Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đến chi phí năng lượng riêng và chất lượng sản phẩm của máy thái cỏ làm thức ăn cho bò

Bộ giáo dục và đào tạo
Trờng đại học nông nghiệp I hà nội
---------

---------

Cao Đăng Đáng

Nghiên cứu ảNH HƯởng của MộT Số thông số
đến chi phí năng lNG riêng và chất lợng sản
phẩm của máy tháI cỏ làm thức ăn cho bò

luận văn thạc sĩ khoa học kĩ thuật
Chuyên ngành: Kĩ thuật Máy & Thiết bị

CGH Nông Lâm nghiệp
: 60.52.14

M số

Ngời hớng dẫn: TS. Trần nh khuyên

Hà nội - 2006

lời cam ®oan
1


Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn
này là trung thực và cha hề đợc sử dụng để bảo vệ một học vị nào.
Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này

đà đợc cám ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn này đà đợc chỉ rõ
nguồn gốc.
Nếu sai tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.

Cao Đăng Đáng

2


Lời cám ơn
Sau thời gian học tập tại trờng và thực hiện đề tài Nghiên cứu ảnh
hởng của một số thông số đến chi phí năng lợng riêng và chất lợng sản
phẩm của máy thái cỏ làm thức ăn cho bò đến nay đà hoàn thành dới sự
hớng dẫn tận tình của Thầy giáo T.S Trần Nh Khuyên và các thầy cô giáo
Khoa cơ điện, Khoa sau đại học Trờng đại học Nông nghiệp I - Hà nội và
phòng nghiên cứu CGH Chăn nuôi - Viện Cơ điện Nông nghiệp & Công nghệ
STH cùng với sự nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ bạn bè.
Tôi xin chân thành cám ơn Thầy giáo T.S Trần Nh Khuyên đà giúp đỡ
và hớng dẫn tôi, sự giúp đỡ của các thầy cô và đơn vị nơi tôi công tác cùng
toàn thể bạn bè đà tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành luận văn này.
Song vì thời gian có hạn và kinh nghiệm thực tế của bản thân còn hạn chế nên
đề tài không thể tránh khỏi những sai sót, tôi rất mong đợc sự góp ý của các
thầy, cô giáo và các bạn để đề tài đợc hoàn thiện hơn.

Cao Đăng Đáng

3


Bảng ký hiệu

a chiều cao họng thái.
b chiều rộng họng thái.
l chiều dài đoạn thái.
Nr chi phí điện năng riêng.
- độ đồng đều đoạn thái.
- độ không đồng đều đoạn thái.
P lực cắt.
S - độ dịch chuyển của lỡi dao.
q - áp suất cắt thái riêng.
Pt - lực cản cắt.
góc cắt thái.
góc đặt dao.
góc mài dao.
khe hở lỡi dao và tấm kê
n số vòng quay.
v- vËn tèc.
vt- vËn tèc tiÕp tuyÕn.
vn – vËn tèc pháp tuyến
góc trợt.
hệ số trợt.
F lùc ma s¸t.
φ' – gãc ma s¸t.
f’ – hƯ sè ma sát.
góc kẹp.
W - độ ẩm
R bán kính.
Mct mô men cắt thái.
Ar công cắt thái.
- vận tốc góc.
H chiều cao phun.

Q năng suất máy.
trọng lợng riêng.
N Công suất.

4


mục lục
lời cam đoan ......i
Lời cám ơn........ii
Bảng ký hiệu.........iii
Mục lục............iv
Danh Mục các hình.............vi
Danh Mục bảng biểu..............vii
Lời mở đầu........1
Chơng 1: tổng quan nghiên cứu về máy tháI cỏ
1.1. ý nghĩa của việc thái cỏ làm thức ăn cho bò.......................................3
1.2. Đặc điểm của một số loại cỏ làm thức ăn cho bò ở nớc ta ..........................5
1.3. Tình hình nghiên cứu áp dụng máy thái cỏ trong và ngoài nớc.....................6
1.3.1. Tình hình nghiên cứu áp dụng máy thái cỏ trên thế giới...........................6
1.3.2. Tình hình nghiên cứu áp dụng máy thái cỏ ở việt nam............................11
Chơng 2: đối tợng và phơng pháp nghiên cứu
2.1. Đối tợng nghiên cứu.....................................................................................16
2.2. Phơng pháp nghiên cứu thực nghiệm...........................................................18
2.2.1. Phơng pháp nghiên cứu đơn yếu tố .......................................................19
2.2.2. Phơng pháp nghiên cứu đa yếu tố..........................................................19
2.2.3. Phơng pháp nghiên cứu tối u tổng quát...............................................24
2.3. Phơng pháp xác định các thông số ra...................................................26
2.2.1. Phơng pháp xác định chi phí năng lợng riêng......................................26
2.3.2. Phơng pháp xác định chất lợng của sản phẩm .....................................26

2.3.3. Phơng pháp xác định áp suất riêng, góc trợt, góc ma sát.....................27
2.4. Phơng pháp xử lý và gia công số liệu thực nghiệm .....................................28
Chơng 3: cơ sở lý thuyết quá trình cắt thái
3.1. Cơ sở vật lý của quá trình cắt thái .................................................................29
3.2. Các yếu tố ảnh hởng đến quá trình cắt thái bằng lỡi dao...........................30
3.2.1. áp suất cắt thái riêng ...........................................................................30
3.2.2. Các yếu tố ảnh hởng chính của dao........................................................31

5


3.2.3. Điều kiện trợt của lỡi dao trên vật thái ................................................33
3.2.4. Điều kiện kẹp vật thái giữa lỡi dao và tấm kê .......................................35
3.2.5. Độ bền và chất lợng của vật thái ...38
Chơng 4: cơ sở lý thuyết tính toán máy thái cỏ tc.5,0
4.1. Thiết kế sơ đồ dao thái..........................................................................39
4.1.1. Yêu cầu cơ bản đối với một sơ đồ dao thái ............................................39
4.1.2. Sơ đồ và kích thớc cơ bản của dao thái .................................................39
4.1.3. Phân tích tính toán sơ đồ dao thái ...........................................................40
4.1.4. Năng lợng cắt thái và công cắt thái riêng...............................................45
4.1.5. Động lực học máy thái.................................................................50
4.2. Tính toán và lựa chọn các thông số thiết kế chính của máy thái ..................53
4.2.1. Năng suất lý thuyết .................................................................................53
4.2.2. Số vòng quay của đĩa dao .......................................................................53
chơng 5: kết quả nghiên cứu thực nghiệm
5.1. vật liệu và dụng cụ thí nghiệm......................................................................55
5.1.1. Vật liệu và điều kiƯn thÝ nghiƯm .............................................................55
5.1.2. Dơng cơ thÝ nghiƯm..................................................................................55
5.2. KÕt qu¶ nghiên cứu thực nghiệm đơn yếu tố.................................................55
5.2.1. ảnh hởng của u tè x1 .........................................................................55

5.2.2. ¶nh h−ëng cđa u tè x2 ........................................................................59
5.2.3. ¶nh h−ëng cđa u tè x3 .........................................................................63
5.3. KÕt qu¶ nghiên cứu thực nghiệm đa yếu tố...................................................67
5.4. Kết quả nghiên cứu tối u tổng quát.............................................................71
kết luận và kiến nghị .............................................................................73
Tài liƯu tham kh¶o....................................................................................74

6


Danh Mục các hình
Hình 1.1 máy thái PCB 3,5...................................................................................7
Hình 1.2 máy thái KNK 1,4..................................................................................8
Hình 1.3 liên hợp máy cắt thái KY 1,8.............................................................9
Hình 1.4 máy thái PCC 6,0.................................................................................10
Hình 1.5 máy thái trống Hà Nam .......................................................................12
Hình 1.6 máy thái trống Nam Hồng....................................................................12
Hình 1.7 máy thái đĩa VINODAN.......................................................................13
Hình 2.1 sơ đồ nguyên lý cấu tạo máy thái CT.5.................................................16
Hình 2.2 đồ thị hàm Yj.........................................................................................25
Hình 2.3 dụng cụ đo lực cắt riêng.........................................................................27
Hình 2.4 dụng cụ đo góc cẳt trợt.........................................................................28
Hình 3.1 tác dụng cắt thái của lỡi dao.............. ..................................................29
Hình 3.2 đồ thị phụ thuộc lực cắt R vào độ dịch chuyển S...................................29
Hình 3.3 cạnh sắc lỡi dao....................................................................................31
Hình 3.4 góc cắt thái ............................................................................................31
Hình 3.5 đồ thị phụ thuộc của lực cắt với độ sâu thái...........................................32
Hình 3.6 đồ thị phụ thuộc của áp suất cắt thái riêng với vận tốc ..........................32
Hình 3.7 vận tốc điểm M trên cạnh sắc lỡi dao...................................................33
Hình 3.8 phân tích lựctác động giữa lỡi dao và vật thái......................................34

Hình 3.9 đồ thị phụ thuộc của với N..................................................................36
Hình 3.10 góc kẹp và điều kiện kẹp......................................................................36
Hình 3.11 đồ thị phụ thuộc của áp suất cắt thái và độ ẩm.....................................38
Hình 4.1 sơ đồ kích thớc cơ bản của dao thái......................................................39
Hình 4.2 sơ đồ tính toán dao thái...........................................................................41
Hình 4.3 tính độ dài đoạn lỡi dao tham gia cắt thái.............................................42
Hình 4.4 sơ đồ tính năng lợng cắt thái.................................................................46
Hình 4.7 đồ thị thực nghiệm biểu diễn mối quan hệ q và ....................................48
Hình 4.8 đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa fvà tg .............................................48
Hình 4.9 đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa Ar và ................................................49
Hình 4.10 đồ thị mômen cắt thái............................................................................52
Hình 5.1 đồ thị biểu diễn ảnh hởng cđa sè vßng quay..........................................59

7


Hình 5.2 đồ thị biểu diễn sự ảnh hởng của lớp bề dày vật thái.............................63
Hình 5.3 đồ thị biểu diễn ¶nh h−ëng cđa tèc ®é cÊp liƯu........................................67

Danh Mơc b¶ng biĨu
B¶ng 1.1 đặc tính kỹ thuật của một số loại máy thái..............................................13
Bảng 3.1 các thông số cơ bản tính toán thiết bị.......................................................38
Bảng 4.1 kết quả tính toán các thông số của sơ đồ dao thái....................................45
Bảng 4.2 công cắt thái riêng....................................................................................48
Bảng 4.3 mômen cắt thái.........................................................................................50
Bảng 5.1.a ảnh hởng của x1 tới Y1........................................................................56
Bảng 5.1.b ¶nh h−ëng cđa x1 tíi Y2.........................................................................57
B¶ng 5.2.a ¶nh h−ëng cđa x2 tíi Y1........................................................................60
B¶ng 5.2.b ¶nh h−ëng cđa x2 tíi Y2.........................................................................61
B¶ng 5.3.a ¶nh h−ëng cđa x3 tíi Y1.........................................................................64

B¶ng 5.3.b ¶nh hởng của x3 tới Y2.........................................................................65
Bảng 5.4 mức biến thiên và khoảng biến thiên của các yếu tố.................................68
Bảng 5.5 các hệ sè håi quy cã nghÜa.........................................................................69
B¶ng 5.6 kiĨm tra tÝnh thÝch ứng của mô hình toán .................................................69
Bảng 5.7 giá trị tối u của các yếu tố .......................................................................70
Bảng 5.8 các hệ số håi quy d¹ng thùc ......................................................................71

8


I. Lời mở đầu

* Thực hiện chủ chơng của Đảng và Nhà nớc về Công nghiệp hoá - Hiện
đại hoá Nông nghiệp Nông thôn, các địa phơng tiến hành chuyển dịch cơ cấu cây
trồng vật nuôi, áp dụng những tiến bộ Khoa học kỹ thuật nhằm nâng cao hiệu quả
sản xuất nông nghiệp, mà ngành chăn nuôi đóng một vai trò hết sức quan trọng.
Chính vì vậy hệ thống các trại chăn nuôi đà hình thành và phát triển nhanh
trên diện rộng, với qui mô ngày càng lớn, trong đó có chăn nuôi bò thịt và bò
sữa. Hàng ngàn trang trại chăn nuôi với số lợng 30 - 2000 con bò thịt, sữa đÃ
đợc hình thành đà tạo ra những khu vực chăn nuôi quy mô công nghiệp, đa
tổng số lợng đàn bò trong cả nớc lên trên 4.500.000 con. Song tình trạng
thiếu thức ăn ở các địa phơng vốn cha đợc giải quyết, nay càng trở nên bức
bách hơn, nhất là thức ăn xanh thô cho mùa trái vụ.
Việc đa cơ giới vào phục vụ chế biến thức ăn chăn nuôi và các khâu
chăm sóc vật nuôi là điều kiện tiên quyết để nâng cao năng suất, chất lợng
sản phẩm và hiệu quả chăn nuôi. Thức ăn chính của bò sử dụng chủ yếu là loại
thức ăn thô xanh và một lợng thức ăn tổng hợp khác. Loại thô xanh chủ yếu
là các loại cỏ trồng, cỏ mọc tự nhiên, hay các loại phế phụ phẩm nông nghiệp
(thân cây ngô, lạc, đỗ, rơm).
Do kích thớc và đặc tính cơ lý, các loại nguyên liệu này cần phải đợc chế

biến thì bò mới ăn đợc hết không gây lÃng phí thức ăn, và chế biến thức ăn ủ chua
đạt chất lợng cần thiết. Việc cắt thái các loại nguyên liệu này khó khăn và nặng
nhọc, lao động thủ công không đáp ứng đợc năng suất và chất lợng. Để kịp thời
phục vụ cho việc sơ chế thức ăn thô xanh và chế biến thức ăn ủ chua của các cơ sở,
trang trại chăn nuôi đang phát triển mạnh cần tạo ra mẫu thiết bị thái đáp ứng
các yêu cầu năng suất, chất lợng là rất cần thiết.
Đợc sự đồng ý của Ban chủ nhiệm Khoa Cơ điện - Bộ môn máy NN Trờng ĐHNN I, dới sự hớng dẫn của Thày giáo TS. Trần Nh Khuyên, đề
tài:Nghiên cứu ảnh hởng của một số thông số đến chi phí năng lợng riêng
và chất lợng sản phẩm của máy thái cỏ TC- 5,0 làm thức ăn cho bò.

9


* Mục tiêu nghiên cứu của đề tài: Nghiên cứu cơ sở khoa học xác định
một số thông số về cấu tạo, chế độ làm việc của máy thái TC-5,0 nhằm nâng
cao chất lợng sản phẩm thái và giảm chi phí điện năng riêng cho quá trình
cắt thái.
* Nhiệm vụ nghiên cứu: Để thực hiện mục tiêu nêu trên, nhiệm vụ
nghiên cứu của đề tài bao gồm:
- Nghiên cứu đặc điểm cơ lý tính của cỏ làm thức ăn cho bò;
- Tìm hiểu cơ sở lý thuyết của quá trình cắt thái băng lới dao;
- Nghiên cứu thực nghiệm xác định ảnh hởng của một số thông số
đến chất lợng sản phẩm thái, và chi phí năng lợng riêng;
- Xác định giá trị tối u của các thông số làm cơ sở cho việc thiết
kế và chế tạo máy;
- Chế tạo và ứng dụng máy trong điều kiện sản xuất.

10

Chơng 1
tổng quan nghiên cứu
1.1. ý nghĩa của việc thái cỏ làm thức ăn cho bò

Thái rau cỏ thành những phần tử có kích thớc nhỏ hơn là công đoạn
rất cần thiết để chế biến thức ăn cho bò. Để phát triển quy mô sản xuất lớn ở
các trang trại trong nớc, thì phải cần một lợng thức ăn lớn. Mà việc cung
cấp một lợng thức ăn lớn nh vậy không thể tiến hành bằng lao động thủ
công đợc. Nên yêu cầu đặt ra là phải áp dụng các biện pháp cơ giới vào thay
thế lao động thủ công đem lại hiệu quả kinh tế. Vì vậy đòi hỏi phải tính toán
thiết kế các loại máy thái phù hợp với điều kiện sản xuất ở trong nớc.
Quá trình cắt thái là quá trình chia nhỏ kích thớc của rau cỏ tạo điều
kiện thuận lợi cho quá trình tiêu hoá của đàn bò, giúp tiêu hoá thức ăn dễ dàng
hơn. Đồng thời thức ăn thô đợc băm thái so với cách cho ăn cả cây sẽ tốt hơn
rất nhiều vì tận dụng đợc nguồn nguyên liệu bao gồm cả phần thân non lẫn
gốc già và cứng không gây lÃng phí thức ăn. Việc cắt thái cỏ thành những
đoạn nhỏ còn tạo điều kiện rất thuận lợi cho quá trình chế biến tiếp theo nh
làm héo, phơi khô hoặc ủ chua...
Đối với đàn bò thì nguồn thức ăn thô xanh là chủ yếu, nó chiếm tới 8095% khẩu phần ăn hàng ngày.[2],[18] Nhng lợng thức ăn thô xanh ở nớc ta
lại tổ chức sản xuất có mùa vụ (vào mùa hè, mùa thu ở phía Bắc và ở mùa ma
ở phía Nam), nên việc tổ chức chăn nuôi tập trung quy mô công nghiệp, cần
phải giải quyết tốt đợc vấn đề dự trữ thức ăn cho đàn bò vào mùa trái vụ. Đây
là một yếu tố quyết định đến sự tồn tại và phát triển của đàn bò. Với mỗi con
bò thì trung bình một ngày cần khoảng 25 kg thức ăn thô xanh, nh vậy với
một cơ sở nuôi bò khoảng 100 con thì cần đến hàng nghìn tấn thức ăn hàng
năm. Vấn đề chế biến thức ăn quy mô lớn thì việc cơ giới hoá càng trở nên cần
thiết hơn ở các cơ sở chăn nuôi bò theo quy mô công nghiệp hiện nay. Qúa
trình thái nhỏ rau cỏ tơi chỉ là một công đoạn trong quy trình chế biến thứcăn
thô- xanh dự trữ cho đàn bò. Mặc dù vậy nó là một công đoạn không thể thiếu
đợc trong các cơ sở chăn nuôi bò theo quy mô công nghiệp.

11


* Sơ đồ công nghệ chế biến thức ăn cho bò[18],[19]:
Nguyên liệu cỏ

Cắt cây

Gom thành đống

Phối trộn

Thái nhỏ

Vận chuyển
vào bể

Làm thức ăn
xanh

Nén chặt

Bao phủ
yếm khí

Thức ăn ủ
chua dự trữ

12

Làm khô

Thức ăn khô
dự trữ


1.2. Đặc điểm một số loại cỏ làm thức ăn cho bò ở nớc ta[2,4,12]

- Cỏ tranh: Có mặt ở hầu khắp các nớc vùng nhiệt đới. ở Việt nam loại
cỏ này phát triển ở khắp các vùng trong cả nớc. Đây là loại cỏ phát triển rất
mạnh, thân mỏng, lá nh lá lúa. Sau khi đốt thì cỏ tranh non mọc lên đợc
dùng làm thức ăn cho gia súc.
- Cỏ mật: Có chừng 60 loại khác nhau, đợc trồng rộng trên khắp các lục
địa: châu Phi, châu Mỹ, châu óc. ë miỊn B¾c n−íc ta cá mËt bao gåm nhiều
loại khác nhau, loại mọc bằng thân, loại mọc lại thành cụm, cao gần 1m, màu
xanh thẩm, lá mềm, phẳng, trồng nhiều ở vùng Hng Yên và Hải Phòng.
Trung bình một sào Bắc bộ hàng tháng có thể thu hoạch đợc khoảng 450 kg.
- Cỏ Xu - Đăng: Có nguồn gốc ở châu Phi (phát triển mạnh dọc theo bờ
sông Nin), sau đó lan rộng ra châu Âu, châu Mỹ . Loại cỏ này đợc đa vào
nớc ta từ những năm 1956, có mặt đầu tiên ở vùng đồng bằng Nam bộ sau đó
mới phát triển ra các vùng khác và hiện nay đợc phát triển mạnh ở các nông
trờng quốc doanh. Cỏ phát triển mạnh, khi thu hoạch cây cỏ có chiều cao
khoảng 2 - 3m thân cứng. Mỗi năm thu hoạch đợc từ 3 - 4 lần sản lợng
trung bình 45 tấn/ha.
- Cỏ voi: Nguồn gốc từ châu Phi và sau đó lan khắp Bắc Phi và Nam Phi.
ở nớc ta cỏ voi đợc trồng đầu tiên ở Huế sau đó chuyển ra trồng ở các tỉnh
phía bắc Thanh Hoá, Ninh Bình. và hiện nay đợc phát triển rộng khắp các
trang trại chăn nuôi gia súc trên cả nớc. Thân cây cao từ 2,5 - 3m, đờng
kính 20 - 30 mm, ruột rỗng gồm nhiều đốt, các đốt gần gốc có rễ nh mía, rất
cứng. Trung bình một năm có thể thu hoạch 9 - 10 lợt, năng suất trung bình

mỗi lần cắt đạt khoảng 12 - 15 tấn/ha.
- Cây mía: Có mặt hầu hết mọi miền trên nớc ta, thân cây to, có nhiều
đốt, mềm, có chứa hàm lợng đờng khá cao, là mía dẹt đợc dùng làm thức
ăn cho gia súc. Trồng một lần có thể sử dụng nhiều năm, song năng suất thu
hoạch không cao và mỗi năm có thể thu hoạch đợc từ 4 - 5 lần. Năng suất
trung bình khoảng 30 tấn/ha.

13


Theo nghiên cứu của các Nhà khoa học Viện Chăn nuôi quốc gia [18]
đa ra thành phần hoá học và giá trị dinh dỡng của một số loại thức ăn thô
cho bò nh sau:
Bảng 1: Thành phần hoá học và giá trị dinh dỡng một số loại thức ăn cho gia súc
Loại
Thức
ăn
Cỏ mật

Vật
chất
khô
(%)
18,2

Cỏ voi tơi

15,8

14,4

7,8

56,0

1977

Cỏ voi ủ

24,1

6,6

-

45,0

2073

Thân ngô tơi

14,0

12,0

2,7

54,0

2420

Ngọn mía

21,5

3,3

8,9

35,7

1942

Rơm

93,4

4,9

2,5

44,4

1532

Protin
(%)
11,1

(%) Trong vật chất khô

Đờng
Tỷ lệ tiêu hoá chất
tan
hữu cơ (DOM)
(%)
(%)
47,2

Năng lợng
trao đổi (ME)
(Kcal/Kg)
1787

Kết quả trên cho thấy cỏ voi là một loại thức ăn thô cung cấp thành phần
dinh dỡng cho gia súc trên một đơn vị sản phẩm thức ăn tơng đối cao so với
các loại khác. Chính vì vậy hiện nay hầu hết các trang trại chăn nuôi bò thì
nguồn thức ăn thô xanh chính chỉ là cỏ voi, vì chúng phù hợp với điều kiện
canh tác của các địa phơng rễ thích nghi với điều khiện khí hậu và cho năng
cho năng suất thu hoạch tơng đối cao.
1.3. Tình hình nghiên cứu áp dụng máy thái trong và ngoài nớc

1.3. 1. Tình hình nghiên cứu áp dụng máy thái cỏ trên thế giới [3], [8],[10],[20]

Đối với các trang trại nuôi bò sữa ở nớc ngoài việc cơ giới hoá đà đợc
thực hiện từ rất lâu trong tất cả các khâu từ việc sản xuất, chế biến, dự trữ thức
ăn cho đến khâu vắt sữa thu gom và bảo quản sữa. Trong sản xuất, chế biến
thức ăn thì khâu thái nhỏ cỏ là một mắt xích rất quan trọng.
Cho đến nay trớc sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kĩ thuật nói
chung và của ngành cơ khí nói riêng thì các máy thái ngày càng đợc cải tiến
và phát triển rất đa dạng. Nó trở nên hoàn thiện hơn và phù hợp với nhu cầu

thực tế của con ngời trong quá trình sản xuất.
Sau đây là một số loại máy thái đà và đang đựơc sử dụng ë mét sè n−íc
trªn thÕ giíi:
14


* Máy thái PCB - 3,5

Cấu tạo: Gồm các bộ phận chính sau
- Khung (1) làm bằng thép góc
- Băng truyền đa nguyên liệu vào thái (2) kiểu xích
có lắp các thanh ngang
- Hai trục cuốn cung cấp (4) và (5) kiểu răng
- Họng thái có tấm kê thái (10).
- Trống lắp dao (7) và cơ cấu chuyển động

Hình 1.1: Máy thái PCB - 3,5

Hoạt động: Cỏ đợc đặt thành lớp phẳng lên băng chuyền và đợc
chuyển vào bộ phận trục cuốn cung cấp. Các trục này cuốn nguyên liệu nén cỏ
xuống rồi đẩy vào họng thái tới các trống dao. Sản phẩm thái rơi theo máng
nghiêng xuống nền và thu đi bằng tay.
Ưu điểm:

- Năng suất phù hợp với các trang trại sản xuất nhỏ
- Máy có cấu tạo đơn giản hơn.
Nhợc điểm: - Máy cố định, không có tính cơ động
- Thu sản phẩm thái còn thực hiện thủ công
- Muốn thay đổi chiều dài đoạn thái thì ta phải
tháo bớt hai lỡi dao đối xứng.

15


* Máy cắt - thái cỏ KK-1,4
Cấu tạo: Gồm có các bộ phận chính
- Guồng gạt
- Băng chuyền tải nguyên liệu
- Trục quay để nén nguyên liệu
- Bộ phận thái nhỏ
- ống dẫn thu sản phẩm thái

Hình 1.2: Máy cắt thái cỏ KK 1,4

1 - Guồng gạt;
2- Trục đa; 3- Bé phËn cung cÊp;
4- Trôc cuèn cung cÊp; 5- èng dẫn; 6- Bộ phận thái nhỏ; 7- Băng chuyền
Hoạt động: Guồng gạt đa thân cây đến bộ phận cắt, sau khi cắt
xong cỏ đợc đa lên băng tải, trên băng tải nguyên liệu đợc nén chặt nhờ
trục quay, sau đó đợc chuyển tới bộ phận cung cấp của phần thái. Từ bộ phận
cung cấp nguyên liệu đợc đa vào thái nhỏ. Sau khi thái nhỏ sản phẩm đợc
đa tới ống dẫn, dẫn tới xe vận chuyển.
Ưu điểm: - Kết hợp đợc cả quá trình cắt và thái nhỏ nguyên liệu
- Máy có thể hoạt động tĩnh tại hoặc di động
- Việc cơ khí hoá đợc thực hiện hoàn toàn từ khâu cắt đến
khâu thu hồi sản phẩm.
Hạn chế: - Máy chỉ thích hợp với quy mô sản xuất lớn, không thích
hợp với quy mô sản xuất trung bình và nhỏ.
16

* Liên hợp máy cắt thái cỏ KY-1,8
Cấu tạo: gồm các bộ phận chính:
- Guồng gạt
- Bộ phận móc và trục các đăng
- Bộ phận cắt và bộ phận thái nhỏ
-

ống đa sản phẩm ra ngoài

Hình 1.3. Liên hợp máy cắt thái cỏ KY-1,8

Hoạt động:
Khi máy chuyển động guồng gạt đa thân cây tới bộ phận cắt. Sau khi
cắt thân cây đợc đa tới buồng thu nhận của bộ phận th¸i nhá. C¸c trèng cđa
bé phËn th¸i nhá võa cã t¸c dơng th¸i nhá võa cã t¸c dơng chun khèi lợng
đà thái nhỏ đợc vào ống dẫn đa ra ngoài.
Ưu điểm: Máy KY-1,8 có u điểm
- Kết hợp đợc cả quá trình cắt và thái nhỏ nguyên liệu
- Máy có thể di động trên đồng
- Việc cơ khí hoá đợc thực hiện hoàn toàn từ khâu cắt đến
khâu thu hồi sản phẩm.
Hạn chế: Cấu tạo máy phức tạp đòi hỏi ngời sử dụng phải hiểu biết
về kỹ thuật, máy chỉ phù hợp với quy mô sản xuất lớn.
17


* Máy thái PPC - 6,0
Đây là máy thái kiểu đĩa đứng, lắp dao cong, có thể di động đợc, dùng
để thái rơm, cỏ làm thức ăn cho đại gia súc.
Cấu tạo: Gồm có các bộ phận chính

- Bộ phận cấp liệu: Băng chuyền cấp liệu làm bằng các thanh
thép gắn trên hai dây. Độ nén lớp rau cỏ đợc điều chỉnh bằng lò xo.
- Bộ phận thái: Hai lỡi dao cắt, tấm kê lắp vào họng thái, có
hai cạnh sắc để thay đổi đợc. Bộ phận thái có vỏ và nắp thái che
kín thành buồng thái.
- Bộ phận thu vật thái: kiểu quạt chuyền, ống dẫn nối từ buồng
thái lên cao, trên cùng là máng dẫn liệu.
- Bộ phận động lực và truyền động gồm động cơ điện, bộ đai và
bánh đai dẹt, bộ phận ly hợp và cặp bánh răng.

Hình 1.4: Máy thái PCC - 6,0

1- Khung máy;

2- Dây chuyền cấp liệu;

3- Vít điều chỉnh độ căng băng chuyền ;

4- Trục cuốn dới;

5-Trục cuốn trên;

6- Lò xo điều chỉnh độ nén; 7- Tấm kê thái;

8- Cánh lắp dao;

9- Cánh quạt;
18

10- Bu lông lắp dao;

11- Vít điều chỉnh khe hở giữa lỡi dao và tấm kê;

12- ống dẫn khí;

13- Động cơ điện;

15- Bộ ly hợp;

14- Bánh đai;

16- Cặp bánh răng điều chỉnh độ dài đoạn thái
Hoạt động: Khi máy làm việc thì cỏ đợc cấp trên băng chuyền
cung cấp, từ đây nguyên liệu sẽ đợc đa vào 2 cặp trục cuốn rồi đa tới họng
thái, cỏ sau khi đợc thái nhỏ rơi xuống trong buồng thái từ đó đợc các cánh
quạt hất lên và thổi theo các ống vào trong máng dẫn đi ra ngoài.
Ưu điểm:

- Năng suất cắt thái cao
- Máy có cấu tạo bền vững
- Đáp ứng đợc các yêu cầu kỹ thuật của việc cắt thái.

Nhợc điểm: - Dao thái rất nhanh bị mẻ, phải thờng xuyên mài lại
- Bộ phận truyền chuyển động cho các cơ cấu làm việc
còn phức tạp trong quá trình chế tạo cũng nh khó hiệu chỉnh và
hay thay đổi theo yêu cầu của ngời sử dụng .
1.3.2. Tình hình nghiên cứu và áp dụng máy thái ở Việt nam [11],[17],[19]

Các loại máy thái đợc nhập nhiều vào nớc ta trong thời gian trớc và

sau năm 1975 dới dạng hàng viện trợ của các nớc xà héi chđ nghÜa anh em,
nh− m¸y PCB 3,5 hay PCC.6 trang bị tại các nông trờng chăn nuôi lớn nh
Mộc Châu, Ba Vì, /. Nhng với điều kiện sản xuất trong nớc thì các loại
máy này còn nhiều hạn chế, vì vậy để phù hợp với điều kiện sản xuất ở trong
nớc yêu cầu chúng ta phải cải tiến và từng bớc khắc phục những nhợc
điểm đó. Để có mẫu máy phù hợp với điều kiện sản xuất trong nớc một số cơ
sở, trung tâm đà tiến hành nghiên cứu, khắc phục nhng nhợc điểm của máy
thái nhập ngoại đó là: Khoa Cơ điện trờng Đại học Nông nghiệp - Hà Nội,
Trung tâm nghiên cứu Trâu và Đồng cỏ Sông Bé, Khoa Cơ khí Trờng Đại học
Nông lâm, và một số cơ sở công ty cơ khí ở Hà Nam, Hà Nội, Đồng Tháp,
Bình Dơng, Đồng Nai
Hiện nay một số máy thái đang đợc sử dụng ở các nông trờng và trang
trại trong nớc:
19


* Máy thái trống dao thẳng

Loại máy này do cơ khí Hà Nam chế tạo (hình 1.5). Máy có năng suất
nhỏ khoảng 0.4 t/h, phù hợp với quy mô chăn nuôi hộ gia đình.

Hình 1.5: Máy thái trống dao thẳng
* Máy thái trống, có lô nén cấp liệu

Loại máy này do Cơ khí Nam Hồng, Hà Nội chế tạo (hình 1.6). Máy có
năng suất trung bình 0,8 t/h. Cũng giống nh loại máy thái trống dao thẳng
loại máy này cũng chỉ phù hợp với chăn nuôi quy mô nhỏ.

Hình 1.6: Máy thái trống có lô nén cấp liệu

* Ngoài ra còn có máy thái kiểu đĩa dao thẳng do xởng Cơ khí
VINODAN - Tuyên Quang chế tạo dới dạng mẫu máy của Cu Ba (hình 1.7).

20


Hình 1.7. Máy thái đĩa dao thẳng VINODAN

Qua tìm hiểu thông tin tài liệu và các mẫu máy thái trong và ngoài nớc
thực tế đang sử dụng đà đa ra đợc các thông số kỹ thuật của một số loại
máy thái trong bảng 1.1
Bảng 1.1
TT
1
2
3
4
5
6

Tên máy thái cỏ
(cơ sở chế tạo)
Cu Ba
PCB 3.5
PCC 6
Máy thái trống
Hà Nam
Cơ Nam Hồng,
Hà Nội
Vinođan Tuyên Quang

Năng suất (T/h)

Nguyên lý cắt

2
4
5
0,4

Công suất
(kW)
5,5
8
4

0,8

5

Trống, thẳng

1,5

4

Đĩa, thẳng

Đĩa, thẳng
Trống, Cong

Đĩa, Cong
Trống, thẳng

* Nhìn chung vấn đề thái cỏ làm thức ăn cho gia súc và đại gia súc cả
trong và ngoài nớc hiện nay đều đợc thực hiện bằng máy thái với hai loại
nguyên lý là: máy thái kiểu đĩa và máy thái kiểu trống, trên đó có lắp dao
thẳng hoặc dao cong. Thực tế cho thấy đối với máy thái kiểu đĩa có kết cấu
đơn giản dễ chế tạo, chi phí năng lợng riêng thấp hơn so với máy thái kiểu
trống, vì vậy ở các cơ sở chăn nuôi trong nớc hiện nay chủ yếu sử dụng máy

21


thái kiểu đĩa. Trong máy thái kiểu đĩa có thể lắp dao thẳng hoặc dao cong, khi
lắp dao cong thì góc trợt tăng dần thuận lợi cho quá trình cắt thái nhng đồng
thời góc kẹp cũng tăng dần do đó không đảm bảo điều kiện kẹp, đặc biệt là ở
thời điểm cuối của quá trình cắt thái rất dễ bị bỏ sót làm cho độ dài đoạn thái
không đồng đều. Khi thái với nguyên liệu là cỏ voi vì tiết diện thân cây là
hình tròn nên điều kiện kẹp vật thái càng khó hơn. Ngợc lại đối với khi lắp
dao thẳng thì càng về cuối quá trình cắt thái điều kiện kẹp vật thái càng đợc
đảm bảo hơn.
* ở trong n−íc hiƯn nay cã rÊt nhiỊu mÉu m¸y th¸i cá với năng suất 0,5 3,0 t/h đợc thiết kế và chế tạo tại nhiều địa phơng, nhiều trang trại chăn nuôi
đà trang bị những loại máy này, nhng việc lựa chọn còn cha thật sự phù hợp
với nhu cầu phát triển của cơ sở. Mỗi loại máy thái chỉ phục vụ một số lợng
bò nuôi nhất định và phù hợp với một quy mô chăn nuôi nhất định. Máy làm
việc cố định, kết cấu đơn giản, nhng đối với các trang trại chăn nuôi với quy
mô lớn, cơ sở chăn nuôi tập trung trên 100 con cần phải trang bị máy có năng
suất cao làm việc ổn định. Trong các trang trại nuôi bò, xởng sơ chế thức ăn
thô xanh có thể làm riêng, hoặc tổ chức sơ chế ngay ở đầu mỗi chuồng nuôi,
sẽ giảm đợc công vận chuyển, nhng tiếng ồn lại ảnh hởng tới vật nuôi. Chế

biến tập trung có điều kiện thuận lợi cho việc nhập cỏ và đầu t thiết bị chế
biến hiệu quả hơn. Việc bố trí địa điểm sơ chế thức ăn thô xanh có liên quan
tới chi phí chăn nuôi và yêu cầu trang bị máy móc. Tại các trang trại chăn
nuôi trên 200 con với hai phơng thức tổ chức sản xuất nh trên đều phải
trang bị máy có năng suất trên 3t/h mới có thể đáp ứng đợc nhu cầu chế biến
thức ăn hằng ngày và thức ăn dự trữ của trang trại.
* Qua phân tích u nhợc điểm và tình hình sản xuất thực tế của các
máy và dựa trên hai nguyên lý thái kiểu trống và thái kiểu đĩa nhận thấy:
- Máy thái trống dao thẳng: năng suất máy không cao chi phí điện năng
riêng cho quá trình cắt thái lớn.
- Máy thái trống dao cong: cấu tạo phức tạp, công nghệ chế tạo trong
nớc còn thấp cha phï hỵp.
22


- Máy thái với nguyên lý thái đĩa dao cong: để thái nguyên liệu là cây cỏ
voi thì điều kiện kẹp vật liệu ở cuối quá trình cắt thái khó đợc đảm hơn.
- Máy thái với nguyên lý thái đĩa dao thẳng hợp lý hơn, điều kiện kẹp vật
liệu ở cuối quá trình cắt thái vẫn đợc đảm bảo, cho năng suất cao, và chi phí
năng lợng riêng cho quá trình cắt thái thấp hơn so với thái trống. Vì vậy
trong nội dung nghiên cứu đề tài đà lựa chọn thiết kế máy thái cỏ làm thức ăn
cho bò là máy thái kiểu đĩa dao thẳng.
* Xuất phát từ những yêu cầu thực tế trên đề tài đà nghiên cứu thiết kế
chế tạo mẫu máy thái cỏ TC.5. Mẫu máy thái đợc lựa chọn và thiết kế so với
các loại máy thái khác hiện đang đợc sử dụng và một số máy thái của nớc
ngoài thì mẫu máy thái TC.5 có một số điểm khác biệt:
- Hai phần cấp liệu và thái có bộ phận truyền động độc lập với nhau
- Băng tải cấp liệu cho bộ phận thái, việc thay đổi kích thớc sản phẩm
thái và xử lý đợc tắc kẹt nhờ có cơ cấu dừng chuyển động tức thời và
đổi chiều di chuyển của bộ phận cấp liệu và lô nén.

- Phần nén liệu đợc thực hiện bằng lô chủ động của băng tải cao su và
lô nén có gân thẳng quay ngợc chiều nhau kết hợp với lò xo.
- Máy cấu tạo gồm hai bộ phận ghép với nhau là bộ phận cấp liệu (băng
tải) và bộ phËn th¸i (m¸y th¸i).

23


Chơng 2
đối tợng và phơng pháp nghiên cứu
2.1. Đối tợng nghiên cứu

Cây cỏ voi dùng làm thức ăn cho bò.
Nghiên cứu các thông số cơ bản của máy thái cỏ TC.5
Trên hình 2.1 là sơ đồ nguyên lý máy thái cỏ TC.5, mẫu máy đợc chế tạo tại
Trung tâm chế tạo mẫu - Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ Sau thu
11

hoạch.

12

1
10
2

9

3

4

5

6

7

8

Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của máy thái cỏ CT.5

1- Đĩa dao; 2- Lô cuốn; 3- Động cơ lô cuốn; 4- Trống chủ động băng tải;
5- Khung băng tải;

6- Băng tải; 7- Trống bị động băng tải;

8-Động cơ điện băng tải; 9- Động cơ điện dùng cho bộ phận thái;
10- Bộ truyền đai;

11- Dao thái;
24

12- Cưa tho¸t liƯu.


* Nguyên lý cấu tạo:
Bộ phận cung cấp nguyên liệu gồm một băng tải (6), cặp trục cuốn (2)
và (4), có nhiệm vụ vận chuyển và nén ép khối nguyên liệu trớc khi đa vào
họng thái. ở đây băng tải đợc làm bằng cao su và đợc căng trên hai trống

trống chủ động (4) và trống bị động (7), băng tải đợc điều chỉnh độ căng
nhờ vít điều chỉnh. Để tăng khả năng cắt đứt nguyên liệu thì ở họng thái có sử
dụng tấm kê thái, tấm kê là một dao tĩnh.
Bộ phận thái dạng đĩa gồm có: đĩa dao (1), trên đĩa có cánh lắp dao (11)
dùng để lắp dao. ở mẫu máy này chúng tôi sử dụng số dao trên đĩa là hai dao.
Bộ phận thu liệu dạng cánh gạt dùng để đẩy nguyên liệu theo ống thoát
liệu (12) ra ngoài.
Bộ phận truyền động là đai thang và xích truyền chuyển động từ động
cơ (8, 9) đến trục máy.
* Nguyên lý làm việc:
- Cỏ đợc xếp trên băng tải cấp liệu (6) và đợc chuyển đến bộ phận
cuốn nén là trống ép (2) ở trên và trống cuốn (4) ở dới. Hai trống này nén ép
và đẩy lớp vật đợc này đến họng thái. Tại họng thái việc cắt đứt lớp vật liệu
thành từng đoạn có chiều dài l đợc thực hiện nhờ dao thái và tấm kê thái. Vật
liệu sau khi thái song, chuyển động theo hớng ly tâm ra thành trong buồng
thái, đợc cánh gạt đa lên ống thoát liệu (12) ra ngoài.
* Máy có u điểm:
- Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo dễ bố trí dao, tạo sản phẩm thái có độ
đồng đều tơng đối cao và chi phí năng lợng của máy giảm.
- Vật liệu sau khi cắt thái đợc cánh gạt đẩy ra ngoài dọc theo ống (12),
vì vậy việc lấy sản phẩm đơn giản hơn, dễ cơ giới hoá hơn vì chỉ việc đa
thùng xe vào để máy tự phụt sản phẩm vào thùng xe mà không cần thu bằng
phơng pháp thđ c«ng.

25