Nghiên cứu lựa chọn các thông số hợp lý của liên hợp máy phay đất thực hiện cơ giới hóa sản xuất mía. Ứng dụng cụ thể cho miền núi tỉnh Cao Bằng

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

NGUYỄN THỊ HIÊN

NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN CÁC THÔNG SỐ HỢP LÝ
CỦA LIÊN HỢP MÁY PHAY ĐẤT THỰC HIỆN
CƠ GIỚI HOÁ SẢN XUẤT MÍA. ỨNG DỤNG CỤ THỂ CHO
TỈNH MIỀN NÚI CAO BẰNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy
Mã số: 625204011
Người hướng dẫn khoa học: GS.TSKH. PHẠM VĂN LANG

THÁI NGUYÊN, NĂM 2010

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

NGUYỄN THỊ HIÊN

NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN CÁC THÔNG SỐ HỢP LÝ
CỦA LIÊN HỢP MÁY PHAY ĐẤT THỰC HIỆN
CƠ GIỚI HOÁ SẢN XUẤT MÍA. ỨNG DỤNG CỤ THỂ CHO

TỈNH MIỀN NÚI CAO BẰNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

THÁI NGUYÊN, NĂM 2010

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




MỤC LỤC
BẢNG ĐƠN VỊ CÁC ĐẠI LƢỢNG …………………………….…….3
DANH MỤC CÁC BẢNG ...……………………………...…….………. 4
DANH MỤC CÁC HÌNH...………………………………...…………….5
ĐẶT VẤN ĐỀ..................................................................................... 6
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ LÀM ĐẤT CHO
VÙNG MÍA Ở VIỆT NAM............................................................... 8
1.1. Tình hình sản xuất và yêu cầu kỹ thuật đối với máy làm đất trồng mía
trên thế giới và Việt Nam ........................................................................................8
1.2. Một số công nghệ làm đất trồng mía tiêu biểu trên thế giới và Việt nam .13
1.2.1. Một số công nghệ làm đất trồng mía tiêu biểu trên thế giới. .....................13
1.2.2. Một số công nghệ và máy làm đất trồng mía chủ yếu ở Việt Nam ...........16
1.2.3. Kết quả nghiên cứu khoa học trong lĩnh vực cơ giới hóa khâu làm đất
trồng mía. .............................................................................................................28

CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN ĐỂ CHỌN
DÃY MÁY PHAY PHÙ HỢP VỚI ĐIỀU KIỆN CANH TÁC ...32
2.1. Cơ sở của lý thuyết đồng dạng - mô hình - phép phân tích thứ nguyên ..32
2.1.1. Ứng dụng lý thuyết đồng dạng và mô hình trong phƣơng pháp nghiên cứu

về máy móc dùng nông nghiệp ............................................................................32
2.1.2. Mô hình, bản chất và các dạng mô hình ....................................................33
2.1.3. Chuẩn số đồng dạng...................................................................................35
2.1.4. Lý thuyết thứ nguyên .................................................................................35
2.1.5. Nguyên lý của lý thuyết đồng dạng - Định lý đồng dạng ..........................37
2.3.6. Phƣơng pháp xác định chuẩn số đồng dạng ..............................................38
2.2. Tính chất cơ lý của đất: .................................................................................39
2.2.1. Độ cứng của đất (hay còn gọi là hệ số nén thể tích): .................................40
2.2.2. Lực cản của đất: .........................................................................................41
2.2.3. Lực cản chuyển động của công cụ, máy móc khi tác động vào đất: .........42
2.3. Mối quan hệ đất - máy trong khâu phay làm nhỏ đất để trồng mía ........48
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



1


2.3.1. Nguồn động lực dùng cho máy phay làm đất trồng mía…………………47
2.3.2. Thông số cơ bản ảnh hƣởng tới chất lƣợng làm việc của phay: ................54
2.3.3. Kết quả thiết kế phay đất và máy băm gốc mía .........................................61
2.4. Đặc điểm kết cấu máy phay đất ....................................................................62

CHƢƠNG 3: THỰC NGHIỆM MÁY PHAY ĐẤT TRÊN
RUỘNG TRỒNG MÍA TẠI CAO BẰNG .....................................70
3.1. Mục đích ..........................................................................................................70
3.2. Nội dung thí nghiệm ...............................................................................70
3.2.1. Trình diễn các máy canh tác mía tại huyện Phục Hoà...............................71
3.2.2. Thiết bị thí nghiệm; ...................................................................................77
3.3. Kết quả thực nghiệm trong điều kiện sản xuất - Phân tích hiệu quả kinh tế

của khâu phay đất bằng máy; ..............................................................................82
3.3.1. Xây dựng mô hình thí nghiệm ...................................................................82
3.3.2. Xây dựng quy trình canh tác mía áp dụng cho mô hình: ...........................83
3.3.3. Đặc điểm ruộng trồng mía: ........................................................................84
3.3.4. Năng suất liên hợp máy: ............................................................................84
3.3.5. Hiệu quả kinh tế .........................................................................................85

KẾT LUẬN CHUNG - KIẾN NGHỊ ..............................................82
1. Kết luận: .............................................................................................................87
2. Kiến nghị: ...........................................................................................................88

TÀI LIỆU THAM KHẢO ...............................................................89

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



2


BẢNG ĐƠN VỊ CÁC ĐẠI LƢỢNG
Ký hiệu

Chú thích

M

Khối lƣợng

kg

L

Chiều dài

m

T

Thời gian

s

P

Công suất cần thiết cho phay

D

Đƣờng kính trống phay

m

B

Bề rộng làm việc của phay

m

vn

Tốc độ tịnh tiến của liên hợp máy

m/s

v

Tốc độ chuyển động

m/s

n

Tốc độ quay của trục phay

v/ph

G

Khối lƣợng phay

kg

h

Độ sâu làm đất

m

W

Năng suất lý thuyết

Q

Khối lƣợng đất làm đƣợc

P/Q

Chi phí năng lƣợng riêng trên đơn vị thể tích đất

P/B

Chi phí năng lƣợng riêng trên đơn vị bề rộng

kW/m

P/W

Chi phí năng lƣợng riêng trên đơn vị diện tích

kWh/ha



Tốc độ góc

J

Mô men quán tính của trống phay

kg.m2

k

Lực cản riêng của đất

N/m2



Khối lƣợng riêng của đất

kg/m3

g

Gia tốc trọng trƣờng

m/s2

F

Diện tích mặt cắt đầu đo

cm2

H

Độ dịch chuyển của đầu đo

cm

hcp

Chiều cao (hay là tung độ t.bình) của đồ thị khi đo

cm

C

Độ cứng lò xo của thiết bị

Z

Số dao trên mặt phẳng dọc



Lực cản cắt đất

N

Lực kéo

1,2…n

Các chuẩn số đồng dạng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Đơn vị

kW

ha/h
m3
kWs/m3

1/s

N/cm
kG/cm2
N



3


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: Diện tích, sản lƣợng mía ép và đƣờng vụ 2006-2007 và kế hoạch
2007-2008............................................................................................................ 9
Bảng 1.2: Bảng tổng hợp diện tích và sản lƣợng mía vụ 2009 – 2010 ............. 11
Bảng 1.3: Dự kiến diện tích sản xuất mía vụ 2010 – 2011 ............................... 12
Bảng 1.4: Kết quả thí nghiệm về độ sâu làm đất ảnh hƣởng tới năng suất mía29
Bảng 2.1: Một số thông số chính của máy kéo Foton FT 324. ......................... 53
Bảng 2.2: Các đại lƣợng chính của phay .......................................................... 64
Bảng 3.1: Dãy máy phay cho máy kéo bốn bánh ............................................ 73
Bảng 3.2: Quy trình canh tác mía áp dụng hệ thống máy canh tác .................. 83

Bảng 3.3: Năng suất các liên hợp máy và chi phí nhiên liệu ............................ 84

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



4


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Nhiệt độ trung bình các tháng trong năm.......................................... 22
Hình 1.2. Số giờ nắng của các tháng trong năm ............................................... 23
Hình 1.3. Lƣợng mƣa trung bình các tháng trong năm..................................... 24
Hình 1.4. Độ ẩm trung bình các tháng trong năm ............................................. 24
Hình 2.1 Độ cứng của đất p (kg/cm2) phụ thuộc vào độ ẩm W%.................... 46
Hình 2.2 Quan hệ giữa lực cản riêng của đất khi cày k0 (kg/cm2) ................... 47
và độ ẩm của đất W%........................................................................................ 47
Hình 2.3. Máy kéo 4 bánh Foton FT 324 .......................................................... 54
Hình 2.4 Các loại lƣỡi dao phay ....................................................................... 55
Hình 2.5. Đƣờng tròn đỉnh tốc độ tuyệt đối ..................................................... 57
Hình 2.6 . Sơ đồ xác định góc đặt dao β và góc đặt dao γ ................................ 58
Hình 2.7. Sơ đồ xác định góc đặt dao .............................................................. 59
Hình 2.8. Máy phay đất thiết kế ........................................................................ 61
Hình 3.2. Máy cày không lật đang làm việc trên ruộng .................................... 73
Hình 3.3. Máy phay đất đang làm việc trên ruộng........................................... 74
Hình 3.4 Máy rạch hàng trồng mía đang làm việc trên ruộng ......................... 76
Hình 3.6 Chi tiết nối ghép giữa trục thu công suất và sensor ........................... 79
Hình 3.7 Chi tiết nối ghép giữa sensor và trục máy phay ................................ 80
Hình 3.8. Lắp sensor đo momen lên trục động cơ máy phay ........................... 80
Hình 3.9. Kết quả đo: momen xoắn, tốc độ và công suất của máy phay .......... 82

Hình 3.10 . Các liên hợp máy canh tác mía đang làm việc trên mô hình thí
nghiệm ............................................................................................................... 83

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



5


ĐẶT VẤN ĐỀ
Mía là cây công nghiệp ngắn ngày có hiệu quả kinh tế cao. Ở nƣớc ta mía
là nguyên liệu của ngành công nghiệp sản xuất đƣờng và là nguyên liệu cho
một số ngành công nghiệp giấy, hoá dƣợc khác.... Để đáp ứng nhu cầu về
đƣờng, những năm gần đây cây mía đã đƣợc phát triển ở nhiều vùng trong cả
nƣớc, góp phần xoá đói giảm nghèo ở nông thôn, vùng sâu, vùng xa.
Hiện nay trong sản xuất mía, cơ giới hoá các khâu chƣa đồng bộ, chỉ có một
số vùng trồng mía tập trung đƣợc cơ giới hoá canh tác tƣơng đối khá ở các khâu
làm đất, còn các khâu thu hoạch nhƣ cắt gốc, làm sạch lá, cắt ngọn, bó cây, gom
đống, chất lên xe... hoàn toàn bằng lao động thủ công với các công cụ chủ yếu là
dao, cuốc bàn. Năng suất lao động rất thấp, cƣờng độ lao động cao, tổn thất còn
nhiều…
Trên thế giới cây mía đƣợc coi là cây năng lƣợng của thế kỷ tới. Ngoài
việc chế biến đƣờng, mía còn là nguyên liệu cho hơn nhiều sản phẩm khác của
các ngành nhƣ: dệt, giấy, mực, hóa dƣợc…
Nghề trồng mía đƣợc phát triển lâu đời ở nƣớc ta. Cây mía đƣợc trồng
khắp nơi trên đất nƣớc từ vùng đất phèn mặn cho tới vùng đất khô cằn trên đồi
dốc núi cao. Phải công nhận rằng cây mía là cây dễ trồng, không kén đất, chỉ
cần đủ ánh sáng và độ ẩm là ngọn mía có thể nảy mầm và mọc lên thành cây.
Nhƣng để cây mía mọc và phát triển tốt, cho năng suất và hiệu quả kinh tế cao

thì còn là vấn đề tổng hợp phức tạp của các ngành có liên quan tới cây mía, tất
nhiên trong đó cần thiết có sự đóng góp của ngành cơ giới hóa nông nghiệp 2.
Do đó tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu lựa chọn các thông số hợp lý của
liên hợp máy phay đất thực hiện cơ giới hóa trong sản xuất mía.”
*Mục tiêu: Nghiên cứu cơ sở khoa học lựa chọn các yếu tố ảnh hƣởng đến khả
năng làm việc của liên hợp máy canh tác cho vùng trồng mía.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



6


*Nội dung nghiên cứu:
- Phân tích tổng hợp quy trình làm đất, chăm sóc mía đang đƣợc áp dụng ở các
cơ sở sản xuất.
- Xây dựng quy trình làm đất bằng máy phay đất và chăm sóc mía nhằm tăng
năng suất và bảo vệ đất.
- Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo sử dụng liên hợp máy canh tác mía phù hợp với
điều kiện đất trồng mía ở Cao Bằng.
*Phƣơng pháp nghiên cứu:
- Phƣơng pháp sử lý số liệu thống kê đánh giá kết quả thu đƣợc thông qua
chƣơng trình tính toán quy hồi.
- Phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm lý thuyết đồng dạng và phân tích
thứ nguyên.
- Phƣơng pháp đánh giá so sánh các loại máy phay
- Phƣơng pháp đo đạc thực tế trên đồng ruộng.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

7


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ LÀM ĐẤT CHO VÙNG
MÍA Ở VIỆT NAM
1.1. Tình hình sản xuất và yêu cầu kỹ thuật đối với máy làm đất trồng mía
trên thế giới và Việt Nam
Diện tích trồng mía trên thế giới rất lớn (khoảng hơn 20 triệu ha) nhƣng
phân bố không đều. Trên 95% diện tích trồng mía tập trung ở Châu Á - Thái
Bình Dƣơng, còn các nƣớc khác thuộc các châu Âu, Châu Phi, Châu Mỹ chỉ
chiếm khoảng 5%. Khoảng 20 nƣớc trồng nhiều mía, trong đó có các nƣớc diện
tích trồng lớn nhƣ Trung Quốc - 1,35 triệu ha, Ấn độ - 4,10 triệu ha, Thái Lan 1,05 triệu ha, Ôxtrâylia - 0,41 triệu ha, Việt nam - 0,315 triệu ha.
Những nƣớc có năng suất mía cao là Ôxtrâylia - 83 tấn/ha, Inđônêxia - 82
tấn/ha, Philippin - 78,8 tấn /ha, Nhật Bản - 71,6 tấn /ha, Papua New Ginê - 69,3
tấn/ha. Trong khi đó có những nƣớc năng suất mía còn thấp nhƣ Butan - 30
tấn/ha, NêPan - 31 tấn/ha, Srilanka - 35,8 tấn/ha, Việt nam - 42,2 tấn/ha.
Việt Nam là nƣớc có diện tích trồng mía đứng vào loại trung bình trên thế
giới, tập trung ở các khu vực phía Bắc, phía Nam Trung Bộ và Nam Bộ.
Trong những năm qua, nhờ có giá trị kinh tế cao, cộng với mục tiêu sản
suất 1 triệu tấn đƣờng của Nhà nƣớc, diện tích và sản lƣợng mía đã tăng đáng
kể. Theo số liệu thống kê vụ mía năm 2006-2007, diện tích trồng mía cả nƣớc
đạt gần 310.067 ha, sản lƣợng mía đạt khoảng 17,0 triệu tấn. So với vụ 20042005 diện tích tăng 45.000 ha (17%); năng suất mía tăng 3,9 tấn/ha (7,6%); sản
lƣợng mía tăng 3,5 triệu tấn (25,9%). Diện tích vùng nguyên liệu các nhà máy
đã ký hợp đồng đầu tƣ và tiêu bao là 219.752 ha.
Sản xuất mía đƣờng ở nƣớc ta có từ lâu đời nhƣng chỉ mới bắt đầu phát triển
vào cuối thập kỷ 80 và cho đến năm 1998 Việt Nam vẫn là nƣớc nhập khẩu đƣờng.
Vào năm 1994, cả nƣớc sản xuất đƣợc khoảng 300.000 tấn đƣờng (gần 100.000 tấn

đƣờng công nghiệp còn lại là đƣờng thủ công) và phải nhập khẩu 124.000 tấn nữa
mới đủ tiêu dùng. Tháng 10/1994 Thủ tƣớng Chính phủ đã thông qua chƣơng trình
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên



8


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....

data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....

data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....

data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....

data error !!! can't not
read....