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

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

NGUYỄN NGỌC BÌNH

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

Chuyên ngành:

Kỹ thuật cơ khí

Mã số:

62 52 01 03

Người hướng dẫn khoa học:
1. TS. Hà Đức Thái
2. PGS.TS. Nông Văn Vìn

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2016



LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi, các kết quả nghiên
cứu được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa từng dùng để
bảo vệ lấy bất kỳ học vị nào.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được
cảm ơn, các thông tin trích dẫn trong luận án này đều được chỉ rõ nguồn gốc.
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2016

Tác giả luận án

Nguyễn Ngọc Bình

3

i


LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án, tôi đã
nhận được sự hướng dẫn, chỉ bảo của các thầy cô giáo, sự giúp đỡ, động viên của
bạn bè, đồng nghiệp và gia đình.
Nhân dịp hoàn thành luận án, cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng
và biết ơn sâu sắc tới tập thể thầy hướng dẫn: 1. TS. Hà Đức Thái; 2. GS.TS.
NGND. Đặng Thế Huy; 3. PGS.TS. Nông Văn Vìn đã tận tình hướng dẫn,
dành nhiều công sức, thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình
học tập và thực hiện đề tài.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý
đào tạo, Bộ môn Máy nông nghiệp, Khoa Cơ điện - Học viện Nông nghiệp Việt
Nam đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, thực hiện đề tài và hoàn thành
luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể, cán bộ viên chức Viện khoa học kỹ
thuật nông lâm nghiệp miền núi phía Bắc đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi
trong quá trình thực hiện đề tài.

Xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi điều
kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khuyến khích tôi hoàn
thành luận án./.
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2016

Nghiên cứu sinh

Nguyễn Ngọc Bình

4

i


MỤC LỤC
Lời cam đoan........................................................................................................... i
Lời cảm ơn ............................................................................................................. ii
Mục lục.................................................................................................................. iii
Danh mục viết tắt .................................................................................................. vi
Danh mục ký hiệu ................................................................................................ vii
Danh mục bảng .......................................................................................................x
Danh mục đồ thị .................................................................................................... xi
Danh mục hình ..................................................................................................... xii
Trích yếu luận văn.................................................................................................xv
Thesis Abstract ................................................................................................... xvii
Phần 1. Mở đầu ..................................................................................................... i

1.1.

Tính cấp thiết của đề tài ..............................................................................1

1.2.

Mục tiêu của đề tài ......................................................................................2

1.3.
Phạm
vi
.....................................................................................2

nghiên

cứu

1.4.

Những đóng góp mới của đề tài ..................................................................2

1.5.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ....................................................3

Phần 2. Tổng quan tài liệu....................................................................................4
2.1.

Tình hình sản xuất, tiêu thụ sắn trên thế giới và Việt Nam ...................4

2.1.1. Sản xuất và tiêu thụ sắn trên thế giới ..........................................................4
2.1.2. Sản xuất và tiêu thụ sắn tại Việt Nam .........................................................5
2.2.

Nguồn gốc cây sắn, giá trị dinh dưỡng và kinh tế sản phẩm sắn, đặc
điểm cơ lý tính thân cây sắn, kỹ thuật trồng sắn
.........................................6

2.2.1. Nguồn gốc cây sắn ......................................................................................6
2.2.2. Giá trị dinh dưỡng và giá trị kinh tế của cây sắn ........................................7
2.2.3. Đặc điểm cơ lý tính thân cây sắn ................................................................7
2.2.4.
Yêu
cầu
kỹ
..........................................................................9

thuật

trồng

sắn

2.2.5. Đặc điểm cơ lý hóa tính đất trồng sắn.......................................................11

3

3

2.3.
cắt

Tình hình nghiên cứu máy cắt hom, máy trồng sắn và máy liên hợp
hom trồng sắn trên thế giới và Việt
Nam......................................................12

2.3.1. Tình hình nghiên cứu máy cắt hom sắn trên thế giới và Việt Nam ..........13

4

4


2.3.2. Tình hình nghiên cứu máy trồng hom sắn trên thế giới và Việt Nam ......16
2.3.3. Tình hình nghiên cứu máy liên hợp cắt và trồng hom sắn trên thế giới
và Việt Nam .............................................................................................. 19
2.4.

Tìm hiểu một số nguyên lý bộ phận cắt, rạch hàng, vun luống đang
ứng dụng trong sản xuất hiện nay ............................................................. 23

2.4.1. Tìm hiểu một số nguyên lý, cấu tạo bộ phận cắt ...................................... 23
2.4.2. Tìm hiểu một số nguyên lý, cấu tạo bộ phận vun luống ........................... 30
2.4.3. Tìm hiểu một số nguyên lý, cấu tạo bộ phận rạch hàng ........................... 33
Phần 3. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu .................................................. 37
3.1.

Địa điểm và thời gian nghiên cứu .............................................................37

3.1.1. Địa điểm nghiên cứu ................................................................................. 37
3.1.2. Thời gian nghiên cứu ................................................................................ 37
3.2.

Vật liệu nghiên cứu và thiết bị nghiên cứu ............................................... 37

3.2.1. Vật liệu nghiên cứu ................................................................................... 37
3.2.2. Thiết bị nghiên cứu ...................................................................................37
3.3.

Nội dung nghiên cứu ................................................................................. 37

3.4.

Phương pháp nghiên cứu ..........................................................................38

3.4.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết ...........................................................38
3.4.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm ..................................................... 38
3.4.3. Phương pháp quy hoạch thực nghiệm.......................................................53
3.4.4. Phương pháp đo đạc và xử lý số liệu ........................................................58
Phần 4. Kết quả và thảo luận ............................................................................. 59
4.1.

Đặt vấn đề .................................................................................................59

4.2.

Một số yêu cầu kỹ thuật đối với mẫu máy thiết kế ...................................59

4.3.

Mô hình kết cấu tổng thể và nguyên lý làm việc của máy liên hợp cắt
và trồng hom sắn .......................................................................................60

4.3.1. Sơ đồ kết cấu ............................................................................................. 60
4.3.2. Nguyên lý làm việc của máy liên hợp.......................................................61
4.4.

Xác định các thông số cơ bản của bộ phận cung cấp và cắt hom ............. 62

4.4.1. Sơ đồ nguyên lý kết cấu ............................................................................62

5

5


4.4.2. Xác định một số thông số cơ bản của bộ phận cắt hom ............................64
4.4.3. Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng cắt hom sắn ...................67
4.4.4. Xác định các thông số cơ bản của bánh xe máy trồng ..............................79
4.4.5. Ưu nhược điểm của bộ phận cắt................................................................84
4.5.

Xác định các thông số cơ bản của bộ phận trồng hom sắn .......................85

4.5.1. Lựa chọn mô hình nghiên cứu...................................................................85
4.5.2. Xác định các thông số cơ bản của bộ phận lấp nén đất.............................86
4.5.3. Xác định áp suất cho phép của đất tác dụng lên hom sắn .........................98
4.5.4. Ưu nhược điểm của bộ phận lấp nén đất ................................................ 112
4.5.5. Kết quả nghiên cứu tính toán đĩa chỏm cầu vun luống .......................... 113

4.6.

Kết quả nghiên cứu quy hoạch thực nghiệm .......................................... 118

4.6.1. Lựa chọn các thông số nghiên cứu và các hàm mục tiêu ....................... 118
4.6.2. Kết quả nghiên cứu đơn yếu tố .............................................................. 119
4.6.3. Kết quả nghiên cứu đa yếu tố ................................................................. 123
4.6.4. Nhận xét ................................................................................................. 132
4.7.
132

Tính sơ bộ hiệu quả kinh tế khi áp dụng máy liên hợp cắt trồng hom sắn .

4.7.1. Địa điểm và điều kiện tại nơi thí nghiệm ............................................... 133
4.7.2. Mật độ, khoảng cách cây sắn ................................................................. 133
4.7.3. Kết quả tính chi phí áp dụng công nghệ truyền thống và công nghệ áp
dụng máy liên hợp cắt trồng hom sắn .................................................... 133
4.7.4. Xác định các chỉ tiêu hiệu quả kinh tế ................................................... 136
4.8.
136

Bảng tóm tắt thông số kỹ thuật máy liên hợp cắt trồng hom sắn tr-2-1.2a ...

Phần 5. Kết luận và kiến nghị ........................................................................ 138
5.1.

Kết luận .................................................................................................. 138

5.2.

Kiến nghị ................................................................................................ 139

Danh mục các công trình đã công bố ................................................................. 140
Tài liệu tham khảo.............................................................................................. 141
Phụ lục ................................................................................................................ 145

5

5


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

6

Chữ viết tắt

Nghĩa tiếng Việt

08SA06
CIAT
CPDBT
CPKH
CPLV
CPNL
CPSC
FAO
HSSD
IFPRI
KHCN

KHKT
KM98-5
KM140
KM21-12
KM419
KM94
KM95-3
KM111-1
KM98-1
KM98-7
LCNGT
LCNTT
NSKT
NSTT
PTNT
SM937-26
TCTK
TRS
TS
USD

Giống sắn 08SA06
Trung tâm Nông nghiệp Nhiệt đới Quốc tế
Chi phí dầu bôi trơn
Chi phí khấu hao
Chi phí lãi vay
Chi phí nhiên liệu
Chi phí sửa chữa
Tổ chức nông lương thế giới
Hệ số sử dụng

Viện Nghiên cứu Chính sách lương thực thế giới
Khoa học công nghệ
Khoa học kỹ thuật
Giống sắn KM98-5
Giống sắn KM140
Giống sắn KM21-12
Giống sắn KM419
Giống sắn KM94
Giống sắn KM95-3
Giống sắn KM111-1
Giống sắn KM98-1
Giống sắn KM98-7
Lương công nhân gián tiếp
Lương công nhân trực tiếp
Năng suất kỹ thuật
Năng suất thực tế
Phát triển nông thôn
Giống sắn SM937-26
Tổng cục thống kê
Máy trồng sắn
Tiến sĩ
Đồng đô la Mỹ

6


DANH MỤC KÝ HIỆU
Ký
hi
ệu

a
a
b
B
blt
C:
d:
Dd
Db
D
Da
Dr
Dv
e
h
hr
hn
hl
i
k:
kc:
kφ:
l:

7

Đ
ơ
n
c

m
m
m
c
m
c
m
c
m
N
/
m
m
m
m
m
m
c
m
c
m
m
m
m
m
m
m
c
m
c

m
c
m
c
m

G
i
ả
Đ
ộ
C
h
Đ
ộ
B
ề
B
ề
H
ệ
Đ
ư
Đ
ư
Đ
ư
Đ
ư
Đ

ư
Đ
ư
Đ
ư
K
h
Đ
ộ
C
h
C
h
Đ
ộ

T
ỉ
H
ệ
H
ệ
H
ệ
c C
m h

7

Ký Đ
hi ơ
ệu n
v
L: m
m
L0 c
m
l0 c
m
l1 c
m
ltr c
m
n:
nb
P:

V
g
V
g
N

Ptt

N

nd

max

R:
r
r1
r2
R0
Rd
Rk
s0:
S
Vm
Vq
X
τ
ωa
ζa
8

m
m
c
m
c
m
c
m
c
m
c

m
c
m
c
m
m
/
r
a
m
m
đ
ộ
đ
ộ
đ
ộ

G
i
ả
i
K
h
K
h
K
h
K
h

K
h
S
ố
S
ố
S
ố
L
ự
L
ự
d
a
B
á
B
á
B
á
B
á
B
á
B
á
B
á
Ứ
n

g
V
ậ
V
ậ
K
h
G
ó
G
ó
G
ó
8


Ký hiệu
ζ

φ2
γ



k



λ:
σ:

αp
φ

9

Giải thích

đ G
ộ ó
c
đ
đ G
ộ ó
đ G
ộ ó
đ G
ộ óm

φ1



Đơn vị



r
a
r
a

đ
ộ
đ
ộ
c
m
N
/
đ
ộ
đ
ộ

ặ
tV
ậ
V
ậ
G
ó
G
ó
n
é
Đ
ộ
Ứ
n
G
ó

G
ó

9


DANH MỤC BẢNG
TT

Tên bảng

Trang

2.1.

Đường kính thân một số giống sắn phổ biến hiện nay ................................9

2.2.

Thông số kỹ thuật máy liên hợp trồng sắn của Trung Quốc .....................21

4.1.

Tỉ số truyền của bộ truyền động xích ........................................................67

4.2.

Ảnh hưởng đường kính hom đến chiều dài hom sắn.................................69

4.3.

Kết quả thí nghiệm ứng suất nén của đất khi hom sắn bị dập trên
giống sắn KM 94 .......................................................................................99

4.4.

Ảnh hưởng của vận tốc máy liên hợp đến góc nghiêng của hom sắn
sau khi trồng ............................................................................................120

4.5.

Ảnh hưởng của góc nghiêng máng dẫn hom đến góc nghiêng của
hom sắn sau khi trồng ..............................................................................121

4.6.

Ảnh hưởng của góc tiến bánh xe lấp đất đến góc nghiêng của hom
sắn khi trồng ............................................................................................122

4.7.

Mức và khoảng biến thiên các thông số ..................................................123

4.8.

Ma trận thí nghiệm và kết quả thí nghiệm...............................................124

4.9.

Các hệ số của phương trình hồi quy cho hàm Y .....................................125

4.10. Kết quả kiểm tra tính tương thích của mô hình hồi quy..........................126
4.11. So sánh kết quả thực nghiệm với kết quả tính toán .................................127
4.12. Các hệ số hồi quy của phương trình dạng thực .......................................127
4.13. Bảng so sánh kết quả thực nghiệm và tính toán theo hàm hồi quy
dạng thực .................................................................................................128
4.14. Chi phí trồng sắn bằng công nghệ truyền thống (bán cơ giới)/ha ...........134
4.15. Chi phí cho máy liên hợp trồng sắn/ha ....................................................135
4.16. Một số thông số kỹ thuật máy liên hợp cắt trồng hom sắn TR-2-1.2A .......137

1
0

10


DANH MỤC ĐỒ THỊ
TT
2.1.

11

Tên biểu đồ và sơ đồ

Trang

Diện tích và sản lượng sắn năm 2011 tại một số quốc gia ......................... 5
2.2. Diễn biến diện tích và sản lượng sắn tại Việt Nam giai đoạn 20012011.......... 6

11

DANH MỤC HÌNH
TT
2.1.
2.2.
2.3.
2.4.
2.5.
2.6.
2.7.
2.8.
2.9.
2.10.
2.11.
2.12.
2.13.
2.14.
2.15.
2.16.
2.17.
2.18.
3.1.
3.2.
3.3a.
3.3b.
3.4.
3.5.
4.1.
4.2.

4.3.
4.4.

12

Tên hình

Trang

Bản đồ diện tích, sản lượng các nước trồng sắn trên thế giới ...................4
Mặt cắt thân cây sắn ..................................................................................7
Sơ đồ nguyên lý máy cắt hom sắn Malaysia ........................................... 13
Sơ đồ nguyên lý máy cắt hom sắn Thái Lan ........................................... 14
Sơ đồ nguyên lý làm việc máy cắt hom sắn Việt Nam ........................... 16
Sơ đồ cấu tạo máy trồng hom sắn Việt Nam ........................................... 18
Máy liên hợp cắt trồng hom sắn Việt Nam TR-2-1.2..............................22
Sơ đồ bộ phận cắt chuyển động quay ...................................................... 23
Sơ đồ bộ truyền động cho bộ phận cắt có dao chuyển động quay .......... 24
Bộ phận cắt theo nguyên lý chuyển động tịnh tiến ................................. 25
Sơ đồ truyền cho bộ phận cắt chuyển động tịnh tiến sử dụng cơ
cấu cam ....................................................................................................26
Nguyên lý làm việc máy cắt hom sắn Việt Nam ..................................... 27
Sơ đồ nguyên lý bộ phận cung cấp cây sắn giống và bộ phận cắt
hom sắn làm việc đồng bộ ....................................................................... 29
Máy vun luống theo nguyên tắc chủ động...............................................30
Lưỡi vun luống chuyển động tịnh tiến .................................................... 31
Bộ phận vun luống chuyển động quay kết hợp tịnh tiến bị động ............32
Lưỡi rạch có góc rạch α >900 và α < 900 ...............................................33
Bộ phận rạch hàng chuyển động quay kết hợp tịnh tiến ......................... 34
Mô hình thí nghiệm lực ép làm dập mầm hom sắn .................................39

Sơ đồ nguyên lý cấu tạo và hoạt động của bộ phận cắt hom sắn ............ 41
Thiết bị thí nghiệm xác định lực cắt hom sắn .........................................44
Sơ đồ xác định lực cản cắt hom sắn ........................................................ 44
Thiết bị đo độ cứng của đất ..................................................................... 46
Các yếu tố đầu vào và ra của thiết bị ....................................................... 54
Sơ đồ nguyên lý kết cấu của máy liên hợp cắt và trồng hom sắn ...........60
Mô hình xác định các thông số cơ bản của bộ phận cung cấp và
cắt hom sắn ..............................................................................................63
Mô hình phân tích quá trình chuyển động của dao cắt............................ 64
Sơ đồ xác định chiều dài hom sắn .......................................................... 68

12


4.5.
4.6.
4.7.
4.8.
4.9.
4.10.
4.11.
4.12.
4.13.
86
4.14.
4.15.
4.16.
4.17.
4.18.
4.19.

Ảnh hưởng đường kính hom đến chiều dài hom và khe hở an
toàn mầm ......................................................................................70
Quá trình cắt đứt hom sắn ra khỏi cây ....................................................73
Hình dạng mặt cắt hom sắn .....................................................................74
Sơ đồ lựa chọn đặc tính đàn hồi của các mấu cao su...............................75
Sơ đồ phân tích lực ép của mấu cao su lên hom sắn ...............................76
Sơ đồ cân bằng lực trên hom sắn .............................................................77
Đặc tính ép của mấu cao su .....................................................................78
Sơ đồ xác định kích thước mấu bám bánh xe .........................................79
Mô hình xác định các thông số cơ bản của bộ phận trồng hom sắn ...........
Sơ đồ nguyên lý làm việc bộ phận lấp nén đất khi mặt phẳng bánh
xe song song với phương chuyển động (  =0) ......................................89
Xác định vị trí lắp đặt bánh xe lấp nén đất x0 khi xoay bánh xe
nghiêng một góc  .................................................................................90
Điều chỉnh chiều cao lớp đất lấp bằng cách xoay bánh xe lấp nén
đất một góc  ..........................................................................................91
Sơ đồ xác định góc nghiêng của máng dẫn hom ....................................92
Quan hệ giữa góc nghiêng của máng  và góc nghiêng hom sắn  ........94
Điều chỉnh góc nghiêng hom sắn sau khi trồng bằng cách thay đổi
vị trí tương đối của bánh lấp đất x0 ........................................................96
Sơ đồ quá trình trồng hom sắn ................................................................97
Đồ thị quan hệ giữa góc nghiêng hom sắn và khoảng điều chỉnh D’C’

4.20.
4.21.
........ 98
4.22. Sơ đồ phân tích quá trình lấp nén đất vào hom sắn ............................. 100
4.23. Sơ đồ xác định ứng suất nén trong đất ................................................. 101
4.24. Sơ đồ xác định ứng suất trong đất dưới tác động của bánh xe ............ 103

4.25. Sơ đồ xác định vị trí lắp đặt bánh xe lấp nén đất ................................. 105
4.26. Đồ thị xác định vị trí lắp bánh xe lấp nén đất dạng trụ ymin ............... 106
4.27. Phản lực pháp tuyến của đất tác dụng lên bánh xe lấp đất ................. 107
4.28. Xác định vị trí lắp đặt bánh xe lấp đất hình côn trên cơ sở sử dụng
bánh xe trụ tương đương ...................................................................... 109
4.29. Đồ thị xác định vị trí lắp bánh xe lấp nén đất dạng côn ymin .............. 110
4.30. Ảnh hưởng của góc côn bánh xe  đến khoảng cách tối thiểu lắp
đặt bánh xe ymin .................................................................................. 110
4.31. Sơ đồ xác định đường kính của bánh xe lấp nén đất ............................ 111

13

13


4.32.
4.33.
4.34.
4.35.
4.36.
4.37.
4.38.
4.39.
4.40.
4.41.

Sơ đồ nguyên lý làm việc của đĩa cắt ...................................................114
Xác định góc tiến τ của đĩa chỏm cầu ..................................................116
Máy trồng sắn TR-2-1.2A ....................................................................118
Ảnh hưởng vận tốc đến góc nghiêng của hom sắn...............................120

Ảnh hưởng của góc nghiêng máng dẫn hom đến góc nghiêng của
hom sắn sau khi trồng ............................................................................121
Ảnh hưởng của góc tiến bánh xe lấp nén đất đến góc nghiêng của
hom sắn sau khi trồng ............................................................................122
Đồ thị không gian của góc nghiêng hom sắn sau khi trồng phụ
thuộc vào góc nghiêng của máng cấp hom và vận tốc máy .................130
Đồ thị xác định góc nghiêng hom sắn sau khi trồng phụ thuộc vào
góc nghiêng của máng cấp hom và vận tốc máy ..................................130
Đồ thị không gian của góc nghiêng hom sắn sau khi trồng phụ
thuộc vào vận tốc V và góc tiến của bánh xe lấp đất  .......................131
Đồ thị xác định góc nghiêng hom sắn  theo vận tốc máy V và
góc tiến của bánh xe lấp nén đất ...........................................................131

14

14


TRÍCH YẾU LUẬN ÁN
Tên tác giả: Nguyễn Ngọc Bình
Tên Luận án: Nghiên cứu một số bộ phận làm việc chính trong máy liên hợp cắt
và trồng hom sắn.
Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí

Mã số: 62.52.01.03

Tên cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Mục đích nghiên cứu
Xây dựng được mô hình nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm, xác định
các thông số cơ bản của máy liên hợp cắt và trồng hom sắn nghiêng, làm cơ sở

cho việc thiết kế, chế tạo máy liên hợp cắt và trồng hom sắn.
Phương pháp nghiên cứu
Trong luận án đã áp dụng những phương pháp nghiên cứu chính sau đây:
- Phương pháp xây dựng mô hình hình học một số bộ phận chính trong
liên hợp máy, từ đó thiết lập các công thức tính toán các bộ phận chính của máy.
- Dựa vào lý thuyết tính toán máy nông nghiệp: Tính toán, xác định một
số thông số các bộ phận chính của máy.
- Phương pháp xác định ứng suất ép lên hom sắn; xác định giá trị lực
cắt hom sắn: chúng tôi bố trí mô hình thí nghiệm và dựa vào công thức toán để
xác định.
- Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm đơn và đa yếu tố khảo nghiệm
đánh giá mẫu máy đã nghiên cứu chế tạo.
Kết quả chính và kết luận
- Xây dựng được mô hình lý thuyết tính toán các thông số cơ bản của bộ
phận cắt và cung cấp hom sắn: bán kính vòng tròn cơ sở R0, bán kính đỉnh dao
Rd, khoảng cách giữa hai trục của hai trống lắp dao D, tỉ số truyền từ bánh xe
máy trồng đến trống lắp dao, các thông số của bánh xe máy trồng. Bộ phận cắt
làm việc theo nguyên lý cắt tấm kê di động, bố trí đối xứng nên quá trình cắt rất
ổn định, đảm bảo an toàn cho hom sắn và mầm không bị dập.
- Xây dựng được mô hình lý thuyết tính toán xác định các thông số cơ bản
của bộ phận trồng hom sắn nghiêng:

15

15


+ Xác định vị trí lắp bánh xe lấp nén đất so với gốc hom sắn x01 và so với
đáy luống z01;
+ Xác định góc nghiêng của máng dẫn hom  theo góc nghiêng hom sắn

 cho trước, thỏa mãn theo yêu cầu nông học;
+ Đề xuất phương pháp điều chỉnh góc nghiêng hom sắn sau khi trồng, áp
suất nén và độ dày lớp đất lấp nhằm thỏa mãn các yêu cầu nông học đối với các
vùng canh tác khác nhau.
+ Tính toán được các thông số cơ bản của đĩa rạch hàng và đĩa chỏm cầu
vun luống.
- Đề xuất phương pháp và thiết bị nghiên cứu thực nghiệm xác định áp suất
nén tới hạn của lớp đất làm dập mầm hom, từ đó đã xây dựng phương pháp đồ thị
xác định khoảng cách tối thiểu từ mép bánh xe lấp nén đất đến hom sắn đảm bảo
mầm hom không bị dập.
- Đề xuất được phương pháp thí nghiệm lực cắt đứt thân cây sắn, từ đó làm
cơ sở tính diện tích mấu bám bánh xe máy trồng.
- Bằng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm đơn và đa yếu tố đã xây dựng
được phương trình hồi quy mô tả sự phụ thuộc của góc nghiêng hom sắn  vào
các yếu tố gây ảnh hưởng: vận tốc liên hợp máy V, góc nghiêng của máng dẫn
hom  và góc tiến của bánh xe lấp nén đất  . Mô hình có thể sử dụng để phỏng
đoán khả năng làm việc của liên hợp máy.
- Đề xuất phương pháp đồ thị xác định góc nghiêng hom sắn   f (V ,  ,  ) .
Phương pháp sử dụng đơn giản, trực quan, dễ thực hiện có thể giúp cho người sử
dụng dễ điều chỉnh máy trong điều kiện sản xuất.
- Các mô hình lý thuyết và kết quả tính toán đã được vận dụng vào chế tạo
một số bộ phận chính trong máy liên hợp cắt trồng hom sắn TR-2-1.2A thuộc dự
án KC 03 DA.15/11-15 đã tiến hành khảo nghiệm trên mẫu máy trong điều kiện
sản xuất. Chất lượng làm việc của máy đã đáp ứng tốt các chỉ tiêu nông học, máy
làm việc ổn định.

16

16

THESIS ABSTRACT
Author name: NGUYEN NGOC BINH
Name of the thesis: Study of some key working components in conjugate
cassava cutting and planting machine
Major: Mechanical Engineering
Code: 62.52.01.03
Training institution: Vietnam National University of Agriculture
Study purpose
To develop a model of theoretical and experimental studies, to identify
basic parameters of the declining conjugate cassava cutting and planting machine
in order to create a basis for the design and manufacturing of the conjugate
cassava cutting and planting machine.
Study methods
In the dissertation, the key following study methods have been applied:
- Method of setting up the geometric models of some key component in
conjugate machine, thereby establishing the formulas to calculate the machine’s
main components. Basing on agricultural machine calculating theory: Calculate,
identify some parameters of key machine components.
- Method of identifying pressure on cassava cuttings; identifying cassava
cutting force: we arranged laboratory models and based on mathematic formulas
to identify.
- Method of single and multifactorial experimental study to test the
researched and manufactured machine.
Main findings and conclusions
- Having set up theoretical formulas to calculate key parameters of
cassava cutting and providing components: Base circle radius R0, knife top radius
Rd; distance between the two axles of knife drum D; transmission ratio from the
planting machine’s wheels to the knife drum; parameters of the planting machine
wheels. The cutting component works on the principle of mobile plates which are

xviii

17


designed to be symmetric to ensure stable cuttings and avoid damaged cassava
cuttings and knots.
- Having set up theoretical formulas to calculate key parameters of
declining cassava cuttings planting component:
+ Identifying the position of soil filling up and pressing wheel from the
cassava cuttings bottom x01 and from from the drain bottom z01;
+ Identifying the declination of the cuttings leading gutter  basing on the
provided casava cuttings declination , sastisfying the agricultural requirements;
+ Proposing way to adjust the planted cassava cuttings declination; soil
pressing pressure and filling soil layer thickness sastisfying the agricultural
requirements for different farming areas.
+ Calculating key parameters of drain dividing disc and bed filling-up
disc.
- Prososing experimentary study method and spare part to identify critical
pressure of the soil to damage the knots, thus setting up graphical method to
identify minimum distance from the soil filling up and pressing wheel to the
casava cuttings to avoid damaged knots.
- With single and multifactorial experimental study, setting up regression
equation describing the dependence of casava cuttings declination 
on
influencing factors: machine conjugate velocity V, declination of cuttings leading
gutter  and declination of soil filling up and pressing wheel  . The model can
be used to anticipate the operation capacity of the conjugate machine.
- Proposing graphical method to evaluate the declination of cassava

cutting   f (V ,  ,  ) . The method used is simple, visual and easy to conduct,
which helps users to adjust the machine easily during production.
- Theoretical formulas and calculating results have been applied in
manufacturing a number of key components of the conjugate cassava cutting and
planting machine TR-2-1.2A in the project KC 03 DA.15/11-15. The machine
model has been tested in production. The machine operation was stable and
meets the agricultural requirements.

xviii

18


PHẦN 1. MỞ ĐẦU
1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Cây sắn có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới của Châu Mỹ La Tinh và được
trồng cách đây khoảng 5.000 năm. Khoảng giữa thế kỷ XVIII cây sắn được du
nhập vào Việt Nam, tồn tại và phát triển cho đến ngày nay. Hiện nay sắn là cây
công nghiệp và là thức ăn cho gia súc, được đánh giá quan trọng sau lúa và ngô.
Sắn còn là sản phẩm đầu vào cực kỳ quan trọng của một số ngành chế biến lương
thực, thực phẩm: mỳ ăn liền, bánh kẹo… (Hoàng Kim và Phạm Văn Biên, 1996;
Nguyễn Thế Đặng và Đinh Ngọc Lan, 1997).
Năm 2014, diện tích trồng sắn toàn quốc đạt 551,3 nghìn ha, năng suất
củ tươi bình quân 18,55 tấn/ha, sản lượng 10,2 triệu tấn. So với năm 2000, sản
lượng sắn Việt Nam đã tăng hơn 3,93 lần, năng suất sắn đã tăng lên gấp hai
lần. Tuy nhiên, năng suất sắn của Việt Nam còn thấp hơn so với một số nước
Đông Nam Á như Lào (25,17 tấn/ha), Indonesia (22,86 tấn/ha), Thái Lan
(21,82 tấn/ha). Xuất khẩu sắn Việt Nam bắt đầu khởi sắc từ năm 2008, tốc độ
tăng kim ngạch xuất khẩu các mặt hàng sắn của Việt Nam trong giai đoạn
2008-2011 đạt 28%/năm. Năm 2012, xuất khẩu sắn của Việt Nam đạt 1,35 tỷ

USD, tăng 57,1% về lượng và 46,6% về giá trị so với năm 2011; dự báo trong
năm 2015 xuất khẩu đạt 2 tỷ USD (Công ty Cổ phần Phân tích và Dự báo thị
trường Việt Nam, 2015).
Tính đến 2014, cả nước có 7 nhà máy sản xuất nhiêu liệu sinh học sử dụng
nguyên liệu là sắn lát khô đi vào hoạt động, gần 100 nhà máy chế biến tinh bột
sắn và hàng ngàn cơ sở chế biến thủ công... Trong khi đó, nguyên liệu sắn để
cung cấp cho các nhà máy nói trên chủ yếu sản xuất bằng lao động thủ công,
năng suất lao động thấp, việc cung cấp củ sắn cho nhà máy chế biến không theo
kế hoạch dẫn đến hiện tượng tranh mua, tranh bán. Nhiều nhà máy không đủ
nguyên liệu sắn để hoạt động dẫn đến lãng phí công xuất của nhà máy và công
nhân của nhà máy phải nghỉ việc (Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn,
2013; Công ty Cổ phần Phân tích và Dự báo thị trường Việt Nam, 2015).
Để sản xuất nguyên liệu sắn cần thực hiện bốn khâu công việc chính là:
Làm đất, trồng, chăm sóc và thu hoạch. Khâu trồng bao gồm vun luống, cắt hom,
trồng và bỏ phân thực hiện đồng thời là khâu tốn nhiều công sức, lại cần phải
1

1


thực hiện khẩn trương khi thời vụ cho phép. Nếu trồng hom sắn xuống khi đất
khô quá tỷ lệ hom nảy mầm ít, cây còi cọc, nếu đất ẩm quá khi trồng làm bết đất,
tốn công và năng xuất củ thấp, vì vậy cần trồng sắn kịp thời vụ để đảm bảo năng
suất cây sắn (Nguyễn Thế Đặng và Đinh Ngọc Lan, 1997). Theo các nhà nông
học thì trồng hom sắn không đúng kỹ thuật có thể làm giảm năng suất củ tới 30%
(Vũ Công Hậu và Trịnh Thường Mại, 1990). Do đó cơ giới hóa khâu trồng sắn
đang là nhu cầu cấp thiết hiện nay (Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn,
2006). Năm 2013, dự án sản xuất thử nghiệm cấp Nhà nước mã số KC 03
DA.15/11-15 do TS. Hà Đức Thái làm chủ nhiệm đã đưa ra hệ thống máy canh
tác, thu hoạch sắn trong đó có mẫu máy liên hợp cắt trồng hom sắn TR-2-1.2,

máy có thể cắt và trồng hom sắn đồng thời. Máy có nhiều ưu điểm: khá gọn nhẹ,
qua nghiên cứu khảo nghiệm trên diện tích lớn cho thấy khả năng làm việc tốt,
cây sắn sinh trưởng phát triển tốt, đặc biệt máy có thể trồng hom sắn nghiêng là
phương pháp trồng tiên tiến hiện nay. Tuy nhiên, để máy có thể làm việc và ứng
dụng hiệu quả cao trong sản xuất thì cần được nghiên cứu đầy đủ về lý thuyết và
thực nghiệm. Được sự đồng ý và hướng dẫn trực tiếp của TS. Hà Đức Thái chủ
nhiệm dự án, dưới sự hướng dẫn của cố GS. TS. NGND Đặng Thế Huy, PGS. TS
Nông Văn Vìn, nghiên cứu sinh đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu một số bộ
phận làm việc chính trong máy liên hợp cắt và trồng hom sắn”. Máy liên hợp
cắt và trồng hom sắn được nghiên cứu hoàn thiện phù hợp với điều kiện đất đai,
chế tạo được tại Việt Nam và thực hiện được trồng hom sắn nghiêng, đáp ứng
được yêu cầu kỹ thuật canh tác sắn tiên tiến.
1.2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
Xây dựng được mô hình nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm, xác định
các thông số cơ bản của một số bộ phận làm việc chính trong máy liên hợp cắt và
trồng hom sắn nghiêng, làm cơ sở cho việc thiết kế, chế tạo máy liên hợp cắt và
trồng hom sắn.
1.3. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu cấu trúc một số bộ phận làm việc chính làm cơ sở cho thiết
kế, chế tạo máy liên hợp cắt và trồng hom sắn.
1.4. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA ĐỀ TÀI
- Đã thiết lập được mô hình và công thức tính toán các thông số cơ bản

2

2


của: bộ phận cắt; bộ phận trồng trên máy liên hợp cắt và trồng hom sắn nghiêng.
- Đã đề xuất phương pháp và thiết bị nghiên cứu thực nghiệm xác định áp

suất nén tới hạn của lớp đất làm dập mầm hom, từ đó đã xây dựng phương pháp
đồ thị xác định khoảng cách tối thiểu từ mép bánh xe lấp nén đất đến hom sắn
đảm bảo mầm hom không bị dập.
- Đề xuất được phương pháp thí nghiệm lực cắt đứt thân cây sắn, từ đó
làm cơ sở tính diện tích mấu bám bánh xe máy trồng.
- Đã xác định được các yếu tố chính ảnh hưởng tới góc nghiêng hom sắn
sau khi trồng, phục vụ tính toán thiết kế, chế tạo.
- Đã thiết lập và xây dựng được phương pháp điều chỉnh góc nghiêng hom
sắn sau khi trồng và điều chỉnh độ nén chặt của đất lên hom sắn.
- Kết quả tính toán đã áp dụng chế tạo một số bộ phận làm việc trong máy
liên hợp cắt trồng hom sắn. Máy được áp dụng vào thực tiễn sản suất đảm bảo
chất lượng trồng và đạt hiệu quả kinh tế cao, bước đầu được sản xuất chấp nhận.
1.5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
- Ý nghĩa khoa học: Đã xây dựng mô hình và thiết lập công thức tính toán
một số bộ phận chính phục vụ thiết kế, chế tạo máy liên hợp cắt và trồng hom
sắn. Kết quả nghiên cứu là tài liệu tham khảo cho các công trình nghiên cứu tiếp
theo và phục vụ đào tạo sau đại học chuyên ngành cơ khí nông nghiệp.
- Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiên cứu tính toán được áp dụng vào chế
tạo một số bộ phận trong máy liên hợp cắt trồng hom sắn TR-2-1.2A. Mẫu máy
được đưa ra sản xuất góp phần giảm chi phí sản xuất sắn, máy được chế tạo trong
nước giúp hạ giá thành sản xuất, hạn chế nhập khẩu.

3

3


PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT, TIÊU THỤ SẮN TRÊN THẾ GIỚI VÀ
VIỆT NAM

2.1.1. Sản xuất và tiêu thụ sắn trên thế giới
Hiện nay, sắn được trồng tại trên dưới 100 quốc gia trên toàn thế giới với
các quy mô canh tác rất khác nhau. Sản lượng sắn toàn thế giới trong nhiều năm
trở lại đây duy trì tương đối ổn định ở mức sản lượng 230 triệu tấn.

Hình 2.1. Bản đồ diện tích, sản lượng các nước trồng sắn trên thế giới
(Nguồn: Công ty TNHH Nhiên Liệu Sinh Học Phương Đông, 2014)

Năm 2011, tổng sản lượng sắn trên thế giới đạt 250,2 triệu tấn củ tươi,
tăng 6% so với năm 2010. Sự gia tăng sản lượng mạnh mẽ này bởi ngành chế
biến công nghiệp nhiên liệu sinh học ethanol sử dụng sắn làm nguyên liệu đầu
vào tại các quốc gia Đông Nam Á cùng với nhu cầu lương thực tăng tại châu Phi
(Thủ tướng Chính phủ, 2007). Trong đó, Nigeria là quốc gia sản xuất sắn hàng
đầu thế giới với sản lượng khoảng 37 triệu tấn; giai đoạn 2006-2008 liên tục đạt
trên dưới 45 triệu tấn. Năm 2011 sản lượng sắn của Nigeria cũng đã hồi phục lên
xấp xỉ 40 triệu tấn, tăng 4% so với năm trước. Quốc gia có sản lượng sắn lớn thứ
hai thế giới là Brazil với sản lượng thường niên trong giai đoạn 2009-2010 vào
khoảng 24 triệu tấn sắn củ tươi, giảm khoảng 8% so với giai đoạn 2 năm trước
đó. Năm 2011, sản lượng sắn của quốc gia này cũng đã hồi phục trở lại lên mức

4

4