LUẬN văn THẠC sĩ HAY nghiên cứu khả năng kéo bám và ổn định của máy kéo bánh hơi cỡ nhỏ để làm nguồn động lực cho hệ thống máy chăm sóc mía giữa hàng​

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
----------------------

TRẦN HẬU SƠN

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG KÉO BÁM VÀ ỔN ĐỊNH CỦA MÁY KÉO
BÁNH HƠI CỠ NHỎ ĐỂ LÀM NGUỒN ĐỘNG LỰC CHO HỆ THỐNG
MÁY CHĂM SÓC MÍA GIỮA HÀNG

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Hà Nội, 2011

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
----------------------

TRẦN HẬU SƠN

“NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG KÉO BÁM VÀ ỔN ĐỊNH CỦA MÁY KÉO
BÁNH HƠI CỠ NHỎ ĐỂ LÀM NGUỒN ĐỘNG LỰC CHO HỆ THỐNG

MÁY CHĂM SÓC MÍA GIỮA HÀNG”

Chuyên ngành : Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hoá NLN
Mã số : 60.52.14

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. ĐẬU THẾ NHU

Hà Nội, 2011

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


LUAN VAN CHAT LUONG download : add


1

MỞ ĐẦU
Mía là cây cơng nghiệp trồng cạn, là cây nguyên liệu duy nhất cho ngành đường của
nước ta. Ngoài đường, cây mía cịn cung cấp ngun liệu cho nhiều ngành chế biến
khác. Ngày nay, từ mía người ta có thể sản xuất ra khoảng hơn 50 sản phẩm khác nhau
như giấy, sợi nhân tạo, gỗ, chất hoá dược... mà tổng sản lượng của nó cịn gấp 2 ¸ 3 lần
giá trị của đường. Các nhà khoa học đã chỉ ra rằng mía là cây lấy sợi và cung cấp năng
lượng của thế kỉ 21. Khi các nguồn năng lượng truyền thống như dầu mỏ, khí đốt, than
đá khai thác ngày càng cạn kiệt thì lồi người sẽ tìm đến nguồn năng lượng có thể tái
tạo hàng năm. Trong số cây xanh có thể sản xuất ra nhiên liệu lỏng thì cây mía được
xếp hàng đầu do có sản lượng cao và phương pháp điều chế không phức tạp. Cây mía

là loại cây cao sản, sản lượng sinh khối có thể đạt 150-200 tấn/ha. Riêng mía ngun
liệu có thể đạt 50¸100 tấn/ ha. Cây mía khơng kén đất mà ngược lại cịn có khả năng
bảo vệ và cải tạo đất, chống xói mịn rửa trơi đất.
Do vị trí địa lý của nước ta mà các điều kiện tự nhiên về nhiệt độ, ánh sáng, đất đai
và độ ẩm rất phù hợp cho cây mía phát triển. Trong chương trình mía đường, diện tích
trồng mía phát triển lên 280 000 ha và đưa sản lượng đường đạt 1 triệu tấn đến năm
2000. Cho đến vụ 2005¸2006 diện tích trồng mía cả nước khoảng 265.000 ha (giảm 15
nghìn ha so với năm trước), sản lượng mía đạt 13,5 triệu tấn, năng suất bình quân đạt
50,9 tấn/ ha. Sản lượng đường đạt 1.237.200 tấn đường (nếu tính đường cơng nghiệp là
1,87 triệu tấn). Năm 2010, diện tích trồng mía trong tỉnh khoảng 9.600 ha, ước năng
xuất đạt hơn 60 tấn/ha. Đặc biệt, một số hộ nhờ áp dụng triệt để các tiến bộ khoa học
kỹ thuật nên năng suất đạt tới hơn 100 tấn/ha, lợi nhuận tăng thêm 1,5-2 lần.
Thâm canh tăng năng suất cây mía là giải pháp quan trọng nhất để nâng cao năng
suất trữ đường. Ngoài việc cần giống tốt, phân bón đủ và chất lượng, cần áp dụng cơ
giới hoá canh tác để đảm bảo thời vụ, đáp ứng đúng u cầu nơng học của cây mía và
đặc biệt là giải quyết vấn đề cải tạo đất. ứng dụng cơ giới hố canh tác mía sẽ đem lại

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


2

cho người trồng không chỉ thâm canh tăng năng suất cây trồng mà còn giảm nhẹ cường
độ lao động và nâng cao năng suất lao động sản xuất.
Hiện nay, tình hình các khâu canh tác mía như làm đất, rạch hàng, trồng và bạt
gốc đã được nghiên cứu cũng như đã được áp dụng khá phổ biến ở trong nước. Tuy
nhiên, do hạn chế về nguồn động lực, hiện nay vẫn chưa có một hệ thống máy chăm
sóc phù hợp với điều kiện canh tác của nước ta. Để có một hệ thống thích hợp cần
có một nghiên cứu tổng thể chung từ nguồn động lực tới các máy canh tác. Đề tài
nghiên cứu "Nghiên cứu thiết kế và chế tạo máy xới, vun hàng cây mía" là cần thiết

trong điều kiện hiện nay.
Hiện nay, tình hình các khâu canh tác mía như làm đất, rạch hàng, trồng và bạt
gốc đã được nghiên cứu cũng như đã được áp dụng khá phổ biến ở trong nước. Tuy
nhiên, do hạn chế về nguồn động lực, hiện nay vẫn chưa có một hệ thống máy chăm
sóc phù hợp với điều kiện canh tác của nước ta.
Với mục tiêu thiết kế, cải tiến và chế tạo máy kéo cỡ nhỏ có cơng suất 15-20HP và
thiết kế chế tạo hệ thống máy phục vụ chăm sóc giữa hàng mía. Đề tài nghiên cứu
trọng điểm cấp bộ: “Nghiên cứu, thiết kế, và chế tạo máy xới, vun hàng mía“ do TS.
Đậu Thế Nhu Viện Cơ Điện và Cơng nghệ sau thu hoạch chủ trì. Đã thiết kế cải tiến và
chế tạo được máy kéo công suất 18HP có các đặc tính kỹ thuật đáp ứng u cầu cho
cơng việc chăm sóc mía giữa hàng. Đồng thời thiết kế và chế tạo thành công hệ thống
máy canh tác phục vụ việc chăm sóc mía giữa hàng với các đặc tính kỹ thuật đáp ứng
được các yêu cầu về nông học.
Tuy nhiên, khác với sản xuất nông nghiệp thông thường, hệ thống máy thực hiện
công việc chăm sóc mía thường làm việc ở những nương mía nằm trong vùng bán sơn
địa, trên các sườn dốc, mặt đường không bằng phẳng, nhiều chướng ngại vật cục bộ,
nhiều chỗ có độ dốc dọc và dốc ngang lớn địi hỏi chúng phải có tính ổn định cao,
khả năng vượt dốc lớn. Chính vì vậy, để làm cơ sở cho việc nâng cao khả năng ứng

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


3

dụng máy kéo đã được sáng chế vào các điều kiện làm việc khác nhau của thực tế sản
xuất, cần thiết phải nghiên cứu tính chất động lực học của máy. Được sự đồng ý của
BGH Trường Đại học Lâm nghiệp và Ban chủ nhiệm khoa sau Đại học, tôi thực hiện
luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật với tên đề tài: “Nghiên cứu khả năng kéo bám và
ổn định của máy kéo bánh hơi cỡ nhỏ để làm nguồn động lực cho hệ thống máy
chăm sóc mía giữa hàng”

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


4

Chương 1
TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
1.1 Tình hình trang bị máy kéo và áp dụng cơ giới hóa trong canh tác mía
ở nước ta
Trong một vài năm gần đây thực hiện chủ trương lớn của Đảng và Nhà nước ta về cơng
nghiệp hóa, hiện đại hóa nơng nghiệp, nơng thơn. Q trình chuyển dịch cơ cấu nơng
nghiệp gắn với cơ khí hóa để nâng cao năng suất, chất lượng, hiệu quả và sức cạnh
tranh của nơng sản hàng hóa trên thị trường đã góp phần nâng cao trình độ cơ giới hóa
sản xuất trong nơng nghiệp.
Cả nước ta hiện nay có trên 400 nghìn máy kéo các loại với cơng suất khoảng 4,5
triệu mã lực tăng 2,7 lần so với năm 2001, trong đó máy kéo hai bánh dưới 12 mã lực
chiếm 67,5%, máy kéo 12-35 mã lực chiếm 26,5% và máy kéo lớn trên 35 mã lực
chiếm khoảng 6%. Bình quân trang bị động lực cho một ha canh tác cả nước đạt 1,16
mã lực/ha. Do điều kiện phát triển kinh tế ở từng vùng khác nhau nên việc trang bị
động lực cũng khác nhau. Vùng đồng bằng sông Cửu Long là nơi có trang bị máy kéo
cao nhất tồn quốc với 1,85% mã lực/ha và cùng miền núi phía Bắc là nơi có trang bị
động lực thấp nhất tồn quốc 0,39 mã lực/ha.
Cùng với việc thay đổi chính sách trong sản xuất nông nghiệp, chủ sở hữu nông
nghiệp cũng chuyển dần từ doanh nghiệp hoạt động theo mơ hình nhà nước sang
sở hữu tư nhân, hộ gia đình, đây là những đối tượng có tiềm năng lớn áp dụng máy
móc vào sản xuất nhờ đó mà hàng nghìn máy kéo, máy nông nghiệp đã đến với bà con
nông dân. Nhiều loại máy kéo cỡ nhỏ đã nhập vào Việt Nam với số lượng lớn từ các
nước như là Nhật Bản, Hàn Quốc và Trung Quốc.
Các loại máy kéo này được sử dụng ở nước ta đã góp phần cơ giới hố nhiều khâu

cơng việc trong sản xuất nơng nghiệp. Những năm gần đây tỷ lệ cơ giới hóa làm đất
bình qn cả nước đạt 63,8% cao nhất là đơng bằng sông Cửu Long đạt 87%; Đông

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


5

Nam Bộ 75%; Đồng bằng sông Hồng và duyên hải Nam Trung Bộ trên 65%, các vùng
khác xấp xỉ 41%.
Trung bình canh tác mía thì việc cơ giới hóa các khâu sản xuất chưa đồng bộ và chưa
cao. Việc cơ giới hóa canh tác mía tập trung chủ yếu ở các đơn vị, công ty phục vụ
những nhà máy đường lớn thuộc cùng trọng điểm sản xuất mía đường như đồng bằng
sông Cửu Long, Bắc Trung Bộ, duyên hải miền Trung... Việc nghiên cứu cơ giới hóa
các khâu canh tác mía được một số trung tâm nghiên cứu lớn tiến hành như trường Đại
học Nông nghiệp Hà Nội, trường Đại học Nơng Lâm thành phố Hồ Chí Minh, Viện cơ
điện Nông nghiệp và công nghệ sau thu hoạch. Một số mẫu máy phục vụ canh tác mía
đã được chế tạo và áp dụng trong sản xuất.
Khâu làm đất: Cày ngầm CN20, dùng để cày sau phá tầng đế dày, cày cải tạo tầng
canh tác mới cho đất, cắt đứt rễ già, giữ ẩm, làm đất tơi xốp...
Khâu trồng mía có các loại máy trồng mía MTM-1, MTM-2, MT1, MT2 đã thực
hiện được nhiệm vụ trồng mía hàng đơn hoặc hàng đơi với các thao tác rạch hàng, bón
phân, giải hom, cày lấp và nén đất.
1.2 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng CGH chăm sóc mía
1.2.1. Về mặt quy trình
Chăm sóc mía được chia thành hai giai đoạn [13]: giai đoạn mía mới mọc và giai đoạn
mía phát triển ra lóng. Đối với giai đoạn thứ nhất các thiết bị cần đáp ứng cho hai loại
mía: phục vụ cho mía trồng mới và phục vụ cho mía lưu gốc.
* Chăm sóc trong giai đoạn mía chưa phát triển ra lóng:
 Đối với mía trồng mới đất cịn tơi xốp chưa bị nén chặt, cỏ cũng mới mọc còn

non dễ bị đứt khi có tác động cơ học vào nên cần có một thiết bị xới móc để diệt
cỏ, đồng thời phá váng ở giữa luống mía, tạo độ thơng thống cho đất. Sau đó
khi cây mía đã lớn, phát triển ra lóng thì cần phải cày lật đất ra, bón thúc rải

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


6

phân chạy dọc theo 2 bên của hàng mía, sau đó lại cày lật lại vun đất vào gốc
mía để tránh phân hoá học bay hơi hay cỏ ăn hết, đồng thời vun cao luống mía
tạo sự vững chắc cho cây mía.
 Đối với mía lưu gốc do gốc mía sau thu hoạch còn cao hơn mặt đất từ 50 - 150
mm nên mầm mía mọc từ gốc ở phía trên mặt đất sẽ yếu, kém phát triển, ảnh
hưởng tới năng suất mía vụ sau.Vì vậy cần phạt bỏ phần gốc mía cịn lại ở trên
mặt đất để mía mầm mọc từ dưới đất sẽ to khoẻ. Ngoài ra cần cắt đứt rễ cũ để
xuân hoá rễ, tạo bộ rễ mới khoẻ là rất cần thiết để tạo ra năng suất cao cho vụ
sau.Vì vậy cần cày lật hai bên cách gốc từ 150 - 200 mm, với độ sâu từ 180 200 mm. Cuối cùng là cày úp, lấp phân và vun gốc mía. Bốn cơng việc chăm
sóc mía lưu gốc này cần được tiến hành ngay sau thu hoạch, càng sớm càng tốt,
trước khi gốc mía nảy mầm.
* Chăm sóc trong giai đoạn mía đã phát triển ra lóng:
Khi cây mía phát triển ra lóng, đến giai đoạn bón thúc thì cũng giống như chăm sóc
mía trồng mới, công việc yêu cầu lúc này là cày lật đất ra, bón thúc phân hố học, sau
đó cày lật trở lại, lấp phân vun đất vào gốc mía. Tuy nhiên khó khăn nhất của việc
chăm sóc trong giai đoạn này là thuộc về phần thiết bị. Hiện nay vẫn chưa có một loại
thiết bị nào có thể đi lại thuận tiện giữa hàng mía.
1.2.2. Về mặt thiết bị
Những năm qua nơng dân trồng mía ở nước ta có tập qn canh tác thủ công, trừ khâu
chuẩn bị đất trồng đã được cơ giới hố. Việc chăm sóc mía sau thu hoạch được bà con
quan tâm chủ yếu đến các khâu: đốt lá dọn ruộng, băm sửa gốc bằng dao sau đó để

ngun khơng cày bừa hoặc dùng trâu bị để cày bừa xả gốc. Các biện pháp này không
đảm bảo về yêu cầu chất lượng kĩ thuật, hiệu quả thấp. Để giải quyết vấn đề này cần
phải có một số máy móc, thiết bị xử lý, chăm sóc mía.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


7

Các thiết bị đã được nghiên cứu hiện nay ở nước ta chủ yếu phục vụ cho việc chăm sóc
mía cịn non chưa ra lóng [11,14]:
-

Với mía lưu gốc hiện đã có nhiều mẫu máy được nghiên cứu như: máy bạt gốc
kết hợp với cày móc rễ và bón phân của Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công
nghệ sau thu hoạch nghiên cứu chế tạo; máy bạt gốc, sản phẩm của đề tài
KC.07.09;

-

Với mía trồng mới, ở giai đoạn mới mọc cũng đã có nhiều loại máy đã được
nghiên cứu và ứng dụng như: máy xới vun giữa hàng mía (Viện CĐNN &
CNSTH); máy bón phân, vun gốc mía [14] (Trường Đại học Nông lâm Tp
HCM), v.v...

Đặc điểm chung của các máy này là liên hợp với máy kéo lớn. Do mía cịn bé nên gầm
máy kéo có thể đi trên các hàng mía mà khơng gây hư hại cho cây mía. Nói chung ở
giai đoạn mía cịn bé, các máy chăm sóc đã được nghiên cứu ở nước ta đáp ứng khá tốt
các u cầu về chăm sóc mía.
Tuy nhiên về mặt chi phí cơng suất, các cơng đoạn này thường u cầu cơng suất chi

phí khơng lớn nên khi liên hợp với máy kéo lớn thường không sử dụng hết công suất
của máy kéo. Với giá thành đầu tư của máy kéo lớn, việc không sử dụng hết cơng suất
gây lãng phí và làm tăng giá thành của các công đoạn này. Vấn đề đặt ra nếu chúng ta
có một liên hợp máy vừa có khả năng thực hiện tất cả các cơng đoạn chăm sóc, từ mía
lưu gốc, mía cịn nhỏ cho đến khi mía đã ra lóng sẽ tiết kiệm được đáng kể chi phí sản
xuất.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


8

Hình 1.1. Máy xới, vun giữa hàng mía (của Viện cơ điện NN & CNSTH ).

.
Hình 1.2. Máy bón phân, vun gốc mía (Trường Đại học Nơng lâm Tp HCM).
* Giai đoạn mía đã ra lóng:
Lúc này do cây mía đã phát triển ra lóng, cao từ 700 - 1000 mm trở lên. Các máy kéo
lớn có cơng dụng chung khi đi trên các hàng mía sẽ làm gãy, hư hại tới mía. Viện Cơ
điện NN & CNSTH, Trường Đại học NN I cũng có đưa ra mẫu cày, xới liên hợp với

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


9

máy kéo Bơng sen cho việc chăm sóc giữa hàng. Tuy nhiên khoảng cách giữa hai vệt
bánh của máy kéo Bơng sen 12 vẫn cịn lớn nên máy chỉ sử dụng cho những nơi có
khoảng cách giữa 2 hàng mía từ 1200 - 1400 mm nên và rất khó điều khiển máy đi
giữa hai hàng, do đó gây hư hại đáng kể cho mía. Ngồi ra theo nhận định của một số

chuyên gia, công suất 12 mã lực cho công việc chăm sóc mía ở những vùng mía tập
trung là nhỏ và cho năng suất thấp.
Một số nghiên cứu gần đây của Trường ĐH Nông nghiệp I đã thử nghiệm sử dụng máy
kéo cỡ nhỏ 6 - 7 mã lực dùng động cơ xăng có phay lắp trên trục di động của máy kéo
để chăm sóc. Các máy này chỉ thực hiện được công việc chủ yếu là làm cỏ giữa hai
hàng mía. Các cơng đoạn như rạch rãnh bón phân, vun gốc hiện không thực hiện được
do công suất có hạn.
Như vậy, việc cơ giới hố chăm sóc giữa hàng mía khơng chỉ đơn thuần là vấn đề hệ
thống máy chăm sóc mà quan trọng bậc nhất hiện nay là có được một nguồn động lực
đủ lớn và có thể đi vào giữa hàng mía.
Hiện có hai giải pháp để nguồn động lực có thể vào nương mía là sử dụng các máy kéo
gầm cao hoặc nâng cao khoảng cách giữa hai hàng mía và giảm bề rộng của máy kéo.
Phương án nâng cao gầm máy kéo là không hợp lý, một mặt do công nghệ chế tạo máy
kéo lớn ở nước ta chưa phát triển nên việc cải tiến nâng cao hệ di động là rất khó khăn,
mặt khác với địa hình các nương mía ở phía Bắc thường là đồi dốc, các máy kéo gầm
cao sẽ có độ ổn định rất thấp. Phương án tăng bề rộng giữa hai hàng mía lên 1,4 - 1,6 m
như các nước đang phát triển cũng là một phương án khả thi, tuy nhiên hiện nay các
quy trình nơng học của nước ta hiện đang khuyến cáo là từ 1 - 1,2 m. Để tăng khoảng
cách giữa hai hàng mía cần có một nghiên cứu kỹ lưỡng nhiều năm về mặt nơng học,
điều này nằm ngồi phạm vi và khả năng của đề tài.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


10

.
Hình 1.3. Máy cày, vun gốc lắp với máy kéo nhỏ (Viện Cơ điện NN & CNSTH).

Hình 1.4. Máy cày, vun gốc lắp với máy kéo nhỏ (Trường đại học nơng lâm ).

Các phân tích trên cho thấy cần thiết phải có nguồn động lực có cơng suất tương đối
lớn (khoảng 17 - 20 HP) có bề rộng nhỏ liên hợp với các thiết bị chăm sóc như xới
móc, vun luống và bón phân phù hợp cho việc chăm sóc mía trong giai đoạn này.
Ngồi ra cần thiết phải duy trì đồng bộ quy trình trồng mía với khoảng cách giữa hàng
lớn nhất có thể (1,2 m).

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


11

Tương tự như lúc mía cịn nhỏ, khi mía đã có lóng các cơng cụ thực hiện khâu chăm
sóc bao gồm:
- Thiết bị xới xáo diệt cỏ, (có thể dùng phay diệt cỏ);
- Thiết bị rạch hàng và bón phân;
- Thiết bị vun luống.
Ở nước ta, những năm vừa qua đã có một số loại máy chăm sóc mía được đưa ra
ứng dụng trong thực tế sản xuất như của Trường Đại học nông lâm Tp HCM, Viện Cơ
điện NN & CNSTH, Trường Đại học NN I, ...Các thiết bị này mới đáp ứng được cơng
việc chăm sóc khi mía cịn nhỏ chưa có lóng bằng việc sử dụng các công cụ liên hợp
với các loại máy kéo lớn 4 bánh. Tuy nhiên do nhu cầu tiêu thụ của các máy chăm sóc
khơng lớn nên việc sử dụng máy kéo lớn sẽ gây lãng phí, tăng giá thành sản xuất.
Năm 2009, thực hiện đề tài nghiên cứu cấp bộ "Nghiên cứu thiết kế và chế tạo máy
xới, vun hàng mía" Tiến sĩ Đậu Thế Nhu, viện cơ điện nông nghiệp và công nghệ sau
thu hoạch đã thiết kế, chế tạo máy kéo 4 bánh 2 cầu chủ động công suất 18HP, lực kéo
cực đại 3,3KN đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật cho cơng việc chăm sóc mía giữa hàng
với khoảng cách hai hàng mía 1,2 m. Đã thiết kế và chế tạo thành công hệ thống máy
công tác phục vụ cơng việc chăm sóc mía giữa hàng với các đặc tính kỹ thuật đáp ứng
được các yêu cầu về nơng học bao gồm:
1. Máy phay chăm sóc mía PCS-0,6

 Độ sâu phay 5-7cm
 Bề rộng làm việc 0,6m
 Trọng lượng 65kg
 Kích thước 800x800x800mm
2.

Máy vun luống mía CVL-1,2

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


12

3.



Độ sâu làm việc của lưỡi xới vun sâu 20-30cm



Độ sâu làm việc lưỡi vung 10-15cm
Máy bón phân cho mía MBM-0,2

 Số cụm bón phân: 2
 Kích thước chính của máy (dài x rộng x cao) 1200 x 900 x 1350
 Khối lượng máy khi chưa có phân: 110kg
 Khối lượng máy khi có phân: 160kg
 Số hàng mía được bón phân trong một lượt: 2
 Lưỡi rạch đất với độ sâu: 5-8cm

 Máy có thể bón được nhiều loại phân NPK, phân vi sinh...
 Lượng bón 10-30kg/sào
 Độ sâu bón phân: 8-12cm
4. Máy bạt gốc mía BGMR-01
 Bề rộng làm việc 800mm
 Khối lượng máy 80kg
 Kích thước phủ bì (dài x rộng x cao) 880 x 800x 700
Các sản phẩm nghiên cứu trên đã góp một phần vào việc cơ giới hóa khâu sản xuất
trong canh tác mía đường ở nước ta. Tuy nhiên, mức độ cơ giới hóa sản xuất trong
canh tác mía đường nói riêng và cơ giới hóa sản xuất trong nơng lâm nghiệp đối với
cây trồng cạn (lạc, đậu, mía) cịn ở mức thấp: 23% [ ]. Vì vậy, việc nghiên cứu, chế tạo
được mẫu máy kéo phù hợp với điều kiện sản xuất của cây trồng cạn và canh tác mía

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


13

nói riêng cũng như nghiên cứu những đặc tính sử dụng của các thiết bị đã được hoàn
thiện, mở rộng khả năng sử dụng chung trong sản xuất là rất cần thiết.

Hình 1.5. Liên hợp: máy kéo nhỏ 4 bánh, phay chăm sóc PCS – 0,6

Hình 1.6. Máy vun luống cho mía đang làm việc
1.2.3. Đặc điểm canh tác mía ảnh hưởng đến khả năng làm việc của máy kéo
Do hầu hết diện tích trồng mía ở nước ta trồng nhờ nước mưa nên có hai vụ trồng
mía đó là vụ đầu mùa mưa và tháng 4, tháng 5 để sau khi mía nảy mầm sẽ có đủ nước

LUAN VAN CHAT LUONG download : add

14

cho mía sinh trưởng, phát triển, kịp thu hoạch vào tháng 12 đầu tháng 3 năm sau. Vụ
cuối mùa mưa trồng vào tháng 9 đến tháng 11, vụ này giúp cho mía kết thúc nảy mầm
và bắt đầu đẻ nhánh khi sang mùa khô và chịu đựng được khô hạn để đầu mùa mưa sẽ
vươn cao nhanh, đảm bảo thu hoạch cho vụ ép sớm.
Mía là cây trồng cạn khơng kén đất nên có thể trồng trên nhiều loại đất như đất phù
sa, đất xám, đất phèn, đất cát... Tuy nhiên, để đạt được năng suất cao, chất lượng tốt
ngay từ khâu làm đất phải tuân thủ theo yêu cầu kỹ thuật nông học: cày lần đầu sâu
40-50cm, bừa kỹ, dọn sạch rác... Vì vậy, để thực hiện khâu cơng việc này phải có máy
kéo cơng suất lớn. Khâu trồng mía là khâu quan trọng, ảnh hưởng đến năng suất mía và
q trình làm việc của các thiết bị cơ giới trồng, chăm sóc mía.
Độ sâu trơng tùy thuộc vào đất canh tác và điều kiện sản xuất ở địa phương. Vùng
đất khô hạn phải trồng sâu, vùng đất bằng phẳng, đất chua phèn độ sâu nhỏ hơn. Thông
thường độ sâu trồng từ 15-20cm.
Mật độ trồng hợp lý làm cho số cây hữu hiệu tăng lên, cây phân bố đều, mỗi cây có
một diện tích dinh dưỡng nhất định, đủ điều kiện thuận lợi để phát triển, mía đẻ ngọn
nhiều hơn, giảm số nhánh vô hiệu, tiết kiệm được chất dinh dưỡng, chống khép tán,
giảm được cỏ dại, chống xói mịn, bảo vệ đất.
Mật độ hợp lý của mía khi thu hoạch tương ứng với các giống mía
Giống mía cây to: 65000-75000 cây hữu hiệu/ha
Giống mía cây trung bình: 75000-78000 cây hữu hiệu/ha
Giống mía cây nhỏ: 80000-100000 cây hữu hiệu/ha
Khoảng cách trồng mía phổ biến 1-2m ngồi ra ở một số nơi như miêng Trung Nam
Bộ dùng giống mía nhỏ, trình độ chưa cao, khoảng cách hàng từ 0,7 đến 0,8m; vùng
đất phù sa ven sông, đất tốt thường trồng thưa 1,3-1,4m. Để thuận lợi cho việc cơ giới
hóa, khoảng cách giữa hàng mía thường phải từ 1,2m trở lên.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add

15

Khâu chăm sóc mía được tiến hành hai giai đoạn là giai đoạn mía mới mọc và giai
đoạn mía phát triển ra lóng. Đối với giai đoạn thứ nhất các thiết bị cần đáp ứng cho hai
loại mía đó là mía trơng mới và mía lưu gốc.
Chăm sóc trong giai đoạn mía chưa phát triển ra lóng:
- Đối với mía trồng mới đất còn tơi xốp chưa bị nén chặt, cỏ cũng mới mọc, cịn non
dễ bị đứt khi có tác dụng cơ học vào nên việc chăm sóc ở giai đoạn này có tác dụng
diệt cỏ và đồng thời phá ... ở giữa luống mía, tạo độ thơng thống cho đất. Khi mía đã
lớn, phát triển ra lóng thì cần phải cày lật đất ra, bón thúc, rải phân chạy dọc theo hai
bên của hàng mía, sau đó lại cày lật lại vun đất vào gốc mía để tránh phân hóa học bay
hơi, đồng thời vun cho cao luống mía tạo sự vững chắc cho cây mía.
Đối với mía lưu gốc, do gốc mía cịn lại sau khi thu hoạch, cào hơn mặt đất từ 50-150
mm nên mầm mía mọc từ ở phía trên mặt đất sẽ yếu, kém phát triển, ảnh hưởng đến
năng suất vụ sau. Vì vậy cần phải phạt bỏ phần gốc mía cịn lại ở trên mặt đất để cho
mía mầm mọc từ dưới đất sẽ to khỏe. Ngoài ra, cần cắt đứt rễ cũ để xuân hóa bộ rễ, tạo
ra bộ rễ mới khỏe giúp cây mía phát triển tốt. Vì vậy, cần cầy lật hai bên cách gốc mía
từ 150-200mm với độ sâu từ 180-200mm. Sau cùng là cày úp, lấp phân và vun gốc
mía. Bốn cơng việc chăm sóc mía lưu gốc trên cần tiến hành ngay sau thu hoạch mía,
càng sớm càng tốt, trước khi gốc mía nảy mầm. Ở giai đoạn mía đã phát triển lóng tiến
hành giống như chăm sóc mía trồng mới.
Việc chăm sóc mía ở hai giai đoạn trên được tiến hành ... bốn lần chăm sóc theo
khoảng thời gian như sau:
Chăm sóc lần 1: sau khi trồng 10-15 ngày mầm bắt đầu lên khỏi mặt đất và kéo dài 23 tuần tùy theo giống mía và thời vụ trồng. Thời gian chăm sóc lần một khi mía kết
thúc nảy mầm và bất đầu đẻ nhanh. Nội dung cơng việc của chăm sóc lần một gồm:
kiểm tra, trồng dặm, trừ cỏ và xới đất cho thơng thống, bón phân đạm đợt một để tăng
sức đẻ nhánh.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


16

Chăm sóc lần hai: Thời gian khi mía kết thúc đẻ nhánh và bắt đầu vươn lóng
(khoảng 7-8 tuần sau khi trồng). Nội dung chăm sóc đợt hai gồm cày xới giữa hàng để
diệt cỏ và làm thơng thống cho đất, bón thúc phân đạm, phân kali lần hai; vun đất để
mía phát triển gốc và vươn lóng.
Chăm sóc lần ba: được tiến hành khi mía đã ra lá (có 1-3 lóng). Nội dung chăm sóc
lần ba là làm cỏ lần cuối, nếu mía kém phát triển cần bổ sung 20-25 kg phân đạm/ha,
vun luống ca từ 20-25cm để cây mía vững chắc.
Từ những phân tích trên cho thấy rằng:
- Trừ khâu làm đất trồng mía thì các khâu chăm sóc mía khơng địi hỏi cơng suất
lớn, nhưng một điều quan trọng là kích thước máy phải nhỏ gọn có thể đi vào giữa
hàng mía với khoảng cách khơng vượt quá 1,2m. Do việc trồng mía bằng tay nên nhiều
khi khoảng cách giữa hai hàng cịn 1,1m và với mía lưu gốc bề rộng thơng thống giữa
hai luống thường chỉ còn 1m. Với điều kiện như vậy bề rộng máy kéo khơng thể vượt
q 0,8m.
-

Đất giữa hàng mía do q trình canh tác thường khơng bằng phẳng, đặc biệt là ở

vụ đầu tiên, khi đất được cày xới và rạch rãnh, để lại giữa hai luống các sống trâu có
mấp mô lớn. Điều này gây ảnh hưởng đến ổn định hướng chuyển động và khả năng
bám của máy kéo.
-

Đất trồng mái thường là đất đồi có độ chặt lớn hơn nhiều so với đất ruộng trông

lúa hoặc cây trồng cạn. Vì vậy, để đảm bảo năng suất cần thiết máy kéo có cơng suất
và lực kéo khá lớn.
-

Độ dốc dọc của các tuyến đường vào nương mía và độ dốc ngang khi làm việc

trong ruộng mía địi hỏi các máy kéo làm việc có kích thước nhỏ gọn và đảm bảo được
độ ổn định khi làm việc.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


17

1.3. Tình hình nghiên cứu khả năng kéo bám của máy kéo trên thế giới và trong nước

1.3.1. Tình hình nghiên cứu khả năng kéo bám của máy kéo trên thế giới
Khả năng làm việc của máy kéo và máy nơng nghiệp là khả năng di động có lực
kéo hoặc cơng suất dự trữ để hồn thành một cơng việc nào đó. Khả năng di động phụ
thuộc vào áp suất riêng của liên hợp máy lên đất, các tính chất kéo, bám của loại cơ cấu
di động, nguồn dự trữ công suất của động cơ để cân bằng những mất mát công suất do
trượt và cản chuyển động, phụ thuộc vào tính chất của đất, kích thước chiều cao gầm
máy, độ êm dịu khi di chuyển, đặc điểm kết cấu hình dạng của bánh xe chủ động và lực
cản của máy nông nghiệp.
Để máy kéo bánh hơi làm việc trên nền đất cứng di chuyển được trên ruộng cần
đảm bảo các điều kiện [10]:

PK  t G;

Hoặc:

(1.1)

PT  fG  t G

trong đó: PK - lực kéo tiếp tuyến;
PT- lực kéo ở móc;
f.G - lực cản lăn;

 t - hệ số bám;
 - hệ số phân phối tải trọng của máy kéo lên cầu chủ động;
G – trọng lượng máy kéo.
Mặt khác để tăng tính chất kéo bám cho máy kéo cần phải tăng hiệu suất kéo

T : T  TP f  ;

(1.2)

trong đó: TP - hệ số tác dụng hữu ích trong truyền lực;

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


18

 f 1

Pf
f
1

;
PK
k k f 

  1   ;
Ở đây: f là hệ số cản lăn;  là độ trượt; kf là hệ số sử dụng khả năng bám;
Do đó:



T  TP 1 



 1   
k f k 
f

(1.3)

Như vậy muốn tăng hiệu suất kéo của máy kéo T cần phải tăng hệ số bám  k ,
giảm hệ số cản lăn f và độ trượt  [10].
Svixepski V.S [105] đã nêu: hao hụt công suất tăng lên với sự tăng lực kéo, do
đó độ trượt phụ thuộc vào lực kéo PT. Đối với máy kéo bánh, tác giả khẳng định rằng
độ trượt  tăng khi lực kéo tăng và tải trọng lớn. Giữa chúng có mối liên hệ:

P
P
  a0 T  b0  T 
G

G

C0

(1.4)

Trong đó: a0, b0, c0- hệ số đặc trưng ảnh hưởng của nền, của hệ thống di động,
tải trọng và chế độ tốc độ.
Các công thức cơ bản trên đây chủ yếu sử dụng cho máy kéo làm việc trên nền
đất cứng. Với nền đất yếu, các thông số như hệ số bám, hệ số cản lăn phụ thuộc vào
nhiều yếu tố: Độ lún sâu của bánh, kết cấu của bánh, cấu tạo và góc nghiêng của mấu
bám. Ngồi ra các yếu tố này có quan hệ phụ thuộc lẫn nhau nên các cơng thức trên với
nền đất yếu khó có thể sử dụng vào tính tốn thiết kế bộ phận di động, đặc biệt là cho
bánh sắt có mấu.
Để dễ dàng tính tốn và cho kết quả chính xác hơn, một số nhà khoa học khác
đã tính đến biến dạng của đất trong quá trình tương tác đất máy. Năm 1796, Phue N.I.
Ở Viện hàn lâm Petecbua – Nga đã kết luận lực cản của đất chống lại sự biến dạng tăng

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


19

khi tải trọng tác dụng lên máy kéo tăng [56].
Năm 1875, Viut đã đề nghị một phương pháp đơn giản để thiết kế bánh xe. Để
xác định độ sâu của vết bánh xe. Viut đã thống nhất tất cả các thành phần phụ thuộc
điều kiện đất trong một hệ số không đổi [56].

K  2 / 3K1h13 / 2 ;

(1.5)

Tác giả đã đưa ra cơng thức:

P  K db;

(1.6)

trong đó: K1 - hệ số phụ thuộc vào tình trạng đất;
d - đường kính bánh xe của máy kéo, m;
b - chiều rộng của bánh xe, m;
h1 - độ lún sâu của bánh xe, m;
K - lực cản của đất khi bị biến dạng, N.
Thời kỳ từ 1910 đến 1930, luận thuyết về mối quan hệ đất – máy trong nghiên
cứu lực cản của đất ngày càng được phát triển, luận thuyết đề cập đến sự phụ thuộc
tuyến tính giữa độ sâu nén và lực cản của đất [98][116].
Năm 1913 Bectain đã đi đến kết luận về sự cần thiết sử dụng đại lượng lực cản
và cho công thức:

R  (a 'U  a '' F ) h1  C h1;

(1.7)

trong đó: R- lực cản
F- diện tích của vết bánh xe, m2;
U- chu vi của vết, m;
a’, a’’ - hệ số phụ thuộc vào điều kiện đất;
h1 - độ sâu biến dạng của đất khi ép, m.
Năm 1915 Suns V.V. nghiên cứu bản chất sự lăn của bánh xe trên bề mặt đàn

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


20

hồi và kết luận là năng lượng được chi phí cho sự lăn là đáng kể.
Ở Liên Xô (cũ), công tác nghiên cứu thực nghiệm về khả năng di động của máy
kéo được tiến hành ở NATI và nhiều cơ sở nghiên cứu khác. Nhiều thực nghiệm tính
tốn tương tự cũng được tiến hành ở Mỹ và Đức. Từ công tác nghiên cứu về máy kéo
bánh xe đến khả năng di động của máy kéo, nhưng những nghiên cứu trên là đơn yếu
tố, nên chưa xác định được ảnh hưởng của đa yếu tố đến khả năng di động và làm việc
của liên hợp máy.
Giai đoạn sau vào những năm 1940-1942, nghiên cứu trong lĩnh vực di động
của liên hợp máy và các vết rãnh đã phát triển lý thuyết về vết rãnh qua áp dụng về cơ
học đất, nổi bật là các tác giả Trankevit A. và Tesaghi – Gôrentogeer, Calyzoski I. A.,
giáo sư Pocroski V.V. [106][107][108][111], đề nghị tính tốn lực cản của đất khơng
chỉ lực ép khi lăn mà cịn tính lực dịch chuyển theo mặt đất, sự cản của đất được đưa ra
từ điều kiện cân bằng giới hạn. Xác định lực cần thiết để ép lên đất dưới bánh xe của
máy kéo, sự phụ thuộc giữa lực kéo và độ sâu của vết bánh xe. Nghiên cứu khả năng di
động của máy kéo trên đất có độ ẩm cao có khơng ít tác giả quan tâm, về lĩnh vực này
có giáo sư Karenski D.K và Critsli M.K [85][92]. Đã đưa ra phương pháp làm chính
xác kết cấu thông qua kết quả khảo nghiệm giảm công suất cho tự chạy trên đất có độ
ẩm cao và tăng khả năng đẩy được gắn liền với sự thay đổi kết cấu hệ thống di động.
Trepenhecop I.I [107][108] xác định rằng độ ẩm của đất không ảnh hưởng đến
độ trượt khi sử dụng bánh cao su có áp suất thấp nếu độ ẩm thay đổi trong giới hạn từ
25  27%.
Salôcốp A.V. [103] khi quan sát độ căng của bánh xe cao su được coi như là
bánh cứng khi làm việc với áp suất tối thích. Nếu tăng độ ẩm của đất và tải trọng trên
lốp xe chi phí cho tự chạy tăng. Kết quả đạt được từ thực nghiệm cho thấy lực tự chạy
tăng đáng kể khi máy kéo làm việc với tốc độ trên 2,1  2,2 m/s.

Mingen E.M [96] coi lực tự chạy chịu ảnh hưởng của tình trạng đất, dạng hệ

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


21

thống di động, công suất kéo, độ trượt và tốc độ chuyển động. Sự phụ thuộc của lực tự
chạy được biểu thị theo phương trình sau:

PT 

N K (1   )  NT
;
V

(1.8)

Trong đó: NK - cơng suất truyền lên khung máy;  - độ trượt; NT - công suất mất
mát do cản lăn; V- tốc độ chuyyển động của máy kéo.
Với những nghiên cứu trên đã phản ánh được khá đầy đủ quá trình tác động của
hệ di động bánh lốp với nền đất có tính đến biến dạng
1.3.2. Tình hình nghiên cứu khả năng kéo bám của máy kéo ở nước ta.
Nghiên cứu động lực học của máy kéo ở nước ta tuy khơng nhiều vì chưa thành
hệ thống nhưng trong một vài năm gần đây bước đầu đã có những thành quả đáng ghi
nhận.
Trong chương trình nghiên cứu của Viện cơ điện và chế biến nông sản 1981-1985,
đã tiến hành nghiên cứu thực nghiệm liên hợp máy kéo nhỏ hai bánh theo mơ hình một
mức, đã xây dựng được hàm truyền cho liên hợp máy kéo nhỏ làm việc với cày và có
nhân xét rằng: máy kéo cỡ nhỏ khi làm việc có độ ổn định thấp hơn nhiều so với máy

kéo MTZ-50. Tuy nhiên còn các vấn đề động lực học của quá trình kéo bám ổn định
của liên hợp máy khi làm việc trên địa hình đồi dốc, các quá trình điều khiển, điều
chỉnh cũng như tính chất tải trọng của các sản phẩm chưa đề cập đến.
ThS Nguyễn Văn An đã xác định bằng lý thuyết các chỉ tiêu kéo, bám của máy kéo
nơng nghiệp khi làm việc ở vùng đồi dốc.
ThS Đồn Văn Thu đã đề cập đến ảnh hưởng của độ dốc ngang đến khả năng kéo
bám của máy kéo bánh xích trên cơ sở đó xác định một số thơng số tối ưu cho liên hợp
máy cày.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


22

ThS Nguyễn Văn Hiếu đã xây dựng được phương pháp tính tốn lực cản kéo của
cày, lực bám của bánh xe khi liên hợp máy làm việc ngang sườn dốc. Trên cơ sở xây
dựng mơ hình lý thuyết chuyển động của liên hợp máy và giải toán bằng phần mềm
Matlab-Simulink đã tính tốn được chuyển vị của liên hợp máy. Đã xác định được điều
kiện làm việc ổn định của máy kéo khơng bị trượt ngang.
TS Đặng Thế Hịa đã xây dựng được mơ hình và chương trình tính tốn các tính chất
hoạt động của bộ truyền đai, trong đó có tính chất đàn hồi phi tuyến, sự hao tán năng
lượng và độ trượt. Đơng thời mơ hình hóa được quá trình biến đổi năng lượng của
động cơ một xi lanh trong đó có tính đến ảnh hưởng của các yếu tốt kết cấu, tác động
qua lại của máy điều chỉnh với chế độ tải trọng và quá trình xảy ra bên trong động cơ.
Tác giả đã đề xuất một số biện pháp nhằm cải tiến chế độ các bộ phận truyền lực,
chế độ khởi hành sang một số cách hiệu quả nhất.
Một cơng trình nghiên cứu khá cơng phu về đặc tính kéo bám của máy kéo bám
của máy kéo bánh hơi với nền đất khô do TS. Nông Văn Vìn đã cho thấy: Với một mức
độ chính xác nhất định độ trượt của bánh chủ động trong một điều kiện nhất định của
mặt đường chỉ phụ thuộc vào chỉ số sử dụng bám C= Fk / N; trong đó Fk là lực chủ

động; N là áp lực thẳng đứng lên bánh xe. Tác giả đã đưa ra công thức thực nghiệm
tính tốn độ trượt như sau:

  A ln

B
Cmax  C

(***)

Trong đó A ,B,Cmaxlà hệ số thực nghiệm, phụ thuộc vào loại đường ;
Chỉ số sử dụng bám C được tính theo cơng thức:
C

Fki
Fn

Trong đó Fki và Fn lần lượt là tải trong tiếp tuyến và tải trọng pháp tuyến của bánh xe
lên mặt đường.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add