nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống thiết bị chuẩn bị giá thể sản xuất cây giống thuộc đề tài nghiên cứu lựa chọn công nghệ và hệ thống thiết bị để sản xuất một số cây giống theo kiểu công nghiệp

bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn
viện cơ điện nông nghiệp và công nghệ sau thu hoạch

Số 54/102 Trờng Chinh - Đống Đa Hà Nội

báo cáo khoa học đề tài nhánh:

Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống thiết bị
chuẩn bị giá thể sản xuất cây giống

Thuộc đề tài:
nghiên cứu lựa chọn công nghệ và hệ thống thiết bị để sản xuất một số
cây giống theo kiểu công nghiệp
MÃ số: KC 07 19

Chủ trì: TS. Đậu Thế Nhu

6434-11
25/7/2007
Hà nội, 2005
Bản quyền 2005 thuộc VCĐNN&CNSTH
Đơn xin sao chép toàn bộ hoặc từng phần tài liệu này phải gửi đến Viện trởng
VCĐNN&CNSTH trừ trờng hợp sử dụng với mục đích nghiên cứu.


-1-

Mở đầu
Sau hơn 15 năm thực hiện chính sách đổi mới, mô hình tổ chức sản xuất trong
nông nghiệp đà có sự thay đổi cơ bản, hộ nông dân trở thành đơn vị sản xuất tự
chủ. Hệ thống tổ chức sản xuất theo cơ chế cũ bị phá vỡ, hệ thống cha đợc

thiết lập, dẫn đến tình trạng thiếu giống chất lợng phục vụ các chơng trình
mục tiêu lớn nh chơng trình lúa xuất khẩu, chơng trình phát triển cây công
nghiệp, cây ăn quả, chơng trình mía đờng, chơng trình míi 5 triƯu ha rõng…
Nhu cÇu vỊ gièng trong n−íc trong những năm tới ở nớc ta là rất lớn.
Bảng 4 và 5 của phụ lục cho thấy tình hình sản xuất giống cây trồng năm 1998
và nhu cầu giống cho đến năm 2005. Mỗi năm nớc ta cần khoảng 1 triƯu tÊn
gièng cho h¬n 7 triƯu ha diƯn tÝch trồng lúa. Các loại cây công nghiệp lâu năm
và cây ăn quả khác (xem bảng 5) nếu năm 1999 cần một lợng giống cho 92.000
ha trồng mới, đến năm 2005 sẽ là 586.000 ha. Riêng cây ăn quả năm 1998 cần
20.771 ngàn cây giống. điều 720.000 cây; chè 40.100.000; cao su 11.000.000
cây giống. Các cây công nghiệp ngắn ngày nh đậu tơng và lạc do đợc gieo
trực tiếp nên hiện nay không có nhu cầu về sản xuất cây con. Riêng cây mía cần
705.850 tấn giống mỗi năm cho hơn 70.000 ha trồng lại. Hiện nay, Nông Cống,
Lam Sơn âng áp dụng quy trình mía bầu, Với 20.000 bầu cần thiết cho 1 ha, cho
diện tích mía toàn quốc nên áp dụng quy trình này chúng ta cần một lợng bầu
giống khổng lồ (khoảng 1,4 tỷ bầu mỗi năm). Để hoàn thành dự án trồng 5 triệu
ha rừng đến năm 2010 thì mỗi năm nớc ta phải trồng khoảng 500.000 ha rừng
tập trung. Theo dự án về giống cây lâm nghiệp thì từ năm 2001 đến 2005 chúng
ta cần 1.278.455 kg hạt giống hoặc 2.521.075 nghìn cây giống, còn từ năm
2006-2010 cần 1.365.745 kg hạt giống hoặc 3.740.515 nghìn cây giống.
Một trong những khâu sản xuất giống là tạo giá thể cho cây giống. Khâu
này bao gồm việc nghiền sàng đất và trộn các chất dinh dỡng cần thiết cho cây.
Đây là khâu nặng nhọc và tốn nhiều công sức. Trên thế giới, ở các nớc phát
triển hiện nay khâu này đà hoàn đợc cơ giới hoá. Giá thể đà trở thành một mặt
hàng, mà các nhà sản xuất giống không nhất thiết phải là ngời sản xuất giá thể.
1


-2-

HiƯn nay ë n−íc ta chđ u vÉn thùc hiƯn bằng thủ công, năng suất thấp và
chất lợng không đảm bảo. Phơng thức sản xuất vẫn là tự cung tự cấp, chất
lợng giá thể không đảm bảo chất lợng. Vì vậy đề mục Nghiên cứu lựa chọn
quy trình công nghệ và thiết kế hệ thống thiết bị chuẩn bị giá thể sản xuất
cây giống đợc đặt ra nhằm bắt đầu giải quyết các tồn tại nêu trên của việc sản
xuất cây giống ở nớc ta.
Chơng I.
Tổng quan Tình hình
sản xuất giá thể phục vụ sản xuất cây giống
trên thế giới và trong nớc
1.1 Trên Thế giới
Hiện nay trên thế giới việc sản xuất cây giống đợc tiến hành rất theo nhiều
công nghệ rất đa dạng. Tuy nhiên có thể phân loại theo hai dạng chủ yếu là:
Sản xuất cây giống có giá thể và không có giá thể (hidrôpnic, aeroponic),
trong đú sản xuất cây giống theo công nghệ có giá thể vẫn là chủ yếu.
Giá thể sử dụng trong sản xuất cây giống trên thế giới rất đa dạng và phong
phú về chủng loại. Có thể chia làm ba loại chính sau:
- Giá thể là đất (đất đợc phối trộn với một số phân khoáng, mùn...)
- Giá thể có nguồn gốc thực vật (đợc làm từ nguyên liệu là xác thực vật,
phế phụ phẩm nông nghiệp...)
- Giá thể là polyme tổng hợp (polyme có dạng xốp có thể giữ nớc và rễ cây
có thể phát triển).
Loại giá thể polyme mới chỉ đợc sử dụng rất ít ở các nớc phát triĨn. C¸c gi¸
thĨ cã ngn gèc tõ thùc vËt nh− mụn dừa, rong tảo đà hoai mục v.v... đợc sử
dụng chủ yếu cho các loại cây giống quý hiếm, có giá thành cao nh hoa phong
lan, .... . Với các cây giống nông nghiệp và lâm nghiệp giá thể đợc sử dụng chủ
yếu là đất đợc trộn với một số mùn đà hoai nh mùn ca, bà mía, phân chuồng
đà đợc ủ và một số phân khoáng khác.

2

-3-

Về mặt quy mô sản xuất, tại các nớc phát triểngiá thể đợc sản xuất tập
trung tại những trung tâm lớn, bao gồm tất cả các khâu thu nhận giá thể, sản xuất
giá thể và đóng gói xuất ra thị trờng. Các nhà sản xuất cây giống không nhất
thiết phải là những nhà sản xuất giá thể.
1.1.

Khái quát về công nghệ sản xuất giá thể.

Theo phân tích ở trên chúng ta sẽ tập trung vào quy trình sản xuất giá thể là đất.
Quy trình sản xuất giá thể thờng theo sơ đồ sau:
Nguyên
liệu thô

Nghiền

Phối trộn
các nguyên
liệu

Phân
loại

Giá thể

Hình 1: Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất giá thể
Nguyên liệu chủ yếu trong công nghệ là đất tầng mặt, đợc khai thác và chở

về tập kết ở các kho chứa. Đất sau khi đà đạt một độ ẩm nhất định sẽ đợc đa
qua hệ thống nghiền đạt kích thớc thích hợp cho giá thể. kích thớc hạt đất đảm
bảo yêu cầu nông học cho cây là từ 0-5 mm trong đó lợng hạt từ 1-5 mm là chủ
yếu. Để đảm bảo ®iỊu ®ã sau khi nghiỊn ®Êt ®−ỵc qua hƯ thèng sàng phân loại để
loại bỏ các tạp chất có kích thớc không đảm bảo nhấo, cỏ rác cỏ rác.... Thông
thờng các loạ sàng chỉ phân loại các hạt có kích thớc lớn. Việc duy trì tỉ lệ hạt
quá bé dới 1 mm chủ yếu nhờ qua chế độ nghiền. Đất sau khi đà đợc phân loại
sẽ đợc phối trộn với các nguyên liệu cần thiết nh mùn, các khoáng chất, tuỳ
vào từng loại cây giống mà tỷ lệ phối trộn này cũng khác nhau. Với những quy
mô sản xuất cây giống có xởng sản xuất giá thể riêng, các phụ gia có thể
đợc trộn ngay tại giây chuyền. Với giá thể sản xuất hàng hoá, một số chất phân
khoáng cũng có thể đợc trộn tại các trung tâm sản xuất giống.
Một số u điểm của sản xuất giá thể theo kiểu công nghiệp:
- Chủ động đợc thời tiết. Do đất đợc khai thác và bảo quản tại các kho nên
nguyên liệu trớc khi nghiền có độ ẩm thích hợp, quá trình nghiền cũng bị bết
khi nghiền.
- Giá thể sạch bệnh, do đợc xử lý trong giây chuyền.
- Thành phần và kết cấu giá thể đợc đảm bảo, đặc biệt là kích thớc hạt và
độ trộn đều.
3


-4-

1.1.2. Hệ thống thiết bị sản xuất giá thể theo kiểu công nghiệp.
Theo quy trình sản xuất giá thể đà nêu, trong dây chuyền sản xuất giá thể bao
gồm các thiết bị sau:
- Máy băm, nghiền thân cây, rơm, cỏ;
- Máy nghiền đất và các loại mùn xác thực vật đà hoai;
- Sàng phân loại;

- Máy trộn giá thể;
- Các hệ thống phụ trợ nh băng tải, xi lô chứa, v.v....
Trên thế giới công đoạn nghiền thân cây, rơm, rác, xác thực vật cha hoai mục
thông thờng đợc thực hiện bằng hai công đoạn riêng biệt là băm nhỏ và
nghiền. Nói chung các máy này về mặt cấu tạo không khác biệt so với các máy
băm, nghiền giăm hay các máy trong giây chuyền sản xuất phân vi sinh. Hiện
nay trong nớc ta cũng đà có một số mẫu máy tơng tự nh máy băm rơm cho
thức ăn trâu bò, máy băm dăm. Đây là một dây chuyền thiết bị tơng đối lớn, Do
kinh phí eo hẹp, thời gian có hạn nên trong khuôn khổ của đề tài chỉ xem xét
loại máy nghiền đất và đánh giá khả năng của máy trong việc nghiền các xác
thực vật đà hoai nh phân vi sinh, mùn vỏ, thân cây...
Sau đây báo cáo sẽ tập trung phân tích các máy móc hiện có trên thế giới để thực
hiện các công đoạn nghiền đất, sàng và trộn.
Máy nghiền đất
Trên thế giứo máy nghiền đất rất đa dạng về chủng loại cũng nh về năng
suất tuy nhiªn vỊ nguyªn lý hiƯn nay chđ u ë hai dạng máy nghiền trục và máy
nghiền búa.

4


-5-

Hình 4: máy nghiền trục
Máy nghiền trục thờng đợc dùng nghiền đất trong công nghiệp gốm sứ.
Yêu cầu về độ mịn của sản phẩm rất cao.
Phổ biến hiện nay trong sản xuất giá thể cho cây giống đợc sử dụng loại
máy nghiền búa.
Đối với đất khô ta có thể sử dụng các loại sàng nh các máy nghiền thông
dụng. Sự khác biệt đáng kể giữa máy nghiền đất và các loại máy nghiền khác là

ở chỗ: do đất có độ ẩm thay đổi tơng đối cao, và đặc biệt với loại đất đồi feralit
quá nghiền đất thờng hay gây ra bết sàng. Chính vì điều này trong kết cấu của
máy nghiền có nhiều sự thay đổi đáng kể.
Phơng án thay đổi đầu tiên là sử dụng buồng nghiền hở. Do ®Êt ®−ỵc nghiỊn
chØ qua bóa nghiỊn trong mét thêi gian rất ngắn nên sản phẩm thu đợc còn rất
thô, các hạt quá kích thớc ra khỏi máy sau khi qua sàng phân loại phải thu hồi
để đập lại. Do đó chi phí năng lợng riêng của máy sẽ rất cao, nhng bù lại kích
thớc hạt sẽ đợc đảm bảo hơn, tỷ lệc hạt quá be sẽ giảm. Những máy nghiền
kiểu này hiện ở việt nam thờng dùng để đánh tơi vật liệu nh trong sản xuất
phân vi sinh.
Phơng án thứ hai đợc áp dụng là sử dụng sàng có kích thớc khe hở lớn,
thờng dùng loại sàng đợc cấu tạo bởi các thanh thép đạt theo chiều ngang của
máy sàng. Về khả năng chống bết, tắc sàng phơng án này không thấp hơn đáng
kể với phơng án đầu nhng độ nhỏ của sản phẩm lại cao hơn hẳn. Với những

5


-6-

loại đất nh đất đồi peralit có độ ảm khoảng 40% thì cả phơng án nghiền buồng
hở cũng không thể thực hiện đợc, do đất dẻ và có độ dính lớn.
Do vậy trong đề tài sẽ chọn hớng này trong nghiên cứu để thiết kế, chế tạo
máy nghiền cho đất.
Những thông số quan trọng ảnh hởng đến năng suất và đặc biệt đến độ nhỏ
của sản phẩm nghiền là vận tốc đầu búa và kích thớc khe hở sàng. Vận tốc đầu
búa ảnh hởng tới độ nhỏ khi nghiền tuỳ loại đất khác nhau cũng khác nhau.
Theo một số tài liệu tham khảo [ ] vận tốc đầu búa của máy nghiền đất phục vụ
sản xuất giá thể khi sử dụng đất đồi peralit vào khoảng 18 m/s, thấp hơn nhiều
so với việc nghiền các vật liệu nông nghiệp khác.

Khoảng cách giữa các thanh sàng đợc lựa chọn vào khoảng 10 mm, sẽ đáp ứng
kích thớc hạt chủ yếu dới 7 mm.
-

Hình 5: Cấu tạo máy nghiền búa

Hình 6: Máy nghiỊn bóa

6


-7-

Máy nghiền của công ty.........Nhật Bản dùng cho sản xuất mạ khay.

Máy sàng đất

Nguyên lý hoạt động của một số máy phân loại:

7


-8-

HiƯn nay trªn thÕ giíi cịng nh− ë ViƯt nam đà sử dụng nhiều máy phân loại
với các nguyên lý khác nhau. Các máy sàng đất trên thế giới hiện chủ yếu ở hai
dạng sau:
- Phân loại bằng sàng: Dựa vào sự khác nhau về kích thớc nguyên liệu để
phân loại kiểu lới sàng phẳng hoặc nghiêng tịnh tiến qua lại hoặc kiểu máy có
rây phẳng chuyển động tịnh tiến tròn..vv. Theo nguyên lý này hiệu suất phân loại

cao, cấu tạo máy đơn giản, độ bền cao, lới sàng đợc thay đổi kích thớc để
phân loại đợc nhiều loại nguyên liệu nguyên liệu trên cùng một máy.
Nguyên lý phân loại bằng sàng rung kiểu lới sàng nghiêng thực hiện những
dao động theo đờng thẳng nằm ngang đợc sử dụng nhiều. Tuỳ theo những điều
kiện cụ thể nguồn rung của của sàng có thể đợc tạo ra nhờ cơ cấu 4 khâu, hay
quả văng quay lệch tâm. Với cơ cấu 4 khâu biên độ, tần số dao động của sàng
không bị ảnh hởng bởi lợng cung cấp trên sàng, và có thể điều chỉnh nhờ thay
đổi tốc độ quay và độ lệch tâm của trục quay. Với sàng lắc sử dụng nguồn rung
là các khối lợng quay lệch tâm, biên độ rung của sàng phụ thuộc vào lợng vật
liệu trên sàng cũng nh tần số quay của động cơ. Thông thờng sàng rung đợc
đặt trên các gối đàn hồi và sàng có thể rung theo nghiều hớng.

Hình 7: Máy phân loại dạng sàng dung nhiều tầng

8


-9-

- Phân loại theo nguyên lý trống quay
Để phân riêng hỗn hợp có các thành phần nguyên liệu khác nhau theo chiều
dài trống. Nguyên lý này có năng suất riêng trên 1m2 sàng thấp, chế tạo phức
tạp và giá thành cao.
u điểm của loại này là việc làm sạch mặt sàng dễ dàng hơn loại sàng rung
phẳng, nhờ các chổi quét đặt theo chiều dài trống, và tận dụng ngay chuyển
động quay của trống để làm sạch

Hình 10: Máy phân loại dạng trống quay
Hiện nay, trên thế giới hầu hết sử dụng máy phân loại dạng sàng phẳng.
Máy sàng phẳng hiện nay đợc sản xuất rất đa dạng về kích cỡ cũng nh độ phức

tạp của các thiết bị phụ trợ (bộ phận làm sạch mặt sàng, bộ phận rung...). Nhng
các máy phân loại thờng có một cố thông số chính nh sau:
- Tần số rung: 300-500 lần/phút.
- Biên độ rung: 7-10 mm.
9


-10-

- Góc nghiêng mặt sàng: 8-10o.

Hình 12: Cấu tạo sàng phân loại

Hình 13: Máy phân loại Scree (Mỹ).

Hình 14: Máy sàng phẳng của hÃng Tornado

10


-11-

* Qua quá trình khảo sát tìm hiểu tại một số cơ sở, và các nớc trên thế giới
chúng ta thấy đều sử dụng nguyên lý phân loại bằng sàng rung trong khâu phân
loại, máy của Mỹ, máy của AUSTRALIA sản xuất
Máy trộn
Máy trộn đối với sản phẩm rời đợc sử dụng rộng rÃi trong các ngành công,
nông nghiệp. Việc trộn những vật liệu rời nhằm mục đích có đợc những khối
lợng đồng nhất trong quá trình sản xuất. Hiệu quả của máy trộn sản phẩm rời
đợc xác định bằng thời gian cần thiết để nhận đợc mức độ trộn yêu cầu. Các

yếu tố ảnh hởng đến quá trình trộn là:
- Khối lợng riêng của sản phẩm trộn.
- Đại lợng và sự phân bố độ lớn các hạt trộn của các cấu tử thích hợp;
- Độ ẩm của các sản phẩm cần trộn;
- Dạng hạt
Khi có sự khác nhau nhiều về khối lợng riêng, kích thớc và sự phân bố sản
phẩm thì đợc mức độ trộn cần thiết sẽ khó khăn và yêu cầu tốn nhiều thời gian.
Chất lợng trộn đợc xác định bằng sự phân bố đồng đều các hạt trong hỗn hợp
thu nhận đợc sau một thời gian trộn xác định.
Khi trộn sản phẩm rời có thể chỉ trộn vật liệu khô và trộn vật liệu khô với
một lợng chất lỏng không lớn. Những máy trộn dùng để trộn sản phẩm khô rời,
theo cấu tạo đợc chia ra: loại quay và loại vận chuyển.
- Máy trộn quay: là những máy trộn kiểu thùng quay với các loại khác nhau,
hình côn, hình trụ, những máy trộn dạng nồi quay.

11


-12-

Hình 15: Máy trộn thùng quay
- Máy trộn bằng vít xoắn: việc trộn đợc tiến hành bằng vít xoắn mà nó
không những dùng để trộn mà còn làm dịch chuyển vật liệu trộn

Hình 16: Máy trộn bằng vít xoắn.
- Máy trộn dùng cánh đảo: sản phẩm rời đợc khuấy trộn bằng cánh đảo. những
máy trộn ấy làm việc liên tục hay gián đoạn

12

-13-

Hình 17: Máy trộn dùng cánh đảo
Một số máy trộn sử dụng trong sản xuất giá thể.
Hiện nay, trong sản xt gi¸ thĨ chđ u sư dơng m¸y trén trơc ngang với
bộ phận làm việc dạng vít xoắn hay dạng cánh đảo. Tuỳ theo kết cấu mà máy
trộn có thể có 1 hay hai trục đảo. Tuỳ theo yêu cầu mà ngời ta có thể sử dụng
máy trộn liên tục hay theo mẻ.
Thông thờng máy trộn liên tục có kích thớc dài hơn. Với loại liên tục các
cánh đảo sẽ đợc đặt nghiêng so với trục đảo một góc thích hợp, vừa có tác dụng
đảo trộn vật liệu và đẩy vật liệu đi theo hớng dọc trục. Loại máy trộn liên tục
thờng dùng cho các dây chuyền có năng suất lớn. Giá thành của máy cũng cao
hơn so với loại trộn theo mẻ.

Hình 18: Máy trộn của công ty Bouldin & Lawson (USA)

13


-14-

Hình 19: Máy trộn ngang 1 và 2 trục của Visser (Hà lan)
Chơng II
Mục tiêu, nhiệm vụ, đối tợng và phơng pháp nghiên
cứu
2.1. Mục tiêu :
Cơ giới hoá nông lâm nghiệp là một trong những yếu tố quan trọng thúc đẩy
quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá và chuyển dịch cơ cấu kinh tế trong
nông nghiệp và nông thôn. Trong nhiều năm đổi mới vừa qua, cơ điện khí hoá

nông nghiệp đà góp phần tạo nên sự phát triển vợt bậc của nền sản xuất nông
nghiệp ở Việt Nam, góp phần tăng sản lợng và mức độ thâm canh trong sản
xuất nông lâm nghiệp.
Công nghiệp hoá-Hiện đại hoá nông nghiệp và nông thôn, một chủ trơng lớn
của Đảng và nhà nớc, đòi hỏi phải có sự đóng góp của nhiều ngành, nhiều mặt,
nhng trong đó CGH sản xuất giống cây trồng là một lĩnh vực không thể thiếu.
Đến nay CGH sản xuất giống cây trồng ở nớc ta đà đạt đợc nhiều tiến bộ.
CGH làm đất đà đạt mức 60%, khâu xay xát chế biến thóc thành gạo đạt 100%,
các khâu khác nh gặt, gặt đập liên hợp, sấy thóc, gieo thẳng cũng đà khởi đầu
đa vào ứng dụng trong sản xuất. Nhng riêng CGH sản xuất cây giống trong đó
khâu chuẩn bị là năng nhọc nhất vẫn cha đợc cơ giới hoá.

14


-15-

Vì vậy, mục tiêu của đề mục là: Nghiên cứu, lựa chọn thiết kế chế tạo hệ thống
thiết bị máy móc để CGH sản xuất giá thể (trọng tâm là đất) phù hợp với điều
kiện hiện tại của Việt Nam.

Nhiệm vụ:
- Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nghiền đất năng suất 1T/h
- Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy sàng đất năng suất 1T/h
- Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy trộn đất và phân năng suất 1T/h
- Khảo nghiệm đánh giá các thông số kỹ thuật của máy.
- ứng dụng cho 3 mô hình sản xuất cây giống là: dây chuyền mạ thảm, dây
chuyền sản xuất cây giống lâm nghiệp, mô hình sản xuất cây giống mía bầu.
2.3 Đối tợng nghiên cứu:
Đối tợng nghiên cứu ở phần này là đất đợc dùng làm giá thể :

Đất đợc chọn làm giá thể theo công nghệ sản xuất cây giống đợc chọn là đất
đồi tầng mặt, đợc khai thác ở độ sâu không quá 30 cm. ở nớc ta loại này chủ
yếu là là loại đất đỏ vàng đợc chia thành nhiều nhóm nhỏ trong đó hai loại
chính là đất nâu vàng trên đất mẹ phiến thạch và đất nâu đỏ trên đá mẹ bazan. Cơ
lý tính của loại đất này đợc trình bày ở bảng
Độ ẩm trong mùa khô :

Loại đất

Độ ẩm (W%) ở độ sâu (cm)
0-10

10-20

20-30

đất nâu vàng trên đất 8-11

15-22

16-23

16-29

19-29

mẹ phiến thạch
đất nâu đỏ trên đá mẹ 13-28
bazan
15

-16-

Giới hạn nhÃo
Loại đất

Độ ẩm (Wnh%) ở độ sâu (cm)
0-10

10-20

đất nâu vàng trên đất 32,1

33,9

mẹ phiến thạch
đất nâu đỏ trên đá mẹ 41-52

42-54

bazan
Độ cứng trong mùa khô:
Loại đất

độ cứng kG/cm2
0-5

5-10

10-15

15-20

20-25

6-17

10-26

15-29

16-33

đất nâu vàng trên đất
mẹ phiến thạch
đất nâu đỏ trên đá mẹ 3,5-14
bazan
Hệ số ma sát và lực dính :
Loại đất

đất - thép

đất nâu vàng trên đất 0,55
mẹ phiến thạch
đất nâu đỏ trên đá mẹ ``0,78
bazan

2.3. Phơng pháp nghiên cứu:
Để có đợc dây chuyền thiết bị sản xuất chế biến đất, chúng tôi đà dựa vào

thành tựu của nớc ngoài, những máy móc thiết bị và công nghệ sản xuất chế
biến đất của những nớc đang ứng dụng phổ biến và của những nớc còn đang
16


-17-

nghiên cứu ứng dụng, rồi đối chiếu với điều kiện Việt Nam về yêu cầu nông học,
về trình độ công nghiệp chế tạo, về thu nhập của nông dân, đồng thời tiếp nhận
rút kinh nghiệm những kết quả nghiên cứu trớc đây của Viện Cơ Điện Nông
nghiệp về lĩnh vực này.
Qua thực tế sản xuất sẽ hoàn chỉnh dần về thiết bị và đa ra quy trình sản
xuất. Cuối cùng là xây dung mô hình sản xuất chế biến đất, với quy mô sản xuất
rộng và kinh doanh thực sự trong thực tế sẽ rút đợc kinh nghiệm để hoàn thiện
thiết bị và công nghệ.
Thêm vào nữa, ngoài tìm hiểu về máy móc, công nghệ nớc ngoài, chúng tôi
cũng cố gắng su tầm tài liệu nớc ngoài về tình hình tổ chức sử dụng, chính
sách, bớc đi trong vấn đề CGH sản xuất chế biến đất của họ, để xác định
phơng hớng nghiên cứu của đề mục, cách giải quyết CGH sản xuất chế biến
đất ở nớc ta.
Một số phơng pháp đánh giá khả năng làm việc của máy:
- Xác định mô đul nghiền và đờng cong tần suất kích thớc hạt;
Mô dul nghiền đợc xác định theo phơng pháp của Ma-ka-rov với các loại
sàng lần lợt có kích thớc là từ 1-9 mm;
Mô dul nghiền đợc xác định theo c«ng thøc:

∑
M =

9

0

Pi (d i + d i +1 ) / 2



9
0

Pi

Trong đó Pi khối lợng giá thể trên sàng thứ i;
di kích thớc mắt sàng thứ i;
Dựa trên kích thớc và khối lơng của hạt ta có thể xác định đợc đờng phân
bố kích thớc hạt theo phơng pháp thống kê. (xem [ 7])
- Xác định độ đồng đều
Đánh giá độ đồng đều của máy trộn (độ trộn đều) thờng đợc sử phơng
pháp của Ka-pha-rov, dựa cách tính tỷ số giũa tỷ lệ chứa của một thành phần

17


-18-

trong tõng mÉu ®o (theo%) víi tû lƯ chøa cđa thành phần đó trong toàn bộ hỗn
hợp. Độ trộn đều K đợc tính bằng công thức:
Ci

K=

C

* 100

0

n

Trong đó Ci là tỷ lệ chứa của một thành phần tơng ứng trong từng mẫu đo;
C0 tỷ lệ chứa của thành phần đó trong toàn hỗn hợp;
n số mẫu đo.

chuơng III
Tính toán, thiết kế các máy trong dây chuyền SXGT
3.1. Lựa chọn, tính toán máy nghiền :
3.1.1. Lựa chọn máy nghiên đất
Chức năng: Dùng để nghiền nhỏ đất khô.
Yêu cầu kỹ thuật là đất phải tạo thành môi trờng tơi xốp để cây giống phát
triển tốt, không bí mà phải thoát nớc. Do đó đất chỉ đợc nghiền đập thành
những hạt nhỏ 1- 5 mm mà không thành bột. Để đạt yêu cầu trên, chúng tôi chọn
máy nghiền theo nguyên lý bóa ®Ëp, bóa quay trong bng nghiỊn kÝn, phÝa d−íi
cã sàng để đa đất đà nghiền ra.
Năng suất nghiền thực tế:

1 1,5 tấn đất bột/giờ

Chi phí năng lợng nghiền phải thấp.
Nghiền đến độ nhỏ yêu cầu, không "đập lại" làm tốn điện năng và gây
"Bụi".
Kết cấu của máy phải đơn giản, dễ tháo lắp để thay phụ tùng hoặc khắc

phục hỏng hóc trong quá trình làm việc khi cần thiết.
3.1.2. Cơ sở tính toàn máy nghiền
- Xác định tốc ®é cđa bóa
18


-19-

Vận tốc búa là thông số quan trọng trong quá trình nghiền theo nguyên lý va
đập. Theo khảo sát các tài liệu về máy nghiền đất của nớc ngoài chúng tôi
thấy vận tốc tiếp tuyến của búa nghiền khoản 18 m/s. Vận tốc này thích hợp
với các loại đất đồi có độ cứng khoảng 14-25 kG/cm2 (loại đợc sử dụng phổ
biến cho sản xuất cây giống)
- Năng suất, công suất động cơ của máy nghiền
Theo [5] năng suất của máy nghiền đợc xác định nh sau:

Q gp = 3600 .
Trong ®ã:

60

π

L p . D p .V . ρ .c ( kg / h )

ϕ- hƯ sè ¶nh h−ëng cđa cÊu tạo máy nghiền;
Lp- chiều dài buồng nghiền;
Dp- đờng kính buồng nghiền;
n- số vòng quay rôto máy nghiền (v/ph);
c- hệ ssó không thứ nguyên, phụ thuộc vào:

- Tính chất cơ lý của sản phẩm nghiền;
- Hình dạng và kích thớc sàng;
- Hình dạng, kích thớc, chiều dày và số lợng búa trên máy đập.

Nói chung hệ số c chỉ có thể xác định thông qua thực nghiệm. Chúng ta có thể
tham khảo một số máy nghiền đất của nớc ngoài để có tính toán sơ bộ hệ số
này cho nghiền đất.
Theo tài liệu đặc tính kỹ thuật của hÃng [6], máy nghiền đất cho sản xuất mạ của
Nhật Bản có các đặc tính thông số kỹ thuật sau:
- Đờng kính trống nghiÒn Dp = 400 mm;
- BÒ réng trèng nghiÒn:Dp = 480 mm;
- VËn tèc ro to: 880 v/phót;
- VËn tèc đầu búa:18.4 m/s
- Năng suất nghiền Qgp = 2-3 T/h ;
- C«ng suÊt 4 kW

19


-20-

Qua thông số trên ta tính đợc

c =

.Q gp
60 * 3600 * L p . D p .V .

c=12.9
Từ hệ số trên khi chọn:

- Đờng kính trống nghiền Dp = 400 mm;
- BÒ réng trèng nghiÒn: 300 mm
- Vận tốc đầu búa: 18.4 m/s
- Ta có năng suất nghiền sẽ là :1.57 T/h
Công suất nghiền :
Phơng pháp lý thuyết tính công suất nghiền hiện nay cha đầy đủ và có sử sụng
cũng sẽ có kết quả rất xa với thực tế. ở đây do máy nghiền tham khảo và máy
nghiền thiết kế khá tơng đồng với nhau đặc biệt là sản phẩm nghiền là tơng
đối giống nhau nên chúng ta có thể sử chấp nhận chi phí năng lợng riêng trên 1
kg sản phẩm là nh nhau. Từ đó ta có công suất cần thiết để nghiền là :
Nlv = 2,5 kW. Chon động cơ nghiền 3kW
3.2 Lựa chọn, tính toán máy phân loại
3.2.1. Lựa chọn nguyên lý làm việc
Qua sự tìm hiểu và phân tích đánh giá về khả năng làm việc của các loại máy
phân loại trong các dây chuyền của nớc ngoài, chúng tôi lựa chọn nguyên lý
phân loại kiểu sàng rung một tầng để chế tạo. Vì nguyên lý này cho năng suất
cao, đơn giản trong chế tạo và sử dụng và có thể thay đổi kích thớc hạt phân
loại bằng cách thay các sàng có kích thớc lỗ khác nhau.
3.2.2. Tính toán một số thông số cơ bản của sàng phân loại
- Xác định số vòng quay: Để phân loại đợc cần phải để cho khối nguyên
liệu trợt trên lới sàng lên phía trên và xuống phía dới mà không đợc tách ra
khỏi mặt sàng. Số vòng quay thực tế của trục quay phải nằm trong phạm vi sau:
nd > n > n,tr
20


-21-

n,tr : số vòng quay của tay quay khi nguyên liệu bắt đầu dịch chuyển lên phía trên.
nd =

30
(v / p )
rtgα

ntr, = 30

tg(ϕ + α )
(v / p)
r

nd : số vòng quay giới hạn của tay quay khi nguyên liệu không tách khỏi mặt sàng.
Trong đó:

r- bán kính tay quay (m)
: hệ số ma sát của sản phẩm với vật liệu chế tạo sàng
: góc nghiêng của sàng
chọn = 120ữ 150
r = 15mm(độ lệch tâm)
= 26 ữ 290

Ta tính đợc 655 > n > 216,5 (v/p)
Ta chọn số vòng quay n = 350 v/p
Chiều dài chiều rộng của sàng dựa vào năng suất:
B=Q/qb ; L=Q/(qf*B)
Trong đó qb là tải trọng riêng của nguyên liệu trên 1 m bề rộng sàng
(kg/m/h)
qf là tải trọng riêng của nguyên liệu trên 1 m2 sàng (kg/m2/h)
Theo [8] qua tham khảo kích thớc phân loại đất ta có qb = 2800; qf =1600
Chọn năng suất sàng Q=2T/h để chống lại việc ùn tắc nguyên liệu, và tính đến sự

gỉm năng suất sàng khi các hạt bị dắt lỗ sàng sau một thời gian dµi lµm viƯc. ta
cã
B=2000/2600 = 0,714 mm chon B=720 mm
L=2000/(1000*0.72)= 1,8 m Theo kÕt cÊu chän L=1830 mm
3.2.3. KÕt cấu của một số bộ phận chính máy phân loại làm sạch

21


-22-

- Hộp sàng: có khung sàng đợc chế tạo bằng thép phía trong bố trí sàng
đặt nghiêng một goc =5 100. Hộp sàng đợc chuyển động nhờ cơ cấu tay quay
thanh truyền trên trục có gắn các đối trọng quay để cân bằng sàng .
- Thanh treo đợc chế tạo bằng thép có tính đàn hồi cao nhằm tăng độ bền
độ ổn định.
- Khung đỡ: Toàn bộ máy đợc đặt trên giàn thao tác vững chắc bằng thép định hình
3.3. Lựa chọn nguyên lý và tính toán một số thông số của máy trộn.
3.3.1. Lựa chọn nguyên lý
Chức năng: Dùng để trộn phân hoặc những phụ phẩm (vỏ trấu nghiền vụn,
mùn ca,v.v..) vào đất bột để nuôi cây giống.
Yêu cầu: Máy phải có năng suất cao, làm việc tin cậy với các loại nguyên
liệu có tính chất thay đổi lớn, đơn giản trong chế tạo và vận hành.
Qua sự tìm hiểu và phân tích đánh giá về khả năng làm việc của các loại
máy trộn trong các dây chuyền chế biến Việt Nam và nớc ngoài, chúng tôi lựa
chọn nguyên lý trộn ngang dạng vít xoắn.
3.3.2. Tính toán một số thông số chính.
- Xác định năng suất
Gọi t là thời gian một lần trộn trong máy trộn, trong thời gian này sản phẩm
liên tục qua cánh xoắn, thùng chứa. Gọi m là số lần trộn sản phẩm cần thiết

trong máy để dảm bảo chất lợng theo yêu cầu.
Thời gian trộn bao gồm cả thời gian nạp và tháo sản phẩm xác định theo
công thức sau:
ttr= t(m+2)
Thời gian một lần trộn có thể xác định xuất phát từ năng suất vít tải của
máy trộn:
t=G/Qbx (s)
trong đó:

G- Khối lợng giá thể trong thùng chứa của máy trộn, kg.
Qbx- năng suất băng tải xoắn.

Thể tích thùng chứa có thể xác định bằng c«ng thøc
22


-23-

πD

G =

4

2

L * ρ *ϕ

d

( kg )

Trong ®ã ϕd = 0,4 hệ số nạp đầy

3 ,14 * 0 , 9
G =
4

2

1 , 6 * 950 * 0 , 3 = 290 kg

Tõ ®ã ta cã:

t tr =

G (m + 2)
(s)
Q bx

Năng suất băng tải xoắn:

Q
trong đó:

bx

=

D

2

d
4

2

v . ( kg / s )

D- đờng kính ngoài vít xoắn ; D=0,9 m
d- đờng kính trong vít tải; vì sử dụng cánh xoắn nên d=D-2
- bề dày cánh xoắn; =0,05 m
v- vận tốc chuyển động dọc trục của giá thể; với kiểu giải xoắn

v=1,0-1,5 m/s
- hệ số dầy của vít xoắn: = 0,15ữ0,2
Góc nghiêng của cánh 35-500 ta có b−íc

Q bx

3 ,14 * ( 0 , 9 2 − 0 ,8 2 )
=
* 1, 0 * 0 ,15 * 950 19 kg / s
4

Với khoảng m=50 lần trộn ®Ĩ ®¶m b¶o sù ®ång ®Ịu ta cã thõo gian cần thiết cho
1 lần trộn là:

t tr =

290 * 52
793 s 13 phút
19 bx

Năng suất máy trộn sẽ là:290*60/131300 kg/h.
Năng suất này là tơng đối hợp lý với máy trộn trong dây chuyền
- Xác định công suất cần thiÕt cđa m¸y trén

23


-24-

Công suất vít xoắn:
N bx =

Q.L
(W0 cos sin ), (kW )
367

trong đó: Q- năng suất vít xoắn (kg/s);
L- chiều dài làm việc của vít xoắn (m);
a-

góc nghiêng của vít xoắn với mặt nằm ngang (độ);

W0- hệ số dẫn xuất của trở lực chuyển động của sản phẩm, đối với
đất bột: W0=2,5;
Công suất cản do cánh hớng tâm:

z2

N ht = ∑
1

E ht .v ht + E 0 .v0
(kW )
1000

trong đó:
Eht, E0- thành phần hớng tâm và dọc trục của lực cản do sản phẩm
tác dụng lên cánh thẳng đứng nhúng chìm trong sản phẩm (N);
vht, v0- tốc độ hớng tâm, dọc trục (m/s);
z2- số cánh thẳng đứng đồng thời nhấn chìm trong sản phẩm;
E ht = hht f .tg 2 (45 0 +
E 0 = γhht f .tg 2 (45 0 +

ρ
2

ρ
2

).(cos α + µ sin α )

).(cos à sin )

trong đó:
f- diện tích phần cánh nhúng trong sản phẩm (m2);
y- trọng lợng riêng sản phẩm (N/m3);

r- góc ma sát tong của sản phẩm (độ);
hht- chiều sâu nhúng chìm trung bình của cánh trong sản phẩm (m).
Thay số liệu vào các công thức ta đợc: N=4 kW.

24