Nghiên cứu, tính toán, thiết kế, chế tạo máy cắt cỏ chuyên dùng chăm sóc vườn cây ăn trái

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC
KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU KHOA HỌCCẤP TRƯỜNG

Tên đề tài: “Nghiên cứu, tính tốn, thiết kế, chế tạo máy cắt cỏ
chuyên dùng chăm sóc vườn cây ăn trái”
Mã số đề tài: 20/1.1CK06
Chủ nhiệm đề tài: ThS. Trần Ngọc Thoại
Đơn vị thực hiện: Trường Đại học Công nghiệp Tp. HCM

Tp.HCM – 2021


LỜI CẢM ƠN
Chủ nhiệm đề tài cùng toàn thể thành viên của nhóm nghiên cứu xin chân thành
cảm ơn Trường đại học Công nghiệp Tp.HCM đã tin tưởng và ủng hộ nhóm nghiên cứu
thực hiện đề tài “Nghiên cứu, tính toán, thiết kế, chế tạo máy cắt cỏ chuyên dùng chăm
sóc vườn cây ăn trái”.
Chúng tơi cũng xin gửi lời cảm ơn đến Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Cơng
nghệ máy Cơng nghiệp (R&Dtech), đã nhiệt tình tư vấn hỗ trợ chúng tơi trong q trình
thực hiện đề tài này.
Đặc biệt cũng xin gửi lời cảm ơn đến gia đình Chị Hịa đã hỗ trợ, giúp đỡ chúng tơi
trong giai đoạn thử nghiệm máy tại trang trại nhà mình.
Nghiên cứu khoa học là một lĩnh vực khó và địi hỏi tinh thần kiên trì và bền bỉ, trong
nghiên cứu chế tạo máy cắt cỏ theo đề tài này đã trải qua nhiều khó khăn, nhiều cung
bậc cảm xúc khác nhau, nhưng cả nhóm nghiên cứu đã cùng nhau vượt qua và đã đạt
được các mục tiêu đề ra của đề tài. Đây là sự nổ lực rất lớn từ phía các Thầy, các Thành
Viên tham gia đề tài, rất mong các thành viên luôn giữ vững tinh thần này theo bề dày

của thời gian và sự nghiệp để mang đến nhiều đóng góp cho xã hội, xin chân thành
cảm ơn các thành viên tham gia đề tài.

2


PHẦN I: THƠNG TIN CHUNG CỦA ĐỀ TÀI
I.

Thơng tin tổng qt

1.1.

Tên đề tài: “Nghiên cứu, tính tốn, thiết kế, chế tạo máy cắt cỏ chuyên
dùng chăm sóc vườn cây ăn trái”

1.2.

Mã số: 20/1.1CK06

1.3.

Danh sách chủ trì, thành viên tham gia thực hiện đề tài

TT

Họ và tên(học vị, chức danh)

1

ThS. Trần Ngọc Thoại

2

TS. Nguyễn Khoa Triều

3

KS. Trần Ngọc Vũ

4

ThS. Nguyễn Minh Cường

5

KS. Nguyễn Nhân Sâm

6

PGS.TS. Bùi Trung Thành

Đơn vị công tác
Khoa Cơng Nghệ Cơ Khí, ĐH. Cơng
Nghiệp TP. Hồ Chí Minh
Khoa Cơng Nghệ Cơ Khí, ĐH. Cơng
Nghiệp TP. Hồ Chí Minh
Trung tâm Nghiên cứu & Phát triển Công
nghệ máy Công nghiệp
Trung tâm Nghiên cứu & Phát triển Công

nghệ máy Công nghiệp
Trung tâm Nghiên cứu & Phát triển Công
nghệ máy Công nghiệp
Khoa Cơng nghệ Nhiệt lạnh, ĐH. Cơng
Nghiệp TP. Hồ Chí Minh

1.4. Đơn vị chủ trì: Trường Đại học Cơng nghiệp Tp. HCM
1.5. Thời gian thực hiện:
1.5.1. Theo hợp đồng: từ tháng 3 năm 2020 đến tháng 4. Năm 2021
1.5.2. Gian hạn ( nếu có): đến tháng..... năm .....
1.5.3. Thực hiện thực tế: từ tháng..... năm ..... đến tháng ..... năm
1.6. Thay đổi của thuyết minh nếu có:
1.7. Tổng kinh phí được phê duyệt của đề tài: 96.785.000 đồng.

3


II.
Kết quả nghiên cứu
1. Đăt vấn đề
Có rất nhiều biện pháp làm cỏ / tiêu diệt cỏ dại hiện nay tại Việt Nam, từ nhổ cỏ thủ
công đến ngâm nước ém cỏ, cày lật, phun thuốc và dùng máy cắt cỏ truyền thống đeo
vai. Trong đó, việc nhổ cỏ thủ công tốn nhiều thời gian và nhân công. Việc ngâm nước
ém cỏ hay cày lật chỉ phù hợp cho vài loại cỏ, vài loại cây trồng. Đặc biệt, hạt giống
của một số lồi cỏ tạp có thể sống hàng mấy năm trong đất hoặc trong nước, thậm chí
sau mấy chục năm cịn có thể nảy mầm. Ví dụ, cỏ Bobo sống trong ruộng nước đến 5
– 10 năm, hạt của cỏ sống đời nó ở trong đất gần trăm năm vẫn có khả năng nảy mầm
[22]. Về thuốc trừ cỏ, GS. Võ Tịng Xn có ý kiến rằng “Thuốc trừ cỏ gây ung thư,
càng để lâu càng có tội với dân” [23]. Việc lạm dụng các loại hóa chất diệt cỏ, trừ sâu
bệnh trong thời gian dài không những tàn phá mơi trường mà cịn để lại hậu quả nặng

nề trước hết với sức khỏe của nông dân - những người thường xuyên tiếp xúc với các
loại hóa chất này và cả những người tiêu dùng. Cùng lúc đó, rất nhiều tai nạn đã xảy ra
do máy cắt cỏ đeo vai. Theo Bác sĩ Phùng Văn Hà cho biết, nguyên nhân phần lớn của
các vụ tai nạn do máy cắt cỏ gây ra là lỗi chủ quan của người sử dụng. Trong quá trình
vận hành, chỉ cần mất tập trung là có thể bị lưỡi máy cắt cỏ văng vào chân hoặc lưỡi
máy chạm vào viên đá, theo quán tính và lực quay người sử dụng sẽ rất dễ bị mất khả
năng kiểm sốt [24].
Trước nhu cầu cơ giới hóa khâu làm cỏ,không làm ô nhiễm môi trường, đồng thời
đảm bảo an tồn cho người nơng dân, nhóm nghiên cứu máy Nông nghiệp 4.0 thuộc
Viện Nghiên cứu khoa học & chuyển giao công nghệ, Trường Đại học Công Nghiệp Tp
Hồ Chí Minh đề xuất thực hiện đề tài “Nghiên cứu, tính tốn, thiết kế, chế tạo máy cắt
cỏ chun dùng chăm sóc các vườn cây ăn quả”.
2. Mục tiêu
a) Mục tiêu tổng quát.
 Làm chủ công nghệ về thiết kế và công nghệ chế tạo máy cắt cỏ hai trống cho
các khu vườn trồng cây ăn quả Việt Nam.
b) Mục tiêu cụ thể.
 Thiết kế, chế tạo được một máy phát cỏ dại phù hợp với điều kiện trồng cây ăn
quả tại các nhà vườn của Việt Nam.
 Xây dựng được chế độ làm việc của máy khi cắt cỏ dại nhà vườn trồng cây ăn
quả tại các nhà vườn trồng cây ăn quả, cắt cỏ dại trên các bãi đất trồng trên
đồng và khu dân cư.
3. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp phân tích tổng hợp
- Phương pháp khảo sát
- Phân tích và tổng hợp
4


- Phương pháp cơ học cổ điển của sức bền vật liệu, cơ động lực học và tĩnh học

- Tính tốn giải tích
- Phương pháp quy nạp
- Phương pháp năng lượng
- Phương pháp biến đổi hệ thức toán học
- Phương pháp mơ hình hóa
- Phương pháp đánh giá qua thử nghiệm
- Phương pháp chuyên gia (chạy thử, đánh giá, phản biện)
- Phương pháp phân tích hoạt động, ưu nhược điểm
- Phương pháp đánh giá qua thử nghiệm
- Phương pháp chuyên gia (chạy thử, đánh giá, phản biện) phương pháp nghiên cứu
lý thuyết (phân tích và tổng kết kinh nghiệm)
4. Tổng kết và kết quả nghiên cứu
 Hoàn thành các mục tiêu đề tài đã đề ra.
 Thực hiện tính tốn, thiết kế, chế tạo được một máy cắt cỏ sử dụng trong các nông
trại trồng cây ăn trái.
 Làm chủ được công nghệ cắt cỏ bằng kết cấu dạng tang trống hay còn được gọi là
kết cấu hai trụ xoay có vành lắp dao kiểu động. Với khả năng nắm bắt được cơng
nghệ ta hồn tồn có thể xây dựng được các kế hoạch cái tiến và tối ưu loại máy cắt
cỏ này trong tương lai.
5. Đánh giá kết quả đã đạt được và kết luận
 Đóng góp về mặt hiệu quả kinh tế
Như vậy so sánh chi phí 3 loại hình cắt cỏ gồm cắt bằng liềm và cắt cỏ bằng máy
đeo vai ngồi ưu việt về độ sót và chiều cao gốc cỏ sau cắt thì chi phí dùng máy cắt cỏ
hai dao chỉ bằng 6,68 % chi phí cắt cỏ liềm và bằng 23,53 % cắt cỏ bằng máy đeo vay.
 Đóng góp về mặt học thuật
 Trình bày tổng quan về các máy cắt cỏ trên thế giới và trong nước
 Thiết kế, chế tạo được 3 loai dao cắt, gồm dao cắt loại A là loại dao thẳng có góc
cắt là 00, Dao loại B là dao thẳng góc cắt 300 và dao loại C loại dao răng cưa.
 Bằng phương pháp Taguchi thiết lập ma trận thí nghiệm và cho thấy giá trị vận tốc
0,8m/s cho kết quả làm việc cho 3 loại dao là tốt nhất (Giá trị vận tốc tiến 0,8m/s

đã được nhóm nghiên cứu chọn và thực hiện khảo sát xác định vận tốc dao hợp lý
cho 3 loại dao A, dao B và dao C )
 Đối với vận tốc dao cắt đề tài thực hiện nghiên cứu khảo sát và xét trong phạm vi
30, 35, 40, 45, 50, 55 m/s thông qua bộ truyền động đai.
 Kết quả cụ thể về máy cắt cỏ của đề tài đã đạt được.
5


 Kích thước tổng thể máy:
 Năng suất làm việc: 0,23ha/h
 Lượng tiêu hao nhiên liệu: 8 lít/ha
 Độ sót cỏ sau khi cắt: < 4%
 Tính hiệu quả kinh tế: máy cắt cỏ hai dao chi phí chỉ bằng 6,68 % chi phí cắt cỏ
liềm và bằng 23,53 % cắt cỏ bằng máy đeo vay.
 Xây dựng được một chế độ cắt tối ưu trong quá trình làm việc của máy.
 Tốc độ tiến hiệu quả: 0,8m/s
 Tốc độ dao cắt: 45m/s
 Loại dao cắt: Dao loại răng cưa
6. Tóm tắt kết quả ( tiếng việt và tiếng anh)
TĨM TẮT
Cắt cỏ là một trong những hoạt động được thực hiện thường xuyên theo chu kỳ trong
hoạt động nông nghiệp. Cắt cỏ thường có hai ý nghĩa, thứ nhất cắt cỏ dại để vệ sinh khu
vực đã bị chiếm chỗ, thứ hai cắt cỏ để lấy thức ăn phục vụ cho chăn nuôi hoặc lấy làm
nguồn nguyên liệu phục vụ hoạt động của con người.
Hiện nay, một số biện pháp để loại bỏ cỏ dại gồm: cắt bằng máy cắt đeo vai, cắt thủ
công bằng liềm cho khu vực nhỏ, phát bằng dụng cụ, dùng máy cắt tự chế,... ngoài ra
biện pháp thường được sử dụng là dùng thuốc bảo vệ thực vật ( BVTV). Các biện pháp
này nhìn chung đề có mục tiêu là cắt cỏ hoạt loại trừ cỏ, mỗi biện pháp sẽ có những ưu
và nhược điểm khác nhau như dùng máy cắt đeo vai áp dụng cho khu vực nhỏ, các ngóc
ngách rất phù hợp để sử dụng nhưng khi áp dụng khu vực diện tích lớn thì năng suất

khơng cao gây tốn nhiều nhân cơng và nhiêu liệu; đối với biện pháp phun thuốc BVTV
biện pháp này có ưu điểm là có năng suất cao diệt trừ được các mức độ cỏ, nhưng có
nhược điểm là gây ôi nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến hệ sinh thái, đặc biệt là sức
khỏe của con người.
Việt Nam là một đất nước phát triển nơng nghiệp, do đó việc sử dụng một thiết bị cắt
cỏ phù hợp với địa lý Việt Nam là thật sự cần thiết. Nhận thấy được sự cần thiết này
nhóm nghiên cứu trường đại học Công Nghiệp Tp. HCM đề suất phát triển một mẫu
máy cắt cỏ phục vụ trong lĩnh vực sản xuất nông nghiệp của Việt Nam.
Máy cắt cỏ của đề tài sử dụng nguyên lý cắt hai tang trống, với nguyên lý này cỏ được
cắt có thể sử dụng lại cho các mục đích sản xuất khác. Đề tài đã thực hiện cắt trên 3 loại
dao cắt gồm dao cắt lưỡi thẳng, dao cắt vát góc, dao cắt lưỡi cưa. Kết quả nghiên cứu
bước đầu cho thấy dao cắt lưỡi cưa tam giác ( dao C) cho ra được kết quả tốt nhất với
tốc độ tiến của máy 0,8 m/s (2,88km/h), vận tốc dao 45 m/s.

6


ABBREVIATE
Mowing the lawn is one of the activities that is carried out regularly in cyclical
activities in agricultural activities. Mowing the lawn usually has two meanings, the first
cutting weeds to clean the occupied area, the second mowing the lawn for food for
livestock or as a source of raw materials for human activity. Currently, some measures
to remove weeds include: cutting with a shoulder cutter, manually cutting with a sickle
for a small area, handing out tools, using a homemade cutter,... In addition, the most
commonly used measure is the use of pesticides. These measures generally aim to cut
grass and eliminate grass, each of which will have different advantages and
disadvantages such as using a shoulder cutter applied to small areas, niches that are
suitable for use but when applying large areas, the productivity is not high, causing a lot
of labor and fuel; for spraying measures, this measure has the advantage of having high
productivity to eliminate grass levels, but there are disadvantages of causing

environmental amblysis, affecting ecosystems, especially human health.
Vietnam is an agriculturally developed country, so the use of a lawn mower suitable
for Vietnam's geography is really necessary. Recognizing this need, the research team
proposed to develop a model of lawn mower for vietnam's agricultural production sector.
The lawn mower of the subject uses the principle of cutting two drums, with this
principle of lawn being cut that can be reused for other production purposes. The subject
has been cut on 3 types of cutting knives including straight blade cutters, angular bevel
cutters, saw blade cutters. The initial results showed that the triangular saw blade cutter
(C knife) produced the best results with the machine's advance speed of 0.8 m/s (2.88
km/h), the knife speed of 45 m/s.
III. SẢN PHẨM ĐỀ TÀI, CÔNG BỐ VÀ KẾT QUẢ ĐÀO TẠO
3.1. Kết quả nghiên cứu
Sản phẩm dạng 1
Tên sản
Chỉ tiêu cần đạt
Đơn vị đo
Đăng ký
phẩm
- Tốc độ làm việc:
km/h
2.0 – 4.0
- Tốc độ đĩa dao:
vòng/phút 1800 – 2400
Máy cắt cỏ
- Năng suất làm việc
ha/h
0.15
chăm sóc
- Chiều cao cắt:
cm

≥3
cho các
- Công suất động cơ
HP
7
vườn cây ăn - Đường kính đĩa dao:
mm
395
trái
- Số lượng dao tối đa:
8 dao
- Chiều rộng vệt cắt
mm
1000
- Kích thước bộ phận cắt
900x475x420
Chất lượng
- Độ sạch
%
> = 80%
cỏ sau cắt
- Chiều cao gốc
cm
<= 5-10

Kết quả đạt
được
2.0 – 4.0
1800 – 2400
0.15

≥3
7
395
8 dao
1000
900 x475x420
> 90%
< 3-7
7


Sản phẩm dạng 2.
Đăng ký

TT

Tên sản phẩm

1

Bản vẽ thiết kế máy cắt cỏ (bản
vẽ lắp và các bản vẽ chi tiết)

01 bộ

2

Quy trình cơng nghệ chế tạo
các thiết bị chính dao cắt,
khung lắp dao

01 bộ

Kết quả

Ghi chú

Đã hoàn thành bộ bản
vẽ kỹ thuật Máy cắt
cỏ theo TCVN
Đã hoàn thành bộ quy
trình cơng nghệ chế
(Phụ lục III)
tạo Máy cắt cỏ

Sản phẩm dạng 3
TT

Tên bài báo dự kiến

1

Nghiên cứu, lựa chọn và thiết kế máy
cắt cỏ vườn cây ăn quả ở Việt Nam

Experimental Research To Determine
The Optimal Working Regime Of A
Twin-Drum Mower For The Dragon
Fruit Orchards In Vietnam

2

IV.

Đăng ký

Kết quả

01

01

01

01

Ghi chú
Tạp chí Công nghiệp
nông thôn
(Phụ lục IV)
Scopus
Cite as: AIP
Conference
Proceedings 2406,
020037 (2021);
/>3/5.0066715
Published Online:20
September 2021
(Phụ lục IV)

Tình hình sửa dụng kinh phí
Nội dung chi

TT

Kinh phí

Kinh phí

được duyệt

thực hiện

(triệu đồng)

(triệu đồng)

A

Chi phí trực tiếp

96.785.000

93.285.000

1

Th khốn chuyên môn

39.321.100

39.321.100

2

Nguyên, nhiên vật liệu, cây con..

39.463.900

39.463.900

3

Thiết bị, dụng cụ

4

Công tác phí

5.740.000

5.740.000

5

Dịch vụ th ngồi

7.000.000

7.000.000

6

Hội nghị, hội thảo,thù lao nghiệm thu giữa kỳ

7

In ấn, Văn phòng phẩm

1.760.000

1.760.000

Ghi
chú

8


8

Chi phí khác

B

Chi phí gián tiếp

1

Quản lý phí

2

3.500.000

3.500.000

96.785.000

96.785.000

Chi phí điện, nước
Tổng số

V. Kiến nghị
Mặc dù đã có rất nhiều cố gắng trong quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài nhưng
do hạn chế về mặt thời gian nên Báo cáo khoa học tổng kết đề tài vẫn còn một số hạn
chế cần tiếp tục nghiên cứu và thực hiện, cụ thể là:
Đề tài mới dừng lại ở việc nghiên cứu vận tốc dao cắt trong khi vận tốc tiến của máy
hạn chế trong vùng khảo sát 0,5m/s - 1,1m/s, đề tài chưa có điều kiện thực hiện vận
tốc tiến ngồi vùng này nên tiếp tục nghiên cứu.
Độ nhấp nhơ mặt vườn cũng ảnh hưởng đến năng suất cắt, chất lượng cắt, do vậy
nghiên cứu về máy này cần tiếp tục thực hiện với yêu tố đầu vào là độ nhấp nhô sẽ
ảnh hưởng hàm mục tiêu.
Sau khi khảo nghiệm nhóm tác giả đã cải tiến tối ưu kết cấu máy cắt cỏ hai dao như
giảm trọng lượng, bổ sung thêm 01 bánh xe phụ giúp cho máy cắt cỏ hai dao cân bằng
tốt hơn trong quá trình vận hành.
Do điều kiện dịch bệnh nên nhóm nghiên cứu mới dừng lại ở phần khảo nghiêm cắt
loại cỏ chỉ trong vườn trồng dừa trên địa hình đất Củ Chi TP. Hồ Chí Minh. Thực tế
trong các vườn cây ăn trái cịn nhiều loại cỏ khác nhau trong các vườn cây ăn trái nên

trong thời gian tới khi hết dịch COVID 19, nhóm nghiên cứu sẽ tiếp tục đưa máy đi
khảo nghiệm cắt cỏ tại các vườn trồng cây Thanh Long để tìm cơ hội phát triển máy
dưới dạng thương mại hóa. Ngoài ra đề tài đề nghị tiếp tục thử nghiệm các chế độ
cắt đối với một số loại cỏ thuộc các khu vực khác ngoài phạm vi vườn cây ăn trái như:
công viên, các loại cỏ phát triển gần các khu vực nhà máy, xí nghiệp, …Bởi, cỏ dại
trong vườn cây ăn trái chỉ là một phạm vi rất giới hạn, với đặc điểm chung đó là cắt
và quản lý sự phát triển các loại cỏ dại thì kiểu máy mà theo đề tài đã nghiên cứu có
thể ứng dụng hiệu quả ở nhiều khu vực khác. Do đó, việc xây dựng thêm các chế độ
cắt là rất cần thiết.

9


VI.

Phụ lục sản phẩm ( liệt kê minh chứng các sản phẩm ở Phần III)

Phụ lục III: Quy trình cơng nghệ chế tạo một số chi tiết quan trọng trong máy cắt cỏ
Phụ lục IV: Hai bài báo của đề tài và một số hình ảnh trong quá trình khảo nghiệm máy
cắt cỏ đề tài

Tp. HCM, ngày
Chủ nhiệm đề tài

Phòng QLKH&HTQT

tháng

năm 2021

(ĐƠN VỊ)
Trưởng (đơn vị)
(Họ tên, chữ ký)

Trần Ngọc Thoại

10


PHẦN II: BÁO CÁO CHI TIẾT ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

MỤC LỤC
MỤC LỤC ...................................................................................................................... 1
DANH MỤC CÁC HÌNH ............................................................................................. 3
DANH MỤC CÁC BẢNG............................................................................................. 7
Chương 1. TỔNG QUAN .............................................................................................. 9
1.1. Tổng quan các phương pháp cắt cỏ hiện nay. .................................................9
1.1.1. Máy cắt cỏ dạng răng lược. ...........................................................................9
1.1.2. Máy phát cỏ dạng đĩa. .................................................................................11
1.1.3. Máy phát cỏ dạng trống. ..............................................................................13
1.1.4. Đặc điểm của vườn cây ăn trái. ...................................................................15
1.1.5. Đánh giá và lựa chọn nguyên lý cắt trong thiết kế máy cắt cỏ trong vườn
cây ăn trái...............................................................................................................18
1.2. Giới thiệu một số mẫu máy cắt cỏ dạng trống trên thị trường hiện nay.....19
1.2.1. Máy BDR 700 của Cộng hòa Séc. ...............................................................19
1.2.2. Máy BELLON MFB 800 của Italia. ............................................................21
1.2.3. Máy KP 1.1 của Ukraina. ............................................................................24
1.3. Tổng kết và lựa chọn nguyên lý hoạt động của mơ đun cắt cỏ. ...................26
Chương 2. TÍNH TỐN THIẾT KẾ MÁY CẮT CỎ ĐỀ TÀI ............................... 27

2.1. Xây dựng bài tốn thiết kế máy ......................................................................27
2.2. Cơ sở lý thuyết tính toán. .................................................................................27
2.2.1. Cơ sở lý thuyết về vận tốc cắt tới hạn trong máy cắt cỏ. ............................27
2.2.2. Mối liên hệ giữa năng lượng và công suất cần thiết của máy cắt cỏ...........30
2.2.3. Cơ sở lý thuyết về dao cắt. ..........................................................................32
2.2.4. Cơ sở lý thuyết kiểm nghiệm ứng suất tĩnh trên solidworks simulation. ....34
2.3. Nghiên cứu, tính tốn, thiết kế tổng thể kết cấu máy....................................35
2.3.1. Nghiên cứu, tính tốn, thiết kế khung máy và hệ thống di động. ...............38
2.3.2. Tính tốn, thiết kế khung liên kết mô đun cắt. ............................................40
2.4. Nghiên cứu, tính tốn, thiết kế cụm và modun truyền động dao cắt...........42
2.4.1. Nghiên cứu, tính tốn, thiết kế tổng thể kết cấu cụm dao cắt (mô đun cắt).
...............................................................................................................................42
2.4.2. Kết luận: ......................................................................................................45
2.4.3. Nghiên cứu, tính tốn, thiết kế bộ truyền đai cho máy cắt cỏ chăm sóc vườn
cây ăn trái...............................................................................................................46
2.4.4. Nghiên cứu, tính tốn, thiết kế bộ truyền xích cho máy .............................53
1


2.4.5. Nghiên cứu, tính tốn, thiết kế bộ truyền bánh răng cơn cụm dao cắt ........57
2.4.6. Nghiên cứu, tính tốn, thiết kế trục dẫn động. ............................................63
2.4.7. Tính tốn, thiết kế một số kết cấu quan trọng của mô đun cắt. ...................72
2.4.8. Kết quả đạt được sau q trình tính tốn thiết kế. .......................................74
Chương 3. VẬT LIỆU PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .. 76
3.1. Tổng quát các nội dụng thực hiện đề tài nghiên cứu ....................................77
3.2. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................77
3.2.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết .............................................................77
3.3. Xác định các thông số nghiên cứu đầu vào và phương pháp xác định........78
3.3.2. Vận tốc dao ..................................................................................................79
3.3.3. Vận tốc tiến của máy ...................................................................................79

3.3.4. Xác định mật độ cỏ ......................................................................................79
3.4. Xác định các hàm mục tiêu và phương pháp xác định .................................79
3.4.1. Phương pháp xác định năng suất cắt ...........................................................80
3.4.2. Phương pháp đo tiêu hao nhiên liệu ............................................................80
3.4.3. Phương pháp xác định độ sót ......................................................................80
3.5. Các thiết bị đo và phương pháp đo. ................................................................81
3.6. Phương pháp sử dụng trong thực nghiệm .....................................................83
3.6.1. Mô tả tổng quát phương pháp......................................................................83
3.6.2. Các bước xây dựng phương trình hồi quy thực nghiệm [32] ......................85
3.6.3. Giới thiệu về chương trình SPSS Statistics 17.0. ........................................85
Chương 4. KHẢO NGHIỆM MÁY VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ............................ 87
4.1. Mục đích, thời gian và địa điểm khảo nghiêm ...............................................87
4.2. Chuẩn bị mơ hình thử nghiêm. .......................................................................87
4.3. Khảo sát vườn cây trước khi khảo nghiệm ....................................................89
4.4. Quy trình và cách thức thực hiện thử nghiệm. ..............................................90
4.4.1. Thiết bị máy móc– dụng cụ .........................................................................91
4.4.2. Kết quả khảo nghiệm xác định dải vận tốc dao cắt cỏ hai dao ...................91
4.4.3. Kết quả.........................................................................................................92
4.5. Các cơng việc chuẩn bị khảo nghiệm có tải....................................................92
4.6. Kết quả khảo nghiệm xác định ảnh hưởng của vận tốc dao cắt đến các hàm
mục tiêu khi máy cắt cỏ làm việc. .........................................................................94
4.6.1. Ta tiến hành thực nghiệm ảnh hưởng vận tốc dao cắt đến các hàm mục tiêu
nghiên cứu với loại dao lưỡi thẳng góc 0°(A) .......................................................94
4.6.2. Ta tiến hành thực nghiệm ảnh hưởng vận tốc dao cắt đến các hàm mục tiêu
nghiên cứu với loại dao lưỡi thẳng góc 30°( dao loại B) ......................................97
4.6.3. Ta tiến hành thực nghiệm ảnh hưởng vận tốc dao cắt đến các hàm mục tiêu
nghiên cứu với loại dao cưa hình tam giác (C) ...................................................100
2

4.7. Thiết lập các mối quan hệ vận tốc dao cắt liên quan đến các hàm mục tiêu
.................................................................................................................................103
4.7.1. Bảng tổng hợp kết quả thức nghiệm..........................................................103
Chương 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................ 108
5.1. Kết luận ...........................................................................................................108
5.2. Kiến nghị .........................................................................................................110
Tài liệu tham khảo. .................................................................................................... 111
Phần III: Phụ Lục đính kèm..................................................................................... 113
PHỤ LỤC 1. TÍNH TỐN HIỆU QUẢ KINH TẾ ................................................ 114
PHỤ LỤC iii: QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO MỘT SỐ CHI TIẾT
QUAN TRỌNG TRONG MÁY CẮT CỎ ............................................................... 124
PHỤ LỤC IV: 2 BÀI BÁO CỦA ĐỀ TÀI VÀ MỘT SỐ HÌNH ẢNH TRONG
QUÁ TRÌNH KHẢO NGHIỆM MÁY CẮT CỎ ĐỀ TÀI ..................................... 173
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1: Kết cấu thanh cắt (hình răng lược) của Patrick Deevy [9]. ..........................10
Hình 1.2: Máy cắt cỏ dạng răng lượccủa Robinson năm 1890 [10]. ............................10
Hình 1.3: Máy cắt cỏ dạng răng lược dịng SB31 của hãng John Deere [11]. .............10
Hình 1.4: Máy phát cỏ dạng đĩa của Jean Guillotin [12]..............................................11
Hình 1.5: Máy cắt cỏ dạng đĩa của Charles M. Kline, Reinholds, and Neil W. Webster.
.......................................................................................................................................12
Hình 1.6: Máy phát cỏ dạng đĩa T-DCBM của cơng ty Minos agri [14]. ....................12
Hình 1.7: Cơ cấu tang trống có gắn dao cắt [15] ..........................................................13
Hình 1.8: Máy phát cỏ dạng tang trống có kiểu bố trí lệch về một bên [17]. ..............14
Hình 1.9: Máy phát cỏ dạng trống có nhiều trống bố trí liền kề nhau [17]. .................14
Hình 1.10: Máy phát cỏ dạng trống của công ty Bellon [18]. ......................................15
Hình 1.11: Cỏ dại hiện diện với mật độ cao giữa các cây trong vườn bưởi [23]. ........17
Hình 1.12: Cỏ dại phát triển trong vườn thanh long ở Bình thuận [24]. ......................18
Hình 1.13: Máy cắt cỏ BDR 700 được sản xuất tại Cộng hịa Séc [25]. ......................19
Hình 1.14: Kết cấu máy và bộ truyền động của máy BDR 700 [26]. ..........................20
Hình 1.15: Sơ đồ ngun lí hoạt động của cắt cỏ BDR 700.........................................20

Hình 1.16: Máy cắt cỏ BELLON MFB 800 của Italia [27]..........................................22
Hình 1.17: Kết cấu bộ phận làm việc của máy cắt cỏ BELLON MFB 800 [28]. ........22
Hình 1.18: Sơ đồ nguyên lí hoạt động của máy cắt cỏ BELLON MFB 800................22
Hình 1.19: Máy cắt cỏ KP 1.1 được sản xuất tại Ukraina [29]. ...................................24
Hình 1.20: Sơ đồ nguyên lí hoạt động của máy cắt cỏ KP 1.1 của Ukraina. ...............24
Hình 1.21: Máy kéo xới Vikyno MK70 trên thị trường .............................................117
Hình 1.22: Khởi động Máy kéo ..................................................................................119
Hình 1.23: Khởi động Đầu dao cắt .............................................................................119
Hình 1.24: Điều chỉnh tốc độ di chuyển .....................................................................120
Hình 1.25: Điều chỉnh hộp số tới/lùi ..........................................................................120
3


Hình 1.26: Vận hành máy cắt cỏ ................................................................................120
Hình 2.1: Sơ đồ phân tích lực và năng lượng trong q trình cắt. ...............................27
Hình 2.2: Ảnh tốc độ cao trong thí nghiệm cắt thân cỏ. ...............................................28
Hình 2.3: Biểu đồ chênh lệch năng lượng cắt khi cắt trên và dưới tốc độ tới hạn [30].
.......................................................................................................................................29
Hình 2.4: Biểu đồ mối liên hệ giữa vận tốc tiến và cơng suất cắt [30]. .......................30
Hình 2.5: Biểu đồ ảnh hưởng của tốc độ dao đến năng lượng cắt cần thiết [30] .........31
Hình 2.6: Định nghĩa vị trí góc vát trên dao cắt [33]. ..................................................33
Hình 2.7: Sự chênh lệch mức độ tiếp xúc giữa lưỡi dao và thực vật của hai lưỡi dao cắt
có độ dày khác nhau. .....................................................................................................34
Hình 2.8: Quan hệ giữa ứng suất – biến dạng trong thí nghiệm kéo [34]. ...................34
Hình 2.9: Sơ đồ ngun lý mô đun cắt cỏ kết hợp với máy kéo cơng suất nhỏ. ..........35
Hình 2.10: Sơ đồ ngun lý mơ đun cắt kết hợp với máy kéo hai bánh. .....................37
Hình 2.11: Sơ đồ nguyên lý máy kéo hai bánh động cơ xăng. .....................................38
Hình 2.12: Máy kéo hai bánh VIKINO MK70 [37]. ....................................................39
Hình 2.13: Sơ đồ nguyên lý khung liên kết trên máy kéo và mơ đun cắt. ...................40
Hình 2.14: Khung liên kết trên máy kéo được thiết kế trên phần mềm Solidworks ....41

Hình 2.15: Bản vẽ chế tạo của khung liên kết trên máy kéo. .......................................41
Hình 2.16: Kết cấu khung máy và hệ thống di động của máy cắt cỏ. ..........................42
Hình 2.17: Sơ đồ tổng thể kết cấu mơ đun cắt. ............................................................42
Hình 2.18: Sơ đồ thể hiện sự chuyển động của dao cắt. ...............................................43
Hình 2.19: Sơ đồ động máy cắt cỏ chăm sóc vườn cây ăn trái. ...................................44
Hình 2.20: Sơ đồ lựa chọn loại đai [31]. ......................................................................46
Hình 2.21: Sơ đồ lựa chọn tiết diện đai [31]. ...............................................................47
Hình 2.22: Kích thước cơ bản của đai thang. ...............................................................48
Hình 2.23: Bản vẽ thiết kế, chế tạo puly dẫn động.......................................................52
Hình 2.24: Bản vẽ thiết kế, chế tạo puly bị dộng. ........................................................53
Hình 2.25: Bản vẽ thiết kế, chế tạo đĩa xích máy cắt cỏ chăm sóc vườn cây ăn trái. ..57
Hình 2.26: Số lần ăn khớp của răng trong các bộ truyền bánh răng phổ biến [31]. .....58
Hình 2. 27: Bản vẽ thiết kế, chế tạo bánh răng cơn chủ động. .....................................62
Hình 2.28: Bản vẽ thiết kế, chế tạo bánh răng cơn bị động ..........................................63
Hình 2.29: Kích thước theo chiều dài của trục I...........................................................64
Hình 2.30: Kích thước thiết kế trục I. ...........................................................................65
Hình 2.31: Sơ đồ phân tích lực tác dụng lên trục I. ......................................................65
Hình 2.32: Mơ hình phân tích đã được gán các điều kiện biên. ...................................66
Hình 2.33: Chia lưới mơ hình phân tích tính tốn. .......................................................66
Hình 2.34: Kết quả phân tích mơ phỏng trên mơ đun Simulation của Solidworks. .....66
Hình 2.35: Xác định đường kính trục. ..........................................................................67
Hình 2.36: Kích thước thiết kế trục II. .........................................................................67
Hình 2.37: Sơ đồ phân bố lực trên trục II. ....................................................................68
4


Hình 2.38: Mơ hình phân tích đã được gán các điều kiện biên. ...................................68
Hình 2.39: Mơ hình phân tích, tính tốn đã được chia lưới. ........................................69
Hình 2.40: Kết quả phân tích mơ phỏng trên mơ đun Simulation của Solidworks. .....69
Hình 2.41: Kích thước thiết kế trục III theo chiều dài. ................................................70

Hình 2.42: Kích thước thiết kế trục III. ........................................................................70
Hình 2.43: Sơ đồ phân tích lực trên trục III. ................................................................71
Hình 2.44: Gán các điều kiện biên và chia lưới mơ hình phân tích. ............................72
Hình 2.45: Kết quả mơ phỏng phân tích trên mơ đun simulation của solidworks. ......72
Hình 2.46: Dao cắt được thiết kế trên phần mềm solidworks. .....................................73
Hình 2.47: Dao cắt đã được gia cơng hồn chỉnh.........................................................73
Hình 2.48: Khung hộp của mô đun cắt được thiết kế trên phần mềm Solidworks. .....74
Hình 2.49: Kết cấu đĩa lắp dao được thiết kế trên phần mềm Solidworks. ..................74
Hình 2.50: Máy cắt cỏ chăm sóc vườn cây ăn trái được thiết kế trên Solidworks. ......75
Hình 2.51: Bản vẽ thiết kế, chế tạo máy cắt cỏ trong vườn cây ăn trái. .......................76
Hình 3.1: Lưu đồ thực hiện của đề tài ..........................................................................77
Hình 3.2: Dụng cụ đo số vòng quay và phương pháp đo số vòng quay .......................81
Hình 3.3: Thước kéo 50m .............................................................................................82
Hình 3.4: Ca đong có vạch chia xác định mực nhiên liệu [47]. ...................................82
Hình 3.5: Cân Nhơn Hịa các loại. ................................................................................83
Hình 3.6: Đồng hồ bấm thời gian. ................................................................................83
Hình 3.7: Minh họa mơ hình hộp đen ...........................................................................84
Hình 3.8: Mơ phỏng màn hình quản lý dữ liệu (data view). ........................................86
Hình 3.9: Mơ phỏng màn hình quản lý biến (variable view). ......................................86
Hình 3.10: Mơ phỏng màn hình quản lý biến (variable view). ....................................86
Hình 3.11: Lưu đồ quy trình cơng nghệ chế tạo .........................................................124
Hình 3.12: Máy phay đứng vạn năng FVHM-GS300 ................................................127
Hình 3.13: Máy cắt dây Wire EDM EXCETEK V350-Submerged ...........................128
Hình 3.14: Máy tiện vạn năng NARA 9040 ................................................................129
Hình 3.15: Máy khoan đứng vạn năng Z5040A .........................................................130
Hình 3.16: Bản vẽ kỹ thuật cụm khung bánh xe hỗ trợ ..............................................142
Hình 3.17: Các chi tiết trong cụm khung bánh xe hỗ trợ ...........................................143
Hình 3.18: Hàn chi tiết (3) với (4) ..............................................................................143
Hình 3.19: Hàn chi tiết (1) với (2) ..............................................................................144
Hình 3.20: Hàn hồn chỉnh phần khung bánh xe .......................................................144

Hình 3.21: Bản vẽ kỹ thuật chi tiết Đĩa xoay .............................................................144
Hình 3.22: Các chi tiết trong cụm Đĩa xoay ...............................................................145
Hình 3.23: Gia cơng lỗ bắt dao ...................................................................................145
Hình 3.24: Các bề mặt gia cơng của chi tiết Bát lắp bạc trục.....................................146
Hình 3.25: Tiện mặt đầu Bát lắp bạc trục ...................................................................147
Hình 3.26: Tiện mặt ngồi bát lắp bạc truc ................................................................147
5


Hình 3.27: Khoan tâm lỗ Ø30mm trên bát lắp bạc trục .............................................148
Hình 3.28: Khoan lỗ Ø30mm trên Bát lắp bạc trục ....................................................148
Hình 3.29: Tiện tinh lỗ 33mm trên Bát lắp bạc trục.................................................149
Hình 3.30: Gia cơng khoan – taro lỗ M10 trên Bát lắp bạc trục ................................149
Hình 3.31: Gia cơng hàn Bát lắp bạc trục vào Tấm gá dao ........................................150
Hình 3.32: Gia cơng hàn ống nối vào tấm gá dao ......................................................150
Hình 3.33: Gia công hàn gân gia cường vào tấm gá dao ............................................150
Hình 3.34: Bản vẽ kỹ thuật chi tiết trục đứng ............................................................151
Hình 3.35: Các mặt gia cơng chi tiết trục đứng ..........................................................151
Hình 3.36: Sơ đồ gá đặt và gia cơng khoan lỗ tâm .....................................................153
Hình 3.37: Sơ đồ gá đặt và tiện mặt ngồi (3) đường kính Ø=25mm, l=25mm ........153
Hình 3.38: Sơ đồ gá đặt và gia cơng tiện mặt ngồi (3) đường kính Ø=25mm, l=240mm
.....................................................................................................................................154
Hình 3.39: Sơ đồ gá đặt và gia cơng tiện mặt ngồi (4) .............................................154
Hình 3.40: Sơ đồ gá đặt và gia cơng lỗ M10 ..............................................................155
Hình 3.41: Sơ đồ gá đặt và gia cơng lỗ M10 cịn lại ..................................................155
Hình 3.42: Sơ đồ gá đặt và gia cơng phay rãnh then 2 đầu trục .................................155
Hình 3.43: Bản vẽ kỹ thuật dao cắt cỏ ........................................................................156
Hình 3.44: Các bề mặt gia cơng trên dao cắt ..............................................................156
Hình 3.45: Sơ đồ gá đặt và gia công mặt (3) và (4) chi tiết Dao cắt ..........................157
Hình 3.46: Sơ đồ gá đặt và khoan lỗ (1) .....................................................................157

Hình 3.47: Phay lưỡi dao (2) ......................................................................................158
Hình 3.48: Bản vẽ kỹ thuật Bạc liên kết .....................................................................158
Hình 3.49: Các chi tiết trong bạc liên kết ...................................................................159
Hình 3.50: Các bề mặt gia cơng Bạc đỡ .....................................................................159
Hình 3.51: Sơ đồ gá đặt và gia cơng tiện mặt đầu (1) ................................................160
Hình 3.52: Gia cơng tiện mặt ngồi chi tiết Bạc đỡ ...................................................160
Hình 3.53: Gia cơng tiện lỗ trong của bạc đỡ .............................................................161
Hình 3.54: Gia cơng tiện lỗ trong cịn lại ...................................................................162
Hình 3.55: Các mặt gia cơng Mặt bích lớn và mặt bích nhỏ ......................................162
Hình 3.56: Gia cơng tiện mặt đầu chi tiết Mặt bích ...................................................162
Hình 3.57: Gia cơng tiện lỗ Mặt bích .........................................................................163
Hình 3.58: Gia cơng tiện ngồi mặt bích ....................................................................163
Hình 3.59: Gia cơng khoan lỗ Ø12mm và Ø8mm trên mặt bích ...............................164
Hình 3.60: Hàn Mặt bích lớn và Mặt bích nhỏ vào Ống đỡ .......................................164
Hình 3.61: Bản vẽ kỹ thuật chi tiết Bích trục ngang ..................................................164
Hình 3.62: Các mặt gia cơng chi tiết Bích trục ngang................................................165
Hình 3.63: Sơ đồ gá đặt và tiện mặt đầu (1) ................................................................165
Hình 3.64: Sơ đồ gá đặt và tiện mặt (4).......................................................................166
Hình 3.65: Sơ đồ gá đặt và tiện lỗ 25mm ..................................................................168
Hình 3.66: Sơ đồ gá đặt và tiện rãnh trong ..................................................................168
6


Hình 3.67: Sơ đồ gá đặt và tiện mặt ngồi Ø95mm ...................................................169
Hình 3.68: Sơ đồ gá đặt và gia cơng lỗ Ø10mm ........................................................169
Hình 3.69: Gia cơng, lắp đặt cụm Đầu cắt..................................................................170
Hình 3.70: Gia cơng, lắp đặt cụm Đầu cắt..................................................................170
Hình 3.71: Gia cơng, lắp đặt các bộ căng đai ..............................................................171
Hình 3.72: Gia công, lắp đặt các bộ phận Máy cắt cỏ ................................................171
Hình 4.1: Hai puly đai được bổ sung để thay đổi tốc độ tiến của máy. .......................88

Hình 4.2: Ba puly đai thay đổi tốc độ ...........................................................................88
Hình 4.3: Xác định chiều dài của đường chạy thí nghiêm máy trong phạm vi thí nghiệm
.......................................................................................................................................89
Hình 4.4: Xác định mật độ cỏ trước .............................................................................89
Hình 4.5: Kiểu dao lưỡi thẳng góc nghiêng 30 được lắp trên máy cắt cỏ. ...................89
Hình 4.6: Kiểu dao lưỡi răng cưa (Dao loại C) được chuẩn bị cho thí nghiệm ...........89
Hình 4.7: Kiểu dao lưỡi thẳng góc 00 được lắp trên máy .............................................89
Hình 4.8: Đồ thi phân bố mật độ cỏ tại các vị tri lấy mẫu khảo nghiệm máy ..............90
Hình 4.9: Đồ thị quan hệ vận tốc dao cắt cỏ và năng suất của máy cắt cỏ ..................95
Hình 4.10: Đồ thị quan hệ vận tốc dao cắt cỏ và tiêu hao nhiên liệu ...........................96
Hình 4.11: Đồ thị quan hệ vận tốc dao cắt và độ sót ....................................................97
Hình 4.12: Đồ thị quan hệ vận tốc dao và năng suất của máy cắt cỏ ...........................98
Hình 4.13: Đồ thị quan hệ vận tốc dao cắt cỏ và tiêu hao nhiên liệu ...........................99
Hình 4.14: Đồ thị quan hệ vận tốc dao cắt và độ sót ..................................................100
Hình 4.15: Đồ thị quan hệ vận tốc dao cắt gốc và năng suất của máy cắt cỏ ............101
Hình 4.16: Đồ thị quan hệ vận tốc dao cắt cỏ và tiêu hao nhiên liệu .........................102
Hình 4.17: Đồ thị quan hệ vận tốc dao cắt gốc và độ sót ............................................103
Hình 4.18: Đồ thị quan hệ giữa vận tốc dao cắt đến năng suất ..................................104
Hình 4.19: Đồ thị quan hệ giữa vận tốc dao cắt đến năng suất và độ sót, của dao A.104
Hình 4.20: Đồ thị quan hệ giữa vận tốc dao cắt đến năng suất và độ sót của dao B..105
Hình 4.21: Quan hệ giữa vận tốc dao cắt đến năng suất ............................................105
Hình 4.22: Đồ thị quan hệ giữa vận tốc dao cắt đến năng suất ..................................106
Hình 4.23: Đồ thị quan hệ giữa vận tốc dao cắt đến năng suất và độ sót của dao C..106
Hình 4.24: Quan hệ giữa vận tốc dao cắt đến năng suất ............................................107
Hình 4.25: Đồ thị quan hệ giữa vận tốc dao cắt đến năng suất ..................................108
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Mật độ và khoảng cách trồng theo vùng của cây nhãn [20]. .......................16
Bảng 1.2: Khoảng cách trồng các loại cây có múi khu vực miền Nam [20]. ...............16
Bảng 1.3: Mật độ và khoảng cách trồng của một số giống xoài [20]. ..........................16
Bảng 1.4: Khoảng cách trồng cây thanh long theo quy trình VietGap. ........................16

Bảng 1.5: Các tiêu chí thiết kế các máy cắt cỏ .............................................................18
7


Bảng 1.6: Thông số kỹ thuật của máy BDR 700. .........................................................21
Bảng 1.7: Thông số kỹ thuật của máy BELLON MFB 800. ........................................23
Bảng 1.8: Thông số kỹ thuật của máy KP 1.1 do Ukraina sản xuất. ............................25
Bảng 2.1: Bảng thông số kỹ thuật thiết kế của máy cắt cỏ chăm sóc vườn cây ăn trái.
.......................................................................................................................................27
Bảng 2.2: Bảng tiêu chuẩn ASAE D497.7 (2011) [32]. ...............................................31
Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật máy kéo hai bánh VIKINO MK70 [38]. ........................39
Bảng 2.4: Phương án phân bố tỉ số truyền cho máy cắt cỏ chăm sóc vườn cây ăn trái.
.......................................................................................................................................44
Bảng 2.5: Lựa chọn hiệu suất truyền động. ..................................................................45
Bảng 2.6: Đặc tính kỹ thuật của hệ thống truyền động máy cắt cỏ. .............................45
Bảng 2.7: Thông số làm việc của các loại đai [31]. ......................................................46
Bảng 2.8: Thông số cơ bản của đai thang loại A. .........................................................48
Bảng 2.9: Bảng thông số công suất Pb và Pd của đai [39 - tr17]. ................................50
Bảng 2.10: Thông số hệ số ảnh hưởng xét đến chiều dài đai [39 - tr8]. .......................51
Bảng 2.11: Thông số hệ số ảnh hưởng xét đến chiều dài đai [39 - tr16] ......................51
Bảng 2.12: Thông số kỹ thuật của bộ truyền đai. .........................................................52
Bảng 2.13: Mối liên hệ giữa tốc độ quay, bước xích và số răng [40]. .........................54
Bảng 2.14: Thơng số cơ bản của đĩa xích[42]. .............................................................54
Bảng 2.15: Thơng số kỹ thuật của bộ truyền xích. .......................................................57
Bảng 2.16: Thông số kỹ thuật của bộ truyền bánh răng côn. .......................................62
Bảng 2.17: Thông số kỹ thuật của thép C45. ................................................................63
Bảng 2.18: Bảng giá trị các thành phần lực tác dụng lên trục I. ...................................65
Bảng 2.19: Bảng giá trị các thành phần lực tác dụng lên trục II. .................................68
Bảng 2.20: Thông số kỹ thuật máy cắt cỏ sau khi hoàn chỉnh thiết kế. .......................76
Bảng 2.21: Bảng cơ tính một số loại thép cacbon kết cấu[10] ...................................139

Bảng 4.1: Khảo sát mật độ cây cỏ trước khi khảo nghiệm ...........................................90
Bảng 4.2: Khảo nghiệm xác định các giá trị vận tốc dao cắt theo cách thay đổi puly. 91
Bảng 4.3: Bảng thí nghiệm chế độ thăm dị cắt máy cắt cỏ..........................................93
Bảng 4.4: Bố trí thí nghiệm và kết quả thăm dị cắt máy cắt cỏ ...................................93
Bảng 4.5: Bảng số liệu khảo nghiệm ảnh hưởng vận tốc dao cắt đến ..........................94
Bảng 4.6: Bảng số liệu khảo nghiệm ảnh hưởng vận tốc dao cắt đến ........................100
Bảng 4.7: tổng hợp quan hệ vận tốc dao cắt đến năng suất 3 loại dao cắt A,B,C ......103
Bảng 4.8: Tổng hợp quan hệ vận tốc dao cắt đến độ sót của 3 loại dao A,B,C ..........103
Bảng 4.9: Tổng hợp quan hệ vận tốc dao cắt đến tiêu hao nhiên liệu riêng của 3 loại dao
A, B, C .........................................................................................................................104

8


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan các phương pháp cắt cỏ hiện nay.
Trên thế giới, vấn đề cơ giới hóa các công việc phát cỏ, thu hoạch cỏ đã được quan
tâm từ lâu. Các công ty Dakr [1] và Vari [2] của Cộng hòa Séc, Bufer Agricultural
Machinery [3] của Thổ Nhĩ Kỳ, Tractor Tools Direct [4] và tập đoàn Kuhn [5] của
Mỹ, công ty SaMASZ [6] của Ba Lan, Fendt [7] của Đức, …đã có nhiều nghiên cứu
và thương mại hóa các loại máy phát, cắt và thu hoạch cỏ. Tương tự như vậy, Trung
Quốc cũng rất quan tâm đến các loại máy này, thể hiện qua rất nhiều công ty tham gia
thị trường, điển hình như: Qingdao Pafic Hardware Co., Ltd., Yucheng Mingyuan
Machinery Co., Ltd., Weifang Yourchance Machinery Co., Ltd., Gooler International
Group Co., Ltd., Shandong Euro Star Machinery Manufacture Co., Ltd., Wuhan Fusen
Machinery Co., Ltd. và hàng trăm công ty khác [8]. Theo nguyên lý cắt, máy cắt cỏ
có thể được chia thành ba loại: máy cắt cỏ dạng răng lược, máy phát cỏ dạng đĩa và
máy phát cỏ dạng trống. Các mục sau ta sẽ khảo sát và nghiên cứu về ba loại máy cắt
cỏ này.
1.1.1. Máy cắt cỏ dạng răng lược.

Máy cắt cỏ dạng răng lược có nguyên lý hoạt động tương tự như tông – đơ hớt tóc,
gồm một thanh tĩnh dài mà trên đó có bố trí các lưỡi cắt tĩnh cố định liên tiếp nhau
như hình răng lược(thơng thường các lưỡi cắt được thiết kế thành từng phần hình tam
giác có thể tháo lắp dễ dàng nhờ mối ghép bulong). Tương ứng với thanh tĩnh là thanh
động có hình dạng gần như tương tự. Trong q trình làm việc, thanh động có thể di
chuyển qua lại nhờ kết cấu rãnh trượt. Cỏ sẽ được cắt khi nằm ở vị trí giữa các lưỡi
cắt của thanh tĩnh và thanh động. Để điều chỉnh chiều cao cắt và bảo vệ thanh cắt, hai
đầu thanh tĩnh được bố trí tấm trượt, tấm trượt sẽ nâng thanh cắt lên một khoảng so
với mặt đất, với các thiết kế hiện nay khoảng cách đó có thể được điều chỉnh theo các
yêu cầu làm việc khác nhau.
Mẫu máy cắt này có lịch sử phát triển lâu đời, là một trong những loại máy cắt cỏ thành
cơng đầu tiên. Điền hình, năm 1880 Patrick Deevy ở Iowa, Hoa Kỳ đã được công nhận
sáng chế về kết cấu thanh liềm (dạng răng lược) như [9] hoặc mẫu máy cắt cỏ răng
lượccủa Robinson những năm 1890 sử dụng ngựa làm nguồn năng lượng chính để tạo
ra sự di chuyển của máy và chuyển động cắt của bộ phận cắt và loại máy này vẫn cịn
hiện diện đến bây giờ hình 2 [10].

9


Hình 1.1: Kết cấu thanh cắt (hình răng lược) của Patrick Deevy [9].

Hình 1.2: Máy cắt cỏ dạng răng lượccủa Robinson năm 1890 [10].
Tuy các máy cắt cỏ dạng răng lượcđã trải qua một thời gian dài cải tiến và phát triển
nhưng nhìn chung các máy hiện đại ngày nay vẫn giữ được nguyên lý và hình dạng
như các sáng chế ban đầu. Các dịng máy SB3106, SB3107, SB3108 Hình 1.3 [11]
của cơng ty John Deere có trụ sở tại Hoa kỳ được thiết kế với chiều rộng làm việc
175-233 cm, chiều cao cắt có thể điều chỉnh từ 3-7 cm và tốc độ cắt đạt từ 10-12 km/h.

Hình 1.3: Máy cắt cỏ dạng răng lược dòng SB31 của hãng John Deere [11].

10


 Ưu điểm:
 Kết cấu đơn giản, dễ thay thế sữa chữa các bộ phận khi hư hỏng
 Hạn chế các va chạm làm văng các vật cứng như: đá, gỗ, sắt thép, … gây nguy hiểm
cho người sử dụng và người xung quanh.
 Vết cắt của máy cắt răng lược gọn gàng hơn các máy cắt có nguyên lý khác.
 Lực cắt lớn, có khả năng cắt các loại cỏ có đường kính thân lớn và các loại cỏ khơ.
 Tạo ra ít bụi trong q trình hoạt động.
 Nhược điểm:
 Trong quá trình làm việc gặp các vật cản như: đá, sắt thép, … thì dao có thể bị hư
hỏng do dao cắt được lắp cố định kết hợp lực cắt lớn từ thanh cắt động.
 Khi hoạt động thanh cắt tĩnh và động liên tục trượt tương đối với nhau, nên lực ma
sát sinh ra liên tục làm giảm tuổi thọ bộ phận cắt. Ngoài ra, thanh cắt tĩnh và động
có thể bị mắc kẹt trong quá trình hoạt động.
 Do bộ phận cắt dễ hư hỏng nên chúng phải được chế tạo từ các loại thép đặc biệt có
khả năng chống mài mịn và cần được trải qua quá trình nhiệt luyện nhầm gia tăng
tuổi thọ. Vì vậy, chi phí gia cơng, chế tạo và bảo dưỡng khá tốn kém.
 Với đặc thù kết cấu dạng thanh dài, nên máy cắt cỏ dạng răng lượcgặp khó khăn khi
làm việc trên địa hình gập ghềnh, phức tạp, …
 Cỏ sau khi cắt khơng có khả năng xếp dãy gọn gàng để thuận tiện cho việc thu gom
khi cắt.
 Máy cắt dạng răng lượckhông thể cắt quá gần so với mặt đắt.
1.1.2. Máy phát cỏ dạng đĩa.
Máy phát cỏ dạng đĩa được nghiên cứu và phát triển từ rất sớm. Năm 1969, Jean
Guillotin đã được công nhận bằng sáng chế về loại máy phát cỏ dạng đĩa lắp sau máy
kéo Hình 1.4 [12].

Hình 1.4: Máy phát cỏ dạng đĩa của Jean Guillotin [12].

11


Máy gồm bốn đĩa chia thành hai cặp, mỗi cặp gồm hai đĩa có lắp dao xoay ngược
chiều nhau làm việc với tốc độ cao, gần như giống với máy phát cỏ dạng đĩa ngày
nay. Điểm khác biệt lớn nhất nằm ở chỗ J. Guillotin sử dụng các trục thẳng có độ dài
khác nhau để truyền chuyển động từ bộ truyền bánh răng trụ tới các trục xoay của đĩa
dao như Hình 1. 4, với bộ truyền như thế thì trọng lượng máy tăng lên, khả năng mở
rộng các đĩa dao khó khăn. Tuy nhiên, vấn đề này đã được khắc phục nhờ sáng kiến
cải tiến các đĩa dao nằm thẳng hàng nhau như Hình 5 [13] của các nhà nghiên cứu
Charles M. Kline, Reinholds, và Neil W. Webster năm 1970. Vì vậy, các mẫu máy
có kết cấu tối ưu hơn lần lượt ra đời. Ngoài ra, các yếu tố như dao cắt, tốc độ cắt, ...
vẫn luôn được quan tâm nghiên cứu cho đến ngày nay, nhầm mục đích tối ưu khả
năng làm việc và giảm lượng tiêu hao nhiên liệu của máy.

Hình 1.5: Máy cắt cỏ dạng đĩa của Charles M. Kline, Reinholds, and Neil W.
Webster.
Hiện nay, các dòng máy phát cỏ dạng đĩa T-DCBM 4, T-DCBM 5, T-DCBM 6 của
cơng ty Minos agri Hình 1. 6 [14] được thiết kế có thể mang 4, 5 hoặc 6 đĩa dao di
chuyển với tốc độ 5-6 km/h tương đương vận tốc đi bộ, chiều rộng làm việc từ 160240 cm đạt năng suất 6,5-12 ha/h và chiều cao trung bình lớp cỏ sau khi cắt là 5 cm.

Hình 1.6: Máy phát cỏ dạng đĩa T-DCBM của công ty Minos agri [14].
 Ưu điểm:
 Các đĩa dao cắt không bị mắc kẹt giống máy cắt răng lược.
 Dễ dàng xử lý diện tích cỏ dày, mật độ cao và ẩm ướt.
12


 Kết cấu nhỏ, gọn. Do đó kết cấu gọn, nhẹ khi mở rộng máy thành nhiều đĩa
dao. Dạng máy này thích hợp với các đồng cỏ rộng lớn ở các nước ôn đới.

 Máy phát cỏ dạng đĩa này hoạt động theo nguyên lí đĩa dao xoay tạo ra lực
cắt nên năng suất cũng tương đối cao.
 Nhược điểm:
 Kết cấu bộ truyền phức tạp gồm các cặp bánh răng ăn khớp khép kín nằm
phía dưới đĩa dao cắt cỏ.
 Do kết cấu bộ chuyển động nằm phía dưới nên dẫn đến hiện tượng chiều cao
lớp cỏ sau khi cắt cao.
 Ngoài ra, với kết cấu đặc trưng dạng đĩa thì cỏ sau khi cắt khơng được xếp
thành hàng, nên gặp khó khăn trong việc thu gom.
 Hơn nữa, với bộ truyền phức tạp, khó khăn trong việc gia công lắp ráp nên
giá thành cao.
 Kết cấu của máy cắt cỏ dạng đĩa làm khó khăn trong việc bảo trì bảo dưỡng.
1.1.3. Máy phát cỏ dạng trống.
Khái niệm máy phát cỏ dạng tang trống lần đầu tiên được sử dụng vào năm 1968
bởi Petrus Wilhelmus Zweegers đến từ Hà Lan [15, 16]. Cơ cấu tang trống có gắn dao
cắt được minh họa trong Hình 7 [15].
Máy cắt có ít nhất một tang trống có thể xoay, mỗi cái mang một mặt bích lồi ở đầu
dưới của nó và các dao cắt được gắn cách đều nhau xung quanh ngoại vi của mặt bích.
Một giá đỡ tương tự như đĩa bay được gắn ở phía dưới mỗi trống và có thể xoay tương
đối với trống. Rìa của phần giá đỡ được mở rộng về phía mặt bích để ngăn bụi bẩn và
cây cỏ xâm nhập giữa mặt bích và tang trống. Kết cấu của một loại dao cắt được trình
bày trong [16].

Hình 1.7: Cơ cấu tang trống có gắn dao cắt [15]
Đến năm 1973, Hermann Ruprecht, Singen và Josef Glunk, Gottmadingen đến từ
Đức đăng ký bằng sáng chế máy phát cỏ dạng trống có kiểu bố trí lệch về một bên.
Về cơ bản, máy có bốn tang trống chứa dao cắt và hai khung quay để gom cỏ thành
hàng, được bố trí phía sau của trống chứa dao cắt, Hình 8 [17]. Bằng sáng chế này
cũng xin bảo hộ ý tưởng máy phát cỏ có nhiều cặp tang trống. Về lý thuyết, trục đỡ
13

101 trên Hình 9 [17] có thể được mở rộng đến vô hạn. Trên thực tế, độ dài này sẽ bị
giới hạn bởi độ bền của trục, công suất của máy và độ rộng của khu vực làm việc.

Hình 1.8: Máy phát cỏ dạng tang trống có kiểu bố trí lệch về một bên [17].

Hình 1.9: Máy phát cỏ dạng trống có nhiều trống bố trí liền kề nhau [17].
Máy phát cỏ dạng tang trống có thiết kế khác biệt đáng kể so với hai loại máy cắt
dạng răng lượcvà máy cắt dạng đĩa. Thay vì, nguồn chuyển động tạo ra lực cắt, được
cấp qua thanh cắt nằm phía dưới đối với máy cắt dạng răng lượcvà máy cắt dạng đĩa.
Thì máy cắt dạng trống được cấp nguồn chuyển động từ hộp số hoặc bộ truyền từ phía
trên. Khi hoạt động cụm tang trống có gắn đĩa dao quay với tốc độ cao, khối nặng đó
khi quay tạo ra một động lượng lớn (hoặc momen quán tính) giúp cung cấp năng lượng
cho máy cắt, khi cắt các diện tích cỏ dày đặc, mật độ cao. Ngoài ra, khi tăng tốc chúng
khơng cần tiêu tốn nhiều năng lượng để duy trì trạng thái quay, bởi mơ men qn tính
của cụm tang trống lớn, điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc giảm tiêu hao năng
lượng của máy.
Gần đây, máy phát cỏ dạng trống đang trở thành sự lựa chọn phổ biến. Các dòng máy
phát cỏ F135, F170, F190, … của cơng ty Bellon có trụ sở tại Italia áp dụng nguyên lý
14


hai tang trống xoay với tốc độ cao để phát triển dịng sản phẩm của mình Hình 10 [18].
Hai tang trống được thiết kế nằm phía sau, lệch về một bên, đồng thời nhận lực và
momen từ trục các - đăng của máy kéo. Với cặp tang trống, máy có bề rộng làm việc từ
135 – 190 cm đạt nâng suất lên đến 1 – 2 ha/h.

Hình 1.10: Máy phát cỏ dạng trống của công ty Bellon [18].
 Ưu điểm:

 Vận tốc quay của hai tang trống lớn nên năng suất phát cỏ cao.
 Có thể làm việc trên nhiều địa hình khác nhau: đồng bằng, đồi núi, các địa hình dốc
khơng bằng phẳng, …
 Cỏ được cắt ngắn so với gốc, do kết cấu đặc trưng của dạng tang trống các dao cắt
có thể với xuống gần phần gốc cỏ và các loại thực vật mềm gây hại.
 Bộ truyền chuyển động được thiết kế phía trên so với đĩa lắp dao nên thuận tiện
trong việc lắp ráp và sữa chữa.
 Kết cấu đơn giản, độ bền cao, hạn chế hư hỏng khi gặp các chướng ngại vật.
 Tiết kiệm năng lượng trong quá trình hoạt động.
 Sau khi cắt cỏ được xếp thành hàng, thuận tiện cho việc thu gom.
 Nhược điểm:
 Khi mở rộng các tang trống thành 4, 6, … kết cấu và khối lượng máy lớn khó khăn
trong việc di chuyển.
 Trọng lượng máy nặng so với các loại máy khác.
 Vết cắt không được gọn gàng như máy cắt răng lược.
1.1.4. Đặc điểm của vườn cây ăn trái.
Vườn cây ăn trái là một vườn cây được khai khẩn để trồng trọt các loại cây ăn trái,
các loại cây bụi, cây quả mọng nhằm sản xuất, cung cấp lương thực cho phạm vi gia
đình hoặc cung cấp các sản phẩm cây ăn trái trên thị trường. Các vườn cây ăn trái bao
gồm hoa quả hoặc quả hạch được trồng sản xuất phục vụ cho thương mại. Vườn cây
ăn trái đơi khi cũng kiêm tính năng của khu vườn lớn phục vụ cho mục đích cảnh
quan, thẩm mỹ cũng như mục đích sản xuất [19].
 Vườn cây ở khu vực nhiệt đới gồm các loại như: thanh long, chuối, cacao, dừa, cà
phê, sầu riêng, mít, ổi, mãng cầu, xồi, đu đủ, chơm chơm, trà...
 Vườn cây ở khu vực cận nhiệt đới gồm: bơ, cam, chanh, mãng cầu, Ơ liu....
 Vườn cây ở khu vực ơn đới bao gồm: hạnh nhân, táo, mơ, quả mọng, việt quất, dâu
tây, lê, mận, nho, hồ đào, hồng, mâm xôi...
 Tại Việt Nam, nhiều vườn cây ăn trái có ở khu vực Đồng bằng sông Hồng và Đồng
15