Nghiên cứu xác định một số thông số cơ bản của máy đóng bầu không đáy cho cây lâm nghiệp

Bộ giáo dục và đào tạo

Bộ nông nghiệp và PTNT

Trường đại học lâm nghiệp

Trần văn tường

Nghiên cứu xác định một số thông số
cơ bản của máy đóng bầu không đáy cho
cây Lâm nghiệp

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Hà Nội, năm 2008


1

Mở Đầu
Trong những năm gần đây, mặc dù ngành lâm nghiệp nước ta đã ngăn
chặn được sự suy thoái diện tích rừng, đưa độ che phủ hàng năm tăng khoảng
1%, với độ che phủ toàn quốc hiện nay là trên 36,7%, nhưng ngành lâm
nghiệp mới chỉ đóng góp khoảng 1% GDP quốc gia. Bên cạnh đó, năng suất
rừng, lợi nhận sản xuất lâm nghiệp chưa đủ sức cạnh tranh trên thị trường và
chưa khai thác hết tiềm lực, tác động đến xóa đói giảm nghèo hạn chế, năng
lực của các lâm trường quốc doanh còn yếu. Ngoài ra ngành lâm nghiệp đang
đứng trước rất nhiều thách thức như: Nguy cơ mất rừng do sức ép dân số tăng,
nhu cầu lâm sản ngày một tăng đang tạo ra sức ép lên thương mại và môi
trường, xuất khẩu lâm sản bị cạnh tranh gay gắt trên thị trường quốc tế, đầu tư
cho ngành hiện nay không đủ đảm bảo cho việc tăng tốc và phát triển bền

vững...
Mục tiêu trọng tâm của dự thảo Chiến lược giai đoạn 2006-2020 là đảm
bảo hài hòa nguồn tài trợ của các nhà đầu tư, các đối tác quốc tế tới ngành lâm
nghiệp quốc gia, phát huy những kết quả đạt được của Chiến lược phát triển
lâm nghiệp giai đoạn 2001-2010, đồng thời giúp các cơ quan liên quan ở
Trung ương hoạch định chính sách quản lý, bảo vệ và phát triển rừng trong
từng giai đoạn cụ thể. Để đáp ứng các nguồn lực phát triển rừng, theo dự thảo,
riêng giai đoạn 2006-2010, tổng các nguồn vốn cho các chương trình lâm
nghiệp như: Dự án trồng mới 5 triệu ha rừng, khuyến lâm, phòng chữa cháy
rừng, giống cây lâm nghiệp, công nghiệp chế biến lâm sản khoảng gần 6.400
tỷ đồng
Với nguồn lực đầu tư trên, đến năm 2010, ngành lâm nghiệp phấn đấu
đưa tốc độ tăng trưởng của ngành đạt từ 1,5-2%/năm, đạt độ che phủ rừng toàn
quốc 43% và tạo việc làm cho 1 triệu lao động sống bằng nghề rừng. Muốn vậy
cần phải xây dựng các trung tâm sản xuất giống cây trồng rừng tập trung và
được cơ giới hóa cao.


2

Hiện nay sản xuất giống cây trồng rừng chủ yếu là quá trình tạo bầu. Việc tạo
bầu hoàn toàn bằng thủ công nên năng suất lao động rất thấp, công nhân làm
việc trong điều kiện nặng nhọc, chất lượng cây giống không cao.
Để thực hiện cơ giới hóa khâu sản xuất giống cây trồng rừng vì vậy tôi
đã tiến hành Nghiên cứu xác định một số thông số cơ bản của máy đóng
bầu không đáy cho cây Lâm nghiệp dưới sự hướng dẫn của TS Đậu Thế
Nhu Viện cơ điện nông nghiệp và công nghệ sau thu hoạch


3

Chương i
Tổng quan nghiên cứu về các loại máy đóng bầu
1.1.Tình hình sản xuất, công nghệ ươm cây giống trồng rừng ở nước ta và
trên thế giới
1.1.1. Tình hình sản xuất ươm giống cây trồng rừng ở nước ta
Như ta biết rằng đất nước đang thời kỳ công nghiệp hoá, hiện đại hoá,
mục tiêu đến năm 2010 trở thành nước công nghiệp phát triển. Để thực hiện
mục tiêu này trong giai đoạn trong giai đoạn hiện nay cần phải đưa khoa học
kỹ thuật vào trong sản xuất, từng bước công nghiệp hoá, hiện đại hoá trong
Nông- Lâm nghiệp, từng bước đưa ngành Lâm nghiệp nước ta phát triển
Thực trạng rừng hiện nay độ che phủ rừng toàn quốc chỉ đạt 37% mà dự
án 5 triệu ha rừng phải hoàn thành năm 2010
Để góp phần hoàn thành dự án phủ xanh đất trống đồi núi trọc của quốc
gia trồng 5 triệu ha rừng đến năm 2010 thì mỗi năm nước ta phải trồng khoảng
500.000 ha rừng tập. Đến nay cả nước trồng được 645000 mới chỉ đạt được
32%, theo dự án về giống cây lâm nghiệp thì từ năm 2001-2005 chúng ta cần
1.278.455 kg hạt giống hoặc 2.521.075 nghìn cây giống, còn từ năm 20062010 cần 1.365.745 kg hạt giống hoặc 3.740.515 nghìn cây giống. Cơ cấu cây
trồng phục vụ trồng rừng từ nay đến 2010 chủ yếu là một số loại sau: Bạch
đàn, các loại Keo, Thông mã vĩ và một số loại cây bản địa.
So với các loại cây khác, sản xuất giống cây trồng rừng đã đạt được nhiều
tiến bộ về mặt quy mô cũng như về mặt công nghệ. Về mặt quy mô, giống cây
trồng rừng được sản xuất tập trung chủ yếu tại các trung tâm giống. Đã sử
dụng nhiều công nghệ hiện đại như phương pháp ra rễ bằng phương pháp thuỷ
canh, nuôi cấy mô phân sinh và phát triển rộng công nghệ giâm hom cành cho
một số loại cây trồng rừng nguyên liệu giấy và cây bản điạ. Trong những năm


4

tới Nhà nước sẽ đầu tư xây dựng các trung tâm mô-hom tại các vùng trồng
rừng công nghiệp tập trung. Các trung tâm mô-hom sẽ là một bộ phận của hệ
thống vườn ươm quốc gia.
Trong dây chuyền sản xuất giống cây trồng rừng có nhiều công đoạn.
Với một vườm ươm cây áp dụng công nghệ giâm hom cành những công đoạn
cần quan tâm hơn cả là:
- Khâu tạo bầu cây giống.
- Khâu tạo môi trường ra rễ cho hom, cành (nhà giâm hom).
- Tưới nước tại vườn ươm và phun sương cho nhà giâm hom.
Công đoạn nặng nhọc nhất là tạo bầu dinh dưỡng. Vỏ bầu làm từ các túi
nhựa Polyetylen mỏng, với các kích thước, kiểu loại khác nhau: Có loại là túi
có đáy và túi không đáy. Hỗn hợp ruột bầu bao gồm đất nhỏ, phân khoáng và
các loại phân hữu cơ khác. Quá trình tạo bầu hoàn toàn bằng thủ công từ khâu
nhồi đất, gieo hạt nên năng suất lao động rất thấp, tốn nhiều công sức, chất
lượng cây giống không cao, không đáp ứng kịp thời vụ.
Nhìn chung ở các nước phát triển về mặt quy mô, cây giống được sản xuất tập
trung tại các trung tâm giống. Về mặt công nghệ, sản xuất giống thực hiện
theo các công nghệ rất đa dạng như gieo hạt, chiết, ghép, công nghệ trồng
bằng hom, công nghệ cấy mô. Tuy nhiên dù tiến hành theo bất cứ hình thức
nào thì cây con đều được gieo ươm, chăm sóc trên các giá thể đã chuẩn bị sẵn
nhờ đó quản lý được chất lượng cây giống.
Sản xuất cây giống bao gồm các khâu công việc từ xử lý hạt giống, tạo
bầu dinh dưỡng, gieo hạt, cấy cây, chăm sócTrong tất cả các khâu công việc
trên, tạo bầu dinh dưỡng là khâu công việc nặng nhọc, tốn nhiều công sức, chi
phí lao động cao. Hiện nay, có nhiều phương pháp sản xuất cây giống như:
Gieo, ươm trên nền mềm, trên nền cứng, trong bầu đặt trên nền đất hoặc trong
bầu treo.... Dù bằng phương pháp nào cũng phải tạo điều kiện dinh dưỡng tốt
giúp cho hạt giống nảy mầm nhanh và đều, cây con sinh trưởng thuận lợi.

5

Những năm gần đây, người ta chủ yếu ươm cây con trong bầu dinh
dưỡng độc lập. Ưu điểm của bầu dinh dưỡng là chủ động tạo được ruột bầu có
thành phần dinh dưỡng khác nhau, phù hợp với yêu cầu của mỗi loài cây. Khi
bứng cây đi trồng bộ rễ hầu như không bị tổn thương nên tỉ lệ sống cao và có
khả năng kéo dài thời vụ trồng. Khi mang trồng, bầu đất đã dự trữ một khối
lượng dinh dưỡng để tiếp tục nuôi cây. Ngoài ra nuôi cây bằng bầu dinh
dưỡng còn giảm được 50 - 60% diện tích gieo ươm so với phương pháp nuôi
cây cổ điển [7].
1.1.2. Công nghệ sản xuất bầu dinh dưỡng trên thế giới
ở những nước có nền công nghiệp phát triển (Mỹ, úc, Thụy Điển, Nhật
Bản, Trung Quốc), cây giống được sản xuất tại các trung tâm giống tập
trung có quy mô lớn và sử dụng loại bầu khay có các vách ngăn hoặc bầu
cứng độc lập xếp trên các khay. Công việc tạo bầu đã được cơ giới hoá ở các
mức độ khác nhau. Sơ đồ công nghệ sản xuất bầu khay như sau:
Đất tầng mặt (than
bùn), chất hữu cơ,
vô cơ

Nghiền,
sàng

Gieo hạt, trồng
hom, xếp
luống bảo quản

Nạp vào
bun ke

Trộn hỗn
hợp

Nén hỗn
hợp và tạo
hốc gieo

Nạp hỗn hợp
vào khay hoặc
bầu độc lập

Hình 1.1: Sơ đồ công nghệ sản xuất bầu khay
Hiện nay công nghệ tạo bầu đi theo hai hướng:
- Hướng thứ nhất: Sản xuất bầu mềm có kích cỡ khác nhau, các bước
công việc tạo bầu gồm: Tạo hỗn hợp ruột bầu, trải vỏ bầu, nạp hỗn hợp, quấn,
dán, cắt từng bầu theo kích thước định trước. Các khâu này đã được cơ giới
hoá, tự động hoá trên một liên hợp máy chuyên dùng.


6

- Hướng thứ hai: Sản xuất bầu khay với công nghệ tương tự như các nước
có nền công nghiệp phát triển. Hình 1.2 giới thiệu một trong hai dây chuyền
sản xuất bầu khay lớn nhất Trung Quốc.

Hình 1.2: Dây chuyền sản xuất bầu khay ở Trạm Giang (Trung Quốc)
Những năm gần đây, trên thế giới đang có xu hướng dùng bầu khay để
gieo ươm cây giống trong thời kỳ đầu ở các vườn ươm. Theo xu hướng này các
khâu công việc dễ dàng được cơ giới hoá, năng suất lao động khá cao, sản xuất
tập trung với quy mô lớn, chất lượng cây con rất bảo đảm, ngoài ra bầu khay có

thể tái sử dụng nhiều năm (khoảng 5 năm) nên không gây ô nhiễm môi trường.
1.2. Thiết bị trong dây chuyền sản xuất bầu dinh dưỡng trên Thế giới
1.2.1. Các loại bầu ươm cây giống trên thế giới
Một số nước dùng bầu dinh dưỡng độc lập có vỏ cứng và được xếp trên
các khay hoặc lưới thép với số lượng 50-100 cái/khay (Thuỵ Điển, úc, Mỹ,


7

Nhật Bản, Trung Quốc, Thái Lan, Philipin...) (hình 1.3) hoặc dùng bầu giấy tổ
ong (hình 1.4), khay bầu (hình 1.5). Sau khi nhồi đất vào các bầu hoặc khay
và nén hỗn hợp giá thể đến độ chặt nhất định, tạo hốc gieo hạt rồi chuyển đến
luống bảo quản và gieo hạt. Các khâu trong dây chuyền công nghệ sản xuất
bầu độc lập vỏ cứng hầu như đã được cơ giới hoá ở mức độ cao. Bầu khay còn
được làm liền thành một khay gồm nhiều bầu (hình 1.5)

Hình 1.3: Bầu cứng treo

Hình 1.4: Bầu giấy tổ ong

Hình 1.5: Khay bầu


8

Bầu khay có nhiều loại với các kích thước khác nhau tuỳ thuộc vào từng
loại cây giống. Các loại bầu này rất thuận tiện cho việc cơ giới khâu nhồi đất,
ép hỗn hợp giá thể cũng như gieo hạt. Ngoài ra nhờ vỏ bầu cứng mà việc bứng
trồng và vận chuyển bầu không bị vỡ, sau khi trồng bầu có thể tái sử dụng,
giảm được chi phí cũng như không gây ô nhiễm môi trường. Nhược điểm của

loại bầu khay hiện nay là đầu tư cho bầu lớn, cần có một hệ thống cung ứng và
thu hồi bầu tốt, để có thể quay vòng được nhiều lần. Hiện nay ở nước ta, điều
kiện xã hội để đạt được điều này chưa có, tuy nhiên về tương lai đây là
phương án tất yếu.
Tóm lại, trên thế giới hiện nay sử dụng cả bốn loại vỏ bầu là: bầu không
có vỏ, bầu độc lập có vỏ cứng, bầu độc lập có vỏ mềm (polyetylene hoặc sợi
xốp) và bầu khay. Trong đó bầu ươm cây giống chủ yếu là loại bầu khay,
chiếm một lượng lớn trong các trung tâm sản xuất cây giống trên thế giới hiện
nay.
1.2.2. Thiết bị trong dây chuyền sản xuất bầu dinh dưỡng
ở các nước có nền công nghiệp phát triển, các khâu công việc trong quá
trình sản xuất cây giống nói chung và tạo bầu khay nói riêng đã được cơ giới
hoá, tự động hoá nhờ các thiết bị chuyên dùng.
* Thiết bị tạo bầu độc lập có vỏ cứng

Hình 1.6: Máy đóng bầu vỏ cứng độc lập của công ty BOULDIN&LAWSON


9

Thiết bị đóng bầu vỏ cứng độc lập (potting machine) thường được ứng
dụng cho các cây có yêu cầu bầu có kích thước lớn. Với kích thước bầu nhỏ
máy thường không kinh tế so với phương án bầu khay liên kết.
* Thiết bị tạo bầu độc lập có vỏ mềm:

Hình 1.7: Máy đóng bầu của Đan Mạch
Máy đóng bầu mềm của Đan Mạch làm việc theo nguyên lý sử dụng giải
băng tương tự như các máy đóng túi hiện nay có trên thị trường. Tuy nhiên để
tạo được túi bầu đầy, người ta đã có một số thay đổi đáng kể:
Túi đóng được không dán đáy mà được cắt thành từng đoạn bầu, đo đó

giá thể khi nạp phải có một độ chặt nhất định.
Vật liệu được nạp vào bầu theo phương pháp khí động. Vỏ bầu được tạo
bởi màng dán có các lỗ rỗng có thể cho khí thoát qua.
Giá thành của thiết bị khá cao (500 triệu đồng). Ngoài ra máy đóng bầu
của Đan Mạch chỉ sử dụng một loại vỏ bầu và giá thể chuyên dụng do chính
hãng sản xuất. Do đó dù có chép mẫu được mẫu máy thì cũng không thể triển
khai ứng dụng được vào sản xuất tại Việt Nam.


10

1.2.3. Thiết bị tạo bầu khay liên kết vỏ cứng
Máy đóng bầu khay liên kết vỏ cứng trên thế giới rất đa dạng về chủng
loại, nguyên lý cũng như chức năng. Những nhà sản xuất các máy này chủ yếu
từ các nước phát triển như Mỹ, Nhật, Hàn Quốc....

Hình 1.8: Thiết bị sản xuất bầu ươm cây giống (Hàn Quốc)
Máy tạo bầu khay liên kết hiện rất đa dạng về năng suất cũng như kết
cấu. Tuy nhiên trên cơ sở phân tích các tài liệu, các sáng chế về nguyên lý tất
cả các máy đều được thiết kế gồm các bộ phận sau:
- Bộ phận cấp liệu: ở một số máy giá thể được cấp thẳng từ bunke xuống
thẳng bầu, một số khác dùng các băng tải (chủ yếu là băng tải cào xích, hay
băng tải cao su). Với loại cấp giá thể thẳng từ xi lô xuống cần có thêm một bộ
phận định lượng. Với loại cấp liệu bằng băng tải bộ phận định lượng có thể sử
dụng chính ngay băng tải này.
- Bộ phận nén giá thể: Chủ yếu ở 2 dạng rung và nén hay kết hợp. Với
loại nén có thể sử dụng bàn nén hay loại ru lô nén. Với nén dạng rung đảm
bảo sự đồng đều của độ chặt tuy nhiên độ ẩm giá thể phải khống chế rất chặt
chẽ, khó có thể đảm bảo trong điều kiện sản xuất ở nước ta.

11

1.3. Tình hình sản xuất bầu ươm cây giống ở nước ta hiện nay
1.3.1. Quá trình công nghệ sản xuất bầu ươm cây giống ở nước ta
Hiện nay, việc sản xuất bầu dinh dưỡng ở nước ta được tiến hành chủ yếu
bằng lao động thủ công theo công nghệ như sau [7]:
Đất tầng mặt

Xếp luống

Tưới nước, ủ,
làm nhỏ

Trộn hỗn hợp (đất nhỏ,
phân hữu cơ, vô cơ )

Nhồi đất vào
bầu đến độ chặt
nhất định

Tách miệng túi bầu

Hình 1.9: Sơ đồ công nghệ sản xuất bầu ươm cây con thủ công
* Việc đóng bầu thủ công được tiến hành như sau:
- Đất được lấy là đất tầng mặt không lẫn sỏi, đá.
- Sau đó, đất được làm nhỏ bằng phương pháp tưới nước, ủ khoảng 1-2
tuần, đất sẽ tơi vỡ ra, nếu còn sót những cục to có thể đập nhỏ.
- Đất và phân sau khi được làm nhỏ dùng sàng có kích thước mắt 4 x 4
mm để loại sạch cỏ, các cục có kích thước lớn, đá sỏi... sau đó trộn đều với

phân vô cơ và phân hữu cơ theo tỷ lệ nhất định thành hỗn hợp ruột bầu.
- Tách miệng túi bầu và nhồi đất đến độ chặt nhất định theo kinh nghiệm
(nếu ép đất bầu quá chặt dẫn đến cây khó hút nước, lưu thông không khí...,
làm cho cây sinh trưởng và phát triển kém, nếu ép không chặt thì bầu đất có
thể bị vỡ).
- Xếp luống: Bầu dinh dưỡng đóng xong được xếp thành luống và gieo
hạt


12

Hình 1.10: Đóng bầu thủ công
Quá trình tạo bầu hiện nay hoàn toàn bằng thủ công nên năng suất lao
động rất thấp, công nhân làm việc trong điều kiện nặng nhọc, chất lượng cây
giống không cao và nhất là khi đem cây đi trồng, các vỏ bầu được bỏ lại trên
rừng sẽ gây nên ô nhiễm môi trường (theo kết quả nghiên cứu thì vật liệu
Polyetylen từ 100-200 năm mới có thể phân huỷ).
- Loại vỏ bầu: Làm từ vật liệu Polyetylen loại mỏng 0,2 mm, mềm với
nhiều kích thước, kiểu loại khác nhau. Nhìn chung tồn tại hai loại là loại có
đáy và loại thủng đáy với kích thước: Đường kính từ 4-11 cm, cao từ 10-25
cm.v.v...
Gần đây một số Trung tâm giống cây trồng (vùng Đông Bắc bộ, Phù
Ninh- Phú Thọ) đã sử dụng bầu khay làm bằng nhựa cứng nhập từ Trung Quốc
để ươm giống cây lâm nghiệp hoặc vùng Trung bộ đã sử dụng bầu khay làm
xốp để ươm một số cây nông nghiệp (ớt, cà chua, xu hào....).
Tóm lại: Vỏ bầu ở nước ta hiện nay đang sử dụng chủ yếu là loại vỏ mềm
làm bằng nhựa Poletylene còn bầu khay bằng nhựa cứng đang sử dụng ở mức
độ nghiên cứu, chưa được sử dụng đại trà.

13

* Máy đóng bầu dùng ống nilông liên tục
Máy dùng ống nilông liên tục, chất lượng nilông không có yêu cầu cao.
Phức tạp nhất ở hệ thống mở ống, cắt, kéo ống. Yêu cầu mức độ chính xác tự
động hoá cao và để có năng xuất và sự hài hoà giữa các khâu, thông thường
phải dùng các khâu tự động hoá bằng cơ khí như cơ cấu cam, tay gạt..., hoặc
điều khiển tự động hoá bằng xilanh khí nén. Máy đóng bầu loại này có thể
đóng được các túi tương đối lớn, vật liệu nạp không liên tục. Ưu điểm lớn nhất
của nguyên lý là có thể dùng được các loại nilông tái chế vẫ dùng cho vỏ bầu
hiện nay. Năm 2001 Viện Cơ điện nông nghiệp và công nghệ sau thu hoạch
kết hợp với trường Đại học Nông nghiệp I, đã mở đề tài nghiên cứu thăm dò
cơ cấu đóng bầu túi ống
1- Bộ phận nạp liệu; 2- Phễu;
3- Họng dẫn hướng; 4- ống
nilông; 5- cơ cấu chuyển bầu ra
khay chứa; 6- Bộ phận kẹp dán;
7- Rulô; 8- Bộ phận đục lôc trên
thành bầu; 9- Trục chuyển hướng;
10- Cơ cấu cam đĩa truyền động
cho cơ cấu đỡ bầu; 11- Cơ cấu
cam truyền động cho cơ cáu kẹp,
dán, cắt; 12- Cơ cấu cam trụ
truyền truyền động cho bộ phận
kẹp, rút ống; 13- Trục chính của
máy;
Hình 1.11: Sơ đồ công nghệ máy
đóng bầu dùng ống nilông liên tục

14- Cơ cấu cam đĩa truyền động

cho bộ phận nạp liệu; 15- Khung
máy


14

1.3.2. Các loại bầu sử dụng ươm cây giống trong nước
Trong nước hiện nay sử dụng loại bầu vỏ mềm làm từ nhựa tái sinh
polyetylen là chủ yếu, các loại kích cỡ khác nhau tuỳ theo loại cây giống [7],
[1]:
- Đối với bạch đàn, các loại keo, lát, quế, mỡ... dùng loại vỏ bầu có kích
thước 6 x 12 cm.
- Trám, muồng, de, giẻ, bồ đề.... Dùng bầu vỏ mềm loại 8-10 cm theo
đường kính và 13-18 theo phương chiều cao.
Một số vườn giống đã sử dụng một số loại vỏ bầu khác như xốp, tre đan,
bầu rơm rạ.... Tuy nhiên số lượng sử dụng còn rất ít.
1.3.3. Tình hình nghiên cứu sản xuất bầu cây giống trong nước
Bầu ươm cây giống hiện nay chủ yếu sử dụng loại bầu có vỏ mềm làm từ
Polyetylene có dạng hình tròn với các kích cỡ khác nhau (đường kính từ 6-18
cm, cao từ 10-25 cm).
Tại các nước phát triển, đã nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi các hệ thống
máy phục vụ sản xuất cây giống đã đồng bộ từ các khâu chuẩn bị giá thể cho
đến khâu gieo hạt. Tuy nhiên hệ thống này rất hiện đại giá thành cao nên vậy
không hợp lý đối với nền kinh tế nước ta hiện nay.
Trong nước đã tiến hành và ổn định công nghệ sản xuất cây giống trồng
rừng. Đã xây dựng các nhà ươm có kích thước và quy mô khác nhau, phù hợp
với đặc trưng nền kinh tế của mỗi vùng miền. Một số công đoạn đã bước đầu
được cơ giới hoá như tưới nước trong nhà ươm, tuy nhiên các công đoạn khác
như chuẩn bị giá thể, nhồi giá thể, trông cây, gieo hạt vẫn thực hiện bằng
phương pháp thủ công.

Hiện nay trên thế giới đã hình thành hai xu hướng chính cho sản xuất bầu
dinh dưỡng cho cây lâm nghiệp là: Sử dụng các loại bầu mềm độc lập và các
loại bầu cứng liên kết có khả năng sử dụng lại. Ta thấy rằng xu hướng thứ nhất


15

phù hợp với tình hình hiện nay của đất nước ta, tuy nhiên với sự phát triển của
xã hội cần có một hệ thống sản xuất có năng xuất cao mà không gây ô nhiễm
đến môi trường.
1.3.4. Phân tích đề tài cấp nhà nước KC.07.19
Viện Cơ điện nông nghiệp và công nghệ sau thu hoạch đã chế tạo thành công
máy đóng bầu túi mềm sư dụng ống ni lông liên tục. Máy có năng suất 1200
bầu/h.
a, Về ưu điểm
- Về mặt nguyên lý đề tài đã thành công trong việc tìm ra nguyên lý máy
đóng bầu mềm sử dụng ống ni lông liên tục.
- Với nguyên lý này máy có thể sử dụng các loại ni lông tái chế, không
yêu cầu chất lượng cao.
- Máy làm việc ổn định với loại đất độ ẩm không cao.
b, Về nhược điểm
- Về năng suất máy: Năng suất 1200 bầu/h là thấp so với yêu cầu sản
xuất (chỉ hơn 5 lần công nhân lao động)
- Bộ phận kẹp bầu còn khó căn chỉnh do chưa có khả năng tự lựa cho
từng bầu riêng biệt.
- Bộ phận tạo túi (lõi tạo túi) được thiết kế có hình lục giác khó chế tạo
chính xác. Để cắt dán túi cần thiết phải ép hai mặt của ống ni lông với nhau,
do đó cần có các lò xo lá để mở lại miệng túi không đảm bảo tính ổn định khi
bầu có kích thước bé.
- Cơ cấu cấp đất, định lượng đất theo nguyên lý gầu múc chưa phù hợp

với loại đất có độ ẩm cao, Khi đầm với đất có độ ẩm thấp bầu chưa đủ chặt.
- Hệ thống chuyển bầu còn cồng kềnh và chậm dẫn đến năng suất máy
chưa cao.
Do bầu có đáy nên hệ thống cắt dán bầu còn công kềnh, không thể thực
hiện cho một dàn có số lượng ống túi lớn. (Hệ thống cắt dán túi chỉ có thể


16

thực hiện được 1 hàng).
- Việc lấy bầu còn khó khăn, vẫn cần công nhân lao động nhặt từng bầu
riêng lẻ.
- Vậy để khắc phục những nhược điểm đã nêu ở trên luận văn đã đặt ra
vấn đề cần thiết phải cải tiến một số cơ cấu để phù hợp nguyên lý làm việc và
đặc biệt Nghiên cứu xác định một số thông số cơ bản của máy đóng bầu
không đáy cho cây Lâm nghiệp để nâng cao năng xuất và chất lượng bầu là
cần thiết.


17

Chương II
Mục tiêu, Đối tượng, phạm vi, nội dung và phương pháp
nghiên cứu
2.1. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu nghiên cứu kết cấu, nguyên lý của máy để làm cơ sở xác định
một số thông số cơ bản có ảnh hưởng đến năng suất, chất lượng của bầu sau
khi đóng nhằm hoàn thiện máy để chọn chế độ sử dụng máy hợp lý nhất
2.2. Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài tập trung vào khả năng nạp đầy giá thể

vào tất cả các túi bầu nhưng vẫn đảm bảo năng xuất và độ chặt hợp lý của bầu
sau khi đóng
Độ chặt hợp lí của ruột bầu là thông số quan trọng trong việc thiết kế
máy ép và cũng là mục đích tạo ra hỗn hợp ruột bầu có độ chặt đảm bảo cho
việc gieo ươm cây giống phát triển tốt.
Đất có tính chất là dưới tác dụng của các tác động cơ học như rung nén,
nên các hạt đất di chuyển tương đối với nhau tạo nên một kết cấu chặt hơn.
Tính chất này của đất rất thuận lợi cho việc dùng đất làm vật liệu trong sản
xuất nói chung cũng như lâm nghiệp nói riêng, đất để sử dụng trong sản xuất
phải đạt đến độ chặt cần thiết mới đảm bảo được tính thấm, tính mao dẫn nhỏ,
vật liệu làm bằng đất mới bền vững và ổn định cần thiết. Các yếu tố ảnh hưởng
đến độ chặt của đất là thành phần độ ẩm của đất và công năng lượng đầm nén.
Việc xác định lực ép đất bầu được dựa trên cơ sở thí nghiệm đã được thực
hiện trong đề tài KC.07.19. Với loại giá thể có độ ẩm khoảng 30% trọng
lượng riêng của giá thể ruột bầu được đóng là: 1=1,23 (g/cm3)
Vậy áp lực ép cần thiết đảm bảo độ chặt của bầu trên một đơn vị diện tích là:
1=1,2 (kG/cm2)


18

2.3. Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu sử dụng hợp lý nhất máy đóng bầu không đáy sử dụng ống
nilông liên tục là một vấn đề rộng và cần thời gian dài, trong đề tài này chỉ
giới hạn các nội dung sau đây:
Thiết bị nghiên cứu: Đề tài không nghiên cứu phần điều khiển tự động
hoá mà chỉ tập chung nghiên cứu kết cấu, nguyên lý của phần cơ khí đó là: Cơ
cấu tạo túi nilông, cơ cấu kẹp túi nilông, dây nhiệt cắt túi, đặc biệt là bộ phận
nạp giá thể
Đối tượng nghiên cứu: Đề tài không nghiên cứu tất cả các thông số của

máy đóng bầu không đáy sử dụng ống nilông liên tục mà chỉ nghiên cứu một
số thông số cơ bản có ảnh hưởng đến năng xuất và chất lượng bầu phù hợp với
yêu cầu độ chặt hợp lý thuận lợi cho cây con phát triển thuận lợi trong túi bầu
2.4. Nội dung nghiên cứu
Xác định kết cấu, nguyên lý của máy dựa trên cơ sở đó để xác định mức
độ ảnh hưởng của các yếu tố đến năng xuất, chất lượng bầu sau khi đóng gồm
các nhân tố sau:
- Cấp bầu, cắt bầu, chuyển bầu.
- Quá trình nạp giá thể.
- Quá trình nén giá thể.
2.5. Phương pháp nghiên cứu
2.5.1. Phương pháp lựa chọn nguyên lý làm việc của máy
Nguyên lý làm việc của máy được lựa chọn trên cơ sở phân tích tài liệu
về mẫu máy đã có trong và ngoài nước.
Các thông số chính của bộ phân làm việc được xác định trên cơ sở phân
tích, kết hợp tính toán với lựa chọn và nghiên cứu thực nghiệm.


19

2.5.2. Phương pháp xác định các chỉ tiêu đánh giá chất lượng của bầu sau
khi đóng
a. Những chỉ tiêu cần xác dịnh trong khảo nghiệm
Một số đặc tính cơ lý của giá thể:
- Độ ẩm của giá thể (đất)
- Độ dính của giá thể (đát)
- Độ chặt của giá thể (đất)
b. Những chỉ tiêu kỹ thuật của máy
- Năng suất thuần tuý: số lượng bầu trên 1 ca làm việc
- Độ chặt của bầu

c. Các dụng cụ thiết bị đo
- Đồng hồ đo số vòng quay
- Thiết bị đo độ ẩm
- Đồng hồ bấm giây
- Cân các loại
d. Xác định độ chặt cần thiết
Độ chặt tiêu chuẩn của ruột bầu là thông số quan trọng trong việc thiết
kế và hoàn sử dụng của máy đóng bầu là mục tiêu tạo ra hỗn hợp ruột bầu có
độ chặt đảm bảo cho việc gieo ươm cây phát triển tốt.
Như ta biết rằng đất có tính chất là dưới tác dụng của các động tác cơ học
như rung, nén nên các hạt đất chuyển động tương đối với nhau do vậy tạo nên
một kết cấu chặt hơn và phù hợp cho hạt và cây con thuận lợi phát triển cây
con. Do vậy tính chất này thuận lợi cho việc dùng đất làm ruột bầu ươm cây.
Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu kết cấu, nguyên lý của máy và từ đó
tìm ra mối tương quan giữa thông số ảnh hưởng đến năng xuất, chất lượng bầu
sau khi đóng nên vậy tính toán xác định được các thông số này. Xác định các
nhân tố ảnh hưởng tới lực ép cần thiết của hỗn hợp ruột bầu hợp lý làm cơ sở
để tính toán thiết kế hoàn thiện máy đóng bầu không đáy ống nilông luôn tục


20

cho cây lâm nghiệp. Nếu độ chặt của bầu quá nhỏ thì năng lượng ép đất sẽ
tiêu hao vào việc khắc phục lực ma sát các hạt đất trong quá trình chuyển dịch
mà không làm cho đất chặt lại vì vậy dẫn đến bầu bị vỡ. Ngược lại khi độ chặt
của đất quá lớn sẽ ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng và phát triển của cây
con. Việc xác định lực ép đất bầu dựa vào cơ sở thí nghiệm.
Tổ chức làm thí nghiệm
Chuẩn bị mẫu làm thí nghiệm. Tôi sử dụng mẫu hỗn hợp ruột bấu để làm
thí nghiệm trong thời điểm mà công nhân vườn ươm tiến hành đóng bầu và ta

coi các mẫu đó là đảm bảo tiêu chuẩn về thành phần hỗn hợp cũng như độ ẩm
và độ chặt cần thiết. Ta xác định khối lượng riêng của hỗn hợp đất được đem
vào đóng bầu bằng cách sử dụng dụng cụ như: cốc đong tiêu chuẩn loại 250
cm3 và cân đồng hồ
Công thức khối lượng riêng được tính theo công thức sau:
d

md
Vc

(g/cm3)

(2.1)

Trong đó: md là khối lượng đất cân
Vc là thể tích cốc đong (Vc=250 cm3)
Ta tiến hành làm thí nghiệm và cân đo áp dụng theo công thức (2.1)
Tiến hành cân và đo áp dụng công thức (2.1) ta ta có bảng sau


21

Bảng 2.1: Kết quả thí nghiệm xác định tỷ khối đất bầu trước khi đem vào ép
STN

Khối lượng(g)

Tỷ khối (g/cm3)

1

195

0,78

2

196

0,784

3

194

0,776

4

197

0,788

5

195

0,78

6

197

0,788

7

196

0,774

8

194

0,776

9

198

0,792

10

193

0,772

TB

0,782

Như vậy tỷ khối trung bình của đất đem vào đóng bầu là 0,782 (g/cm3)
sau đó ta xác định tỷ khối bầu đã nén đến độ chặt cần thiết với vỏ bầu là vật
liệu Polyetylen (P.E) kích thước (h=9cm, d=4,58cm) được sản xuất theo các
kinh nghiệm của các công nhân bằng phương pháp thủ công tại khu nghiên
cứu thực nghiệm giống cây rừng Trường Đại học Lâm nghiệp với số lượng
mẫu thí nghiệm là 50 bầu


22

B¶ng 2.2: KÕt qu¶ thÝ nghiÖm khèi l­îng ®Êt bÇu Ðp
STT

Khèi l­îng bÇu mi (g)

STT

Khèi l­îng bÇu mi (g)

1

190

27

179

2

185

28

191

3

187

29

186

4

181

30

188

5

186

31

177

6

183

32

181

7

189

33

183

8

182

34

179

9

179

35

180

10

176

36

178

11

178

37

185

12

177

38

187

13

175

39

176

14

188

40

173

15

182

41

186

16

190

42

184

17

174

43

175

18

178

44

183

19

175

20

179

45
46

188
190

21

180

47

189

22

187

48

187

23

176

49

185

24
25
26

185
189

173

50

191

TB

182,5


23

Qua kết quả trên khối lượng riêng của đất bầu đã đóng là 1 =1,23 (g/cm3)
Chuẩn bị dụng cụ thí nghiệm: Dụng cụ thí nghiệm có cấu tạo như (hình 2.1)
1

2

4
h
3

Hình 2.1: Cấu tạo thiết bị thí nghiệm xác định độ chặt của bầu
1- Lực kế; 2- Đĩa ép; 3- Cốc; 4- Hỗn hợp ruột bầu
Ta tiến hành thí nghiệm theo cách như sau: Lấy hỗn hợp ruột bầu chuẩn
bị đem đóng khối lượng riêng theo tiêu chuẩn đã tính 0 =0,782 (g/cm3) đem
cân lên và cho vào cốc (3) dịch chuyển lên phía trên và đất trong cốc (4) bị
nén lại đến khi đạt đến khối lượng 1 =1,23 (g/cm3) đọc kết quả trên lực kế.
Tiến hành lặp lai thí nghiệm ta thu được số liệu theo bảng sau

24

Bảng 2.3: Kết quả thí nghiệm lực ép độ chặt đát bầu
STT

Lực ép P (N)

1 2 (g/cm3)

1

72,594

1,23

2

73,575

1,23

3

74,065

1,23

4

71,613

1,23

5

73,0845

1,23

2.5.3. Phương pháp quy hoạch thực nghiệm
a. Giới thiệu về quy hoach hoá thực nghiệm
- Quy hoạch thực nghiệm là phương pháp tổ chức và tiến hành thí nghiệm
sao có thể nhận được thông tin lớn nhất, đầy đủ nhất.
- Quy hoạch thực nghiệm được xây dựng trên nguyên tắc hộp đen
nghĩa là đối tượng nghiên cứu là phần đóng kín hộp đen, trong đó diễn ra
quá trình mà nghiên cứu không biết được. Do vậy xây dựng mô hình toán học
diễn ra tương quan tham số đầu vào (yếu tố đầu vào) với tham số đầu ra (tham
số ra) là nội dung chính của quy hoạch thực nghiệm.
- Để thực hiện nôi dung trên, thường phải thực hiện một loạt các bài toán
kế tiếp nhau mà ta gọi là các bước (hay các giai đoạn) sau:
+ Xây dựng nội dung thí nghiệm
+ Chọn kế hoạch thực nghiệm
+ Tổ chức thí nghiệm
+ Gia công số liệu thí nghiệm
+ Phân tích, đánh giá các kết quả nhận được
b. Xây dựng nội dung thực nghiệm
Nội dung của bước này là xây dựng quy mô của bài toán cụ thể trên cơ sở
đó chọn tham số vào và tham số ra sao cho thích hợp nhất, ta phải chọn những

yếu tố cơ bản và quan trọng nhất. Để đạt được mục đích ta thường xếp hàng