Thiết kế, chế tạo máy bón phân viên nén dúi sâu phục vụ nông thông và miền núi. (NCKH)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP ĐẠI HỌC

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY BÓN PHÂN VIÊN NÉN
DÚI SÂU PHỤC VỤ NÔNG THÔN VÀ MIỀN NÚI

Mã số: ĐH2012-TN02-06
Chủ nhiệm đề tài: PGS. TS. Nguyễn Văn Dự

Thái Nguyên, 8/2015


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP ĐẠI HỌC

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY BÓN PHÂN VIÊN NÉN
DÚI SÂU PHỤC VỤ NÔNG THÔN VÀ MIỀN NÚI

Xác nhận của tổ chức chủ trì
(ký tên, đóng dấu)

Chủ nhiệm đề tài

PGS.TS. Nguyễn Văn Dự

Thái Nguyên, 8/2015


DANH SÁCH NHỮNG NGƢỜI THAM GIA THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

STT

Họ và tên

Đơn vị công tác

1.

Nguyễn Văn Dự

Trƣờng Đại học KTCN, ĐHTN

2.

Lê Duy Hội

Trƣờng CĐ Kinh tế - Kỹ thuật, ĐHTN

3.

Trƣơng Tú Phong

Trƣờng Đại học KTCN, ĐHTN

4.

Lê Văn Nhất

Trƣờng Đại học KTCN, ĐHTN

5.

Hoàng Tiến Đạt

Trƣờng Đại học KTCN, ĐHTN

6.

Nguyễn Văn Trang

Trƣờng Đại học KTCN, ĐHTN

7.

Nguyễn Đức Thành

Công ty cơ khí Tuyết Thành, Nhã Nam, Tân
Yên, Bắc Giang

8.

Nguyễn Thị Kim Chung

Trƣờng Đại học KTCN, ĐHTN


MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH VẼ ................................................................................................ i
DANH MỤC BẢNG BIỂU ........................................................................................... ii
THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ....................................................................iii
MỞ ĐẦU ...................................................................................................................... 1
Tính cấp thiết ............................................................................................................... 1
Phƣơng pháp luận ........................................................................................................ 3
Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................................................... 3
Cách tiếp cận vấn đề .................................................................................................................. 3
Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................................... 3
Phạm vi nghiên cứu .................................................................................................................... 4
Một số kết quả chính .................................................................................................... 4
Cấu trúc báo cáo .......................................................................................................... 4
CHƢƠNG 1. CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY BÓN PHÂN VIÊN NÉN DÚI SÂU ................ 6
Bón phân viên nén kiểu dúi sâu ................................................................................... 6
Cơ giới hóa việc bón phân viên nén dúi sâu ................................................................. 9
Các yêu cầu thiết kế - chế tạo ..................................................................................... 13
CHƢƠNG 2 LỰA CHỌN PHƢƠNG ÁN KẾT CẤU ................................................. 14
Phân tích chức năng của máy cần thiết kế ................................................................. 14
Khảo sát các đặc tính của viên nén ............................................................................ 15
Thử nghiệm các phƣơng án kết cấu tách và cấp viên ................................................. 18
Cơ cấu tách viên dạng đĩa ....................................................................................................... 19
Cơ cấu dạng cam đẩy............................................................................................................... 20
Cơ cấu dạng thìa ...................................................................................................................... 21
Cơ cấu tách viên dạng gầu tải ................................................................................................. 23
Cơ cấu kết hợp.......................................................................................................................... 25
Cơ cấu mới đề xuất .................................................................................................................. 26

CHƢƠNG 3. CHẾ TẠO VÀ KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM MẪU MÁY MỚI .............. 28
Xác định các thông số chế tạo............................................................................................... 28
Bộ phận tách và cấp viên ......................................................................................................... 28
Lưỡi rạch đất ............................................................................................................................ 29
Tấm trượt .................................................................................................................................. 31
Một số lưu ý .............................................................................................................................. 32


Kết cấu khung máy .................................................................................................... 33
Bích đỡ cơ cấu cấp phân ......................................................................................................... 33
Khung máy ................................................................................................................................ 34
Chế tạo và lắp ráp sản phẩm ................................................................................................ 35
Các phương pháp gia công...................................................................................................... 35
Trình tự lắp ráp ........................................................................................................................ 35
Kết quả vận hành thử nghiệm ................................................................................... 36
Thử nghiệm chức năng hoạt động ........................................................................................... 36
Hiệu quả vận hành ................................................................................................................... 37
Kiểm tra hiệu chỉnh .................................................................................................................. 37
Đánh giá sử dụng ..................................................................................................................... 38
CÁC KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT ............................................................................... 39
Các kết luận ............................................................................................................... 39
Các đề xuất nghiên cứu tiếp theo ............................................................................... 39
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................40


i
DANH MỤC HÌNH VẼ
H nh

Dúi phân viên n n cho lúa nƣ c ................................................................................ 2

H nh

Nguyên tắc úi sâu viên phân nén ............................................................................. 7

H nh B n viên n n úi sâu cho lúa ng tay ở Tuyên Quang h nh tr i và ở Băng-lađ t h nh phải ........................................................................................................................... 7
H nh

C c vị trí viên n n úi sâu hiệu quả ........................................................................... 8

H nh Bộ trƣởng Nông nghiệp Bangla sh và đại sứ Mỹ tại Bangla sh trong lễ ra mắt
sản phẩm m y n phân cải tiến ............................................................................................ 10
H nh

M u m y thiết kế cho Châu Phi ựa trên thiết kết c a Bangla sh ...................... 10

H nh

M u m y th nghiệm

H nh

Hai m u m y c a Trƣờng Đại học Nông nghiệp Hà Nội ....................................... 12

H nh

Sơ đ phân tích chức năng m y

ng c nh ạng th a ............................................................. 11
n phân viên n n úi sâu................................... 14

H nh

Một s

ạng viên n n.............................................................................................. 15

H nh

Sơ đ tính g c tự chảy c a viên phân n n ............................................................. 16

H nh

Dụng cụ thí nghiệm x c định hệ s ma s t ............................................................ 17

H nh

Cơ cấu t ch viên ạng đ a ...................................................................................... 19

H nh

Thực nghiệm cơ cấu ạng đ a ................................................................................ 20

H nh

Nguyên l cơ cấu ạng cam ................................................................................... 20

H nh

Mô h nh thực nghiệm cơ cấu ạng cam ................................................................ 21

H nh

Cơ cấu ạng th a ..................................................................................................... 22

H nh

Thiết ị và thực nghiệm đ nh gi cơ cấu th a múc ............................................... 22

H nh

Nguyên l cơ cấu ạng gầu tải ............................................................................... 23

H nh

Cơ cấu

ng gầu tải lắp trên xích .......................................................................... 24

H nh

Cơ cấu

ng gầu tải lắp trên đai răng .................................................................... 24

H nh

Nguyên l và mô h nh thực nghiệm cơ cấu kết h p ............................................. 25

H nh

Cơ cấu m i đ xuất ................................................................................................. 27

H nh

Sơ đ tính to n lực cản c a đất .............................................................................. 30

H nh

Sơ đ lực t c ụng .................................................................................................. 30

H nh

Bích đ .................................................................................................................... 34

H nh

Khung m y và m ng trƣ t ...................................................................................... 34

H nh

Kết cấu lắp r p hoàn ch nh ..................................................................................... 36

H nh

Ki m tra khoảng c ch rải viên ............................................................................... 37

H nh

Kết cấu thực nghiệm cơ

H nh

Th nghiệm m y

n phân cải tiến trên m y

n phân gắn động cơ...... 38

n phân viên n n gắn động cơ ................................................ 38


ii
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng

Kết quả x c định g c tự chảy c a viên phân n n ................................................... 16

Bảng

Kết quả thí nghiệm x c định ma s t giữa viên phân n n và th p .......................... 18

Bảng

Kết quả thí nghiệm x c định ma s t giữa viên phân n n và tấm mica .................. 18

Bảng

C c thông s tính to n đ a t ch viên n n ................................................................ 29

Bảng

Bộ thông s chế tạo đ a t ch và cấp viên n n ......................................................... 29

Bảng

Kết quả tính to n thông s lƣ i rạch đất ................................................................. 31

Bảng

C c thông s đặ trƣng c a m y

Bảng

Th ng kê s liệu vận hành ....................................................................................... 37

n viên n n ......................................................... 35


iii

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
1. Thông tin chung
- Tên đ tài: Thiết kế, chế tạo m y
nông thông và mi n núi.
- Mã s : ĐH

n phân viên n n úi sâu phục vụ

-TN02-06

- Ch nhiệm đ tài: Nguyễn Văn Dự
- Tel.: 091 605 6618; E-mail:
- Tổ chức ch tr : Trƣờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - ĐHTN
- Thời gian thực hiện: Tháng 3/2012 – 3/2014
2. Mục tiêu
- Khảo s t c c đặc đi m cơ học c a c c loại đất canh t c thông ụng;
- Thiết kế m y n phân n n thỏa mãn c c yêu cầu đầu vào v kích c
viên phân n n đang c ; c c yêu cầu đầu ra v t c độ, chi u sâu úi viên phân
n n và mật độ phân ph i; c c cơ cấu đi u ch nh c c thông s vào, ra m m ẻo;
- Chế tạo hoàn ch nh m y n phân n n và th nghiệm trên thực tế
đ ng ruộng tại một s t nh nông nghiệp ở Việt Nam;
- Hoàn ch nh kết cấu và quy tr nh sản xuất m y
yêu cầu;

n phân viên n n đạt

- Chuy n giao công nghệ, sản xuất th nghiệm một s m y n phân
viên n n mang thƣơng hiệu Đại học Th i Nguyên và chạy th thực tế.
3. Tính mới và sáng tạo
- Thiết kế và chế tạo th nghiệm m u m y
đƣ c c c nhƣ c đi m c a c c m u m y hiện c ;
- Công

n phân úi sâu khắc phục

kết quả, phổ iến kết quả đ nhân rộng.

4. Kết quả nghiên cứu
- Thiết kế đƣ c m u m y m i không

ng động cơ, đơn giản, ễ chế tạo;

- Phân ph i viên n n đ u đặn cho ộ phận úi sâu;
- Kết quả đã đƣ c công
- Hƣ ng

n

trên tạp chí Công nghiệp nông thôn;

luận văn cao học


iv

5. Sản phẩm
5.1. Sản phẩm khoa học : 01 Bài

o khoa học

Nguyễn Văn Dự, Hoàng Mạnh Cƣờng (2013), "Thiết kế, chế tạo công
cụ n phân viên n n úi sâu phục vụ n thúc cho lúa nƣ c", Tạp chí Công
nghiệp nông thôn, S 9, trang 23-26.
5.2. Sản phẩm đào tạo:
1) Hoàng Mạnh Cƣờng

, Thiết kế, thử nghiệm máy bón phân

viên nén dúi sâu, Luận văn thạc s Trƣờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp,

ĐHTN ảo vệ đạt loại Kh ;
Giải Nhất cuộc thi S ng tạo Việt s
/
giành cho nh m giảng
viên trẻ và sinh viên v i ch đ : "S ng chế m y gi o hạt và phân n,
/>5.3. Sản phẩm ứng dụng
M ym y

n phân viên n n úi sâu;

2) Giải ph p hữu ích: Cơ cấu cấp liệu dạng hạt, Quyết định chấp nhận
đơn h p lệ s
/QĐ-SHTT c a Cục Sở hữu trí tuệ.
6. Chuyển giao công nghệ
Đã tƣ vấn, chuy n giao công nghệ cho Công ty Cơ khí Tuyết Thành
Bắc Giang chế tạo và th nghiệm chạy th trên m y cơ gi i
Đã chế tạo m y và chạy th thực tế, kết quả đạt yêu cầu kỹ thuật
Tuy nhiên, o gi thành chế tạo đơn chiếc còn cao khoảng triệu/ m y nên
chƣa nhân rộng đƣ c s lƣ ng Nếu sản xuất loạt l n, đặc iệt là đ a cấp và
ộ truy n nh răng côn, c th giảm gi thành, ph h p v i khả năng chi trả
c a hộ nông ân ƣ i triệu/ m y


v

INFORMATION ON RESEARCH RESULTS
1. General information
- Project Title: Design and manufacture of deep placement fertilizer
applicators, used for fertilizing in rural and mountain areas.
- Code number: ĐH2012-TN02-06

- Coordinator: Nguyen Van Du
- Implementing Institution: TNU - Thai Nguyen University of
Technology
- Duration: from 2012 to 2014
2. Objectives
- Explore mechanic characteristics of some common types of
cultivated soils;
- Design deep placement compressed fertilizer applicators to meet
input requirements of fertilizer tablet sizes, of output speed, placement depth
and distribution distances as well as adjustable parameters;
- Fabricate and test deep placement fertilizing applicator on the actual
field of agriculture in some provinces in Vietnam;
- Complete the structural design and process manufacturing fertilizer
applicators that satisfy different types of compressed tablets;
- Technology transfer fertilizing machines branded TNU and
practically test.
3. Creatives and innovativeness
- Design and test a model of deep placement compressed fertilizer
applicators. The new model should have advantages compared to available
applicators.
- Declare and share the results obtained in order to apply to practice.
4. Research results
- The new applicator for deep placement of fertilizers has been made
with advantages of simple in structure, easy to be made and low cost;


vi

- The fertilizers are distributed and provided continuously as required
to the placer;

- The new design has been reported in a scientific paper;
- A master thesis has been completed.
5. Products
5.1. Scientific: Publication
Nguyen Van Du, Hoang Manh Cuong, Ngo Quoc Huy (2013),“Design
and manufacture of deep placement fertilizer applicators, used for additional
fertilizing wetland rice”, Journal of Rural industry, Vol. 9, pp. 23-26.
5.2. Training products
1) Hoang Manh Cuong (2013), Design and experiment of deep
placement fertilizer applicators, Theisis of TNU - Thai Nguyen University of
Technology.
2) There is a team of young lecturer and student joining the TV
program of Vietnamese Inovation for Placement Fertilizer Applicator and
get the highest rank.
5.3. Applied products
1) Deep placement fertilizer applicators;
2) Registered 1 nation patent application, has been accepted.
6. Technology transfering
The design and producing of the applicator has been transferred to
Mechanical producer named Tuyet Thanh Company to expand its
application.
There have been 05 applicators that produced and checked in practice
with good results.


1

MỞ ĐẦU
Nội ung chƣơng này gi i thiệu c c cơ sở l luận c a đ tài Phần thứ
nhất, phần

, sẽ gi i thiệu t m tắt nghiên cứu tổng quan v c c kết quả
nghiên cứu liên quan ở trong và ngoài nƣ c, từ đ thấy đƣ c tính cấp thiết
c a đ tài Phần
tr nh ày mục tiêu; c ch tiếp cận; phƣơng ph p nghiên
cứu, phạm vi nghiên cứu đƣ c đặt ra cho đ tài. Cu i c ng, cấu trúc nội ung
c a o c o sẽ đƣ c tr nh ày trong phần
0.1. Tính cấp thiết
Hiệu quả c a phƣơng ph p n phân úi sâu đã đƣ c Shioiri Nhật
Bản đ xuất từ năm
[ ] C c công tr nh nghiên cứu c a Viện Nghiên
cứu lúa Qu c tế đã chứng minh hiệu quả c a việc s ụng phân úi sâu cho
c c ruộng lúa nƣ c là c th làm tăng năng suất lúa t i hai lần Cơ chế úi
sâu phân n cho lúa nƣ c đã đƣ c th nghiệm và phân tích ở Philipin từ
những năm
[ ] Tuy nhiên, việc tri n khai ở c c nƣ c châu Á còn rất
hạn chế [ ]
Ở Việt Nam, đến năm
, phân n viên n n NK ng cho cây lúa
o Bộ môn Th y nông-Canh t c Khoa Đất-Môi trƣờng-Trƣờng ĐH Nông
nghiệp Hà Nội m i đƣ c nghiên cứu, sản xuất và đã đƣ c s ụng rộng rãi
ở nhi u địa phƣơng, đƣa lại hiệu quả kinh tế cao Th o c ch n này, inh
ƣ ng trong viên phân tan từ từ th o nhu cầu c a cây tr ng th o từng thời kỳ
nên vừa tiết kiệm đƣ c cả công, vật tƣ mà hiệu quả lại cao hơn c ch truy n
th ng [ - ] S ụng phân viên n n úi sâu tiết kiệm đƣ c % chi phí,
lƣ ng gi ng giảm; hạn chế đƣ c sâu ệnh; năng suất lúa cao hơn lúa n
phân thƣờng từ
đến
kg/sào Loại phân viên úi sâu rất ph h p v i
ruộng ậc thang, không ị r a trôi, c hơi [2,4,5,6,9]. Mô hình bón phân
n n úi sâu đã đƣ c tri n khai trên khắp cả nƣ c và đƣ c đ nh gi rất cao,

không những cho cây lúa mà còn cho c c loại cây kh c [ ,10].
Phƣơng ph p n phân n n ạng viên úi sâu đã đƣ c Bộ Nông
nghiệp và Ph t tri n nông thôn công nhận là tiến ộ khoa học từ năm
và
đƣ c tổ chức Co spar - Tây Ban Nha và tổ chức Ph t tri n Qu c tế iDE tại
Việt Nam tài tr Tuy nhiên, ự n ch hỗ tr kỹ thuật chứ không hỗ tr thiết
ị sản xuất và n phân viên nén.


2

Một trong những kh khăn l n nhất đ nhân rộng mô h nh là ngƣời
nông ân phải úi phân

ng tay, thao t c phức tạp hơn so v i

làm tăng chi phí lao động vào thời vụ gi o cấy C ch
nông ân phải ỏ sẵn phân viên vào
hàng

n úi cho

kh m lúa

n úi

n hiện thời là: ngƣời

c i túi đ o ên m nh, mỗi ngƣời đi

hàng ên cạnh c ch

hàng

n úi cho

hàng, cứ

viên phân n n Một tay luôn đ khô đ lấy phân đƣa qua

tay kia dúi sâu 6 - cm so v i mặt ruộng Sau khi úi xong,
một l p

n phân rời,

ng tay gạt nhẹ

n mỏng ph kín viên phân X m minh họa trên h nh

.

Hình 1. Dúi phân viên nén cho lúa nƣớc

Cho đến nay, trên thị trƣờng v n chƣa c loại m y

n phân n n úi

sâu thƣơng mại nào C c thông tin khảo s t từ c c Sở khuyến nông c c t nh
[8] cho thấy, nhu cầu s

ụng loại m y này là rất l n Gần đây, c một

nh m nghiên cứu c a Đại học Stanfor đã khởi động th nghiệm cơ khí h a
việc

n phân viên n n úi sâu tại Cam-pu-chia từ th ng /

thông tin v tính to n, thiết kế và chế tạo m y

nhƣng c c

n phân viên n n úi sâu

v n chƣa đƣ c công
Từ thực tế trên, nh m t c giả đ xuất nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và
th nghiệm m y

n phân n n úi sâu tự động Đ tài thành công sẽ g p

phần ph t tri n nông thôn, mi n núi; đ ng thời c
xu hƣ ng nghiên cứu phục vụ sản xuất

ngh a thiết thực trong


3

0.2. Phƣơng pháp luận
0.2.1. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu chính c a đ tài là tính to n thiết kế và chế tạo th nghiệm

thành công m y n phân viên n n úi sâu đ p ứng c c yêu cầu kỹ thuật và
ph h p v i đi u kiện nông thôn và mi n núi Việt Nam
C c mục tiêu cụ th là:
- Khảo s t c c đặc đi m cơ học c a một s loại đất canh t c thông ụng;
- Thiết kế m y n phân n n thỏa mãn c c yêu cầu đầu vào v kích
c viên phân n n đang c ; c c yêu cầu đầu ra v t c độ, chi u sâu úi viên
phân n n và mật độ phân ph i; c c cơ cấu đi u ch nh c c thông s vào, ra
m m ẻo;
- Chế tạo hoàn ch nh m y n phân n n và th nghiệm trên thực tế
đ ng ruộng tại một s t nh nông nghiệp ở Việt Nam;
- Hoàn ch nh kết cấu và quy tr nh sản xuất m y
đạt yêu cầu;

n phân viên n n

- Chuy n giao công nghệ, sản xuất th nghiệm một s m y n phân
viên n n mang thƣơng hiệu Đại học Th i Nguyên và chạy th thực tế
0.2.2. Cách tiếp cận vấn đề
- Phân tích, đ nh gi yêu cầu thực tế v cơ tính đất; nhu cầu s

ụng;

- Chuy n đổi ngôn ngữ kh ch hàng thành ngôn ngữ thiết kế cơ khí;
- Ph t tri n, đ nh gi , th nghiệm và lựa chọn c c

tƣởng thiết kế;

- Chế tạo và ki m tra c c mô h nh thực;
- Hoàn ch nh sản phẩm;.
0.2.3. Phương pháp nghiên cứu

Đ tài đƣ c thực hiện s

ụng c c phƣơng ph p nghiên cứu sau:

- Phân tích cơ học hệ th ng cơ khí;
- C c phƣơng ph p thiết kế cơ khí;
- Chế tạo, lắp r p, th nghiệm, hiệu ch nh


4

0.2.4. Phạm vi nghiên cứu
- Chế tạo hoàn ch nh một s m y

n phân n n và th nghiệm trên

thực tế đ ng ruộng tại một s t nh nông nghiệp ở Việt Nam;
- Hoàn ch nh kết cấu và quy tr nh sản xuất m y

n phân viên n n đạt

yêu cầu;
- Chuy n giao công nghệ, sản xuất th nghiệm một s m y

n phân

viên nén và chạy th thực tế.
0.3. Một số kết quả chính
- Công

ài

thôn, th ng /
phục vụ

o khoa học đăng trên tạp chí Công nghiệp nông

: "Thiết kế, chếtạo công cụ

n thúc cho lúa nƣ c", trang

- Đăng k

-26, tháng 6/2013.

s ng chế giải ph p hữu ích “Cơ cấu cấp liệu ạng hạt”,

quyết định chấp nhận đơn h p lệ s
- Hƣ ng

n phân viên n n úi sâu

n

/QĐ-SHTT.

đ tài luận văn thạc sỹ tại trƣờng Đại học Kỹ thuật Công

Nghiệp cho học viên Hoàng Mạnh Cƣờng, K CTM, "Thiết kế, th nghiệm
máy bón phân viên n n úi sâu"; đã ảo vệ th ng

- Nội ung

o c o đƣ c s

thi “S ng Tạo Việt s

năm

/

; đạt loại kh

ụng cho đội thi c a trƣờng tham gia cuộc
: S ng chế M y gi o hạt và

n phân”,

đạt giải Nhất
0.4. Cấu trúc báo cáo
Nội ung

o c o đ tài ao g m c c nội ung chính nhƣ sau

Chương 1 trình bày một c ch t m tắt nghiên cứu tổng quan nh m nêu
ật nhu cầu, tính cấp thiết c a đ tài; c c cơ sở phƣơng ph p luận nhƣ mục
tiêu, c ch tiếp cận, phạm vi nghiên cứu và c c kết quả chính.
Trong Chương 2, c c kiến thức khoa học c vai trò cơ sở cho việc tính
to n thiết kế àn pin tự xoay sẽ đƣ c hệ th ng h a và liên hệ v i ài to n thiết
kế àn đ pin, ao g m: c c kiến thức căn ản v chuy n động tƣơng đ i c a
mặt trời so v i đi m đặt àn pin; c c nguyên tắc cơ học đi u khi n dàn pin bám

th o quỹ đạo mặt trời và phân tích, lựa chọn ki u kết cấu xoay àn.


5

Chương 3 trình bày c ch thức và kết quả đ nh gi hiệu quả năng lƣ ng
c a àn xoay so v i àn c định; năng lƣ ng cần thiết đ xoay àn C ch x c
định tải trọng làm việc, một vấn đ quan trọng nhất cho tính to n cơ khí một
àn pin mặt trời tự xoay cũng đƣ c ph t tri n và minh họa cho nhi u c àn
pin khác nhau.
Nội ung Chương 4 tr nh ày tiến tr nh và kết quả thiết kế, chế tạo và
lắp đặt, vận hành
àn xoay th nghiệm cho c c công suất
W,
W,
W và 300 W. Ảnh hƣởng c a tải trọng gi trong đi u kiện làm việc bình
thƣờng và trong đi u kiện gi ão đến tính to n àn pin cũng đƣ c phân tích
cụ th . C c vấn đ kỹ thuật cần lƣu khi p ụng cho c c àn pin có công
suất kh c nhau cũng đƣ c phân tích chi tiết
Chương 5 t m tắt lại c c kết luận và đ xuất nghiên cứu tiếp th o c a
đ tài.


6

CHƢƠNG 1
CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY BÓN PHÂN VIÊN NÉN DÚI SÂU
Chƣơng này gi i thiệu c c cơ sở ữ liệu v nguyên tắc, c c t n tại và
định hƣ ng cải tiến, c c yêu cầu kỹ thuật đặt ra khi ph t tri n m y n phân
dúi sâu. Đây là c c ữ liệu hết sức quan trọng phục vụ cho ài to n thiết kế

cơ khí Phần 1 sẽ gi i thiệu t m tắt v nguyên tắc, yêu cầu c a việc s
ụng viên n n úi sâu. Phần 1 t m tắt các yêu cầu căn ản v
n thúc viên
n n cho lúa nƣ c, đây là vấn đ gây kh khăn cho cơ gi i h a v lúa non m i
cấy rất kh đƣa m y m c vào hoạt động. C c phƣơng n giải quyết đƣ c
tr nh ày trong phần 1.3. Trong phần 1 tr nh ày kết quả chế tạo, chạy th
các kết cấu khả ụng; từ đ đƣa ra quyết định ki u kết cấu àn ph h p v i
đi u kiện Việt Nam Phần cu i c ng là kết luận chƣơng
1.1. Bón phân viên nén kiểu dúi sâu
Phân viên n n là một loại phân tổng h p từ a thành phần chính là
Đạm, Lân và Kali; c đặc tính tan chậm trong nƣ c, ần ần cung cấp inh
ƣ ng cho c c thời k sinh trƣởng và ph t tri n c a cây tr ng Việc s ụng
phân viên n n đảm ảo cho cây tr ng vừa c đ inh ƣ ng mà lại không ị
ngộ độc o phân đƣ c n qu nhi u, đ ng thời cũng đảm ảo cho phân n
không ị mất m t o ị r a trôi hay c hơi Đi u này đặc iệt hữu ích cho
c c mô h nh ruộng ậc thang ở mi n núi
C c nghiên cứu đã cho thấy, s ụng phân viên n n úi sâu tiết kiệm
đƣ c khoảng % chi phí, lƣ ng gi ng giảm; hạn chế đƣ c sâu ệnh; năng
suất lúa cao hơn lúa n phân thƣờng từ đến
kg/sào [1-6].
Hiện nay, phân n viên n n úi sâu ng cho cây lúa o Bộ môn
Th y nông - Canh t c, Khoa Đất-Môi trƣờng thuộc Trƣờng Đại học Nông
nghiệp Hà Nội nghiên cứu, sản xuất đã đƣ c s ụng rộng rãi ở nhi u địa
phƣơng đƣa lại hiệu quả kinh tế cao
Kỹ thuật n phân viên n n úi sâu yêu cầu yêu cầu cứ kh m lúa
c ch nhau một khoảng
x
cm phải c một viên phân n n đƣ c úi n m
sâu ƣ i mặt ruộng từ -10 cm và cách nhau một khoảng c định
cm

X m minh họa trên h nh 2). Thời đi m n: B n ngay sau khi cấy, thời gian
n càng ngắn càng t t vụ xuân sau cấy từ - ngày, vụ m a sau cấy từ -3
ngày) [11].


7

Hình 2. Nguyên tắc dúi sâu viên phân nén

Kỹ thuật
đƣ c s

n phân đơn giản nhất, đ ng thời cũng là c ch thức đang

ụng phổ iến hiện nay ở nƣ c ta cũng nhƣ nhi u nƣ c đang ph t

tri n kh c là: ngƣời nông ân phải ỏ sẵn viên phân vào
m nh, mỗi ngƣời đi

hàng

n úi cho

úi cho hàng, cứ kh m lúa

n úi

c i túi đ o ên

hàng ên cạnh c ch

hàng

n

viên phân n n Một tay luôn đ khô

đ lấy phân đƣa qua tay kia úi sâu -10 cm so v i mặt ruộng Sau khi úi
xong,

ng tay gạt nhẹ một l p

n mỏng ph kín viên phân X m h nh 3).

Hình 3. Bón viên nén dúi sâu cho lúa bằng tay
ở Tuyên Quang [10] (hình trái) và ở Băng-la-đét (hình phải) [9]

Ở trong nƣ c, mô h nh

n phân ạng viên n n úi sâu F rtiliz r

Deep Placement – FDP đã đƣ c tri n khai trên khắp cả nƣ c và đƣ c đ nh
gi rất cao, không những cho cây lúa [ -6] mà còn cho c c loại cây kh c
[4,9]. H nh

minh họa c c vị trí viên n n úi sâu thích h p cho cây tr ng


8

Hình 4. Các vị trí viên nén dúi sâu hiệu quả

Trong
o c o thƣờng niên th ng
năm
c a tổ chức
International Fertilizer Development Center (IFDC) [8] v c c nƣ c c tri n
khai ự n p ụng phân n viên n n úi sâu FDP cho cây tr ng, đã đƣa
tin v việc tri n khai mô h nh s ụng FDP tại mi n Bắc Việt Nam từ năm
Một s kết quả chính đƣ c t m tắt nhƣ ƣ i đây
Mô h nh p ụng kỹ thuật canh t c s ụng FDP ở mi n Bắc Việt Nam
từ năm
, đã đ m lại hiệu quả kinh tế là: tăng % sản lƣ ng cây tr ng
và giảm đƣ c khoảng % lƣ ng phân n s ụng V i sự thành công này,
tổ chức ph t tri n Việt Nam IDE Vi tnam đã nhân rộng kỹ thuật s ụng
FDP cho khoảng
gia đ nh ở v ng núi c a t nh Yên B i
Từ năm
đến nay, mô h nh s ụng FDP liên tục đƣ c ph t tri n
và nhân rộng ở Việt Nam, ắt đầu từ c c t nh: Thanh Ho , Quảng Trị, Thừa
Thiên-Huế, Quảng Nam mở rộng ra c c t nh Lào Cai, Hà Giang, Tuyên
Quang, Bắc Kạn Đặc iệt ự n s ụng phân n viên n n FDP c sự
tham gia, ng hộ c a c c cấp lãnh đạo c c t nh và c c an ngành liên quan
c ng v i sự hỗ tr v công nghệ, nhân lực, kinh phí c a tổ chức ph t tri n
Việt Nam IDE Vi tnam và tổ chức CODESPA -Tây Ban Nha.


9

Trên thế gi i, mô h nh s

ụng phân viên n n úi sâu FDP cho cây

tr ng đã đƣ c nghiên cứu và ứng ụng ở rất nhi u qu c gia trên thế gi i nhƣ:
Bangladesh, Combodia, India, Madagascar, Malawi, Mali, Niger, Nigeria...
Trong đ , Bangla sh là qu c gia đi n h nh v ứng ụng mô h nh s
FDP cho cây tr ng, đặc iệt ự n đƣ c sự ng hộ c a chính ph
nông nghiệp Matia Chow hury và c c thành viên chính ph

ụng

Bộ trƣởng

và Viện nông

nghiệp Bangla sh Bangla sh Agricultural R s arch Institut – BARI Từ
đến

, iện tích s

giảm đƣ c
khoảng

ụng FDP tăng từ

% lƣ ng phân

ns

ha đến

000 ha,

ụng và làm tăng năng suất cây tr ng

% đến 40% [8].

1.2. Cơ giới hóa việc bón phân viên nén dúi sâu
Một trong những nguyên nhân cản trở việc nhân rộng mô h nh

n

phân viên n n úi sâu là công lao động ành cho hoạt động này Đ đƣa
đƣ c phân xu ng sâu, đặc iệt sau khi cây tr ng đã

n rễ và trƣởng thành,

đòi hỏi phải tạo lỗ, úi viên n n và sau đ lấp đất lại
Cơ gi i h a khâu

n phân là một nhu cầu đặt ra ngay từ khi kh i

niệm viên n n úi sâu đƣ c đ xuất D vậy, việc tri n khai đến nay v n còn
gặp rất nhi u kh khăn, đặc iệt v i cây lúa nƣ c. S

ụng phƣơng ph p úi

phân th công, ngƣời tr ng lúa phải tiêu t n rất nhi u sức lao động, thời gian
và chi phí sản xuất v phải làm công việc gi ng nhƣ cấy lúa thêm lần thứ hai
V vậy, đ tiết kiệm thời gian, sức lao động, chi phí, thực tế tri n khai đã làm

phát sinh nhu cầu cơ gi i h a công việc

n phân viên n n úi sâu.

Đ i v i c c cây tr ng c khoảng c ch tr ng xa nhau, tạo thành lu ng
nhƣ mía, ngô, sắn…, việc s
không qu kh

ụng m y m c đ xẻ rãnh, rải viên và lấp đất

Tuy nhiên, v i cây lúa nƣ c, cơ gi i h a việc

n thúc định

kỳ

ng viên n n úi sâu gặp vấn đ v việc phải đảm ảo cho c c kh m lúa

đã

n rễ không ị xô, gãy ởi thân lúa rất m m; ruộng đất nhão kh đảm

ảo cho cây lúa đứng thẳng nếu c m y m c cơ gi i chạy qua Thêm nữa,
khoảng c ch giữa c c kh m lúa kh nhỏ, rất kh khăn cho việc s
m c cơ gi i

ụng m y


10

Ở c c qu c gia đƣ c nhận sự hỗ tr c a tổ chức IFDC, c ng v i mô
h nh ứng ụng phân viên n n FDP cho cây tr ng là c c hệ th ng ây chuy n
sản xuất phân viên n n và những nghiên cứu th nghiệm m y

n phân viên

n n Qu c gia đi đầu trong s c c nƣ c đang ph t tri n đang tri n khai c c ự
n nghiên cứu th nghiệm m y

n phân viên n n là Bangla sh, đặc iệt là

c c ự n này c đƣ c sự ng hộ từ chính ph

X m h nh 5).

Hình 5. Bộ trƣởng Nông nghiệp Bangladesh và đại sứ Mỹ tại Bangladesh
trong lễ ra mắt sản phẩm máy bón phân cải tiến

Trong khoảng thời gian cu i năm

và

, ựa trên cơ sở là những cải

tiến thiết kế m y m i nhất ở Bangla sh nh m nghiên cứu và ph t tri n c a
IFDC đứng đầu là tiến s Bi jokazo Fofana, đã nghiên cứu và ứng ụng m y
úi sâu viên n n cho đất canh t c ở châu Phi [8] – xem hình 6.

Hình 6. Mẫu máy thiết kế cho Châu Phi dựa trên thiết kết của Bangladesh

11

C c m y c a tổ chức IFDC thiết kế cho Châu Phi h nh 6 c kết cấu
rất đơn giản, nguyên l hoạt động ki u Piston, hoạt động ễ àng; kh i lƣ ng
m y ch nặng khoảng kg Chi phí chế tạo m y này ƣ c tính tại thời đi m
là khoảng
USD Đây là lựa chọn c th chấp nhận đƣ c cho nông
ân Tuy nhiên, năng suất c a m y không đƣ c cao Thao t c vận hành m y
v n còn n th công

Hình 7. Mẫu máy thử nghiệm dùng cánh dạng thìa

Một m u m y kh c cũng c a Bangla sh c nguyên l s ụng c c
c nh c h nh ạng nhƣ c c thìa múc sữa ột, gắn trên đ a quay tròn đ cấp
phân nén nhƣ minh họa trên h nh 7 Nguyên tắc làm việc c a m y sẽ đƣ c
phân tích trong c c phần tiếp sau M y c kết cấu rất đơn giản, nhỏ gọn, ễ
chế tạo, ễ s ụng và vật liệu chế tạo cũng rất sẵn c Tuy nhiên, thực
nghiệm cho thấy m y v n còn hiện tƣ ng viên phân n n ị v , ị kẹt, xuất
hiện hiện tƣ ng úi ỏ s t khi vận t c đ a múc l n, nhất là khi m y đƣ c i
chuy n không đ u Thêm nữa, kết cấu ộ phận cung cấp kh phức tạp o cần
kh ng chế lƣ ng viên phân trong khoang chờ
Phân tích cho thấy, c nhi u nguyên l c th chia t ch c c hạt từ đ ng
vật liệu rời viên n n Tuy nhiên, kh khăn chính n m ở chỗ, phân viên n n
FDP thƣờng đƣ c p ra c h nh ạng, kích thƣ c rất không đ ng đ u Đi u
này n đến c c kh khăn cho thiết kế và chế tạo ộ phận phân ph i phân
c a m y, cụ th là:

12

- T n tại sự “tranh chấp” c a c c viên phân n n trong ộ phận cung
cấp phân làm cho phân ị kẹt, tắc và gây v viên phân
- Khoảng c ch giữa c c viên phân trong c ng một hàng không đ u o
viên phân chuy n động không đ u hoặc kẹt trong ng n phân từ ộ phận
cung cấp đến rãnh rạch trên ruộng
- T n tại t nh trạng c c viên phân tạo thành vòm trong th ng chứa o
c c viên phân sắp xếp đan vào nhau rất chắc chắn, gây kh khăn cho việc
t ch rời từng viên phân đ cung cấp cho ộ phận n phân
Ở Việt Nam, trƣờng Đại học Nông nghiệp Hà Nội cũng đã tri n khai
c c đ tài nghiên cứu, th nghiệm v m y n phân viên n n úi sâu Ngày
5/7/2012 Công ty cổ phần Công nghệ xanh Đại học Nông nghiệp Hà Nội
cũng đã tổ chức th nghiệm m y n phân viên n n h nh 8 tại xã Liên SơnBắc Giang Tuy nhiên, đến nay c c m y này v n chƣa đ p ứng c c yêu cầu
kỹ thuật nhƣ đã phân tích Do vậy, đến nay v n chƣa c m y bón phân viên
n n thƣơng mại nào đ p ứng đƣ c yêu cầu trên thị trƣờng Việt Nam

Hình 8. Hai mẫu máy của Trƣờng Đại học Nông nghiệp Hà Nội

T m lại, l i ích c a việc n phân úi sâu là rất l n Tuy nhiên, cơ
gi i h a cho thao t c úi phân lại là một vấn đ chƣa đƣ c giải quyết trọn
vẹn Ở c c nƣ c ph t tri n, việc úi phân đƣ c thực hiện tự động, gắn li n
v i qu tr nh làm đất Tuy nhiên, ở c c nƣ c đang ph t tri n, iện tích canh
t c còn nhỏ lẻ, việc tri n khai s ụng viên n n úi sâu gặp kh khăn ở chính
khâu úi phân v đòi hỏi công sức nhi u hơn n phân vãi truy n th ng Nhu
cầu s ụng m y n phân viên n n ở c c nƣ c đang ph t tri n v vậy rất
cao Tuy nhiên, cho đến nay, c c tài liệu chuyên khảo phục v tính to n, thế
kế và chế tạo m y n phân viên n n úi sâu hầu nhƣ là không c

13

1.3. Các yêu cầu thiết kế - chế tạo
Qua phân tích hiện trạng, c c đặc tính, cơ chế vận hành c a c c sản
phẩm tƣơng tự đã c trên thị trƣờng, đặc đi m canh t c c a sản xuất nông
nghiệp trong nƣ c, c c yêu cầu ƣ i đây đƣ c đặt ra nh m đảm ảo sản
phẩm m i khắc phục đƣ c c c t n tại c a sản phẩm đã c
- M y cần rải đƣ c phân viên n n đ u, đảm ảo khoảng c ch hàng,
khoảng c ch ƣ c không sai lệch qu
- C th chấp nhận lỗi

%;

n tr ng một vị trí c th

ỏ

viên , nhƣng

không ỏ s t vị trí;
- M y cần gọn nhẹ đ c th

ễ àng quay đầu khi đến ờ ruộng và

không lún sâu khi vận hành;
- Khi vận hành, m y không đè hỏng cây lúa đã cấy khi

n thúc;

- Rẻ ti n, nh m ph h p v i khả năng chi trả c a nông ân;

- Dễ lau ch i, ảo ƣ ng, thay thế, s a chữa
So s nh v i c c cơ cấu tƣơng tự đã c , c c yêu cầu kỹ thuật cụ th
đƣ c x c lập cụ th nhƣ ƣ i đây:
- M y c kh i lƣ ng k cả phân viên n n không qu

kg;

- Chia t ch c c viên phân n n và cung cấp cho ộ phận úi sâu 1 viên
phân n n cứ sau mỗi khoảng c ch

cm ịch chuy n c a m y;

- Tỷ lệ ỏ s t c c viên phân n n không qu 5%;
- Gi thành chế tạo không qu

triệu/ m y;

- C c ộ phận không r ; ễ lau r a;
- Dễ chế tạo, lắp r p và vận hành;
- Dễ àng s a chữa khi cần
Các yêu cầu kỹ thuật trên đây đƣ c s dụng làm ch tiêu đ nh gi c c
m u th nghiệm C c đ nh gi , phân tích và lựa chọn phƣơng n đƣ c trình
ày trong chƣơng tiếp theo.


14

CHƢƠNG 2
LỰA CHỌN PHƢƠNG ÁN KẾT CẤU
2.1. Phân tích chức năng của máy cần thiết kế

Một máy bón phân viên nén cần có các chức năng nhƣ đƣ c minh họa
trên hình 8.

Hình 9. Sơ đồ phân tích chức năng máy bón phân viên nén dúi sâu

Trên hình 9, các kh i chức năng đƣ c kết n i trong các dòng tiến trình
tƣơng ứng v i các dạng sau:
- Dòng vật liệu: Bao g m dòng chuy n dịch c a viên nén và dòng hoạt
động c a dụng cụ tạo h c chứa viên và khỏa đất;
- Dòng năng lƣ ng: thực hiện việc chuy n đổi năng lƣ ng thành cơ
năng nh m cung cấp chuy n động cho các bộ phận thực hiện chức năng
tƣơng ứng;
- Dòng tín hiệu đi u khi n: thực hiện việc đi u khi n hoạt động c a
các bộ phận.
Ý tƣởng thiết kế m y đơn giản nhất có th , hoạt động b ng sức ngƣời,
giản thi u các cấu trúc đi u khi n phức tạp. Do vậy, hƣ ng thiết kế đƣ c
tri n khai v i mục tiêu khai thác lực đẩy c a ngƣời vận hành, vừa tạo di
chuy n c a máy trên ruộng, vừa tạo ra các chuy n động nhịp nhàng c a các
bộ phận tạo h c, phân ph i, dúi phân, lấp đất. Đi u này sẽ đƣ c phân tích chi
tiết trong các phần sau.