luận văn
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
- -
NGUYỄN CHUNG THÔNG
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ PHẬN ðÀO VÀ KẸP NHỔ
CỦA MÁY LIÊN HỢP ðÀO CỦ SẮN
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
Chuyên nghành: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hóa nông lâm nghiệp
Mã số : 60.52.14
Người dướng dẫn khoa học: PGS.TS LƯƠNG VĂN VƯỢT
HÀ NỘI - 2010
Trang 2LỜI CAM ðOAN
Tôi xin cam ñoan rằng những số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào
Tôi xin cam ñoan rằng mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này ñã ñược cảm ơn và các trích dẫn trong luận văn này ñều ñược chỉ rõ nguồn gốc
Tác giả
Nguyễn Chung Thông
LỜI CẢM ƠN
Trang 3Trong quá trình học tập và nghiên cứu tại lớp Cao học khóa 17 chuyên ngành Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hóa nông lâm nghiệp Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội, tôi ñã nhận ñược sự giúp ñỡ, giảng dạy nhiệt tình của các thầy giáo, cô giáo trong trường Nhân dịp này tôi xin ñược bày tỏ lời cảm
ơn chân thành tới các thầy giáo, cô giáo trong trường
Tôi xin tỏ lòng cảm ơn tới gia ñình và PGS.TS Lương Văn Vượt, người ñã tận tình hướng dẫn giúp ñỡ tôi hoàn thành ñề tài nghiên cứu này
Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể giáo viên Bộ môn Cơ học kỹ thuật Khoa Cơ – ðiện Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội ñã giúp ñỡ tôi trong quá trình nghiên cứu thực hiện ñề tài
Tôi xin chân thành cảm ơn Trung tâm Giám ñịnh Máy và Thiết bị ñã phối hợp, giúp ñỡ tôi thực hiện ñề tài này
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong Khoa Cơ – ðiện Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội và các ñồng nghiệp ñã ñộng viên giúp ñỡ tôi trong quá trình nghiên cứu thực hiện ñề tài
Trong quá trình thực hiện ñề tài bản thân ñã có nhiều cố gắng, song không thể tránh khỏi thiếu sót Rất mong tiếp tục nhận ñược sự ñóng góp ý kiến của các thầy giáo, cô giáo và các ñồng nghiệp ñể ñài tài nghiên cứu của tôi ñược hoàn thiện hơn
Tác giả
Nguyễn Chung Thông
Trang 4MỤC LỤC
Lời cam ñoan i
Lời cảm ơn .ii
Mục lục iii
Danh mục các chữ viết tắt và ký hiệu viii
DANH MỤC CÁC BẢNG ix
DANH MỤC CÁC HÌNH x
ðẶT VẤN ðỀ 1
1 Tính cấp thiết của ñề tài 1
2 ðối tượng nghiên cứu, mục tiêu, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài 2
3 Nội dung nghiên cứu 2
CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CÂY SẮN VÀ CƠ GIỚI HÓA KHÂU THU HOẠCH SẮN 3
1.1 Tổng quan về cây sắn 3
1.1.1 Nguồn gốc và sự phát triển 3
1.1.2 Vài nét về tình hình trồng sắn trên ghế giới và ở Viêt Nam 3
1.1.2.1 Tình hình sản xuất sắn trên thế giới 3
1.1.2.2 Tình hình sản xuất sắn ở Việt Nam 5
1.1.3 Các ñặc ñiểm hình thái và giải phẫu cây sắn 7
1.1.3.1 Rễ sắn (củ sắn) 7
1.1.3.2 Thân cây sắn 9
1.1.4 Các giống sắn 10
1.2 Cơ khí hóa khâu thu hoạch sắn trên thế giới và Việt Nam 11
1.2.1 Cơ khí hóa khâu thu hoạch sắn trên thế giới 11
1.2.2 Cơ khí hóa khâu thu hoạch sắn ở Việt Nam 13
1.2.3 Nhận xét 16
Trang 5CHƯƠNG 2 - ðỐI TƯỢNG, ðỊA ðIỂM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
17
2.1 ðối tượng và ñịa ñiểm nghiên cứu 17
2.2 Phương pháp nghiên cứu 17
2.2.1 Phương pháp sử lý số liệu ño ñạc 17
2.2.2 Phương pháp giải tích 18
2.2.3 Phương pháp số 18
2.2.4 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 18
CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN LÀM VIỆC CHÍNH CỦA MÁY 20
3.1 Khảo sát các thông số hình học, cơ lý tính của cây sắn khi thu hoạch 20
3.1.1 Khảo sát khoảng cách cây, luống và hàng trồng sắn [17] 20
3.1.2 Các chỉ số cơ lý tính [17] 21
3.2 Lựa chọn cấu truc và nguyên lý làm việc của máy 21
3.2.1 Mô hình tính toán và kết quả tính toán bộ phận ñào [17] 23
3.2.1.1 Yêu cầu kỹ thuật chung 23
3.2.1.2 Các nguyên lý ñào củ 24
3.2.1.3 Lựa chọn nguyên lý ñào 27
3.2.1.4 Cơ sở thực tế tính toán và lựa chọn bộ phận ñào 28
3.2.1.5 Tính toán bộ phận ñào 29
3.2.1.6 Xác ñịnh lực cản của ñất khi làm việc 30
3.2.2 Mô hình tính toán và kết quả tính toán bộ phận kẹp nhổ 34
3.2.2.1 Góc nghiêng ñặt giàn kẹp và tốc ñộ chuyển ñộng băng kẹp 35
3.2.2.2 Lựa chọn bộ phận kẹp nhổ 38
3.2.2.3 Cơ sở chọn tiết diện băng kẹp nhổ 44
3.2.2.4 Vít ñiều chỉnh ñộ nghiêng của giàn kẹp 52
Trang 63.2.3 Mô hình tính toán và kết quả tính toán bộ phận truyền ñộng 53
3.2.3.1 Yêu cầu kỹ thuật 53
3.2.3.2 Lựa chọn phương án truyền ñộng 54
3.2.3.3 Tính toán bộ phận truyền ñộng 56
3.2.4 Các bộ phận phụ trợ khác 57
3.2.4.1 Khung máy và cơ cấu treo 57
3.2.4.2 Bánh tựa ñồng 58
CHƯƠNG IV QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO VÀ LẮP GHÉP MỘT SỐ CHI TIẾT, CỤM MÁY CHÍNH 60
4.1 Cụm khung 60
4.1.2 Nghiên cứu bản vẽ chi tiết và kiểm tra tính công nghệ 60
4.1.3 Phân loại chi tiết, sắp ñặt vào các nhóm 60
4.1.4 Xác ñịnh dạng sản xuất 60
4.1.5 Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi 60
4.2 Bộ phận ñào 62
4.2.1 Nghiên cứu bản vẽ chi tiết và kiểm tra tính công nghệ 62
4.2.2 Phân loại chi tiết và xác ñịnh dạng sản xuất 63
4.2.3 Trụ ñào 63
4.2.3.1 Nghiên cứu bản vẽ chế tạo 63
4.2.3.2 Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi trụ ñào 64
4.2.4 Tấm ñỡ lưỡi ñào 64
4.2.4.1 Bản vẽ thiết kế chế tạo 64
4.2.4.2 Phân loại chi tiết 64
4.2.4.3 Xác ñịnh dạng sản xuất 65
4.2.4.4 Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi 65
4.2.5 Lưỡi ñào 65
4.2.5.1 Bản vẽ chi tiết và tính công nghệ 65
Trang 74.2.5.2 Phân loại chi tiết 65
4.2.5.3 Xác ñịnh dạng sản xuất 65
4.2.5.4 Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi 66
4.3 Giàn kẹp nhổ 66
4.3.1 Khung kẹp nhổ 66
4.3.1.1 Khung giàn 67
4.3.1.2 Giá ñộng cơ thuỷ lực và thanh ngang 67
4.3.2 Cụm bánh ñai 68
4.3.2.1 Bánh ñai 68
4.3.2.2 Trục lắp bánh ñai 70
4.3.3 Cụm cơ cấu ép 73
4.3.3.1 Bản vẽ chế tạo và tính công nghệ 73
4.3.3.2 Phân loại chi tiết 74
4.3.3.3 Xác ñịnh dạng sản xuất 74
4.3.3.4 Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi 74
4.3.3.5 Xác ñịnh chuẩn và chọn các ñịnh vị 74
CHƯƠNG V TỔ CHỨC KHẢO NGHIỆM MẪU MÁY 75
5.1 Mục ñích và nội dung khảo nghiệm máy 75
5.1.1 Mục ñích khảo nghiệm 75
5.1.2 Nội dung khảo nghiệm 75
5.1.2.1 Khảo nghiệm trong phòng thí nghiệm 75
5.1.2.2 Khảo nghiệm ngoài thực tế 76
5.2 Phương pháp khảo nghiệm, thiết bị khảo nghiệm và gia công số liệu 76
5.2.1 Phương pháp khảo nghiệm 76
5.2.1.1 Phương pháp xác ñịnh ñộ ẩm của ñất trồng 76
5.2.1.2 Phương pháp xác ñịnh ñộ cứng trên mặt ruộng 77
5.2.1.3 Phương pháp ño hệ số ma sát của thép và ñất 79
Trang 85.2.1.4 Xác ñịnh hệ số ma sát f giữa thân cây sắn và băng kẹp 80
5.2.2 Trang thiết bị khảo nghiệm 81
5.2.3 Phương pháp gia công số liệu 81
5.3 Kết quả khảo nghiệm 82
KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 90
1 Kết luận 90
2 ðề nghị 90
TÀI LIỆU THAM KHẢO 92
Trang 9DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
a : ðộ ñào sâu của lưỡi ñào (cm);
B : Bề rộng làm việc của lưỡi ñào (cm);
y: ðộ biến dạng của lò xo;
σ: Sai số bình phương trung bình;
φ: Góc ma sát;
β: Góc nghiêng của lưỡi ñào so với phương ngang;
α: Góc nghiêng của bộ phận kẹp nhổ so với phương ngang
Trang 10DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1 Tình hình sản xuất sắn ở châu Á (năm 1999) 4
Bảng 1.2 Tình hình sản xuất sắn ở Việt Nam (năm 1999) 6
Bảng 1.3 Sự phân bố theo chiều sâu của rễ sắn với giống KM-94(%) 8
Bảng 1.4 ðo ñường kính thân cây (mm) 9
Bảng 3.1 Phân loại ñất khô theo lực cản riêng khi cày 32
Bảng 3.2 Phân loại ñất ruộng nước theo lực cản riêng khi cày 32
Bảng 5.1 Vận tốc khảo nghiệm 83
Bảng 5.2 Xác ñịnh tỷ lệ hao tổn 84
Bảng 5.3 Xác ñịnh tỷ lệ củ hư hỏng 85
Bảng 5.4 Tổng hợp kết quả khảo nghiệm tính năng làm việc với số truyền II 86 Bảng 5.5 Bảng tổng hợp kết quả ñiều tra thu hoạch bằng tay 86
Trang 11DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1 Mặt cắt thân cây sắn 10
Hình 1.2 Máy ñào sắn ở Malaysia 12
Hình 1.3 Máy ñào củ khoai tây KCT- 1,4 12
Hình 1.4 Bộ phận nhổ theo phương pháp ñòn bẩy 13
Hình 1.5 Hình ảnh thu hoạch sắn ñơn giản bằng tay 13
Hình 1.6 Kẹp nhổ sắn của Trần Thanh Lưu 14
Hình 3.1 Sơ ñồ phân bố cây sắn 20
Hình 3.2 Sơ ñồ phân bố củ 20
Hình 3.3 Sơ ñồ cấu trúc và nguyên lý làm việc của máy 21
Hình 3.4 Sơ ñồ vị trí kẹp nhổ 22
Hình 3.5 Lưỡi ñào phẳng 24
Hình 3.6 Cấu tạo lưỡi ñào phân ñoạn 25
Hình 3.7 Cấu tạo lưỡi ñào lòng máng 26
Hình 3.8 Bộ phận ñào 28
Hình 3.9 Các thông số hình học bộ phận ñào 30
Hình 3.10 Lực tác dụng lên nêm 33
Hình 3.11 Mô hình tính toán bộ phận kẹp nhổ 34
Hình 3.12 Sơ ñồ ñộng học quá trình kẹp nhổ 35
Hình 3.13 Ảnh hưởng của góc nghiêng tới chiều dài băng kẹp 36
Hình 3.14 Sơ ñồ xác ñịnh L và α 37
Hình 3.15 Áp lực tác dụng lên thân cây sắn 38
Hình 3.16 Hình ảnh 1 ñoạn xích kẹp và ñai kẹp 40
Hình 3.17 Bộ phận xích kẹp nhổ 41
Hình 3.18 Kết cấu bộ phận kẹp nhổ 44
Hình 3.19 Lực tác dụng lên ñai kẹp nhổ 45
Trang 12Hình 3.20 Mô hình tính toán diện tích ñai ôm 49
Hình 3.21 Diện tích băng ôm trên thân cây 50
Hình 3.22 Kết cấu bộ phận vít ñiều chỉnh 53
Hình 3.23 Sơ ñồ bố trí bộ truyền từ bánh xe 54
Hình 3.24 Sơ ñồ bố trí bộ truyền từ trục thu công suất 55
Hình 3.25 Sơ ñồ bố trí bộ truyền từ bánh xe 56
Hình 3.26 Kết cấu khung máy 58
Hình 3.27 Cụm bánh tựa ñồng 59
Hình 5.1 Dụng cụ ño ñộ cứng của ñất 77
Hình 5.2 ðồ thị lực cản vào biến dạng λ 78
Hình 5.3 Dụng cụ ño hệ số ma sát giữa ñất và thép 80
Trang 13đẶT VẤN đỀ
1 Tắnh cấp thiết của ựề tài
Nông nghiệp nước ta mang ựặc trưng nông nghiệp nhiệt ựới, có nhiều loại cây trồng có khả năng thắch nghi cao như: lúa, ngô, khoai, sắnẦ trong ựó cây sắn có vị trắ tương ựối quan trọng ựối với nền nông nghiệp
Ớ nước ta cây sắn ựang ựược trồng trên diện tắch khá lớn và có xu hướng phát triển mạnh Hiện nay, ngành công nghiệp chế biến tinh bột sắn ựóng vai trò rất quan trọng trong nền kinh tế quốc dân Tuy nhiên công ựoạn thu hoạch sắn chủ yếu là bằng thủ công cho nên năng suất không cao mà thời
vụ thu hoạch ựể sắn cho chất lượng và hàm lượng tinh bột cao lại rất ngắn, vì vậy không ựủ nguyên liệu cung cấp cho các nhà máy và hàm lượng tinh bột trong củ sắn lại giảm sút
Năm 1984 tập thể cán bộ Bộ môn Cơ hợc kỹ thuật Trường đại học Nông nghiệp I ựã sản xuất ra máy đào củ sắn đS-1, tuy nhiên máy có nhược ựiểm
là máy chưa ựưa ựược củ sắn lên mặt ựất, vẫn tốn nhiều công lao ựộng chân tay và năng suất không cao không phù hợp với tình hình sản xuất công nghiệp hiện tại Ở Congo, Braxin và Malaysia ựã ứng dụng kết cấu máy thu hoạch khoai tây vào thu hoạch sắn năng suất khá cao, tuy nhiên bộ phận phân ly ựất theo kiểu sàng rung nên khi thu hoạch củ sắn cũng bị gãy và trầy xước nhiều ảnh hưởng chất lượng củ sắn nên máy không ựược áp dụng rộng rãi
Xuất phát từ yêu cầu ựó, ựược sự ựồng ý của Bộ môn Cơ học kỹ thuật Khoa Cơ Ờ điện cùng với sự hướng dẫn của PGS.TS Lương Văn Vượt chúng
tôi tiến hành thực hiện ựề tài ỘNghiên cứu thiết kế, chế tạo bộ phận ựào và kẹp nhổ của máy liên hợp ựào củ sắnỢ
Trang 142 ðối tượng nghiên cứu, mục tiêu, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài
- ðối tượng nghiên cứu là các mẫu máy thu hoạch cây có củ và máy thu hoạch củ sắn liên hợp
- Mục tiêu là tạo ra mẫu máy thu hoạch củ sắn phù hợp với ñiều kiện sản xuất
ở Việt Nam và ñáp ứng ñược nhu cầu sản xuất công nghiệp hiện tại
- Ý nghĩa khoa học là ñóng góp thêm một mẫu máy trong sản suất nói chung
và trong sản xuất nông nghiệp nói riêng
- Ý nghĩa thực tiễn là cơ sở ñể sản xuất ra máy Thu hoạch củ sắn phục vụ sản xuất, tăng năng suất thu hoạch sắn, nâng cao hiệu quả kinh tế và giải phóng sức lao ñộng cho con người
3 Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu tổng quan về cây sắn và cơ giới hóa cây sắn;
- Nghiên cứu lựa chọn và xây dựng sơ ñồ nguyên lý làm việc của máy;
- Tính toán thiết máy;
- Chế tạo mẫu máy;
- Khảo nghiệm mẫu máy trong ñiều kiện sản xuất thực tế
Trang 15CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CÂY SẮN VÀ CƠ GIỚI HÓA KHÂU
THU HOẠCH SẮN
1.1 Tổng quan về cây sắn
1.1.1 Nguồn gốc và sự phát triển [1]
Theo các nhà khoa học cây sắn có nguồn gốc ở vùng nhiệt ựới của châu
Mỹ La tinh và ựược trồng cách ựây khoảng 5.000 năm Trung tâm phát sinh cây sắn ựược giả thiết tại vùng ựông bắc của nước Brazil thuộc lưu vực sông Amazon, nơi có nhiều chủng loại sắn trồng và hoang dại Trung tâm phân hóa phụ có thể tại Mexico và vùng ven biển phắa bắc của Nam Mỹ Bằng chứng
về nguồn gốc sắn trồng là những di tắch khảo cổ ở Venezuela niên ựại 2.700 năm trước Công nguyên, di vật thể hiện củ sắn ở cùng ven biển Peru khoảng
2000 năm trước Công nguyên, những lò nướng bánh sắn trong phức hệ Malabo ở phắa Bắc Colombia niên ựại khoảng 1.200 năm trước Công nguyên, những hạt tinh bột trong phân hóa thạch ựược phát hiện tại Mexico có tuổi từ năm 900 ựến năm 200 trước Công nguyên
Cây sắn ựược người Bồ đào Nha ựưa ựến Congo của châu Phi vào thế
kỷ XVI Tài liệu nói tới sắn ở vùng này là của Barre và Thevet viết năm 1558
Ở châu Á, sắn ựược du nhập vào Ấn độ khoảng thế kỷ XVII, và Sri Lanka ựầu thế kỷ XVIII Sau ựó, sắn ựược trồng ở Trung Quốc, Myanma và các nước châu Á khác ở cuối thế kỷ XVIII, ựầu thế kỷ XIX Cây sắn ựựơc du nhập vào Việt Nam khoảng giữa thế kỷ XVIII Cho dến nay châu Á là nơi phát triển mạnh mẽ về trồng sắn
1.1.2 Vài nét về tình hình trồng sắn trên ghế giới và ở Viêt Nam [1]
1.1.2.1 Tình hình sản xuất sắn trên thế giới
Hiện nay trên thế giới có khoảng trên 100 quốc gia có trồng sắn trong
ựó diện tắch trồng sắn nhiều nhất tập trung ở các nước: Nigieria, Brazin,
Trang 16Côngô, Thái Lan, indônêxia Sản lượng sắn trên Thế Giới hàng năm ñạt khoảng trên 120 triệu tấn
Trong khoảng thời gian 30 năm (từ 1950 – 1980) sản xuất sắn trên thế giới tăng 237%, trong thời gian ñó sản xuất lúa mì tăng 285%, sản xuất lúa nước tăng 227%, sản xuất ngô tăng 259%
Bảng 1.1 Tình hình sản xuất sắn ở châu Á (năm 1999)
Tên nước Diện tích(ha) Năng suất(tấn/ha) Sản lượng (tấn)
Châu Phi là lục ñịa có diện tích và sản lượng sắn nhiều nhất so với các châu lục khác Hiện nay sản lượng sắn ở Châu Phi chiếm 36,9% sản lượng sắn thế giới Những năm trước ñây Châu Mỹ Latinh có sản lượng sắn ở vị trí thứ 2, nhưng gần ñây châu Á ñã vượt lên và chiếm vị trí này, chiếm 36,4% sản lượng sắn thế giới Châu Mỹ Latinh chỉ còn chiếm 26,4% sản lượng sắn thế giới
Trang 17Năm nước sản xuất sắn nhiều nhất thế giới là: Brazin (trên 25triệu tấn/năm), Indônêxia (trên 12 triệu tấn/năm), Thái Lan (trên 13 triệu tấn/năm) India (trên 12 triệu tấn/năm), Nigiêria (trên 10 triệu tấn/năm)
Về diện tắch trồng sắn, nhiều nhất là ở Nigiêria (2,7 triệu ha), Côngô (2,2 triệu ha), Brazin, Indônêxia, Thái Lan, Modămbich (mỗi nước khoảng 1,02 Ờ 1,58 triệu ha) Về năng xuất ựạt cao nhất là ở Ấn độ (24,0 tấn củ/ha), sau ựó ựến Trung Quốc (15,0 tấn củ/ha), Thái Lan (14,3 tấn củ/ha), Paragoay (13,9 tấn củ/ha)
Châu Á: Sắn ựược trồng 3.366.398 ha, hàng năm thu sản lượng là 45.767.700 tấn củ tươi
1.1.2.2 Tình hình sản xuất sắn ở Việt Nam
đối với Việt Nam, sắn là một loài cây nhập nội ựược ựưa vào trồng vào cuối thế kỷ XVIII Hiện nay, ở một số vùng trung du và miền núi, sắn ựược xem là cây lương thực quan trọng sau lúa, ngô
Ở nước ta trong 20 năm từ 1960 ựến 1980 sắn ựược sản xuất nhiều Sau
ựó giảm sút trong các năm từ 1980 ựến 1990 Trong những năm cuối thế kỷ
XX ựầu thế kỷ XXI diện tắch trồng sắn ở nước ta ổn ựịnh tương ựối khoảng
Vùng đông Bắc là vùng có sản lượng sắn cao nhất Vùng đồng Bằng Sông Cửu Long có năng xuất sắn cao nhất so với các vùng khác trong cả nước, nhưng năng xuất sắn vẫn ở vào loại thấp so với thế giới
Trang 18Bảng 1.2 Tình hình sản xuất sắn ở Việt Nam (năm 1999)
Vùng trồng Diện tích
(1000 ha)
Năng suất (tấn/ha)
Sản lượng (1000 tấn)
Trong những năm tới cùng với vai trò của các sản phẩm từ sắn ñược nâng lên, công nghiệp chế biến sắn phát triển, cây sắn trở thành loại cây công nghiệp có nhiều tiềm năng phát triển ở nước ta
Trang 19Theo quy hoạch phát triển ngành công nghiệp, từ nay cho ñến năm 2010, sản lượng sắn bình quân hàng năm ñạt 2,5 – 3,0 triệu tấn Trong ñó sản lượng hàng hoá khoảng 1,2 – 1,5 triệu tấn Có khoảng 30 – 50 nghìn tấn sắn lát xuất khẩu sang EU, số còn lại ñưa vào chế biến ñể cung cấp nhu cầu trong nước với dạng sản phẩm chủ yếu là: tinh bột, mạch nha ñường glucô, bột ngọt… Cây sắn ñang có nhiều triển vọng phát triển ở nước ta vì những lý do và ñiều kiện sau ñây:
+ Vai trò của cây sắn dã ñược chuyển ñổi từ cây lương thực thành một loại cây công nghiệp Nhu cầu trong nước và trên thế giới về các sản phẩm chế biến từ sắn ñang ngày càng tăng lên
+ Sắn là loại cây trồng trên các loại ñất nghèo mà lại có khả năng cho năng suất cao Yêu cầu ñầu tư sản xuất không lớn
+ Công nghệ trồng, chăm sóc và thu hoạch ngày càng chú trọng và ñược hoàn thiện, giống ngày càng ñược cải thiện
+ Những thành tựu trong việc nghiên cứu sử dụng các bộ phận của cây sắn: từ củ sắn ñến lá, thân, cành cây ñang mở ra nhiều triển vọng mới Tinh bột
và các sản phẩm chế biến từ sắn ñang ngày càng có nhu cầu cao trên thị trường
+ Các sản phẩm từ sắn có tính cạnh tranh cao vì giá thành hạ, vì những tính năng mà các sản phẩm khác cùng loại không có ñược
+ Việt Nam ñang có nhiều tiềm năng ñất ñai ñể phát triển cây sắn Cùng với chủ trương chuyển dịch cơ cấu cây trồng, ña dạng hoá sản xuất nông nghiệp, ở nhiều vùng ñất ñai, nhất là những vùng ñồi núi trung du và miền núi, cây sắn với những tiến bộ KHCN mới trở thành loại cây có những
ưu thế mà các loài cây khác không có ñược
1.1.3 Các ñặc ñiểm hình thái và giải phẫu cây sắn [1]
1.1.3.1 Rễ sắn (củ sắn)
Khi sắn ñược trồng bằng hom, rễ sắn phát sinh ra từ các mắt ñốt, các
mô sẹo của hom
Trang 20Nếu sắn trồng bằng hạt thì hình thành một rễ cọc cắm thẳng xuống ñất
và hình thành nhiều rễ phụ Các rễ phụ lúc ñầu phát triển theo chiều ngang, sau
ñó cũng ñâm thẳng xuống ñất Rễ cọc và rễ phụ có thể phát triển thành củ
Rễ sắn mọc từ hom, lúc ñầu cũng phát triển theo chiều ngang, về sau cắm thẳng xuống dưới Các nhà khoa học ñã nhận xét thấy, sau 7 tháng rễ sắn
có thể phát triển ñến ñộ sâu 0,9m và sau 12 tháng rễ ăn sâu ñến 1,4m Những
rễ tập trung trong ñiều kiện thuận lợi, các thượng tầng hoạt ñộng mạnh và phát triển lên thành củ sắn Các rễ phát triển từ các mô phân sinh thường ñược tập trung nhiều chất dinh dưỡng, nên phần lớn những dễ này dễ dàng phát triển thành rễ củ Các rễ con từ các mắt hom dưới mặt ñất, cũng có thể phát triển thành củ, nhưng thường rất ít
Bảng 1.3 Sự phân bố theo chiều sâu của rễ sắn với giống KM-94(%)
Rễ hút dinh dưỡng (rễ con) Rễ dự trữ dinh dưỡng (củ sắn) Chiều sâu
Củ sắn phát triển dần và phần lớn nằm song song với mặt ñất Một số ít
củ có thể ít nhiều cắm nghiêng xuống ñất Những rễ không thành củ vẫn giữ chức năng chủ yếu là hút dinh dưỡng và nước Các rễ này thường phát triển
ăn sâu xuống ñất, rất ít phát triển theo chiều ngang như rễ củ Củ sắn có dạng hình thoi hoặc hơi dài Cũng có loại củ sắn ngắn ðặc ñiểm này phụ thuộc vào giống Chiều dài củ sắn còn tùy thuộc vào tình trạng canh tác Chiều dài của
củ sắn cho thể thay ñổi rất nhiều từ 0,3 – 2m
Trang 211.1.3.2 Thân cây sắn
Cây sắn có thân gỗ mảnh khảnh đường kắnh phụ thuộc vào giống, ựiều kiện ựất ựai, khắ hậu và kỹ thuật trồng trọt, thường ựường kắnh trung bình từ 25-32mm
Thân cây sắn có chiều cao từ 2-6m tùy thuộc vào ựặc ựiểm của giống
mà thân có thể phân cành hoặc không phân cành Thân cây sắn mọc ựứng từ ựất lên, nhưng do ựiều kiện khắ hậu nó có thể mọc ngiêng từ 90o Ờ 60o so với mặt ựất (do hướng gió hoặc ánh nắng mặt trời) một số giống sắn có phân nhánh ở chiều cao 1/3 hay 2/3 thân cây Thân và cành phân thành nhiều lóng Lóng của thân dài 1 - 4cm, lóng của cành dài từ 1,7 - 7cm
Bảng 1.4 đo ựường kắnh thân cây (mm)
Cấu tạo thân cây sắn gồm các phần sau:
- Lớp vỏ ngoài là một lớp biểu bì mỏng, có màu sắc khác nhau;
- Tầng nhu mô vỏ gồm những tế bào khá lớn đó là mô mềm của vỏ thân cây sắn;
- Tầng libe gồm các tế bào nhỏ và mỏng;
- Tầng sinh gỗ;
- Lõi rỗng ở phần giữa thân
Trang 22Hình 1.1 Mặt cắt thân cây sắn
1.1.4 Các giống sắn [1]
Hiện nay trên thế giới có rất nhiều giống sắn ñược trồng Mỗi nước, mỗi vùng có nhiều giống sắn khác nhau Trong ñề tài này chúng tôi chỉ nêu một vài giống sắn ñược trồng phổ biến ở Việt Nam hiện nay
Giống KM-60 ñược nhập từ CIAT (Thái Lan) Giống sắn này có năng suất củ tươi ở phía nam là 27,5 tấn/ha Ở các tỉnh phía Bắc là 22,3-35 tấn/ha
Giống sắn KM-94 (MKUC 28 - 77 - 3) ñược nhập từ CIAT Giống sắn này có năng suất là 25 - 43 tấn/ha
Giống sắn KM-95 (ORM 33 - 17 - 15), ñược chọn từ trong nguồn gen
25000 dòng tại Trung tâm nghiên cứu Hưng Lộc (ðồng Nai) Năng suất củ tươi là 40 tấn/ha
Giống KM-98-1 ðược bộ Nông nghiệp và PTNT công nhận là giống mới năm 1999 Giống bắt ñầu ñược mở rộng sản xuất trong cả nước
Giống SM 937-26 ðược nhập từ CIAT Năng suất ñạt 40,5 tấn/ha Ngoài ra còn một số giống khác như HL - 24, KM 95-3, Mỳ xu, Mỳ gòn, Ba trắng…
Trang 231.2 Cơ khí hóa khâu thu hoạch sắn trên thế giới và Việt Nam [30]
1.2.1 Cơ khí hóa khâu thu hoạch sắn trên thế giới
Trước ñây, do cây sắn dễ thích nghi ñiều kiện sống, chủ yếu làm lương thực ñể chống ñói, khu vực trồng sắn lại nằm phân tán ở các vùng trung du miền núi, giao thông không thuận tiện, giống sắn ñịa phương có năng suất thấp, hàm lượng tinh bột thấp, sản xuất kém hiệu quả nên nhiều nhà khoa học
về nông học và kinh tế ít quan tâm… Do vậy cơ giới hóa khâu canh tác và thu hoạch sắn chưa có ñiều kiện phát triển
Hiện nay, nhu cầu tinh bột sắn làm nguyên liệu cho công nghiệp ngày càng tăng (năm 2006, lượng tiêu thu tinh bột sắn trên thế giới ñạt 5,9 triệu tấn), nhiều giống sắn có năng suất, hàm lượng tinh bột cao, chịu thâm canh ñã ñược nghiên cứu và ñược ñưa vào sản xuất Nhiều nhà máy chế biến tinh bột sắn ñã ñược xây dựng, yêu cầu có nguồn nguyên liệu tập trung, ổn ñịnh và cung cấp ñều ñặn cho nhà máy hoạt ñộng quanh năm Tầm quan trọng của cây sắn trong sản xuất Nông nghiệp ñược nâng lên một tầm cao mới, cùng với sự phát triển bùng nổ của khoa học công nghệ, việc nghiên cứu khâu cơ giới hóa cây sắn trên thế giới ngày càng ñược chú trọng
Những nước ñã áp dụng cơ giới cây sắn như Malaysia, Braxin, Thái Lan… ñã cho thấy kết quả kinh tế rõ rệt
Khâu thu hoạch sắn bao gồm các công ñoạn như cắt thân cây, băm nhỏ rải trên mặt ñồng, ñào nhổ củ gom thành ñống và vận chuyển về nơi bảo quản chế biến
Việc ñào và nhổ củ sắn là khâu nặng nhọc, tốn nhiều công sức lao ñộng
Từ những năm 1960, Khoa cơ khí nông nghiệp, Trường ðại Học Công nghệ Kwame Nkrumah ở ðức ñã nghiên cứu máy ñào sắn ứng dụng ở Ghana
Ở Malaysia ñã chế tạo ra máy thu hoạch sắn kiểu sàng lắc, máy gồm có
bộ phận ñào và bộ phận phân ly củ kiểu sàng lắc
Trang 24Hình 1.2 Máy ñào sắn ở Malaysia
Ở Congo và ở Braxin ñã ứng dụng kết cấu của máy thu hoạch khoai tây
ñể thu hoạch sắn Tuy nhiên do ñặc ñiểm củ sắn khác củ khoai tây nên khi thu hoạch củ sắn cũng bị gãy và trầy xước nhiều ảnh hưởng chất lượng củ sắn nên máy không ñược áp dụng rộng rãi
Hình 1.3 Máy ñào củ khoai tây KCT- 1,4
Trang 251.2.2 Cơ khí hóa khâu thu hoạch sắn ở Việt Nam
Ở Việt Nam do ñiều kiện kinh tế cũng như khoa học kỹ thuật chưa phát triển nên thu hoạch sắn vẫn chủ yếu dùng thủ công hoặc bán thủ công
1 Bộ phận nhổ theo nguyên tắc ñòn bẩy
ðây là phương pháp thu hoạch sắn thủ công nhất, ñược sử dụng rộng rãi
ở các vùng ñồi núi, vùng sâu xa, nơi mà trồng sắn chỉ là ñáp ứng nhu cầu lương thực cần thiêt
Hình 1.4 Bộ phận nhổ theo phương pháp ñòn bẩy
Với phương pháp này ñơn giản, dễ thực hiện nhưng năng suất thì rất thấp
và tốn nhiều chi phí lao ñộng
Hình 1.5 Hình ảnh thu hoạch sắn ñơn giản bằng tay
Trang 26Sau này nhổ theo nguyên tắc địn bẩy được ứng dụng vào bộ phận kẹp nhổ đơn giản và bộ phận kẹp nhổ của Trần Thanh Lưu Cấu tạo gồm 2 đoạn, một đoạn dài khoảng 60cm - 70cm, đầu tỳ xuống đất đẽo vát để làm điểm tựa ðoạn thứ hai là cánh tay địn dài khoảng 1,6m Hai đoạn nối với nhau bằng trục khuỷu làm bằng tơn cĩ khớp, cĩ thể mở ra và khép lại được
Hình 1.6 Kẹp nhổ sắn của Trần Thanh Lưu
Nguyên tắc hoạt động: Khi nhổ sắn nâng đầu đồn dài lên, hai má kẹp sẽ
mở ra, lồng cây vào trong, hạ địn xuống cho mặt đầu vát của đầu ngắn tì xuống mặt đất rồi nâng địn dài lên, hai má hẹp kẹp chặt vào gốc sắn Dùng tay hoặc vai tiếp tục nâng địn dài lên khi thấy nặng, khẽ nhún vai mấy caischo đất xung quanh gốc sắn bị rạn nứt rồi tiếp tục nâng địn dài cho đến khi củ sắn nâng khỏi mặt đất
Dùng bộ phận kẹp nhổ sắn này cĩ thể nhổ được cây sắn cĩ đường kính khác nhau, năng suất 100 gốc/giờ, phương pháp này phù hợp với sản xuất nhỏ Nhược điểm bộ phận kẹp nhổ đơn giản cho năng suất thấp, tỷ lệ gãy củ
và sĩt lớn
2 Thu hoạch sắn theo phương pháp thủ cơng
Phương pháp chủ yếu là dùng cuốc hoặc trâu bị cày xả đất hai bên thành luống rồi cuốc đến phần củ ở giữa , kết hợp sức người để nhổ củ và dùng dao chặt củ thành đống trên ruộng
Trang 27Bộ phận ñào gồm 3 lưỡi hình tam giác phẳng, gắn cố ñịnh trên khung chữ U làm bằng thép tiết diện chữ nhật Nó thuộc loại lưỡi ñào phụ ñộng
Bộ phận phân ly ñất của máy ñào sắn ðS-1 làm việc theo nguyên tắc của sàng lắc
Nó ñược cấu tạo bởi các thanh thép tròn Ф = 8mm; thanh lắc dài L1, thanh ngắn L2 ñược bố trí xen kẽ nhau có khoảng cách a và ñược ñịnh vị bởi các ống phân cách Các thanh lắc ñược tựa trên hai trục trong và trục ngoài Trục trong sàng lắc ñược tựa trên 2 gối ñỡ, trục ngoài liên hệ với cơ cấu truyền ñộng bởi tay biên có khóa ñiều chỉnh góc lắc của sàng
Bộ phận truyền ñộng của máy ñào sắn ðS-1 có nhiệm vụ truyền ñộng
từ trục thu công suất của máy kéo cho sang lắc dao ñộng với tần số và biên ñộ thích hợp nhằm phá vỡ liên kết ñất củ Bộ phận phân ly ñược bố trí ngay phía sau bộ phận ñào
Trong quá trình làm việc lưỡi ñào sẽ cắt lớp ñất có củ sâu dưới ñáy luống, lớp ñất chứa củ qua lưỡi ñào ñược nâng dần lên bị rạn nứt và làm tơi 1 phần, tiếp theo rơi xuống sàng lắc Trong quá trình làm việc nhờ bộ phận truyền ñộng và cơ cấu biên tay quay sàng lắc ñược lắc lên lắc xuống quay quanh ổ ñỡ trục trong của sàng Sàng lắc gây biến dạng và va ñập làm thay ñổi quỹ ñạo chuyển ñộng của lớp ñất củ, phá vỡ hoàn toàn liên kết giữa củ và
Trang 28ñất, một phần ñất tơi ñược lọt qua các thanh sàng rơi xuống mặt ñồng trước khi củ rơi xuống Người ñi sau gom các gốc sắn trên mặt ñồng thành ñống
- Chưa có bộ phận kẹp nhổ và thu gom củ nên tốn thêm nhiều công lao ñộng
- Các bộ phận phân ly ñất kiểu sàng lắc hay băng giũ kiểu thanh khi làm việc ñều phải chịu một khối lượng ñất, cát rất lớn ñược chuyển qua từ bộ phận ñào Trong quá trình làm việc, khối lượng ñất cát này phải ñược thay ñổi quỹ ñạo chuyển ñộng nhằm phá vỡ liên kết củ và ñất do vậy công suất cần thiết ñể duy trì khả năng làm việc cho bộ phận này là rất lớn
Yêu cầu ñặt ra ñối với các mẫu máy ñược thiết kế phải có kết cấu khắc phục ñược các yếu ñiểm trên
Trang 29CHƯƠNG 2 - ðỐI TƯỢNG, ðỊA ðIỂM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1 ðối tượng và ñịa ñiểm nghiên cứu
ðối tượng nghiên cứu là các mẫu máy thu hoạch cây có củ và máy thu hoạch củ sắn liên hợp
ðề tài ñược thực hiện tại 2 ñịa ñiểm chính:
- Khoa Cơ – ðiện Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nôi: Nghiên cứu lựa chọn sơ ñồ nguyên lý, tính toán thiết kế, chế tạo và thử nghiệm máy
- Xã Sơn Lai huyện Nho Quan tỉnh Ninh Bình: ðiều tra thu thập các thông số của cây, củ sắn, ñất trồng sắn và khảo nghiệm máy ðây là nơi cây sắn công nghiệp ñược trồng nhiều
2.2 Phương pháp nghiên cứu [12], [14]
Phương pháp lý thuyết là tìm hiểu lý thuyết về công nghệ, sử dụng các kiến thức lý thuyết tính toán máy nông nghiệp, cơ học máy, cơ học giải tích, thiết kế chi tiết máy, các phần mềm vẽ và thiết kế máy (Acad, Inventer, Solid work…) ñể giải quyết các nhiệm vụ của ñề tài
Phương pháp thực nghiệm là ño ñạc lấy số liệu và sử lý số liệu
2.2.1 Phương pháp sử lý số liệu ño ñạc
ðể gia công và sử lý số liệu thực nghiệm ta dùng phương pháp xác suất thống kê toán học Sau khi ño n lần lặp lại ñược các giá trị xi (i= 1,2,…,n) và tính các giá trị trung bình theo công thức
n i
n i
Trang 30Sử dụng luật phân phối chuẩn theo quy tắc 3σ ñể kiểm tra lại ñộ tin cậy của các số liệu với những số liệu nghi ngờ
2.2.2 Phương pháp giải tích
Theo phương pháp giải tích, sau khi lựa chọn mô hình toán và các thông số của hệ thống, dựa vào các ñịnh luật cơ học người ta mô tả chuyển ñộng của các hệ cơ học bằng phương trình vi phân dao dộng của hệ thống Có thể giải các phương trình vi phân này bằng phương pháp giải tích
ðối với các mô hình tuyến tính, việc giải các phương trình vi phân này bằng giải tích có thể tiến hành theo nhiều cách khác nhau, lời giải nhận ñược
có ñộ chính xác tuỳ ý Phương pháp này có ý nghĩa rất lớn trong việc giải quyết các bài toán dao ñộng tuyến tính
2.2.3 Phương pháp số
Do ñặc tính phi tuyến của các phần tử ñàn hồi, hệ phương trình vi phân diễn tả dao ñộng của hệ thống là hệ phương trình vi phân phi tuyến chỉ có lời giải theo các phương pháp gần ñúng Một trong những phương pháp giải gần ñúng ñược sủ dụng rộng dãi là phương pháp số Ưu ñiểm của phương pháp này là có thể dùng cho các bài toán khác nhau, với các ñiều kiện giới hạn khác nhau
Hiện nay do dự phát triển mạnh mẽ của máy tính ñiện tử, nhiều máy tính có bộ nhớ lớn và tốc ñộ tính toán rất cao có thể thực hiện ñược các yêu cầu rất phức tạp của các bài toán ñặt ra Vì vậy phương pháp số ñược sử dụng ngày càng rộng rãi
2.2.4 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm cho kết quả chính xác với máy
cụ thể Tuy nhiên phương pháp này cũng không tránh khỏi những chi phí lớn
về thời gian, công sức và việc giải quyết các bài toán tối ưu theo mô hình này
là không tổng quát Vì vậy phương pháp này thường chỉ ñược dùng ở các giai
Trang 31ñoạn cuối của quá trình nghiên cứu nhằm kiểm ñịnh lại các kết quả nhận ñược
từ các phương pháp nghiên cứu khác hoặc nghiên cứu các hiện tượng phức tạp mà các mô hình toán học chưa phản ánh ñược ñầy ñủ
Trong luận văn sử dụng phương pháp sử lý số liệu ño ñạc ñể ño ñạc xác ñịnh các thông số về cơ lý tính của củ sắn, tốc ñộ làm việc của máy, năng suất của máy, chi phí nhiên liệu…
Trang 32CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN LÀM VIỆC CHÍNH CỦA MÁY
3.1 Khảo sát các thông số hình học, cơ lý tính của cây sắn khi thu hoạch
3.1.1 Khảo sát khoảng cách cây, luống và hàng trồng sắn [30]
Dưới ñây là những số liệu ñiều tra sau khi khảo sát thực tế thu ñược tại
xã Sơn Lai, huyên Nho Quan, tỉnh Ninh Bình
- Khoảng cách cây trung bình: Ltb = 80cm
- Chiều cao luống trung bình: htb = 30cm;
- Khoảng cách luống trung bình: btb = 130cm;
- ðường kính cây trung bình tại vị trí cách gốc 20÷30cm: dtb = 30mm
1300 700
100
Hình 3.1 Sơ ñồ phân bố cây sắn
Sự phân bố củ:
120 270
500 300
1300
Hình 3.2 Sơ ñồ phân bố củ
Trang 33- Theo chiều rộng luống: 50cm;
- Theo chiều dài luống: 60cm;
- Ăn sâu của củ: 27cm;
- Khối lượng mỗi khóm: 3÷5kg
3.1.2 Các chỉ số cơ lý tính [30]
- Lực nhổ củ: Gmax = 30kG;
- ðộ chặt trung bình của ñất: Ptb = 9,68kG/cm2
3.2 Lựa chọn cấu trúc và nguyên lý làm việc của máy
Trên cơ sở phân tích quá trình thu hoạch sắn và ñánh giá khả năng làm việc của các dụng cụ và máy thu hoạch sắn ñã có, ñể ñảm bảo nguồn nguyên liệu sắn cung cấp cho các nhà máy, không làm giảm chất lượng củ sắn và phù hợp với tình hình sản xuất ở Việt Nam chúng tôi ñưa ra kết cấu máy ñào nhổ gom củ sắn gồm các bộ phận sau:
Hình 3.3 Sơ ñồ cấu trúc và nguyên lý làm việc của máy
1- Bộ phận ñào; 2- Bộ phận kẹp nhổ gốc và phân ly củ; 3- Thùng chứa; 4- Bộ phận truyền ñộng; 5- Khung máy; 6- Cơ cấu treo; 7- Bộ phận di ñộng
Máy ñược liên hợp với máy kéo MTZ-80, cấp lực kéo là P = 1,4 tấn
Trang 34Trong ñó có hai bộ phận làm việc chính, ñó là bộ phận ñào và bộ phận kẹp nhổ Bộ phận ñào có nhiệm vụ ñào phá vỡ sơ bộ liên kết giữa củ với ñất
Bộ phận kẹp nhổ ñược bố trí ngay sau bộ phận ñào có nhiệm vụ kẹp nhổ, tách
củ ra khỏi ñất và vận chuyển khối củ vào thùng chứa Mối liên kết giữa hai bộ phận này quyết ñịnh chất lượng làm việc của máy: như vị trí tương ñối giữa chúng, góc nghiêng của bộ phận kẹp nhổ so với phương ngang và vận tốc tiến của máy và vận tốc vòng của ñai kẹp nhổ
Hình 3.4 Sơ ñồ vị trí kẹp nhổ
Vị trí bắt ñầu kẹp nhổ ảnh hưởng ñến chất lượng kẹp nhổ Nếu kẹp nhổ sớm trước khi bộ phận ñào phá vỡ liên kết ñất - củ sẽ dẫn ñến thiệt về lực kẹp nhổ, chiều cao ñặt bộ phận kẹp nhổ thấp dễ gây ùn, ñặc biệt củ sắn có thể gẫy
và nằm lại trong ñất ñộ sót khi thu hoạch tăng Còn nếu kẹp nhổ muộn khi gốc sắn ñã qua bộ phận ñào, chiều cao gốc sắn ñể kẹp nhổ thấp và gây ùn, các vết rạn nứt khép lại dẫn ñến lực kẹp nhổ sẽ tăng và gốc sắn có thể bị nghiêng, ñổ hoặc chuyển ñộng nhanh do ñó việc kẹp nhổ sẽ khó, thậm chí bộ phận kẹp
Trang 35nhổ không kẹp nhổ ñược Qua nghiên cứu và thực nghiệm cho thấy vị trí kẹp nhổ có lợi nhất là gốc ở vị trí kết thúc của bộ phận ñào, nhưng trong thực tề không phải lúc nào cũng kẹp nhổ ñược ở vị trí ñó do vậy vị trí kẹp nhổ ñược thiết kế tại vùng trước kết thúc ñào 100mm ñến kết thúc ñào ðể ñiều chỉnh vị trí kẹp nhổ về phía trước hay phía sau, lên cao hay xuống thấp, trên khung của
bộ phận kẹp nhổ và khung máy có bố trí các lỗ ñể ñiều chỉnh vị trí và ñược liên kết với nhau bởi các chốt
Góc nghiêng của bộ phận ñào phải ñủ lớn ñể có thể bố trí ñược thùng chứa ở phía sau Tuy nhiên nếu góc nghiêng lớn thì vận tốc kẹp nhổ Vn lớn dẫn ñến có thể bị gẫy củ ngay trong ñất (ñộ sót lớn), khả năng kẹp ñược gốc sắn thấp, ñồng thời gây ùn ðể ñiều chỉnh góc nghiêng của bộ phận kẹp nhổ ta ñiều chỉnh vít ñiều chỉnh nối khung của máy với khung bộ phận ñào
3.2.1 Mô hình tính toán và kết quả tính toán bộ phận ñào
3.2.1.1 Yêu cầu kỹ thuật chung
Khác với sản phẩm thu hoạch trong nông nghiệp, củ sắn hoàn toàn nằm sâu trong ñất ðặc ñiểm này có liên quan nhiều tới chất lượng thu hoạch cuối cùng Chất lượng thu hoạch củ tốt nhất trong trường hợp ñất tơi xốp không có ñất tảng Ngay khi bắt ñầu trồng cây cần ñược trồng thẳng hàng, ñộ sâu của
củ trong ñất không lớn Trong quá trình phát triển của cây, cần tiến hành chăm sóc ñể ñất không có ñiều kiện hình thành tảng Về giống, phải tạo ra loại cây củ tập trung và ăn nông trong ñất, tránh quá tải cho bộ phận giũ của máy Trước khi tiến hành thu hoạch củ cần phải huỷ hoàn toàn bộ phận thân cây, lá cây bằng các biện pháp sau:
Về mặt cơ học: có thể dùng bộ phận băm thái kiểu dao quay có trục nằm ngang hoặc bộ phận dao cắt dùng trong nông nghiệp
Về mặt vật lý: ñôi khi người ta dùng phương pháp ñốt tất cả cây trên mặt ruộng Phương pháp này khá tốn kém
Trang 36Về mặt hoá học: có thể phun thuốc làm rụng lá Phương pháp này ít dùng
vì gây ô nhiểm môi trường
3.2.1.2 Các nguyên lý ñào củ [22]
Quá trình cơ giới hoá việc thu hoạch cây có củ ñã hình thành một hệ thống máy rất phong phú Các chủng loại máy có thể khác nhau về nguyên lý làm việc của bộ phận ñào hay bộ phân phân ly Mỗi nguyên lý ñều có ưu nhược ñiểm của nó
Về lưỡi ñào hiên nay có các dạng lưỡi ñào chính: Một loại lưỡi ñào phẳng, lưỡi ñào phân ñoạn và lưỡi ñào lòng máng ðể lựa chọn lưỡi ñào thích hợp với yêu cầu kỹ thuật khi thu hoạch sắn chúng ta tiến hành phân tích những ưu nhược ñiểm của các loại lưỡi
a Lưỡi ñào phẳng
Quá trình làm việc như một chiếc nêm ñơn giản ñi vào ñất
Các thông số cơ bản của lưỡi ñào phẳng là các góc α, γ và chiều dài L ở máy thu hoạch khoai tây 2 hàng thường gồm 2 lưỡi phẳng Lưỡi phẳng lắp công – xôn vào ñế tựa Khoảng cách giữa 2 lưỡi cần có khe hở ñể thoát các loại cây cỏ ðể ngăn ngừa ñá không kẹt vào các thanh băng giũ và mép sau của lưỡi, thường mép sau của lưỡi lắp khớp với một số răng có chiều dài từ
100 ÷ 150mm
Hình 3.5 Lưỡi ñào phẳng
Trang 37b Lưỡi ñào phân ñoạn
Hình 3.6 Cấu tạo lưỡi ñào phân ñoạn
1 Lưỡi ñào; 2 Giá ñỡ lưỡi ñào
Ưu ñiểm: Cấu tạo ñơn giản chế tạo dễ dàng, giá thành thấp phù hợp với công nghệ chế tạo có trình ñộ chế tạo chưa cao
Nếu chọn góc ỏ của lưỡi phù hợp thì cho phép ñất và khối củ trượt trên lưỡi và làm sạch mặt lưỡi
Nhược ñiểm: Là trong khi nâng ñất lên dễ bị tách ra hai bên và hiện tượng ùn ñất Nhược ñiểm này thấy rõ nhất khi làm việc ở ñất cát tơi xốp Mặt khác lưỡi này không có tác dụng làm rạn nứt sơ bộ ñất ban ñầu tạo ñiều kiện làm việc cho bộ phận phân ly
Trang 38c Lưỡi ñào lòng máng
Hình 3.7 Cấu tạo lưỡi ñào lòng máng
1 Lưỡi phải; 2 Bộ phận rẽ; 3 Giá ñỡ lưỡi;
4 Thanh ăn khớp; 5 Khớp của thanh
Lưỡi ñào lòng máng gồm 2 phần: phần phải và phần trái, giữa các phần
có khe hở 30 ÷ 50mm ñể thoát cây cỏ
Ưu ñiểm: Khắc phục ñược hiện tượng ñất tràn ra hai bên quá trình ñào chủ yếu tập trung vào vùn chứa củ ở giữa luống
Nhược ñiểm:
+ Gây ra hiện tượng dính ñất ở chỗ lượn cong,
+ Do yêu cầu lưỡi cong mà công nghệ chế tạo phức tạp hơn, trình ñộ cao hơn và giá thành ñắt
d Phân tích về mặt ñộng học của lưỡi ñào
Tuỳ thuộc vào tính chất tác dụng của lưỡi ñào vào ñất mà người ta có thể phân chia ra loại lưỡi ñào phụ ñộng và lưỡi ñào chủ ñộng
Trang 39* Lưỡi ñào phụ ñộng: Lưỡi ñào gắn cố ñịnh và khung máy, lưỡi tác ñộng vào ñất do kết quả lực kéo của máy kéo truyền vào khung máy và lưỡi ñào Loại lưỡi ñào này có kết cấu ñơn giản, chắc chắn Loại lưỡi ñào này ñược sử dung nhiều trên các máy thu hoạch cây có củ
Loại lưỡi ñào này có nhược ñiểm là hỗn hợp củ không ñược rạn nứt và phân ly sơ bộ, khả năng truyền tải kém Khi làm việc với ñất cát tơi dễ xảy ra hiện tượng ùn
* Lưỡi ñào chủ ñộng: Lưỡi ñào có chuyển ñộng tương ñối so với khung máy khi làm việc ở những máy có bộ phận phân ly kiểu băng giũ Còn các máy có bọ phận phân ly với sàng lắc thì lưỡi ñược gắn vào sàng ñể cùng dao ñộng với sàng hoặc lưỡi ñược dẫn ñộng ñộc lập và có dao ñộng lệch pha 1800
so với sàng ñể khử lực quán tính của hai bộ phận này gây nên
Ưu ñiểm: Khả năng tự làm sạch của lưỡi ñào cao, lực cắt ñất nhỏ và có tác dụng phá vỡ lớp ñất ngay trên lưỡi ñào tạo ñiều kiện cho quá trình phân ly trên bộ phận phân ly Lưỡi ñào có khả năng truyền tải cao tránh ñược hiện tượng ùn ñất trên lưỡi ñào
Những lưỡi ñào này có kết cấu phức tạp lắp ráp yêu cầu cao hơn Khi lưỡi ñào làm việc sinh ra lực quán tính gây ra rung ñộng máy
Trong các loại lưỡi ñào chủ ñộng còn ñược phân chia ra các kiểu khác nhau phụ thuộc vào tính chất chuyển ñộng của các ñiểm trên lưỡi ñào
3.2.1.3 Lựa chọn nguyên lý ñào
Trên cơ sở phân tích các nguyên lý và bộ phận ñào, ñể phù hợp với máy thu hoạch củ sắn chúng tôi chọn bộ phận ñào dạng nêm phẳng làm việc theo nguyên tắc ñào phụ ñộng
Trang 40Kết cấu bộ phận ñào:
Hình 3.8 Bộ phận ñào
1 Dầm; 2 Tấm kê; 3 Bu lông bắt lưỡi;
4 Lưỡi; 5 Trụ lưỡi ñào; 6 Ốp khung
3.2.1.4 Cơ sở thực tế tính toán và lựa chọn bộ phận ñào
Qua việc khảo sát thực tế về phân bố cây sắn ta thu ñược những số liệu làm cơ sở cho việc tính toán và lựa chọn Cụ thể như sau:
Bề rộng luống trung bình là: 130 cm;
Bề rộng phân bố củ trung bình là: 50 cm;
Chiều dài phân bố củ trung bình là: 65 cm;
Chiều sâu mà củ ăn xuống dưới trung bình là: 27 cm;
Lực cản của trung bình của ñất trồng sắn là: 0,35 N/cm2
