Nghiên cứu một số bộ phận làm việc chính trong máy liên hợp cắt và trồnghom sắn.

Nội dung tài liệu: Nghiên cứu một số bộ phận làm việc chính trong máy liên hợp cắt và trồnghom sắn.

1. 25 HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN NGỌC BÌNH TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU MỘT SỐ BỘ PHẬN LÀM VIỆC CHÍNH TRONG MÁY LIÊN HỢP CẮT VÀ TRỒNG HOM SẮN CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ MÃ SỐ: 62.52.01.03 TịMăTTăLUNăỄNăTINăSƾă HĨăNI - 2016 25
2. 26 Công trình được hoàn thành tại: HcăvinăNôngănghipăVităNam Ngiăhngădnăkhoaăhc: 1.ăTS.ăHĨăĐCăTHỄI 2.ăPGS.TS.ăNỌNGăVĔNăVỊN Phnăbină1: PGS.TS.ăLngăVĕnăVt HcăvinăNôngănghipăVităNam Phnăbină2:ăPGS.TS.ăĐăHuăQuyt VinăKhoaăhcăCôngănghăCăkhí,ăTăđngăhóaăvƠăMôiătrng Phnăbină3:ăTS.ăĐuăThăNhu VinăCăđinăNôngănghipăvƠăCôngănghăsauăthuăhoch Lunăánăsăđcăboăv trcăHiăđngăđánhăgiáălunăánăcpăHcăvinătiăHcăvinăNôngănghipă VităNam VƠoăhiăầ.ăgiăầ ăngƠyăầ ăthángăầ.ănĕmă2016 CóăthătìmăhiuălunăánătiăThăăvin: - ThăvinăQuc gia - ThăvinăHcăvinăNôngănghipăVităNam 26
3. 1 PHNă1.ăMăĐU 1.1. TệNHăCPăTHITăCAăĐăTĨI Việt Nam là nước xuất khẩu sắn thứ 2 thế giới, năm 2014 diện tích trồng sắn của cả nước là 560 nghìn ha với tổng sản lượng đạt gần 9,5 triệu tấn, kim ngạch xuất khẩu đạt 1,12 tỉ USD. Hiện nay sản xuất sắn chủ yếu bằng lao động thủ công nên năng suất thấp, hiệu quả không cao. Trong canh tác sắn, khâu cắt hom và trồng là khâu tốn nhiều công lao động nhất và cần phải thực hiện nhanh khi thời tiết thuận lợi đồng thời cho kịp thời vụ. Theo các nhà nông học thì trồng hom sắn không đúng kỹ thuật có thể làm giảm năng xuất củ tới 30%. Hiện nay phương pháp trồng hom sắn nghiêng là phương pháp tiên tiến giúp nâng cao năng suất củ. Trên thế giới đã nghiên cứu ứng dụng máy trồng hom sắn nằm vào sản xuất, đang nghiên cứu máy trồng hom sắn đứng, chưa có máy trồng hom sắn nghiêng. Các máy của nước ngoài tuy có nhiều ưu điểm nhưng không thực sự phù hợp với điều kiện sản xuất nước ta. Năm 2013, dự án sản xuất thử nghiệm cấp Nhà nước mã số KC 03 DA.15/11-15 do tiến sĩ Hà Đức Thái làm chủ nhiệm đã đưa ra mẫu máy liên hợp cắt trồng hom sắn TR-2-1.2, máy có thể cắt và trồng hom sắn đồng thời. Máy có nhiều ưu điểm: khá gọn nhẹ, khả năng làm việc tốt, có thể trồng hom sắn nghiêng. Tuy nhiên để máy có thể làm việc và ứng dụng hiệu quả cao trong sản xuất thì cần được nghiên cứu đầy đủ về lý thuyết và thực nghiệm. Đề tài được thực hiện giúp nâng cao cơ giới hóa và hiệu quả sản xuất sắn hiện nay. 1.2. MCăTIểUăCAăĐăTĨI Xây dựng được mô hình nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm, xác định các thông số cơ bản của một số bộ phận làm việc chính trong máy liên hợp cắt và trồng hom sắn nghiêng, làm cơ sở cho việc thiết kế, chế tạo máy liên hợp cắt và trồng hom sắn. 1.3. PHMăVIăNGHIểNăCUă Nghiên cứu cấu trúc một số bộ phận làm việc chính làm cơ sở cho thiết kế, chế tạo máy liên hợp cắt và trồng hom sắn. 1.4. NHNGăĐịNGăGịPăMIăCAăĐăTĨIă - Đã thiết lập được mô hình và công thức tính toán các thông số cơ bản của: bộ phận cắt; bộ phận trồng trên máy liên hợp cắt và trồng hom sắn nghiêng. - Đã đề xuất phương pháp và thiết bị nghiên cứu thực nghiệm xác định áp suất nén tới hạn của lớp đất làm dập mầm hom, từ đó đã xây dựng phương pháp đồ thị xác định khoảng cách tối thiểu từ mép bánh xe lấp nén đất đến hom sắn đảm bảo mầm hom không bị dập. - Đề xuất được phương pháp thí nghiệm lực cắt đứt thân cây sắn, từ đó làm cơ sở tính diện tích mẫu bám bánh xe máy trồng. - Đã xác định được các yếu tố chính ảnh hưởng tới góc nghiêng hom sắn sau khi trồng, phục vụ tính toán thiết kế, chế tạo. - Đã thiết lập và xây dựng được phương pháp điều chỉnh góc nghiêng hom sắn sau khi trồng và điều chỉnh độ nén chặt của đất lên hom sắn. - Kết quả tính toán đã áp dụng chế tạo một số bộ phận làm việc trong máy liên hợp cắt trồng hom sắn. Máy được áp dụng vào thực tiễn sản suất đảm bảo chất lượng 1
4. 2 trồng và đạt hiệu quả kinh tế cao, bước đầu được sản xuất chấp nhận. 1.5. ụăNGHƾAăKHOAăHCăVĨăTHCăTINăCAăĐăTĨIă - Ý nghĩa khoa học: Đã xây dựng mô hình và thiết lập công thức tính toán một số bộ phận chính phục vụ thiết kế, chế tạo máy liên hợp cắt và trồng hom sắn. Kết quả nghiên cứu là tài liệu tham khảo cho các công trình nghiên cứu tiếp theo và phục vụ đào tạo sau đai học chuyên ngành cơ khí nông nghiệp. - Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiên cứu tính toán được áp dụng vào chế tạo một số bộ phận trong máy liên hợp cắt trồng hom sắn TR-2-1.2A. Mẫu máy được đưa ra sản xuất góp phần giảm chi phí sản xuất sắn, máy được chế tạo trong nước giúp hạ giá thành sản xuất, hạn chế nhập khẩu. PHNă2.ăTNGăQUANăTĨIăLIU 2.1. KHỄIăQUỄTăTỊNHăHỊNH SNăXUT,ăTIểUăTHăSNăTRểNăTHăGIIă VĨăVITăNAM - Việt Nam là một trong những nước sản xuất sắn hàng đầu thế giới, diện tích và sản lượng sắn của Việt Nam đã được quy hoạch ổn định khoảng 500 nghìn ha. Xuất khẩu sắn Việt Nam hàng năm đạt trên 1 tỉ USD. - Nhu cầu sắn cho sản xuất công nghiệp, xăng sinh học và chăn nuôi của Việt Nam và trên thế giới ngày càng lớn. - Sản xuất sắn tại Việt Nam chủ yếu là thủ công, hiệu quả thấp, tốn nhiều lao động. Để nâng cao năng suất, hiệu quả sản xuất sắn thì quá trình canh tác cần được cơ giới hóa theo yêu cầu nông học mới phát huy hiệu quả. 2.2. TỊNHă HỊNHă NGHIểNă CUă VĨă NGă DNGă Că GIIă HịAă KHỂUă TRNGăSNăTRểNăTHăGIIăVĨăVITăNAM - Các nước trên thế giới đã nghiên cứu chế tạo: máy cắt hom sắn, máy trồng hom sắn hàng đơn, máy trồng hom sắn hàng đôi. Máy trồng hom sắn của các nước chỉ trồng hom sắn nằm không trồng được hom sắn nghiêng, máy trồng đứng đang được nghiên cứu hoàn thiện chưa ứng dụng trong sản xuất. Các nước Braxin, Trung Quốc đã có liên hợp máy trồng sắn tuy nhiên nhiên còn nhiều nhược điểm, không phù hợp với điều kiện sản xuất Việt Nam và không trồng được hom sắn nghiêng. - Việt Nam đã đầu tư nghiên cứu chế tạo máy cắt hom và máy trồng sắn, máy kế thừa ưu điểm của máy nước ngoài và có nhiều điểm mới. Máy liên hợp cắt và trồng hom sắn TR-2-1.2 đã được dự án KC 03 DA.15/11-15 (do tiến sĩ Hà Đức Thái làm chủ nhiệm) nghiên cứu chế tạo, máy gọn nhẹ, có nhiều ưu điểm, trồng được hom sắn nghiêng, máy đã được ứng dụng vào sản xuất. Tuy nhiên để máy liên hợp có thể ứng dụng hiệu quả cao trong sản xuất thì cần được nghiên cứu đầy đủ về lý thuyết và thực nghiệm một số bộ phận làm việc chính phục vụ hoàn thiện chế tạo máy. Tómăttăphnă2:ăQua nghiên cứu tổng quan tài liệu có thể tóm tắt như sau: 1. Việt Nam là một trong những nước sản xuất sắn hàng đầu thế giới, diện tích được quy hoạch ổn định, sản lượng sắn của Việt Nam ngày càng tăng, nhu cầu cơ giới hóa sản xuất sắn là rất cấp thiết. 2. Các nước trên thế giới như Braxin, Trung Quốc đã nghiên cứu ứng dụng máy cắt hom, máy trồng và máy liên hợp cắt trồng hom sắn trong sản xuất, song 2
5. 3 vẫn còn một số nhược điểm và không thực sự phù hợp với điều kiện sản xuất sắn tại Việt Nam nên ít được ứng dụng. Đặc biệt các máy nước ngoài chưa thực hiện được việc trồng hom sắn nằm nghiêng. 3. Máy liên hợp cắt trồng hom sắn TR-2-1.2 của Việt Nam có nhiều ưu điểm máy gọn nhẹ, đặc biệt máy có khả năng trồng được hom sắn nằm nghiêng. Tuy nhiên mẫu máy lần đầu được nghiên cứu chế tạo nên để ứng dụng tốt trong sản xuất thì cần được nghiên cứu đầy đủ về lý thuyết và thực nghiệm bao gồm: - Nghiên cứu xây dựng mô hình làm việc của máy liên hợp cắt trồng hom sắn. - Nghiên cứu bộ phận cắt và cung cấp hom: bán kính vòng tròn cơ sở và bán kính đỉnh dao, khoảng cách giữa hai trục của hai trống lắp dao, tỉ số truyền từ bánh xe máy trồng đến trống lắp dao, các thông số của bánh xe máy trồng. - Nghiên cứu bộ phận trồng hom sắn nghiêng: vị trí lắp bánh xe lấp nén đất; góc nghiêng của máng dẫn hom và phương pháp điều chỉnh sau khi trồng; áp suất nén tới hạn của lớp đất lên hom sắn, khoảng cách tối thiểu từ bánh xe tới hom sắn; các thông số cơ bản của đĩa rạch hàng và đĩa chm cầu vun luống. - Nghiên cứu quy hoạch thực nghiệm mẫu máy đã được chế tạo. PHNă3.ăVTăLIUăVĨăPHNGăPHỄPăNGHIểNăCU 3.1.ăĐA ĐIMăVĨăTHIăGIANăNGHIểNăCU 3.1.1.ăĐaăđimănghiênăcu - Khoa cơ điện - Học viện Nông nghiệp Việt Nam - Công ty cơ khí Tân Vũ - Xã Sơn Lai - Nho Quan - Ninh Bình; Xã Phú Thịnh - Ngọc Lặc - Thanh Hóa. 3.1.2. Thiăgianănghiênăcu Từ tháng 9 năm 2011 đến tháng 9 năm 2015. 3.2. ĐIăTNGăNGHIểNăCU - Máy liên hợp trồng sắn TR-2-1.2 của dự án KC 03 DA.15/11-15 - Các giống sắn đang được trồng phố biến hiện nay: KM90, KM94 3.3. NIăDUNGăNGHIểNăCU - Tổng quan tình hình sản xuất sắn, kỹ thuật trồng sắn, tình hình nghiên cứu ứng dụng cơ giới hóa trồng sắn trên thế giới và tại Việt Nam. - Xây dựng mô hình máy liên hợp cắt trồng hom sắn và một số bộ phận làm việc chính của máy: bộ phận cung cấp và cắt hom, bộ phần trồng, bộ phận vun luống. - Tính toán một số bộ phận làm việc chính của máy liên hợp. - Nghiên cứu thực nghiệm đơn yếu tố và đa yếu tố. - Tính sơ bộ hiệu quả kinh tế khi ứng dụng máy vào sản xuất. 3.4. PHNGăPHỄPăNGHIểNăCU 3.4.1. PhngăphápănghiênăcuălỦăthuyt Dựa vào lý thuyết tính toán máy nông nghiệp, thiết lập mô hình và kỹ thuật tính toán để xác định một số thông số các bộ phận chính của máy như: đường kính đĩa cắt, đường kính đĩa vun, diện tích mấu bám, số mẫu bám, các yếu tố ảnh hưởng đến góc nghiêng hom sắn 3
6. 4 3.4.2.ăPhngăphápănghiênăcuăthcănghim 3.4.2.1. Phương pháp xác định áp suất ép của đất vào hom sắn để đm bo an toàn cho mầm hom Để xác định ứng suất ép lên hom sắn trong quá trình trồng, chúng tôi bố trí mô hình thí nghiệm và áp dụng lý thuyết để tính toán xác định ứng suất cực đại (hình 3.1). 6 5 4 3 2 P 1 p p H d l B L 1. Hộp gỗ; 2. Nắp hộp; 3. Đất; 4. Hom sắn; 5. Mắt hom; 6. Lực kế Hìnhă3.1.ăMôăhìnhăthíănghimălcăépălƠmădpămmăhomăsn P p (N/cm2) (3.1) F Trong đó: P – lực nén được xác định bằng lực kế (N); F – diện tích nắp hộp (cm2): 3.4.2.2. Phương pháp xác định lực cắt hom sắn và lực bám của bánh xe Để xác định lực cản cắt của hom sắn, chúng tôi đề xuất thiết bị thí nghiệm như hình 3.2. 6 5 P 1 PC1 PC 2 2 7 01 02 8 1 R 4 R d 2 3 Hìnhă3.2.ăThităbăthíănghimăxácăđnhălcăctăhomăsn 1. Đĩa chủ động; 2. Đĩa bị động; 3. Mấu cao su; 4. Dao cắt; 5. Khung thiết bị; 6. Cây sắn; 7. Lực kế; 8. Tay đòn. R PPC max max (3.2) Rd Trong đó: PCmax - tổng lực cản cắt của bộ phận cắt; Pmax - Giá trị cực đại hiện thị trên lực kế; R - chiều dài cánh tay đòn của thiết bi thí nghiệm; Rd - bán kính vòng tròn đỉnh dao. 4
7. 5 Để đảm bảo có thể cắt được hom sắn thì lực bám của bánh xe phải tha mãn điều kiện sau: 2MPRC1max C max d P (3.3) Rk i mx R k i mx Trong đó: P - lực bám của bánh xe; MC1max – mô men cản cắt cực đại; Rk – bán kính bánh xe; Rd – bán kính vòng tròn đỉnh dao; i, mx – tỷ số truyền và hiêu suất hữu ích của bộ truyền động xích. 3.4.2.3. Một số phương pháp nghiên cứu thực nghiệm khác Phương pháp xác định độ cứng của đất; Phương pháp xác định độ ẩm của đất (độ ẩm tuyệt đối); Phương pháp xác định vận tốc làm việc hợp lý của máy; Phương pháp xác định năng suất làm việc của máy; Xác định các chỉ tiêu hiệu quả kinh tế: Bằng các công thức toán và thực nghiệm của tác giả Phan Thanh Tịnh và Bùi Quang Huy xuất bản năm 1993. 3.4.3.ăPhngăphápănghiênăcuăthcănghimăđnăvƠăđaăyuăt Chọn 3 yếu tố có ảnh hưởng nhiều nhất đến quá trình trồng sắn bao gồm: Vận tốc liên hợp máy V, góc nghiêng máng dẫn hom, góc tiến của bánh xe lấp nén đất, với hàm mục tiêu là góc nghiêng của hom sắn sau khi trồng. Các yếu tố đầu vào và ra của thiết bị được mô tả theo hình 3.3. X1 ĐIă TNGă X2  Y  NGHIểNă CU X3  Hìnhă3.3.ăCácăyuătăđuăvƠoăvƠăraăcaăthităb Trong đó: X1 - Vận tốc tiến của máy V (km/h) X2 - Góc nghiêng của máng dẫn hom (độ) X3 - Góc tiến của bánh lấp nén đất (độ), là góc nghiêng của mặt phẳng dọc của bánh xe so với phương chuyển động của máy. Y - Góc nghiêng của hom sắn sau khi trồng (độ) 3.4.4.ăPhngăphápăđoăđcăvƠăxălỦăsăliu - Dùng các thiết bị, dụng cụ đo đếm trực tiếp. - Kết quả đo đạc các số liệu được xử lý theo phương pháp thống kê toán học, khi đo n lần lặp lại được các giá trị Xi (i = 1÷n) và tính các giá trị trung bình theo công thức: 1 n XXtb  i (3.4) n 1 - Xử lý số liệu trên các phần mềm: Matlab; Excel 5
8. 6 PHNă4.ăKTăQUăVĨăTHOăLUN 4.1.ăĐTăVNăĐ Từ kết quả phân tích đã tham khảo các mẫu máy nước ngoài để phục vụ nghiên cứu, tính toán về lý thuyết một số bộ phận làm việc chính trên mẫu máy TR-2-1.2 của dự án KC 03 DA.15/11-15 cho phù hợp với các yêu cầu trồng sắn ở Việt Nam. Mẫu máy sau khi được dự án chế tạo, chúng tôi tiến hành nghiên cứu thực nghiệm trên đồng ruộng. Trong phần này chúng tôi trình bày kết quả nghiên cứu xây dựng mô hình tính toán một số thông số chính của máy liên hợp cắt và trồng hom sắn nghiêng. 4.2. MTăSăYểUăCUăKăTHUTăĐIăVIăMUăMỄYăTHITăK Để máy làm việc hiệu quả, mẫu máy cần đáp ứng một số yêu cầu cơ bản như sau: Máy cắt được hom sắn có chiều dài trong khoảng 15-25cm; đường kính thân cây từ 18 - 35mm; Khoảng cách giữa hai hom sắn trên cùng một luống từ 60-80cm; Góc nghiêng của hom sắn sau khi trồng khoảng 30 - 60 độ; Hom sắn được lấp đất từ 2/3 đến 3/4 chiều dài thân hom; Điều chỉnh được chiều cao và bề rộng của luống đất. 4.3.ăMỌăHỊNHăKTăCUăTNGăTHăVĨăNGUYểNăLụăLĨMăVICăCAă MỄYăLIểNăHPăCTăVĨăTRNGăHOMăSNă 4.3.1.ăSăđăktăcu Sơ đồ kết cấu thể hiện trên hình 4.1. 9 8 10 V 7 6 11 12 1 2 3 4 5 Hìnhă4.1.ăSăđănguyênălỦăktăcuăcaămáyăliênăhpăctăvƠătrngăhomăsn 1- Bánh xe máy trồng; 2- Đĩa rạch hàng; 3- Hom sắn; 4- Bánh xe lấp nén đất; 5- Đĩa vun luống; 6- Xích truyền động; 7- Trống cắt hom bị động; 8- ng nạp liệu; 9- Cây sắn; 10- Trống cắt hom chủ động; 11- Máng dẫn hom; 12- Khung máy. Kết cấu của máy gồm 3 bộ phân chính: bộ phận nạp liệu và cắt hom, bộ phận trồng, và bộ phận vun luống. - Bộ phận nạp liệu và cắt hom gồm: bánh xe máy trồng 1, trống cắt hom bị động 7, trống cắt hom chủ động 10, xích truyền động 6, ống nạp liệu 8, máng dẫn hom 11. - Bộ phận trồng bao gồm: Đĩa rạch hàng 2, cặp bánh lấp nén đất 4. - Bộ phận vun luống gồm: Cặp đĩa vun luống 5. 4.3.2.ăăNguyênălỦălƠmăvicăcaămáyăliênăhpă 4.3.2.1. Nguyên lý làm việc của bộ phận np liệu và cắt hom Khi máy làm việc với vận tốc V, bánh xe máy trồng 1 lăn đi và truyền động quay cho bộ phận cắt thông qua cặp bánh răng 10, 7 và xích 6. Cây sắn giống được người 6
9. 7 công nhân vận hành thả vào ống dẫn hom 8. Khi đi vào vùng không gian giữa hai trống cắt 7 và 10, cây sắn được các mấu cao su gắn trên hai trống 7 và 10 kéo xuống. Khi cây sắn dịch được một đoạn tương ứng với lúc gặp dao cắt thì dao sẽ cắt đứt thân cây tạo thành hom sắn. Hom sắn rơi xuống máng, rồi trượt xuống rãnh đất. 4.3.2.2. Nguyên lý làm việc của bộ phận trồng Đĩa rạch hàng chuyển động theo chiều tiến của máy kéo rạch thành hàng với độ nông sâu theo yêu cầu. Hom sắn sau khi được cắt rơi vào máng dẫn hom 11 rồi rơi xuống rãnh. Cặp bánh xe lấp nén đất 4 chuyển động quay kết hợp tịnh tiến vun dồn đất vào hom sắn đồng thời nén đất để giữ cho hom sắn cố định với góc nghiêng nào đó. 4.3.2.3. Nguyên lý làm việc của bộ phận vun luống Cặp đĩa vun luống 5 chuyển động quay kết hợp tịnh tiến theo chiều chuyển động của máy kéo. Đĩa được thiết kế dạng chm cầu, 2 đĩa so le nhau để vun luống dễ dàng. Hai đĩa vun 5 vun đất lấp lên thân cây sắn với độ dày lớp đất phụ thuộc vào góc nghiêng của đĩa và tải trọng pháp tuyến trên đĩa. 4.4.ăXỄCăĐNHăCỄCăTHỌNGăSăCăBNăCAăBăPHNăCUNGăCPăVĨă CTăHOM 4.4.1.ăSăđănguyênălỦăktăcu Sơ đồ nguyên lý kết cấu thể hiện trên hình 4.2. Cây sắn V Dao cắt h Mấu cao su   Trống A lắp dao r2 0 450 45 B  Đĩa xích bị động e Hìnhă4.2.ăSăđănguyênălỦăktă d R0 Rm cuăcaăbăphnăcungăcpăvƠă f Rd ctăhomăsn D Trong đó: d- đường kính hom sắn; R0- bán kính vòng tròn cơ sở; Rd – Xích V bán kính đỉnh dao; Rm- khoảng cách k từ tâm trống đến hom sắn; e- khoảng r 1 Bánh xe cách an toàn cho hom sắn không bị máy trồng dập; f- khe hở an toàn cho các dao không Đĩa xích Rk chủ động va chạm vào nhau; V – vận tốc liên hợp máy; Vh – vận tốc cây sắn. 44.2.ăXácăđnhămtăsăthôngăsăcăbnăcaăbăphnăctăhom 4.4.2.1. Xác định bán kính vòng tròn cơ sở R0 Chọn trước số dao trên đĩa n và chiều dài hom sắn là l Vận tốc chuyển động của cây sắn: vhm R () R0 e (4.1) Xét trong một vòng quay của trống ta có: 7
10. 8 vh t (). R0 e t nl  t 2 nl Suy ra: Re (4.2) 0 2 Theo yêu cầu nông học, chiều dài hom sắn l = 20 ÷ 22 cm Chọn trước khe hở an toàn cho hom sắn e = 4 ÷ 5 mm, số dao trên một đĩa n = 4. nl 4*22 Bán kính vòng tròn cơ sở sẽ là: Re 0,5 13,5 cm 0 22 4.4.2.2. Xác định bán kính vòng tròn đỉnh dao Rd Rd R0 e 0,5 d 0,5 f (4.3) 4.4.2.3. Xác định khong cách giữa hai trục của trống lắp dao D D 2 Rd f (4.4) 4.4.2.4. Xác định tỷ số truyền Tỷ số truyền từ bánh xe của máy trồng đến trục trống chủ động i:  i k (4.5)  l() R e Từ mô hình tính được: i tr 0 (4.6) lR. k Thay R0 từ công thức (4.2) vào (4.6) ta được: nl. i tr (4.7) 2 Rk Chọn 3 mức khoảng cách giữa hai hom trên một luống: ltr 60;70;80 cm. Đường kính bánh xe máy trồng chọn theo kinh nghiệm: D = 45cm. Thay các giá trị vào công thức (4.7) nhận được các giá trị tỉ số truyền tương ứng với khoảng cách trồng khác nhau: với ltr=60; 70; 80cm thì i=1,7; 1,99; 2,27. 4.4.3. Phơnătíchăcácăyuătănhăhngăđnăchtălngăctăhomăsn 4.4.3.1. nh hưởng đến độ đồng đều về chiều dài các hom sắn Sơ đồ xác định chiều dài hom sắn thể hiện trên hình 4.3. Dựa trên hình 4.3 ta xác định chiều dài hom sắn: l ldm l (4.8) Trong đó: lRdd sin 0 (4.9) l R R () (4.10) m m m 2 0 ld - chiều dài dịch chuyển của hom do dao kéo xuống; lm - chiều dài dịch chuyển của hom do lực ma sát các mấu cao su kéo xuống Rm - khoảng cách từ tâm trống lắp dao đến hom sắn: Rmd R 0,5( d f ) (4.11) f - khe hở an toàn cho hai dao không va chạm nhau; 0 - góc xác định vị trí dao bắt đầu cắt hom: Rd 0,5( d f ) 0 arccos (4.12) Rd Thay các công thức trên vào (4.8) ta được 8
11. 9 l Rsin [ R 0,5( d f )]( ) (4.13) dd002 d Hom3 VV hx0 VVhm Hom3 Hom2 A Bắt đầu cắt Hom2 A l  Dao2  lm Dao2 l yY Y Dao1 0 B  ld y 0 0 0 B V 0 y Dao1 y V0x Rd V d l Cắt đứt Vm hom 1 R Rm m Hom1 X xX a) b) x Hìnhă4.3.ăSăđăxácăđnhăchiuădƠi homăsn a) Giai đoạn I: Dao kéo hom xuống; b) Giai đoạn II: Mấu bám kéo hom xuống Qua các công thức trên cho thấy ngoài các thông số kết cấu của máy, đường kính hom sắn d là thông số gây ảnh hưởng đến chiều dài hom sắn. 4.4.3.2. nh hưởng đến chất lượng mặt cắt hom sắn Mô hình phân tích quá trình chuyển động của dao cắt như hình 4.4. Cây sắn vh  Dao1 y Dao2 0 x y A vAy R d A vAy 01 v 0 Ax vA B v R0 A vAx Dao3 Vùng biến dạng C Dao4 Hom sắn Mấu cao su Đĩa lắp dao e R0 ymax Rm d x 2 Hìnhă4.4.ăMôăhìnhăphơnătíchăquá trìnhăchuynăđngăcaădaoăct 9
12. 10 Chất lượng mặt cắt của hom sắn phụ thuộc vào nhiều yếu tố: nguyên lý cắt, vận tốc cắt, chất lượng kỹ thuật của dao, tính chất cơ lý của cây sắn. Nguyên lý cắt của bộ phận cắt đang nghiên cứu là cắt có tấm kê. Xây dựng phương trình chuyển động tương đối của dao so với thân cây. Đặt hệ trục tọa độ tương đối x0y trên thân cây sắn, gốc tọa độ đặt tại điểm bắt đầu dao tiếp xúc với thân cây sắn (điểm 0 trên hình 4.4). Trong hệ tọa độ tương đối, coi cây sắn đứng yên và dao chuyển động tương đối. a. Vận tốc chuyển động tương đối của mũi dao Xét chuyển động của điểm A bất kỳ trên cung 0 B , vận tốc của mũi dao sẽ là: VRAd . (4.14) Phân tích véc tơ vận tốc VA thành hai thành phần: thành phần theo phương chuyển động của cây sắn là VAx và thành phần vuông góc với thân cây là VAy . VVRAx Acos( 00 ) d  cos( ) (4.15) VVRAy Asin( 00 ) d  .sin( ) b. Vận tốc cắt Vận tốc chuyển động của cây sắn trước khi gặp dao cắt: vh ( R0 e ). (4.16) Ta có thể giả thiết: Trong quá trình cắt, vận tốc dịch chuyển của cây sắn bằng thành phần vận tốc của mũi dao theo phương 0x. Do đó chuyển động tương đối của mũi dao theo phương x là bằng không (x = 0). Phương trình dịch chuyển tương đối của dao so với thân cây có dạng: x 0 (4.17) y Rddcos( 00 ) R cos Rd 0,5( d0 f ) Trong đó: 0 arccos (4.18) Rd Cây sắn Vùng bị kéo đứt vh   f Dao o f Hom sắn a b c Hìnhă4.5.ăQuáătrìnhăctăđtăhomăsnăraăkhiăcơy a) Thực hiện cắt; b) Kết thúc cắt; c) Kéo đứt Theo nguyên lý này, mặt cắt ở đầu hom sắn sẽ là mặt phẳng vuông góc với thân cây sắn. Khi góc nghiêng của dao > 0, phần lưng của thân dao ép thân cây sắn lên phía trên và nhờ đó mũi dao sẽ kéo đứt phần chưa được cắt và hom sắn sẽ được tách ra 10
13. 11 khi cây sắn. 4.4.3.4. nh hưởng đến độ dập nát thân hom và các mắt trên hom sắn Bộ phận kẹp bằng các mấu cao su mềm, các dao lắp trên hai đĩa được bố trí đối xứng với nhau đảm bảo an toàn cho thân cây một cách tuyệt đối không bị dập. Kết quả thực nghiệm đã khẳng định giả thuyết này là đúng. 4.4.4.ăXácăđnhăcácăthôngăsăcăbnăcaăbánhăxeămáyătrng Sơ đồ truyền động thể hiện trên hình 4.6. M C   M C k V Gk h Fk M X Rk Zk Pk B h a Mấu bám Hìnhă4.6.ăSăđăxácăđnhăkíchăthcămuăbámăbánhăxeă Mô men cản do bộ phận cắt truyền xuống được xác định theo công thức: 2MC M X (4.19) im Trong đó: MC - mô men cản trên đĩa cắt, được xác định bằng thực nghiệm; i - tỷ số truyền của bộ truyền xích; m - hiệu suất của bộ truyền. Mô men làm quay bánh xe Mk được tạo ra bởi mô men ngẫu lực M(Fk,Pk) và có thể tính theo công thức: MFRPRk d k k k (4.20) Trong đó: Fk - lực kéo của máy kéo; Pk - phản lực tiếp tuyến của mặt đồng tác dụng lên bánh xe; Rk - bán kính vành bánh xe. Mô men cản lăn của bánh xe: Mf G k. a Z k a (4.21) hoặc Mf fG kR k (4.22) Trong đó: Gk - tải trọng pháp tuyến trên bánh xe; Zk - phản lực pháp tuyến của mặt đồng; a - khoảng dịch chuyển của phản lực pháp tuyến; f - hệ số cản lăn. Điều kiện để bánh xe có thể lăn được là: MMMkmax X f (4.23) 2MC hoặc Pkmax R k fG kR k (4.24) im 11
14. 12 Pkmax là lực bám của bánh xe: PGkkmax ; trong đó - hệ số bám của bánh xe. 4.4.4.1. Tính khong cách các mấu bám L Khoảng cách giữa hai mấu bám L được quy ước lấy bằng chiều dài cung trên vành bánh xe chắn góc chia (hình 4.6): 2 LRR (4.25) kkn Với n là số mấu bám của bánh xe. Để bộ phận cắt làm việc liên tục thì phải đảm bảo luôn có ít nhất hai mấu bám tiếp xúc với đất, khoảng cách giữa hai mấu bám được tính theo công thức: L D. h (4.26) Các thông số lựa chọn: D=450mm; h=100mm. Kết quả tính được: L 212 mm. Để tha mãn điều kiện (4.26) ta chọn L 212 mm. 4.4.4.2. Tính số mấu bám n trên vành bánh xe Xác định số mấu bám theo tài liệu (Nguyễn Bảng, 1995): n ≥ π D/L (4.27) Thay số ta được n ≥ 6,66, chúng tôi chọn n = 12, tính lại ta có: L = 117,75 mm 4.4.4.3. Tính diện tích và kích thước của mấu bám Phản lực tiếp tuyến của mặt đồng tác dụng lên bánh xe có thể xác định theo công thức (Nguyễn Bảng, 1995): PCSk  (4.28) Nếu xác định trước Pk theo điều kiện tha mãn yêu cầu của bộ phận cắt, ta có thể xác định được diện tích mấu bám: P S k (4.29) C. Xác định lực cắt hom sắn: Lực cắt của hom sắn được xác định bằng thực nghiệm theo mô hình thí nghiệm. Sơ đồ cấu tạo như hình 3.2 Giống sắn MK94, đường kính lớn nhất D = 32 mm, với 10 lần thí nghiệm lặp lại xác định được Pmax = 235N. Từ cân bằng mô men ta có: PPmax .R .i.Rbx PRmax Suy ra P (4.30) iR. k Kết quả tính được diện tích thức tế của mấu bám: S B h 10 cm 10 cm 100 cm2 4.5. XỄCăĐNHăCỄCăTHỌNGăSăCăBNăCAăBăPHNăTRNGăHOMă SN 4.5.1.ăLa chnămôăhìnhănghiênăcuă Quá trình thực hiện trồng hom sắn bao gồm 3 giai đoạn: xẻ rãnh, thả hom sắn, lấp đất ở gốc. Để giảm bớt những khó khăn trong quá trình làm việc, chúng tôi lựa chọn phương án lấp đất bằng hai giai đoạn: vùi lấp và vun luống. 4.5.2. Xácăđnhăcácăthôngăsăcăbnăcaăbăphnălpănénăđtăăă Sơ đồ tổng thể của bộ phận lấp nén đất thể hiện như hình 4.7. 12
15. 13 V z ltr Máng dẫn hom Hom sắn Đĩa rạch hàng  Bánh xe lấp nén đất Rn  h 01 n A z  B 01  h hl r x 0 l1 xA Lớp đất lấp hom sắn x0 L0 a) Mô hình trên hình chiếu đứng dọc Hom sắn Hom sắn hn h h r r hl b) Thiết diện ngang sau khi c) Thiết diện ngang sau khi xẻ rãnh xong lấp đất xong Hìnhă4.7.ăMôăhìnhăxácăđnhăcácăthôngăsăcăbn caăbăphnătrngăhomăsn 4.5.2.1. Xác định vị trí tương đối giữa gốc hom sắn và bánh xe lấp nén đất a) Trường hợp mặt phẳng bánh xe song song với phương chuyển động Trong trường hợp này, để có thể gạt được đất về phía hom sắn, ta sử dụng hai bánh xe có kết cấu là hình nón cụt với đỉnh nằm về phía hom sắn. Trên hình 4.8 là sơ đồ hệ thống đang ở thời điểm hom sắn bắt đầu tiếp xúc với đáy rãnh. Điều kiện để đất không rơi xuống đáy rãnh trước khi hom sắn tiếp xúc với đáy rãnh là: xA 0 (4.31) Dựa trên quan hệ hình học ta có thể xác định được vị trí lắp trục bánh xe 01 để tha mãn điều kiện (4.31): 22 x0 xA R n () R n h n (4.32) Trong đó: Rn – bán kính mặt ngoài của bánh xe; hn – độ lún của bánh xe. Chiều cao vị trí lắp trục bánh xe lấp đất so với đáy luống sẽ là: z01 hr R n h n (4.33) 13
16. 14 V z Máng  Rn Hom sắn Rn rn rn 01  z01 A C D hn B hr x 0 xA a) xC b) x0 A B  C D b x 0 01 c) y Hìnhă4.8.ăSăđănguyênălỦălƠmăvicăbăphnălpănénăđt khi mtăphẳngăbánhăxeăsong songăviăphngăchuynăđngăă (=0) a) Hình chiếu đứng; b) Hình chiếu cạnh; c) Hình chiếu bằng . b) Trường hợp mặt phẳng bánh xe lệch một góc  so với phương chuyển động Để tăng hiệu quả lấp đất xoay mặt phẳng bánh xe đi một góc  như hình 4.9. b V b ' z  h Hom sắn Rn r Máng n 01 02  A C E D hn h B r II II II III III x 0 xA I II III x0 R22 () R h A n n n B   C D E b N A b' b B C x  D E b b x 0 ' I II III x0 y Hinh 4.9.ăăXácăđnhăvătríălpăđtăbánhă Hìnhă4.10.ăĐiuăchnhăchiuăcaoălpăđtălpă xeălpănénăđtăx0 bằngăcáchăxoayăbánhăxeălpănénăđtămtăgócă  khiăxoayăbánhăxeănghiêngămtăgócă 14
17. 15 Từ quan hệ hình học ta có thể xác định được: x0 xAN AB.cos b sin (4.34) 22 AB Rn () R n h n (4.35) Tác dụng của việc xoay bánh xe lấp nén đất đi một góc  so với phương chuyển động x là để tăng thêm chiều cao lớp đất lấp, nhờ đó sẽ làm tăng khả năng giữ chặt hom sắn được tốt hơn. 4.5.2.2. Xác định góc nghiêng của máng dẫn hom Sơ đồ xác định góc nghiêng của máng dẫn hom sắn thể hiện trên hình 4.11. V z Máng Sm  P0 h Rn Hom 01 00 P hn A zP 0 B1 B0 zm min A 1 hr  hL 0 x 0' x A0 Lớp đất lấp x 0 a0 x0 ss0 m sm xP Hìnhă4.11.ăSăđăxácăđnhăgócănghiêngăcaămángădnăhom Từ các quan hệ hình học ta có thể xác định được góc nghiêng của máng dẫn hom như sau: - Đặt hom sắn tại vị trí 0P có góc nghiêng theo yêu cầu là ; - Quãng đường dịch chuyển của bánh xe: s0 x 0 a 0 (4.36) hh Trong đó: a rn (4.37) 0 tg Quãng đường dịch chuyển của máng tương ứng với điểm P là: hh s s x rn m 00tg Đặt đoạn 00’= sm. Góc nghiêng của đoạn thẳng 0’P chính là góc nghiêng của máng dẫn hom  đảm bảo cho hom sắn sau khi trồng có góc nghiêng là . zP tg (4.38) xsPm 15
18. 16 xlP .cos Trong đó: (4.39) zlP .sin Điểm thấp nhất của máng dẫn hom phải tha mãn điều kiện: zmpmin z l sin (4.40) 4.5.2.3. Điều chỉnh góc nghiêng của hom sắn Mô hình điều chỉnh góc nghiêng hom sắn như hình 4.12. M M 0 Máng z  Hom h V P0  ' P o P ' 1 o0 B B Rn A1 1 A0 0 hn B h '1 L x 0 ssm 0 s0 a0 x0 a '0 x '0 s '0 ss''m 0 Hìnhă4.12.ăĐiuăchnhăgócănghiêngăhomăsnăsauăkhiătrng bằngăcáchăăthayăđiăvătríătngăđiăcaăbánhălpăđtăx0 Phương pháp điều chỉnh: ta có thể thực hiện bằng cách thay đổi vị trí lắp đặt bánh xe lấp nén đất so với gốc của hom sắn x0. Gỉa sử ta tăng xx'00 (hình 4.12) thì điểm B '1 sẽ gặp hom sắn muộn hơn do đó quãnq đường dịch chuyển của bánh xe s'''0 x 0 a 0 s 0 , điểm P dịch thêm một đoạn đến P’, góc ' . Như vậy, với góc nghiêng của máng  const , nếu tăng x0 sẽ làm cho góc nghiêng của hom sắn giảm xuống 4.5.3.ăXácăđnhăápăsutăchoăphépăcaăđtătácădngălênăhomăsn 4.5.3.1. Kết qu thí nghiệm xác định ứng suất ép khi mầm hom bắt đầu dập Lực nén đất phải nh hơn lực làm dập mầm hom. Theo yêu cầu của nông học thì lực ép đất vào hom sắn tới hạn khi tế bào mầm hom bị dập, biểu hiện là mầm hom sắn bị trầy xước hoặc chẩy nước. Vì vậy cần tính toán ứng suất nén tới hạn lên mầm sắn để làm cơ sở phục vụ cho việc tính toán thiết kế máy. Áp suất nén giới hạn được xác định theo thực nghiệm ở trên, áp suất nén tác động lên mầm được tính gần đúng theo công thức: P p (N/cm2) (4.41) F 16
19. 17 Kết quả thí nghiệm cho loại giống sắn KM94 cho thấy đường kính thân cây sắn từ 21,5-24,0cm, lực nén từ 221-225N, áp duất nén từ 1,75-1,79N/cm2. 4.5.3.2. Xác định áp suất trong đất dưới tác dụng của bánh xe lấp hàng Trong phạm vi luận án này, chúng tôi sử dụng phương pháp tính gần đúng các giá trị ứng suất nén trong đất của (Nguyễn Bảng, 1995). a) Trường hợp nén đất theo phương thẳng đứng Khi có một đầu nén hình chữ nhật nén vuông góc vào mặt đất với áp suất tại bề mặt là p0 thì nó sẽ truyền vào trong đất, gây ra sự biến dạng của đất và do đó làm thay đổi ứng suất nén trong đất. Sơ đồ thí nghiệm như hình 4.13. P Khuôn nén 0 p0 0 l 60 0 z A B pz lz Hìnhă4.13. Săđăxácăđnhăngăsutănénătrongăđt Giăthit: Áp suất p0 ở bất kỳ điểm nào dưới khuôn phẳng vuông đều bằng nhau và bằng: PP p0 2 (4.42) S0 l0 ng suất nén tại độ sâu z: lb0 . ppz 0 (4.43) (l0 z )( b z ) b) Trường hợp sử dụng bánh nén đất Trong trường hợp này, theo phương thẳng đứng chịu tác dụng của trọng lượng G, còn theo phương chuyển động chịu tác dụng của lực đẩy Px. Do đó lực nén đất tổng hợp là R, thể hiện hình 4.14. V R G p p z P 0 x 0 r L p0  0 C z B A 300 pz z z Hìnhă4.14.ăSăđăxácăđnhăngăsutătrongăđt d iătácăđngăcaăbánhăxeă 17
20. 18 Công thức tính áp suất (4.42) có thể viết lại: G p (4.44) 0 2rB . sin .cos ng suất trong đất pz ở độ sâu z >0 có thể tính tương tự như trường hợp nén thẳng đứng (4.43): LB0 ppz 0 (4.45) (L0 z )( B z ) Đồ thị quan hệ giữa ứng suất trong đất pz với độ sâu pz f() z có dạng như trên hình 4.16. Tại lớp đất trên bề măt (z = 0) ứng suất là lớn nhất ppz max 0 . ng suất nén trong đất ở các lớp đất sâu hơn sẽ giảm dần. Như vậy ứng suất trong đất pz phụ thuộc vào tải trọng thẳng đứng G, bán kính bánh xe r, bề rộng bánh xe B, hệ số cản lăn  và độ sâu lớp đất z. c) Xác định vị trí lắp đặt bánh xe lấp nén đất lên hom sắn Khi bánh xe lấp nén đất làm việc, nếu áp suất của đất tác dụng lên mầm hom lớn hơn giá trị cho phép ( ppz cp ) thì mầm hom bị dập. Do vậy cần phải xác định vị trí lắp đặt bánh xe hợp lý để sao cho áp suất tại bề mặt p0 khi lan truyền đến hom sắn phải nh hơn giá trị cho phép ( ppz cp ). Giá trị áp suất cho phép đã được xác định bằng thực nghiệm. Vị trí lắp đặt bánh xe có thể được xác định bởi khoảng cách từ mép bánh xe đến hom sắn. Trên hình 4.15 trình bày sơ đồ xác định khoảng cách tối thiểu ymin để đảm bảo mầm hom không bị dập. R G G ymin r Px  0 y 0 30 0 L0 30 ' Pf zmin 300 A B zmin y z' tg 300 z z ' ppz cp a) Trong mặt phẳng dọc b) Trong mặt phẳng ngang Hìnhă4.15.ăSăđăxácăđnhăvătríălpăđtăbánhăxeălpănénăđt Trên hình 4.16 là một ví dụ minh họa với các điều kiện đầu vào là: 2 r = 22,5 cm, B = 6 cm, G = 420N;  0,17 ; pcp 1,7 N / cm Kết quả tính toán khoảng cách tối thiểu cho phép ymin = 4,8497 cm 18
21. 19 Hìnhă4.16.ăĐăthăxácăđnhăvătríălpăbánhăxeălpănénăđtăymin Nhận xét: Qua các phân tích cho thấy việc xác định khoảng cách tối thiểu từ mép bánh xe đến hom sắn ymin được dựa trên các quan hệ phụ thuộc phức tạp giữa nhiều thông số: Kích thước của bánh xe; Tải trọng tác dụng lên bánh xe; Hệ số cản lăn  ;Loại cây giống, đặc trưng bởi áp suất lớn nhất cho phép pcp đảm bảo không làm hng mần hom. 4.5.3.3. Tính toán lựa chọn sơ bộ đường kính bánh xe lấp nén đất Xây dựng mô hình tính toán như hình 4.17  VV O0 A  A rkm rkm r  ktrkt  B DD  B Hìnhă4.17.ăSăđăxácăđnhăđngăkính caăbánhăxe lpănénăđt Từ mô hình trên xác định được bán kính tối thiểu của bánh xe lấp hàng rktmin có 2 thể vượt qua cục đất bán kính rkm: rktmin = rkm.tg ((φ1 + φ2)/2) (4.46) Thay số liệu vào tính được: rkt = 16,7 cm. Chọn bánh xe lấp nén đất rkt = 20 cm hay đường kính bánh xe lấp nén đất là 40 cm. 4.5.4.ăKtăquănghiênăcuătínhătoánăđƿaăchmăcuăvunălung 4.5.4.1. Kết qu nghiên cứu tính toán đường kính đĩa chỏm cầu Để tính đường kính đĩa chm cầu vun luống chúng tôi xây dựng mô hình toán như hình 4.18. 19
22. 20 M Vm  p p 0 P h b N H Hìnhă4.18.ăSăđănguyênălỦălƠmăvicăcaăđƿaăct Kết quả ta tính được đường kính đĩa cắt như công thức 4.47: h b D 2 sin (4.47) Từ công thức trên tính toán, lựa chọn được: Đường kính đĩa rạch hàng Dr = 40cm. Đường kính đĩa vun luống Dv = 560 mm. 4.5.4.2. Kết qu tính toán góc tiến τ của đĩa chỏm cầu vun luống Thiết lập mô hình như hình 4.19. A B a A D B D  a a  x  a  Mặt cắt B-B Mặt cắt A-A 19 Hìnhă4. Xácăđnhăgócătin τ caăđƿaăchmăcu Từ mô hình đã xác định được để đĩa chm cầu dễ ăn sâu vào đất thì: τ ≥ ωa + ζa (4.48) Kết quả tính toán được: τ ≥ 44,690. 4.6. KTăQUăNGHIểNăCUăQUYăHOCHăTHCăNGHIM 4.6.1.ăLaăchnăcácăthôngăsănghiênăcuăvƠăcácăhƠmămcătiêu Do điều kiện thời gian và kinh phí hạn chế, trong phạm vi đề tài luận án chỉ lựa chọn một số thông số ảnh hưởng chính đến chất lượng trồng. Cụ thể như sau: Vận tốc 20
23. 21 liên hợp máy V, góc nghiêng máng dẫn hom , góc tiến của bánh xe lấp nén đất  với hàm mục tiêu là góc nghiêng của hom sắn sau khi trồng . 4.6.2.ăKtăquănghiênăcuăđnăyuăt 4.6.2.1. nh hưởng của vận tốc liên hợp máy đến góc nghiêng của hom sắn sau khi trồng Kết quả thí nghiệm ảnh hưởng của vận tốc máy đến góc nghiêng của hom sắn khi trồng. a) b) c) Hìnhă4.20.ănhăhngăcaăvnătcă liênă hpă máyă đnă gócă nghiêngă homăsnăsauăkhiătrng Nhận xét: Góc tiến bánh xe càng tăng thì góc nghiêng hom sắn sau trồng càng giảm. 4.6.3.ăKtăquănghiênăcuăđaăyuăt - Dựa trên các kết quả nghiên cứu đơn yếu tố đã lựa chọn mức và khoảng biến thiên của các yếu tố ảnh hưởng chính đến các hàm mục tiêu. - Với quy hoạch thực nghiệm cho 3 thông số, một hàm mục tiêu trong điều kiện thí nghiệm trên đồng ruộng, các thiết bị đo tương đối đơn giản nên chúng tôi chọn ma trận quy hoạch thực nghiệm Box Willson. ng dụng mô hình hồi quy để xác định một số thông số sử dụng liên hợp máy trồng sắn TR-2-1.2A. Các phương trình hồi quy thực nghiệm mô tả toán học về mối quan hệ định lượng của hàm mục tiêu với các thống số ảnh hưởng. Có thể sử dụng các phương trình hồi quy cho các mục đích sau: - Dùng để dự báo giá trị hàm mục tiêu khi thay đổi giá trị các thông số ảnh hưởng (thường được sử dụng trong khai thác các máy móc trong một điều kiện nhất định nào đó); - Dùng để nghiên cứu tối ưu các thông số kết cấu theo một hoặc một số chỉ tiêu nào đó của hàm mục tiêu (ví dụ các thông số kết cấu của máy, các chế độ sử dụng , ). Trong phạm vi đề tài, một mặt do điều kiện thời gian và kinh phí nghiên cứu có hạn, mặt khác do điều kiện đất đai nông nghiệp rất đa dạng, do đó việc nghiên cứu tối ưu kết cấu máy trong sắn TR-2-1.2A chưa thực hiện được. 21
24. 22 §å thÞ x¸c ®Þnh gãc nghiªng hom s¾n sau khi trång §å thÞ x¸c ®Þnh gãc nghiªng hom s¾n sau khi trång (khi gãc tiÕn cña b¸nh lÊp ®Êt =25 (do) (khi gãc tiÕn cña b¸nh lÊp ®Êt =25 (do) 51 51 78 78 55 54 55 54 56 53 56 53 52 52 76 76 (d®é) (d®é)   74 74 55 55 56 56 54 54 53 53 72 52 72 52 51 51 Gãc nghiªng cña m¸ng 70 Gãc nghiªng cña m¸ng 70 68 55 54 53 52 50 68 55 54 53 52 50 56 51 56 51 2 2.5 3 3.5 2 2.5 3 3.5 VËn tèc LHM V (km/h) VËn tèc LHM V (km/h) a) b) Hìnhă4.21.ăĐăthăxácăđnhăgócănghiêngăhomăsn 4.6.4.ăNhnăxét Qua các kết quả nghiên cứu đơn và đa yếu tố có thể rút ra một số nhận xét sau đây: - Vận tốc máy tăng thì góc nghiêng hom săn giảm. - Góc nghiêng máng dẫn hom tăng thì góc nghiêng hom sắn tăng - Góc tiến báng xe lấp nén đất tăng thì góc nghiêng hom sắn giảm. - Đồng thời nhiều yếu tố tác động vào hom sắn thì quy luật của từng yếu tố cũng ảnh hưởng đúng quy luật. - Tính tương thích của mô hình cao, có thể ứng dụng để phng đoán khả năng làm việc của liên hợp máy và có thể xác định được các thông số. 4.7. TệNHăSăBăHIUăQUăKINHăTăKHIăỄPăDNGăMỄYăLIểNăHPăCTă TRNGăHOMăSN Áp dụng máy liên hợp cắt trồng hom sắn TR-2-1.2A vào sản xuất giúp giảm chi phí so với lao động thủ công khoảng 49%. Máy TR-2-1.2A của đề tài được nghiên cứu hoàn thiện, máy làm việc ổn định giúp tăng chất lượng trồng sắn làm tăng năng suất cây sắn, tăng hiệu quả kinh tế cho sản xuất sắn. 4.8. BNGăTịMăTTăTHỌNGăSăKăTHUTăMỄYăLIểNăHPăCTă TRNGăHOMăSNăTR-2-1.2A Tổng hợp một số thông số kỹ thuật của máy như bảng 4.1. Bngă4.1.ăMtăsăthôngăsăkăthutălƠm vicăcaămáyăTR-2-1.2A TT Thôngăsăkăthut Đnăvătính Giáătr 1 Năng suất làm việc ha/h 0,79 2 Vận tốc máy làm việc km/h 3,6 3 Số hàng trồng được 1 lần di chuyển hàng 2 4 Khoảng cách hom cm 60-80 5 Góc nghiêng hom sắn sau trồng Độ 30-60 6 Số dao cắt dao 4 7 Đường kính bánh lấp nén mm 400 8 Đường kính đĩa vun mm 560 9 Đường kính đĩa rạch hàng mm 400 10 Số mấu bám bánh xe máy trồng Mấu 12 11 Đường kính bánh xe lấp nén mm 400 12 Tỷ số truyền i1,2,3 1,7; 1,99; 2,27 13 Chiều dài hom sắn sau khi cắt cm 20-25 22
25. 23 Ktălunăphn 4: Từ các kết quả nghiên cứu có thể rút ra một số kết luận sau: 1. Xây dựng được mô hình lý thuyết tính toán các thông số cơ bản của bộ phận cắt và cung cấp hom sắn: bán kính vòng tròn cơ sở R0, bán kính đỉnh dao Rd (công thức 4.3), khoảng cách giữa hai trục của hai trống lắp dao D, tỉ số truyền từ bánh xe máy trồng đến trống lắp dao, các thông số của bánh xe máy trồng. Bộ phận cắt làm việc theo nguyên lý cắt tấm kê di động, bố trí đối xứng nên quá trình cắt rất ổn định, đảm bảo an toàn cho hom sắn và mầm không bị dập. 2. Xây dựng được mô hình lý thuyết tính toán xác định các thông số cơ bản của bộ phân trồng hom sắn nghiêng: Xác định vị trí lắp bánh xe lấp nén đất so với gốc hom sắn x01 và so với đáy luống z01; Xác định góc nghiêng của máng dẫn hom  theo góc nghiêng hom sắn cho trước, tha mãn theo yêu cầu nông học; Đề xuất phương pháp điều chỉnh góc nghiêng hom sắn sau khi trồng, áp suất nén và độ dầy lớp đất lấp nhằm tha mãn các yêu cầu nông học đối với các vùng canh tác khác nhau; Tính toán được các thông số cơ bản của đĩa rạch hàng và đĩa chm cầu vun luống. 3. Đề xuất phương pháp và thiết bị nghiên cứu thực nghiệm xác định áp suất nén tới hạn của lớp đất làm dập mầm hom, từ đó đã xây dựng phương pháp đồ thị xác định khoảng cách tối thiểu từ mép bánh xe lấp nén đất đến hom sắn đảm bảo mầm hom không bị dập. 4. Đề xuất được phương pháp thí nghiệm lực cắt đứt thân cây sắn, từ đó làm cơ sở tính diện tích mẫu bám bánh xe máy trồng. 5. Bằng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm đơn và đa yếu tố đã xây dựng được phương trình hồi quy mô tả sự phụ thuộc của góc nghiêng hom sắn vào các yếu tố gây ảnh hưởng: vận tốc liên hợp máy V, góc nghiêng của máng dẫn hom  và góc tiến của bánh xe lấp nén đất  . Mô hình có thể sử dụng để phng đoán khả năng làm việc của liên hợp máy. 6. Các mô hình lý thuyết và kết quả tính toán đã được vận dụng vào chế tạo một số bộ phận chính trong máy liên hợp căt trồng hom sắn TR-2-1.2A thuộc dự án KC 03 DA.15/11-15. Đã tiến hành khảo nghiệm trên mẫu máy trong điều kiện sản xuất. Chất lượng làm việc của máy đã đáp ứng tốt các chỉ tiêu nông học, máy làm việc ổn định, được sản xuất đón nhận. PHNă5.ăKTăLUNăVĨ KIN NGH 5.1.ăKTăLUN 1) Xây dựng được mô hình lý thuyết tính toán các thông số cơ bản của bộ phận cắt và cung cấp hom sắn: bán kính vòng tròn cơ sở R0 (công thức 4.2), bán kính đỉnh dao Rd (công thức 4.3), khoảng cách giữa hai trục của hai trống lắp dao D (công thức 4.4), tỉ số truyền từ bánh xe máy trồng đến trống lắp dao (công thức 4.7), các thông số của bánh xe máy trồng (công thức 4.30 đến 4.41). Bộ phận cắt làm việc theo nguyên lý cắt tấm kê di động, bố trí đối xứng nên quá trình cắt rất ổn định, đảm bảo an toàn cho hom sắn và mầm không bị dập. 2) Xây dựng được mô hình lý thuyết tính toán xác định các thông số cơ bản của bộ phân trồng hom sắn nghiêng: Xác định vị trí lắp bánh xe lấp nén đất so với gốc hom sắn x01 và so với đáy luống z01 (công thức 4.43 đến 4.46); Xác định góc nghiêng của máng dẫn hom  theo góc nghiêng hom sắn cho trước, tha mãn theo yêu cầu nông học (công thức 4.47 đến 4.51); Đề xuất phương pháp điều chỉnh góc nghiêng hom sắn sau khi trồng, áp suất nén và độ dầy lớp đất lấp nhằm tha mãn các yêu cầu nông học 23
26. 24 đối với các vùng canh tác khác nhau.Tính toán được các thông số cơ bản của đĩa rạch hàng và đĩa chm cầu vun luống (công thức 4.58 và 4.59). 3) Đề xuất phương pháp và thiết bị nghiên cứu thực nghiệm xác định áp suất nén tới hạn của lớp đất làm dập mầm hom, từ đó đã xây dựng phương pháp đồ thị xác định khoảng cách tối thiểu từ mép bánh xe lấp nén đất đến hom sắn đảm bảo mầm hom không bị dập (Hình 4.24, ymin= 4,8 cm đối với bánh xe dạnh trụ, ymin= 9,0 cm với bánh xe dạng côn). 4) Đề xuất được phương pháp thí nghiệm lực cắt đứt thân cây sắn, từ đó làm cơ sở tính diện tích mẫu bám bánh xe máy trồng. 5) Bằng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm đơn và đa yếu tố đã xây dựng được phương trình hồi quy mô tả sự phụ thuộc của góc nghiêng hom sắn vào các yếu tố gây ảnh hưởng: vận tốc liên hợp máy V, góc nghiêng của máng dẫn hom  và góc tiến của bánh xe lấp nén đất  . Mô hình có thể sử dụng để phng đoán khả năng làm việc của liên hợp máy. 6) Các mô hình lý thuyết và kết quả tính toán đã được vận dụng vào chế tạo một số bộ phận chính trong máy liên hợp căt trồng hom sắn TR-2-1.2A thuộc dự án KC 03 DA.15/11-15. Đã tiến hành khảo nghiệm trên mẫu máy trong điều kiện sản xuất. Chất lượng làm việc của máy đã đáp ứng tốt các chỉ tiêu nông học, máy làm việc ổn định, được sản xuất đón nhận. 5.2.ăKINăNGH 1) Tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện cơ sở lý thuyết và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình làm việc của máy trong các điều kiện sản xuất khác nhau. 2) Đưa liên hợp máy vào ứng dụng trong nhiều vùng miền với nhiều loại đất để khẳng định phạm vi ứng dụng và hiệu quả kinh tế. 24
27. 27 DANHăMCăCỄCăCỌNGăTRỊNHăĐĩăCỌNGăB 1. Nguyễn Ngọc Bình, Hà Đức Thái và Đặng Thế Huy (2014). Kết quả nghiên cứu hệ thống truyền động, số mấu bám và diện tích mấu bám trong máy liên hợp cắt trồng hom sắn. Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển nông thôn số17/2014, trang 52-55. 2. Nguyễn Ngọc Bình, Hà Đức Thái, Nông Văn Vìn và Lưu Văn Chiến (2014). Kết quả nghiên cứu cấu trúc bộ phận trồng hom sắn nghiêng và một số yếu tố ảnh hưởng đến độ nghiêng hom sắn sau khi trồng trong máy liên hợp cắt trồng hom sắn. Tạp chí Khoa học và Phát triển, tập 12, số 8 trang 1314-1321. 3. Nguyễn Ngọc Bình, Hà Đức Thái và Nông Văn Vìn (2014). Kết quả nghiên cứu bộ phận đĩa rạch hàng và đĩa vun luống trong liên hợp máy cắt trồng hom sắn,.Tạp chí Công nghiệp và Phát triển Nông thôn, số tháng 15/2014, trang 19-22. 4. Hà Đức Thái, Nông Văn Vìn và Nguyễn Ngọc Bình (2015). Kết quả nghiên cứu thực nghiệm trên máy liên hợp cắt trồng hom sắn TR-2-1.2A. Tạp chí Công nghiệp và Phát triển Nông thôn, số 21/2016 trang 2-9. 5. Nông Văn Vìn, Hà Đức Thái và Nguyễn Ngọc Bình (2015). Mô hình xác định các thông số cơ bản của bộ phận cung cấp và cắt hom trong máy liên hợp cắt trồng hom sắn. Tạp chí Công nghiệp và Phát triển Nông thôn, số 21/2016 trang 16-23. 27