BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HCM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ, CHẾ TẠO, KHẢO NGHIỆM BỘ PHẬN CẮT CỦA MÁY TRỒNG KHOAI MÌ BÁN TỰ ĐỘNG ực hiện: Giáo viên hướng dẫn
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HCM
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ, CHẾ TẠO, KHẢO NGHIỆM BỘ PHẬN CẮT CỦA
MÁY TRỒNG KHOAI MÌ BÁN TỰ ĐỘNG
ực hiện:
Giáo viên hướng dẫn Sinh viên th
ĐÀO VĨNH HƯNG Lớp: DH05CK
Ngành: Cơ khí Nông Lâm
-Thành phố Hồ Chí Minh tháng 6 / 2009-
Trang 2THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ KHẢO NGHIỆM BỘ PHẬN CẤP HOM
CỦA MÁY TRỒNG KHOAI MÌ BÁN TỰ ĐỘNG
Cơ Khí Nông Lâm
Giáo viên hướng dẫn:
Th.S Nguyễn Hải Triều
Tháng 6 năm 2009
Trang 3CẢM TẠ
Chúng tôi xin chân thành cảm tạ:
Ban Giám Hiệu cùng quý thầy, cô, cán bộ nhân viên trường Đại Học Nông Lâm
TP Hồ Chí Minh đã giúp chúng tôi hoàn thành đề tài cuối khóa học này
Ban Chủ Nhiệm Khoa Cơ Khí Công Nghệ cùng toàn thể quý thầy cô đã tận tình, tận tâm giúp đỡ trong quá trình học tập tại trường
Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến:
Th.S Nguyễn Hải Triều đã hết lòng dạy và hướng dẫn chu đáo, tận tâm cho
chúng tôi thực hiện đề tài này
Cảm ơn cán bộ, nhân viên Trường Đại Học Nông Lâm TP HCM đã giúp đỡ nhiệt tình cho chúng tôi hoàn thành đề tài này
Chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Kiệp tận tình giúp đỡ cho chúng tôi hoàn thành đề tài này
Cảm ơn các bạn sinh viên khóa 2005 - 2009 đã góp ý kiến quý báu giúp chúng tôi hoàn thành đề tài này
WWWWWW XXXXXX
Trang 4TÓM TẮT
Với mục đích tìm ra nguyên lý cấp hom mới cho máy trồng khoai mì, đề tài của chúng tôi đã được triển khai theo các bước: Thiết kế, chế tạo bộ phận cấp hom cho máy trồng khoai mì 4 hàng Tiến hành khảo nghiệm để đánh giá khả năng làm việc của các bộ phận: Bộ phận cắt hom, ống dẫn hom, ống giữ và nhả hom, hệ thống truyền động Đánh giá khả năng của máy trồng khoai mì với bộ phận cấp hom mới thiết kế
Kết quả thực hiện:
• Khả năng cắt hom đạt chất lượng theo yêu cầu nông học
• Khả năng nhả hom đạt 100%
• Khả năng hom cùng chiều trên hàng đạt 100%
• Độ đồng đều giữa các hom trên hàng đạt 97%
• Khoảng cách cây trên hàng 700 – 800 – 900 mm
* Đề tài đã đạt được mục tiêu đề ra
SINH VIÊN THỰC HIỆN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Đào Vĩnh Hưng
Trang 5SUMMARY
In order to find out the principle of providing new cutting for manioc planting machine, our graduation paper is carried out with three steps: Designing and manufacturing cutting providing part for 4 - line manioc planting machine; conducting experiments to evaluate working qualification of some parts such as: The parts of cut, conduit cutting, hold conduit and to let the cutting downn, transmission system; evaluating manioc planting machine’s qualification with the new designed cutting providing part
Results:
• Hom cutting qualification meets the standard according to the requirement of
Agronomy
• To split out cutting qualification achieves 100%
• Cutting ’s qualification of having the same side on the lines achieves 100%
• The equal degree between cuttings on the lines achieves 97%
• The distances between plants are 700 – 800 – 900 mm
* Our graduation paper reachs the proposed objective
Hung Dao Vinh
Trang 6MỤC LỤC
Trang Trang tựa i Cảm tạ ii Tóm tắt iii Summary iv
2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nẩy mầm của hom 6
2.5 Quy trình trồng khoai mì hiện nay, có hai cách trồng chủ yếu 7
Trang 73.1 Tìm hiểu về cây khoai mì 10
3.2 Tìm hiểu một số máy trồng hom khác 10
3.3 Phương pháp thiết kế 10
3.4 Phương pháp chế tạo 11
3.5 Phương tiện 11
3.6 Phương pháp bố trí thí nghiệm và thu thập số liệu 11
CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 13
4.1 Các thông số ban đầu 13
4.2 Nghiên cứu máy trồng MTH1 13
4.2.1 Cấu tạo 14
4.2.2 Nguyên lý hoạt động của máy: 15
4.2.3 Ưu nhược điểm của máy trồng khoai mì MTH – 1: 15
4.3 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc CPM 16
4.4 Tính toán và chọn thông số cho bộ phận cắt 17
4.4.1 Cưa đĩa 17
4.4.2 Khảo nghiệm máy cắt hom đơn giản 21
4.4.3 Thiết kế cơ cấu phân phối hom 25
4.7 Khảo nghiệm và kết luận 47
4.7.1.Các chỉ tiêu theo dõi khảo nghiệm 47
4.7.2 Điều kiện khảo nghiệm 47
Trang 9DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý của máy trồng dạng trống quay Hình 4.1: Sơ đồ chung của máy trồng khoai mì
Hình 4.2: Sơ đồ truyền động của bộ phận nhả hom
Hình 4.3: Sơ đồ cấu tạo máy trồng
Hình 4.4: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của cưa đĩa
Hình 4.5: Sơ đồ làm việc bộ phận cắt quay
Hình 4.6: Các dạng lưỡi cưa cắt ngang
Hình 4.7: Sơ đồ máy khảo nghiệm
Hình 4.8: Phoi của cưa đĩa
Hình 4.9: Sơ đồ nguyên lý cơ cấu phân phối hom
Trang 10DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 4.1: Kết quả khảo nghiệm vận tốc cắt
Bảng 4.2: Phân phối tỉ số truyền
Bảng 4.3: Bảng số liệu kết quả khảo nghiệm lần 1
Bảng 4.4: Đánh giá hiệu quả kinh tế máy trồng khoai mì bán thủ công Bảng 4.5: Bảng số liệu kết quả khảo nghiệm lần 2
Bảng 4.6: Đánh giá hiệu quả kinh tế máy trồng khoai mì bán thủ công
Trang 11Chương 1
MỞ ĐẦU
Là một nước có hơn 50% người lao động hoạt động trong lĩnh vực sản xuất nông nghiệp, Việt Nam có nhiều điều kiện thuận lợi để đa dạng hóa sản phẩm nông nghiệp, nâng cao hiệu quả kinh tế trong lĩnh vực sản xuất nông nghiệp
Khác với truyền thống, cây khoai mì hiện nay được xem nhu là một cây công nghiệp có giá trị cao Đặc biệt, với tỉ lệ thu hồi tinh bột rất cao, năng suất có thể đạt tới
40 ÷ 50 tấn/ha, cây khoai mì có thể được xem là cây chiến lược để đảm bảo an toàn lương thực, là nguồn thức ăn gia súc chính và là nguồn dự trữ năng luợng sinh học dồi dào, ổn định, rẻ tiền
Hiện nay ở cao nguyên Trung Bộ và miền đông Nam bộ ở nước ta, cây khoai
mì đã được canh tác ở quy mô vừa và lớn Song, khác với các cây trồng khác như: Cây lúa, cây bắp,…đã có quy trình cơ giới hóa canh tác cây trồng tương đối hoàn chỉnh Riêng đối với cây khoai mì, cả quy trình sản xuất nói chung cũng như khâu trồng nói riêng, đa số thực hiện theo phương pháp thủ công có năng suất thấp, chi phí nhân công cao và khó đảm bảo tính thời vụ ở quy mô lớn Do đó, để canh tác khoai mì với quy
mô vừa và lớn, một yêu cầu cấp thiết đặt ra là phải tiến hành cơ giới hóa, đưa máy móc vào trong sản xuất từ khâu trồng, chăm sóc, thu hoạch đến chế biến Hiện nay, máy trồng khoai mì đã được nghiên cứu và đưa ra nhiều mẫu Nhưng về nguyên lý cấp hom vẫn còn nhiều nhược điểm
Được sự đồng ý của ban chủ nhiệm Khoa Cơ Khí Công Nghệ, với sự hướng dẫn tận tình của thầy Th.s Nguyễn Hải Triều đã giúp chúng tôi thực hiện nghiên cứu
đề tài: “Thiết kế, chế tạo và khảo nghiệm bộ phận cấp hom của máy trồng khoai
mì bán tự động” Mục tiêu của đề tài này chúng tôi muốn đưa ra một nguyên lý cấp
hom mới hạn chế được những nhược điểm của các mẫu máy khác, đồng thời giản bớt nhân công trong khâu trồng Do thời gian có hạn và trình độ chuyên môn còn hạn chế nên khi thực hiện đề tài còn có những thiếu xót Mong quý độc giả đóng góp ý kiến để
đề tài sau làm tốt hơn
Trang 12mì trong phức hệ Malabo ở phía Bắc Colombia niên đại khoảng 1.200 năm trước Công nguyên, những hạt tinh bột trong phân hóa thạch được phát hiện tại Mexico có tuổi từ
năm 900 đến năm 200 trước Công nguyên (Hoàng Kim, 2008; Rogers 1963, 1965) 2.1.2 Vùng phân bố
Hiện tại, khoai mì được trồng trên 100 nước của vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới, tập trung nhiều ở châu Phi, châu Á và Nam Mỹ, là nguồn thực phẩm của hơn 500 triệu người (Hoàng Kim, 2008; CIAT, 1993)
2.1.3 Lịch sử phát triển
Cây khoai mì được người Bồ Đào Nha đưa đến Côngô của châu Phi vào thế kỷ XVI (Barre và Thevet, 1558) Ở châu Á, khoai mì được du nhập vào Ấn Độ khoảng thế kỷ XVII (P.G Rajendranetal, 1995) và SriLanka đầu thế kỷ XVIII (W.M.S.M Bandara và M Sikurajapathy, 1992) Sau đó, khoai mì được trồng ở Trung Quốc, Myamar và các nước châu Á khác ở cuối thế kỷ XVIII, đầu thế kỷ XIX (Fang Baiping
1992 U Thun Than 1992) Khoai mì được du nhập vào Việt Nam khoảng giữa thế kỷ XVIII, (Phạm Văn Biên, Hoàng Kim, 1991) Hiện chưa có tài liệu chắc chắn về nơi trồng và năm trồng đầu tiên Khoai mì được canh tác phổ biến tại hầu hết các tỉnh của
Trang 13Việt Nam từ Bắc đến Nam Diện tích khoai mì trồng nhiều nhất ở vùng Đông Nam Bộ, vùng Tây Nguyên, vùng núi và trung du phía Bắc, vùng ven biển Nam Trung Bộ và vùng ven biển Bắc Trung Bộ
2.1.4 Công dụng của củ khoai mì
a Làm lương thực - thực phẩm
Đối với nhiều nước khoai mì được xem như là cây dự trữ cứu đói, bổ sung cho cây lúa trong những năm mất mùa Về mặt lương thực, khoai mì là nguồn cung cấp chất bột quan trọng cho người dưới hình thức củ tươi luộc chín, nấu với gạo, khoai mì lát khô hay chế biến thành bột khoai, bột năng…
Bột mì sau khi chế biến là thức ăn tốt cho người, có thể thay thế một phần gạo nếu biết chế biến và nấu nướng Khoai mì cung cấp chất lượng bột và năng lượng cho người không kém các hoa màu khác Một số địa phương đã coi khoai mì là cây chủ lực, sử dụng đến 40 – 50% là khoai mì trong bữa ăn hàng ngày
Ngày nay, trên thế giới đã sử dụng 102.587.000 tấn trong 187.113.000 tấn khoai
mì được sản xuất (chiếm 54,83%) làm lương thực thực phẩm Mức sử dụng bình quân
là 16,8 kg/người/năm Ở châu Phi và một phần của châu Mỹ La tinh, khoai mì được sử dụng như khẩu phần ăn hàng ngày Hàng năm trên thế giới có khoảng hơn 300 triệu người dùng khoai mì làm lương thực chính
Hiện nay ngoài giá trị làm lương thực, khoai mì là nguyên liệu để chế biến thực phẩm
b Trong công nghiệp chế biến
Khoai mì là nguyên liệu thô phổ biến trong sản xuất tinh bột Bột khoai mì sử dụng trong công nghiệp thực phẩm (miến, mì sợi, mì ống, bánh tráng, mạch nha, bột
mì được sử dụng dùng làm bánh quy, bánh khoai mì, trộn với bột mì làm bánh, kem…), làm giấy và trong công nghiệp dệt, sản xuất hồ dán, bột ngọt, dược phẩm, đồ dùng bằng nhựa, một số dạng sản phẩm chế biến khác: Cồn…
c Làm thức ăn gia súc
Khoai mì là một nguồn thức ăn gia súc (nuôi heo, trâu, bò, gà, vịt…) dưới dạng
củ tươi, khô, bã khoai mì Giá thành thức ăn từ khoai mì rẻ nên đem lại hiệu quả kinh
tế cho ngành chăn nuôi rõ rệt Năm 2001, có khoảng 50.634.000 tấn khoai mì dùng cho chăn nuôi gia súc
Trang 14Rễ con chủ yếu phân bố ở tầng đất 0 – 30 cm Chỉ có khoảng 0,2 – 1,6% rễ con là ăn sâu 90 cm
b Rễ củ
Rễ củ (củ khoai mì) được hình thành từ rễ cái, (rễ trụ) phình to tạo thành Trên
rễ cái có nhiều rễ nhánh thật nhỏ Củ phát triển theo hướng nằm ngang hay hơi xiên
Độ sâu của rễ củ được phân bố ở tầng đất 0 – 90 cm (cây 7 tháng) nhưng nhiều nhất ở lớp đất 0 – 30 cm Nếu cây 7 tháng tuổi, khoảng 67,2% rễ củ ở độ sâu 0 – 30 cm, khoảng 32,8 % rễ củ ở độ sâu 30 – 90 cm Tuy nhiên, nếu cây 12 tháng tuổi, sẽ có một
ít rễ củ ăn sâu đến 140 cm hay 250 cm
c Thân
Thân hình trụ, thẳng nghiêng, cong hay khúc khuỷu, ở giữa có lõi xốp nên cây giòn và
dễ gãy Thân có màu trắng bạc, xanh xám, nâu đỏ, trắng xanh…Bề mặt thân gồ ghề hay phẳng, đường kính thân trung bình từ 2 – 6 cm Ở một số giống thân có thể phân 2 – 3 cành cách ngọn khoảng 1/3 – 1/5 chiều cao cây Trên thân có nhiều chồi (mắt) sắp xếp xen kẽ theo vị trí của lá Số thân/khóm là 1 – 4
2.2 Các đặc tính của cây khoai mì
2.2.1 Yêu cầu kĩ thuật nông học của hom
Trang 15• Hom phải được lấy từ các cây to (đường kính hom trung bình từ 2,1 – 4 cm), khỏe, trên những cây mập, nhiều củ to, ít sâu bệnh và trên những đám khoai mì tốt, đều cây
• Các mắt trên hom mì phải còn nguyên vẹn, không buông lóng, không bị dập
• Thời gian bảo quản cây giống không quá 60 ngày tính từ lúc thu hoạch
• Hom mì phải còn tươi, những cây giống không có nhựa mủ hay mọc tược dài nên loại bỏ
• Hom mì để trồng phải được lấy từ 1/3 ở đoạn giữa thân cây mì và khi chặt hom phải dùng các dụng cụ sắt bén
• Chiều dài đoạn hom 10 – 15 cm, bảo đảm mỗi hom 3 – 4 mắt
2.2.2 Yêu cầu kỹ thuật khâu làm đất
• Phải đảm bảo độ tơi xốp của đất
• Phải đảm bảo độ sâu cày từ (25 ÷ 30) cm
• Phải làm sạch cỏ và các tàn dư thực vật
• Mặt đồng phải tương đối bằng phẳng Nếu ở những vùng đất trồng có độ dốc lớn hơn 300 thì không cần cày bừa và không cần lên luống (vì mưa sẽ làm trôi màu mở của đất) mà chỉ quốc hốc trồng trực tiếp
2.2.3 Yêu cầu kỹ thuật khâu trồng
• Phải đảm bảo độ sâu trồng
• Phải đảm bảo không làm tổn thương hom trong quá trình trồng
• Phải đảm bảo đúng mật độ trồng và khoảng cách trồng
• Phải đảm bảo lấp và nén đất để hom nẩy mầm một cách thuận lợi hơn
• Hom mì giữa các hàng phải đặt so le nhau
• Các hàng phải thẳng và cách đều nhau
• Phải tạo thành mô để thoát nước trong mùa mưa
• Mật độ trồng: Tùy theo độ phì nhiêu của đất mà ta phân bố lượng hom hợp lý
• Nếu đất tốt thì trồng hom ít vì khi đất tốt thì mì sẽ cho củ nhiều và to, nếu đất xấu thì lượng hom phải nhiều hơn Thông thường do trồng bằng phương pháp thủ công nên không thể xác định chính xác mà chỉ có thể ước chừng từ 7000 – 20000 hom/ha
Trang 162.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nẩy mầm của hom
Ngoài các đặc tính của hom như: Chiều dài hom cắt, đường kính hom, số mầm sinh trưởng trên hom…đến các yếu tố của đất trồng, yêu cầu kĩ thuật nông học của khâu làm đất, khâu chuẩn bị giống thì việc nẩy mầm của hom còn chịu ảnh hưởng trực tiếp bởi: Mùa vụ, độ ẩm đất, độ sâu trồng, thời tiết
2.4 Các phương pháp trồng hiện nay
Ở nước ta hiện nay có ba cách đặc hom phổ biến:
• Nhược điểm: Bị ngập úng làm chết mầm khi ẩm độ đất trồng cao
• Nhược điểm: Phần hom trên mặt đất thường bị khô, củ cũng được phân bố theo chiều xiên xuống làm khó khăn cho quá trình thu hoạch, kéo dài thời gian trồng làm ảnh hưởng tới thời vụ, tốn nhiều công trồng
Trang 172.5 Quy trình trồng khoai mì hiện nay, có hai cách trồng chủ yếu
• Trồng thủ công
• Trồng bằng máy
Trồng thủ công: Dùng quốc tạo hốc sau đó bỏ hom vào hốc và lấp lại Tùy vào
độ ẩm của đất của đất và địa hình mà người ta bấu lỗ nông hay sâu Nhược điểm của phương pháp này năng suất thấp, hiệu quả kinh tế không cao, không đảm bảo được mật độ, độ sâu trồng…
Trồng bằng máy: Dùng liên hợp máy vun luống, mỗi lần chạy được hai hàng Ban đầu người ta vun luống thấp Có người đi sau bỏ hom theo đúng khoảng cách Sau
đó liên hợp máy chạy lần hai và lần chạy này lấy đất lấp hom vừa được bỏ
Cả hai phương pháp trồng được tiến hành sau khi chuẩn bị đất kỹ Trồng mì từ sáng sớm đến khi nắng gắt, tránh hom mì bị khô, ảnh hưởng tới tỉ lệ nảy mầm Cây giống chỉ ra đồng mới chặt thành hom
Trồng hom khoai mì được xem như quá trình gieo điểm Sự khác nhau giữa gieo hạt và trồng hom là ở mỗi góc chỉ trồng một hom và hốc có kích thước lớn
Ta có công thức xác định số lượng hom N (hom/ha) trên một hecta như sau:
b a
b: Là khoảng cách giữa các hom trên hàng (m)
a: Là khoảng cách giữa hai hàng gieo (m)
Khi bánh xe máy nông nghiệp quay được một vòng thì số hom trồng được là
b
D
Trong đó: D: Đường kính bánh xe máy nông nghiệp (m)
Nếu xét thêm hệ số trượt δ ta có:
Trang 182.6 Tìm hiểu và so sánh các máy cùng loại
2.6.1 Máy trồng khoai mì dạng trống quay
Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý của máy trồng dạng trống quay
1 PTO 2 Hộp số 3 Lưỡi rạch 4 Rulô kẹp 5 Thân khoai mì
6 Dao cắt 7 Lưỡi lấp 8 Bánh nén đất 9 Cặp bánh răng thẳng
10 Trống quay 11 Bánh xích 12 Xích
a Cấu tạo:
Máy dạng trống quay khi làm việc có bốn hàng làm việc, mũi diệp (3) rạch phía trước có nhiệm vụ rạch đất sang hai bên và đạt một độ sâu theo yêu cầu nông học của từng giống khoai mì Đặt phía sau lưỡi rạch là hai trống quay (10) có đường kính bằng nhau, quay ngược chiều nhau Bên trên hai trống quay có bố trí các dao cắt (6) và các rulô kẹp (4) Truyền động cho hai trống quay là hai cặp bánh răng trụ thẳng (9), cặp bánh răng trụ thẳng nhận truyền động từ bộ truyền xích (12), xích được nhận truyền động từ hộp số (2) và trục PTO (1) truyền động cho hộp số Phía trên hai trống quay có lỗ
để bỏ hom mía vào đó và có ghế ngồi cho người cấp hom được thiết kế bên trên khung
Bộ phận cắt:
Nhiệm vụ: Cuốn và cắt thân mì thành những đoạn hom như yêu cầu nông học Cấu tạo: Là dạng trống, trên trống có bố trí các dao cắt Khoảng cách giữa hai hai hom trên hàng phụ thuộc vào số dao bố trí trên trống, tốc độ quay của trống và tốc
Trang 19độtiến của liên hợp máy khi PTO ở chế độ phụ thuộc Chiều dài hom phụ thuộc vào số dao bốtrí trên trống và đuờng kính trống Trên trống còn bố trí thêm những rulô tăng
ma sát vừa giữ cho thân mì được thẳng đứng vừa đẩy thân mì xuống cho dao cắt
b Ưu nhược điểm của máy trồng khoai mì dạng trống quay
• Mầm sinh trưởng của hom bị dập nát ngày một tăng do rulô kẹp bị biến cứng
• Trọng lượng khung, kết cấu nặng nề làm tổn hao nguồn động lực
• Do kết cấu của máy nên không điều chỉnh được khoảng cách hàng
• Giá thành quá cao không phù hợp với sản xuất quy mô vừa và nhỏ
• Lưỡi rạch dạng diệp lớn nên đưa đất ẩm lên làm mất ẩm của đất ở những nơi không chủ động tưới tiêu
• Bề rộng diệp lớn, tăng lực ma sát với đất khi trồng
Trang 20Chương 3
NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1 Tìm hiểu về cây khoai mì
• Giá trị của cây khoai mì
• Đặc tính sinh học
• Năng suất thời vụ của khoai mì
• Các giống khoai mì
3.2 Tìm hiểu một số máy trồng hom khác
• Tìm hiểu nguyên lý máy trồng hom mía bán thủ công
• Tìm hiểu máy trồng khoai mì MHM1 bán thủ công
3.3 Phương pháp thiết kế
• Dựa vào đặc tính sinh học của hom mì
• Dựa vào các yêu cầu kỹ thuật của việc chọn hom, yêu cầu kỹ thuật nông học của khâu làm đất
• Dựa vào nhu cầu cần thiết của xã hội
• Dựa theo các số liệu thiết kế, các công thức lý thuyết đã được thành lập và hệ số ảnh hưởng đến kết cấu của các chi tiết máy
• Lựa chọn mô hình máy
• Tính toán xác định kích thước của các chi tiết
• Từ các kết cấu và kích thước đã chọn, tiến hành kiểm nghiệm các chi tiết
• Thành lập bản vẽ lắp và bản vẽ chi tiết
• Vẽ các bản vẽ chế tạo và thành lập quy trình công nghệ
• Chế tạo thử và khảo nghiệm
• Hoàn thiện thiết kế và công nghệ chế tạo
• Chế tạo và ứng dụng trong thực tế
Trang 213.4 Phương pháp chế tạo
Từ các bản vẽ chế tạo, lập quy trình công nghệ chế tạo và tiến hành chế tạo các chi tiết theo qui trình đã lập
• Đối với các chi tiết tiêu chuẩn thì mua trên thị trường
• Sau khi đã chuẩn bị đầy đủ các chi tiết, tiến hành lắp ráp theo bản vẽ lắp
3.5 Phương tiện
• Máy kéo MTZ – 50
• Máy đo số vòng quay quang học
• Đồng hồ bấm giây
• Thước thẳng, đơn vị đo cm, độ chính xác 0,5 mm
• Thước cuộn, đơn vị đo cm, độ chính xác 0,5 mm
• Đo thời gian mỗi đường chạy đề xác định vận tốc của liên hợp máy
• Đo khoảng cách các hom trên hàng để xác định sự phân bố hom trên hàng
• Đo chiều dài hom đã được cắt ra
• Đếm số hom trên một hàng
• Đo khoảng cách giữa hai hàng, khoảng cách hai hom gần nhau trên hàng để xác định mật độ hom
• Kiểm tra chất lượng vết cắt
• Phương pháp thu thập số liệu
• Dùng thước thẳng và êke đo độ sâu rãnh và chiều cao luống, bề rộng rãnh
• Trên ba đoạn dài 20 m với bề rộng hai lần đường chạy của máy chúng tôi đo khoảng cách giữa 20 cây theo mỗi lưỡi rạch hàng
• Dùng thước cuộn đo khoảng cách giữa hai hàng
Trang 22• Đếm số hom trên đuờng chạy
• Dùng thước thẳng đo chiều dài hom
• Ghi lại thời gian của liên hợp máy trên mỗi đường chạy ứng với các số truyền khác nhau
• Lập bảng số liệu
Trang 23Chương 4
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1 Các thông số ban đầu
• Vận tốc tiến của liên hợp máy 0,8 m/s
• Khoảng cách giữa các hàng: 800 – 600 – 800 mm hoặc 700 – 700 – 700 mm
• Khoảng cách cây trên hàng: 700, 800 hoặc 900 mm
• Các cây so le nhau, theo nguyên tắc nanh sấu
• Chiều dài hom từ 100 – 150 mm, đường kính 21 – 40 mm
• Chiều sâu rạch hàng 100 - 150 mm
• Chiều sâu lấp đất lớn hơn 150 mm
• Khảo nghiệm trên một cụm nhỏ
• Nguồn động lực: Máy kéo ≥ 50 Hp
• Liên hợp treo với máy kéo
• Vận tốc tiến của liên hợp máy
4.2 Nghiên cứu máy trồng MTH1
Hình 4.1: Sơ đồ chung của máy trồng khoai mì
1 Bánh xe máy nông nghiệp 2 Cơ cấu rạch hàng 3 Cơ cấu treo
4 Khung máy 5 Ghế ngồi 6 Cơ cấu truyền động
7 Cơ cấu an toàn 8 Cơ cấu lấp đất 9 Cơ cấu nén đất
Trang 244.2.1 Cấu tạo
Máy trồng khoai mì có bốn hàng làm việc Mỗi hàng được lắp cụm rạch, lấp, nén đất Cụm rạch được cấu tạo bởi một chảo rạch Mỗi cụm rạch, lấp và nén đất liên kết với khung máy trồng bằng bát và chốt xoay Chảo rạch được đặt hợp với hướng tiến của liên hợp máy một góc 250, trên các cụm rạch, cụm lấp và nén đất có lấp cơ cấu
an toàn để đảm bảo an toàn trong quá trình làm việc
Hình 4.2: Sơ đồ truyền động của bộ phận nhả hom
Cơ cấu truyền động từ bánh xe tới bộ phận nhả hom bao gồm:
Bộ truyền xích là loại xích ống con lăn, nhiệm vụ truyền chuyển động từ bánh
xe máy nông nghiệp lên bộ phận nhả hom
Bộ truyền bánh răng là các cặp bánh răng trụ răng thẳng, do bộ truyền xích có tỉ
số truyền không thay đổi nên để thay đổi khoảng cách cây trên hàng, ta thay đổi các cặp bánh răng có tỉ số truyền khác nhau
b Cơ cấu cam
Có nhiệm vụ mở cửa thùng nhả hom đúng thời điểm Khi cam ở thế cao nhất thì cửa thùng nhả hom được mở đủ rộng để hom mì lọt qua Khi cam xoay đến đỉnh thì thanh tác động cửa nhả hom sẽ dịch chuyển một đoạn 30 mm và cửa thùng nhả hom có góc chờ 200 Do đó làm dịch chuyển cửa nhả hom một đoạn từ 45 – 50 mm
Trang 25d Bánh xe máy nông nghiệp
Nhiệm vụ: Giới hạn độ sâu cho quá trình rạch hàng của máy và để truyền động cho cơ cấu truyền động của bộ phận nhả hom
Cấu tạo: Bề mặt bánh xe máy nông nghiệp làm bằng thép tấm có bề dày 4 mm,
bề rộng 100 mm và được cuốn tròn có đường kính 500 mm Trên bề mặt của bánh xe máy nông nghiệp bắt các thanh thép theo dạng chữ V để tạo lực bám cho bánh xe nhằm giảm trượt Bánh xe máy nông nghiệp được lắp trên khung máy trồng có thể điều chỉnh được độ cao của khung máy
4.2.2 Nguyên lý hoạt động của máy:
Máy trồng được liên hợp treo với máy kéo có công suất ≥ 50 Hp Khi liên hợp máy chuyển động thì chảo rạch vừa chuyển động tịnh tiến vừa chuyển động quay quanh trục của nó, khi đó chảo rạch sẽ cắt đất và lật đất sang một bên tạo thành rãnh với độ sâu và bề rộng theo yêu cầu, cùng lúc bánh xe máy nông nghiệp cũng chuyển động quay quanh trục để truyền động cho bộ phận nhã hom thông qua bộ truyền xích
Bộ phận nhả hom tác động làm cho cửa thùng nhả hom mở ra, hom rơi xuống rãnh đã rạch theo nguyên tắc gieo điểm Hom mì được cung cấp từ người trên ghế lấy ở thùng chứa hom bỏ vào thùng nhả hom, mỗi cụm sẽ được bố trí một người ngồi trên Sau đó,
bộ phận lấp đất sẽ gạt lớp đất trên mặt xuống rãnh đã rạch để lấp hom Đất được nén nhẹ nhờ bánh xe nén đất đi phía sau Trong khi làm việc các cụm rạch, lấp và nén đất, nếu gặp chướng ngại vật như những mô đất cao, đá…thì sẽ ép cơ cấu an toàn nâng lên
để vượt lên chướng ngại vật đó
4.2.3 Ưu nhược điểm của máy trồng khoai mì MTH – 1:
a Ưu điểm:
• Năng suất cao
• Đảm bảo khoảng cách đồng đều giữa các hàng và các cây trên hàng
Trang 26b Nhược điểm:
• Cấp hom tay vì vậy độ đồng đều phụ thuộc nguyên nhân chủ quan (người bỏ hom sót, chập)
• Tốn chi phí nhân công bỏ hom (bốn người bỏ hom cho bốn cụm trồng)
• Tăng trọng lượng máy trồng > 200 kg/ 4 người
• Tốn chi phí nhân công chặt hom Mặt khác, hom sau khi chặt một giờ, nếu chưa trồng sẽ bi khô miệng (vết chặt) dẫn đến giảm khả năng nẩy mầm
• Không đảm bảo khả năng trồng phân bố hom theo cùng một hướng làm tăng khả năng đối kháng sinh học giữa các hom dẫn đến giảm năng suất Mặt khác, khi bố trí hom theo cùng một chiều, nói cách khác phân bố củ trên cùng một chiều trong hàng, sẽ tạo thuận lợi cho cơ giới hóa các khâu đi sau như chăm sóc, thu hoạch
4.3 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc CPM
Căn cứ vào yêu cầu kỹ thuật nông học đặt ra, các số liệu và các yêu cầu kỹ thuật của máy trồng khoai mì Chúng tôi đã quyết định lựa chọn mẫu máy như hình vẽ:
Hình 4.3 Sơ đồ cấu tạo máy trồng
1 PTO 2 Điểm treo 3 Thanh giằng 4 Xích truyền động 5 Cơ cấu biên tay quay
6 Cơ cấu an toàn của chảo 7 Ống phân phối hom 8 Bộ truyền bánh răng 9 Dao đĩa
10 Ghế ngồi 11 Thùng chứa liệu 12 Lò xo 13 Bánh nén
14 Tấm gạt đất 15 Ống đỡ hom 16 Chảo rạch 17.Bánh xe máy nông nghiệp
Trang 27Máy trồng khoai mì có bốn hàng làm việc Trên mỗi hàng có các cụm rạch đất Cụm rạch được cấu tạo bởi một chảo rạch, chảo rạch được đặt hợp với hướng tiến một góc 300, trên các cụm rạch, lấp và nén có bố trí các cơ cấu an toàn cho máy khi gặp chướng ngại trong quá trình làm việc
Nguyên lý làm việc: Máy trồng được liên hợp treo với máy kéo có công suất
lớn hơn hoặc bằng 50 Hp, khi liên hợp máy chuyển động thì chảo rạch vừa chuyển động tịnh tiến vừa chuyển động quay Khi đó, chảo rạch sẽ cắt đất và lật sang một bên
để tạo thành rãnh Hom mì sau khi được cắt được ống đỡ dẫn hướng rơi xuống rãnh đã rạch theo nguyên tắc gieo điểm Lưỡi lấp theo sau được đặt hợp với hướng tiến một góc 300 và mặt đáy của lưỡi lấp được đặt nghiêng một góc 50 so với phương ngang, mục đích của góc 50 này là để tấm gạt dễ dàng vượt qua trướng ngại như đá sỏi nhỏ, sau cùng là bánh nén có nhiệm vụ nén chặt đất để hạn chế sự thoát hơi nước của đất, giữ ẩm cho hom nẩy mầm
4.4 Tính toán và chọn thông số cho bộ phận cắt
4.4.1 Cưa đĩa
Thân cây khoai mì được xếp vào dạng thân gỗ nhưng là loại gỗ mềm Nên chúng tôi sử dụng cưa đĩa để cắt thân cây Thân cây sắn cơ lý tính không cao, khi cắt không liên tục năng lượng tiêu hao cũng ít, nhiệt độ của dao thấp nên tuổi thọ của dao cao
a Nguyên lý hoạt động
Theo PGS TS Hoàng Hữu Nguyên và TS Hoàng Xuân Niên (2005), máy và
thiết bị gia công gỗ
Cưa đĩa là dạng cưa xẻ mà lưỡi cắt nằm trên chu vi một đĩa Đĩa quay tròn Tốc
độ cắt, chuyển động ăn dao do thân sắn thực hiện Tốc độ ăn dao song song với bản cưa Cưa đĩa được tiến hành phân phôi ra làm hai phần giữa hai phần đó là phoi (mùn cưa), dạng cắt kín vì chiều dài cạnh cắt nhỏ hơn chiều rộng vật gia công Cưa đĩa trong trường hợp này là cưa ngang Nếu phối hợp hai chuyển động cưa và phôi ta có được sơ
đồ như hình vẽ Gỗ chỉ tiếp xúc với dao nhỏ hơn một góc nhỏ hơn πD/4 Khoảng cách giữa hai quỹ đạo hai răng kế tiếp là lượng gỗ tương ứng với một răng cưa
Trang 28Hình 4.4: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của cưa đĩa
Quỹ đạo chuyển động răng cưa vạch trên thành mạch xẻ đường Xicloit
b Chọn thông số dao cắt
• Thông số góc của dao cắt: (chọn theo Bảng 3.27, máy và thiết bị gia công gỗ, PGS TS Hoàng Hữu Nguyên và TS Hoàng Xuân Nguyên, 2005) Đối với cưa ngang
và loại gỗ mềm: β = 650 - 700, γ= 50 - 100, δ ≥ 900
• Đường kính dao: Chọn sơ bộ đường kính của đĩa là 250 mm
Cơ sở lý thuyết để tính vận tốc dao:
Hình 4.5: Sơ đồ làm việc bộ phận cắt quay
Trong sơ đồ nguyên lý này, dao chuyển động quay tròn với vận tốc góc ω Thân
Trang 29khoai mì chuyển động tịnh tiến theo phương chuyển động của liên hợp máy với vận tốc u
Viết phương trình chuyển động đối với điểm a:
xa’ = u t + R sin ω t ya’ = R cos ω t (4.1)
Phương trình chuyển động điểm b:
xb’ = ut’+R sin(β + ωt’) (4.2) yb’ = R cos(β + ωt’)
Khoảng cách giữa hai quỹ đạo răng kế tiếp là lượng phoi đẩy đi của một răng, ở đây chiều dày phôi là h
xb” – xa” = h (4.3)
Cạch sắc aa1 đi qua trục X khi góc xoay của đĩa bằng
2
π
Do đó thời gian quay
của đĩa trên một vòng tư đường tròn t =
π
ω = + − = −
2
5 2
Thay giá trị của xa” và xb” vào phương trình (4.3) ta có:
βπ
αβ
π
ω = − = 2 −
cos.2
l h u
Trang 30Hình 4.6: Các dạng lưỡi cưa cắt ngang
Chọn sơ bộ theo bảng 3.23 (theo PTS TS Hoàng Hữu Nguyên và Hoàng Xuân Niên,Máy và thiết bị gia công gỗ) đĩa có đường kính D = 250 mm, đĩa có chiều dày b
= 1,4 mm, số răng Z = 60
Đối với cưa ngang :
t = 8.1,4 =11,2 (mm) (4.9) Chiều cao răng cưa :
hr = 0,8.t = 0,8.11,2 = 8,96 (mm) (4.10) Bán kính hầu cưa r tính theo công thức:
Trên đĩa cưa có số răng là 60 thì góc:
30
59 60
30 ) 2 (
30
Z h
u h
u
πβ
Trang 31Để thoả điều kiện cắt ngọt, không làm dập vỡ thân cây, phải tìm đuợc vận tốc
tối ưu Chúng tôi quyết định khảo nghiệm máy cắt thân sắn đơn giản để tìm ra được
tốc độ tối ưu nhưng vẫn đảm bảo chất lượng cắt
4.4.2 Khảo nghiệm máy cắt hom đơn giản
Mẫu máy thí nghiệm này là máy cắt hom có lưỡi cưa giống như máy chính Lưỡi cưa được truyền động từ PTO qua các bộ truyền như hình vẽ
Máy được liên kết treo với máy kéo KUBOTA L2000 PTO có 4 tầng tốc độ Tốc độ của các tầng được trích từ sổ hướng dẫn sử dụng má kéo KUBOTA L2000
Tầng 3: 938 (vòng/phút)
Hình 4.7: Sơ đồ máy khảo nghiệm
1 Cơ cấu biên tay quay 2 Ống phân phối hom
3 Lưỡi cưa 4 Bộ truyền đai
a Mục tiêu của khảo nghiệm
Tìm thông số tối ưu về vận tốc dao cắt thoả mãn các tiêu chuẩn
• Chất lượng vết cắt phải ngọt, không gây tổn thương hom
• Vận tốc dao nhỏ nhất nhưng vẫn thoả mãn yêu cầu trên và phù hợp với vận tốc
của trục PTO máy kéo
Trang 32b Nội dung khảo nghiệm:
Xác định chất lượng vết cắt ứng với mỗi tầng tốc độ của trục PTO và tốc độ cấp
liệu của ống phân phối hom
c Phương pháp khảo nghiệm
Tiến hành chọn cây giống tương đối thẳng, đường kính thân cây nằm trong khoảng (2 – 4) m Thực hiện bằng cách cho máy làm việc thử trên số mẫu cây đủ lớn Mỗi tốc độ khảo nghiệm từ 10 - 15 cây
Bảng 4.1: Kết quả khảo nghiệm vận tốc cắt
Vận tốc cấp liệu (m/s)
Độ tổn thương thân cây (%)
Chất lượng bề mặt vết cắt.Tầng1 834 10,91 < 0,7 0% Nhấp nhô.Tầng 2 1161 15,89 < 0,7 0% mịn
Với tốc độ cấp liệu từ 0,7 m/s trở xuống, tương ứng tốc độ tiến của máy trồng
từ 3 km/ h trở xuống thì không ảnh hưởng tới chất lượng cắt Nếu tăng tốc cấp liệu lên thì phôi nạp không kịp
d Kết luận: Chọn tốc độ quay của dao là 1161 vòng/phút, tốc độ nạp liệu tối đa nhỏ
hơn 0,7 m/s
e Tốc độ cắt
Áp dụng công thức :
89 , 15 60
1161 25 , 0 60
ππ
π
1161 60
2 58 , 0 30
60
2 30 60
.
2
=
n
u h h
u
n = 0,5.10-3(m) (4.15)
Trang 33D0: Đường kính lưỡi cưa (m)
n: Số vòng quay của trục cưa (vg/ph)
t
n D u
u z
10
.
3
Lượng đẩy vào một răng cưa:
z n
60 58 , 0 1000
= 0,5 (mm) (4.17) Tốc độ thực là: V = v2 +u2 +2uv.cosϕ
Dạng phoi: Từ hình vẽ nguyên lý cưa ta thấy phoi của cưa đĩa có hình lưỡi liềm
Hình 4.8: Phoi của cưa đĩa
Trang 34g Cơ sở lý thuyết để tính lực và công suất cưa
Khi cưa ngang thân gỗ tròn, các góc tiếp xúc của lưỡi cưa với thân cây thay đổi liên tục Nhưng khi tính lực và công suất cắt thì ta tính cho tiết diện lớn nhất của thân cây Khi dao đứmg yên và phôi chuyển động theo hình vẽ Ta giả sử tiết diện ngang của cây khoai mì là hình vuông có cạnh là D = 40 mm thì các góc thay đổi từ: ϕ đến minmax
tx R
Chiều dày phôi h thay đổi từ hmin đến hmax Nếu phôi được bố trí như sơ đồ thì chiều dày phôi trung bình bằng lược đẩy vào một răng cưa và chiều dày phôi tại vị trí nằm ngang trên trục X
Theo tài liệu mà chúng tôi thu thập được thì cây thông là cây có cơ tính thấp nhất mà chúng tôi biết được Giả sử cây gỗ có cùng đường kính
Theo bảng 2.7: Tỷ suất lực cắt và thành phần tỷ suất lực cắt một số loại gỗ
(Theo Hoàng Hữu Nguyên, 2005 sách máy và thiết bị gia công gỗ, trang 101)
Nếu cưa ngang cây thông thì K = 3,53 (N/mm) Tỷ suất lực cắt là lực của dao cắt tác dụng lên một đơn vị tiết diện ngang của phoi
Tích htb.B là tiết diện ngang của phoi và htb.B.L là thể tích phoi thu được trong quãng đường cắt L Theo lý thuyết cắt gọt thì thành phần lực nhìn chung có liên hệ với các đại lượng htb, B, L
Lực cắt tác dụng lên một răng cưa:
4 , 1 5 , 0 53 , 3
= P K h B B
Trang 3579,45.4,1.5,0.53,3 =
=
t
L B h K
Công suất cắt của một đĩa cưa:
089 , 13 81 , 9 102
89 , 15 79 , 45 5 , 0 4 , 1 53 , 3 81 , 9 102
.
81 , 9 102
.
Bước răng t là:
089 , 13 60
250
htb = 0,54 mm là chiều dày trung bình của phoi
B: Là chiều rộng phoi và là chiều rộng cạnh cắt B = 1,4 mm (lưỡi cưa không bẻ cong)
L: Là quãng đường đi của dao cắt L = 45,79 (mm)
Công suất bốn đĩa cưa:
4.4.3 Thiết kế cơ cấu phân phối hom
Về mặt nguyên lý cơ cấu phân phối hom là bốn khâu bản lề
Theo kết quả khảo nghiệm ở phần trên vận tốc của máy trồng phải nằm trong khoảng (0,56 – 0,83) m/s Chúng tôi chọn vận tốc tiến của máy kéo VM = 0,8 m/s để tính toán
a Biện độ lắc của khâu DE
Vì kích thước đường kính phôi từ 2,1 – 4 cm nên ta chọn ống nhận phôi có đường kính là 50 cm, bề dày thành ống là 2 mm Khi chọn biên độ chúng tôi đặc biệt chú ý đến pha rớt của phôi, đảm bảo khi dao cắt xong thì phôi kịp điền đầy vào chỗ phần cây bị cắt trước, hom khi cắt ra phải đứt hoàn toàn Nên chọn biên độ lắc theo phương ngang được chia làm hai pha một pha nhận là 24,7 cm, pha cắt là 5,2 cm
b Xác định kích thước các khâu
Để dễ tiếp phôi vào ống phân phối biên độ lắc chúng tôi chọn là 3 cm, chiều dài
cả ống là 75,4 cm.Từ những thông số trên chúng tôi có sơ đồ nguyên lý của cơ cấu cấp
và phân phối hom
Trong đó: lAB = 0,03 m, lBC = 0,2 m , lDE = 0,478 m, lCD =0,115 m, lAD = 0,258 m
Trang 36Chiều các khâu được chọn theo điều kiện quay toàn vòng của khâu nối giá:
315,0288,
⇒+
≤+ AD BC CD
l
085,0228,
Hình 4.9 Sơ đồ nguyên lý cơ cấu phân phối hom
Vận tốc góc của tay quay:
30
60.30
1
1
ππ
V : - Phương vuông góc với AB
- Chiều theo chiều ω 1
- Điểm đặt tại B
Từ (1) và (2) ta phương trình:
D
V +V CD= V B+V CB (4.26) Với V D = 0 ⇒ V CD= V B+V CB
CD
V
• Phương vuông góc CD
Trang 37• Chiều chưa biết
1884 , 0
=
V
B K