Luận văn Nghiên Cứu Khả Năng Làm Việc Của Máy Kéo John Deere-5310

Với diện tích đất sản xuất nông nghiệp rộng lớn, được phù sa phì nhiêu bồi đắp hàng năm nhờ dòng nước sông Mê-kông, từ lâu, người dân nơi đây đã biết sử dụng máy kéo để làm đất, các phươ

Trang 2

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS NGUYỄN NHẬT CHIÊU

HÀ NỘI - 2011

Trang 3

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Những kết quả trong luâ ̣n văn này đã được tính toán chính xác, trung thực và chưa có tác giả nào công bố

Tôi xin cam đoan những nô ̣i dung tham khảo, trích dẫn trong luâ ̣n văn đều đươ ̣c chỉ rõ nguồn gốc

Tác giả luâ ̣n văn

Nguyễn Xuân Thành

Trang 4

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình nghiên cứu và thực hiê ̣n luâ ̣n văn cao ho ̣c, tôi đã nhâ ̣n đươ ̣c sự quan tâm, giúp đỡ của nhiều tâ ̣p thể và cá nhân Hoàn thành luâ ̣n văn, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất

Tôi xin trân tro ̣ng cảm ơn PGS.TS Nguyễn Nhâ ̣t Chiêu đã trực tiếp hướng dẫn tận tình tôi trong suốt thời gian thực hiê ̣n luâ ̣n văn cao học của mình;

Trân trọng cảm ơn các thầy giáo, các nhà khoa học trong và ngoài trường đã tạo điều kiện giúp đỡ, đóng góp những ý kiến bổ ích và cung cấp những tài liệu quan trọng để tôi có thể hoàn thành luận văn này

Trân tro ̣ng cảm ơn Ban giám hiê ̣u cùng cán bô ̣ giáo viên Trường Đa ̣i ho ̣c Cần Thơ, Trườ ng Đa ̣i ho ̣c Nông-Lâm Thành phố Hồ Chí Minh, Viện lúa Đồng bằng Sông Cửu Long đã giúp đỡ, ta ̣o điều kiê ̣n thuâ ̣n lợi nhất để tôi hoàn thành luâ ̣n văn của mình đúng thời gian và đảm bảo nô ̣i dung

Tôi xin trân tro ̣ng cảm ơn Ban giám hiê ̣u cùng cán bô ̣ giáo viên, viên chứ c Trường Cao đẳng Cơ điê ̣n và Nông nghiê ̣p Nam Bô ̣ nơi tôi công tác, đã luôn đô ̣ng viên và ta ̣o mo ̣i điều kiê ̣n thuâ ̣n lợi nhất để tôi hoàn thành tốt nhiệm vu ̣

Cuố i cù ng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình cùng ba ̣n bè, đồng nghiê ̣p đã đô ̣ng viên, giúp đỡ và ta ̣o mo ̣i điều kiê ̣n tốt nhất về tinh thần

và vâ ̣t chất cho tôi trong suốt thời gian thực hiê ̣n đề tài

Tác giả luâ ̣n văn

Nguyễn Xuân Thành

Trang 5

MỤC LỤC

Trang

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

1.1 Tổng quan về công nghệ và thiết bị làm đất trồng lúa ở Đồng bằng sông Cửu long 3

1.2 Tổng quan nghiên cứu về khả năng kéo, bám, ổn định và tiêu hao nhiên liệu của máy kéo và liên hợp máy làm đất 11

1.2.1 Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài 11

1.2.2 Tình hình nghiên cứu ở trong nước 15

Chương 2: MỤC TIÊU, NỘI DUNG, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19

2.1 Mục tiêu nghiên cứu 19

2.2 Đối tượng nghiên cứu 19

2.2.1 Máy kéo John Deere–5310 19

2.2.2 Cày chảo và phay làm đất 23

2.2.3 Đất sản xuất nông nghiệp ở Đồng bằng Sông Cửu long 24

2.3 Phạm vi nghiên cứu 29

2.4 Nội dung nghiên cứu 29

2.4.1 Nghiên cứu lý thuyết 29

2.4.2 Nghiên cứu thực nghiệm 29

Trang 6

2.5 Phương pháp nghiên cứu 30 2.5.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 30 2.5.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

30 Chương 3: NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VỀ KHẢ NĂNG KÉO, BÁM, ỔN ĐỊNH VÀ TIÊU HAO NHIÊN LIỆU CỦA LIÊN HỢP MÁY KÉO JOHN DEERE-5310 VỚI MÁY CÀY VÀ PHAY ĐẤT 31 3.1 Khả năng kéo, bám, ổn định và chi phí nhiên liệu khi cày đất của máy kéo John Deere – 5310 31 3.1.1 Khả năng kéo khi cày đất của máy kéo John Deere – 5310 31

3.1.1.1 Xác định lực kéo tiếp tuyến (P k ) 32 3.1.1.2 Xác định lực cản chuyển động (P c ) của liên hợp máy kéo John Deere-531 34 3.1.2 Khả năng bám của máy kéo John Deere -5310 khi cày đất

38 3.1.3 Khả năng ổn định của liên hợp máy kéo John Deere – 5310 và cày chảo 39 3.1.3.1 Khả năng ổn định dọc của liên hợp máy

39 3.1.3.2 Ổn định ngang tĩnh của liên hợp máy

53 3.1.3.3 Tính ổn định ngang của máy kéo khi làm việc trên địa hình không bằng phẳng 56 3.1.4 Tiêu hao nhiên liệu 58 3.2 Khả năng kéo, bám, ổn định và chi phí nhiên liệu khi phay đất của máy kéo John Deere – 5310 58 3.2.1 Tính lực cản lăn khi phay đất của máy kéo John Deere – 5310 58 3.2.2 Khả năng ổn định và tiêu hao nhiên liệu của liên hợp máy kéo

59

Trang 7

John Deere – 5310 và máy phay

Chương 4: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 61 4.1 Mục đích nghiên cứu thực nghiệm

61 4.2 Đối tượng nghiên cứu thực nghiệm 61 4.3 Các trang thiết bị dùng làm thực nghiệm

61 4.3.1 Thiết bị để đo tọa độ trọng tâm của liên hợp máy 61 4.3.2 Thiết bị để đo mô men quay của trục truyền động máy phay

61 4.3.3 Thiết bị để đo tiêu hao nhiên liệu, độ trượt của liên hợp máy

63 4.4 Kết quả thực nghiệm

63 4.4.1 Kết quả đo và tính toán xác định tọa độ trọng tâm của liên hợp máy 63 4.4.2 Kết quả đo mô men xoắn

67 4.4.3 Kết quả đo chi phí nhiên liệu 68 4.4.4 Kết quả đo độ trượt của liên hợp máy

68 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

71

1 Kết luận

71

2 Kiến nghị 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

Trang 8

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

Ky ́ hiê ̣u,

LHM Liên hơ ̣p máy

Blv Bề rộng làm viê ̣c của liên hợp máy m

Pf Lực cản lăn của đất tác du ̣ng lên bánh xe N

f Hệ số bám

r Bán kính làm viê ̣c của bánh chủ đô ̣ng m

i Tỷ số truyền của hê ̣ thống truyền lực

Pk Phản lực tiếp tuyến tác đô ̣ng vào bánh trước và bánh tỳ N

φ Hệ số bám

L Chiều dài cơ sở của liên hơ ̣p máy m

b Khoảng cách từ tro ̣ng tâm đến cầu trước m

a Khoảng cách từ tro ̣ng tâm đến cầu sau m α’ tφ Go ́c giới ha ̣n trượt khi quay đầu xuống dốc Độ

Trang 9

DANH MỤC CÁC BẢNG

1.1 So sánh chất lượng làm việc của phay với cày, bừa 6 1.2 Các liên hợp máy làm đất ở đồng bằng sông Cửu Long 9 2.1 Các thông số kỹ thuâ ̣t cơ bản máy kéo John Deere 5310 21 2.2 Phân loại đất theo thành phần cơ học 25 2.3 Độ chặt của đất phù sa không chua hoặc ít chua mặn 27

2.5 Độ chặt của đất phù sa chịu nước mặn ven biển 28 2.6 Độ chặt của các loại đất xám trên phù sa cổ 28 2.7 Loại bánh xe máy kéo làm việc ở ruộng nước 29 3.1 Giá trị các số truyền của máy kéo Jonh deere 5130 33

3.2 Giá trị các lực kéo tiếp tuyến tương ứng với từng tỷ số

4.1 Kết quả thí nghiệm xác định độ trượt của LHM khi cày 69 4.2 Kết quả thí nghiệm xác định độ trượt của LHM khi phay 70

Trang 10

1.4 Mô hình tính toán động lực học liên hợp máy kéo 12

2.2 Cày đĩa và phay làm đất lắp trên máy kéo Jonh Deere

2.3 Phay làm đất lắp trên máy kéo Jonh Deere 5310 24

3.2 Sơ đồ lực tác dụng lên máy kéo khi làm việc trên mặt

3.3 Sơ đồ nguyên lý làm việc của cày đĩa 36 3.4 Sơ đồ phân tích lực tác dụng lên cày đĩa 36 3.5 Sơ đồ liên hợp máy chuyển động trên đường dốc 40 3.6 Sơ đồ lực tác dụng lên liên hợp máy kéo với cày đĩa khi

3.7 Sơ đồ lực tác dụng lên liên hợp máy kéo với cày đĩa khi

3.8 Sơ đồ lực và momen tác dụng lên liên hợp khi di chuyển

Trang 11

3.9 Sơ đồ lực tác dụng lên liên hợp máy kéo khi bánh chủ

4.2 Kết nối đầu đo mô men xoắn T4A vào trục cardan và

4.3 Sơ đồ cân liên hợp máy để xác định tọa độ trọng tâm theo

4.4 Sơ đồ Khảo sát liên hợp máy kéo để xác định trọng tâm

4.5 Sơ đồ khảo sát liên hợp máy kéo để xác định trọng tâm

4.6 Biểu đồ mô men xoắn tại trục cardan truyền động cho máy

Trang 12

ĐẶT VẤN ĐỀ

Việt Nam là một trong những nước xuất khẩu gạo đứng đầu trên thế giới, có tỷ lệ dân làm nông nghiệp cao, diện tích đất sản xuất nông nghiệp chiếm phần lớn diện tích đất canh tác Trong đó, miền Tây Nam bộ là một trong những khu vực có diện tích canh tác lúa lớn nhất cả nước Để đáp ứng cho quá trình canh tác, người dân đã từng bước áp dụng cơ giới hóa trong sản xuất, hầu hết những khâu sản xuất nặng nhọc đã được cơ giới hóa, giải phóng sức lao động chân tay, mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn

Một trong những khâu nặng nhọc trong quá trình sản xuất nông nghiệp

đã được người dân ở Đồng bằng sông Cửu long áp dụng cơ giới hóa đó là khâu làm đất Với diện tích đất sản xuất nông nghiệp rộng lớn, được phù sa phì nhiêu bồi đắp hàng năm nhờ dòng nước sông Mê-kông, từ lâu, người dân nơi đây đã biết sử dụng máy kéo để làm đất, các phương tiện cơ giới được sử dụng trong khâu này lúc đầu là những máy móc thô sơ, năng suất thấp; sau này, với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, các loại máy móc hiện đại, năng suất cao đã được người dân sử dụng hiệu quả hơn, có nhiều tính năng hơn Các loại máy kéo được sử dụng phổ biến để làm đất ở Đồng bằng Sông Cửu long hiện nay là: MTZ-50, MTZ-80, MTZ-82 của Liên Xô cũ; John deere-

1100, John deere-2000, John deere-3000, John deere-5310 của Mỹ,… Trong đó, máy kéo John deere-5310 được sử dụng khá phổ biến vì nó gọn nhẹ, cơ động, thực hiện được nhiều khâu trong quá trình canh tác như: cày, phay, trục,…

Trong những năm gần đây, có nhiều công trình cải tiến, áp dụng máy kéo này trong khâu làm đất ở Đồng bằng sông Cửu long, tuy nhiên, các nghiên cứu chủ yếu tập trung vào việc cải tiến một số hệ thống hay cơ cấu riêng lẻ, chưa chú ý nghiên cứu đầy đủ về khả năng làm việc của liên hợp máy kéo John deere-5310 với các máy làm đất trên đất nông nghiệp ở Đồng bằng sông Cửu long

Trang 13

Với những lý do nêu trên, để có được những đánh giá đầy đủ, chính xác hơn về khả năng làm việc của máy kéo John deere-5310 trong khâu làm đất trồng lúa nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng của máy, chúng tôi tiến hành thực

hiện đề tài: “Nghiên cứu khả năng làm việc của máy kéo John deere-5310

khi làm đất ở Đồng bằng sông Cửu long”

Ý nghĩa khoa học của đề tài:

Xác định được các chỉ số kéo, bám, ổn định và tiêu tốn nhiên liệu của máy kéo John deere-5310 khi làm đất trồng lúa ở Đồng bằng sông Cửu long

Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:

Kết quả nghiên cứu của đề tài phục vụ cho việc sử dụng hiệu quả máy kéo John deere-5310 khi làm đất trồng lúa ở Đồng bằng sông Cửu long

Trang 14

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Tổng quan về công nghệ và thiết bị làm đất trồng lúa ở Đồng bằng sông Cửu long

Làm đất là khâu quan trọng trước tiên và tốn nhiều năng lượng trong quá trình canh tác lúa Làm đất với mục đích là nâng cao độ phì nhiêu của đất, tạo điều kiện thuận lợi cho cây trồng sinh trưởng và phát triển tốt Nhiệm vụ cụ thể của việc làm đất là: làm tơi nhỏ đất đối với ruộng khô, làm nhuyễn lớp đất bề mặt đối với ruộng nước Theo kết quả nghiên cứu thì ruộng khô, lớp đất trồng trọt cần được làm tơi với kích thước hạt đất từ 1-10mm [8], lớp đất như vậy gọi là có kết cấu tốt Đất có kết cấu hợp lý mới

có khả năng hút nước và không khí để dự trữ chúng trong đất, điều tiết được nhiệt độ và phân giải chất hữu cơ nhanh làm thức ăn cho cây trồng Ở ruộng nước, đất bùn nhuyễn cũng có tác dụng như trên; Làm đất còn có tác dụng diệt trừ cỏ dại và sâu bệnh Nông cụ và máy làm đất khi làm việc sẽ tác động trực tiếp để diệt cỏ dại, sâu bệnh hoặc lật úp, chôn vùi cỏ dại hoặc phơi nắng

để diệt trừ; Làm đất còn có tác dụng chuẩn bị tốt cho việc gieo trồng như làm phẳng mặt ruộng, xẻ rãnh, vun luống,…

Trang 15

Ở nước ta, do điều kiện làm đất rất đa dạng (khô, ướt, ngập nước) nên công cụ và máy làm đất cũng có nhiều kiểu, cỡ để phù hợp với từng vùng (loại đất, mùa vụ) và nguồn động lực tương ứng

Cày máy ở nước ta có nhiều loại: cày móc, cày treo, cày lưỡi, cày đĩa

Có loại nhập từ nước ngoài, có loại được chế tạo trong nước, các loại cày này liên hiệp với các cỡ máy kéo có công suất khác nhau

Cày lưỡi diệp có xá rộng 35, 30, 25cm; diệp cày có loại xoắn, nửa xoắn Đây là loại cày nhiều lưỡi, liên hiệp với máy kéo hai bánh hoặc bốn bánh, dùng phổ biến cho loại đất thuộc Kết quả khảo nghiệm cho thấy: dùng cày xá rộng 35cm ở đất lúa ruộng khô và ruộng nước đều có nhược điểm là tảng đất to, cày sâu quá, tốn công làm nhỏ đất; Cày xá 30cm cho tảng đất nhỏ hơn, nhưng vẫn chưa đạt yêu cầu; Cày xá rộng 25cm có độ tảng nhỏ nhất (máy kéo 4 bánh 50 ÷ 80CV) và độ cày sâu vừa phải (15cm) do Viện Công cụ và Cơ giới hóa Nông nghiệp, Viện thiết kế máy Nông nghiệp, trường Đại học Nông nghiệp I nghiên cứu, thiết kế, chế tạo đưa vào sản xuất

có tính ưu việt hơn cả đối với đất ở Việt Nam

Ở đồng bằng sông Cửu long, những vùng đất phèn có thể sử dụng cày không lật do PTS Đoàn Văn Điện cùng Khoa Cơ khí, trường Đại học Nông nghiệp IV nghiên cứu và chế tạo để giảm độ phèn cho tầng canh tác đất lúa trong mùa khô Cày có 4 dạng lưỡi để sử dụng cho phù hợp với từng loại đất, độ sâu làm đất từ 7 đến 18cm, chi phí nhiên liệu từ 9 đến 12 lít/ha

Công cụ làm đất phổ biến ở đồng bằng sông Cửu long là cày đĩa Ở nước ta, cày đĩa đã được sử dụng từ những năm 1955-1956 ở miền Nam; Ở miền Bắc từ những năm 1961-1962 đã khảo nghiệm và so sánh cày đĩa với cày trụ lưỡi diệp trên cả ruộng nước và ruộng khô, nhưng ở phía Bắc cày đĩa không được sử dụng trong sản xuất; Ngược lại ở phía Nam, cày đĩa được sử dụng rộng rãi Sự phát triển của cày đĩa ở phía Nam có thể có những lý do

Trang 16

sau: sự quen biết của nông dân và công nhân lái máy cày, trong điều kiện đồng bằng, cày đĩa có thể làm được hai công việc là cày và bừa, chỉ cần thay đổi góc tiến của cày

Khâu làm nhỏ đất thường dùng bừa, ngoài một số các kiểu bừa như: bừa chữ chi, bừa lỉa, bừa ghim,… dùng trâu, bò kéo, còn có một số loại bừa tiêu biểu dùng cho máy kéo canh tác ruộng lúa, có thể kể đến như: bừa răng, bừa đĩa, bừa đĩa trục lăn; có loại treo và móc; có loại làm việc ở ruộng khô,

có loại làm việc ở ruộng nước

Máy phay đất là công cụ làm đất được truyền động từ động cơ máy kéo đến trống phay qua trục thu công suất Phay đất có khả năng làm đất thay cho cả cày lẫn bừa ở cả ruộng khô và ruộng nước Phay có các cỡ và kiểu lưỡi khác nhau, có thể dùng riêng cho ruộng khô, ruộng nước hay phay kiêm dụng

Phay liềm được phát triển mạnh ở đồng bằng sông Cửu long, đặc biệt khi làm đất khô bằng phay, chi phí công người và công máy ít hơn Ở ruộng nước, máy phay đòi hỏi lực cản kéo và lực bám nhỏ hơn, số lần đi lại của máy phay khi làm đất ít hơn so với liên hợp cày, bừa 50 ÷ 70%

Nhược điểm của phay: đòi hỏi phải chế tạo chính xác và bằng vật liệu đắt tiền, sửa chữa nhiều, hệ số sử dụng thấp hơn cày bừa, đất quá ẩm bị dính; Khi làm việc ở vùng cát, pha cát, hao mòn mau do ma sát tăng (ma sát giữa lưỡi cắt với đất), khả năng vùi cỏ dại, rơm, rạ kém hơn cày và bừa

Trang 17

Bảng 1.1 cho thấy chất lượng làm việc của phay cao hơn cày, bừa máy và cày, bừa trâu [9]

Bảng 1.1 So sánh chất lượng làm việc của phay với cày, bừa

Loại đất Liên hợp máy

Số lần làm đất

Độ nhuyễn (%)

Độ sâu làm đất

85 51,5

6,9 5,8 5,7 10,7

2

3

86 72,8

1,0 13,6

12-13

13

Do yêu cầu nông học, chất lượng làm đất và một số nhược điểm của phay ruộng nước, nhằm nâng cao năng suất của phay và tiết kiệm nhiên liệu, Viện Cơ điện Nông nghiệp đã nghiên cứu, thiết kế mẫu phay lồng

Đó là loại phay nhận chuyển động từ trục thu công suất của máy kéo và treo sau máy kéo Trống phay được làm bằng các thanh thép góc hàn song song với trục trống phay hoặc nghiêng một góc và đối xứng Các thanh có dạng trơn hoặc có dạng răng cưa Loại phay này được chế tạo cho máy kéo nhỏ như Bông sen-12, YZ-12; bên cạnh đó còn chế tạo, sử dụng với

cả các loại máy kéo lớn hơn như các máy có công suất từ 50 ÷ 60cv, tùy theo công suất mà bề rộng làm việc từ 1,5 ÷ 3,2m

Trang 18

Ưu điểm của phay lồng rõ nét trong điều kiện đất bùn, liền nước và cày ải để ngâm ngấu; năng suất cao, chi phí nhiên liệu làm nhuyễn đất thấp Sau hai lượt phay, đất đủ nhuyễn để cấy lúa, hết 13,5 ÷ 16 lít/ha So với bánh lồng, loại này hơn hẳn về chất lượng và chi phí năng lượng cũng như độ nhuyễn, độ vùi cỏ dại Phay lồng được sử dụng cả ở đồng bằng Bắc bộ và đồng bằng sông Cửu long để làm đất ruộng nước

Hạn chế của phay lồng: Chưa làm việc được ở ruộng có độ ẩm thấp

Bánh lồng lắp trên máy kéo là kiểu bánh xe bằng thép, có bề rộng

900 ÷ 1.100mm, khối lượng 200 ÷ 220kg, trên bánh xe có 20÷24 thanh mấu bằng thép góc Khi máy kéo lắp bánh lồng di chuyển trên ruộng nước thì bánh lồng vừa làm chức năng của bánh chủ động đẩy máy kéo đi, vừa làm chức năng của máy làm đất Thành mấu và vành bánh làm nhiệm vụ cắt đất, băm nhuyễn đất và vùi cỏ dại, rơm, rạ, làm phẳng mặt ruộng (Hình 1.1, 1.2)

Hình 1.1 Sử dụng bánh lồng làm nhuyễn đất bằng máy kéo Johndeere-1100

Trang 19

Hình 1.2 Sử dụng kết hợp bánh lồng và phay đất trên máy kéo Bông sen-12

Đến nay, bánh lồng là loại công cụ làm đất ruộng nước được sử dụng rộng rãi nhất ở các vùng lúa Bánh lồng làm việc thích hợp ở ruộng nước có nền trung bình với mức bùn sâu từ 20 ÷ 25cm, mức thích hợp là 10 ÷ 20cm

Ở ruộng ít nước, bánh lồng dễ bị bết đất, đất bị cuốn vào trong bánh lồng không thoát ra được làm tăng lực cản chuyển động, máy kéo khó di chuyển, làm giảm chất lượng làm đất Ruộng nước bị ngập sâu cũng gây cản lớn, làm giảm chất lượng làm đất, dìm rơm, rạ và tăng chi phí nhiên liệu

Từ đặc tính, khả năng làm đất của các liên hiệp máy làm đất, tác giả [9] đưa ra thống kê như sau (bảng 1.2)

Trang 20

Bảng 1.2 Các liên hợp máy làm đất ở đồng bằng sông Cửu Long

Ruộng khô

Ruộng nước

Mã hiệu Cơ cấu di

động Loại kiểu Mã hiệu Liên hợp máy làm đất

Cày đĩa

Cày đĩa, cày trụ

6-8 đĩa

2-4 đĩa CT.3.35

+

+ +

0

0 +

Máy kéo 2 bánh

BS12, YZ12, ĐP12,…

Bánh cao su, bánh phụ, bánh lồng

Cày đĩa Cày trụ

2 đĩa 1-2 trụ

+ +

0 +

Liên hợp máy bừa đất Máy kéo 4 bánh

Bừa đĩa nhẹ, bừa răng, bừa trục Bừa đĩa nhẹ, bừa răng, bừa trục

BĐ2,4;

XV12÷24 đĩa 6÷8 đĩa 2÷4 đĩa

+

0 +

0 + +

0

+ + +

0 + +

Trang 21

Liên hợp phay đất Máy kéo 4 bánh

Bánh cao su, bánh phụ, bánh phao, bánh, bánh lồng

Phay đất cỡ lớn

Phay trung bình

+ +

Máy kéo 2 bánh

BS12, YZ12, ĐP12,…

Bánh cao su, bánh phao, bánh lồng

Phay cỡ nhỏ, phay lồng PL1,5

0,6÷0,8m 1,5m

+

0

+ +

Liên hợp làm đất bằng bánh chủ động MTZ50/80

động cơ 6÷10CV

Bánh lồng, thuyền phao, thuyền trượt

Bánh lồng Phay con rùa

Bảng 1.2 cho ta biết các liên hợp máy làm đất đang sử dụng phổ biến

ở đồng bằng sông Cửu Long để phục vụ làm đất khô hoặc ruộng nước trồng lúa cho các mùa vụ trong năm

Tất cả các công cụ máy móc làm đất ruộng nước có chất lượng, được

sử dụng rộng rãi ở đồng bằng sông Cửu long cho làm đất lúa vẫn là cày, phay, bánh lồng, bông trục Chúng có nhiều ưu điểm, nhưng mỗi loại vẫn còn có những nhược điểm riêng cần được khắc phục

Trang 22

1.2 Tổng quan nghiên cứu về khả năng kéo, bám, ổn định và tiêu hao nhiên liệu của máy kéo và liên hợp máy làm đất

1.2.1 Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài

Các vấn đề liên quan đến động học và động lực học của máy kéo bánh bơm đã được nhiều nhà khoa học trên thế giới quan tâm, nghiên cứu và đã được công bố trong nhiều công trình trước đây Các công trình thông thường

là mô hình toán học, xây dựng để giải quyết những mảng vấn đề cụ thể như: dao động của ô tô, máy kéo bánh bơm, mô hình nghiên cứu về tải trọng kéo, nghiên cứu hiện tượng bám trượt, hiện tượng cộng hưởng trong hệ thống truyền lực, v.v…

Muller đã tổng hợp các mô hình dao động trước đó, đưa ra mô hình dao động không gian tổng thể của máy kéo trong công trình nghiên cứu của mình [12] (Hình 1.3) Tác giả đã xác định tải trọng ở các cơ cấu khi đi qua vật cản

có kích thước lớn, trong đó, động cơ được giả thiết như một bánh đà có quán tính rất lớn và bỏ qua tác động của tải trọng kéo

Hình 1.3 Mô hình máy kéo Trong công trình [16], tác giả đã đưa ra mô hình để nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng kéo đến lực cản lăn Mô hình đã quan tâm đến dao động thẳng đứng của máy kéo, thông qua việc khảo sát các yếu tố ảnh hưởng như:

Trang 23

mômen quán tính, độ cứng và hệ số cản của lốp, tính chất tác động giữa bánh

xe với mặt đường thông qua lực kéo

Một khía cạnh được nhiều nhà khoa học quan tâm là tính chất động lực học của hệ thống truyền lực máy kéo [13], [19] Các tác giả đã đưa ra các mô hình từ đơn giản nhất là quá trình gài ly hợp đến phức tạp nhất là các mô hình đồng bộ để tính toán động lực học cho máy kéo hai cầu với 4 bánh chủ động Trong các mô hình đó, quan tâm đến đường truyền mô men từ động cơ và bỏ qua các tác động ảnh hưởng của dao động thẳng đứng (Hình 1.4)

Hình 1.4 Mô hình tính toán động lực học liên hợp máy kéo

Các tác giả Polivaev, Pavlenko và Kocetov [18] đã đưa ra mô hình để khảo sát hiện tượng cộng hưởng trong hệ thống truyền lực của máy kéo Các kết quả đã chỉ ra việc bổ sung các phần tử đàn hồi – giảm chấn vào hệ thống truyền lực có thể giảm bớt được biên độ, tần số cộng hưởng của hệ thống

Khi nghiên cứu động lực học của máy kéo trong các quá trình phanh và khởi hành [15], các tác giả Ksenevin và Solonski đã quan tâm đến các dao

Trang 24

động của máy kéo, đặc biệt là dao động thẳng đứng Các tác giả đã đưa ra mô hình thay thế để khảo sát các thông số động lực học và bản chất của các hiện tượng vật lý Bên cạnh đó cũng tính đến tác động qua lại giữa đất và bánh xe thông qua lực chủ động của bánh xe và phản lực thẳng đứng của mặt đường, đặc trưng được tính chất bám, trượt

Với sự phát triển của máy tính, các tác giả đã đưa ra các kết quả rất khả quan trong các lĩnh vực nghiên cứu Công trình [17] của các tác giả Pluznikov

và Solonski đã tạo ra một mô hình mô phỏng thiết kế máy kéo Mô hình đã hệ thống hóa các phương án cấu trúc, các mô đun của máy kéo như: hộp số cơ khí,

ly hợp, hộp số cơ khí-thủy lực, các trục chủ động, trục thu công suất có khả năng làm việc độc lập và phụ thuộc, các phương án liên hợp, các phương án chuyển động như khởi hành, sang số, phanh Có thể nói, đây là một mô hình rất sinh động và đa dạng về mặt cấu trúc, giúp cho người thiết kế thấy được tổng quát những vấn đề thường gặp trong nhiệm vụ thiết kế máy kéo Tuy nhiên, mô hình chưa kết hợp được với một số vấn đề phức tạp như: tính chất đàn hồi, giảm chấn hay dao động của hệ thống

Trong [11], tác giả đã đưa ra một mô hình phản ánh khá đầy đủ các tính chất hoạt động và cấu trúc của máy kéo bánh xe (Hình 1.5) Mô hình đã lột tả được các tác động qua lại giữa các quá trình làm việc của động cơ với các đặc tính điều chỉnh, mô hình có tính đến tính chất đàn hồi và giảm chấn của các phần tử trong hệ thống, các tính chất bám trượt của ly hợp và bánh xe trong quá trình chuyển động, tính chất biến đổi mô men quay, tốc độ và quán tính của các chi tiết trong hệ thống truyền lực Công trình đã nghiên cứu được các trạng thái hoạt động của máy kéo khi tải thay đổi cũng như khi có tác động của đặc tính điều chỉnh Tuy nhiên, mô hình mới dừng lại khi nghiên cứu mặt đường là cứng tuyệt đối

Trang 25

Hình 1.5 Mô hình các phần tử của máy kéo

1- Động cơ; 2- Bộ phận nạp; 3- Bộ phận xả; 4- Bơm nhiên liệu; 5- Máy điều chỉnh;

6- Ly hợp; 7- Hộp số; 8- Bánh xe; 9- Bộ phận gia tải

Tác giả Trudacop trong công trình [14] đã phân tích hiện tượng tuần hoàn công suất trên ô tô Có thể nói, đây là một trong những nghiên cứu rất quan trọng, nói lên bản chất của hiện tượng tuần hoàn công suất và các quá trình xảy ra hiện tượng tuần hoàn công suất trên ô tô Tuy nhiên, nghiên cứu mới dừng ở mức lý thuyết về tuần hoàn công suất trên ô tô chứ chưa đề cập nhiều đến lĩnh vực máy kéo, cũng như chưa kết luận khảo sát cụ thể

Ngoài ra, các tác giả trên thế giới cũng đã có rất nhiều kết quả nghiên cứu khác như: nghiên cứu về hiện tượng bám trượt, động lực học của dao động dọc tác động vào hệ thống truyền lực, ảnh hưởng của mô men quay của động cơ và máy điều chỉnh, tính chất động lực học của máy cày khi lực và tải trọng thay đổi, quá trình khởi hành của máy kéo, v.v…

Trang 26

1.2.2 Tình hình nghiên cứu ở trong nước

Máy kéo bánh hơi được sử dụng làm nguồn động lực trong sản xuất nông lâm nghiệp ở nước ta chủ yếu nhập từ nước ngoài, rất đa dạng về chủng loại và phạm vi công suất và có đặc điểm riêng, cụ thể:

Máy kéo nhập từ Nhật Bản chủ yếu của các Hãng như Komatsu, Kubota, Shibaura đặc điểm chung của chúng là có cấu tạo phức tạp, những máy này tuy có độ bền, độ tin cậy cao và tiện nghi sử dụng tốt nhưng khi nhập vào nước ta thường là máy cũ, không có máy công tác kèm theo, phụ tùng thay thế sửa chữa khó khăn và giá bán tương đối cao

Mẫu máy nông nghiệp nhập từ các nước trong khối Đông Âu có cấu tạo phức tạp, kết cấu cồng kềnh, độ bền của các chi tiết không cao và giá bán ở mức khá cao Điển hình như MTZ50, Belaruts của Liên xô cũ, MT8 của Tiệp khắc Hiện nay các mẫu này ở nước ta còn lại rất ít

Máy kéo nhập từ Trung Quốc có kết cấu đơn giản, độ bền các chi tiết không cao nhưng giá bán rẻ, điển hình như máy kéo Xinhtai 120, Máy kéo DFH 180, Thạch Gia trang 15, sư tử vàng 120

Máy kéo nhập từ Mỹ chủ yếu ở Đồng bằng sông Cưu Long, điển hình

là Máy kéo Jonh Deere loại 4x2 và loại 4x4 Đặc điểm chính của loại này là công suất trong bình rất thích hợp cho các khâu canh tác, tuổi thọ các chi tiết cao, làm việc tin cậy và giá thành bán không cao

Ngoài những máy kéo nhập ngoại, chúng ta đã chế tạo được một số loại như Bông sen 20, 15 và 12, máy kéo Kim Bảng – 1550A Tuy nhiên các loại máy kéo trong nước còn bộc lộ nhiều nhược điểm trong sử dụng nên tỷ lệ trang bị tại các vùng còn thấp

Việc nghiên cứu về tính chất động lực học của liên hợp máy kéo trong nông nghiệp nước ta cũng chưa được nghiên cứu nhiều Trong chương trình nghiên cứu của Viê ̣n Cơ Điện Nông Nghiệp (1981 – 1985) đã tiến hành nghiên

Trang 27

cứu thực nghiệm liên hợp kéo cỡ nhỏ hai bánh theo mô hình một mắt, đã xây dựng được hàm truyền cho liên hợp máy kéo cỡ nhỏ làm việc với cày và nhận xét của máy kéo nhỏ khi làm việc với độ ổn định thấp hơn nhiều so máy kéo Jonh Deere 5310 Tuy nhiên còn các vấn đề động lực học của quá trình kéo bám, ổn định của liên hợp máy khi làm việc trên địa hình dốc, các quá trình điều khiển cũng như tính chất tải trọng của các phân tử riêng đã được nhiều tác giả quan tâm

Năm 2000, TS Đặng Tiến Hòa thực hiê ̣n đề tài “Nghiên cứu mô ̣t số vấn đề động lực ho ̣c của liên hợp máy kéo cỡ nhỏ 2 bánh” tác giả đã đưa ra

mô hình nghiên cứu một số đặc tính động lực học của máy kéo BS12 và một

số loại máy kéo cỡ nhỏ khác liên hợp với máy công tác như: cày, bừa, phay Công trình đã nghiên cứu và phân tích các tính chất động lực học, có tính đến

sự hoạt động phi tuyến của động cơ trong sự tác động lẫn nhau với các hệ thống thành phần khác của máy kéo và máy công tác;

Năm 2001, TS Nguyễn Tiến Đạt nghiên cứu cơ sở lý thuyết và thực nghiệm của việc sử dụng máy kéo cỡ nhỏ để cơ giới hoá khâu vận xuất gỗ rừng trồng Việt Nam Công trình đã nghiên cứu ảnh hưởng của độ mấp mô mặt đường, tốc độ và tải trọng tới một số đặc tính động lực học của máy kéo

có công suất nhỏ với thiết bị tời cáp khi vận xuất gỗ rừng trồng;

Năm 2002, TS Nguyễn Văn Quân đã xây dựng cơ sở lý thuyết xác định một số thông số cơ bản của trang bị lâm nghiệp chuyên dùng kèm theo máy kéo nông nghiệp, lực tải công nghệ tác dụng lên máy kéo và trang bị chuyên dùng khi LHM vận xuất gỗ nhỏ rừng trồng;

Năm 2002, Thạc sỹ Nguyễn Văn An đã nghiên cứu ảnh hưởng của độ mấp mô mặt đất và tốc độ chuyển động đến phản lực pháp tuyến lên cầu trước của máy kéo DFH-180 khi vận xuất gỗ rừng trồng;

Trang 28

Năm 2002, Thạc sỹ Nguyễn Đức Sỹ đã nghiên cứu ổn định động lực học dọc liên hợp máy kéo cỡ nhỏ vận xuất gỗ khi khởi hành theo hướng lên dốc; Năm 2002, Thạc sỹ Phạm Minh Đức đã nghiên cứu khả năng kéo bám của liên hợp máy kéo DFH-180 khi sử dụng rơ moóc một trục vận chuyển gỗ nhỏ rừng trồng Công trình đã nghiên cứu mối quan hệ giữa tải trọng kéo, khoảng cách từ móc nối tới rơ moóc và một số chỉ tiêu kéo-bám của máy kéo, kích thước tối ưu của rơ moóc một trục;

Năm 2008, Thạc sỹ Nguyễn Văn Hiếu với đề tài “Nghiên cứu mô ̣t số vấn đề động lực ho ̣c của liên hợp máy kéo BS12 trong khâu làm đất nông, lâm nghiê ̣p” tác giả đã xác định được khả năng kéo bám cũng như tính ổn định của liên hợp máy phục vụ khâu canh tác trên đất nông, lâm nghiệp;

Năm 2010, thạc sỹ Dương Văn Cường với đề tài “Những cơ sở khoa học của việc áp dụng xe tải xích cao su MTS-600 vào việc vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp” đã nghiên cứu khả năng kéo, bám, quay vòng và khả năng

ổn định của xe tải xích cao su khi vận chuyển gỗ,

Đầu năm 2011, TS Triệu Anh Tuấn với luận án “Nghiên cứu, xác định một số thông số hợp lý của bánh sắt chủ động có mấu cho máy kéo làm việc trên ruộng nền đất yếu” nhằm xây dựng mô hình tương tác giữa bánh xe có mấu với nền đất yếu, thông qua các kết quả thực nghiệm để kiểm chứng và góp phần hoàn thiện cơ sở khoa học cho việc tính toán thiết kế các bánh xe có mấu nhằm phát triển cơ giới hóa nông nghiệp;

Cũng những tháng đầu năm 2011, TS Triệu Anh Tuấn, TS Đậu Thế Nhu, Th.S Lê Đức Quảng với bài viết “Mô hình tính toán các chỉ tiêu kéo bám của bánh xe có mấu khi làm việc trên nền đất yếu” đăng trên tạp chí Nông nghiệp và Phát triển nông thôn kỳ 2 - tháng 4/2011 Trong bài viết, các tác giả trình bày phương pháp tính toán các chỉ tiêu kéo bám của bánh xe có mấu khi làm việc trên nền đất yếu Mô hình cho phép khảo sát nhiều yếu tố

Trang 29

ảnh hưởng đến các chỉ tiêu kéo, bám Trên cơ sở đó có thể lựa chọn được kết cấu bánh xe và chọn chế độ sử dụng hợp lý với các điều kiện sử dụng khác nhau; Như vậy, trong những năm gần đây tình hình áp dụng máy móc thiết bị

để cơ giới các khâu trong sản xuất nông, lâm nghiệp ngày càng tăng, máy kéo được sử dụng phục vụ canh tác nông, lâm nghiệp rất phong phú về chủng loại

và phạm vi công suất Việc nghiên cứu các yếu tố động lực học của LHM kéo nông nghiệp đã được nhiều tác giả đầu tư nghiên cứu và đạt được những kết quả nhất định Các công trình nghiên cứu đó đã góp phần đóng góp tích cực cho các hoạt động sản xuất nông lâm nghiệp ở nước ta, kết quả nghiên cứu có

ý nghĩa lớn cho việc hoàn thiện thêm kết cấu và chọn ra chế độ sử dụng hợp

lý, an toàn và hiệu quả khi làm việc

Máy kéo John Deere của Mỹ được nhập vào nước ta trong những năm gần đây với số lượng khá lớn tại khu vực đồng bằng sông Cửu Long, trong đó

có máy kéo John Deere-5310 Để sử du ̣ng liên hợp máy John Deere-5310 mô ̣t

cách có hiê ̣u quả trong sản xuất nông, lâm nghiê ̣p thì còn nhiều vấn đề về kỹ thuật ảnh hưởng trực tiếp lên liên hợp máy làm viê ̣c như: Các lực cản, thông số về khả năng kéo, bám, ổn định, tiêu tốn nhiên liệu Từ các yếu tố trên, việc khảo sát khả năng làm việc của liên hợp máy John Deere 5310 với các máy làm đất nông, lâm nghiệp là rất cần thiết nhằm đề xuất giải pháp hoàn thiê ̣n về mă ̣t kết cấu, sử dụng hợp lý, nâng cao năng suất và chất lượng làm viê ̣c

Trang 30

Chương 2 MỤC TIÊU, NỘI DUNG, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU

2.1 Mục tiêu nghiên cứu

Xác định được khả năng kéo, bám, ổn định và tiêu hao nhiên liệu của máy kéo John deere–5310 liên hợp với cày chảo và phay khi làm đất ở Đồng bằng sông Cửu long làm cơ sở cho việc sử dụng rộng rãi, có hiệu quả các liên hợp máy này để làm đất

2.2 Đối tượng nghiên cứu

2.2.1 Máy kéo John Deere - 5310

Máy kéo John Deere - 5310 (Hình 2.1) do Mỹ sản xuất, là loa ̣i máy kéo nông nghiê ̣p loa ̣i vừa đã được xuất sang Viê ̣t Nam những năm 2000 (máy kéo John Deere cũng đã được sử du ̣ng ở Miền Nam Viê ̣t Nam từ trước năm 1975) chúng đươ ̣c sử du ̣ng phổ biến chủ yếu cho sản xuất nông nghiê ̣p như: làm đất canh tác, tưới tiêu và vâ ̣n chuyển nông sản

Hi ̀nh 2.1 Máy kéo John Deere-5310

1- Phần di động; 2- Hê ̣ thống truyền lực; 3- Hê ̣ thống treo;

4- Cơ cấu điề u khiển; 5- Động cơ

Trang 31

Máy kéo John Deere - 5310 gồ m 5 phần chính: Đô ̣ng cơ 5, hê ̣ thống truyền lực 2, phần di đô ̣ng 1, cơ cấu điều khiển 4 và trang bi ̣ làm việc

Đô ̣ng cơ biến nhiê ̣t năng do đốt cháy nhiên liệu thành cơ năng Nó là nguồ n lực để cho máy kéo chuyển đô ̣ng và làm việc

Hệ thống truyền lực chuyền mô men quay từ tru ̣c khuỷu đô ̣ng cơ đến bánh chủ đô ̣ng của máy kéo Truyền lực bao gồ m ly hơ ̣p chính, khớp nố i, hộp số và cầu sau

Bộ ly hơ ̣p có nhiê ̣m vu ̣ tách chuyển đô ̣ng quay tròn của tru ̣c khuỷu

đô ̣ng cơ khỏi hô ̣p số trong thời gian ngắn khi cần ngắt truyền đô ̣ng và nối la ̣i

một cách êm di ̣u khi máy kéo khởi hành hoă ̣c khi thay đổi tốc đô ̣ trong quá trình di chuyển Khớp nối là phần tử đàn hồi cho phép nối tru ̣c ly hơ ̣p với hô ̣p số vớ i đô ̣ lê ̣ch tru ̣c không lớn

Hộp số cho phép thay đổi lực kéo, hướng chuyển đô ̣ng ở bánh chủ

đô ̣ng tăng hay giảm bằng cách gài các că ̣p bánh răng hô ̣p số để thay đổi vâ ̣n tố c và mô men quay cho phù hơ ̣p với tải tro ̣ng khi làm viê ̣c, tách nguồ n lực từ

đô ̣ng cơ đến bánh chủ đô ̣ng khi cha ̣y không tải

Cơ cấu tăng mô men quay ở cầu sau cho phép truyền và tăng mô men quay đến bánh chủ đô ̣ng

Phần di động gồ m nửa khung, tru ̣c và bánh lốp hơi để gá lắp, nâng đỡ toàn bô ̣ tro ̣ng lươ ̣ng của máy kéo và di chuyển khi máy kéo làm viê ̣c

Cơ cấu điều khiển làm nhiê ̣m vu ̣ giữ hoă ̣c thay đổi hướng chuyển đô ̣ng

củ a máy kéo bằng cách xoay vòng các bánh trước Cơ cấu lái gồm: Vô lăng,

cơ cấu tru ̣c vít, bánh vít có trợ lực lái bằng thủy lực để giảm nhe ̣ lực quay vòng cho ngườ i lái, giảm rung đô ̣ng từ bánh xe đến vành tay lái Trang bi ̣ làm việc của máy kéo được sử du ̣ng để hoàn thành những công viê ̣c đồng áng, trang bị làm viê ̣c bao gồm tru ̣c trích công suất, cơ cấu móc, hê ̣ thống treo thủy

lực, puli truyền đô ̣ng

Trang 32

Máy kéo John Deere 5310 sử du ̣ng đô ̣ng cơ Diezel 4 kỳ 3 xi lanh, công suất 55 mã lực (HP), đô ̣ng cơ PowerTechTM mạnh mẽ tiết kiê ̣m nhiên liê ̣u, có kết cấu gọn gàng, vững chắc, tro ̣ng lượng nhe ̣, có khả năng kéo bám tốt thích

hợp với mo ̣i loa ̣i đất: Ruô ̣ng khô, ruô ̣ng nước, vườn cây ăn quả,… Máy có thể

sử du ̣ng cho nhiều công viê ̣c khác nhau có thể lắp cày treo, cày chảo, máy phay, rơ moóc để làm đất canh tác và vâ ̣n chuyển,…

Dưới đây là mô ̣t số đă ̣c tính kỹ thuâ ̣t cơ bản của liên hợp máy (Bảng 2.1) [3]

Bảng 2.1 Các thông số kỹ thuâ ̣t cơ bản máy kéo John Deere 5310

Đường kính x hành trình (mm) 106,5 x 110

Hệ thố ng làm mát Bằ ng nướ c, tuần hoàn cưỡng bức kín

HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC

Hệ thố ng lái Thủ y lực hoàn toàn

HỆ THỐNG THỦY LỰC

Bơm thủy lực nâng ha ̣ (Lít/ph) 25,70

Trang 33

HỆ THỐNG THẮNG

TRỤC THU CÔNG SUẤT PTO

DUNG TÍCH

Dầu thủ y lực Chung vớ i dầu truyền lực

KÍCH THƯỚC SĂM LỐP

KÍCH THƯỚC TỔNG QUÁT

Giữa bánh trước và bánh sau (mm) 2500

Dài x rô ̣ng x cao (mm) 3500 x 1865 x 2320

Bán kính quay vòng khi thắng (mm) 3300

Bán kính quay vòng không thắng (mm) 3600

Trang 34

Chi phí nhiên liệu riêng ge (g/cv.h) 190

2.2.2 Cày chảo và phay làm đất

Sử dụng cày đĩa làm đất (Hình 2.2) do Tây Ban Nha chế tạo, lắp ráp ta ̣i Việt Nam, liên hợp với máy kéo John Deere 5310

Thông số của cày: Dài: 2200 mm;

Rộng: 1900 mm;

Cao: 1100 mm;

Khối lượng: 850 kg;

Chiều rộng lưỡi cày: 660mm

Hình 2.2 Cày đĩa và phay làm đất lắp trên máy kéo Jonh Deere 5310

Trang 35

Máy phay (Hình 2.3) liên hợp với máy kéo John Deere 5310 để làm đất

Hình 2.3- Phay làm đất lắp trên máy kéo Jonh Deere 5310

Thông số của phay: Dài: 2300 mm;

Rộng: 1.000 mm;

Cao: 1400 mm;

Khối lượng: 900 kg

2.2.3 Đất sản xuất nông nghiệp ở Đồng bằng Sông Cửu long

Quá trình làm đất là sự tiếp xúc trực tiếp của công cụ với đất, vì thế đặc trưng của đất đai ảnh hưởng tới chất lượng công việc và tuổi thọ của máy công tác

Đất trồng rất đa dạng, có nhiều loại khác nhau, mỗi loại có một đặc tính riêng Việc tìm hiểu về đặc điểm của đất phục vụ công tác làm đất, khả năng chống lại tác động cơ học của các công cụ được quan tâm hàng đầu Khả năng

đó phụ thuộc vào thành phần cơ học của đất, trạng thái của chúng và những yếu tố khác Vì vậy, cơ, lý tính của đất được các nhà khoa học cơ khí quan tâm khi nghiên cứu, chế tạo các công cụ làm đất

Khi quan sát một mặt cắt thẳng của bất kỳ loại đất nào trong thiên nhiên, ta cũng thấy sự hiện diện của nhiều hay ít các lớp đất có thể phân biệt được với nhau Người ta chia đất canh tác ra làm 4 lớp chính như sau [7]:

- Lớp đất mặt;

Trang 36

- Lớp đất tầng dưới;

- Lớp đất mẫu chất;

- Lớp cứng chưa phân hóa

Dựa vào tỷ lệ các hạt đất có kích thước nhỏ hơn 0,01mm, các nhà nông học chia đất thành 7 loại [7] theo bảng sau (Bảng 2.2)

Bảng 2.2 Phân loại đất theo thành phần cơ học

Tên gọi thực tế Số Loại đất Hạt nhỏ hơn

0,01(%)

Hệ số lực cản riêng (N/cm2)

Đất trồng nói chung có nhiều đặc tính nên khi thiết kế và sử dụng công

cụ làm đất, người ta phải quan tâm đến những đặc tính có liên như:

- Chế độ làm việc của công cụ (lực cản riêng, lực ma sát);

- Giảm chi phí năng lượng mà đạt yêu cầu kỹ thuật

Vì vậy, những đặc tính sau cần được quan tâm:

Độ chặt của đất là khả năng chống lại tác động cơ học của nó Độ chặt cũng được hiểu đồng nghĩa với lực cản riêng của đất

Bảng 2.2 cho ta thấy: đất càng nặng thì chỉ số lực cản riêng càng lớn Thông thường, ở ruộng lúa nước, hệ số này thấp dưới 2N/cm2 Việc xác định

độ chặt cho từng loại đất là quan trọng không chỉ cho công cụ mà cho cả phần

động lực kéo các máy làm đất

Trang 37

Quá trình công cụ tác động vào đất là quá trình làm vỡ đất Lực cản riêng của mỗi loại đất là trở ngại chính cho quá trình làm vỡ đất Tuy nhiên, với độ ẩm thích hợp thì lực cản riêng của đất là nhỏ nhất Khi độ ẩm lớn hơn hoặc nhỏ hơn độ ẩm tối ưu thì lực cản riêng đều tăng

Độ ẩm thích hợp cho các loại đất như sau:

- Đất cát: Wopt = 8 – 10%; Wopt: Độ ẩm tối ưu

q

q q

w 

(%)

Trong đó:

q1: khối lượng mẫu đất (g)

q2: khối lượng mẫu đất sau khi sấy khô (g)

Nếu ở mẫu số là q1, ta có độ ẩm tuyệt đối;

Nếu ở mẫu số là q2, ta có độ ẩm tương đối

Ma sát giữa đất và công cụ, khi công cụ chuyển động trong đất làm xuất hiện lực ma sát được gọi là ma sát ngoại Lực ma sát này làm tăng lực cản, làm cho năng suất liên hợp giảm

Lực ma sát ngoại được tính theo công thức: Fms = FN.f

Hệ số ma sát của các loại đất:

- Đất cát: f = 0,25 ÷ 0,35;

- Đất thịt: f = 0,6 ÷ 0,9

Trang 38

Độ dính của đất nói lên khả năng liên kết của các phần tử trong đất Nó

có quan hệ mật thiết với độ ẩm Khi độ ẩm tăng thì độ dính tăng, nhưng sau

đó lại giảm đi

Khi làm đất ở khu vực phía Nam, ta cần quan tâm tới tính chất của đất

để có cơ sở chế tạo máy làm đất hợp lý, các đặc điểm ấy được các nhà nghiên cứu tìm ra một số đặc điểm như sau:

Đất đỏ: Đất đỏ trên nền đá mẹ bazan ở Đông Nam Bộ và Tây Nguyên

có đặc điểm: nâu xốp, thành phần cơ giới chủ yếu là sét (43÷50%), cát (30÷40%), độ pH<4, chất hữu cơ ở tầng mặt là 2%, phân bố sâu tới 1m

Đất xám trên nền phù sa cổ: Phân bố ở hầu hết các tỉnh miền Trung, Bình Phước, Bình Dương, Tây Ninh, Đồng Tháp Đất này có chất hữu cơ tầng mặt nghèo Độ chặt trung bình ở độ sâu 10÷20cm từ 3,5÷12 N/cm2; ở độ sâu 20÷30cm, độ chặt từ 5,1÷18 N/cm2

Đất ruộng nước: là phần diện tích trồng lúa Loại đất này nằm ở lưu vực các sông như Đồng Nai, Vàm Cỏ, Đồng bằng sông Cửu Long Tuy nhiên, chúng không hoàn toàn giống nhau

Độ chặt thay đổi tuỳ theo loại (theo thành phần cơ giới của đất) và theo

độ ẩm Sau đây là một số kết quả nghiên cứu về độ chặt của một số loại đất ở các tỉnh phía Nam [7] (Bảng 2.3, 2.4, 2.5, 2.6)

Bảng 2.3 Độ chặt của đất phù sa không chua hoặc ít chua mặn

(Tỉnh Hậu Giang, Long An, Tiền Giang, Cửu Long)

Loại đất Độ chặt của đất (N/cm2) ở các độ sâu (cm)

10÷20 20÷30 30÷40 40÷50 50÷60 Đất thịt nhẹ, chân ruộng

6,5 4,6 2,0

5,7 4,3 3,3

6,6 4,7 3,3

7,6 4,9 3,6

Trang 39

Bảng 2.4 Độ chặt của đất phù sa có phèn (Tỉnh Hậu Giang, Long An, Tiền Giang, Minh Hải)

Loại đất Độ chặt của đất (N/cm

2) ở các độ sâu (cm) 10÷20 20÷30 30÷40 40÷50 50÷60 Đất thịt nặng và trung

5,7 3,8 2,1

5,8 4,5 3,2

5,8 4,7 3,4

6,2 5,0 3,5

Bảng 2.5 Độ chặt của đất phù sa chịu nước mặn ven biển

(Tỉnh Hậu Giang, Long An, Tiền Giang, Minh Hải, Tp.Hồ Chí Minh)

Loại đất Độ chặt của đất (N/cm

2) ở các độ sâu (cm) 10÷20 20÷30 30÷40 40÷50 50÷60 Đất thịt nặng và trung bình

- Chân ruộng cao

- Chân ruộng vàn

- Chân ruộng thấp

Đất than bùn vùn U Minh

4,5 2,2 1,5 1,3

5,2 3,7 1,7 1,5

4,6 3,8 1,7 1,8

5,4 4,4 2,1 1,6

5,9 4,7 2,6 1,5

Bảng 2.6 Độ chặt của các loại đất xám trên phù sa cổ Loại đất Độ chặt của đất (N/cm

19,5 10,7 5,1 Căn cứ vào độ chặt của đất mà người ta có thể sử dụng các loại bánh chủ động của máy kéo khi làm đất ruộng nước (Bảng 2.7)

Trang 40

Bảng 2.7 Loại bánh xe máy kéo làm việc ở ruộng nước

Độ chặt của đất (N/cm2) 8÷10 5 4 3÷4 2÷3

Loại hệ thống bánh chủ

động của máy kéo

Bánh cao su thông thường

Bánh cao

su có mấu cao hoặc bánh phụ

Bánh lồng thường

Bánh lồng có tấm trượt

Bánh lồng đặc chủng thuyền phao

2.3 Phạm vi nghiên cứu

Phạm vi nghiên cứu của luận văn là nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm về khả năng kéo, bám, ổn định và tiêu hao nhiên liệu của máy kéo John deere – 5310 khi cày bằng cày chảo và phay đất trồng lúa ở Đồng bằng sông Cửu long

2.4 Nội dung nghiên cứu

2.4.1 Nghiên cứu lý thuyết

- Tổng quan vấn đề nghiên cứu: căn cứ và lấy thông tin, số liệu từ những luận án tiến sỹ, luận văn thạc sỹ đã được công nhận, những bài báo cáo khoa học được đăng tải trên các tạp chí khoa học, sách của các chuyên gia về lĩnh vực chuyên môn;

- Nghiên cứu khả năng kéo, bám, ổn định, tiêu hao nhiên liệu của liên hợp máy kéo Được tính toán dựa trên sách đã xuất bản như: Lý thuyết ô tô máy kéo lâm nghiệp, Nguyễn Công Hoan, 1972; Lý thuyết ô tô máy kéo, Nguyễn Hữu Cẩn, năm 2005 để tính toán, xác định được các chỉ số kéo, bám, ổn định và tiêu hao nhiên liệu của liên hợp máy trong quá trình cày và phay đất

2.4.2 Nghiên cứu thực nghiệm

- Xác định tọa độ trọng tâm của liên hợp máy;

- Xác định mô men xoắn của trục thu công suất truyền động cho máy phay đất;

- Xác định độ trượt của máy khi cày và phay đất

Định dạng
Số trang	96
Dung lượng	2,56 MB