Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP NGUYỄN THỊ HIÊN NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN CÁC THÔNG SỐ HỢP LÝ CỦA LIÊN HỢP MÁY PHAY ĐẤT THỰC HIỆN CƠ GIỚI HOÁ SẢN XUẤT MÍA. ỨNG DỤNG CỤ THỂ CHO TỈNH MIỀN NÚI CAO BẰNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy Mã số: 625204011 Người hướng dẫn khoa học: GS.TSKH. PHẠM VĂN LANG THÁI NGUYÊN, NĂM 2010 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP NGUYỄN THỊ HIÊN NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN CÁC THÔNG SỐ HỢP LÝ CỦA LIÊN HỢP MÁY PHAY ĐẤT THỰC HIỆN CƠ GIỚI HOÁ SẢN XUẤT MÍA. ỨNG DỤNG CỤ THỂ CHO TỈNH MIỀN NÚI CAO BẰNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT THÁI NGUYÊN, NĂM 2010 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 1 MỤC LỤC BẢNG ĐƠN VỊ CÁC ĐẠI LƢỢNG …………………………….…….3 DANH MỤC CÁC BẢNG …………………………… …….………. 4 DANH MỤC CÁC HÌNH ……………………………… …………….5 ĐẶT VẤN ĐỀ 6 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ LÀM ĐẤT CHO VÙNG MÍA Ở VIỆT NAM 8 1.1. Tình hình sản xuất và yêu cầu kỹ thuật đối với máy làm đất trồng mía trên thế giới và Việt Nam 8 1.2. Một số công nghệ làm đất trồng mía tiêu biểu trên thế giới và Việt nam . 13 1.2.1. Một số công nghệ làm đất trồng mía tiêu biểu trên thế giới. 13 1.2.2. Một số công nghệ và máy làm đất trồng mía chủ yếu ở Việt Nam 16 1.2.3. Kết quả nghiên cứu khoa học trong lĩnh vực cơ giới hóa khâu làm đất trồng mía. 28 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN ĐỂ CHỌN DÃY MÁY PHAY PHÙ HỢP VỚI ĐIỀU KIỆN CANH TÁC 32 2.1. Cơ sở của lý thuyết đồng dạng - mô hình - phép phân tích thứ nguyên 32 2.1.1. Ứng dụng lý thuyết đồng dạng và mô hình trong phƣơng pháp nghiên cứu về máy móc dùng nông nghiệp 32 2.1.2. Mô hình, bản chất và các dạng mô hình 33 2.1.3. Chuẩn số đồng dạng 35 2.1.4. Lý thuyết thứ nguyên 35 2.1.5. Nguyên lý của lý thuyết đồng dạng - Định lý đồng dạng 37 2.3.6. Phƣơng pháp xác định chuẩn số đồng dạng 38 2.2. Tính chất cơ lý của đất: 39 2.2.1. Độ cứng của đất (hay còn gọi là hệ số nén thể tích): 40 2.2.2. Lực cản của đất: 41 2.2.3. Lực cản chuyển động của công cụ, máy móc khi tác động vào đất: 42 2.3. Mối quan hệ đất - máy trong khâu phay làm nhỏ đất để trồng mía 48 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2 2.3.1. Nguồn động lực dùng cho máy phay làm đất trồng mía…………………47 2.3.2. Thông số cơ bản ảnh hƣởng tới chất lƣợng làm việc của phay: 54 2.3.3. Kết quả thiết kế phay đất và máy băm gốc mía 61 2.4. Đặc điểm kết cấu máy phay đất 62 CHƢƠNG 3: THỰC NGHIỆM MÁY PHAY ĐẤT TRÊN RUỘNG TRỒNG MÍA TẠI CAO BẰNG 70 3.1. Mục đích 70 3.2. Nội dung thí nghiệm 70 3.2.1. Trình diễn các máy canh tác mía tại huyện Phục Hoà 71 3.2.2. Thiết bị thí nghiệm; 77 3.3. Kết quả thực nghiệm trong điều kiện sản xuất - Phân tích hiệu quả kinh tế của khâu phay đất bằng máy; 82 3.3.1. Xây dựng mô hình thí nghiệm 82 3.3.2. Xây dựng quy trình canh tác mía áp dụng cho mô hình: 83 3.3.3. Đặc điểm ruộng trồng mía: 84 3.3.4. Năng suất liên hợp máy: 84 3.3.5. Hiệu quả kinh tế 85 KẾT LUẬN CHUNG - KIẾN NGHỊ 82 1. Kết luận: 87 2. Kiến nghị: 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO 89 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 3 BẢNG ĐƠN VỊ CÁC ĐẠI LƢỢNG Ký hiệu Chú thích Đơn vị M Khối lƣợng kg L Chiều dài m T Thời gian s P Công suất cần thiết cho phay kW D Đƣờng kính trống phay m B Bề rộng làm việc của phay m v n Tốc độ tịnh tiến của liên hợp máy m/s v Tốc độ chuyển động m/s n Tốc độ quay của trục phay v/ph G Khối lƣợng phay kg h Độ sâu làm đất m W Năng suất lý thuyết ha/h Q Khối lƣợng đất làm đƣợc m 3 P/Q Chi phí năng lƣợng riêng trên đơn vị thể tích đất kWs/m 3 P/B Chi phí năng lƣợng riêng trên đơn vị bề rộng kW/m P/W Chi phí năng lƣợng riêng trên đơn vị diện tích kWh/ha  Tốc độ góc 1/s J  Mô men quán tính của trống phay kg.m 2 k Lực cản riêng của đất N/m 2  Khối lƣợng riêng của đất kg/m 3 g Gia tốc trọng trƣờng m/s 2 F Diện tích mặt cắt đầu đo cm 2 H Độ dịch chuyển của đầu đo cm h cp Chiều cao (hay là tung độ t.bình) của đồ thị khi đo cm C Độ cứng lò xo của thiết bị N/cm Z Số dao trên mặt phẳng dọc  Lực cản cắt đất kG/cm 2 N Lực kéo N  1 , 2 … n Các chuẩn số đồng dạng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 4 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Diện tích, sản lƣợng mía ép và đƣờng vụ 2006-2007 và kế hoạch 2007-2008 9 Bảng 1.2: Bảng tổng hợp diện tích và sản lƣợng mía vụ 2009 – 2010 11 Bảng 1.3: Dự kiến diện tích sản xuất mía vụ 2010 – 2011 12 Bảng 1.4: Kết quả thí nghiệm về độ sâu làm đất ảnh hƣởng tới năng suất mía29 Bảng 2.1: Một số thông số chính của máy kéo Foton FT 324. 53 Bảng 2.2: Các đại lƣợng chính của phay 64 Bảng 3.1: Dãy máy phay cho máy kéo bốn bánh 73 Bảng 3.2: Quy trình canh tác mía áp dụng hệ thống máy canh tác 83 Bảng 3.3: Năng suất các liên hợp máy và chi phí nhiên liệu 84 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 5 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Nhiệt độ trung bình các tháng trong năm 22 Hình 1.2. Số giờ nắng của các tháng trong năm 23 Hình 1.3. Lƣợng mƣa trung bình các tháng trong năm 24 Hình 1.4. Độ ẩm trung bình các tháng trong năm 24 Hình 2.1 Độ cứng của đất p (kg/cm 2 ) phụ thuộc vào độ ẩm W% 46 Hình 2.2 Quan hệ giữa lực cản riêng của đất khi cày k 0 (kg/cm 2 ) 47 và độ ẩm của đất W% 47 Hình 2.3. Máy kéo 4 bánh Foton FT 324 54 Hình 2.4 Các loại lƣỡi dao phay 55 Hình 2.5. Đƣờng tròn đỉnh tốc độ tuyệt đối 57 Hình 2.6 . Sơ đồ xác định góc đặt dao β và góc đặt dao γ 58 Hình 2.7. Sơ đồ xác định góc đặt dao 59 Hình 2.8. Máy phay đất thiết kế 61 Hình 3.2. Máy cày không lật đang làm việc trên ruộng 73 Hình 3.3. Máy phay đất đang làm việc trên ruộng 74 Hình 3.4 Máy rạch hàng trồng mía đang làm việc trên ruộng 76 Hình 3.6 Chi tiết nối ghép giữa trục thu công suất và sensor 79 Hình 3.7 Chi tiết nối ghép giữa sensor và trục máy phay 80 Hình 3.8. Lắp sensor đo momen lên trục động cơ máy phay 80 Hình 3.9. Kết quả đo: momen xoắn, tốc độ và công suất của máy phay 82 Hình 3.10 . Các liên hợp máy canh tác mía đang làm việc trên mô hình thí nghiệm 83 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 6 ĐẶT VẤN ĐỀ Mía là cây công nghiệp ngắn ngày có hiệu quả kinh tế cao. Ở nƣớc ta mía là nguyên liệu của ngành công nghiệp sản xuất đƣờng và là nguyên liệu cho một số ngành công nghiệp giấy, hoá dƣợc khác Để đáp ứng nhu cầu về đƣờng, những năm gần đây cây mía đã đƣợc phát triển ở nhiều vùng trong cả nƣớc, góp phần xoá đói giảm nghèo ở nông thôn, vùng sâu, vùng xa. Hiện nay trong sản xuất mía, cơ giới hoá các khâu chƣa đồng bộ, chỉ có một số vùng trồng mía tập trung đƣợc cơ giới hoá canh tác tƣơng đối khá ở các khâu làm đất, còn các khâu thu hoạch nhƣ cắt gốc, làm sạch lá, cắt ngọn, bó cây, gom đống, chất lên xe hoàn toàn bằng lao động thủ công với các công cụ chủ yếu là dao, cuốc bàn. Năng suất lao động rất thấp, cƣờng độ lao động cao, tổn thất còn nhiều… Trên thế giới cây mía đƣợc coi là cây năng lƣợng của thế kỷ tới. Ngoài việc chế biến đƣờng, mía còn là nguyên liệu cho hơn nhiều sản phẩm khác của các ngành nhƣ: dệt, giấy, mực, hóa dƣợc… Nghề trồng mía đƣợc phát triển lâu đời ở nƣớc ta. Cây mía đƣợc trồng khắp nơi trên đất nƣớc từ vùng đất phèn mặn cho tới vùng đất khô cằn trên đồi dốc núi cao. Phải công nhận rằng cây mía là cây dễ trồng, không kén đất, chỉ cần đủ ánh sáng và độ ẩm là ngọn mía có thể nảy mầm và mọc lên thành cây. Nhƣng để cây mía mọc và phát triển tốt, cho năng suất và hiệu quả kinh tế cao thì còn là vấn đề tổng hợp phức tạp của các ngành có liên quan tới cây mía, tất nhiên trong đó cần thiết có sự đóng góp của ngành cơ giới hóa nông nghiệp 2. Do đó tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu lựa chọn các thông số hợp lý của liên hợp máy phay đất thực hiện cơ giới hóa trong sản xuất mía.” *Mục tiêu: Nghiên cứu cơ sở khoa học lựa chọn các yếu tố ảnh hƣởng đến khả năng làm việc của liên hợp máy canh tác cho vùng trồng mía. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 7 *Nội dung nghiên cứu: - Phân tích tổng hợp quy trình làm đất, chăm sóc mía đang đƣợc áp dụng ở các cơ sở sản xuất. - Xây dựng quy trình làm đất bằng máy phay đất và chăm sóc mía nhằm tăng năng suất và bảo vệ đất. - Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo sử dụng liên hợp máy canh tác mía phù hợp với điều kiện đất trồng mía ở Cao Bằng. *Phƣơng pháp nghiên cứu: - Phƣơng pháp sử lý số liệu thống kê đánh giá kết quả thu đƣợc thông qua chƣơng trình tính toán quy hồi. - Phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm lý thuyết đồng dạng và phân tích thứ nguyên. - Phƣơng pháp đánh giá so sánh các loại máy phay - Phƣơng pháp đo đạc thực tế trên đồng ruộng. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 8 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ LÀM ĐẤT CHO VÙNG MÍA Ở VIỆT NAM 1.1. Tình hình sản xuất và yêu cầu kỹ thuật đối với máy làm đất trồng mía trên thế giới và Việt Nam Diện tích trồng mía trên thế giới rất lớn (khoảng hơn 20 triệu ha) nhƣng phân bố không đều. Trên 95% diện tích trồng mía tập trung ở Châu Á - Thái Bình Dƣơng, còn các nƣớc khác thuộc các châu Âu, Châu Phi, Châu Mỹ chỉ chiếm khoảng 5%. Khoảng 20 nƣớc trồng nhiều mía, trong đó có các nƣớc diện tích trồng lớn nhƣ Trung Quốc - 1,35 triệu ha, Ấn độ - 4,10 triệu ha, Thái Lan - 1,05 triệu ha, Ôxtrâylia - 0,41 triệu ha, Việt nam - 0,315 triệu ha. Những nƣớc 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 nƣớc năng suất mía còn thấp nhƣ Butan - 30 tấn/ha, NêPan - 31 tấn/ha, Srilanka - 35,8 tấn/ha, Việt nam - 42,2 tấn/ha. Việt Nam là nƣớc có diện tích trồng mía đứng vào loại trung bình trên thế giới, tập trung ở các khu vực phía Bắc, phía Nam Trung Bộ và Nam Bộ. Trong những năm qua, nhờ có giá trị kinh tế cao, cộng với mục tiêu sản suất 1 triệu tấn đƣờng của Nhà nƣớc, diện tích và sản lƣợng mía đã tăng đáng kể. Theo số liệu thống kê vụ mía năm 2006-2007, diện tích trồng mía cả nƣớc đạt gần 310.067 ha, sản lƣợng mía đạt khoảng 17,0 triệu tấn. So với vụ 2004- 2005 diện tích tăng 45.000 ha (17%); năng suất mía tăng 3,9 tấn/ha (7,6%); sản lƣợng mía tăng 3,5 triệu tấn (25,9%). Diện tích vùng nguyên liệu các nhà máy đã ký hợp đồng đầu tƣ và tiêu bao là 219.752 ha. Sản xuất mía đƣờng ở nƣớc ta có từ lâu đời nhƣng chỉ mới bắt đầu phát triển vào cuối thập kỷ 80 và cho đến năm 1998 Việt Nam vẫn là nƣớc nhập khẩu đƣờng. Vào năm 1994, cả nƣớc sản xuất đƣợc khoảng 300.000 tấn đƣờng (gần 100.000 tấn đƣờng công nghiệp còn lại là đƣờng thủ công) và phải nhập khẩu 124.000 tấn nữa mới đủ tiêu dùng. Tháng 10/1994 Thủ tƣớng Chính phủ đã thông qua chƣơng trình [...]... đề tài nghiên cứu: Nghiên cứu lựa chọn các thông số hợp lý của liên hợp máy phay đất thực hiện cơ giới hóa trong sản xuất mía. CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN CHỌN DÃY MÁY PHAY PHÙ HỢP VỚI ĐIỀU KIỆN CANH TÁC 2.1 Ứng dụng lý thuyết đồng dạng - mô hình - phép phân tích thứ nguyên trong nghiên cứu máy móc làm đất 2.1.1 Ứng dụng lý thuyết đồng dạng và mô hình trong phƣơng pháp nghiên cứu về máy móc... phí cho làm đất sâu (nghiên cứu sử dụng liên hợp máy phay đất) Để thoả mãn yêu cầu trên, chúng ta không thể chép mẫu sử dụng các liên hợp máy đã có để làm đất, tạo rãnh trồng mía đƣợc Các máy làm đất hiện có chƣa hoàn toàn thích ứng với yêu cầu đặt ra Vì vậy, việc nghiên cứu đề xuất chọn các thông số máy vừa làm đất sâu vừa kết hợp với đào rãnh phục vụ tốt cho trồng mía, phù hợp với các máy kéo hiện. .. trong sản xuất nông nghiệp là vấn đề cấp bách Kết luận: - Công cụ máy móc làm nhỏ đất ở nƣớc ta có nhiều chủng loại, với nguồn động lực khác nhau, trong đó công cụ, máy móc làm đất cho trồng mía nhất là việc lựa chọn các thông số hợp lý cho dãy máy phay đất để trồng mía còn chƣa đƣợc quan tâm nhiều - Các kiểu máy làm đất hiện tại gồm : máy làm đất Bông sen 15 và cày treo CT-2-18, PB-0,6 chƣa đáp ứng. .. để làm đất sâu và làm đất tối thiểu - Nghiên cứu bộ phận làm việc mới có thể làm đƣợc đất sâu mà vẫn liên hợp đƣợc với các cỡ máy kéo hiện đang đƣợc trang bị trong sản xuất nông nghiệp Hƣớng thứ nhất chƣa phù hợp với tình hình sản xuất hiện nay vì các máy móc, công cụ làm đất hiện nay là dạng thụ động Để làm đất sâu, máy phải làm việc nhiều lần dẫn đến chi phí làm đất cao, còn nếu đầu tƣ mua máy kéo... xới móc rễ dạng lò xo, máy vun xới mía, bừa đĩa nặng BDT-2.5A liên hợp để làm đất trồng mía. 6,7 Viện cơ điện nông nghiệp sau nhiều năm nghiên cứu tại vùng mía Lam Sơn - Thanh Hoá, đã đƣa ra một số quy trình làm đất bằng máy đƣợc thực hiện bằng các bộ phận làm việc liên hợp với máy kéo ĐT - 75 và MTZ 50/82 Hiện nay các khu vực sản xuất mía ở nƣớc ta đang áp dụng các quy trình làm đất trên hoặc tƣơng... canh tác cây mía các công cụ và máy móc hiện nay không thể làm đất để trồng mía đạt hiệu quả kinh tế cao đƣợc Trong những năm gần đây, các cơ quan nghiên cứu, các nhà khoa học đã tập trung vào nghiên cứu tìm hƣớng mới để giải quyết vấn đề làm đất đáp ứng yêu cầu kĩ thuật và hiệu quả kinh tế Có hai hƣớng cơ bản sau: - Hoàn thiện bộ phận làm việc của các máy làm đất và liên hợp với các máy kéo có công... Kết quả nghiên cứu thực nghiệm của các cơ sở sản xuất: Lam Sơn, Nghệ An, Tuyên Quang sử dụng các liên hợp máy cỡ lớn: MT3-892, MT350/52… chỉ phù hợp với điều kiện ruộng đất bằng phẳng, kích thƣớc thửa ruộng lớn… Tuy nhiên chƣa hệ thống hoá để hình thành dãy máy làm đất phù hợp cho các vùng khác Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 31 - Trên cơ sở đã tổng hợp cần... dụng các loại máy làm đất có công dụng chung, độ sâu rãnh trồng mía mới chỉ đạt 25-30cm tính từ đỉnh luống, thậm chí nhiều nơi còn thấp hơn nhiều Để có mẫu máy phay đất hợp lý để trồng mía, đáp ứng yêu cầu nông học, giảm chi phí làm đất, tăng hiệu quả sản xuất mía cần tiến hành nghiên cứu các thông số hợp lý Hiện nay trên thế giới đang sử dụng phƣơng pháp làm đất trồng mía chủ yếu là phƣơng pháp làm đất. .. quá trình Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 32 Sử dụng các chuẩn số đồng dạng cho phép giảm bớt số lƣợng các biến số và từ đó giảm nhẹ công việc nghiên cứu Bởi vì giá trị không đổi của các chuẩn số sẽ ứng với rất nhiều tổ hợp khác nhau của các đại lƣợng cơ bản, nên khi đó thực chất không phải ta đi vào nghiên cứu từng trƣờng hợp riêng lẻ mà là trƣờng hợp tổng... trên thành liên hợp máy thực hiện nhiều công việc đồng thời nhằm giảm số lần làm đất và tăng hệ số sử dụng công suất của máy Xu hƣớng ứng dụng quy trình làm đất tối thiểu đƣợc phát triển mạnh mẽ ở Canada, Anh, Đức, và các nƣớc Tây Âu, từ những năm 1954 ở các nƣớc vùng Ban tích, Xibera và Kazakstan đã ứng dụng phƣơng pháp làm đất tối thiểu của Manxep Kết quả thí nghiệm nhiều năm của viện nghiên cứu khoa . NGUYỄN THỊ HIÊN NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN CÁC THÔNG SỐ HỢP LÝ CỦA LIÊN HỢP MÁY PHAY ĐẤT THỰC HIỆN CƠ GIỚI HOÁ SẢN XUẤT MÍA. ỨNG DỤNG CỤ THỂ CHO TỈNH MIỀN NÚI CAO BẰNG LUẬN VĂN. ngành cơ giới hóa nông nghiệp 2. Do đó tôi chọn đề tài: Nghiên cứu lựa chọn các thông số hợp lý của liên hợp máy phay đất thực hiện cơ giới hóa trong sản xuất mía. ” *Mục tiêu: Nghiên cứu cơ. THỊ HIÊN NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN CÁC THÔNG SỐ HỢP LÝ CỦA LIÊN HỢP MÁY PHAY ĐẤT THỰC HIỆN CƠ GIỚI HOÁ SẢN XUẤT MÍA. ỨNG DỤNG CỤ THỂ CHO TỈNH MIỀN NÚI CAO BẰNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT