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

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

NGUYỄN NGỌC BÌNH

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ BỘ PHẬN LÀM VIỆC CHÍNH
TRONG MÁY LIÊN HỢP CẮT VÀ TRỒNG HOM SẮN

LU NăỄNăTI NăSƾ

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2016


HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

NGUYỄN NGỌC BÌNH

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ BỘ PHẬN LÀM VIỆC CHÍNH
TRONG MÁY LIÊN HỢP CẮT VÀ TRỒNG HOM SẮN

CHUYÊN NGÀNH: K THU T C KHÍ
MÃ S : 62.52.01.03

NG

IH

NG D N KHOA H C

. TS. HÀ ĐỨC THÁI
. PGS.TS. NÔNG VĂN VÌN

HẨăN I,ăNĔMă2016


L IăCAMăĐOAN

Tôi xin cam đoan đơy lƠ công trình nghiên cứu của tôi, các kết qu nghiên
cứu đ ợc trình bƠy trong lu n án lƠ trung thực, khách quan vƠ ch a từng dùng để
b o v lấy bất kỳ học vị nƠo.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho vi c thực hi n lu n án đƣ đ ợc
c m n, các thông tin trích d n trong lu n án nƠy đều đ ợc ch rõ ngu n gốc.
Hà Nội, ngày 20 tháng 11 năm 2015
Tácăgi ălu năán

Nguy năNg căBình

i


L IăC Mă N
Trong suốt th i gian học t p, nghiên cứu vƠ hoƠn thƠnh lu n án, tôi đƣ
nh n đ ợc sự h ớng d n, ch b o của các thầy cô giáo, sự giúp đỡ, động viên của
bạn bè, đ ng nghi p vƠ gia đình.
ζhơn dịp hoƠn thƠnh lu n án, cho phép tôi đ ợc bƠy t lòng kính trọng
vƠ biết n sơu sắc tới t p thể thầy h ớng d n: 1.TS HƠ Đức Thái, 2.
GS.TS.ζGζD Đặng Thế Huy, 3.θGS.TS ζông Văn Vìn đƣ t n tình h ớng
d n, dƠnh nhiều công sức, th i gian vƠ tạo điều ki n cho tôi trong suốt quá
trình học t p vƠ thực hi n đề tƠi.
Tôi xin bƠy t lòng biết n chơn thƠnh tới Ban Giám đốc, Ban Qu n lý đƠo
tạo, Bộ môn εáy nông nghi p, Khoa C đi n - Học vi n ζông nghi p Vi t ζam đƣ
t n tình giúp đỡ tôi trong quá trình học t p, thực hi n đề tƠi vƠ hoƠn thƠnh lu n án.

Tôi xin chơn thƠnh c m n t p thể, cán bộ viên chức Vi n khoa học kỹ
thu t nông lơm nghi p miền núi phía Bắc đƣ giúp đỡ vƠ tạo điều ki n cho tôi
trong quá trình thực hi n đề tƠi.
Xin chơn thƠnh c m n gia đình, bạn bè, đ ng nghi p đƣ tạo mọi điều
ki n thu n lợi vƠ giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khuyến khích tôi hoƠn
thƠnh lu n án./.
Hà Nội, ngày 20 tháng 11 năm 2015
Nghiênăc uăsinh

Nguy năNg căBình

ii


M CăL C
L i cam đoan ........................................................................................................... i
L i c m n ............................................................................................................. ii
Mục lục .................................................................................................................. iii
Danh mục viết tắt .................................................................................................. vi
Danh mục ký hi u ................................................................................................ vii
Danh mục b ng ...................................................................................................... x
Danh mục đ thị .................................................................................................... xi
Danh mục hình ..................................................................................................... xii
Trích yếu lu n văn ................................................................................................ xv
Thesis Abstract ................................................................................................... xvii
θH ζ 1. ε Đ U ................................................................................................ 1
1.1.
Tính cấp thiết của đề tƠi ............................................................................. 1
1.2.
1.3.

1.4.

Mục tiêu của đề tƠi ..................................................................................... 2
Phạm vi nghiên cứu .................................................................................... 2
Những đóng góp mới của đề tƠi ................................................................. 2

1.5.
Ý nghĩa khoa học vƠ thực ti n của đề tƠi ................................................... 3
θH ζ 2. T ζG QUAζ TÀI δI U ...................................................................... 4
2.1. Tình hình s n xuất, tiêu thụ sắn trên thế giới vƠ vi t nam .................... 4
2.1.1. S n xuất vƠ tiêu thụ sắn trên thế giới ......................................................... 4
2.1.2. S n xuất vƠ tiêu thụ sắn tại Vi t ζam ........................................................ 5
2.2.
Ngu n gốc cơy sắn, giá trị dinh d ỡng vƠ kinh tế s n phẩm sắn, đặc
điểm c lý tính thơn cơy sắn, kỹ thu t tr ng sắn ........................................ 6
2.2.1.
2.2.2.
2.2.3.
2.2.4.
2.3.

ζgu n gốc cơy sắn ..................................................................................... 6
Giá trị dinh d ỡng vƠ giá trị kinh tế của cơy sắn ....................................... 7
Đặc điểm c lý tính thơn cơy sắn ............................................................... 7
Yêu cầu kỹ thu t tr ng sắn ......................................................................... 9
Tình hình nghiên cứu máy cắt hom, máy tr ng sắn vƠ máy liên hợp cắt

hom tr ng sắn trên thế giới vƠ vi t nam ...................................................... 12
2.3.1. Tình hình nghiên cứu máy cắt hom sắn trên thế giới vƠ Vi t ζam ......... 13
2.3.2. Tình hình nghiên cứu máy tr ng hom sắn trên thế giới vƠ Vi t ζam ..... 16

2.3.3. Tình hình nghiên cứu máy liên hợp cắt vƠ tr ng hom sắn trên thế
giới vƠ Vi t ζam ...................................................................................... 19

iii


2.4.

Tìm hiểu một số nguyên lý bộ ph n cắt, rạch hƠng, vun luống đang

ứng dụng trong s n xuất hi n nay ............................................................ 23
2.4.1. Tìm hiểu một số nguyên lý, cấu tạo bộ ph n cắt ..................................... 23
2.4.2. Tìm hiểu một số nguyên lý, cấu tạo bộ ph n vun luống .......................... 30
2.4.3. Tìm hiểu một số nguyên lý, cấu tạo bộ ph n rạch hƠng .......................... 33
θH ζ 3. V T δI U VÀ θH
ζG θHÁθ ζGHIÊζ C U ............................. 37
3.1.
Địa điểm vƠ th i gian nghiên cứu ............................................................ 37
3.2.
V t li u nghiên cứu vƠ thiết bị nghiên cứu .............................................. 37
3.3.
Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 37
3.4.
Ph ng pháp nghiên cứu.......................................................................... 38
3.4.1. θh
3.4.2. θh

ng pháp nghiên cứu lý thuyết .......................................................... 38
ng pháp nghiên cứu thực nghi m .................................................... 38

3.4.3. θh ng pháp quy hoạch thực nghi m ...................................................... 52
3.4.4. θh ng pháp đo đạc vƠ xử lý số li u ....................................................... 57
θH ζ 4. K T QU VÀ TH η δU ζ ............................................................. 58
Đặt vấn đề ................................................................................................ 58
Một số yêu cầu kỹ thu t đối với m u máy thiết kế .................................. 58
Mô hình kết cấu t ng thể vƠ nguyên lý lƠm vi c của máy liên hợp
cắt vƠ tr ng hom sắn ................................................................................ 59
4.3.1. S đ kết cấu ............................................................................................ 59
4.1.
4.2.
4.3.

4.3.2. ζguyên lý lƠm vi c của máy liên hợp ...................................................... 60
4.4.
Xác định các thông số c b n của bộ ph n cung cấp vƠ cắt hom ............ 61
4.4.1. S đ nguyên lý kết cấu ........................................................................... 61
4.4.2. Xác định một số thông số c b n của bộ ph n cắt hom ........................... 63
4.4.3. θhơn tích các yếu tố nh h ng đến chất l ợng cắt hom sắn .................. 66
4.4.4. Xác định các thông số c b n của bánh xe máy tr ng ............................. 77
4.4.5.
u nh ợc điểm của bộ ph n cắt .............................................................. 82
4.5.
Xác định các thông số c b n của bộ ph n tr ng hom sắn ...................... 83
4.5.1. δựa chọn mô hình nghiên cứu ................................................................. 83
4.5.2. Xác định các thông số c b n của bộ ph n lấp nén đất ........................... 84
4.5.3. Xác định áp suất cho phép của đất tác dụng lên hom sắn ........................ 96
4.5.4.
u nh ợc điểm của bộ ph n lấp nén đất................................................ 110
4.5.5. Kết qu nghiên cứu tính toán đĩa ch m cầu vun luống .......................... 111
4.6.

Kết qu nghiên cứu quy hoạch thực nghi m.......................................... 116

iv


4.6.1. δựa chọn các thông số nghiên cứu vƠ các hƠm mục tiêu ....................... 116
4.6.2. Kết qu nghiên cứu đ n yếu tố .............................................................. 117
4.6.3. Kết qu nghiên cứu đa yếu tố ................................................................. 121
4.6.4. ζh n xét ................................................................................................. 130
Tính s bộ hi u qu kinh tế khi áp dụng máy liên hợp cắt tr ng hom sắn.... 130
Địa điểm vƠ điều ki n tại n i thí nghi m ............................................... 131
ε t độ, kho ng cách cơy sắn ................................................................. 131
Kết qu tính chi phí áp dụng công ngh truyền thống vƠ công ngh
áp dụng máy liên hợp cắt tr ng hom sắn ............................................... 131
4.7.4. Xác định các ch tiêu hi u qu kinh tế ................................................... 134
4.7.
4.7.1.
4.7.2.
4.7.3.

4.8.
4.9.

B ng tóm tắt thông số kỹ thu t máy liên hợp cắt tr ng hom sắn tr-2-1.2a ... 134
Kết lu n phần 4 ...................................................................................... 135

θH ζ 5. K T δU ζ VÀ KI ζ ζGH ........................................................... 136
5.1.
Kết lu n .................................................................................................. 137

5.2.
Kiến nghị ................................................................................................ 138
TÀI δI U THAε KH η .................................................................................. 140

v


Từ vi tăt t
%:
08SA06:
CIAT:
CPDBT:
CPKH:
CPLV:
CPNL:
CPSC:
FAO:
HSSD:
IFPRI:
KHCN:
KHKT:
KM111-1:
KM140:
KM21-12:
KM419:
KM94:
KM95-3:
KM111-1:
KM98-1:
KM98-5:

KM98-7:
LCNGT:
LCNTT:
NSKT:
NSTT:
PTNT:
SM937-26:
TCTK:
TRS:
TS:
USD:

DANHăM CăCH ăVI TăT T
Nghƿaăti ngăVi t
θhần trăm
Giống sắn 08SA06
Trung tơm ζông nghi p ζhi t đới Quốc tế
Chi phí dầu bôi tr n
Chi phí khấu hao
Chi phí lƣi vay
Chi phí nhiên li u
Chi phí sửa chữa
T chức nông l ng thế giới
H số sử dụng
Vi n ζghiên cứu Chính sách l ng thực thế giới
Khoa học công ngh
Khoa học kỹ thu t
Giống sắn Kε98-5
Giống sắn Kε140
Giống sắn Kε21-12

Giống sắn Kε419
Giống sắn Kε94
Giống sắn Kε95-3
Giống sắn Kε111-1
Giống sắn Kε98-1
Giống sắn Kε98-5
Giống sắn Kε98-7
δ ng công nhơn gián tiếp
δ ng công nhơn trực tiếp
ζăng suất kỹ thu t
ζăng suất thực tế
θhát triển nông thôn
Giống sắn Sε937-26
T ng cục thống kê
εáy tr ng sắn
Tiến sĩ
Đ ng đô la εỹ

vi


DANHăM CăKụăHI Uă
KỦăhi u

Đ năv

Gi iăthích
Điểm dao bắt đầu cắt thơn cơy sắn

A

a

cm

Độ sơu của đĩa ch m cầu bám vƠo đất

a

mm

Chiều cao mấu bám

b

cm

Độ cắt sơu của đĩa vƠo đất

B

cm

Bề rộng bánh xe

blt

cm

Bề rộng mấu bám lý thuyết

C:

N/cm3

H số c n tr ợt thể tích của đất tr ng sắn với đất t i

d:

mm

Đ

ng kính hom sắn, thơn cơy sắn

Dd

mm

Đ

ng kính đĩa xích bắt với trục trống bắt dao

Db

mm

Đ

ng kính đĩa xích bắt trên trục bánh xe máy tr ng

D

cm

Đ

ng kính đĩa ch m cầu

Da

cm

Đ

ng kính đĩa

Dr

mm

Đ

ng kính đĩa rạch hƠng

Dv

mm

Đ

ng kính đĩa ch m cầu vun luống

e

mm

Kho ng cách an toƠn cho thơn cơy sắn

h

cm

Độ dƠy lớp c rác

hr

cm

Chiều sơu đĩa rƣnh tr ng sắn

hn

cm

Chiều sơu nén bánh lấp vƠo đất

hl

cm

Độ dƠy lớp đất đ ợc nén xung quanh giữ nghiêng

mặt cắt BB có độ sơu a

hom sắn
i

T số truyền giữa bánh xe máy tr ng với bánh răng

k:

H số biến dạng thể tích

kc :

LƠ h số bám

kφ:

H số ma sát trong của đất

l:

cm

Chiều dƠi hom sắn

L1, L2, L3

cm

Kho ng cách giữa 2 hom t

vii

ng ứng 60, 70, 80


L:

mm

Kho ng cách giữa 2 mấu bám

L0

cm

Kho ng cách giữa trục đĩa rạch hƠng vƠ trục bánh lấp

l0

cm

Kho ng cách giữa trục z đến trục bánh lấp nén đất

l1

cm

Kho ng cách từ trục z đến trục đĩa rạch hƠng

ltr

cm

Kho ng cách giữa 2 hom trên luống
Số mấu bám

n:
nb

Vg/ph

Số vòng quay bánh xe máy tr ng

nd

Vg/ph

Số vòng quay của trống bắt dao

P:

N

Lực nén đọc trên lực kế

Pttmax :

N

LƠ lực tiếp tuyến quy đ i lớn nhất cần thiết lên đĩa
dao để cắt đ ợc hom sắn.

R:

mm

Bán kính hom sắn.

r

cm

Bán kính bánh xe vun, nén đất

r1

cm

Bán kính đĩa xích chủ động

r2

cm

Bán kính đĩa xích bị động

R0

cm

Bán kính trống gắn dao cắt

Rd

cm

Bán kính trống dao

Rk

cm

Bán kính bánh xe máy tr ng
LƠ ứng suất giới hạn của đất khi nén đất bằng đầu đo

s0:
S

cm2

Di n tích mấu bám

Vm

m/s

V n tốc tiến của đĩa.

Vq

rad/s

V n tốc quay của đĩa.

X

mm

Kho ng cách giữa mép bánh xe tới hom sắn

ń

độ

Góc tiến của đĩa ch m cầu

ωa

độ

Góc hình nón mƠi của đĩa

ζa

độ

Ggóc giữa mặt mƠi vƠ thƠnh luống

ζ

độ

Góc giữa mặt nón mƠi vƠ thƠnh luống

Ņ1

độ

Góc ma sát giữa cục đất vƠ bánh xe

viii

độ sơu a
độ sơu a
độ sơu D/2


Ņ2

độ

Góc ma sát giữa cục đất vƠ mặt đ ng

γ

độ

Góc nghiêng của vƠnh bánh xe vun, nén đất



độ

Góc tiến của bộ ph n lấp nén đất (lƠ góc nghiêng của
mặt phẳng dọc của bánh xe so với ph

ng chuyển

động của máy)
rad/s

V n tốc góc của đĩa dao cắt

k

rad/s

V n tốc góc bánh xe máy tr ng



độ

Góc nghiêng của máng d n hom so với mặt đ ng;



độ

Góc nghiêng của hom sắn sau khi tr ng;





nén đất
λ:

cm

Độ lún của mấu bám bánh xe vƠo đất

Ń:

N/cm2

αp

độ

Góc cắt thái tại điểm θ

Ņ

độ

Góc ma sát giữa đĩa cắt vƠ c rác

ng suất nén hom sắn

ix


DANHăM CăB NG
Tên b ng

TT

Trang

2.1.

Đ

ng kính thơn một số giống sắn ph biến hi n nay ................................ 9

2.2.
4.1.
4.2.
4.3.
4.4.

Thông số kỹ thu t máy liên hợp tr ng sắn của Trung Quốc .....................21
T số truyền của bộ truyền động xích ........................................................66
nh h ng đ ng kính hom đến chiều dƠi hom sắn .................................68
Kết qu thí nghi m ứng suất nén của đất khi hom sắn bị d p trên
giống sắn KM 94 .......................................................................................97

nh h ng của v n tốc máy liên hợp đến góc nghiêng của hom sắn

4.5.

sau khi tr ng ............................................................................................118
nh h ng của góc nghiêng máng d n hom đến góc nghiêng của

4.6.

hom sắn sau khi tr ng ..............................................................................119
nh h ng của góc tiến bánh xe lấp đất đến góc nghiêng của hom

sắn khi tr ng ............................................................................................120
4.7. εức vƠ kho ng biến thiên các thông số ..................................................121
4.8. εa tr n thí nghi m vƠ kết qu thí nghi m ...............................................122
4.9. Các h số của ph ng trình h i quy cho hƠm Y ......................................123
4.10. Kết qu kiểm tra tính t ng thích của mô hình h i quy ..........................124
4.11. So sánh kết qu thực nghi m với kết qu tính toán .................................125
4.12. Các h số h i quy của ph ng trình dạng thực .......................................125
4.13. B ng so sánh kết qu thực nghi m vƠ tính toán theo hƠm h i quy
dạng thực..................................................................................................126
4.14. Chi phí tr ng sắn bằng công ngh truyền thống (bán c giới)/ha ...........132
4.15. Chi phí cho máy liên hợp tr ng sắn/ha ....................................................133

x


DANHăM CăĐ
STT

TH

Tên biểu đ vƠ s đ

Trang

2.1.

Di n tích vƠ s n l ợng sắn năm 2011 tại một số quốc gia.......................... 5

2.2.

Di n biến di n tích vƠ s n l ợng sắn tại Vi t Nam giai đoạn 2001-2011......... 6

xi


DANHăM CăHỊNH
STT

Tên hình

Trang

2.1.

B n đ di n tích, s n l ợng các n ớc tr ng sắn trên thế giới .................... 4

2.2.

εặt cắt thơn cơy sắn ................................................................................... 7

2.3.

S đ nguyên lý máy cắt hom sắn εalaysia ............................................ 13

2.4.

S đ nguyên lý máy cắt hom sắn Thái δan ............................................ 14

2.5.

S đ nguyên lý lƠm vi c máy cắt hom sắn Vi t ζam ............................ 16

2.6.

S đ cấu tạo máy tr ng hom sắn Vi t ζam ........................................... 18

2.7.

εáy liên hợp cắt tr ng hom sắn Vi t ζam TR-2-1.2 .............................. 22

2.8.

S đ bộ ph n cắt chuyển động quay ...................................................... 23

2.9.

S đ bộ truyền động cho bộ ph n cắt có dao chuyển động quay ........... 24

2.10. Bộ ph n cắt theo nguyên lý chuyển động tịnh tiến .................................. 25
2.11. S đ truyền cho bộ ph n cắt chuyển động tịnh tiến sử dụng c
cấu cam...........................................................................................26
2.12. ζguyên lý lƠm vi c máy cắt hom sắn Vi t ζam ..................................... 27
2.13. S đ nguyên lý bộ ph n cung cấp cơy sắn giống vƠ bộ ph n cắt
hom sắn lƠm vi c đ ng bộ........................................................................ 29
2.14. εáy vun luống theo nguyên tắc chủ động ............................................... 30
2.15. δ ỡi vun luống chuyển động tịnh tiến ..................................................... 31
2.16. Bộ ph n vun luống chuyển động quay kết hợp tịnh tiến bị động ............ 32
2.17. δ ỡi rạch có góc rạch α >900 vƠ α < 900 ................................................ 33
2.18. Bộ ph n rạch hƠng chuyển động quay kết hợp tịnh tiến .......................... 34
3.1.

εô hình thí nghi m lực ép lƠm d p mầm hom sắn .................................. 39

3.2.

S đ truyền động cho bộ phơn cắt hom sắn ........................................... 41

3.3.

Thiết bị thí nghi m xác định lực cắt hom sắn .......................................... 43

3.4.

Thiết bị đo độ cứng của đất ...................................................................... 45

3.5.

Các yếu tố đầu vƠo vƠ ra của thiết bị ....................................................... 53

4.1.

S đ nguyên lý kết cấu của máy liên hợp cắt vƠ tr ng hom sắn ầầ...ầầ59

4.2.

εô hình xác định các thông số c b n của bộ ph n cung cấp vƠ cắt
hom sắn ................................................................................................... 62

4.3.

εô hình phơn tích quá trình chuyển động của dao ................................ 63

4.4.

S đ xác định chiều dƠi hom sắn ........................................................... 67

xii


4.5.

nh h

ng của đ

ng kính hom sắn đến chiều dƠi hom vƠ khe h

an toƠn mầm ............................................................................................ 69

4.6.

Quá trình cắt đứt hom sắn ra kh i cơy .................................................... 72

4.7.

Hình dạng mặt cắt hom sắn ..................................................................... 73

4.8.

S đ lựa chọn đặc tính đƠn h i của các mấu cao su ............................... 74

4.9.

S đ phơn tích lực ép của mấy cao su lên hom sắn ................................ 75

4.10. S đ xác định kích th ớc mấu bám bánh xe ......................................... 78
4.11. εô hình xác định các thông số c b n của bộ ph n tr ng hom sắn ....... 85
4.12. S đ nguyên lý lƠm vi c bộ ph n lấp nén đất khi mặt phẳng bánh
xe song song với ph

ng chuyển động (=0) .......................................... 87

4.13. Xác định vị trí lắp đặt bánh xe lấp nén đất x0 khi xoay bánh xe nghiêng
một góc  .............................................................................................................. 88
4.14. Điều ch nh chiều cao lớp đất lấp bằng cách xoay bánh xe lấp nén đất
một góc  ............................................................................................................. 89
4.15. S đ xác định góc nghiêng của máng d n hom...................................... 90
4.16. Quan h giữa góc nghiêng của máng  vƠ góc nghiêng hom sắn  ....... 92
4.17. Điều ch nh góc nghiêng hom sắn sau khi tr ng bằng cách thay đ i

vị trí t

ng đối của bánh lấp đất x0 ....................................................... 94

4.18. S đ quá trình tr ng hom sắn ................................................................. 95
4.19.

Đ thị quan h giữa góc nghiêng hom sắn vƠ kho ng điều ch nh D’C’ ....... 96

4.20. S đ phơn tích quá trình lấp nén đất vƠo hom sắn ................................. 98
4.21. S đ xác định ứng suất nén trong đất ..................................................... 99
4.22. S đ xác định ứng suất trong đất d ới tác động của bánh xe .............. 101
4.23. S đ xác định vị trí lắp đặt bánh xe lấp nén đất ................................... 103
4.24. Đ thị xác định vị trí lắp bánh xe lấp nén đất dạng trụ ymin ................. 104
4.25. θh n lực pháp tuyến của đất tác dụng lên bánh xe lấp đất ................... 105
4.26. Xác định vị trí lắp đặt bánh xe lấp đất hình côn trên c s sử dụng
bánh xe trụ t

ng đ

ng ........................................................................ 107

4.27. Đ thị xác định vị trí lắp bánh xe lấp nén đất dạng côn ymin ............... 108
4.28.

nh h

ng của góc côn bánh xe ฀ đến kho ng cách tối thiểu lắp

đặt bánh xe ymin ................................................................................... 108

4.29. S đ xác định đ

ng kính của bánh xe lấp nén đất ............................. 109

4.30. S đ nguyên lý lƠm vi c của đĩa cắt ..................................................... 112

xiii


4.31. Xác định góc tiến ń của đĩa ch m cầu ................................................... 114
4.32. εáy tr ng sắn TR-2-1.2A ...................................................................... 116
4.33.

nh h

ng v n tốc đến góc nghiêng của hom sắn .............................. 118

4.34.

nh h

ng của góc nghiêng máng d n hom đến góc nghiêng của

hom sắn sau khi tr ng .......................................................................... 119
4.35.

nh h

ng của góc tiến bánh xe lấp nén đất đến góc nghiêng của

hom sắn sau khi tr ng ........................................................................... 120
4.36. Đ thị không gian của góc nghiêng hom sắn sau khi tr ng phụ thuộc
vƠo góc nghiêng của máng cấp hom vƠ v n tốc máy ............................ 128
4.37. Đ thị xác định góc nghiêng hom sắn sau khi tr ng phụ thuộc vƠo
góc nghiêng của máng cấp hom vƠ v n tốc máy .................................. 128
4.38. Đ thị không gian của góc nghiêng hom sắn sau khi tr ng phụ thuộc
vƠo v n tốc V vƠ góc tiến của bánh xe lấp đất  ................................... 129
4.39. Đ thị xác định góc nghiêng hom sắn V theo v n tốc máy V vƠ góc
tiến của bánh xe lấp nén đất .................................................................. 129

xiv


TRệCHăY UăLU NăỄN
Tênătácăgi : ζguy n ζgọc Bình
TênăLu năán: ζghiên cứu một số bộ ph n lƠm vi c chính trong máy liên hợp cắt
vƠ tr ng hom sắn.
ChuyênăngƠnh: Kỹ thu t C khí

Mƣăs : 62.52.01.03

Tênăc ăs ăđƠoăt o: Học vi n ζông nghi p Vi t ζam
M căđíchănghiênăc u
Xơy dựng đ ợc mô hình nghiên cứu lý thuyết vƠ thực nghi m, xác định
các thông số c b n của máy liên hợp cắt vƠ tr ng hom sắn nghiêng, lƠm c s
cho vi c thiết kế, chế tạo máy liên hợp cắt vƠ tr ng hom sắn.
Ph

ngăphápănghiênăc u
Trong lu n án đƣ áp dụng những ph

ng pháp nghiên cứu chính sau đơy:

- θh ng pháp xơy dựng mô hình hình học một số bộ ph n chính trong
liên hợp máy, từ đó thiết l p các công thức tính toán các bộ ph n chính của máy.
- Dựa vƠo lý thuyết tính toán máy nông nghi p: Tính toán, xác định một
số thông số các bộ ph n chính của máy.
- θh ng pháp xác định ứng suất ép lên hom sắn; xác định giá trị lực
cắt hom sắn: chúng tôi bố trí mô hình thí nghi m vƠ dựa vƠo công thức toán để
xác định.
- θh

ng pháp nghiên cứu thực nghi m đ n vƠ đa yếu tố kh o nghi m

đánh giá m u máy đƣ nghiên cứu chế tạo.
K tăqu ăchínhăvƠăk tălu n
- Xơy dựng đ ợc mô hình lý thuyết tính toán các thông số c b n của bộ
ph n cắt vƠ cung cấp hom sắn: bán kính vòng tròn c s R0, bán kính đ nh dao
Rd, kho ng cách giữa hai trục của hai trống lắp dao D, t số truyền từ bánh xe
máy tr ng đến trống lắp dao, các thông số của bánh xe máy tr ng. Bộ ph n cắt
lƠm vi c theo nguyên lý cắt tấm kê di động, bố trí đối xứng nên quá trình cắt rất
n định, đ m b o an toƠn cho hom sắn vƠ mầm không bị d p.
- Xơy dựng đ ợc mô hình lý thuyết tính toán xác định các thông số c b n
của bộ phơn tr ng hom sắn nghiêng:
+ Xác định vị trí lắp bánh xe lấp nén đất so với gốc hom sắn x 01 vƠ so với

xv


đáy luống z01;

+ Xác định góc nghiêng của máng d n hom  theo góc nghiêng hom sắn
 cho tr ớc, th a mƣn theo yêu cầu nông học;

+ Đề xuất ph ng pháp điều ch nh góc nghiêng hom sắn sau khi tr ng, áp
suất nén vƠ độ dầy lớp đất lấp nhằm th a mƣn các yêu cầu nông học đối với các
vùng canh tác khác nhau.
+ Tính toán đ ợc các thông số c b n của đĩa rạch hƠng vƠ đĩa ch m cầu
vun luống.
- Đề xuất ph

ng pháp vƠ thiết bị nghiên cứu thực nghi m xác định áp suất

nén tới hạn của lớp đất lƠm d p mầm hom, từ đó đƣ xơy dựng ph ng pháp đ thị
xác định kho ng cách tối thiểu từ mép bánh xe lấp nén đất đến hom sắn đ m b o
mầm hom không bị d p.
- Đề xuất đ ợc ph ng pháp thí nghi m lực cắt đứt thơn cơy sắn, từ đó lƠm
c s tính di n tích m u bám bánh xe máy tr ng.
- Bằng ph

ng pháp nghiên cứu thực nghi m đ n vƠ đa yếu tố đƣ xơy dựng

đ ợc ph ng trình h i quy mô t sự phụ thuộc của góc nghiêng hom sắn  vƠo
các yếu tố gơy nh h ng: v n tốc liên hợp máy V, góc nghiêng của máng d n
hom  vƠ góc tiến của bánh xe lấp nén đất  . εô hình có thể sử dụng để ph ng
đoán kh năng lƠm vi c của liên hợp máy.
- Đề xuất ph
θh

ng pháp đ thị xác định góc nghiêng hom sắn   f (V ,  ,  ) .

ng pháp sử dụng đ n gi n, trực quan, d thực hi n có thể giúp cho ng

i sử

dụng d điều ch nh máy trong điều ki n s n xuất
- Các mô hình lý thuyết vƠ kết qu tính toán đƣ đ ợc v n dụng vƠo chế tạo
một số bộ ph n chính trong máy liên hợp căt tr ng hom sắn TR-2-1.2A thuộc dự
án KC 03 DA.15/11-15. Đƣ tiến hƠnh kh o nghi m trên m u máy trong điều ki n
s n xuất. Chất l ợng lƠm vi c của máy đƣ đáp ứng tốt các ch tiêu nông học, máy
lƠm vi c n định.

xvi


DISSERTATION ABSTRACT

Author name: NGUYEN NGOC BINH
Dissertation name: Study of some key working components in conjugate
cassava cutting and planting machine
Major: Mechanical Engineering
Code: 62.52.01.03
Training institution: Vietnam National University of Agriculture
Study purpose
To develop a model of theoretical and experimental studies, to identify
basic parameters of the declining conjugate cassava cutting and planting machine
in order to create a basis for the design and manufacturing of the conjugate
cassava cutting and planting machine.
Study methods
In the dissertation, the key following study methods have been applied:
- Method of setting up the geometric models of some key component in

conjugate machine, thereby establishing the formulas to calculate the machine’s
main components. Basing on agricultural machine calculating theory: Calculate,
identify some parameters of key machine components.
- Method of identifying pressure on cassava cuttings; identifying cassava
cutting force: we arranged laboratory models and based on mathematic formulas
to identify.
- Method of single and multifactorial experimental study to test the
researched and manufactured machine.
Main findings and conclusions
- Having set up theoretical formulas to calculate key parameters of
cassava cutting and providing components: Base circle radius R0, knife top radius
Rd; distance between the two axles of knife drum D; transmission ratio from the
planting machine’s wheels to the knife drum; parameters of the planting machine
wheels. The cutting component works on the principle of mobile plates which are

xvii


designed to be symmetric to ensure stable cuttings and avoid damaged cassava
cuttings and knots.
- Having set up theoretical formulas to calculate key parameters of
declining cassava cuttings planting component:
+ Identifying the position of soil filling up and pressing wheel from the
cassava cuttings bottom x01 and from from the drain bottom z01;
+ Identifying the declination of the cuttings leading gutter  basing on the
provided casava cuttings declination , sastisfying the agricultural requirements;
+ Proposing way to adjust the planted cassava cuttings declination; soil
pressing pressure and filling soil layer thickness sastisfying the agricultural
requirements for different farming areas.
+ Calculating key parameters of drain dividing disc and bed filling-up

disc.
-

Prososing experimentary study method and spare part to identify critical

pressure of the soil to damage the knots, thus setting up graphical method to
identify minimum distance from the soil filling up and pressing wheel to the
casava cuttings to avoid damaged knots.
- With single and multifactorial experimental study, setting up regression
equation describing the dependence of casava cuttings declination  on
influencing factors: machine conjugate velocity V, declination of cuttings leading
gutter  and declination of soil filling up and pressing wheel  . The model can
be used to anticipate the operation capacity of the conjugate machine.
- Proposing graphical method to evaluate the declination of cassava
cutting   f (V ,  ,  ) . The method used is simple, visual and easy to conduct,
which helps users to adjust the machine easily during production.
- Theoretical formulas and calculating results have been applied in
manufacturing a number of key components of the conjugate cassava cutting and
planting machine TR-2-1.2A in the project KC 03 DA.15/11-15. The machine
model has been tested in production. The machine operation was stable and
meets the agricultural requirements.

xviii


PH Nă1.ăM ăĐ U
1.1.ăTệNHăC PăTHI TăC AăĐ ăTẨI
Cơy sắn có ngu n gốc vùng nhi t đới của Chơu εỹ δa Tinh vƠ đ ợc
tr ng cách đơy kho ng 5000 năm. Kho ng giữa thế kỷ XVIII cơy sắn đ ợc du
nh p vƠo Vi t ζam, t n tại vƠ phát triển cho đến ngƠy nay. Hi n nay sắn lƠ cơy

công nghi p vƠ lƠ thức ăn cho gia súc, đ ợc đánh giá quan trọng sau lúa vƠ ngô.
Sắn còn lƠ s n phẩm đầu vƠo cực kỳ quan trọng của một số ngƠnh chế biến l ng
thực, thực phẩm: mỳ ăn liền, bánh kẹoầ(HoƠng Kim vƠ θhạm Văn Biên, 1996;
ζguy n Thế Đặng vƠ Đinh ζgọc δan, 1997).
ζăm 2014, di n tích tr ng sắn toƠn quốc đạt 551,3 ngƠn ha, năng suất
củ t i bình quơn 18,55 tấn/ha, s n l ợng 10,2 tri u tấn. So với năm 2000, s n
l ợng sắn Vi t ζam đƣ tăng h n 3,93 lần, năng suất sắn đƣ tăng lên gấp hai
lần. Tuy nhiên năng suất sắn của Vi t ζam còn thấp h n so với một số n ớc
Đông ζam Á nh δƠo (25,17 tấn/ha), Indonesia (22,86 tấn/ha), Thái δan
(21,82 tấn/ha). Xuất khẩu sắn Vi t ζam bắt đầu kh i sắc từ năm 2008, tốc độ
tăng kim ngạch xuất khẩu các mặt hƠng sắn của Vi t ζam trong giai đoạn
2008-2011 đạt 28%/năm. ζăm 2012, xuất khẩu sắn của Vi t ζam đạt 1,35 tỷ
USD, tăng 57,1% về l ợng vƠ 46,6% về giá trị so với năm 2011; dự báo trong
năm 2015 xuất khẩu đạt 2 tỷ USD (Công ty C phần θhơn tích vƠ Dự báo thị
tr

ng Vi t ζam, 2015).
Tính đến 2014, c n ớc có 7 nhƠ máy s n xuất nhiêu li u sinh học sử dụng

nguyên li u lƠ sắn lát khô đi vƠo hoạt động, gần 100 nhƠ máy chế biến tinh bột
sắn vƠ hƠng ngƠn c s chế biến thủ công, v.v...Trong khi đó nguyên li u sắn để
cung cấp cho các nhƠ máy nói trên chủ yếu s n xuất bằng lao động thủ công,
năng suất lao động thấp, vi c cung cấp củ sắn cho nhƠ máy chế biến không theo
kế hoạch d n đến hi n t ợng tranh mua, tranh bán. ζhiều nhƠ máy không đủ
nguyên li u sắn để hoạt động d n đến lƣng phí công xuất của nhƠ máy vƠ công
nhơn của nhƠ máy ph i ngh vi c (Bộ ζông nghi p vƠ θhát triển nông thôn,
2013; Công ty C phần θhơn tích vƠ Dự báo thị tr

ng Vi t ζam, 2015).

Để s n xuất nguyên li u sắn cần thực hi n bốn khơu công vi c chính lƠ:
δƠm đất, tr ng, chăm sóc vƠ thu hoạch. Khơu tr ng bao g m vun luống, cắt hom,
tr ng vƠ b phơn thực hi n đ ng th i lƠ khơu tốn nhiều công sức, lại cần ph i
1


thực hi n khẩn tr

ng khi th i vụ cho phép. ζếu tr ng hom sắn xuống khi đất

khô quá tỷ l hom n y mầm ít, cơy còi cọc, nếu đất ẩm quá khi tr ng lƠm bết đất,
tốn công vƠ năng xuất củ thấp, vì v y cần tr ng sắn kịp th i vụ để đ m b o năng
suất cơy sắn (ζguy n Thế Đặng vƠ Đinh ζgọc δan, 1997). Theo các nhƠ nông
học thì tr ng hom sắn không đúng kỹ thu t có thêt lƠm gi m năng xuất củ tới
30% (Vũ Công H u vƠ Trịnh Th ng εại, 1990). Do đó c giới hóa khơu tr ng
sắn đang lƠ nhu cầu cấp thiết hi n nay (Bộ ζông nghi p vƠ θhát triển nông thôn,
2006). ζăm 2013, dự án s n xuất thử nghi m cấp ζhƠ n ớc mƣ số KC 03
DA.15/11-15 do tiến sĩ HƠ Đức Thái lƠm chủ nhi m đƣ đ a ra h thống máy canh
tác, thu hoạch sắn trong đó có m u máy liên hợp cắt tr ng hom sắn TR-2-1.2,
máy có thể cắt vƠ tr ng hom sắn đ ng th i. Máy có nhiều u điểm: khá gọn nhẹ,
qua nghiên cứu kh o nghi m trên di n tích lớn cho thấy kh năng lƠm vi c tốt,
cơy sắn sinh tr ng phát triển tốt, đặc bi t máy có thể tr ng hom sắn nghiêng lƠ
ph ng pháp tr ng tiên tiến hi n nay. Tuy nhiên để máy có thể lƠm vi c vƠ ứng
dụng hi u qu cao trong s n xuất thì cần đ ợc nghiên cứu đầy đủ về lý thuyết vƠ
thực nghi m. Đ ợc sự đ ng ý vƠ h ớng d n trực tiếp của TS. HƠ Đức Thái chủ
nhi m dự án, d ới sự h ớng d n của cố GS.TS.ζGζD Đặng Thế Huy, θGS.TS
ζông Văn Vìn, chúng tôi đƣ thực hi n đề tƠi: "Nghiên c u một số bộ phận làm
việc chính trong máy liên hợp cắt và trồng hom sắn". εáy liên hợp cắt vƠ tr ng
hom sắn đ ợc nghiên cứu hoƠn thi n phù hợp với điều ki n đất đai, chế tạo đ ợc
tại Vi t ζam vƠ thực hi n đ ợc tr ng hom sắn nghiêng, đáp ứng đ ợc yêu cầu kỹ

thu t canh tác sắn tiên tiến.
1.2.ăM CăTIểUăC AăĐ ăTẨI
Xơy dựng đ ợc mô hình nghiên cứu lý thuyết vƠ thực nghi m, xác định
các thông số c b n của một số bộ ph n lƠm vi c chính trong máy liên hợp cắt vƠ
tr ng hom sắn nghiêng, lƠm c s cho vi c thiết kế, chế tạo máy liên hợp cắt vƠ
tr ng hom sắn.
1.3.ăPH MăVIăNGHIểNăC U
ζghiên cứu cấu trúc một số bộ ph n lƠm vi c chính lƠm c s cho thiết
kế, chế tạo máy liên hợp cắt vƠ tr ng hom sắn.
1.4.ăNH NGăĐịNGăGịPăM IăC AăĐ ăTẨI
- Đƣ thiết l p đ ợc mô hình vƠ công thức tính toán các thông số c b n

2


của: bộ ph n cắt; bộ ph n tr ng trên máy liên hợp cắt vƠ tr ng hom sắn nghiêng.
- Đƣ đề xuất ph ng pháp vƠ thiết bị nghiên cứu thực nghi m xác định áp
suất nén tới hạn của lớp đất lƠm d p mầm hom, từ đó đƣ xơy dựng ph ng pháp
đ thị xác định kho ng cách tối thiểu từ mép bánh xe lấp nén đất đến hom sắn
đ m b o mầm hom không bị d p.
- Đề xuất đ ợc ph

ng pháp thí nghi m lực cắt đứt thơn cơy sắn, từ đó

lƠm c s tính di n tích m u bám bánh xe máy tr ng.
- Đƣ xác định đ ợc các yếu tố chính nh h

ng tới góc nghiêng hom sắn

sau khi tr ng, phục vụ tính toán thiết kế, chế tạo.

- Đƣ thiết l p vƠ xơy dựng đ ợc ph

ng pháp điều ch nh góc nghiêng hom

sắn sau khi tr ng vƠ điều ch nh độ nén chặt của đất lên hom sắn.
- Kết qu tính toán đƣ áp dụng chế tạo một số bộ ph n lƠm vi c trong máy
liên hợp cắt tr ng hom sắn. εáy đ ợc áp dụng vƠo thực ti n s n suất đ m b o
chất l ợng tr ng vƠ đạt hi u qu kinh tế cao, b ớc đầu đ ợc s n xuất chấp nh n.
1.5.ăụăNGHƾAăKHOAăH CăVẨăTH CăTI NăC AăĐ ăTẨI
- Ý nghĩa khoa học: Đƣ xơy dựng mô hình vƠ thiết l p công thức tính toán
một số bộ ph n chính phục vụ thiết kế, chế tạo máy liên hợp cắt vƠ tr ng hom
sắn. Kết qu nghiên cứu lƠ tƠi li u tham kh o cho các công trình nghiên cứu tiếp
theo vƠ phục vụ đƠo tạo sau đai học chuyên ngƠnh c khí nông nghi p.
- Ý nghĩa thực ti n: Kết qu nghiên cứu tính toán đ ợc áp dụng vƠo chế
tạo một số bộ ph n trong máy liên hợp cắt tr ng hom sắn TR-2-1.2A. ε u máy
đ ợc đ a ra s n xuất góp phần gi m chi phí s n xuất sắn, máy đ ợc chế tạo trong
n ớc giúp hạ giá thƠnh s n xuất, hạn chế nh p khẩu.

3


PH Nă2.ăT NGăQUANăTẨIăLI U
2.1.ă TỊNHă HỊNHă S Nă XU T,ă TIểUă TH ă S Nă TRểNă TH ă GI Iă VẨă
VI TăNAM
2.1.1.ăS năxu tăvƠătiêuăth ăs nătrênăth ăgi i
Hi n nay, sắn đ ợc tr ng tại trên d ới 100 quốc gia trên toƠn thế giới với
các quy mô canh tác rất khác nhau. S n l ợng sắn toƠn thế giới trong nhiều năm
tr lại đơy duy trì t

ng đối n định

Hìnhă2.1.ăăB năđ ădi nătích,ăs năl

mức s n l ợng 230 tri u tấn.

ngăcácăn

cătr ngăs nătrênăth ăgi i

(ζgu n: />
ζăm 2011, t ng s n l ợng sắn thế giới đạt 250,2 tri u tấn củ t

i, tăng 6%

so với năm tr ớc. Sự gia tăng s n l ợng mạnh m nƠy b i ngƠnh chế biến công
nghi p nhiên li u sinh học ethanol sử dụng sắn lƠm nguyên li u đầu vƠo tại các
quốc gia Đông ζam Á cùng với nhu cầu l ng thực tăng tại chơu θhi (Thủ t ớng
Chính phủ, 2007). Trong đó, ζigeria lƠ quốc gia s n xuất sắn hƠng đầu thế giới
với s n l ợng kho ng 37 tri u tấn; giai đoạn 2006-2008 liên tục đạt trên d ới 45
tri u tấn. ζăm 2011 s n l ợng sắn của ζigeria cũng đƣ h i phục lên xấp x 40
tri u tấn, tăng 4% so với năm tr ớc. Quốc gia có s n l ợng sắn lớn thứ hai thế
giới lƠ Braxil với s n l ợng th ng niên trong giai đoạn 2009-2010 vƠo kho ng
24 tri u tấn sắn củ t i, gi m kho ng 8% so với giai đoạn 2 năm tr ớc đó. ζăm
2011, s n l ợng sắn của quốc gia nƠy cũng đƣ h i phục tr lại lên mức trên 26

4


tri u tấn, tăng 8% so với năm 2010. Indonesia, Cộng hòa Công gô vƠ Thái δan lƠ
ba quốc gia có s n l ợng sắn lớn tiếp theo trên thế giới, với s n l ợng hƠng năm

trong giai đoạn 2009-2011 vƠo kho ng 22 tri u tấn củ. Các n ớc còn lại trong
nhóm 10 quốc gia có s n l ợng sắn hƠng đầu thế giới bao g m Angola, Ghana,
Vi t ζam, n Độ, εozambic. Trong các quốc gia s n xuất sắn thì 10 quốc gia
s n xuất sắn hƠng đầu chiếm 75% t ng s n l ợng sắn toƠn thế giới. Tại Thái δan,
Vi t ζam vƠ Indonesia, sắn tr thƠnh một loại cơy công nghi p hƠng năm quan
trọng vƠ đ ợc thu mua để chế biến thƠnh các s n phẩm xuất khẩu. εức tiêu thụ
sắn bình quơn trên thế giới kho ng 18kg/ng i/năm, dự báo năm 2020 s n
l ợng sắn toƠn cầu ớc đạt 275,10 tri u tấn (Cao Văn Hùng, 2001; Công ty C
phần θhơn tích vƠ Dự báo thị tr

ng Vi t ζam, 2015).

Di n tích, s n l ợng sắn năm 2011 của 5 n ớc tr ng sắn lớn thể hi n trên
đ thị 2.1.

Đ th 2.1. Di nătíchăvƠăs năl

ng s nănĕmă2011ăt i m t s qu c gia

(ζgu n: />
Khối l ợng s n phẩm sắn toƠn cầu sử dụng lƠm l ng thực, thực phẩm dự báo
đến năm 2020 nhu cầu lƠ 176,3 tri u tấn vƠ thức ăn gia súc 53,4 tri u tấn. Tốc
độ tăng hƠng năm của nhu cầu sử dụng s n phẩm sắn lƠm l ng thực, thực
phẩm vƠ thức ăn gia súc đạt t
θhơn tích vƠ Dự báo thị tr

ng ứng lƠ 1,98% vƠ 0,95% (Công ty C phần

ng Vi t ζam, 2015).

2.1.2.ăS năxu tăvƠătiêuăth ăs năt iăVi tăNam
Vi t ζam, sắn lƠ cơy l ng thực quan trọng đứng hƠng thứ ba sau lúa
vƠ ngô. Cơy sắn hi n nay đƣ chuyển đ i vai trò từ cơy l ng, thực thực phẩm

5