Nghiên cứu ảnh hưởng cỏa một số thông số đến chất lượng làm việc của máy trồng dứa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

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

-----------------

LÊ THANH TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ
THÔNG SỐ ĐẾN CHẤT LƯỢNG LÀM VIỆC
CỦA MÁY TRỒNG DỨA

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Hà Nội, năm 2011


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

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

-----------------

LÊ THANH TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ
THÔNG SỐ ĐẾN CHẤT LƯỢNG LÀM VIỆC
CỦA MÁY TRỒNG DỨA
Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hóa nông lâm nghiệp
Mã số: 60.52.14

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. LÊ SỸ HÙNG

Hà Nội, năm 2011


1

LỜI CẢM ƠN
Sau thời gian làm viêc khẩn trương, nghiêm túc tôi đã hoàn thành luận văn
tốt nghiệp với đề tài “Nghiên cứu một số thông số ảnh hưởng đến chất lượng làm
việc của máy trồng dứa”.
Xin chân thành cảm ơn các nhà khoa học, các cơ quan đã nhiệt tình giúp đỡ
tôi hoàn thiện bản luận án khoa học này.
Trong quá trình thực hiện đề tài tôi đã nhận được sự giúp đỡ quý báu của TS
Lê Sỹ Hùng, TS Đậu Thế Nhu với những nhận xét, góp ý xác đáng. Tôi xin bày tỏ
lòng biết ơn sâu sắc tới TS Lê Sỹ Hùng, TS Đậu Thế Nhu.
Xin chân thành cảm ơn Trung tâm Nghiên cứu máy Nông nghiệp và Thủy
khí thuộc Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch đã tạo mọi điều
kiện thuận lợi để tôi thực hiện đề tài.
Xin chân thành cảm ơn Trường Cao đẳng Cơ điện và Nông nghiệp Nam Bộ
đã tạo điều kiện thuận lợi về thời gian để tôi hoàn thành được đề tài.

Xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã động viên giúp đỡ
tôi trong quá trình thực hiện đề tài.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc vì những giúp đỡ quý báu đó.
Tôi xin cam đoan số liệu thu thập, kết quả tính toán và xử lý là trung thực và
được trích dẫn rõ ràng.
Cần Thơ, tháng 8 năm 2011
Tác giả


2

LỜI MỞ ĐẦU
Cây dứa là cây ăn quả và là một trong những cây có vị thế quan trọng trong
ngành chế biến rau quả ở nước ta. Trong những năm gần đây diện tích dứa ở Việt
Nam đã liên tục tăng, từ 37.200 ha năm 2001 lên 47.400 ha năm 2005; năng suất từ
99,3 tạ/ha năm 2001 lên 129,8 tạ/ha năm 2005 (nguồn Tổng cục thống kê), từ đó đã
thu được nguồn ngoại tệ khá lớn thông qua việc làm nguyên liệu chế biến cho xuất
khẩu (nước dứa, khoanh dứa…). Cùng với giống, phân bón, cơ giới hóa sẽ là động
lực quan trọng để thúc đẩy phát triển trồng dứa theo hướng thâm canh, tăng năng
suất.
Quả dứa được coi là một trong những cây ăn quả nhiệt đới hàng đầu, rất
được ưa chuộng tại các nước. Quả dứa có mùi thơm mạnh, chứa nhiều đường,
lượng calo rất cao, giàu chất khoáng, nhất là Kali; có đủ các loại Vitamin cần thiết
như A, B1, B2, PP, C đặc biệt trong cây và quả dứa có chất Bromelin là một loại
men thủy phân Protein (giống như chất Papain ở đu đủ), có thể chữa được các bệnh
rối loạn tiêu hóa, ức chế phù nề và tụ huyết, làm vết thương mau lành sẹo. Trong
công nghiệp chất Bromelin dùng làm mềm thịt để chế biến thực phẩm, nước chấm.
Ngoài ăn tươi, quả dứa được chế biến thành dứa hộp và nước dứa là những mặt
hàng xuất khẩu lớn. Xác bã quả dứa sau khi chế biến dùng làm thức ăn gia súc và
phân bón. Thân lá dứa dùng làm bột giấy.

Ở nước ta, vấn đề cơ giới hóa canh tác cho cây trồng đã được đặt ra từ những
năm 60 (thế kỷ XX), tuy nhiên đến nay máy móc được dùng nhiều để phục vụ cho
khâu làm đất là chủ yếu. Hiện nay các công đoạn trong quá trình canh tác dứa ở
Việt Nam hoàn toàn bằng thủ công (trừ khâu làm đất và rạch hàng), vì vậy nhanh
chóng đưa cơ giới hóa vào phục vụ cho quá trình canh tác dứa là rất cần thiết. Xác
định khâu trồng dứa là một trong những khâu phải vất vả và chiếm nhiều công lao
động của nông dân nên nhu cầu nghiên cứu, chế tạo, chuyển giao vào sản xuất máy
trồng dứa là rất cần thiết.


3

Hiện nay một số nước phát triển trên thế giới như Nhật, Mỹ, Úc …đã chế tạo
và đưa vào sử dụng máy trồng cây con phục vụ trồng một số giống cây như: cà
chua, ớt, mía, thuốc lá….các máy này dưới dạng bán tự động, thực hiện trồng tốt
đối với mía, thuốc lá, cà chua…nhưng đối với trồng dứa thì chưa phổ biến. Những
khâu như: xẻ rãnh trước khi trồng, lấp và nén đất sau khi trồng được thiết kế, chế
tạo khá hoàn hảo. Tuy vậy khâu xuống chồi (cây con) chưa thật sự tốt và chưa phù
hợp với điều kiện trồng cây dứa tại nước ta. Tại Nga những năm 60 (thế kỷ XX) từ
máy trồng cây con CP-6 (trồng 6 hàng cây) móc sau máy kéo CXT3 có trang bị bộ
phận giảm tốc, sau đó được cải tiến thành máy CPHM-4 treo sau máy kéo dùng để
trồng cây có bầu hoặc không có bầu, trên máy có gắn các bộ phận tưới nước. Tuy
vậy máy có kết cấu phức tạp, nặng nề và chưa phù hợp với điều kiện sản xuất tại
Việt Nam.
Máy trồng cây con đặc biệt là máy trồng dứa đòi hỏi cơ cấu xuống chồi
tương đối phức tạp, việc cắp chồi dứa khi trồng đòi hỏi phải kịp thời phù hợp với
thời gian lấp và nén đất, chồi dứa khi được trồng tránh bị dập nát, hạn chế độ
nghiêng của cây sau khi trồng...v.v…là những nội dung nghiên cứu kỹ và đòi hỏi
phải chế tạo chính xác, các cơ sở khoa học này sẽ góp phần nâng cao chất lượng
làm việc và hoàn thiện máy.

Trong thời gian qua Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch
đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy trồng dứa phù hợp với điều
kiện canh tác ở Việt Nam”, đã chế tạo thành công mẫu máy, nhìn chung đã đáp ứng
được yêu cầu sản xuất, đã giải quyết được các vấn đề sau:
- Nghiên cứu thử nghiệm thành công nguyên lý làm việc của máy trồng dứa.
- Thiết kế, chế tạo và khảo nghiệm thành công các cụm, bộ phận làm việc
của máy trồng dứa.
- Thiết kế, chế tạo thành công, chuyển giao vào sản xuất máy trồng dứa phù
hợp với điều kiện canh tác ở Việt Nam, với năng suất máy khoảng 0,2 đến 0,3
hecta/giờ.


4

Để nhanh chóng hoàn thiện máy và đưa vào sản xuất, trong đó việc nghiên
cứu, cải thiện các bộ phận của máy, nghiên cứu và xác định ảnh hưởng của một số
thông số đến chất lượng làm việc của máy là yêu cầu thực tế, cấp bách. Đây là tiền
đề đảm bảo cho việc giảm chi phí sản xuất, giảm công lao động góp phần thúc đẩy
nâng cao giá trị và giảm giá thành sản xuất.
Chính vì vậy việc thực hiện đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông
số đến chất lượng làm việc của máy trồng dứa” là rất cần thiết.
- Ý nghĩa khoa học của đề tài: Với việc xây dựng đề cương và tổ chức thực
hiện tốt cho công việc thực hiện đề tài, về mặt khoa học đề tài đã thực hiện được
các nội dung khoa học như sau:
+ Ngoài việc thống kê và phân tích ưu điểm, nhược điểm các nguyên lý làm
việc của máy trồng cây, đề tài đã phân tích và lựa chọn được nguyên lý làm việc của
máy trồng dứa, một loại cây với hình dạng chồi tương đối phức tạp.
+ Xây dựng quỹ đạo chuyển động của bộ phận trồng (bộ phận cơ bản trên
máy trồng cây), quá đó đã xác định các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng làm việc
của máy trồng cây (máy trồng dứa).

+ Nghiên cứu, khảo sát vận tốc quay của bánh xe tựa đồng – một trong
những bộ phận làm việc quan trọng của máy trồng cây. Qua việc nghiên cứu, khảo
sát làm việc của bộ phận này đã xác định được đại lượng  - là đại lượng đặc trưng
cho động học của quá trình trồng cây. Những nội dung nói trên giúp ích cho người
tính toán, thiết kế về máy nông nghiệp nói chung và máy trồng cây nói riêng.
Ngoài ra người thực hiện đề tài cũng đã tổ chức khảo nghiệm, phân tích số
liệu thực nghiệm đơn yếu tố, đa yếu tố; từ đó đã xác định khoảng biến thiên tối ưu
các thông số ảnh hưởng đến chất lượng làm việc của máy, từ đó giúp cho việc
nghiên cứu, chế tạo và cải tiến được nhanh chóng, dễ dàng.
- Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:
+ Một phần nội dung nghiên cứu của đề tài để chứng minh nội dung trong đề
tài nghiên cứu khoa học cấp Viện “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy trồng dứa phù


5

hợp với điều kiện canh tác ở Việt Nam” của Viện Cơ điện Nông nghiệp và công
nghệ sau thu hoạch, Bộ Nông nghiệp và PTNT.
+ Các kết quả nghiên cứu của đề tài có thể được đưa vào áp dụng tính toán,
thiết kế, chế tạo và ứng dụng tại các cơ sở chế tạo máy trồng cây; trong đó áp dụng
để chế tạo máy trồng dứa.


6

MỤC LỤC
PHẦN MỞ ĐẦU ..................................................................................................... 2
Chương 1.
TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU NGOÀI NƯỚC VÀ TRONG NƯỚC .... 9
1.1. Tình hình cơ giới hóa khâu trồng dứa ngoài nước. .......................................... 9

1.1.1. Theo nguyên lý tay kẹp. .................................................................... 11
1.1.2. Theo nguyên lý cơ cấu hình bình hành. ............................................ 11
1.1.3. Theo nguyên lý băng tải tay kẹp. ...................................................... 12
1.1.4. Máy trồng cây con CPHM – 4 .......................................................... 13
1.2. Tình hình cơ giới hóa khâu trồng dứa trong nước. ......................................... 16
1.2.1. Máy trồng dứa kiểu đơn giản. ........................................................... 17
1.2.2. Máy trồng dứa bán tự động. ............................................................. 18
1.3. Lựa chọn, xác định nguyên lý làm việc của máy trồng dứa. .......................... 19
Chương 2.
MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................ 22
2.1. Mục tiêu của đề tài. ......................................................................................... 22
2.2. Đối tượng nghiên cứu. .................................................................................... 22
2.3. Nội dung nghiên cứu. .................................................................................... 22
2.4. Phương pháp nghiên cứu. ............................................................................... 22
2.4.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết. .................................................. 24
2.4.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm và xử lý số liệu. ............................... 24
2.4.3. Phương pháp xác định chỉ tiêu chất lượng máy. .............................. 25
2.4.4. Các dụng cụ thiết bị đo .................................................................... 26
2.4.5. Sử dụng các chương trình phần mềm trợ giúp thiết kế. ................... 26
Chương 3.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT MÁY TRỒNG DỨA ......................................................... 27
3.1. Nghiên cứu, khảo sát quá trình làm việc của đĩa quay. ................................. 27
3.2. Nghiên cứu, khảo sáy quỹ đạo chuyển động của đĩa quay. ............................ 31
3.2.1. Ảnh hưởng của đường kính qua 2 tay kẹp đối diện. ......................... 31
3.2.2. Ảnh hưởng của độ trượt đến quá trình làm việc của đĩa quay ......... 33
3.3. Nghiên cứu, khảo sát tốc độ quay của bộ phận xuống chồi và góc cặp chồi dứa. .... 36


7

3.3.1. Nghiên cứu, khảo sát tốc độ quay của bộ phận xuống chồi. ............ 36
3.3.2. Nghiên cứu góc cặp chồi dứa. .......................................................... 38
3.4. Nghiên cứu, khảo sát vận tốc quay của bánh xe tựa đồng. ............................. 40
3.5. xác định chỉ tiêu chất lượng của cây sau khi trồng. ........................................ 44
Chương 4.
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ...................................................... 46
4.1. Xây dựng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm. ......................................... 46
4.1.1. Giới thiệu phương pháp nghiên cứu thực nghiệm. .......................... 46
4.1.2. Xây dựng nội dung thực nghiệm. ..................................................... 47
4.1.3. Chọn kế hoạch thực nghiệm. ............................................................. 48
4.1.4. Tổ chức thí nghiệm và xử lý số liệu. ................................................. 48
4.1.5. Xây dựng phương trình hồi quy ....................................................... 48
4.1.6. Nhận dạng mô hình, xác định điểm tối ưu. ....................................... 49
4.1.7. Kết luận phân tích và nhận xét kết quả tính toán. ............................ 49
4.1.8 Ý nghĩa .............................................................................................. 49
4.2. Nghiên cứu thực nghiệm đơn yếu tố. ............................................................. 49
4.2.1. Thực nghiệm thí nghiệm với từng thông số thay đổi......................... 49
4.2.2. Xác định độ tin cậy............................................................................ 50
4.2.2.1. Đánh giá tính thuần nhất của phương sai. ......................... 51
4.2.2.2. Kiểm tra mức độ ảnh hưởng của các yếu tố. ...................... 51
4.2.2.3. Xác định mô hình thực nghiệm. .......................................... 53
4.2.2.4 Xây dựng đồ thị ảnh hưởng của các yếu tố đầu vào đến
thông số đầu ra ....................................................................... 54
4.3. Thực nghiệm đa yếu tố. .................................................................................. 54
4.3.1. Chọn phương án quy hoạch thực nghiệm và lập ma trận thí nghiệm. ..... 55
4.3.2. Xác định mô hình toán học. .............................................................. 56
4.3.3. Kiểm tra mức ý nghĩa của các hệ số hồi quy. ................................... 57
4.3.4. Kiểm tra tính tương thích của phương trình hồi quy. ....................... 58
4.3.5. Tính lại các hệ số hồi quy. ................................................................ 58
4.3.6. Kiểm tra khả năng làm việc của phương trình hồi quy. ................... 59

4.3.7. Chuyển phương trình hồi quy về dạng thực. ..................................... 60


8

4.3.8. Xác định giá trị của các yếu tố đầu vào của hàm mục tiêu. ............. 60
4.3.8.1. Phương pháp thứ tự ưu tiên. ............................................... 61
4.3.8.2. Phương pháp hàm trọng lượng. .......................................... 62
4.3.8.3. Phương pháp trao đổi giá trị phụ (p. pháp nhân tử La-grăng)... 63
4.3.8.4. Phương pháp cực trị nhiều biến. ........................................ 64
4.4. Tổ chức thí nghiệm. ........................................................................................ 65
4.4.1. Góc nghiêng của cây so với hướng kính của tay xuống chồi ( đầu vào X1). 65
4.4.2. Độ trượt hoặc lết của bánh tựa đồng (yếu tố đầu vào X2). .............. 66
4.4.3. Khoảng cách từ tâm bánh xuống chồi tới tâm bánh nén
đất theo phương ngang (yếu tố đầu vào X3). ..................................... 66
Chương 5.
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ...................................................... 68
5.1. Kết quả nghiên cứu. ....................................................................................... 68
5.1.1. Kết quả thực nghiệm đơn yếu tố. ...................................................... 68
5.1.1.1. Ảnh hưởng của X1 (góc nghiêng so với hướng kính)
tới góc đổ của cây. ............................................................. 68
5.1.1.2. Ảnh hưởng của X2 (độ trượt danh nghĩa) tới góc đổ của cây... 69
5.1.1.3. Ảnh hưởng của X3 (khoảng cách theo chiều tiến từ tâm
bánh xe lấp đất đến bánh xe trồng) tới góc đổ của cây. ...... 70
5.1.2. Kết quả thực nghiệm đa yếu tố.......................................................... 72
5.1.2.1. Các yếu tố ảnh hưởng ,múc và khoảng biến thiên. ............. 72
5.1.2.2. Kết quả xử lý số liệu............................................................ 73
5.2. Kết quả xác định mô hình toán. ...................................................................... 75
5.3. Chuyển phương trình dạng mã sang phương trình hồi quy dạng thực. .......... 76
5.4. Dạng chính tắc của mô hình toán .................................................................... 77

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ................................................................................. 79
Kết luận ................................................................................................................ 79
Đề nghị .................................................................................................................. 80
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................. 81
PHỤ LỤC ............................................................................................................. 82


9

Chương 1
TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU
NGOÀI NƯỚC VÀ TRONG NƯỚC

1.1. Tình hình cơ giới hoá khâu trồng dứa ngoài nước.
Năm 2007, sản xuất dứa của thế giới đạt 18,9 triệu tấn (theo FAOSTAT 2009
– ). So với năm 2002 sản lượng đã tăng 19 %. Thái Lan,
Philippines và Indonesia là những nước sản xuất chính mặt hàng dứa đã chế biến
(như nước ép dứa và dứa đóng hộp) cho thị trường xuất khẩu. Một thị trường xuất
khẩu thường bao gồm 80 % dứa đóng hộp và nước ép, 20 % mặt hàng dứa tươi. Ấn
độ và Trung Quốc là những nước xuất khẩu lớn nhưng những nước này có thị
trường nội địa lớn và không cung cấp nhiều hàng cho xuất khẩu. Nước xuất khẩu
lớn nhất hàng dứa tươi là Costa Rica với 47 % thị phần xuất khẩu của cả thế giới.
Những nước xuất khẩu lớn mặt hàng dứa tươi là Philippines, Bờ Biển ngà, Ecuador,
Panama, Ghana và Honduras.
Hiện nay ở một số nước phát triển trên thế giới như Nhật, Mỹ, Úc đã áp dụng rất
nhiều máy trồng cây con vào phục vụ cho một số cây trồng như cà chua, ớt, rau
màu, mía, v.v...nhưng chưa có mẫu máy trồng dứa nào chuyên dùng áp dụng rộng
rãi trong sản xuất.
Để cơ giới hoá khâu trồng cây người ta đã sử dụng các loại máy trồng từ đơn
giản đến phức tạp [1], [2]. Theo cơ cấu trồng cây, người ta phân biệt các loại máy

trồng đơn giản, máy trồng bán tự động và máy trồng tự động. Ở các máy trồng đơn
giản, công nhân đặt cây giống vào rãnh đất; máy chỉ thực hiện việc xẻ rãnh trước
khi trồng, lấp và nén đất sau khi trồng, ví dụ một số mẫu máy của nước ngoài (hình
1.1).


10

Hình 1.1 Một số mẫu máy trồng cây đơn giản của nước ngoài
* Hiện nay máy trồng cây thường có các bộ phận sau, bộ phận tạo rãnh, bộ phận
vun lấp nén đất vào gốc là giống nhau còn Bộ phận trồng có nguyên lý làm việc
khác nhau, máy trồng cây có thể phân loại theo các nguyên lý làm viêc sau:


11

1.1.1 Theo nguyên lý tay kẹp
Lưỡi rạch 1 tạo rãnh để đặt cây non, các tay kẹp 3 nhận chuyển động truyền
tới từ

Hình 1.2 Sơ đồ máy trồng có bộ phận trồng theo nguyên lý tay kẹp
bánh xe 6. Công nhân đưa cây non vào bộ phận kẹp khi tay kẹp đi gần tới cung dẫn
hướng. Trong quá trình bộ phận kẹp tựa vào cung dẫn hướng cây non được giữ
trong bộ phận kẹp. Khi bộ phận kẹp ra khỏi cung dẫn hướng, bộ phận kẹp sẽ tự
động nhả cây non vào rãnh trống đã được rạch sẵn. Bộ phận lấp đất sẽ lấp đất và
nén đất vào gốc cây. Máy trồng làm việc theo kiểu này có cấu tạo khá đơn giản
nhưng đạt được độ chính xác về khoảng cách cây cao. Hiện nay ở một số nước trên
thế giới như Nhật, Mỹ....phần lớn các máy trồng áp dụng theo nguyên lý kiểu này
1.1.2. Theo nguyên lý cơ cấu hình bình hành
Mỗi một máy có thể gồm nhiều nhánh trồng cây, mỗi nhánh bao gồm vài guồng

trồng cây 13 được lắp vào 2 đĩa thép tròn lệch tâm nhau nhưng cùng độ cao (đĩa 13ª
và 13f). Mỗi một guồng trồng cây theo kiểu cơ cấu hình bình hành, chúng có chung
một khâu cố định là khâu nối tâm quay của 2 đĩa thép O1O2 -nằm ngang, khâu O1A
là khâu dẫn, khâu O1A và AB được liên kết cứng. Khâu O2B có khớp quay tại B. Ở
mọi vị trí thì khâu AB đều có phương nằm ngang, người ta lắp vào đó kẹp giữ cây
13e mà có thể định vị để cho kẹp luôn giữ cây ở vị trí thẳng đứng phía ngọn lên


12

trên. Kẹp giữ cây gồm 2 má luôn luôn được ép vào nhau nhờ một lò so hình chữ U,
điều khiển kẹp giữ cây chặt hay mở là nhờ vào một cam cố định trên AB. Máy trồng
làm việc theo kiểu này thì máy đạt được độ chính xác cao về vị trí, khoảng cách
trồng cây. Nhưng kiểu máy này có kết cấu cơ cấu hình bình hành (cơ cấu 4 khâu),
cơ cấu cam phức tạp, và độ ổn định làm việc không cao nên năng xuất của máy
trồng có kiểu nguyên lý này không cao. Kiểu máy này thường áp dụng cho trồng
các loại cây non có bầu, những cây có độ bền cơ học không cao (Hình 1.3)

Hình 1.3 Bộ phận trồng cây theo nguyên lý hình bình hành
1.1.3. Theo nguyên lý băng tải tay kẹp

Hình 1.4 Bộ phận trồng theo nguyên lý băng tải tay kẹp
1. Tay kẹp, 2. Băng tải, 3. Trống tải, 4. Thanh tỳ, 5. Điểm nhận cây, 6. Điểm nhả
cây


13

Công nhân nhặt cây kẹp vào tay kẹp. Tay kẹp được gắn trên băng tải 2
chuyển động vận chuyển cây tới điểm P sẽ tì vào thanh tưạ 4 để giữ cây. Khi cây

đến điểm O tay kẹp mở ra để nhả cây vào rãnh trống. Máy trồng theo nguyên lý
này đạt được độ chính xác về khoảng cách cây trồng khá cao hơn so với máy trồng
đơn giản; nhưng kết cấu để bố trí băng tải, trống tải khá phức tạp.
1.1.4. Máy trồng cây con CPHM-4:
Trên cơ sở yêu cầu kỹ thuật nông học đối với máy trồng cây con, những năm
60 (thế kỷ XX) Liên Xô chế tạo hoàn chỉnh máy CPHM-4 dùng để trồng cây con,
bộ phận trồng được treo sau máy kéo và được phổ biến trong sản xuất tại Nga và
một số nước SNG.
Do đặc điểm của cây con mềm, dễ dập gãy do đó rất khó cơ giới hóa trong
khâu trồng. Máy trồng cây hiện nay còn nhờ bàn tay người phụ thêm trong quá trình
trồng. Trong phạm vi nhiệm vụ của nó, máy trồng cây con cần đạt những yêu cầu
nông học sau:
- Cây sau khi trồng phải thẳng đứng hoặc có độ nghiêng đảm bảo, không bị
làm cong rễ (nếu có);
- Không làm bị thương cây, không để đất lấp phủ hoàn toàn cây;
- Đảm bảo độ trồng sâu đều và đúng theo quy định;
- Trồng phải nén chặt gốc cây phù hợp; đôi khi trồng xong phải tưới.
Máy trồng cây con CPHM-4 (hình 1.5) dùng để trồng cây có bầu hoặc không có
bầu. Máy vừa trồng vừa tưới nước hoặc phân nước. Trang bị chính của máy gồm:
+ Khay đựng cây con 6.
+ Guồng đưa cây xuống rãnh. Nhưng khâu đưa cây từ khay cho guồng nhờ
bàn tay con người.
+ Về nguyên lý hoạt động chính như sau:
Guồng đưa cây là bộ phận làm việc chính, có những bộ phận giữ cây 10 đưa
cây xuống rãnh. Nhờ có cơ cấu hình bình hành mà bộ phận này giữ vị trí cây con
luôn luôn đứng thẳng trong quá trình guồng quay. Bộ phận giữ cây chỉ mở từ khi nó
đặt cây xuống dưới rãnh cho đến khi người công nhân đưa cây vào cho nó.
Guồng được truyền động từ bánh xe máy trồng đến và quay với vận tốc sao
cho tổng hợp vận tốc tiến của máy và vận tốc quay của guồng tại điểm đặt cây
xuống rãnh bằng không để cây trồng được thẳng đứng. Thực tế vận tốc quay lớn

hơn vận tốc tiến một ít để trừ độ xô cây ra trước do bộ phận lấp gây nên . Hộp biến
tốc (thay đổi tốc độ truyền từ bánh xe chủ động đến guồng) gồm 2 đĩa 17 và 16 nằm


14

vuông góc với nhau. Đĩa chủ động 17 ép vào đĩa thụ động 16 nhờ lò xo và truyền
động bằng ma sát. Vị trí đĩa thụ động so với đĩa chủ động điều chỉnh được nhờ vô
lăng 3, do đó làm thay đổi tốc độ quay của guồng phù hợp với vận tốc tiến của máy.
- Lưỡi rạch 13 và bánh lấp nén 11. Thay đổi vị trí bánh lấp nén so với lưỡi
rạch sẽ thay đổi độ sâu trồng.
- Bộ phận kiểm tra và điều chỉnh để trồng thẳng hàng ngang. Bộ phận kiểm
tra gồm hai xích 12 (trái, phải) có các mũi tên 18. Khoảng cách giữa các mũi tên có
thể thay đổi được, bằng khoảng cách giữa các cây trong hàng. Khi bắt đầu trồng,
các bộ phận giữ cây của bốn mảng và mũi tên xích kiểm tra phải nằm trên cùng một
đường thẳng ngang.
Điều chỉnh vị trí xích do người điều khiển máy thực hiện bằng cách vặn vô
lăng 4. Cần điều chỉnh sao cho mũi tên xích kiểm tra trùng với hàng cây ngang đã
trồng trước. Lúc vô lăng 4 đứng yên, bộ phận kiểm tra hoạt động được nhờ bánh xe
máy trồng truyền qua hộp vi sai và đĩa 17.
Máy gồm có 04 nhánh. Mỗi nhánh trồng 01 hàng. Máy có thể trồng với
khoảng cách 50; 60 hoặc 70 cm. Để thay đổi khoảng cách cây trên hàng ta thay đổi
số bộ phận giữ cây trên guồng.
Nước tưới được đưa từ thùng lắp hai bên máy treo đến hộp 15. Lượng nước
tưới cho mỗi cây là 0,8 lít. Nước này tưới vào gốc khi cây vừa đặt xuống rãnh.
Vận tốc máy liên hợp máy 0,9 – 1,7 km/h. Máy cần một người lái máy kéo,
một người điều khiển máy trồng, bốn người trực tiếp trồng. Năng suất máy 0,3 – 0,4
hecta/giờ, khối lượng máy 1200 kg.
Về nguyên lý hoạt động của máy khá hoàn hảo, trồng được 04 hàng/lượt,
việc điều chỉnh máy dễ dàng, không phức tạp. Tuy vậy máy cồng kềnh, nặng nề,

không phù hợp với điều kiện đất trồng ở Việt Nam.


15

Hình 1.5 Sơ đồ máy trồng CPHM - 4
1. Thanh kéo dưới; 2. Thanh kéo trên; 3. Vô lăng điều chỉnh đĩa phụ động
hộp biến tốc; 4. Vô lăng; 5. Ghế ngồi của người điều khiển máy; 6. Khay để cây
con; 7. Đĩa guồng đưa cây; 8. Biên cơ cấu bình hành; 9. Tay quay; 10. Bộ phận giữ
cây; 11. Bánh lấp nén; 12. Xích kiểm tra; 13. Lưỡi rạch; 14. Ghế ngồi người đưa
cây cho bộ phận giữ; 15. Hộp nước tưới; 16. Đĩa thụ động; 17. Đĩa chủ động; 18.
Mũi tên.


16

Tóm lại: Nhu cầu về năng suất và chất lượng xuất khẩu dứa ngày một tăng,
đòi hỏi tăng năng suất và đa dạng sản phẩm chế biến từ quả dứa là nhu cầu bức
thiết. Ngoài giống thì công tác đẩy mạnh cơ giới hóa khâu trồng dứa để giảm sức
lao động và qua đó tăng tính cạnh tranh và góp phần tăng hiệu quả trên một diện
tích trồng được đặt lên hàng đầu.....Rất nhiều nước trên thế giới đã thiết kế, chế tạo
được máy trồng cây với nguyên lý từ đơn giản đến phức tạp. Tuy vậy việc thiết kế,
chế tạo máy trồng dứa phù hợp với các điều kiện canh tác còn rất hạn chế. Nguyên
lý làm việc của máy trồng cây có nhiều loại, máy trồng cây của một số nước như
Mỹ, Nhật, Bungari có kết cầu ngày càng nhỏ, gọn phù hợp với điều kiện canh tác
của Việt Nam; tuy vậy bộ phận xuống chồi cần phải cải tiến cho phù hợp, nhất là
đối với trồng dứa. Vì vậy rất cần việc nghiên cứu, cải tiến cho bộ phận xuống chồi
để áp dụng vào việc trồng dứa ở Việt Nam ngày một đạt hiệu quả tốt hơn.
1.2. Tình hình cơ giới hoá khâu trồng dứa trong nước.
Ở nước ta, dứa được trồng từ Bắc đến Nam, diện tích trồng cả năm, năm

2010 hiện khoảng 40.000 ha với sản lượng khoảng 50.000 tấn, trong đó 90 % ở các
tỉnh phía Nam như: Kiên Giang, Tiền Giang, Cà Mau, Cần Thơ, Long An…(Phụ
lục 1)
Trên thế giới cũng như tại Việt Nam nhu cầu về các sản phẩm của dứa ngày
một tăng, do vậy tăng năng suất và diện tích trồng dứa là nhu cầu bức thiết. Vì vậy
ngoài việc cải tiến về giống, đa dạng hóa sản phẩm, tăng diện tích trồng, việc cải
tiến khâu trồng dứa nhằm giảm công lao động; cơ giới hóa khâu trồng dứa sẽ góp
phần rất lớn trong việc nâng cao năng suất, qua đó hạ giá thành sản phẩm và tăng
tính cạnh tranh trong khâu sản xuất dứa.
Hiện nay khâu trồng dứa trên cả nước ta vẫn hoàn toàn được tiến hành bằng
thủ công. Chưa có một mẫu máy trồng dứa nào được áp dụng phổ biến ở Việt Nam
Đại học nông nghiệp I Hà nội là nơi dày công nghiên cứu thiết kế về máy
trồng dứa nhưng đến nay vẫn dừng lại ở 2 máy mẫu chưa được thực tế chấp nhận là
máy trồng dứa kiểu đơn giản và máy trồng dứa bán tự động.


17

1.2.1. Máy trồng dứa kiều đơn giản
Một số thông số cấu tạo chính của máy trồng dứa đơn giản:
- Kích thước, dài x rộng x cao (mm): 1780 x 1920 x 1250
- Số hàng trồng (hàng): 4
- Khoảng cách hàng (cm): 40-50
- Liên hợp với máy kéo: MTZ 80/82
- Số người phục vụ: 5
- Năng suất: 0.5 ha/h

Hình 1.6 Sơ đồ nguyên lý và máy trồng cây đơn giản
1.Khung máy, 2.Bánh tựa đồng, 3. Thanh điều chỉnh, 4. Bộ phận lấp đất, 5.Bộ phận
ống nạp chồi dứa, 6.Bộ phận rạch đất, 7. Khay đựng chồi, 8. Ghế ngồi

Máy có cấu tạo và nguyên lý làm việc đơn giản. Máy cũng bao gồm các bộ
phận: Khung máy; mũi rẽ rạch hàng, bánh lấp đất nhưng bộ phận trồng cây (chuyển
cây) hoàn toàn bằng tay, thủ công; Người công nhân ngồi sau máy, nhặt từng chồi
cây trên khay bỏ vào ống nạp và chờ sẵn máy di chuyển đến vị trí cần trồng thì gạt
tay mở đáy ống cho chồi cây tự rơi xuống nên độ đồng đều về khoảng cách giữa các
cụm là không đảm bảo, nhiều khi còn bị mắc kẹt. Đối với chồi dứa bao gồm cả thân
lá nên khả năng măc kẹt là rất lớn. Máy có năng xuất thấp và chi phí nhân công lao
động lại cao. Máy có thể trồng được 4 hàng dứa nhưng cần đến 5 công nhân kèm
theo để phục vụ.


18

1.2.2. Máy trồng dứa bán tự động:

Một số thông số cấu tạo chính của máy trồng dứa bán tự động:
- Kích thước, dài x rộng x cao (mm): 2160 x 1300 x 1500
- Số hàng trồng (hàng): 2
- Dẫn động cho guồng trồng từ trục thu công suất
- Khoảng cách hàng (cm): 50
- Liên hợp với máy kéo: MTZ 80/82
- Số người phục vụ: 3

Hình 1.7 Sơ đồ nguyên lý và máy trồng dứa bán tự động
1.Khung máy, 2.Bánh xe nén đất, 3.Guồng trồng, 4 Mũi rẽ, 5.Bộ truyền xích dẫn
động cho guồng trồng, 6.Bánh xe tựa đồng, 7.Thanh treo, 8.Bộ phận rải phân,
9.Khay đựng cây con, 10.Bộ phận kẹp cây, 11.Ghế ngồi.
Máy trồng dứa bán tự động gồm các bộ phận sau: Khung máy, mũi rẽ để tạo
rãnh đặt chồi dứa, bánh tựa đồng, khay đựng chồi dứa và ghế ngồi. Máy có bộ phận
trồng cây theo nguyên lý hình bình hành; Guồng trống chính là cơ cấu bình hành có

6 cánh nhận chồi dứa từ tay công nhân. Guồng quay và chuyển động đóng mở bộ
phận kẹp chồi được dẫn động từ bánh đồng nhờ bộ phận truyền động xích. Máy
trồng này có bộ phận trồng theo nguyên lý hình bình hành có cấu tạo cơ cấu lệch
tâm, cơ cấu cam đóng mở điều khiển việc kẹp và nhả cây rất phức tạp; Vì máy theo


19

nguyên lý hình bình hành có cấu tạo phức tạp như vây nên máy mẫu làm việc theo
nguyên lý này mới chỉ dừng lại ở mẫu máy đầu tiên được chế tạo mà chưa đáp ứng
được yêu cầu kỹ thuật.
1.3. Lựa chọn, xác định nguyên lý làm việc của mẫu máy trồng dứa
Từ những phân tích trên nhóm đề tài đã lựa chọn thiết kế mẫu máy trồng dứa
có cơ cấu trồng theo kiểu nguyên lý tay kẹp, theo nguyên lý này có ưu điểm là: Cấu
tạo của nguyên lý này đơn giản hơn hẳn so với nguyên lý cơ cấu hình bình hành
những vẫn đảm bảo được yêu cầu kỹ thuật là vận chuyển và đặt cây chính xác vào
vị trí cần đặt. Ở nguyên lý cơ cấu hình bình hành phải chế tạo 2 phần điều khiển:
một cơ cấu lệch tâm có tác dụng giữ cho cây luôn thẳng đứng, một cam có tác có
tác dụng đóng mở tay kẹp (đã mô tả cụ thể ở phần trên). Ở cơ cấu tay kẹp thì không
cần phải phức tạp mà vẫn có thể điều khiển thời điểm đóng mở tay kẹp chính xác,
hơn nữa đối với trồng chồi dứa có thân khá cứng và không có bầu nên không cần
thiết phải giữ cây ở tư thế đứng. Nguyên lý tay kẹp này rất thuận lợi khi áp dụng
cho trồng một số loại cây có thân cứng không bầu như dứa.
Máy trồng dứa cần phải đồng thời thực hiện được một số nhiệm vụ sau: Máy
phải ta ̣o đươ ̣c rañ h sâu khoảng 15cm, tiế p theo là bỏ chồi dứa xuố ng vi ̣trí cầ n thiế t,
cuố i cùng là lấ p và nén đấ t.
Qua khảo sát điề u kiê ̣n thực tế cho thấ y hiê ̣n nay nguồ n đô ̣ng lực chủ yế u ở
các vùng trồ ng dứa đang sử du ̣ng là loa ̣i máy kéo MTZ-80/82. Vì vâ ̣y khi thiết kế
máy trồ ng dứa cũng đã liên kế t với nguồ n đô ̣ng lực này. Như vậy hệ số sử dụng thời
gian của máy sẽ lớn, tiết kiệm được vốn đầu tư, chăm sóc, sửa chữa máy.

Máy trồng dứa gồm 2 hàng trồng, mỗi hàng là mô ̣t mô-đun riêng biê ̣t,
khoảng cách giữa 2 hàng ta có thể điề u chỉnh đươ ̣c từ 35- 45 cm, khoảng cách khóm
cách khóm là 35-40 cm.
Máy trồng dứa bao gồ m các bộ phận làm việc chính sau: Bộ phận tạo rãnh,
bộ phận xuống chồi, bộ phận lấp nén đất, và bộ phận bánh tựa đồng. Ngoài ra máy
còn có một số bộ phận khác như bộ phận chứa chồi, ghế ngồi, v.v... Các bộ phận


20

làm việc được tính hợp bố trí lắp đặt lên một khung chính cứng vững, hai người
ngồi điều khiển cung cấp chồi cho máy làm việc.
Mô tả quả trình làm việc của máy như sau: Trước tiên bộ phận tạo rãnh bao
gồm mũi rạch và 2 cánh diệp làm việc tạo thành rãnh có độ rộng khoảng 8-15 cm,
và độ sâu 120-150 mm tiếp theo người điều khiển thả chồi dứa vào tay kẹp của bộ
phận xuống chồi. Bộ phận này nhận chuyển động từ bánh tựa đồng truyền lên làm
cho nó quay. Bộ phận xuống chồi có nhiệm vụ kẹp giữ chồi dứa, vận chuyển chồi
dứa đi xuống và thả xuống rãnh tại vị trí và thời điểm hợp lý, lúc này với kết cấu
của cánh diệp sẽ làm cho đất từ phía ngoài tự lấp vào rãnh lấp kín gốc dứa. Tiếp
theo là bộ phận nén đất được bố trí ngay phía sau cánh diệp, nó có nhiệm vun thêm
một phần đất vào gốc dứa đồng thời có nhiệm vụ nén chặt đất hai bên gốc chồi dứa
để đảm bảo cây dứa được đứng vững, (hình 1.8).

Hình 1.8 Thiết kế tổng thể máy trồng dứa lần đầu


21

* Nhận xét:
Từ tổng quan tình hình nghiên cứu trên đây ta có thể nhận xét như sau:

- Dứa là cây ăn quả có giá trị kinh tế cao, dễ trồng và cho năng suất cao; sản
phẩm sau khi chế biến từ dứa rất được ưa thích, dễ dùng.
- Máy trồng cây con (máy trồng dứa) về nguyên lý chung thì không phức tạp,
kết cấu thường gọn, dễ di chuyển. Tuy vậy để máy trồng dứa được chuyển giao vào
thực tế phù hợp với điều kiện canh tác của Việt Nam rất cần thiết phải nghiên cứu,
cải tiến cho phù hợp.
- Nâng cao chất lượng làm việc của máy trồng dứa là yêu cầu thực tế, cấp
bách cần được nghiên cứu giải quyết đồng bộ để mang lại hiệu quả kinh tế xã hội
góp phần công nghiệp hóa, hiện đại hóa nông nghiệp, nông thôn.


22

Chương 2. MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Mục tiêu của đề tài:
Nghiên cứu, thiết kế chế tạo và xác định nguyên lý làm việc của mẫu máy
trồng dứa.
Nghiên cứu, xác định ảnh hưởng của một số thông số đến chất lượng làm
việc của máy trồng dứa.
2.2. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu:
- Đề tài không đi nghiên cứu trên nhiều đối tượng mà đi sâu nghiên cứu các
bộ phân xuống chồi của máy trồng cây. Cụ thể là nghiên cứu một số thông số ảnh
hưởng đến chất lượng làm việc của máy trồng dứa.
- Đối tượng nghiên cứu: máy trồng dứa năng suất 0,2-0,3 hecta/giờ.
2.3. Nội dung nghiên cứu:
Để thực hiện mục tiêu trên, đề tài xác định các nội dung nghiên cứu chính:
- Tìm hiểu quy trình kỹ thuật và thiết bị cơ giới hoá phục vụ cho quá trình
trồng cây ở trên thế giới và nước ta. Phân tích ưu khuyết điểm của từng loại;
- Xác định nguyên lý làm việc máy trồng dứa ở Việt Nam.

- Nghiên cứu, khảo sát vận tốc quay của bánh xe tựa đồng, từ đó xác định
được quỹ đạo chuyển động của tay kẹp khi trồng và cũng trên cơ sở đó ta xác định
được độ trượt  của bánh xe trồng khi máy làm việc.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đến chất lượng làm việc của
máy trồng dứa.
- Thử nghiệm mẫu máy trồng dứa bán tự đồng liên hợp với máy kéo MTZ
80/82 phù hợp với điều kiện canh tác ở Việt Nam; khẳng định lại nguyên lý làm
việc của mẫu máy.
2.4. Phương pháp nghiên cứu:
Để thực hiện mục tiêu đặt ra, đề tài sử dụng các phương pháp nghiên cứu
sau:


23

- Phương pháp thu thập các dữ liệu điều tra, khảo sát thông tin truy cập từ
các kênh trong nước và ngoài nước; trực tiếp khảo sát tại hiện trường và từ tài liệu.
- Phương pháp xử lý số liệu bảng toán thống kê.
- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết:
Phương pháp nghiên cứu lý thuyết sử dụng trong luận văn lá áp dụng phương
pháp nghiên cứu về chuyển động quay của đĩa quay (bộ phận xuống chồi) của máy.
Từ quá trình làm việc của thiết bị này, ta xác định cách tính toán thông qua việc vận
dụng các công thức toán học liên quan về lực, mô men, phương trình chuyển động,
vận tốc, độ trượt..v.v…từ đó xác định các thông số cơ bản ảnh hưởng đến chất
lượng làm việc của máy trồng cây và rút ra các kết luận cần thiết.
- Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm (đơn yếu tố, đa yếu tố): Chất lượng
làm việc của máy trồng cây phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố. Việc khảo sát sự ảnh
hưởng của các yếu tố ảnh hưởng bằng phương pháp lý thuyết là rất khó khăn, đòi
hỏi khối lượng nghiên cứu rất lớn. Chính vì vậy, để giảm bớt khối lượng công việc,
luận văn đã lựa chọn phương pháp nghiên cứu thực nghiệm. Tuy nhiên, phương

pháp nghiên cứu thực nghiệm được sử dụng trong luận văn không phải là thực
nghiệm thuần túy mà là sự kết hợp hài hòa giữa lý thuyết và thực nghiệm; lấy lý
thuyết làm cơ sở, làm định hướng ban đầu để giảm bớt khối lượng công việc, rút
ngắn thời gian nghiên cứu thực nghiệm, đó là phương pháp quy hoạch hóa thực
nghiệm.
Theo [7] quy hoạch thực nghiệm là cơ sở phương pháp luận của nghiên cứu
thực nghiệm hiện đại. Đó là phương pháp nghiên cứu mới trong đó công cụ toán
học giữ vai trò tích cực. Cơ sở toán học, nền tảng lý thuyết của quy hoạch thực
nghiệm là toán thống kê với hai lĩnh vực quan trọng là phân tích phương sai và phân
tích hồi quy. Việc lập kế hoạch và tổ chức thực hiện cũng như xử lý các số liệu thí
nghiệm được trình bày trong các tài liệu [7], [9]
- Phương pháp đo lường (các dụng cụ đo, thiết bị đo) để đánh giá các chỉ tiêu
về chất lượng làm việc của máy sau khi trồng [10].