉ dùng van (hình 2.4).

a) Điều khiển cơ học

- Van sang trái: đi ra nhanh

A

b) Chuyển mạch tự động

- Van phân phối sang phải: Tiến nhanh đến khi bắt đầu quá trình nén ép(cuối đoạn E).

Hình 2.4: Mạch ít hao tổn năng lượng.

3

E

Q v

A

 ; FE = pA3

Do tăng áp suất van hành trình nhanh được tự động đẩy sang phải, cónghĩa là thực hiện hành trình làm việc (nén ép đến cuối đoạn A) với vận tốcdịch chuyển nhỏ và lực lớn

1

E

Q v

 ; FR = pA2

* Mạch có hành trình nhanh tích áp thấp

.

Tại vị trí như hình vẽ (hình 2.5), van

phân phối 2/2 hoạt động với dòng dầu điều khiển và bộ tích áp thấp ND đượcnạp

cung cấp từ bơm

* Mạch khoá cho xilanh vi sai (hình

2.6).