Luận văn tốt nghiệp đại học Nghiên cứu, tính toán, thiết kế máy thu hoạch đậu phộng tự hành

ĐẶT VẤN ĐỀ Đậu phộng còn được gọi là đậu phụng hay lạc có tên khoa học là arachis hypogaea là một loài cây thực phẩm thuộc họ Đậu được trồng rộng rãi trên khắp các tỉnh thành ở nước ta..

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ

MÁY THU HOẠCH ĐẬU PHỘNG

TỰ HÀNH

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN

Huỳnh Quốc Khanh Nguyễn Long Hồ (MSSV: 1110368) Trần Quốc Tài (MSSV: 1110415)

Ngành: Cơ khí chế tạo máy – Khoá 37

Tháng 12/2014

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CÔNG NGHỆ Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

BỘ MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ ===== O0O =====

Cần Thơ, ngày 04 tháng 08 năm 2014

PHIẾU ĐỀ NGHỊ ĐỀ TÀI LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

HK 1, NĂM HỌC: 2014-2015

1 Họ và tên sinh viên: Nguyễn Long Hồ MSSV: 1110368

Trần Quốc Tài MSSV: 1110318 Ngành: Cơ khí chế tạo máy Khóa: 37

2 Tên đề tài: NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY THU HOẠCH ĐẬU PHỘNG TỰ HÀNH

3 Thời gian thực hiện: Học kì 1, năm học 2014 – 2015.Từ ngày 18/08/2014 – 28/11/2014

4 Cán bộ hướng dẫn: Th.s Huỳnh Quốc Khanh

5 Địa điểm thực hiện: Khoa Công nghệ - ĐHCT

6 Mục tiêu của đề tài:

 Mục tiêu tổng quát: Nghiên cứu, tính toán, thiết kế máy thu hoạch đậu phộng

 Mục tiêu cụ thể:

- Đánh giá nhu cầu cơ giới hóa khâu thu hoạch đậu phộng

- Nghiên cứu, đề xuất phương án thiết kế máy

- Tính các thông số hoạt động và truyền động của máy

- Thiết kế chi tiết máy thu hoạch đậu phộng

7 Giới hạn của đề tài: Sử dụng ở khu vực Long An, Tây Ninh Năng suất 0,2 ha/giờ Cây đậu phộng được nhổ và xếp thành dãy trên đồng, máy thực hiện cuộn, tách trái và sàng

8 Các yêu cầu hỗ trợ cho việc thực hiện đề tài:

9 Kinh phí dự trù cho việc thực hiện đề tài: 500.000 VNĐ

Bộ môn Cán bộ hướng dẫn Sinh viên

(Ký tên và ghi rõ họ tên)

Huỳnh Quốc Khanh Nguyễn Long Hồ Trần Quốc Tài

LỜI CẢM ƠN

Mỗi đứa trẻ sinh ra thì cuộc đời giống như một trang giấy trắng, mỗi ngày trôi qua trang giấy ấy được viết lên những kinh nghiệm và cảm nhận bản thân về cuộc sống Để viết lên những ước mơ trong tương lai rạng ngời thì con người ta không ngừng cố gắng học hỏi để mỗi ngày một trưởng thành hơn Trong suốt khoảng thời gian sinh viên của mình có lẽ khoảng thời gian thực hiện luận văn tốt nghiệp là khoảng thời gian đáng nhớ nhất của chúng tôi

Chúng tôi đã học được rất nhiều điều, thu nhận được thêm nhiều kiến thức quý báo, gặp gỡ, tiếp xúc với nhiều thầy cô và nhiều người bạn tốt Với tất cả tấm lòng của mình chúng tôi xin gửi đến những người đã giúp đỡ chúng tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp này lời biết ơn chân thành nhất

Lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đầu tiên xin gửi đến gia đình vì sự động viên không mệt mỏi và sự kề cận, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện để chúng tôi hoàn thành khóa học của mình một cách tốt nhất

Chúng tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thạc sĩ Huỳnh Quốc Khanh, thầy đã cho chúng tôi ý tưởng và dành rất nhiều thời gian, tâm huyết hướng dẫn nghiên cứu và giúp chúng tôi hoàn thành đề tài này

Bên cạnh đó chúng tôi xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô thuộc bộ môn Kỹ thuật Cơ Khí khoa Công Nghệ trường Đại học Cần Thơ; đặc biệt xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy cố vấn Phạm Ngọc Long, thầy Hồ Trung Dũng, thầy Phạm Văn Măng, thầy Nguyễn Văn Long và thầy Phạm Phi Long, các thầy đã cho chúng tôi những lời khuyên, tận tình giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất cho chúng tôi thực hiện đề tài này

Đặc biệt xin gửi đến các bạn lớp Cơ khí chế tạo máy khóa 37 lời cảm ơn chân sâu sắc, các bạn đã mang lại cho chúng tôi ký ức của một thời sinh viên đáng nhớ!

Cuối cùng xin cảm ơn quý độc giả đã dành thời gian đọc, tham khảo và góp ý cho tập luận văn tốt nghiệp này

Cần Thơ, ngày 03 tháng 12 năm 2014 Nhóm thực hiện đề tài:

Nguyễn Long Hồ Trần Quốc Tài

ĐẶT VẤN ĐỀ

Đậu phộng còn được gọi là đậu phụng hay lạc (có tên khoa học là arachis hypogaea) là một loài cây thực phẩm thuộc họ Đậu được trồng rộng rãi trên khắp các tỉnh thành ở nước ta Đậu phộng là một loại cây công nghiệp có giá trị dinh dưỡng cao

So với các loại cây công nghiệp khác, đậu phộng là cây ngắn ngày có năng suất cao và

có khả năng thích ứng rộng với điều kiện khí hậu, thổ nhưỡng khác nhau Các chất dinh dưỡng trong hạt đậu khá đầy đủ với nhiều nguyên tố và hàm lượng khá cao Đậu phộng được dùng rộng rãi trong đời sống hằng ngày và là nguồn nguyên liệu cho nhiều ngành công nghiệp khác nhau ở nước ta cũng như xuất khẩu sang các nước bạn Cây đậu phộng có tính cạnh tranh cao do lợi nhuận từ cây đậu phộng cao hơn một số loài câu trồng khác (như ngô, sắn, lúa, mì,…) và có thể sản xuất quanh năm

Để tăng hiệu quả kinh tế từ việc trồng đậu phộng thì công việc thu hoạch là một khâu khá là quan trọng, thu hoạch đậu phộng cần nhanh chóng, bảo đảm chất lượng và thất thoát là ít nhất Hiện nay, người nông dân ở các nơi vẫn tiến hành thu hoạch theo phương pháp truyền thống thu hoạch bằng tay dựa vào sức người là chính Như vậy sẽ cần một số lượng khá lớn và chi phí bỏ ra là khá nhiều (khoảng 10triệu/ha) Mặt khác, thời gian thu hoạch đậu lại rất ngắn và phụ thuộc rất nhiều vào thời tiết Trong mùa cao điểm, vì không có hoặc thiếu hụt lao động cho nên việc thu hoạch gặp rất nhiều khó khăn dẫn đến việc thu hoạch mùa vụ bị chậm trễ làm ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng đậu sau thu hoạch gây thiệt hại cho người sản xuất Ngoài ra sự di cư lao động nông nghiệp từ các khu vực nông thôn, cùng với sự chuyển đổi cơ cấu lao động

từ nông nghiệp sang công nghiệp dịch vụ ngày một nhiều lại càng làm trầm trọng thêm vấn đề này

Để giảm bớt các vấn lao động trong mùa vụ cao điểm và hoàn thành kịp thời việc thu hoạch vụ mùa trong thời gian thu hoạch nhằm đạt được năng suất và chất lượng tốt nhất Một trong những giải pháp để cải thiện hiện trạng trên cũng như tăng lợi nhuận cho người sản xuất đó là tiến hành cơ giới hóa trong quá trình thu hoạch đậu phộng trong canh tác Đây là nguyện vọng của hầu hết nông dân

Nắm bắt được những nhu cầu cấp thiết này của người nông dân nhóm thực hiện luận văn chúng em quyết định chọn đề tài: “Nghiên cứu, tính toán, thiết kế máy thu hoạch đậu phộng tự hành”, dựa trên điều kiện canh tác, thu hoạch thực tế ở nước ta để phục vụ nhu cầu sử dụng của người nông dân dưới sự hướng dẫn của thầy Huỳnh Quốc Khanh

áp dụng vào thực tế thì việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo một máy thu hoạch là hết sức cần thiết

Phương pháp nghiên cứu:

- Tìm hiểu thị trường, khảo sát thực tế, đánh giá các dòng máy hiện có

- Đưa ra nguyên lý hoạt động mới phù hợp với điều kiện thực tế và chế tạo

mô hình chứng minh nguyên lý hoạt động

- Thiết kế mẫu máy thu hoạch đậu phộng tự hành

Sau khi tiến hành chế tạo mô hình thí nghiệm nguyên lý hoạt động của cơ cấu cuộn và kẹp cây đậu đã cho kết quả khả quan Tỉ lệ cây đậu được cuộn lên là 100% Tỉ

lệ cây đậu được xích kẹp là 100% Tỉ lệ cây đậu xích kẹp được khi đi qua cơ cấu tuốt

là 92% Tỉ lệ cây đậu bị cuộn vào rulô là 8% Tỉ lệ trái đậu được tách ra khỏi thân là 94,3%

Đề tài đã thiết kế được mẫu máy thu hoạch đậu tự hành có cơ cấu gọn nhẹ phù hợp với điều kiện gieo trồng ở nước ta, đây là loại xe có người lái với năng suất

dự kiến 0,2 ha/giờ

Trong giới hạn đề tài nội dung được thực hiện gồm:

- Chế tạo mô hình và tiến hành thí nghiệm để kiểm tra sự hoạt động của cơ cấu cuộn, kẹp và tách trái đậu

- Thiết kế nguyên lý và bố trí không gian cho xe thu hoạch đậu phộng tự hành

- Tính toán, thiết kế hệ thống thủy lực, sàng, quạt, vít tải và lựa chọn bánh

xe

-

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1

1.1 Tổng quan 1

1.1.1 Khái quát về cây đậu phộng 1

1.1.2 Giá trị thực tiễn của cây đậu phộng 1

1.1.3 Tình hình trồng đậu phộng ở nước ta 3

1.1.4 Kỹ thuật làm đất trồng đậu phộng 4

1.1.5 Các hình thức thu hoạch đậu phộng ở nước ta 4

1.1.6 Các loại máy thu hoạch đậu phộng 5

1.2 Giới thiệu đề tài 7

1.2.1 Vấn đề cần giải quyết 7

1.2.2 Mục tiêu nghiên cứu 8

1.2.3 Kết quả cần đạt 8

1.2.4 Cấu trúc luận văn 8

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG VÀ CHỌN LỌC Ý TƯỞNG 10

2.1 Đối tượng nghiên cứu 10

2.2 Thu thập thông tin về cây đậu (các số liệu lấy từ thực nghiệm) 10

2.2.1 Thông số về cây đậu 10

2.2.2 Hình ảnh khi thu hoạch đậu 11

2.3 Các phương án thiết kế 13

2.3.1 Phương án 1 13

2.3.2 Phương án 2 13

2.3.3 Phương án 3 13

2.3.4 Phương án 4 13

2.4 Đánh giá và lựa chọn phương án 13

2.5 Những tiêu chí đánh giá phương án khi tiến hành thí nghiệm bằng mô hình 14

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ MÔ HÌNH VÀ THÍ NGHIỆM THỰC TẾ 15

3.1 Thiết kế trục cuộn 15

3.1.1 Cơ sở lý thuyết 15

3.1.2 Thiết kế 15

3.2 Thiết kế cơ cấu tách trái đậu phộng ra khỏi thân 17

3.2.1 Cơ sở lý thuyết 17

3.2.2 Thiết kế 17

3.3 Thiết kế xích (cơ cấu kẹp phôi) 20

3.3.1 Cơ sở lý thuyết 20

3.3.2 Thiết kế 20

3.4 Trục dẫn động xích 21

3.4.1 Cơ sở lý thuyết 21

3.4.2 Thiết kế 21

3.5 Tấm ốp trục cuộn 23

3.5.1 Cơ sở lý thuyết 23

3.5.2 Thiết kế 23

3.6 Thiết kế bộ truyền xích 24

3.6.1 Thiết kế khung 24

3.6.2 Thiết kế bộ truyền xích 25

3.7 Thiết kế bộ ép xích 25

3.7.1 Cơ sở lý thuyết 26

3.7.2 Thiết kế 26

3.8 Thí nghiệm và kết quả thí nghiệm 27

3.8.1 Thí nghiệm lần 1 28

3.8.2 Thí nghiệm lần 2 28

3.8.3 Thí nghiệm lần 3 28

3.8.4 Thí nghiệm lần 4 29

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ NGUYÊN LÝ XE THU HOẠCH ĐẬU PHỘNG TỰ HÀNH 31

4.1 Sơ đồ nguyên lý của xe thu hoạch đậu phộng tự hành 31

4.2 Nguyên lý hoạt động 32

5.1 Phương án thiết kế 33

5.2 Tính toán vận tốc xích cơ cấu kẹp đậu 34

5.2.1 Các thông số ban đầu 35

5.2.2 Tính toán sợ bộ 35

5.2.3 Tính toán thời gian chạy trên luống 35

5.2.4 Tính toán vận tốc xích 36

5.3 Tính toán thiết kế hệ thống thuỷ lực nâng hạ khung 36

5.3.1 Tính toán lực đẩy cần thiết 36

5.3.2 Tính toán kích thước cơ bản của piston và xilanh 38

5.3.3 Chọn loại bơm 39

CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ CƠ CẤU TUỐT ĐẬU VÀ SÀNG LẮC PHẲNG 41

6.1 Thiết kế cơ cấu tuốt đậu 41

6.1.1 Cơ sở lý thuyết 41

6.1.2 Thiết kế 41

6.2 Thiết kế sàng lắc phẳng 42

6.2.1 Cơ sở lý thuyết 42

6.2.2 Thiết kế sàng 42

6.2.2.1 Cấu tạo mặt sàng 42

6.2.2.2 Tính toán sàng lắc phẳng 42

CHƯƠNG 7 THIẾT KẾ QUẠT HƯỚNG TRỤC, VÍT TẢI VÀ LỰA CHỌN BÁNH XE 47

7.1 Thiết kế quạt hướng trục 47

7.1.1 Cơ sở lý thuyết 47

7.1.2 Tính toán quạt hướng trục 47

7.1.2.1 Tính lượng không khí cần thiết 47

7.1.2.2 Tốc độ dòng khí 47

7.1.3 Xác định đường kính trục 48

7.1.4 Xác định đường kính bầu 48

7.1.4.1 Xác định đường kính chu vi cánh công tác 48

7.1.4.2 Tỉ số bầu 49

7.1.5 Tính toán cánh công tác 49

7.1.6 Xác định vận tốc 49

7.1.7 Xác định số cánh công tác 49

7.1.8 Xác định bước 50

7.1.9 Xác định chiều dài cánh 50

7.2 Thiết kế vít tải đậu 50

7.2.1 Cơ sở lý thuyết 50

7.2.2 Tính toán một số thông số quan trọng của vít tải 51

7.2.2.1 Xác định đường kính vít tải 51

7.2.2.2 Xác định số vòng quay của vít tải 51

7.2.2.3 Xác định momen xoắn trên vít tải 52

7.2.2.4 Xác định lực dọc trục trên vít tải 52

7.2.2.5 Xác định tải trọng ngang tác dụng lên trục vít đặt giữa hai gối đỡ 52

7.3 Tính toán và lựa chọn bánh xe 53

7.3.1 Chức năng của bánh xe 53

7.3.2 Lựa chọn loại bánh xe 53

7.3.3 Tính toán, lựa chọn bánh xe 55

CHƯƠNG 8 KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ 57

8.1 Kết luận 57

8.2 Đề nghị 57

TÀI LIỆU THAM KHẢO 58

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Ruộng đậu phộng 1

Hình 1.2: Dầu đậu phộng và bơ đậu phộng 2

Hình 1.3: Thân cây đậu làm thức ăn gia súc 2

Hình 1.4: Khô dầu đậu phộng 3

Hình 1.5: Đậu phộng được trồng trên từng luống 4

Hình 1.6: Thu hoạch đậu phộng 5

Hình 1.7: Dòng máy AMADAS và COLOMBO 5

Hình 1.8: Đậu phơi khô đang được thu hoạch 6

Hình 1.9: Máy thu hoạch đậu phộng THL – 02 6

Hình 1.10: Một số máy thu hoạch đơn giản do nông dân tự chế tạo 7

Hình 2.1: Đậu phộng được nhổ và xếp thành hàng trên mặt ruộng 10

Hình 2.2: Chiều dài cây đậu (cm) 10

Hình 2.3: Khoảng phân bố trái đậu (mm) 11

Hình 2.4: Chiều dài trái đậu (mm) 11

Hình 2.5: Đường kính thân đậu (mm) 11

Hình 2.6: Nông dân nhổ đậu và xếp thành hàng trên ruộng 12

Hình 2.7: Đậu sau khi được tách khỏi thân 12

Hình 2.8: Thân đậu sau khi được tách trái đậu 12

Hình 3.1: Mô phỏng chuyển động của trục được gắn que 15

Hình 3.2: Gia công ống thép làm trục cuộn 16

Hình 3.3: Trục cuộn 16

Hình 3.4: Trục bậc 1 16

Hình 3.5: Sơ đồ lắp cốt vào trục cuộn (không thể hiện các que) 17

Hình 3.6: Nguyên lý hoạt động của rulô 17

Hình 3.7:Thông số lưỡi dao 18

Hình 3.8: Thông số thân rulô 18

Hình 3.9: Trục bậc 2 19

Hình 3.10: Sơ đồ phân bố lưỡi cắt trên hai rulô 19

Hình 3.11: Sơ đồ lắp cốt vào trục rulô ( không thể hiện lưỡi cắt) 20

Hình 3.11: Xích má tam giác 20

Hình 3.12: Má xích 21

Hình 3.13: Xích má tam giác 21

Hình 3.14: Thân rulô 22

Hình 3.15: Trục bậc 3 22

Hình 3.16: Trục dẫn động xích hoàn chỉnh 23

Hình 3.17: Tấm ốp trục cuộn 24

Hình 3.18: Sơ đồ tính góc nghiêng cấp phôi 24

Hình 3.20: Chữ U lắp bánh xích 26

Hình 3.21: Trục của bộ phận ép xích 26

Hình 3.22: Chữ U lắp bộ phận ép xích 27

Hình 3.23: Bộ ép xích 27

Hình 4.1: Sơ đồ nguyên lý của xe thu hoạch đậu phông tự hành 31

Hình 5.1 Xích má tam giác 33

Hình 5.2 Trục cuộn 33

Hình 5.3 Tấm ốp trục cuộn 33

Hình 5.4 Khung 34

Hình 5.5 Hệ thống nâng hạ của piston thủy lực 34

Hình 5.6: Ruộng đậu 100m x 100m 35

Hình 5.7: Sơ đồ bố trí hệ thống thuỷ lực 37

Hình 5.8: Sơ đồ lực tác dụng lên khung 37

Hình 5.9: Nguyên lý làm việc của bơm bánh răng 40

Hình 6.1: Nguyên lý hoạt động của cơ cấu tuốt đậu 41

Hình 6.2: Hình dạng các lỗ trên mặt sang 43

Hình 6.3: Sơ đồ nguyên lý của sàng lắc 43

Hình 6.4: Sơ đồ xác định vận tốc hạt trên sàng nghiêng 45

Hình 7.1: Bánh hơi 54

Hình 7.2: Bánh lồng 54

Hình 7.3: Bánh xích 54

Hình 7.4: Loại bánh xe đƣợc chọn 55

Hình 7.5: Tiết diện khi bánh xe lún 40mm 55

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.6: Thống kê diện tích và sản lƣợng đậu phộng các năm……….… ……3 Bảng 2.1: Bảng thông số về cây và trái đậu phộng……… ………11 Bảng 3.1: Thống kê kết quả thí nghiệm………… ……….29

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan

1.1.1 Khái quát về cây đậu phộng

Đậu phộng là loại cây công nghiệp được trồng phổ biến ở nước ta So với

các loại cây công nghiệp khác, đậu

phộng là cây ngắn ngày có năng suất

cao và có khả năng thích ứng rộng với

điều kiện khí hậu, thổ nhưỡng khác

nhau Ngoài ra các chất dinh dưỡng

trong hạt đậu khá đầy đủ với nhiều

nguyên tố và hàm lượng khá cao Đậu

phộng được dùng rộng rãi trong đời

sống hằng ngày và là nguồn nguyên

liệu cho nhiều ngành công nghiệp

khác nhau ở nước ta cũng như xuất

khẩu sang các nước bạn Hình 1.1: Ruộng đậu phộng

Ngoài sản phẩm thu hoạch chính là trái đậu, người dân còn tận dụng thân cây đậu làm thức ăn gia súc, ủ phân để trồng trọt,…

1.1.2 Giá trị thực tiễn của cây đậu phộng

Hạt đậu phộng là một loại thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao Hạt đậu phộng là nguồn thức ăn giàu về dầu lipit và protein Do hạt đậu phộng có hàm lượng dầu cao, nên năng lượng cung cấp rất lớn Với giá trị dinh dưỡng cao của hạt đậu phộng từ lâu loài người đã sử dụng như một nguồn thực phẩm quan trọng

Hình 1.2: Dầu đậu phộng và bơ đậu phộng

Hạt đậu phộng phục vụ cho công nghiệp sản xuất bơ, ép dầu, dầu đậu phộng được dùng làm thực phẩm và chế biến dùng cho các ngành công nghiệp khác như chất dẻo, xi mực in, dầu diesel, làm dung môi cho thuốc bảo vệ thực vật,

Hình 1.3: Thân cây đậu làm thức ăn gia súc

Trong nông nghiệp, giá trị làm thức ăn gia súc của đậu phộng là rất lớn: thân,

lá cây đậu phộng làm thức ăn cho trâu, bò,… và tận dụng các phụ phẩm của dầu đậu phộng đó là khô dầu đậu phộng Khô dầu đậu phộng được dùng làm thức ăn cho người và chăn nuôi gia súc và gia cầm Khô dầu phộng có thể chế biến thành hơn

300 sản phẩm khác nhau phục vụ cho các ngành thực phẩm, trên 300 loại sản phẩm công nông nghiệp Ngoài ra, khi tách hạt đậu phộng ra khỏi vỏ thì vỏ trái đậu phộng trở thành sản phẩm phụ Vỏ củ đậu phộng được dùng để nghiền thành cám dùng cho chăn nuôi Cám vỏ trái đậu phộng có thành phần dinh dưỡng tương đương với cám gạo dùng để nuôi lợn, gà vịt công nghiệp rất tốt Không dừng lại ở đó, vỏ trái đậu phộng có giá trị dinh dưỡng cao nên dùng để làm phân bón hữu cơ rất tốt, làm phân bón lót hay phân bón trong ngành trồng hoa kiểng

Hình 1.4: Khô dầu đậu phộng

Đậu phộng có ý nghĩa to lớn trong việc cải tạo đất do khả năng cố định đạm (N) của nó

Ngoài thị trường trong nước, trái đậu phộng và hạt đậu phộng còn được xuất khẩu sang các nước bạn như Campuchia, Malaysia, …

1.1.3 Tình hình trồng đậu phộng ở nước ta

Với điều kiện tự nhiên thích hợp, đồng bằng sông Cửu Long là một trong những vùng có diện tích trồng và sản lượng cao bậc nhất cả nước, đem lại nguồn lợi lớn cho vùng Với 2 vùng Long An và Trà Vinh được mệnh danh là 2 vương quốc đậu phộng ở vùng đồng bằng châu thổ Ngoài ra, một số tỉnh ở miền Đông Nam Bộ cũng có diện tích trồng đậu phộng đáng kể như: Tây Ninh, Đồng Nai,…

Bảng 1.6: Thống kê diện tích và sản lượng đậu phộng các năm

Năm

Tỉnh

Diện tích (nghìn ha)

Sản lượng (nghìn tấn)

Diện tích (nghìn ha)

Sản lượng (nghìn tấn)

Diện tích (nghìn ha)

Sản lượng (nghìn tấn)

Diện tích (nghìn ha)

Sản lượng (nghìn tấn)

Nguồn: Tổng cục Thống kê ( https://gso.gov.vn/default.aspx?tabid=717 )

1.1.4 Kỹ thuật làm đất trồng đậu phộng

Đậu phộng ưa đất cát pha, đất thịt nhẹ, có độ pH trung tính, chủ động tưới tiêu và dễ thoát nước, trên đất chua phèn đậu phộng kém phát triển Đất được cày sâu, bừa kỹ và làm sạch cỏ dại, tỉ lệ đất có đường kính nhỏ hơn 1cm chiếm 70%, độ

ẩm đất khi gieo hạt đạt 75%

Cày sâu tăng khả năng giữ nước, cải thiện điều kiện sống cho hệ vi sinh

vật làm cho rễ đậu phát triển tốt hơn, ăn

sâu hơn nên hút được nhiều chất dinh

dưỡng cung cấp cho cây sinh trưởng,

phát triển tốt Tùy theo từng điều kiện

của địa phương, đất đai mỗi vùng mà

quyết định mức độ cày sâu khác nhau:

Hình 1.5: Đậu phộng được trồng trên từng luống

Trên luống rạch 5 hàng cách nhau 20cm dọc theo chiều dài luống, hai hàng ngoài cách mép 15cm, mật độ trung bình khoảng 30 bụi đậu trên 1m2

Độ sâu lấp hạt: Tùy vào điều kiện thời tiết cụ thể của từng vùng mà bố trí gieo, độ sâu gieo hạt: 3 – 5cm

1.1.5 Các hình thức thu hoạch đậu phộng ở nước ta

Hiện nay, ở nước ta việc thu hoạch đậu được tiến hành hoàn toàn bằng tay với phương pháp thủ công truyền thống và quy mô nhỏ

Hình 1.6: Thu hoạch đậu phộng

Với hình thức thu hoạch như trên thì người nông dân đã gặp phải rất nhiều khó khăn:

Cần số lớn lao động

Thời gian thu hoạch kéo dài

Chi phí cho thu hoạch vụ mùa khá lớn

Vì vậy việc áp dụng máy móc vào thu hoạch là rất cần thiết

1.1.6 Các loại máy thu hoạch đậu phộng

Việc áp dụng máy móc vào thu hoach đậu phộng đã được các nước trên thế giới áp dụng từ rất sớm với các dòng máy nổi tiếng Đây là những loại máy thu hoạch đậu phộng liên hợp với năng suất cao

Hình 1.7: Dòng máy AMADAS và COLOMBO

Hai dòng máy này có kích thước khá lớn, có đặc điểm chung là thu hoạch đậu khô Có nghĩa là đậu được cày lên rồi phơi ngay trên cánh đồng cho cả thân và trái đậu khô đi, lúc này nông dân mới dùng các loại máy này để tiến hành thu hoạch đậu phộng

Hình 1.8: Đậu phơi khô đang được thu hoạch

Vì cách gieo trồng, thu hoạch vụ mùa hoàn toàn khác ở nước ta và giá các máy này khá đắt cho nên các loại máy này không được áp dụng ở nước ta

Các kỹ sư của Phân viện Cơ điện nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch Thành phố Hồ Chí Minh đã nghiên cứu – thử nghiệm – cải tiến thành công mẫu máy thu hoạch đậu phộng liên hợp của Đài Loan và cho ra mẫu máy THL – 02 nhằm phục vụ nhu cầu của người dân trong nước

Hình 1.9: Máy thu hoạch đậu phộng THL – 02

Theo báo Khuyến nông Thành phố Hồ Chí Minh thì máy THL – 02 được ứng dụng trong sản xuất 4 vụ tại Trảng Bàng – Tây Ninh Nhưng trong quá trình tìm kiếm nguồn tài liệu phục vụ cho việc nghiên cứu đề tài thì chính người dân địa phương ở đây cho biết máy THL – 02 chưa được ứng dụng vào sản xuất và cũng không có ở địa phương Tìm hiểu tại Phân viện Cơ điện nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch Thành phố Hồ Chí Minh được kỹ sư Trần Đức Công cho biết máy

THL – 02 là đề tài nghiên cứu, không áp dụng vào sản xuất nông nghiệp nên không phổ biến cho người dân sử dụng

Một số nông dân cũng đã sáng chế được máy tuốt đậu phộng nhưng hiệu quả đạt được không cao và cũng không áp dụng rộng rãi trong sản xuất

Hình 1.10: Một số máy thu hoạch đơn giản do nông dân tự chế tạo

Kết luận: Hiện nay, người nông dân trồng đậu phộng vẫn phải tiến hành thu

hoạch đậu phộng bằng phương pháp thủ công truyền thống là chính, không có sự hỗ trợ nào từ máy móc

1.2 Giới thiệu đề tài

1.2.1 Vấn đề cần giải quyết

Để tăng hiệu quả kinh tế từ việc trồng đậu phộng thì công việc thu hoạch là một khâu khá là quan trọng, thu hoạch đậu phộng cần nhanh chóng, bảo đảm chất lượng và thất thoát là ít nhất Hiện nay, người nông dân ở các nơi vẫn tiến hành thu hoạch theo phương pháp truyền thống thu hoạch bằng tay dựa vào sức người là chính Như vậy sẽ cần một số lượng khá lớn và chi phí bỏ ra là khá nhiều Mặt khác, thời gian thu hoạch đậu lại rất ngắn và phụ thuộc rất nhiều vào thời tiết

Để giảm bớt các vấn lao động trong mùa vụ cao điểm và hoàn thành kịp thời việc thu hoạch vụ mùa trong thời gian thu hoạch nhằm đạt được năng suất và chất

lượng tốt nhất Một trong những giải pháp để cải thiện hiện trạng trên cũng như tăng lợi nhuận cho người sản xuất đó là tiến hành cơ giới hóa trong quá trình thu hoạch đậu phộng trong canh tác Đây là nguyện vọng của hầu hết nông dân Với nhu cầu của những nông dân trồng đậu phộng, việc cho ra đời một chiếc máy thu hoạch đậu phộng phù hợp với điều kiện thực tế ở Việt Nam là hết sức cần thiết

1.2.2 Mục tiêu nghiên cứu

Đưa ra nguyên lý hoạt động cho máy thu hoạch đậu phộng phù hợp với tình hình thực tế ở Việt Nam và thiết kế máy thu hoạch đậu phộng tự hành

1.2.3 Kết quả cần đạt

Chế tạo mô hình chúng minh nguyên lý hoạt động của máy thu hoạch đậu phộng

Tính toán các thông số hoạt động của của máy thu hoạch đậu phộng

Thiết kế chi tiết máy thu hoạch đậu phộng

1.2.4 Cấu trúc luận văn

Chương 1: Tổng quan Giới thiệu khái quát về cây đậu phộng, tình hình trồng đậu phộng và nhu cầu thực tế của thị trường

Chương 2: Xây dựng và chọn lọc ý tưởng Thu thập thông tin về cây đậu phộng, đưa ra và lựa chọn các phương án thiết

kế

Chương 3: Thiết kế mô hình và thí nghiệm thực tế Chế tạo mô hình thí nghiệm và thí nghiệm thực tế để chứng minh nguyên lý hoạt động

Chương 4: Thiết kế nguyên lý xe thu hoạch đậu phộng tự hành Đưa ra nguyên lý xe thu hoạch đậu phộng tự hành

Chương 5: Thiết kế hệ thống cuộn đậu và kẹp phôi

Tính toán, thiết kế, lựa chọn cơ cấu cuộn, xích kẹp đậu, khung và hệ thống thuỷ lực nâng hạ khung

Chương 6: Thiết kế cơ cấu tuốt đậu và sàng lắc phẳng Tính toán, thiết kế cơ cấu tuốt đậu theo nguyên lý ở phần thí nghiệm Tính toán một số thông số cần thiết và thiết kế sàng lắc phẳng

Chương 7: Thiết kế quạt hướng trục, vít tải và lựa chọn bánh xe Tính toán một số thông số cần thiết cho quạt hướng trục, vít tải Lựa chọn bánh xe cho máy thu hoạch đậu phộng tự hành

Chương 8: Kết luận và đề nghị Đưa ra kết luận chung về những vấn đề đạt được của đề tài và đề nghị bổ sung để hoàn thiện đề tài

CHƯƠNG 2

XÂY DỰNG VÀ CHỌN LỌC Ý TƯỞNG

2.1 Đối tượng nghiên cứu

Hình 2.1: Đậu phộng được nhổ và xếp thành hàng trên mặt ruộng

Đối tượng mà chúng ta nghiên cứu ở đây là cuộn cây đậu phộng lên từ mặt ruộng lên khi đã được nhổ và xếp sẵn thành hàng, kẹp và đánh trái đậu phộng ra khỏi thân cây

2.2 Thu thập thông tin về cây đậu (các số liệu lấy từ thực nghiệm)

2.2.1 Thông số về cây đậu

Hình 2.2: Chiều dài cây đậu (cm)

Hình 2.3: Khoảng phân bố trái đậu (mm) Hình 2.4: Chiều dài trái đậu (mm)

Hình 2.5: Đường kính thân đậu (mm)

Bảng 2.1: Bảng thông số về cây và trái đậu phộng

Chiều dài phần trái và râu đậu 100 Khoảng phân bố trái đậu 120

Hình 2.6: Nông dân nhổ đậu và xếp thành hàng trên ruộng

Hình 2.7: Đậu sau khi đƣợc tách khỏi thân

Hình 2.8: Thân đậu sau khi đƣợc tách trái đậu

2.3 Các phương án thiết kế

2.3.1 Phương án 1

Cuộn cây đậu phộng lên bằng trục có gắn que, cây đậu nằm ngang và được kẹp bằng hai xích má tam giác đối diện nhau Dùng hai rulô quay ngược chiều nhau, trên rulô có gắn các mảnh dao cắt dùng để cắt đứt trái đậu phộng ra khỏi thân Bố trí hai cặp rulô ở hai bên trái và phải của xích để chủ động giải quyết được việc đậu phộng không được xếp thành dãy đúng hướng đặt hai rulô

2.3.2 Phương án 2

Cuộn cây đậu phộng lên bằng trục có gắn que, cây đậu nằm ngang và được kẹp bằng bốn xích má tam giác đối diện nhau từng đôi một Dùng hai rulô quay ngược chiều nhau, trên rulô có gắn các mảnh dao cắt dùng để cắt đứt củ đậu phộng

ra khỏi thân Bố trí hai cặp rulô ở hai bên trái và phải của xích để chủ động giải quyết được việc đậu phộng không được xếp thành dãy đúng hướng đặt hai rulô

2.3.3 Phương án 3

Cuộn cây đậu phộng lên bằng trục có gắn que, cây đậu phộng được dựng đứng lên nhờ máng nghiêng Dùng hai rulô quay ngược chiều nhau, trên rulô có gắn các mảnh dao cắt dùng để cắt đứt củ đậu phộng ra khỏi thân

2.3.4 Phương án 4

Cuộn cây đậu phộng lên bằng trục có gắn que, cây đậu được cho vào một thùng hình trụ rỗng có bố trí nhiều rulô song song có gắn các mảnh dao cắt bên trong để đánh trái đậu ra khỏi thân

2.4 Đánh giá và lựa chọn phương án

Ở phương án 4 ta thấy rất dễ cho việc cấp phôi, tuy nhiên việc thoát phoi rất khó và dễ bị kẹt phôi Vì thân cây đậu còn tươi sẽ rất dai nên không thể cắt đứt

thành nhiều đoạn nhỏ được Phương án 1 thì chúng ta không chủ động được chiều sắp xếp của cây đậu trên ruộng Phương án 3 tuy chúng ta chủ động được chiều sắp xếp của cây đậu nhưng nếu dùng máng nghiêng tĩnh thì không đảm bảo làm cho cây đậu đứng được mà sẽ bị đùn về phía trước, còn máng nghiêng động thì phức tạp cho quá trình chế tạo và cũng không đảm bảo cây đậu sẽ đứng được hoàn toàn

Xem xét phương án 2 ta thấy đơn giản cho phần chế tạo và có phần khả thi hơn các phương án còn lại nên nhóm quyết định chọn phương án này để tiến hành làm mô hình thí nghiệm

2.5 Những tiêu chí đánh giá phương án khi tiến hành thí nghiệm bằng mô hình

Khả năng cuộn đậu lên khỏi mặt ruộng của cơ cấu cuộn

Cơ cấu kẹp của xích má tam giác

Cây đậu bị cuộn vào rulô

Cơ cấu tách trái đậu ra khỏi thân

Hình 3.3: Mô phỏng chuyển động của trục đƣợc gắn que

Chọn trục thép CT3 để làm trục bậc lắp vào hai đầu ống thép làm trục xoay

Cách chế tạo

Tiện ống thép đạt kích thước sau:

Hình 3.4: Gia công ống thép làm trục cuộn

Lắp que lên ống thép: Các que có đường kính 8mm và chiều dài mỗi que 200mm được hàn lên mặt ngoài của ống thép thành 7 vòng phân bố đều trên chiều dài của ống thép (mỗi vòng cách nhau 100mm, vòng đầu tiên cách đầu của ống thép 100mm) Trên mỗi vòng có 8 que được phân bố đều trên vòng tròn (hai que liền kề nhau hợp thành một góc 45o)

Vậy trục cuộn có (8 que/vòng) x (7 vòng) = 56 que Hai vòng que liền kề lệch nhau một góc 22,5o

Hình 3.5: Trục cuộn Tiện hai trục bậc đạt kích thước như sau:

Hình 3.6: Trục bậc 1

Trục được lắp vào ống thép và gối đỡ trục

Hình 3.7: Sơ đồ lắp cốt vào trục cuộn (không thể hiện các que)

Trục được lắp vào ống thép, gối đỡ trục và có lắp đĩa xích Lắp đầu của hai trục bậc vào hai đầu của ống thép sau đó ta hàn lại

3.2 Thiết kế cơ cấu tách trái đậu phộng ra khỏi thân

3.2.1 Cơ sở lý thuyết

Để đánh được trái đậu phộng ra khỏi thân ta phải dùng một lực F tác dụng vào phần cuốn đậu Dưới tác dụng của lực cục bộ này trái đậu sẽ bị đánh ra khỏi cuống Từ ý tưởng trên ta sẽ chế tạo hai rulô đặt song song nhau, trên mặt ngoài hai rulô có các dao cắt và hai rulô sẽ quay ngược chiều nhau đồng thời đậu được cấp theo dọc chiều dài hai rulô

Hình 3.8: Nguyên lý hoạt động của rulô

Trục xoay: Chọn trục thép CT3 để làm trục bậc lắp vào hai đầu ống thép làm trục xoay

Cách chế tạo

Lưỡi dao được gia công đạt các thông số kỹ thuật sau:

Hình 3.9: Thông số lưỡi dao

Tiện hai ống thép làm thân rulô đạt kích thước sau:

Hình 3.10: Thông số thân rulô

Tiện hai bộ trục bậc đạt kích thước như sau:

Hình 3.11: Trục bậc 2

Các lưỡi dao cắt sẽ được bố trí thành 4 dãy và mỗi dãy cách nhau 90o Giữa hai trục rulô thì các lưỡi dao cắt được bố trí xen kẽ nhau Lưỡi dao được hàn nghiêng một góc 75o so với mặt phẳng nằm ngang

Nếu gọi số lưỡi dao cắt trên một dãy của rulô thứ nhất là n thì số lưỡi dao cắt trên một dãy của rulô thứ hai là n – 1

Để tránh việc lưỡi dao cắt làm bể trái đậu thì khi hai rulô ăn khớp nhau thì khoảng cách giữa hai lưỡi dao liền kề trên hai rulô khi ăn khớp và đỉnh của lưỡi dao trên trục này đến thân của rulô kia phải bằng đường kính trái đậu (10mm)

Hình 3.12: Sơ đồ phân bố lưỡi cắt trên hai rulô

Theo sơ đồ thì số lưỡi dao cắt phân bố trên rulô thứ nhất là 24 lưỡi dao, rulô thứ hai là 20 lưỡi dao Các lưỡi dao được hàn lên thân hai ống thép theo sơ đồ

Ta lắp đầu của một bộ trục bậc vào hai đầu của ống thép thứ nhất và thứ hai theo từng đôi một sau đó hàn lại

Hình 3.11: Sơ đồ lắp cốt vào trục rulô ( không thể hiện lưỡi cắt)

3.3 Thiết kế xích (cơ cấu kẹp phôi)

3.3.1 Cơ sở lý thuyết

Cây đậu phộng dưới đồng được trục cuộn cuộn lên Sau đó được đưa lên một

cơ cấu kẹp giữ phôi rồi chuyển phôi đi dọc theo hai rulô để đánh phần gốc đậu tách trái đậu ra khỏi thân Để làm được điều đó ta chế tạo loại xích má tam giác từ loại xích con lăn có sẵn trên thị trường Hai sợi xích má tam giác lắp đối diện nhau, má

xích ăn khớp nhau và phôi được kẹp ở giữa

Hình 3.132: Xích má tam giác

3.3.2 Thiết kế

Qua xem xét các chuẩn xích ống con lăn có sẵn trên thị trường nhóm nhận thấy xích ống con lăn 60 và xích ống con lăn 80 là thích hợp nhất vì bước xích vừa phải, khoảng cách má xích tương đối rộng, khối lượng không quá lớn, nhóm đã quyết định chọn loại xích ống con lăn 60 để tiến hành chế tạo để tiết kiệm chi phí Sau khi mua xích về ta tiến hành tháo từng mắc xích ra riêng lẻ

Xích sau khi được tháo ra ta bỏ phần chốt xích đi vì chốt này ngắn nên không đạt yêu cầu khi chế tạo mà ta sẽ tự gia công

Thiết kế má hình tam giác: Ta sử dụng thép tấm CT3 có chiều dày 1,4mm để tiến hành gia công má tam giác

Thiết kế chốt: Sử dụng trục inox có đường kính 6mm để gia công chốt xích

Dùng hai ống thép CT3 có đường kính ngoài , đường kính trong là

và có chiều dài 600 mm làm thân trục

Trục xoay: Chọn trục thép CT3 để làm trục bậc lắp vào hai đầu ống thép làm trục xoay

Chọn bánh xích 60 loại 12 răng lắp lên thân trục để dẫn động cho xích

Bánh xích có sẵn trên thị trường có lỗ nên ta phải khoan lỗ sau đó tiện lỗ đạt kích thước mm

ta sẽ gia công một tấm thép hình chữ C và được lắp lệch tâm với tâm của trục cuộn