Nghiên cứu ảnh hưởng một số thông số và chế độ làm việc của dao đĩa đến chất lượng cắt gốc mía của máy chặt mía rải hàng liên hợp với máy kéo bốn bánh cỡ 18 25HP

nghiệp và công nghệ sau thu hoạch, chúng tôi tiến hành ñề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số và chế ñộ làm việc của dao ñĩa ñến chất lượng cắt gốc mía của máy chặt mía rải hà

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NễNG NGHIỆP HÀ NỘI

-
-

NGUYỄN VĂN THẠNH

NGHIÊN CứU ảNH HƯởng một số thông số và chế độ làm việc của dao đĩa đến chất l−ợng cắt gốc mía của máy chặt mía rải hàng liên hợp với máy kéo 4 bánh cỡ 18-25hp

Lời cam đoan

Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và ch−a hề đ−ợc sử dụng và bảo vệ một học vị nào

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đều

đ−ợc cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đ−ợc chỉ rõ nguồn gốc

Hà nội, ngày…… tháng…….năm 2010

Tác giả luận văn

Nguyễn Văn Thạnh

Lời cảm ơn

Trong quá trình học tập và nghiên cứu tại lớp cao học khóa 17 chuyên nghành Kỹ thuật máy và Thiết bị cơ giới hóa Nông - Lâm nghiệp Trường Đại học Nông nghiêp Hà Nội, tôi đG nhận được sự giúp đỡ, giảng dạy nhiệt tình của các thầy giáo, cô giáo trong trường Nhân dịp này tôi xin được bày tỏ lòng cảm ơn chân thành tới các thầy giáo, cô giáo trong trường

Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới gia đình và Tiến sĩ Nguyễn Sỹ Hiệt, người đG tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài nghiên cứu này

Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể các thầy, cô giáo trong Bộ môn Máy nông nghiệp - Khoa Cơ điện - Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội

Tôi xin chân thành cảm ơn lGnh đạo và các bạn đồng nghiệp của Trung tâm Phát triển Cơ điện nông nghiệp - Viện Cơ điện nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch đG tạo điều kiện cho tôi trong quá trình học tập cũng như thực hiện đề tài Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn Ban lGnh đạo công ty Mía đường Lam Sơn Thanh Hóa, nông trường mía đường Hà Trung Thanh Hóa đG tạo điều kiện cho tôi trong quá trình thực hiện đề tài

Hà nội, ngày … tháng… năm 2010

Tác giả luận văn

Nguyễn Văn Thạnh

Mục lục

Trang

Lời cam đoan i

Lời cảm ơn ii

Mục lục iii

Danh mục hình vi

Danh mục bảng viii

Danh mục ký hiệu và chữ viết tắt ix

Lời mở đầu 1

Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu 3

1.1 Khái quát tình hình sản xuất mía trên thế giới và Việt Nam 3

1.1.1 Tình hình sản xuất mía trên thế giới 3

1.1.2 Tình hình sản xuất mía đường ở Việt Nam 3

1.1.3 Nhu cầu về cơ giới hóa thu hoạch mía ở nước ta 5

1.2 Công nghệ và phương pháp thu hoạch mía bằng máy 6

1.2.1 Công nghệ thu hoạch mía 6

1.2.2 Các phương pháp thu hoạch mía 6

1.3 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng các máy thu hoạch mía trên thế giới 8

1.3.1 Máy sử dụng công nghệ thu hoạch để nguyên cây 9

1.3.2 Nghiên cứu về bộ phận làm việc của dao thu hoạch mía 12

1.3.3 Kết quả nghiên cứu bộ phận cắt gốc mía 13

1.4 Hiện trạng thu hoạch mía và tình hình nghiên cứu ứng dụng máy thu hoạch mía ở nước ta 16

1.4.1 Hiện trạng thu hoạch mía ở nước ta hiện nay 16

1.4.2 Tình hình nghiên cứu máy thu hoạch mía trong nước 17

1.5 Một số nhận xét về bộ phận dao cắt và mẫu máy thu hoạch mía 21

Chương 2: Mục tiêu, đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu 22

2.1 Mục tiêu nghiên cứu 22

2.1.1 Mục tiêu chung 22

2.1.2 Mục tiêu cụ thể 22

2.2 Đối tượng nghiên cứu 23

2.3 Nội dung nghiên cứu 23

2.3.1 Một số đặc điểm nông học của cây mía 24

2.3.2 Một số tính chất cơ lý của cây mía khi thu hoạch 34

2.4 Phương pháp nghiên cứu 45

2.4.1 Tổng hợp, tham khảo các tài liệu, partent về máy thu hoạch mía của nước ngoài 45

2.4.2 Phương pháp phân tích, nghiên cứu lý thuyết 45

2.4.3 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm đơn yếu tố 45

2.3.4 Phương pháp gia công, xử lý số liệu thí nghiệm thu được 46

2.5 Các chỉ tiêu đánh giá và phương pháp xác định 50

2.5.1 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng gốc mía sau khi cắt 50

2.5.2 Phương pháp xác định một số đặc điểm nông học 52

2.6 Các thiết bị đo lường và dụng cụ thí nghiệm 54

Chương 3: Cơ sở xác định một số thông số chính của dao cắt gốc mía 60

3.1 Một số nhận xét về việc sử dụng máy thu hoạch mía hiện nay ở nước ngoài 60

3.2 Lựa chọn nguyên lý làm việc của máy thu hoạch mía 61

3.3 Cơ sở xác định một số thông số của dao cắt gốc 63

3.3.1 Cơ sở lý thuyết để lựa chọn các thông số cơ bản của bộ phận dao cắt 64

3.3.2 Nhận xét về các thông số của bộ phận dao cắt 70

Chương 4: Kết quả ứng dụng dao đĩa trên máy thu hoạch mía liên hợp với máy kéo 4 bánh công suất 18-25Hp 75

4.1 Thiết kế chế tạo máy thu hoạch mía 75

4.2 Thử nghiệm xác định ảnh hưởng của các thông số và chế độ làm việc của dao đĩa đến chất lượng thu hoạch mía 79

4.3 Kết quả thí nghiệm máy 79

4.3.1 Điều kiện mía và ruộng thí nghiệm 79

4.3.2 Kết quả thí nghiệm máy 80

4.4 Kết quả ứng dụng máy thu hoạch mía trong sản xuất 86

4.5 Tính toán sơ bộ hiệu quả kinh tế sử dụng máy 88

4.5.1 Các căn cứ tính toán 88

4.5.2 Xác định các chỉ tiêu hiệu quả kinh tế 90

Kết luận và đề nghị 94

Kết luận 94

Đề nghị 95

Tài liệu tham khảo 96

Phụ lục 1 98

Phụ lục 2 99

Phụ lục 3 100

Phụ lục 4 101

Phụ lục 5 102

Phụ lục 6 103

Phụ lục 7 104

Danh mục hình trong luận văn

Trang

- Hình 1.1 Máy cắt mía cỡ nhỏ NB-12 liên hợp với máy kéo 2 bánh của Nhật Bản

9

- Hình 1.2 Máy cắt mía rải hàng liên hợp với máy kéo 4 bánh NB-15T của Nhật Bản 10

- Hình 1.3 Máy thu hoạch mía Thái Lan Super Cane Cuter K-80 12

- Hình 1.4 Các loại dao cắt gốc mía thủ công 13

- Hình 1.5 Các loại lưỡi dao cắt cây mía 16

- Hình 1.6 Máy thu hoạch mía THM-0,3 18

- Hình 1.7 Máy chặt mía rải hàng K-80 19

- Hình 1.8 Máy chặt mía rải hàng CMRH-0,1 20

- Hình 2.1 Sơ đồ bố trí các bộ phận làm việc của máy 23

- Hình 2.2 Cây mía bị đổ ngả 26

- Hình 2.3 Mía đứng cây 27

- Hình 2.4 Mía không được bóc lá 28

- Hình 2.5 Khoảng cách giữa hai luống mía và phân tán gốc mía 30

- Hình 2.6 Mặt cắt ngang hai luống mía 31

- Hình 2.7 Sơ đồ xác định tính uốn cây 34

- Hình 2.8 Thiết bị đo độ cứng thân cây 40

- Hình 2.9 Các dạng nhát cắt trên gốc mía 48

- Hình 2.10 Sơ đồ hệ thống đo lường đa chức năng điều khiển bằng vi tính

52

- Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý làm việc và các bộ phận của máy thu hoạch mía 55

- Hình 3.2 Vùng phân tán của dao khi đi qua chiều dài luống mía 57

- Hình 3.3 Dao đĩa 58

- Hình 3.4 Sơ đồ làm việc của thiết bị con lắc 61

- Hình 3.5 Lưỡi dao cắt gốc mía 63

- Hình 3.6 Lưỡi dao cắt gốc mía cao 63

- Hình 3.7 Lưỡi dao cắt ngầm dưới đất 64

- Hình 3.8 Góc cắt trượt của dao 65

- Hình 4.1 Bộ phận dao cắt 68

- Hinh 4.2 Lưỡi dao 68

- Hình 4.3 Máy thu hoạch mía tại Công ty mía đường Lam Sơn 70

- Hình 4.4 ảnh hưởng của vận tốc dao cắt đến độ phẳng gốc cắt 72

- Hình 4.5 ảnh hưởng của góc nghiêng đĩa dao tới độ phẳng của gốc cắt 74

- Hình 4.6 ảnh hưởng của chiều dày lưỡi dao đến độ phẳng gốc cắt 75

- Hình 4.7 ảnh hưởng của góc mài sắc lưỡi cắt đến độ phẳng của gốc cắt 76

- Hình 4.8 ảnh hưởng của vận tốc máy đến chiều cao gốc cắt 77

Danh mục bảng trong luận văn

Trang

- Bảng 1.1 Tổng hợp chung về sản xuất mía đường trong những năm gần đây

4

- Bảng 1.2 Phân bố vùng mía trên cả nước 4

- Bảng 1.3 Một số thông số kỹ thuật của dao đĩa 14

- Bảng 1.4 Thông số có bản của máy chặt mía rải hàng CMRH-0,1 20

- Bảng 2.1 Đặc điểm ruộng và cây mía khi thu hoạch 33

- Bảng 2.2 Số liệu thí nghiệm xác định phạm vi uốn đàn hồi của thân cây mía 36

- Bảng 2.3 Số liệu xác định Môđul đàn hồi uốn cây mía ở các đường kính khác nhau 37

- Bảng 2.4 Giá trị Môđul đàn hồi uốn ở cây mía ở các vị trí khác nhau theo chiều cao cây mía 38

- Bảng 2.5 Giá trị lực nén PK trước khi vỡ giập cây mía ở các vị trí khác nhau 41

- Bảng 2.6 Khảo sát chất lượng gốc mía sau khi cắt 49

- Bảng 2.7 Các thông số, chỉ tiêu và phương pháp xác định 50

- Bảng 2.8 Các chương trình máy tính sử dụng và xử lý số liệu thí nghiệm 52

- Bảng 4.1 Khả năng thay đổi các thông số trên máy thí nghiệm 69

- Bảng 4.2 Số liệu thí nghiệm: ảnh hưởng của vận tốc đĩa dao x1 đén độ phẳng của gốc mía 72

- Bảng 4.3 Số liệu thí nghiệm: Góc nghiêng đĩa dao x2 ảnh hưởng đến chất lượng cắt gốc y1 73

- Bảng 4.4 Số liệu thí nghiệm: Chiều dày lưỡi dao x3 ảnh hưởng đến độ phẳng gốc cắt y1 74

- Bảng 4.5 Số liệu thí nghiệm: Góc mài sắc lưỡi cắt x4 ảnh hưởng đến độ phẳng gốc cắt y1 75

- Bảng 4.6 Số liệu thí nghiệm: Vận tốc liên hợp máy x5 ảnh hưởng đến chiều cao của gốc cắt y2 85

- Bảng 4.7 Bảng thông số kỹ thuật các bộ phận máy chặt mía rải hàng 78

- Bảng 4.8 Chi phí biến đổi cho 1 ha mía thu hoạch bằng máy 80

- B¶ng 4.9 B¶ng tÝnh hiÖu qu¶ kinh tÕ m¸y thu ho¹ch mÝa liªn hîp víi m¸y kÐo 4 b¸nh c«ng suÊt 18-25Hp 84

Ký hiÖu vµ ch÷ viÕt t¾t dïng trong luËn v¨n

hc ChiÒu cao tù nhiªn cña c©y mÝa cm

c

N Năng suất thuần tuý ha/h

qm Sản lượng mía trên 1 đơn vị diện tích kg/m 2

Gm Số lượng cây mía được cắt trên hàng mía thí nghiệm Cây

Gs Số lượng cây mía không được cắt trên hàng mía thí nghiệm Cây

Gst Số lượng gốc mía bị cắt xơ tước trên hàng mía thí nghiệm Cây

β Góc đặt nghiêng của đĩa dao so với mặt phẳng nằm ngang độ

Lêi më ®ÇuLêi më ®Çu

Mía là cây công nghiệp ngắn ngày có hiệu quả kinh tế cao, dễ trồng, dễ thu hoạch và chế biến Ở nước ta mía là nguyên liệu của ngành công nghiệp sản xuất ñường, và là nguyên liệu cho một số ngành công nghiệp giấy, hoá dược khác ðể ñáp ứng nhu cầu về ñường, những năm gần ñây cây mía ñã ñược phát triển ở nhiều vùng trong cả nước, góp phần xoá ñói giảm nghèo ở nông thôn vùng sâu, vùng xa

Hiện nay trong sản xuất mía, cơ giới hoá các khâu chưa ñồng bộ, chỉ có một

số vùng trồng mía tập trung ñược cơ giới hoá canh tác tương ñối khá ở các khâu làm ñất, còn các khâu thu hoạch như cắt gốc, làm sạch lá, cắt ngọn, bó cây, gom ñống, chất lên xe hoàn toàn bằng lao ñộng thủ công với các công cụ chủ yếu là dao, cuốc bàn Năng suất lao ñộng rất thấp, cuờng ñộ lao ñộng cao, tổn thất còn nhiều…

Trong những năm qua, nhờ có giá trị kinh tế cao nên diện tích và sản lượng mía ñã tăng ñáng kể Theo số liệu thống kê diện tích trồng mía cả nước cao nhất vào thời ñiểm vụ mía năm 1999, ñạt gần 344,2 nghìn ha và sản lượng mía ñạt cao nhất 17,4 triệu tấn năm 2007 Diện tích trồng mía ñược phân bố rộng khắp trên bảy vùng kinh tế nông nghiệp, và ñã hình thành các vùng sản suất nguyên liệu tập trung cung cấp cho 43 nhà máy ñường trên cả nuớc

Hiện nay chi phí ñể thu hoạch mía trung bình hơn 2.200.000ñ/ha, và 1 ha mía cần 60÷65 công lao ñộng Tại các vùng sản suất mía nguyên liệu, vấn ñề nhân công lao ñộng ñang rất bức xúc, ñòi hỏi khâu thu hoạch phải ñược cơ giới hoá

ðể ñóng góp thiết thực vào việc cơ giới hóa sản xuất mía, ñược sự ñồng ý của khoa Cơ ñiện, Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội và Viện Cơ ñiện Nông

nghiệp và công nghệ sau thu hoạch, chúng tôi tiến hành ñề tài: “Nghiên cứu ảnh

hưởng của một số thông số và chế ñộ làm việc của dao ñĩa ñến chất lượng cắt gốc mía của máy chặt mía rải hàng liên hợp với máy kéo 4 bánh cỡ 18-25Hp

nhằm góp phần tạo ra mẫu máy thu hoạch mới làm việc ổn ñịnh, ñảm bảo chất lượng cắt gốc mía và phù hợp với thực tế của ngành mía ñường ở Việt Nam theo hướng tập trung, quy mô công nghiệp, máy phải ñạt ñược các chỉ tiêu sau:

Liên hợp thu hoạch mía sử dụng máy kéo 4 bánh, thực hiện cắt gốc, rải hàng, có thể thu hoạch ñược mía ñổ, có khả năng làm việc trên ñất dốc <60

- Năng suất máy thu hoạch mía: 0,1÷0,15ha/h

1.1.1 Tình hình sản xuất mía đường trên thế giới

Diện tích trồng mía trên thế giới rất lớn (khoảng 16,8 triệu ha) nhưng phân

bố không đều Trên 95 % diện tích trồng mía tập trung ở châu á-Thái Bình Dương, còn các nước khác thuộc các châu Âu, Châu Phi, Châu mỹ chỉ chiếm khoảng 5% Khoảng 20 nước trồng nhiều mía, trong đó có 10 nước diện tích trồng lớn như Trung Quốc -1,06 triệu ha, ấn độ - 3,43 triệu ha, Pakistan - 0,85 triệu ha, Thái Lan - 0,68 triệu ha, Ôxtrâylia - 0,38 triệu ha, Inđônêxia - 0,36 triệu

ha, Philippin - 0,31 triệu ha, Việt nam - 0,271 triệu ha

Những nước có năng suất mía cao là Ôxtrâylia - 83 tấn/ha, Inđônêxia - 82 tấn/ha, Philippin -78,8 tấn /ha, Nhật Bản -71,6 tấn /ha, Papua New Ginê-69,3 tấn/ha Trong khi đó có những nước năng suất mía còn thấp như Butan -30 tấn/ha, NêPan - 31 tấn/ha, Srilanka -35,8 tấn/ha, Việt nam - 42,2 tấn/ha

1.1.2 Tình hình sản xuất mía đường ở Việt Nam

Sản xuất mía đường ở nước ta có từ lâu đời nhưng chỉ mới bắt đầu phát triển vào cuối thập kỷ 80 và cho đến năm 1998 Việt Nam vẫn là nước nhập khẩu đường Vào năm 1994, cả nước sản xuất được khoảng 300.000 tấn đường (gần 100.000 tấn đường công nghiệp còn lại là đường thủ công) và phải nhập khẩu 124.000 tấn nữa mới đủ tiêu dùng Tháng 10/1994 Thủ tướng Chính phủ đG thông qua chương trình mía

đường và đề ra mục tiêu sản xuất đạt 1 triệu tấn đường vào năm 2000 để cung cấp đủ cho nhu cầu tiêu dùng trong nước Từ khi thực hiện chương trình 1 triệu tấn đường vào năm 2000, ngành công nghiệp mía đường Việt nam đG có những bước tăng

trưởng rất nhanh Năm 2009, ngành mía đường đG đạt mục tiêu sản xuất 15 triệu tấn

đường, đáp ứng đủ nhu cầu tiêu dùng trong nước Tổng hợp tình hình sản xuất mía

đường được trình bày trong bảng 1.1

Bảng 1.1 Tổng hợp chung về sản xuất mía đường trong những năm gần đây (2004-2009)

Năng suất bình quân, (T/ha)

Tổng sản lượng mía (1.000 T)

Sản lượng mía ép CN (1.000T)

Đông Nam

bộ

ĐBSCL

Nguồn: Báo cáo đánh giá về năng lực công nghệ và thực trạng chế

biến của ngành mía đường 2010 - Tổng cục thống kê

Các vùng mía đường trên đảm bảo cung cấp nguyên liệu cho 43 nhà máy hoạt động, được phân bố trên cả nước

Việc cung cấp mía nguyên liệu cho các nhà máy ngày càng tốt hơn, vụ sản xuất 2008-2009 sản lượng mía ép công nghiệp đạt 11,6 triệu tấn (bình quân các nhà máy trong cả nước đạt 93,0% công suất) Tuy vậy, việc phát triển vùng

nguyên liệu của các nhà máy vẫn không đồng đều, nhiều nhà máy vẫn trong tình trạng thiếu nguyên liệu

1.1.3 Nhu cầu về cơ giới hoá thu hoạch mía ở nước ta

Trồng mía là một nghề nặng nhọc, tốn nhiều lao động trong đó khâu thu hoạch mía tốn nhiều công lao động nhất và với cường độ lao động cao Nội dung việc thu hoạch nguyên liệu cho sản xuất đường gồm 3 nhóm công việc là: thu hoạch trên đồng (gồm các công đoạn cắt gốc, cắt ngọn, róc lá làm sạch, gom bó…) vận chuyển và bốc dỡ trên sân nhà máy Riêng các công đoạn thu hoạch mía trên đồng là nặng nhọc và tốn nhiều lao động do đặc điểm của cây mía và điều kiện khi thu hoạch khó khăn hơn mang tính đặc thù

Điều kiện khí hậu, môi trường khi thu hoạch không thuận lợi cho lao động thủ công Mùa vụ thu hoạch thường vào mùa khô nắng nóng, cây mía thường cao trên 3 mét, nhiều lá khô, bụi bẩn và côn trùng tụ bám trên thân, lá mía

Cường độ lao động khi thu hoạch mía khá cao vì phải thực hiện nhiều động tác mạnh như cắt gốc, róc lá, cắt ngọn, cắt thành khúc… Người lao động luôn phải thay đổi các tư thế làm việc và thực hiện nhiều thao tác đứng cuối lom khom không thoải mái Công việc lặp lại với tần suất lớn, kéo dài gây nên mệt mỏi Thời gian thu hoạch lại kéo dài trong 3ữ4 tháng/vụ, vì vậy tốn nhiều công lao

động hơn so với thu hoạch các cây lương thực khác như lúa, ngô…

Lao động thủ công có năng suất thấp và mùa vụ trùng với thời vụ thu hoạch lúa và một số cây trồng khác nên tại thời điểm thu hoạch thường xảy ra tình trạng thiếu lao động nên chi phí lao động cho khâu thu hoạch mía cao

1.2 Công nghệ và phương pháp thu hoạch mía

1.2.1 Công nghệ thu hoạch mía

Mía là nguyên liệu để sản xuất đuờng, có thời gian sinh truởng từ khi mọc chồi đến khi phát triển thành cây để thu hoạch kéo dài 12ữ14 tháng Khi thu

hoạch là thu phần thân cây mía Từ truớc đến nay trên thế giới áp dụng 2 công nghệ trong thu hoạch:

- Công nghệ thu hoạch để nguyên cây

Công nghệ thu hoạch này thực hiện các công đoạn cắt ngọn; cắt gốc; làm sạch lá; bốc xếp (để nguyên cây dài) lên phương tiện vận chuyển chở về nhà máy Công nghệ này cho phép thời gian bảo quản lưu cây trước chế biến dài hơn (48 giờ) so với mía cắt đoạn Chất lượng mía cây nguyên liệu thường cao hơn và

tỷ lệ hao hụt mía cũng thấp hơn so với công nghệ thu hoạch mía cắt đoạn Đầu tư ban đầu không lớn

- Công nghệ thu hoạch cắt cây thành đoạn

Công nghệ này thực hiện các công đoạn cắt ngọn; cắt gốc; cắt cây mía thành đoạn; làm sạch lá; bốc xếp lên xe và chuyên chở về nhà máy Công nghệ này có ưu điểm là giải phóng được nhiều công lao động, thu hoạch nhanh, gọn, năng suất cao nhưng đòi hỏi tính đồng bộ nghiêm ngặt và chất lượng cao của hệ thống vận chuyển, đường giao thông, thời gian lưu trữ mía không quá 24h, đầu tư ban đầu rất lớn

1.2.2 Các phương pháp thu hoạch mía

Đồng thời với các công nghệ thu hoạch trên là song song tồn tại hai phương pháp thu hoạch một giai đoạn và nhiều giai đoạn Việc áp dụng công nghệ và phương pháp nào tuỳ thuộc vào yếu tố đồng ruộng, nhân công lao động trong nông nghiệp, trình độ công nghiệp chế tạo máy phục vụ nông nghiệp và tập quán canh tác ở mỗi nơi, mỗi vùng, mỗi nước

- Phương pháp thu hoạch nhiều giai đoạn

Phương pháp thu hoạch này thực hiện các công đoạn bằng các máy riêng biệt, nghĩa là ứng với mỗi công đoạn có các công cụ và máy công tác riêng rẽ, hoạt động độc lập Phương pháp này có thể thực hiện bằng lao động thủ công hoặc có thể thực hiện bằng máy Nhược điểm của phương pháp thu hoạch này là phải tiến hành thu hoạch mía theo nhiều công đoạn nên:

- Tỉ lệ tổn thất qua các công đoạn cắt gốc, làm sạch lá, cắt ngọn, gom, vận chuyển cao;

- Năng suất các máy thực hiện từng công đoạn thấp;

- Tốc độ thu hoạch chậm, chi phí lao động vẫn còn chiếm tỷ lệ cao;

ở nước ta từ trước đến nay áp dụng phương pháp thu hoạch này bằng lao

động và công cụ thủ công Về lâu dài phương pháp này còn tiếp tục tồn tại, bởi

nó có các ưu điểm sau đây:

- Sử dụng được lao động thủ công vào các khâu riêng rẽ, vốn đầu tư các máy cho từng công đoạn ban đầu không lớn

- Các máy gọn nhẹ, dễ cơ động, thích hợp với các quy mô và điều kiện thu hoạch khác nhau

- Phương pháp thu hoạch một giai đoạn

Phương pháp thu hoạch một giai đoạn là phương pháp toàn bộ các khâu thu hoạch được thực hiện bằng máy liên hợp thu hoạch Khi làm việc, đồng thời cùng một lúc máy thực hiện các công việc sau:

- Cắt ngọn;

- Cắt gốc;

- Chuyển cây, cắt đoạn và làm sạch lá;

- Thu gom mía vào thùng chứa hoặc chuyển sang xe vận chuyển đi song hành

Đối với loại máy liên hợp thu hoạch (THLH) để nguyên cây, máy thực hiện gom cây vào thùng chứa, định lượng và xả đống trên đồng theo chu kỳ Công

đoạn sau có máy chuyên dùng bốc xếp gom cây lên phương tiện vận chuyển Phương pháp thu hoạch này có ưu điểm cho năng suất cao, giảm được lượng tổn thất mía, rút ngắn được thời gian thu hoạch, giảm được nhiều công lao động

Nhược điểm của phương pháp này là: Máy thu hoạch cồng kềnh, nhiều bộ phận phức tạp nên yêu cầu kỹ thuật sử dụng cao, giá máy cao, không phù hợp với ruộng hẹp và nền yếu

Cây mía có tỷ lệ lá tương đối lớn, thường không được bóc kể từ khi mọc chồi đến khi thu hoạch nên rất rườm rà Tình trạng này gây rất nhiều khó khăn cho quá trình thu hoạch bằng cơ giới, hạn chế năng suất làm việc của máy

1.3 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng các máy thu hoạch mía trên thế giới

Trên thế giới, quá trình nghiên cứu các loại máy thu hoạch mía được tiến hành từ những năm 30 của thế kỷ trước, đG có nhiều mẫu máy từ giản đơn đến hiện đại được nghiên cứu ứng dụng trong sản xuất

Theo số liệu thông tin, chỉ tính từ sáng chế được đăng ký bảo hộ đầu tiên năm

1969 đến 2008 toàn thế giới có khoảng 170 sáng chế kỹ thuật về máy thu hoạch mía Mỗi sáng chế này liên quan tới giải pháp kỹ thuật mới, cải tiến một hoặc nhiều bộ phận trên máy thu hoạch mía Có tới 14 nước có sáng chế được công nhận Trong đó đi đầu là úc, Mỹ, Đức Các phát minh sáng chế tập trung vào cải tiến các bộ phận sau:

- Gom dựng, tiếp nhận cây ở phía trước máy;

đoạn ngắn

1.3.1 Máy sử dụng trong công nghệ thu hoạch để nguyên cây

Nhóm này bao gồm các máy thực hiện từng khâu riêng rẽ hoặc liên hợp,

thực hiện các khâu: cắt gốc; bóc lá; cắt ngọn; gom bó; bốc xếp lên moóc Trong nhóm này gồm các loại máy có năng suất khác nhau, nguồn động lực sử dụng, nguyên lý làm việc và kết cấu cũng khác nhau:

1) - Máy chặt mía cỡ nhỏ sử dụng nguồn động lực máy kéo nhỏ 2 bánh

(hình 1.1) được Nhật bản và Trung Quốc áp dụng trong công nghệ thu hoạch mía

để nguyên cây, theo phương pháp nhiều giai đoạn, nguồn động lực là máy kéo nhỏ 2 bánh công suất 10ữ12Hp

Hình 1.1 Máy cắt mía cỡ nhỏ NB -12 liên hợp với máy kéo 2 bánh

của Nhật Bản Tác dụng của máy: cắt gốc một luống mía, không cắt ngọn, chuyển rải cây sang luống bên cạnh

Cấu tạo máy: Có các bộ phận chính: gồm xích gom giữ cây, dao đĩa cắt gốc, xích kẹp chuyển cây sang ngang, phía trên có các thanh tựa đỡ cây

Máy được lắp phía trước máy kéo 2 bánh, có bánh tựa mặt đồng Người sử dụng lái máy cầm tay đi theo phía sau Máy thực hiện công việc cắt gốc; chuyển cây ở trạng thái đứng sang ngang và rải trên đồng

Hạn chế của máy:

- Năng suất máy thấp (0,05ha/h);

- Chất lượng gốc mía sau khi cắt bị vỡ, dập nhiều;

- Khi thay đổi vận tốc dao cắt thì máy bị rung rất nhiều ;

- Không thu hoạch hoạch được mía đổ;

- Người làm việc đi theo sau máy rất vất vả;

- Không có khả năng tăng năng suất do hạn chế bởi vận tốc nguời đi

2) Máy cắt mía cỡ vừa NB-15T của Nhật (hình 1.2), áp dụng trong công

nghệ để nguyên cây thu hoạch mía theo phương pháp nhiều giai đoạn, nguồn

động lực là máy kéo 4 bánh công suất 45 Hp

Hình 1.2 Máy cắt mía rải hàng liên hợp với máy kéo 4 bánh NB-15T Tác dụng của máy: Cắt gốc 1 luống mía, không làm sạch lá, xếp rải cây sang luống bên cạnh

Máy có cấu tạo bao gồm các bộ phận chính: vít xoắn nâng cây; xích vơ gom và giữ cây gắn vấu; dao cắt gốc dạng đĩa; xích ngang kẹp giữ cây và rải hàng sang bên cạnh Phía trên xích có các thanh tựa cây Máy được treo phía sau máy kéo, không có dao cắt ngọn

Hạn chế của máy:

- Năng suất máy rất thấp (0.07ha/h);

- Bộ phận dao cắt gốc không thay đổi được góc nghiêng, không thay đổi

được chiều cao của dao

- Gốc mía cắt ít bị vỡ dập, nhưng vì đĩa dao lớn nên mất nhiều chi phí năng lượng cho bộ phận cắt

- Tuy đG có trang bị vít nâng cây nhưng khả năng thu hoạch mía đổ còn rất hạn chế (trang bị một vít xoắn phía bên trái);

3) Máy thu hoạch mía liên hợp với máy kéo 4 bánh của Thái Lan ((hình

1.3)

Máy Super Cane Cuter K-80-200HP do công ty KMT Ltd chế tạo, được liên hợp với máy kéo 4 bánh, áp dụng trong công nghệ thu hoạch để nguyên cây, theo phương pháp nhiều giai đoạn, nguồn động lực là máy kéo 4 bánh công suất 65

hp, năng suất làm việc máy trung bình (0,16 ha/h)

Tác dụng của máy: cắt ngọn, cắt gốc, chuyển cây đứng gom vào thùng chứa

và định kỳ xả đống trên đồng

Các bộ phận làm việc của máy bao gồm: dao đĩa cắt ngọn, dao đĩa cắt gốc,

bộ phận chuyển cây mía đứng dùng xích kẹp và thùng gom chứa cây Các bộ phận làm việc này đều sử dụng truyền động bằng động cơ thuỷ lực

Hạn chế của máy:

- Không thu hoạch được mía đổ;

- Tuy có thêm dao cắt ngọn nhưng chất lượng cắt chưa tốt: cắt còn sót ngọn

và chiều cao cắt khó điều chỉnh nên tỷ lệ hao hụt cao;

- Bộ phận dao cắt gốc hay bị kẹt do lá mía khô, lưỡi dao cắt gốc hay bị mòn,

tỷ lệ gốc mía sau khi cắt bị vỡ dập cao dẫn đến góc mía không nảy mầm khi lưu gốc cho vụ sau

- Máy được bố trí lệch bên nên hạn chế khả năng quan sát và điều khiển

máy trong quá trình làm việc của người lái

Hình 1.3 Máy thu hoạch mía Thái Lan Super Cane Cuter K-80

1.3.2 Nghiên cứu về bộ phận làm việc của dao thu hoạch mía

Cây mía trong thời vụ thu hoạch có trạng thái đứng cây hoặc nghiêng đổ,

đan cài vào nhau, mật độ cây và sự phân tán của các cây trong khóm mía không

đồng đều, một khối lượng lớn lá mía không được bóc ảnh hưởng đến quá trình cắt gốc của dao Để thực hiện công việc cắt gốc, thì dao cắt cần có các bộ phận làm việc chính bao gồm: bộ phận truyền chuyển động cho dao, đĩa lắp dao, lưỡi dao và các phần phụ trợ khác Các bộ phận này thực hiện chức năng chính của công đoạn cắt gốc mía Chúng có thể kết hợp với nhau theo nhiều phương án, tạo thành các kiểu cắt gốc khác nhau Các bộ phận khác cũng đG được nghiên cứu cải tiến khá công phu, mà trước hết là cơ cấu tiếp nhận và sử lý trạng thái cây như: xích kẹp nâng cây phía, trước vít nâng cây…

Trong điều kiện giới hạn của đề tài, chúng tôi chỉ nghiên cứu sâu đến bộ phận dao cắt gốc mía

1.3.3.Kết quả nghiên cứu bộ phận cắt gốc mía

a Cắt gốc mía theo dạng thủ công:

Hình 1.4: Các loại dao cắt gốc mía thủ công

Dụng cụ chặt phổ biến hiện nay là dao chuyên dùng (dao quắm, dao chuôi dài) nên khó chặt sát gốc Một số nơi đang ứng dụng loại cuốc bàn nhỏ để chặt ngầm, cũng có nơi còn dùng đến xẻng để bạt gốc mía Cắt gôc mía theo phương pháp thủ công này năng suất rất thấp, tỷ lệ hao hụt là rất cao, cắt còn sót nhiều, không thuận lợi khi xử lý các phần khác của cây mía, mất nhiều công lao động, người nông dân luôn phải làm việc trong tư thế khom nguời, dẫn đến mệt mỏi, gốc mía cắt không đều

b Cắt gốc mía bằng máy móc

Trên LHTH mía thiết bị cắt gốc có dạng đĩa quay gắn dao Chất lượng cắt cây phụ thuộc vào nhiều yếu tố: dạng thiết bị và các dao gắn trên đó, góc nghiêng dao, độ sắc của lưỡi, tốc độ cắt, đường kính đĩa dao Chất lượng cắt đánh giá theo tình trạng nhát cắt trên gốc mía và tỷ lệ vỡ dập Để có cơ sở thiết kế hàng loạt LHTH mía, từ những năm 50, 60 các nhà khoa học thế giới đG nghiên cứu khá kỹ bộ phận này, đưa ra những thông số tính toán và thiết kế rất cơ bản Theo tài liệu của Liên Xô trong bảng 1.3 trình bày tóm tắt một số kết quả nghiên cứu

đó với vận tốc tiến của máy v = 0,95ữ1,0 m/s, và góc nghiêng γ = 100

Bảng 1.3 Một số thông số kỹ thuật của đĩa dao

Lưỡi dao dạng a, dạng lưỡi dao tam giác có góc vát từ 60 - 700 , góc mài sắc của lưỡi dao là 10 - 250 tạo nên nhát cắt có nhiều vết nứt và bị tước Nhát cắt ngọt chỉ chiếm 5ữ22%, nứt 40%, còn lại bị xé tước Các nhát cắt thường bị chập 2, 3 lần, tạo nhiều bậc

Dao dạng b, dạng lưỡi dao hình thang, có góc mài sắc tăng hơn so với dạng

a Chất lượng gốc cắt được tăng lên nếu tăng vận tốc dao

Tốt nhất là dao dạng c Với vận tốc cắt 30m/s thì hơn 50% vết cắt có chất

Các lưỡi dao nên bắt vào mặt dưới của đĩa, mài vát cạnh trên Tốc độ tiến của máy từ 0,5ữ1,5m/s không ảnh hưởng đến chất lượng chặt mía

Đường kính đĩa dao tuỳ thuộc vào số lượng đĩa ở bộ phận cắt gốc Nếu dùng

1 đĩa, thì đường kính đĩa phải lớn Ngược lại, nếu dùng 2 đĩa thì đường kính đĩa

có thể thu nhỏ Đường kính đĩa còn tuỳ thuộc vào bề rộng hàng (bụi) mía Thường người ta chọn đường kính 600 ữ1200 mm cho loại 1 đĩa, 500ữ700 mm cho loại 2 đĩa (tính tới đỉnh mũi dao cắt)

Các kết quả nghiên cứu bộ phận cắt gốc trước đây cho thấy sự đa dạng của các loại đĩa cắt có hình dáng, kiểu lưỡi và cách gá dao trên đĩa khác nhau Các loại đĩa dao này cũng được dùng để cắt các loại cây khác tương tự

Ngày nay ở các LHTH năng suất cao người ta dùng cơ cấu cắt 2 đĩa, trên đó

lắp dao hình chữ nhật, giống dạng c ở bảng 1.4 Một số cải tiến khác được tiến

hành nhằm nâng cao khả năng điều chỉnh đĩa dao theo góc nghiêng, chiều cao cắt gốc Sự ùn tắc lá mía ở đĩa dao cắt gốc cũng được lưu ý, có hướng nghiên cứu giải quyết Thu hoạch mía xanh ngày càng được khuyến khích, lá mía không

được đốt trước, nên còn lại rất nhiều Ngay tiếp sau đĩa dao cắt gốc là các ru lô

đầu tiên của hệ thống làm sạch Chúng cào lá, rút cây và thường gây ra hiện tượng lá cuốn trục các đĩa dao, nhất là các LHTH năng suất cao Một trong những giải pháp có hiệu quả là sáng kiến cải tiến bộ phận chặt gốc với sự bổ sung dao đánh tơi lá, xả xuống đất

Hình 1.5 Các loại lưỡi dao cắt cây mía

1.4 Hiện trạng thu hoạch mía và Tình hình nghiên cứu ứng dụng máy thu hoạch mía ở nước ta

1.4.1 Hiện trạng thu hoạch mía ở nước hiện nay

Mía là nguyên liệu cho ngành đường Thu hoạch là công việc đưa cây mía trên đồng về đến sân nhà máy, bao gồm các khâu: chặt gốc; chặt ngọn; róc lá làm sạch; gom bó; bốc xếp lên phương tiện chuyên chở Các công đoạn này tuy tương

đối độc lập, nhưng lại có quan hệ mật thiết với nhau, cần được phối hợp để nâng cao hiệu quả sản xuất

Hiện nay thu hoạch mía ở nước ta trừ khâu vận chuyển còn loại tất cả các công đoạn khác đều thực hiện bằng lao động thủ công với các công cụ thô sơ như dao, cuốc Cách thức thu hoạch tuỳ từng nơi mà có sự thay đổi ít nhiều nhưng nói chung đều thực hiện bằng lao động thủ công

Khi thu hoạch, cây mía cần phải được xử lý từ gốc tới ngọn Chặt phải sát gốc để tận thu sản phẩm Dụng cụ chặt phổ biến hiện nay là dao chuyên dùng (dao quắm, dao chuôi dài) nên khó chặt sát gốc Một số nơi đang ứng dụng loại

cuốc bàn nhỏ để chặt ngầm, nhưng năng suất thu hoạch rất thấp, không thuận lợi khi xử lý các phần khác của cây mía

Bốc xếp, vận chuyển bằng lao động thủ công kết hợp xe vận tải

Vận chuyển là khâu có thiết bị đa dạng nhất Từ phương tiện thô sơ như xe trâu bò kéo, đến ô tô tải thùng lớn

Xe trâu bò kéo chủ yếu sử dụng ở các địa bàn miền núi, vùng sâu, xa, hoặc

để chở mía cho các lò đường thủ công, chở mía nội đồng Tại các vùng mía tập trung, phương tiện chuyên chở chủ yếu là các moóc máy kéo 4 bánh, xe ô tô thùng lớn không tự đổ

Tuỳ theo loại phương tiện, nông dân tổ chức bốc xếp mía khác nhau

Thông thường nhóm bốc xếp có từ 5ữ7 người Có 2ữ3 người đứng trên moóc hoặc thùng xe, nhận mía do người ở dưới đưa lên, dùng dao chặt đứt dây buộc các bó mía, xếp và chèn mía, chặt đứt các cây cong Với cách xếp này thể tích xếp mía dài và cao hơn đáng kể kích thước của thùng và moóc

Tại các nhà máy đường xây dựng trước đây, chỉ có thiết bị tiếp nhận mía cây ở các nhà máy đường xây dựng sau này, các thiết bị bốc dỡ có thể tiếp nhận cả mía cây và mía cắt đoạn

1.4.2 Tình hình nghiên cứu máy thu hoạch mía trong nước

Trước nhu cầu về cơ giới hỳa thu hoạch mớa ủang ngày càng gia tăng, cỏc ủơn

vị sản xuất và nghiờn cứu trong nước ủó xỳc tiến nhiều hoạt ủộng nghiờn cứu, khảo nghiệm, kết hợp tham khảo cỏc mẫu mỏy của nước ngoài ủể chọn lựa mẫu mỏy thu hoạch phự hợp với ủiều kiện sản xuất trong nước

Từ năm 2002-2005 Viện Cơ ủiện nụng nghiệp và Cụng nghệ sau thu hoạch (CðNN&CNSTH) ủó thiết kế chế tạo mỏy thu hoạch mớa tự hành cỡ trung THM-0,3 (hỡnh 1.6) ðõy là mẫu mỏy thu hoạch mớa tự hành ủầu tiờn do Việt Nam tự nghiờn cứu thiết kế

Hình 1.6: Máy thu hoạch mía THM-0,3

Máy thu hoạch mía tự hành với hệ di ñộng xích cao su, có hệ thống vít gom nâng cây ñổ và gom cây, bộ phận chặt cây 2 ñĩa, hệ thống lô uốn và lô rút cây rải trên ñồng, truyền ñộng cho dao cắt và vít nâng cây bằng ñộng cơ thủy lực Máy có nguyên lý làm việc tiên tiến, ñạt các chỉ tiêu yêu cầu ñề ra: thu hoạch ñược mía ñổ,

ñộ cắt sót <3%, năng suất thuần tuý ñạt 0,29 ha/h, năng suất thực tế 0,2ha/h; giảm chi phí so với phương pháp thu hoạch thủ công 15-20% Máy ñã ñược ứng dụng thử nghiệm tại Nông trường Hà Trung Thanh Hoá

Loại máy này về cơ bản có nguyên lý làm việc hợp lý tương tự với nguyên lý của các máy thu hoạch mía ở một số nước ñã sử dụng Là mẫu máy ñầu tiên tự nghiên cứu thiết kế trong nước nên còn có những hạn chế như năng suất thực tế chưa cao, máy chưa thực hiện ñược cùng một lúc chặt ngọn, làm sạch lá, chất lượng chặt gốc chưa cao, gốc mía bị xơ tước nhiều, nên cần ñược tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện

Trong khuôn khổ chương trình cơ giới hoá ngành mía ñường(CGHNMð) của

Tp Hồ Chí Minh, vừa qua Công ty Tư vấn và ðầu tư kỹ thuật cơ ñiện (Bộ NN&PTNT) ñã chế tạo máy thu hoạch mía liên hợp với máy kéo 4 bánh trên cơ

sở cải tiến mẫu máy K-80 của Thái Lan Máy có bộ phận cắt ngọn cây mía phía trên, cắt gốc phía dưới bằng hệ thống ñiều khiển thủy lực Cắt ñến ñâu, máy rải nguyên cây mía thành từng ñống ñể công nhân bó lại và chuyển về nhà máy chế biến Máy thu hoạch ñược mía chưa róc lá, ñã róc lá hay ñốt lá Máy có các tính năng kỹ thuật sau (hình 1.7):

Hình 1.7 Máy chặt mía rải hàng K-80

 Năng suất thu hoạch: 0.3-0.35 ha/h

 Liên hợp máy kéo công suất: 80-100 hp

 Truyền ñộng bằng trục thu PTO: 540 v/p

 ðường kính dao cắt gốc: 800 mm

 Số lượng dao cắt gốc: 4 dao

 Hệ thống tải xích: xích tải ñôi

 Quy cách sản phẩm tạo ra: mía ñược chặt và xếp ñống hoặc thành hàng

Hạn chế của bộ phận dao cắt là: Chi phí năng lượng cho bộ phận dao lớn vì

ñường kính ñĩa dao lớn, lưỡi dao hay bị cùn và mẻ do vật liệu chế tạo dao không ñảm bảo yêu cầu

Năm 2008 ViệnCðNN&CNSTH ñã thiết kế chế tạo máy thu hoạch mía rải hàng cỡ nhỏ liên hợp với máy kéo 2 bánh Bông Sen CMR H-0,1 (hình 1.8) Máy có các ñặc tính kỹ thuật chính sau:

Bảng 1.4 Thông số cơ bản của máy chặt mía rải hàng CMRH-0,1

- Nguồn ñộng lực: Máy kéo 2 bánh Bông Sen

- Năng suất máy trung bình, ha/h: < 0,1

- ðường kính dao (ñỉnh dao), mm: 800

- Số lưỡi dao cắt: 4

- Tỷ lệ nhát cắt ngọt, %: >75

- Bộ phận chuyển cây: Xích ñặc chủng gắn vấu gạt

- Quy cách sản phẩm tạo ra: Mía ñược chặt và rải thành hàng trên

Sử dụng máy CMRH-0,1 so với thu hoạch hoàn toàn bằng thủ công có thể

giảm ñược 25-30% công lao ñộng thủ công, 10% chi phí

Hạn chế của máy là: CMRH-0,1 liên hợp với máy kéo Bông Sen-12hp nên di

chuyển ñịa bàn chậm, không cơ ñộng, người lái khó ñiều khiển trên ñường mấp

mô, không bằng phẳng Năng suất thấp, bộ phận dao cắt phức tạp, ñộ tin cậy không cao, gốc mía sau khi cắt bị vỡ dập nhiều, chi phí năng lượng cao

1.5 MỘT SỐ NHẬN XÉT VỀ BỘ PHẬN DAO CẮT GỐC MÍA

- Bộ phận dao cắt của các mẫu máy nước ngoài thường ñược áp dụng cho các vùng nguyên liệu lớn, quy mô thửa ruộng nhiều, kích thước máy cồng kềnh, chất lượng gốc cắt bị vỡ, dập nhiều do góc nghiêng của ñĩa dao so với mặt phẳng nằm ngang không ñiều chỉnh một cách linh hoạt dẫn ñến lưỡi dao tiếp xúc với thân cây mía ñột ngột(không có hiện tượng cắt trượt) Nhưng vì ñã có các nhà máy ñường sử dụng dây truyền công nghệ cao nên ñã hạn chế ñược phần nào (Thu hoạch mía xong là ñưa về nhà máy ñể chế biến luôn, vì thế hàm lượng ñường trong cây mía vẫn ñược ñảm bảo)

- Cùng với ñó là Dao cắt hoạt ñộng không ổn ñịnh vì lớp lá mía không ñược bóc dẫn ñến hiện tượng kẹt dao do lá mía quấn vào trục truyền ñộng của dao, chất lượng của lưỡi dao không thực sự tốt vì hay bị cùn và mẻ lưỡi do va phải ñá ngầm, cắt vẫn còn sót do ñường kính ñĩa dao nhỏ không ñủ bao hết vùng phân tán của khóm mía, và một phần là do mía ñổ ngả sang hai bên

- Tỷ lệ nảy mầm ở các vụ sau là thấp vì dao cắt gây vỡ, dập gốc mía, dẫn tới gốc bị thối, chiều cao của dao không thay ñổi linh hoạt ñược dẫn ñến tỷ lệ hao hụt cây mía là khá lớn

ðể khắc phục các nhược ñiểm trên của các mẫu máy nước ngoài, chúng tôi tiến hành nghiên cứu lại các yếu tố trên (góc nghiêng của ñĩa dao, ñường kính ñĩa dao, dạng lưỡi dao, vận tốc dao,…) ñể chọn ra các thông số làm việc phù hợp với ñặc ñiểm ñồng ruộng Việt Nam

có ñộ dốc < 60,ñảm bảo thu hoạch mía nguyên cây ở các trạng thái khác nhau,

kể cả mía ñổ với tỷ lệ cắt sót thấp Máy có năng suất thuần tuý 0,1÷0,15(ha/h),

ñộ sót ≤3(%), giảm ñược khoảng 15÷20(%) chi phí so với phương pháp thu hoạch thủ công hiện nay

2.1.2 Mục tiêu cụ thể:

ðề tài ñặt ra nhiệm vụ trọng tâm “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số

thông số và chế ñộ làm việc của dao cắt ñến chất lượng cắt gốc mía của máy chặt mía rải hàng liên hợp với máy kéo 4 bánh cỡ 18-25 Hp”,

Cụ thể ñề tài tiến hành nghiên cứu một số thông số của dao như sau:

- Vận tốc ñĩa dao, V d, (m/s);

- Chiều dày lưỡi dao B, (mm);

- Góc nghiêng ñĩa dao so với mặt phẳng nằm ngangβ, (0);

- Góc mài sắc của lưỡi dao θ, (0);

2.2 ðỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

ðối tượng nghiên cứu là máy thu hoạch mía rải hàng liên hợp với máy kéo công suất 18-25Hp, cụ thể ñề tài sẽ ñi sâu vào nghiên cứu bộ phận dao cắt gốc mía Sơ ñồ nguyên lý của bộ phận cắt gốc phối hợp với xích nâng cây như sau:

Hình 2.1 Sơ ñồ bố trí các bộ phận làm việc của máy

1 – Xích nâng gom cây,; 2-Dao ñĩa; 3- Xích chuyển cây sang ngang

Khi xích nâng cây phía trước (1) nâng những cây mía bị ñổ, ngả từ hai bên, ñồng thời di chuyển cây mía ñứng thẳng bằng các vấu gạt lắp kẹp trên xích khí ñó bộ phận dao cắt (2) cắt ñứt cây mía, khi cây mía ñã ñược cắt ñứt thì hệ thống xích kẹp cây (3) sẽ kẹp cây ñể di chuyển cây sang một bên, lúc này ñã hoàn thành xong công ñoạn cắt của một cây mía

2.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Các nội dung nghiên cứu cụ thể liên quan ựến ựề tài:

Ớ Nghiên cứu khảo sát ựặc ựiểm nông học gồm (bề rộng khóm mắa, khoảng cách hàng mắa, chiều cao gốc sau khi cắtẦ) và cơ lý tắnh của cây mắa vào thời

vụ thu hoạch Qua ựó ựề xuất chọn phương án thu hoạch, phân tắch ưu nhược ựiểm, ựể xác ựịnh các chế ựộ của dao cắt sao cho phù hợp với ựiều kiện sản xuất

2.3.1 MỘT SỐ đẶC đIỂM NÔNG HỌC CỦA CÂY MÍA

Hiện nay, tại các vùng trồng mắa nguyên liệu phổ biến là các giống mắa tốt

từ nước ngoài như các giống Quế ựường của Trung Quốc, các giống ROC của đài Loan, các giống Co của Ấn độ, các giống R của Pháp, các giống Cp của Mỹ vvẦựã làm phong phú thêm nguồn mẫu giống và tạo ựiều kiện thuận lợi cho việc tuyển chọn giống mắa tốt, ựáp ứng yêu cầu của sản xuất của ngành mắa ựường

2.3.1.1 Kỹ thuật canh tác mắa

Kỹ thuật canh tác mắa bao gồm các khâu làm ựất, trồng và chăm sóc mắa Ở nước ta khâu làm ựất ựang tồn tại dưới nhiều hình thức và sử dụng các công cụ khác nhau Mặc dù mỗi nơi ựều có ựặc thù cụ thể nhưng nhìn chung quy trình làm ựất bằng máy ở nước ta gồm những khâu chắnh sau:

- Dọn mặt ựồng;

Ở các nông trường, rãnh trồng mía ñược rạch sâu từ 25÷30 cm, với khoảng cách từ 0,85 ÷ 1,3m tuỳ theo từng giống mía…khâu tiếp theo là trồng mía Khâu này ở nước ta từ trước ñến nay vẫn thực hiện thủ công, dùng tay rải hom vào rãnh mía theo khoảng cách quy ñịnh hoặc rải cây theo rãnh sau ñó dùng dao chặt thành từng hom ngay trong rãnh, tiếp theo lấp ñất phủ hom mía

Mía là cây trồng ñược lưu gốc, tùy ñiều kiện chăm sóc gốc mía có thể lưu ñược ñến 3÷4 vụ tiếp theo ðối với mía vụ I hàng mía thường không vun nên ñất hai bên cao hơn giữa hàng mía, mặt khác vì mía trồng trong rãnh, năm ñầu gốc mía còn nằm sâu nên cây ít bị ñổ Hàng năm các vụ mía tiếp theo ñược chăm sóc vun luống nên ñất hai bên thấp hơn giữa hàng Mía lưu gốc các vụ sau có ñộ phân tán cây lớn, gốc trồi cao dần nên tỷ lệ cây vụ sau bị ñổ nhiều hơn vụ trước

2.2.1.2 ðặc ñiểm của cây mía trên ñồng khi thu hoạch

Các giống mía tuy khác nhau về ñặc tính nông sinh học nhưng gần giống nhau về một số tính chất cơ lý mà chúng ảnh hưởng ñến quá trình làm việc của dao cắt Do vậy có thể nghiên cứu một số giống mía ñại diện thay vì phải nghiên cứu ñầy ñủ các tính chất cơ

lý của toàn bộ các giống mía

• Mật ñộ phân bố cây mía

Chất lượng và năng suất làm việc của dao cắt phụ thuộc vào mật ñộ và sự phân bố cây mía trên ñồng Mặt khác mức ñộ tập trung hay phân tán các gốc mía

dọc theo luống có ảnh hưởng rõ rệt ñến chất lượng cắt gốc của dao (dao cắt còn sót)

• Trạng thái của cây mía lúc thu hoạch

Mía là cây có khối lượng lớn, thân và lá khá nặng, do vậy dễ bị ñổ ngả khi gió lớn Tỷ lệ hao hụt mía khi thu hoạch phụ thuộc ñáng kể vào trạng thái cây ñứng trên ñồng Tại những nơi mía ñổ bò ra ruộng, lượng thất thoát lúc thu hoạch có thể lên tới 10÷15 % (kể cả khi chặt bằng tay) do ñể sót cây

Vùng mía thí nghiệm Hà Trung Thanh Hoá các giống mía nói chung có thân mọc thẳng Cây mía bị ñổ ngả thường do gió bão gây nên

Tại những nơi có luồng gió lớn ñi qua khi cây mía ñã có lóng cao dễ bị ñổ rạp xuống ñất, sau ñó cây tiếp tục quang hợp ñể phát triển, ngọn mọc thẳng lên, tạo dáng cong chữ L

Hình 2.2 Mía bị ñổ ngã

Trừ những cây ñổ ngả, các thân mía ñổ nghiêng có góc lệch rất khác nhau, phổ biến là 20÷400 Cùng với sự phân tán, không thẳng hàng của các khóm mía, góc nghiêng lớn của thân cây sẽ gây khó khăn nhiều cho các mũi rẽ nâng thân cây

trước khi cây mía ñược dao cắt ñứt (hình 2.2)

Hình 2 3 Mía ñứng cây

Ở ruộng mía ñứng, cây nghiêng theo trạng thái tự nhiên, thân cây tương ñối thẳng, có các góc lệch nhỏ Sẽ rất thuận tiện cho máy làm việc và giảm ñáng kể số lượng cây cắt còn sót (hình 2.3)

• Tình trạng lá mía khi thu hoạch

Qua khảo sát và tham khảo thông tin về các vùng nguyên liệu mía trồng tập trung trên cả nước cho thấy hiện trạng không bóc lá mía là phổ biến Trong suốt quá trình sinh trưởng và phát triển ñến khi thu hoạch lá mía từ gốc ñến ngọn không ñược bóc, nên khối lượng lá khô và lá xanh lưu trên thân cây rất lớn Lượng lá này ñan cài xen lẫn nhau giữa các hàng nên gây rất nhiều khó khăn cho công việc thu hoạch, cản trở gây cuốn trục ở bộ phận dao cắt, gia tăng tải trọng

và có thể gây tắc kẹt ñối với các bộ phận làm việc

Giải pháp ñốt lá mía truớc thu hoạch tuy có tạo thuận lợi cho việc thực hiện thu hoạch mía, dao cắt không bị vướng lá, song có nhược ñiểm là gây chai cứng cho ñất vì ñất mất ñộ ẩm, mất ñi một lượng phân hữu cơ rất lớn, làm giảm năng suất mía trong các vụ sau, ñồng thời làm mất ñi các loại thiên ñịch có lợi cho cây trồng Ngoài ra còn gây ô nhiễm môi truờng…

• ðường kính cây mía lúc thu hoạch

ðể tính toán và thiết kế các bộ phận công tác, xác ñịnh chế ñộ làm việc của dao cắt gốc, có rất nhiều các yếu tố ảnh hưởng, trong ñó có ñường kính cây Mỗi giống mía có ñường kính trung bình ñặc trưng riêng Nhưng trong thực

tế, do các ñiều kiện tự nhiên và canh tác có nhiều biến ñộng, nên sự khác biệt ñường kính cây giữa các giống khác nhau không rõ rệt, thường nằm trong thay ñổi ngẫu nhiên và nhỏ hơn phạm vi biến thiên của cùng một giống nhưng trồng trong các ñiều kiện khác nhau Kết quả ño ñường kính gốc cây ở Nông Trường

Hà Trung Thanh Hoá và tham khảo số liệu khảo sát ở một số ñịa phương khác

ñã chứng minh ñiều ñó Sự khác biệt ñáng kể về ñường kính thường quan sát thấy ở các cây khác vụ, như mía tơ, mía vụ I cây thường to hơn vụ III, không phụ thuộc vào giống Trong một cây, ñường kính thân cũng thay ñổi từ gốc tới ngọn

Hình 2.4 Mía không bóc lá từ gốc tới ngọn