Nghiên cứu thiết kế, chế tạo bộ phận đào và kẹp nhỏ của máy liên hợp đào củ sắn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO
TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
---------



---------

NGUYỄN CHUNG THÔNG


NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ PHẬN ðÀO VÀ KẸP NHỔ
CỦA MÁY LIÊN HỢP ðÀO CỦ SẮN


LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT



Chuyên nghành: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hóa nông lâm nghiệp
Mã số : 60.52.14
Người dướng dẫn khoa học: PGS.TS. LƯƠNG VĂN VƯỢT






HÀ NỘI - 2010




Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …………….
i

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan rằng những số liệu và kết quả nghiên cứu
trong luận văn này là trung thực và chưa ñược sử dụng ñể bảo vệ
một học vị nào.
Tôi xin cam ñoan rằng mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận
văn này ñã ñược cảm ơn và các trích dẫn trong luận văn này ñều
ñược chỉ rõ nguồn gốc.

Tác giả


Nguyễn Chung Thông









LỜI CẢM ƠN


Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …………….
ii

Trong quá trình học tập và nghiên cứu tại lớp Cao học khóa 17 chuyên
ngành Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hóa nông lâm nghiệp Trường ðại học

Nông nghiệp Hà Nội, tôi ñã nhận ñược sự giúp ñỡ, giảng dạy nhiệt tình của
các thầy giáo, cô giáo trong trường. Nhân dịp này tôi xin ñược bày tỏ lời cảm
ơn chân thành tới các thầy giáo, cô giáo trong trường.
Tôi xin tỏ lòng cảm ơn tới gia ñình và PGS.TS. Lương Văn Vượt,
người ñã tận tình hướng dẫn giúp ñỡ tôi hoàn thành ñề tài nghiên cứu này.
Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể giáo viên Bộ môn Cơ học kỹ thuật
Khoa Cơ – ðiện Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội ñã giúp ñỡ tôi trong
quá trình nghiên cứu thực hiện ñề tài.
Tôi xin chân thành cảm ơn
Trung tâm Giám ñịnh Máy và Thiết bị
ñã phối
hợp, giúp ñỡ tôi thực hiện ñề tài này.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong Khoa Cơ – ðiện
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội và các ñồng nghiệp ñã ñộng viên giúp ñỡ
tôi trong quá trình nghiên cứu thực hiện ñề tài.
Trong quá trình thực hiện ñề tài bản thân ñã có nhiều cố gắng, song
không thể tránh khỏi thiếu sót. Rất mong tiếp tục nhận ñược sự ñóng góp ý
kiến của các thầy giáo, cô giáo và các ñồng nghiệp ñể ñài tài nghiên cứu của
tôi ñược hoàn thiện hơn.

Tác giả


Nguyễn Chung Thông




Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …………….
iii

MỤC LỤC
Lời cam ñoan ..................................................................................................i

Lời cảm ơn ....................................................................................................ii

Mục lục .........................................................................................................iii
Danh mục các chữ viết tắt và ký hiệu............................................................viii

DANH MỤC CÁC BẢNG.....................................................................................ix

DANH MỤC CÁC HÌNH.......................................................................................x

ðẶT VẤN ðỀ...........................................................................................................1

1. Tính cấp thiết của ñề tài .......................................................................................1

2. ðối tượng nghiên cứu, mục tiêu, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài....2

3. Nội dung nghiên cứu............................................................................................2

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ CÂY SẮN VÀ CƠ GIỚI HÓA KHÂU THU
HOẠCH SẮN ...........................................................................................................3

1.1. Tổng quan về cây sắn .......................................................................................3

1.1.1. Nguồn gốc và sự phát triển ............................................................................3

1.1.2. Vài nét về tình hình trồng sắn trên ghế giới và ở Viêt Nam........................3

1.1.2.1. Tình hình sản xuất sắn trên thế giới..........................................................3

1.1.2.2. Tình hình sản xuất sắn ở Việt Nam ...........................................................5

1.1.3. Các ñặc ñiểm hình thái và giải phẫu cây sắn ...............................................7

1.1.3.1. Rễ sắn (củ sắn).............................................................................................7

1.1.3.2. Thân cây sắn ................................................................................................9

1.1.4. Các giống sắn................................................................................................10

1.2. Cơ khí hóa khâu thu hoạch sắn trên thế giới và Việt Nam.......................11

1.2.1. Cơ khí hóa khâu thu hoạch sắn trên thế giới.............................................11

1.2.2. Cơ khí hóa khâu thu hoạch sắn ở Việt Nam..............................................13

1.2.3. Nhận xét.........................................................................................................16


Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …………….
iv

CHƯƠNG 2 - ðỐI TƯỢNG, ðỊA ðIỂM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
...................................................................................................................................17

2.1. ðối tượng và ñịa ñiểm nghiên cứu................................................................17

2.2. Phương pháp nghiên cứu...............................................................................17

2.2.1. Phương pháp sử lý số liệu ño ñạc................................................................17

2.2.2. Phương pháp giải tích ..................................................................................18

2.2.3. Phương pháp số ............................................................................................18

2.2.4. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm......................................................18

CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC VÀ
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN LÀM VIỆC CHÍNH CỦA MÁY
...................................................................................................................................20

3.1. Khảo sát các thông số hình học, cơ lý tính của cây sắn khi thu hoạch ....20

3.1.1. Khảo sát khoảng cách cây, luống và hàng trồng sắn [17] ........................20

3.1.2. Các chỉ số cơ lý tính [17]..............................................................................21

3.2. Lựa chọn cấu truc và nguyên lý làm việc của máy.....................................21

3.2.1. Mô hình tính toán và kết quả tính toán bộ phận ñào [17].........................23

3.2.1.1. Yêu cầu kỹ thuật chung.............................................................................23

3.2.1.2. Các nguyên lý ñào củ.................................................................................24

3.2.1.3. Lựa chọn nguyên lý ñào............................................................................27

3.2.1.4. Cơ sở thực tế tính toán và lựa chọn bộ phận ñào ...................................28

3.2.1.5. Tính toán bộ phận ñào ..............................................................................29

3.2.1.6. Xác ñịnh lực cản của ñất khi làm việc .....................................................30

3.2.2. Mô hình tính toán và kết quả tính toán bộ phận kẹp nhổ.........................34

3.2.2.1. Góc nghiêng ñặt giàn kẹp và tốc ñộ chuyển ñộng băng kẹp ..................35

3.2.2.2. Lựa chọn bộ phận kẹp nhổ ......................................................................38

3.2.2.3. Cơ sở chọn tiết diện băng kẹp nhổ ...........................................................44

3.2.2.4. Vít ñiều chỉnh ñộ nghiêng của giàn kẹp ..................................................52


Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …………….
v

3.2.3. Mô hình tính toán và kết quả tính toán bộ phận truyền ñộng..................53

3.2.3.1. Yêu cầu kỹ thuật.........................................................................................53

3.2.3.2. Lựa chọn phương án truyền ñộng ...........................................................54

3.2.3.3. Tính toán bộ phận truyền ñộng ................................................................56

3.2.4. Các bộ phận phụ trợ khác............................................................................57

3.2.4.1. Khung máy và cơ cấu treo.........................................................................57

3.2.4.2. Bánh tựa ñồng............................................................................................58

CHƯƠNG IV. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO VÀ LẮP GHÉP MỘT
SỐ CHI TIẾT, CỤM MÁY CHÍNH .....................................................................60

4.1. Cụm khung ......................................................................................................60

4.1.2. Nghiên cứu bản vẽ chi tiết và kiểm tra tính công nghệ .............................60

4.1.3. Phân loại chi tiết, sắp ñặt vào các nhóm.....................................................60

4.1.4. Xác ñịnh dạng sản xuất................................................................................60

4.1.5. Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi....................................................60

4.2. Bộ phận ñào.....................................................................................................62

4.2.1. Nghiên cứu bản vẽ chi tiết và kiểm tra tính công nghệ .............................62

4.2.2. Phân loại chi tiết và xác ñịnh dạng sản xuất.............................................63

4.2.3. Trụ ñào...........................................................................................................63

4.2.3.1. Nghiên cứu bản vẽ chế tạo........................................................................63

4.2.3.2. Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi trụ ñào....................................64

4.2.4. Tấm ñỡ lưỡi ñào............................................................................................64

4.2.4.1. Bản vẽ thiết kế chế tạo...............................................................................64

4.2.4.2. Phân loại chi tiết ........................................................................................64

4.2.4.3. Xác ñịnh dạng sản xuất.............................................................................65

4.2.4.4. Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi.................................................65

4.2.5. Lưỡi ñào.........................................................................................................65

4.2.5.1. Bản vẽ chi tiết và tính công nghệ..............................................................65


Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …………….
vi

4.2.5.2. Phân loại chi tiết ........................................................................................65

4.2.5.3. Xác ñịnh dạng sản xuất.............................................................................65

4.2.5.4. Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi.................................................66

4.3. Giàn kẹp nhổ....................................................................................................66

4.3.1. Khung kẹp nhổ..............................................................................................66

4.3.1.1. Khung giàn.................................................................................................67

4.3.1.2. Giá ñộng cơ thuỷ lực và thanh ngang......................................................67

4.3.2. Cụm bánh ñai................................................................................................68

4.3.2.1. Bánh ñai......................................................................................................68

4.3.2.2. Trục lắp bánh ñai.......................................................................................70

4.3.3. Cụm cơ cấu ép...............................................................................................73

4.3.3.1. Bản vẽ chế tạo và tính công nghệ.............................................................73

4.3.3.2. Phân loại chi tiết ........................................................................................74

4.3.3.3. Xác ñịnh dạng sản xuất.............................................................................74

4.3.3.4. Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi.................................................74

4.3.3.5. Xác ñịnh chuẩn và chọn các ñịnh vị........................................................74

CHƯƠNG V. TỔ CHỨC KHẢO NGHIỆM MẪU MÁY...............................75

5.1. Mục ñích và nội dung khảo nghiệm máy.....................................................75

5.1.1. Mục ñích khảo nghiệm.................................................................................75

5.1.2. Nội dung khảo nghiệm.................................................................................75

5.1.2.1. Khảo nghiệm trong phòng thí nghiệm.....................................................75

5.1.2.2. Khảo nghiệm ngoài thực tế.......................................................................76

5.2. Phương pháp khảo nghiệm, thiết bị khảo nghiệm và gia công số liệu.....76

5.2.1. Phương pháp khảo nghiệm..........................................................................76

5.2.1.1. Phương pháp xác ñịnh ñộ ẩm của ñất trồng...........................................76

5.2.1.2. Phương pháp xác ñịnh ñộ cứng trên mặt ruộng.....................................77

5.2.1.3. Phương pháp ño hệ số ma sát của thép và ñất........................................79


Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …………….
vii

5.2.1.4. Xác ñịnh hệ số ma sát f giữa thân cây sắn và băng kẹp.........................80

5.2.2. Trang thiết bị khảo nghiệm..........................................................................81

5.2.3. Phương pháp gia công số liệu .....................................................................81

5.3. Kết quả khảo nghiệm .....................................................................................82

KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ...................................................................................90

1. Kết luận ...............................................................................................................90

2. ðề nghị.................................................................................................................90

TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................92

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …………….

viii


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

a : ðộ ñào sâu của lưỡi ñào (cm);
B : Bề rộng làm việc của lưỡi ñào (cm);
K
0
: Lực cản riêng (N/cm
2
);
n : Số ñiểm ño;
N
ct
: Công suất cần thiết của bộ phận kẹp nhổ;
p: ðộ chặt của ñất;
P: Lực kẹp nhổ cây;
q: ðộ cứng của lò xo;
R: Lực cản của lưỡi ñào;
V: Vận tốc tổng hợp;
V
m
: Vận tốc tiến của máy;
V
d
: Vận tốc của ñai kẹp;
y: ðộ biến dạng của lò xo;
σ: Sai số bình phương trung bình;
φ: Góc ma sát;

β: Góc nghiêng của lưỡi ñào so với phương ngang;
α: Góc nghiêng của bộ phận kẹp nhổ so với phương ngang.









Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …………….
ix


DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1. Tình hình sản xuất sắn ở châu Á (năm 1999) ......................................4

Bảng 1.2. Tình hình sản xuất sắn ở Việt Nam (năm 1999) ..................................6

Bảng 1.3. Sự phân bố theo chiều sâu của rễ sắn với giống KM-94(%) ...............8

Bảng 1.4. ðo ñường kính thân cây (mm) ...............................................................9

Bảng 3.1. Phân loại ñất khô theo lực cản riêng khi cày......................................32

Bảng 3.2. Phân loại ñất ruộng nước theo lực cản riêng khi cày........................32

Bảng 5.1. Vận tốc khảo nghiệm.............................................................................83

Bảng 5.2. Xác ñịnh tỷ lệ hao tổn............................................................................84

Bảng 5.3. Xác ñịnh tỷ lệ củ hư hỏng ....................................................................85

Bảng 5.4. Tổng hợp kết quả khảo nghiệm tính năng làm việc với số truyền II 86

Bảng 5.5. Bảng tổng hợp kết quả ñiều tra thu hoạch bằng tay...........................86















Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …………….
x

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1. Mặt cắt thân cây sắn.............................................................................10

Hình 1.2. Máy ñào sắn ở Malaysia.......................................................................12

Hình 1.3. Máy ñào củ khoai tây KCT- 1,4 ............................................................12

Hình 1.4. Bộ phận nhổ theo phương pháp ñòn bẩy ............................................13

Hình 1.5. Hình ảnh thu hoạch sắn ñơn giản bằng tay........................................13

Hình 1.6. Kẹp nhổ sắn của Trần Thanh Lưu.......................................................14

Hình 3.1. Sơ ñồ phân bố cây sắn...........................................................................20

Hình 3.2. Sơ ñồ phân bố củ....................................................................................20

Hình 3.3. Sơ ñồ cấu trúc và nguyên lý làm việc của máy....................................21

Hình 3.4. Sơ ñồ vị trí kẹp nhổ ................................................................................22

Hình 3.5. Lưỡi ñào phẳng......................................................................................24

Hình 3.6. Cấu tạo lưỡi ñào phân ñoạn..................................................................25

Hình 3.7. Cấu tạo lưỡi ñào lòng máng..................................................................26

Hình 3.8. Bộ phận ñào............................................................................................28

Hình 3.9. Các thông số hình học bộ phận ñào.....................................................30

Hình 3.10. Lực tác dụng lên nêm ..........................................................................33

Hình 3.11. Mô hình tính toán bộ phận kẹp nhổ...................................................34

Hình 3.12. Sơ ñồ ñộng học quá trình kẹp nhổ......................................................35

Hình 3.13. Ảnh hưởng của góc nghiêng tới chiều dài băng kẹp........................36

Hình 3.14. Sơ ñồ xác ñịnh L và α ..........................................................................37

Hình 3.15. Áp lực tác dụng lên thân cây sắn........................................................38

Hình 3.16. Hình ảnh 1 ñoạn xích kẹp và ñai kẹp................................................40

Hình 3.17. Bộ phận xích kẹp nhổ .....................................................................41

Hình 3.18. Kết cấu bộ phận kẹp nhổ.....................................................................44

Hình 3.19. Lực tác dụng lên ñai kẹp nhổ..............................................................45


Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật …………….
xi

Hình 3.20. Mô hình tính toán diện tích ñai ôm....................................................49

Hình 3.21. Diện tích băng ôm trên thân cây.........................................................50

Hình 3.22. Kết cấu bộ phận vít ñiều chỉnh ...........................................................53

Hình 3.23. Sơ ñồ bố trí bộ truyền từ bánh xe .......................................................54

Hình 3.24. Sơ ñồ bố trí bộ truyền từ trục thu công suất ......................................55

Hình 3.25. Sơ ñồ bố trí bộ truyền từ bánh xe ......................................................56

Hình 3.26. Kết cấu khung máy ..............................................................................58

Hình 3.27. Cụm bánh tựa ñồng.............................................................................59

Hình 5.1. Dụng cụ ño ñộ cứng của ñất.................................................................77

Hình 5.2. ðồ thị lực cản vào biến dạng
λ
............................................................78

Hình 5.3. Dụng cụ ño hệ số ma sát giữa ñất và thép............................................80














1

ðẶT VẤN ðỀ

1. Tính cấp thiết của ñề tài
Nông nghiệp nước ta mang ñặc trưng nông nghiệp nhiệt ñới, có nhiều
loại cây trồng có khả năng thích nghi cao như: lúa, ngô, khoai, sắn… trong ñó
cây sắn có vị trí tương ñối quan trọng ñối với nền nông nghiệp.
Ớ nước ta cây sắn ñang ñược trồng trên diện tích khá lớn và có xu
hướng phát triển mạnh. Hiện nay, ngành công nghiệp chế biến tinh bột sắn
ñóng vai trò rất quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Tuy nhiên công ñoạn
thu hoạch sắn chủ yếu là bằng thủ công cho nên năng suất không cao mà thời
vụ thu hoạch ñể sắn cho chất lượng và hàm lượng tinh bột cao lại rất ngắn, vì
vậy không ñủ nguyên liệu cung cấp cho các nhà máy và hàm lượng tinh bột
trong củ sắn lại giảm sút.
Năm 1984 tập thể cán bộ Bộ môn Cơ hợc kỹ thuật Trường ðại học Nông
nghiệp I ñã sản xuất ra máy ðào củ sắn ðS-1, tuy nhiên máy có nhược ñiểm
là máy chưa ñưa ñược củ sắn lên mặt ñất, vẫn tốn nhiều công lao ñộng chân
tay và năng suất không cao không phù hợp với tình hình sản xuất công nghiệp
hiện tại. Ở Congo, Braxin và Malaysia ñã ứng dụng kết cấu máy thu hoạch
khoai tây vào thu hoạch sắn năng suất khá cao, tuy nhiên bộ phận phân ly ñất
theo kiểu sàng rung nên khi thu hoạch củ sắn cũng bị gãy và trầy xước nhiều
ảnh hưởng chất lượng củ sắn nên máy không ñược áp dụng rộng rãi.
Xuất phát từ yêu cầu ñó, ñược sự ñồng ý của Bộ môn Cơ học kỹ thuật
Khoa Cơ – ðiện cùng với sự hướng dẫn của PGS.TS. Lương Văn Vượt chúng
tôi tiến hành thực hiện ñề tài “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo bộ phận ñào và
kẹp nhổ của máy liên hợp ñào củ sắn”.

2


2. ðối tượng nghiên cứu, mục tiêu, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài
- ðối tượng nghiên cứu là các mẫu máy thu hoạch cây có củ và máy thu
hoạch củ sắn liên hợp.
- Mục tiêu là tạo ra mẫu máy thu hoạch củ sắn phù hợp với ñiều kiện sản xuất
ở Việt Nam và ñáp ứng ñược nhu cầu sản xuất công nghiệp hiện tại.
- Ý nghĩa khoa học là ñóng góp thêm một mẫu máy trong sản suất nói chung
và trong sản xuất nông nghiệp nói riêng.
- Ý nghĩa thực tiễn là cơ sở ñể sản xuất ra máy Thu hoạch củ sắn phục vụ sản
xuất, tăng năng suất thu hoạch sắn, nâng cao hiệu quả kinh tế và giải phóng
sức lao ñộng cho con người.
3. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu tổng quan về cây sắn và cơ giới hóa cây sắn;
- Nghiên cứu lựa chọn và xây dựng sơ ñồ nguyên lý làm việc của máy;
- Tính toán thiết máy;
- Chế tạo mẫu máy;
- Khảo nghiệm mẫu máy trong ñiều kiện sản xuất thực tế.

3


CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ CÂY SẮN VÀ CƠ GIỚI HÓA KHÂU
THU HOẠCH SẮN

1.1. Tổng quan về cây sắn
1.1.1. Nguồn gốc và sự phát triển [1]
Theo các nhà khoa học cây sắn có nguồn gốc ở vùng nhiệt ñới của châu
Mỹ La tinh và ñược trồng cách ñây khoảng 5.000 năm. Trung tâm phát sinh
cây sắn ñược giả thiết tại vùng ñông bắc của nước Brazil thuộc lưu vực sông
Amazon, nơi có nhiều chủng loại sắn trồng và hoang dại. Trung tâm phân hóa
phụ có thể tại Mexico và vùng ven biển phía bắc của Nam Mỹ. Bằng chứng
về nguồn gốc sắn trồng là những di tích khảo cổ ở Venezuela niên ñại 2.700
năm trước Công nguyên, di vật thể hiện củ sắn ở cùng ven biển Peru khoảng
2000 năm trước Công nguyên, những lò nướng bánh sắn trong phức hệ
Malabo ở phía Bắc Colombia niên ñại khoảng 1.200 năm trước Công nguyên,
những hạt tinh bột trong phân hóa thạch ñược phát hiện tại Mexico có tuổi từ
năm 900 ñến năm 200 trước Công nguyên.
Cây sắn ñược người Bồ ðào Nha ñưa ñến Congo của châu Phi vào thế
kỷ XVI. Tài liệu nói tới sắn ở vùng này là của Barre và Thevet viết năm 1558.
Ở châu Á, sắn ñược du nhập vào Ấn ðộ khoảng thế kỷ XVII, và Sri Lanka
ñầu thế kỷ XVIII. Sau ñó, sắn ñược trồng ở Trung Quốc, Myanma và các
nước châu Á khác ở cuối thế kỷ XVIII, ñầu thế kỷ XIX . Cây sắn ñựơc du
nhập vào Việt Nam khoảng giữa thế kỷ XVIII. Cho dến nay châu Á là nơi
phát triển mạnh mẽ về trồng sắn.
1.1.2. Vài nét về tình hình trồng sắn trên ghế giới và ở Viêt Nam [1]

1.1.2.1. Tình hình sản xuất sắn trên thế giới
Hiện nay trên thế giới có khoảng trên 100 quốc gia có trồng sắn trong
ñó diện tích trồng sắn nhiều nhất tập trung ở các nước: Nigieria, Brazin,


4


Côngô, Thái Lan, indônêxia. Sản lượng sắn trên Thế Giới hàng năm ñạt
khoảng trên 120 triệu tấn.
Trong khoảng thời gian 30 năm (từ 1950 – 1980) sản xuất sắn trên thế
giới tăng 237%, trong thời gian ñó sản xuất lúa mì tăng 285%, sản xuất lúa
nước tăng 227%, sản xuất ngô tăng 259%.
Bảng 1.1. Tình hình sản xuất sắn ở châu Á (năm 1999)
Tên nước Diện tích(ha) Năng suất(tấn/ha)
Sản lượng (tấn)
Châu Á 3.366.398 13.,6 45.767.700
Brunây 130 11,5 1.500
Campuchia 7.000 9,6 67.500
Trung Quốc 230.065 15,9 3.650.903
Ấn ðộ 250.000 24,0 6.000.000
Indônêxia 1.205.330 12,2 14.728.292
Lào 5.100 13,7 70.000
Malayxia 39.000 10,3 400.000
Manñivơ 9 4,7 42
Mianma 8.000 11,5 92.000
Philippin 210.000 8,5 1.786.710
Srilanca 30.064 8,5 257.153
Thái Lan 1.150.000 14,7 16.930.200
Việt Nam 231.700 7,7 1.783.400

Châu Phi là lục ñịa có diện tích và sản lượng sắn nhiều nhất so với các
châu lục khác. Hiện nay sản lượng sắn ở Châu Phi chiếm 36,9% sản lượng
sắn thế giới. Những năm trước ñây Châu Mỹ Latinh có sản lượng sắn ở vị trí
thứ 2, nhưng gần ñây châu Á ñã vượt lên và chiếm vị trí này, chiếm 36,4%
sản lượng sắn thế giới. Châu Mỹ Latinh chỉ còn chiếm 26,4% sản lượng sắn
thế giới.


5


Năm nước sản xuất sắn nhiều nhất thế giới là: Brazin (trên 25triệu
tấn/năm), Indônêxia (trên 12 triệu tấn/năm), Thái Lan (trên 13 triệu tấn/năm)
India (trên 12 triệu tấn/năm), Nigiêria (trên 10 triệu tấn/năm).
Về diện tích trồng sắn, nhiều nhất là ở Nigiêria (2,7 triệu ha), Côngô (2,2
triệu ha), Brazin, Indônêxia, Thái Lan, Modămbich (mỗi nước khoảng 1,02 – 1,58
triệu ha). Về năng xuất ñạt cao nhất là ở Ấn ðộ (24,0 tấn củ/ha), sau ñó ñến Trung
Quốc (15,0 tấn củ/ha), Thái Lan (14,3 tấn củ/ha), Paragoay (13,9 tấn củ/ha).
Châu Á: Sắn ñược trồng 3.366.398 ha, hàng năm thu sản lượng là
45.767.700 tấn củ tươi.
1.1.2.2. Tình hình sản xuất sắn ở Việt Nam
ðối với Việt Nam, sắn là một loài cây nhập nội ñược ñưa vào trồng vào
cuối thế kỷ XVIII. Hiện nay, ở một số vùng trung du và miền núi, sắn ñược
xem là cây lương thực quan trọng sau lúa, ngô.
Ở nước ta trong 20 năm từ 1960 ñến 1980 sắn ñược sản xuất nhiều. Sau
ñó giảm sút trong các năm từ 1980 ñến 1990. Trong những năm cuối thế kỷ
XX ñầu thế kỷ XXI diện tích trồng sắn ở nước ta ổn ñịnh tương ñối khoảng
220 – 280 nghìn ha.
Năng xuất sắn ở nước ta vào loại thấp của thế giới và có nhiều thay ñổi
ở các vùng trồng sắn trong nước.

Sắn ở vùng ñồng bằng sông Cửu Long cho năng suất cao nhất (9,18
tấn/ha củ tươi) so với các vùng khác trong cả nước. Năng xuất của cả nước
chỉ ñạt 7,97 tấn/ha, chưa bằng 1/3 năng suất của Ấn ðộ (24,0 tấn/ha) và chỉ
bằng 1/2 năng xuất sắn của Trung Quốc (15,6 tấn/ha).
Vùng ðông Bắc là vùng có sản lượng sắn cao nhất. Vùng ðồng Bằng
Sông Cửu Long có năng xuất sắn cao nhất so với các vùng khác trong cả
nước, nhưng năng xuất sắn vẫn ở vào loại thấp so với thế giới.



6


Bảng 1.2. Tình hình sản xuất sắn ở Việt Nam (năm 1999)
Vùng trồng
Diện tích
(1000 ha)
Năng
suất
(tấn/ha)
Sản lượng
(1000 tấn)
ðồng bằng sông Hồng 5,6 87,57 48,0
Vùng ðông Bắc 48,3 8,69 419,7
Vùng Tây Bắc 33,8 8,69 240
Vùng Bắc Trung Bộ 35,9 6,18 221,7
Duyên hải Miền Trung 40,4 7,30 294,9
Vùng Tây Nguyên 32,3 8,61 278,2
Vùng ðông Nam Bộ 21,3 8,19 219,9
ðồng bằng sông Cửu Long 9,2 9,18 84,5

Cả nước 226,8 7,97 1.806,9
Ở các tỉnh phía Bắc và miền Trung nước ta sắn ñược dùng chủ yếu làm
lương thực. Những năm gần ñây ở một số vùng sắn ñược xem là loại lương
thực quan trọng, nhưng những năm gần ñây, sản xuất lúa ở nước ta phát triển
tốt, lượng lúa gạo sản xuất ngày một nhiều hơn, cho nên vai trò làm cây lương
thực của cây sắn giảm dần, nhiều nơi diện tích trồng sắn bị thu hẹp. Ở các tỉnh
phía Nam và Nam Trung Bộ, sắn hiện nay hầu như không còn là cây lương
thực mà trở thành cây cung cấp nguyên liệu cho ngành công nghiệp chế biến.
Hiện nay các sản phẩm chế biến từ sắn như tinh bột, bột ngọt, tipiôca…ðã
cung cấp cho thị trường trong nước và một phần xuất khẩu ra thị trường thế
giới, một khối lượng sản phẩm sắn ñã ñược cung cấp cho các nhà máy chế
biến thức ăn gia súc.
Trong những năm tới cùng với vai trò của các sản phẩm từ sắn ñược
nâng lên, công nghiệp chế biến sắn phát triển, cây sắn trở thành loại cây công
nghiệp có nhiều tiềm năng phát triển ở nước ta.


7


Theo quy hoạch phát triển ngành công nghiệp, từ nay cho ñến năm 2010,
sản lượng sắn bình quân hàng năm ñạt 2,5 – 3,0 triệu tấn. Trong ñó sản lượng
hàng hoá khoảng 1,2 – 1,5 triệu tấn. Có khoảng 30 – 50 nghìn tấn sắn lát xuất
khẩu sang EU, số còn lại ñưa vào chế biến ñể cung cấp nhu cầu trong nước với
dạng sản phẩm chủ yếu là: tinh bột, mạch nha ñường glucô, bột ngọt… Cây sắn
ñang có nhiều triển vọng phát triển ở nước ta vì những lý do và ñiều kiện sau ñây:
+ Vai trò của cây sắn dã ñược chuyển ñổi từ cây lương thực thành một
loại cây công nghiệp. Nhu cầu trong nước và trên thế giới về các sản phẩm
chế biến từ sắn ñang ngày càng tăng lên.
+ Sắn là loại cây trồng trên các loại ñất nghèo mà lại có khả năng cho

năng suất cao. Yêu cầu ñầu tư sản xuất không lớn.
+ Công nghệ trồng, chăm sóc và thu hoạch ngày càng chú trọng và
ñược hoàn thiện, giống ngày càng ñược cải thiện..
+ Những thành tựu trong việc nghiên cứu sử dụng các bộ phận của cây
sắn: từ củ sắn ñến lá, thân, cành cây ñang mở ra nhiều triển vọng mới. Tinh bột
và các sản phẩm chế biến từ sắn ñang ngày càng có nhu cầu cao trên thị trường.
+ Các sản phẩm từ sắn có tính cạnh tranh cao vì giá thành hạ, vì những
tính năng mà các sản phẩm khác cùng loại không có ñược.
+ Việt Nam ñang có nhiều tiềm năng ñất ñai ñể phát triển cây sắn.
Cùng với chủ trương chuyển dịch cơ cấu cây trồng, ña dạng hoá sản xuất
nông nghiệp, ở nhiều vùng ñất ñai, nhất là những vùng ñồi núi trung du và
miền núi, cây sắn với những tiến bộ KHCN mới trở thành loại cây có những
ưu thế mà các loài cây khác không có ñược.
1.1.3. Các ñặc ñiểm hình thái và giải phẫu cây sắn [1]
1.1.3.1. Rễ sắn (củ sắn)
Khi sắn ñược trồng bằng hom, rễ sắn phát sinh ra từ các mắt ñốt, các
mô sẹo của hom.


8


Nếu sắn trồng bằng hạt thì hình thành một rễ cọc cắm thẳng xuống ñất
và hình thành nhiều rễ phụ. Các rễ phụ lúc ñầu phát triển theo chiều ngang, sau
ñó cũng ñâm thẳng xuống ñất. Rễ cọc và rễ phụ có thể phát triển thành củ.
Rễ sắn mọc từ hom, lúc ñầu cũng phát triển theo chiều ngang, về sau
cắm thẳng xuống dưới. Các nhà khoa học ñã nhận xét thấy, sau 7 tháng rễ sắn
có thể phát triển ñến ñộ sâu 0,9m và sau 12 tháng rễ ăn sâu ñến 1,4m. Những
rễ tập trung trong ñiều kiện thuận lợi, các thượng tầng hoạt ñộng mạnh và
phát triển lên thành củ sắn. Các rễ phát triển từ các mô phân sinh thường ñược

tập trung nhiều chất dinh dưỡng, nên phần lớn những dễ này dễ dàng phát
triển thành rễ củ. Các rễ con từ các mắt hom dưới mặt ñất, cũng có thể phát
triển thành củ, nhưng thường rất ít.
Bảng 1.3. Sự phân bố theo chiều sâu của rễ sắn với giống KM-94(%)
Rễ hút dinh dưỡng (rễ con) Rễ dự trữ dinh dưỡng (củ sắn)
Chiều sâu
trong ñất
Lúc 7 tháng Lúc 12 tháng
Lúc 7 tháng Lúc 12 tháng
0 – 3cm 98,4 99,8 67,2 39,4
30 – 90cm 1,6 0,2 32,7 43,2
90 – 160cm - - - 17,4
Cộng 100% 100% 100% 100%
Củ sắn phát triển dần và phần lớn nằm song song với mặt ñất. Một số ít
củ có thể ít nhiều cắm nghiêng xuống ñất. Những rễ không thành củ vẫn giữ
chức năng chủ yếu là hút dinh dưỡng và nước. Các rễ này thường phát triển
ăn sâu xuống ñất, rất ít phát triển theo chiều ngang như rễ củ. Củ sắn có dạng
hình thoi hoặc hơi dài. Cũng có loại củ sắn ngắn. ðặc ñiểm này phụ thuộc vào
giống. Chiều dài củ sắn còn tùy thuộc vào tình trạng canh tác. Chiều dài của
củ sắn cho thể thay ñổi rất nhiều từ 0,3 – 2m.




9


1.1.3.2. Thân cây sắn
Cây sắn có thân gỗ mảnh khảnh. ðường kính phụ thuộc vào giống, ñiều
kiện ñất ñai, khí hậu và kỹ thuật trồng trọt, thường ñường kính trung bình từ

25-32mm.
Thân cây sắn có chiều cao từ 2-6m. tùy thuộc vào ñặc ñiểm của giống
mà thân có thể phân cành hoặc không phân cành. Thân cây sắn mọc ñứng từ
ñất lên, nhưng do ñiều kiện khí hậu nó có thể mọc ngiêng từ 90
o
– 60
o
so với
mặt ñất (do hướng gió hoặc ánh nắng mặt trời). một số giống sắn có phân
nhánh ở chiều cao 1/3 hay 2/3 thân cây. Thân và cành phân thành nhiều
lóng. Lóng của thân dài 1 - 4cm, lóng của cành dài từ 1,7 - 7cm.
Bảng 1.4. ðo ñường kính thân cây (mm)
STT Gốc Cách gốc 25 cm Giữa Ngọn
1 23 24 21 19
2 27 26.5 22 18
3 28 26 24 20
4 30 24 21 15
5 26 25 23 20
Cấu tạo thân cây sắn gồm các phần sau:
- Lớp vỏ ngoài là một lớp biểu bì mỏng, có màu sắc khác nhau;
- Tầng nhu mô vỏ gồm những tế bào khá lớn. ðó là mô mềm của vỏ thân cây
sắn;
- Tầng libe gồm các tế bào nhỏ và mỏng;
- Tầng sinh gỗ;
- Lõi rỗng ở phần giữa thân.


10

Hình 1.1. Mặt cắt thân cây sắn
1.1.4. Các giống sắn [1]
Hiện nay trên thế giới có rất nhiều giống sắn ñược trồng. Mỗi nước,
mỗi vùng có nhiều giống sắn khác nhau. Trong ñề tài này chúng tôi chỉ nêu
một vài giống sắn ñược trồng phổ biến ở Việt Nam hiện nay.
Giống KM-60 ñược nhập từ CIAT (Thái Lan). Giống sắn này có năng
suất củ tươi ở phía nam là 27,5 tấn/ha. Ở các tỉnh phía Bắc là 22,3-35 tấn/ha
Giống sắn KM-94 (MKUC 28 - 77 - 3) ñược nhập từ CIAT. Giống sắn
này có năng suất là 25 - 43 tấn/ha.
Giống sắn KM-95 (ORM 33 - 17 - 15), ñược chọn từ trong nguồn gen
25000 dòng tại Trung tâm nghiên cứu Hưng Lộc (ðồng Nai). Năng suất củ
tươi là 40 tấn/ha.
Giống KM-98-1. ðược bộ Nông nghiệp và PTNT công nhận là giống
mới năm 1999. Giống bắt ñầu ñược mở rộng sản xuất trong cả nước.
Giống SM 937-26. ðược nhập từ CIAT. Năng suất ñạt 40,5 tấn/ha.
Ngoài ra còn một số giống khác như HL - 24, KM 95-3, Mỳ xu, Mỳ
gòn, Ba trắng….


11


1.2. Cơ khí hóa khâu thu hoạch sắn trên thế giới và Việt Nam [30]
1.2.1. Cơ khí hóa khâu thu hoạch sắn trên thế giới
Trước ñây, do cây sắn dễ thích nghi ñiều kiện sống, chủ yếu làm lương
thực ñể chống ñói, khu vực trồng sắn lại nằm phân tán ở các vùng trung du
miền núi, giao thông không thuận tiện, giống sắn ñịa phương có năng suất
thấp, hàm lượng tinh bột thấp, sản xuất kém hiệu quả nên nhiều nhà khoa học
về nông học và kinh tế ít quan tâm… Do vậy cơ giới hóa khâu canh tác và thu

hoạch sắn chưa có ñiều kiện phát triển.
Hiện nay, nhu cầu tinh bột sắn làm nguyên liệu cho công nghiệp ngày
càng tăng (năm 2006, lượng tiêu thu tinh bột sắn trên thế giới ñạt 5,9 triệu
tấn), nhiều giống sắn có năng suất, hàm lượng tinh bột cao, chịu thâm canh ñã
ñược nghiên cứu và ñược ñưa vào sản xuất. Nhiều nhà máy chế biến tinh bột
sắn ñã ñược xây dựng, yêu cầu có nguồn nguyên liệu tập trung, ổn ñịnh và
cung cấp ñều ñặn cho nhà máy hoạt ñộng quanh năm. Tầm quan trọng của cây
sắn trong sản xuất Nông nghiệp ñược nâng lên một tầm cao mới, cùng với sự
phát triển bùng nổ của khoa học công nghệ, việc nghiên cứu khâu cơ giới hóa
cây sắn trên thế giới ngày càng ñược chú trọng.
Những nước ñã áp dụng cơ giới cây sắn như Malaysia, Braxin, Thái
Lan… ñã cho thấy kết quả kinh tế rõ rệt
Khâu thu hoạch sắn bao gồm các công ñoạn như cắt thân cây, băm nhỏ
rải trên mặt ñồng, ñào nhổ củ gom thành ñống và vận chuyển về nơi bảo quản
chế biến.
Việc ñào và nhổ củ sắn là khâu nặng nhọc, tốn nhiều công sức lao ñộng.
Từ những năm 1960, Khoa cơ khí nông nghiệp, Trường ðại Học Công nghệ
Kwame Nkrumah ở ðức ñã nghiên cứu máy ñào sắn ứng dụng ở Ghana.
Ở Malaysia ñã chế tạo ra máy thu hoạch sắn kiểu sàng lắc, máy gồm có
bộ phận ñào và bộ phận phân ly củ kiểu sàng lắc.


12



Hình 1.2. Máy ñào sắn ở Malaysia
Ở Congo và ở Braxin ñã ứng dụng kết cấu của máy thu hoạch khoai tây
ñể thu hoạch sắn. Tuy nhiên do ñặc ñiểm củ sắn khác củ khoai tây nên khi thu
hoạch củ sắn cũng bị gãy và trầy xước nhiều ảnh hưởng chất lượng củ sắn nên

máy không ñược áp dụng rộng rãi.

Hình 1.3. Máy ñào củ khoai tây KCT- 1,4


13


1.2.2. Cơ khí hóa khâu thu hoạch sắn ở Việt Nam
Ở Việt Nam do ñiều kiện kinh tế cũng như khoa học kỹ thuật chưa phát
triển nên thu hoạch sắn vẫn chủ yếu dùng thủ công hoặc bán thủ công.
1. Bộ phận nhổ theo nguyên tắc ñòn bẩy.
ðây là phương pháp thu hoạch sắn thủ công nhất, ñược sử dụng rộng rãi
ở các vùng ñồi núi, vùng sâu xa, nơi mà trồng sắn chỉ là ñáp ứng nhu cầu
lương thực cần thiêt.

Hình 1.4. Bộ phận nhổ theo phương pháp ñòn bẩy
Với phương pháp này ñơn giản, dễ thực hiện nhưng năng suất thì rất thấp
và tốn nhiều chi phí lao ñộng.

Hình 1.5. Hình ảnh thu hoạch sắn ñơn giản bằng tay